KR100811967B1 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

양극, 음극, 양극과 음극의 사이에 개재하는 다공질 내열층, 및, 비수전해질을 포함하고, 음극은, 음극집전체 및 음극집전체의 표면에 담지된 음극 합제층을 포함하며, 다공질 내열층은 음극에 담지되어 있으며, 다공질 내열층은, 산화마그네슘 입자를 포함하고, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 0.5㎛∼2㎛이며, 음극 합제층의 활물질 밀도가 1.5g/㎖∼1.8g/㎖인 비수전해질 이차전지.A positive electrode, a negative electrode, a porous heat-resistant layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer supported on the surface of the negative electrode current collector, the porous heat resistant layer Supported by the negative electrode, the porous heat resistant layer contains magnesium oxide particles, the average particle diameter of the magnesium oxide particles is 0.5 μm to 2 μm, and the active material density of the negative electrode mixture layer is 1.5 g / ml to 1.8 g / ml. Non-aqueous electrolyte secondary battery.

Description

비수전해질 이차전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY}Non-aqueous electrolyte secondary battery {NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY}

도 1은, 원통형 리튬이온 이차전지의 종단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a cylindrical lithium ion secondary battery.

본 발명은, 세라믹스 입자를 주체로 하는 다공질 내열층을 담지한 음극을 포함한 비수전해질 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode carrying a porous heat resistant layer mainly composed of ceramic particles.

리튬이온 이차전지 등의 비수전해질 이차전지는, 양극과 음극을 전자적으로 절연함과 동시에 전해질을 유지하는 세퍼레이터를 가진다. 세퍼레이터는, 수지제의 다공막이 주류이다. 다공막의 원료에는, 폴리올레핀 수지 등이 이용되고 있다.A nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery has a separator which electrically insulates a positive electrode and a negative electrode and holds an electrolyte. As for the separator, a porous film made of resin is the mainstream. Polyolefin resin etc. are used for the raw material of a porous film.

수지제의 다공막은 고온에서 변형한다. 따라서, 이상이 있을 때에, 전지내에 단락부가 형성됨과 동시에 전지 온도가 상승하면, 단락부가 확대할 우려가 있다. 따라서, 고온에서도 잘 변형하기 어려운 다공질 내열층을 전극에 담지시키는 것이 검토되고 있다. 다공질 내열층은, 주로, 내열성을 가진 세라믹스 입자로 구성되어 있다. 따라서, 다공질 내열층은, 이상이 있을 때에, 단락부의 형성이나 확대를 억제하는 기능을 가진다.The resin porous film deforms at high temperature. Therefore, when an abnormality arises, when a short circuit part is formed in a battery and battery temperature rises, a short circuit part may expand. Therefore, supporting the porous heat resistant layer on the electrode, which is difficult to deform even at high temperatures, has been studied. The porous heat resistant layer is mainly composed of ceramic particles having heat resistance. Therefore, the porous heat resistant layer has a function of suppressing the formation and expansion of the short circuit portion when there is an abnormality.

다공질 내열층을 구성하는 세라믹스 입자에는, 산화알루미늄이 주로 이용되 고 있다. 산화알루미늄은, 비수전해질 이차전지의 내부에서 일어나는 전지 반응에 관여하지 않는다. 산화 알루미늄은 내열성이 높고, 다공질 내열층의 미세구멍 지름분포의 제어에도 적합하다.Aluminum oxide is mainly used for the ceramic particle which comprises a porous heat-resistant layer. Aluminum oxide does not participate in the battery reaction occurring inside the nonaqueous electrolyte secondary battery. Aluminum oxide has high heat resistance and is suitable for controlling the micropore diameter distribution of the porous heat-resistant layer.

세라믹스 입자에, 산화마그네슘을 이용하는 것도 제안되어 있다(일본 특허공개공보 2003-142078호). 산화마그네슘도, 비수전해질 이차전지의 내부에서 일어나는 전지 반응에 관여하지 않고, 안정적이다.It is also proposed to use magnesium oxide for ceramic particles (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-142078). Magnesium oxide is also stable and does not participate in the battery reaction occurring inside the nonaqueous electrolyte secondary battery.

다공질 내열층은, 세라믹스 입자와 결착제와 액상 성분의 혼합물로 이루어진 슬러리를 이용하여 전극 상에 형성된다. 슬러리를 전극상에 도포한 후, 액상 성분을 제거하기 위해서 건조할 필요가 있다. 그러나, 전극은, 집전체와 거기에 담지된 전극 합제층을 구비한다. 슬러리의 액상 성분은, 건조에 의해 제거되기 전에, 전극 합제층에 침투한다. 그 결과, 전극 합제층의 두께는 증대한다.The porous heat resistant layer is formed on the electrode using a slurry composed of a mixture of ceramic particles, a binder, and a liquid component. After applying the slurry on the electrode, it is necessary to dry to remove the liquid component. However, the electrode includes a current collector and an electrode mixture layer supported thereon. The liquid component of the slurry penetrates into the electrode mixture layer before being removed by drying. As a result, the thickness of the electrode mixture layer increases.

전극 합제층의 두께가 증대하면, 활물질 밀도가 저감한다. 양극과 음극을 일체화시킨 극판군을 소정의 용기(전지 케이스)에 삽입하는 것을 생각하면, 증대한 두께를 고려하여 전지를 설계할 필요가 있다. 따라서, 전지의 에너지 밀도도 저감한다. 또한, 신중하게 전지를 설계했다고 해도, 용기에 극판군을 삽입할 때에, 곤란함이 따르는 경우가 있다.When the thickness of the electrode mixture layer increases, the active material density decreases. Considering the insertion of the electrode plate group in which the positive electrode and the negative electrode are integrated into a predetermined container (battery case), it is necessary to design the battery in consideration of the increased thickness. Therefore, the energy density of the battery is also reduced. Moreover, even if the battery is carefully designed, difficulties may arise when inserting the electrode plate group into the container.

따라서, 최종적인 전극 합제층의 두께를 제한하기 위해서, 다공질 내열층을 형성하기 전에, 집전체에 담지된 전극 합제층을 강한 압력으로 압연하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 과도한 압연은, 전극 합제층의 집전체로부터의 박리를 유발한다. 또한, 다공질 내열층을 담지한 전극을 압연하면, 다공질 내열층의 공극율이 나 미세구멍 지름분포가 변화하기 때문에, 방전 특성이 저해된다. 또한, 다공질 내열층을 구성하는 세라믹스 입자가 압연 롤의 표면을 손상시키기 때문에, 제조 설비의 수명도 짧아진다.Therefore, in order to limit the thickness of the final electrode mixture layer, it is also conceivable to roll the electrode mixture layer supported on the current collector with a strong pressure before forming the porous heat resistant layer. However, excessive rolling causes peeling from the collector of the electrode mixture layer. In addition, when the electrode supporting the porous heat resistant layer is rolled, the porosity and the micropore diameter distribution of the porous heat resistant layer change, so that discharge characteristics are impaired. Moreover, since the ceramic particle which comprises a porous heat resistant layer damages the surface of a rolling roll, the lifetime of a manufacturing facility also becomes short.

상술한 바와 같이, 다공질 내열층을 담지한 전극을 압연하면 여러 가지 문제가 발생한다. 본 발명은, 이러한 문제를 회피하는 것을 가능하게 하는 것이다.As described above, when the electrode carrying the porous heat resistant layer is rolled, various problems occur. The present invention makes it possible to avoid such a problem.

본 발명은, 세라믹스 입자에 평균 입자지름 2㎛ 이하의 산화마그네슘을 이용하는 것을 제안한다.The present invention proposes to use magnesium oxide having an average particle diameter of 2 µm or less for ceramic particles.

이 제안에 의하면, 압연 롤의 표면을 손상시키지 않고, 음극 합제층의 두께의 증대를 해소할 수 있어, 방전 특성이 양호한 비수전해질 이차전지를 제공하는 것이 가능하다.According to this proposal, it is possible to solve the increase in the thickness of the negative electrode mixture layer without damaging the surface of the rolling roll, and to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having good discharge characteristics.

즉, 본 발명은, 양극, 음극, 양극과 음극의 사이에 개재하는 다공질 내열층, 및, 비수전해질을 포함하고, 음극은, 음극집전체 및 음극집전체의 표면에 담지된 음극 합제층을 포함하고, 다공질, 내열층은 음극에 담지되어 있으며, 다공질 내열층은, 산화마그네슘 입자를 포함하고, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름(체적 기준의 미디언지름: D50)이 0.5㎛∼2㎛이며, 음극 합제층의 활물질 밀도가 1.5g/㎖∼1.8g/㎖인 비수전해질 이차전지를 제공한다.That is, the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a porous heat resistant layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, and the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer supported on the surface of the negative electrode current collector. The porous heat resistant layer is supported on the cathode, the porous heat resistant layer contains magnesium oxide particles, and has an average particle diameter (median diameter D50 based on volume) of magnesium oxide particles of 0.5 µm to 2 µm, A nonaqueous electrolyte secondary battery having an active material density of 1.5 g / ml to 1.8 g / ml in the negative electrode mixture layer is provided.

양극과 음극의 사이에, 세퍼레이터를 더 포함한 경우, 다공질 내열층의 두께는 1㎛∼5㎛인 것이 바람직하다.When a separator is further included between an anode and a cathode, it is preferable that the thickness of a porous heat resistant layer is 1 micrometer-5 micrometers.

양극과 음극의 사이에, 세퍼레이터를 포함하지 않는 경우, 다공질 내열층의 두께는 2㎛∼15㎛인 것이 바람직하다.When a separator is not included between an anode and a cathode, it is preferable that the thickness of a porous heat resistant layer is 2 micrometers-15 micrometers.

산화마그네슘의 BET비표면적은 3㎡/g∼15㎡/g인 것이 바람직하다.The BET specific surface area of magnesium oxide is preferably 3 m 2 / g to 15 m 2 / g.

다공질 내열층은, 산화마그네슘 입자 100중량부당, 1중량부∼5중량부의 결착제를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that a porous heat resistant layer contains 1 weight part-5 weight part binders per 100 weight part of magnesium oxide particles.

다공질 내열층의 공극율(porosity)은, 30%∼70%인 것이 바람직하다.The porosity of the porous heat resistant layer is preferably 30% to 70%.

본 발명에 의하면, 제조 설비를 손상하지 않고, 음극의 에너지 밀도를 높일 수 있다. 구체적으로는, 음극 합제층의 활물질 밀도를 1.5g/㎖∼1.8g/㎖로 제어할 수 있고, 게다가 제조 설비를 오래 가게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 방전 특성의 저하도 억제된다.According to the present invention, the energy density of the negative electrode can be increased without damaging the manufacturing equipment. Specifically, the active material density of the negative electrode mixture layer can be controlled to 1.5 g / ml to 1.8 g / ml, and the manufacturing equipment can be extended for a long time. Moreover, according to this invention, the fall of discharge characteristic is also suppressed.

산화마그네슘은, 압연 롤의 표면을 거의 손상시키는 경우가 없다. 산화마그네슘이, 압연 롤의 표면을 거의 손상시키는 경우가 없는 것은, 산화마그네슘의 경도가 낮기 때문으로 생각된다. 그러나, 산화마그네슘은, 압연에 의해, 입자에 균열이나 변형을 일으키기 쉽다. 이것은, 다공질 내열층의 공극율이나 미세구멍 지름분포의 변화가 커지게 되는 것을 의미한다.Magnesium oxide hardly damages the surface of a rolling roll. It is thought that magnesium oxide hardly damages the surface of a rolling roll because the hardness of magnesium oxide is low. However, magnesium oxide tends to cause cracking or deformation of the particles by rolling. This means that the change in the porosity and the micropore diameter distribution of the porous heat-resistant layer becomes large.

한편, 평균 입자지름 2㎛ 이하인 작은 입자지름의 산화마그네슘을 이용하는 경우, 압연에 의한 하중은, 보다 많은 작은 입자로 분산된다. 따라서, 입자의 균열이나 변형은 억제된다. 즉, 평균 입자지름 2㎛ 이하인 산화마그네슘을 포함한 다공질 내열층이 압연되어도, 공극율이나 미세구멍 지름분포의 변화는 억제된다고 생각된다. 따라서, 방전 특성의 저하도 억제된다.On the other hand, when using magnesium oxide with a small particle diameter of 2 micrometers or less in average particle diameter, the load by rolling is disperse | distributed to more small particle | grains. Therefore, cracking and deformation of the particles are suppressed. That is, even if the porous heat resistant layer containing magnesium oxide with an average particle diameter of 2 micrometers or less is rolled, it is thought that the change of porosity and micropore diameter distribution is suppressed. Therefore, the fall of discharge characteristic is also suppressed.

본 발명의 비수전해질 이차전지는, 양극, 음극, 양극과 음극의 사이에 개재하는 다공질 내열층 및 비수전해질을 포함한다. 양극 및 비수전해질은, 특히 한정되지 않는다. 따라서, 비수전해질 이차전지의 양극 및 비수전해질에 있어서, 종래부터 제안되고 있는 여러 가지 구성을 본 발명에 적용할 수 있다.The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a porous heat resistant layer and a nonaqueous electrolyte interposed between a positive electrode, a negative electrode, a positive electrode and a negative electrode. The positive electrode and the nonaqueous electrolyte are not particularly limited. Therefore, various configurations conventionally proposed in the positive electrode and the nonaqueous electrolyte of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be applied to the present invention.

음극도, 하기 요건을 만족하는 한, 특히 한정되지 않는다. 따라서, 하기 요건을 만족하는 한, 비수전해질 이차전지의 음극에 있어서, 종래로부터 제안되고 있는 여러 가지 구성을 본 발명에 적용할 수 있다.The negative electrode is not particularly limited as long as the following requirements are satisfied. Therefore, as long as the following requirements are satisfied, various configurations conventionally proposed in the negative electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be applied to the present invention.

다공질 내열층은, 수지제의 다공막으로 이루어진 세퍼레이터와 유사한 작용도 있다. 다만, 다공질 내열층의 구조는, 수지 시트를 연신하여 얻어지는 수지제의 다공막과 크게 다르다. 다공질 내열층은, 세라믹스 입자끼리를 수지로 이루어진 결착제로 결합한 구조를 가진다. 따라서, 다공질 내열층의 면 방향에 있어서의 인장 강도는, 수지제의 다공막보다 낮아진다. 다만, 다공질 내열층은, 고온에 노출되어도 수지제의 다공막과 같이 열수축하지 않는다. 따라서, 다공질 내열층은, 이상의 때에 있어서의 단락부의 확대를 방지하고, 전지의 안전성을 높이는 작용을 한다. 또, 본 발명의 비수전해질 이차전지는, 다공질 내열층에 더하여, 수지제의 다공막으로 이루어진 세퍼레이터를 더 포함할 수 있다.The porous heat resistant layer also has a function similar to that of a separator made of a porous film made of resin. However, the structure of the porous heat resistant layer is significantly different from the porous film made of resin obtained by stretching the resin sheet. The porous heat resistant layer has a structure in which ceramic particles are bonded to a binder made of a resin. Therefore, the tensile strength in the surface direction of the porous heat resistant layer is lower than that of the resin porous film. However, the porous heat resistant layer does not heat shrink like a resin porous film even when exposed to high temperature. Therefore, the porous heat resistant layer functions to prevent the expansion of the short circuit portion at the time of the above and to increase the safety of the battery. In addition to the porous heat-resistant layer, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may further include a separator made of a porous film made of resin.

다공질 내열층은, 음극의 표면의 적어도 일부에 담지되어 있다. 통상, 양극보다도 음극 쪽이, 활물질을 담지하는 영역의 면적이 크다. 따라서, 다공질 내열층은, 음극에 담지하는 것이 바람직하다.The porous heat resistant layer is supported on at least part of the surface of the cathode. Usually, the area | region of the area | region carrying an active material is larger in a cathode side than an anode. Therefore, it is preferable to carry a porous heat resistant layer on a cathode.

다공질 내열층은, 예를 들면, 음극 합제층을 덮도록 음극에 담지한다. 혹 은, 특히 내부 단락을 발생시키기 쉬운 음극 부분을 선정하고, 거기에 다공질 내열층을 담지한다. 혹은, 양극합제층과 대향하는 음극 합제층의 표면에, 여러 가지 분포 상태에서 부분적으로, 다공질 내열층을 담지한다. 혹은, 양극합제층과 대향하는 음극 합제층의 전체면에 다공질 내열층을 담지한다.The porous heat resistant layer is, for example, supported on the negative electrode so as to cover the negative electrode mixture layer. Or, in particular, a cathode portion which is likely to cause an internal short circuit is selected, and a porous heat resistant layer is supported thereon. Alternatively, the porous heat resistant layer is partially supported on the surface of the negative electrode mixture layer facing the positive electrode mixture layer in various distribution states. Alternatively, the porous heat resistant layer is supported on the entire surface of the negative electrode mixture layer facing the positive electrode mixture layer.

음극은, 음극집전체 및 음극집전체의 표면에 담지된 음극 합제층을 포함한다. 음극집전체 및 음극 합제층의 형태는, 특히 한정되지 않는다. 전형적인 형태에서는, 시트형상 혹은 띠형상의 음극집전체의 한면 혹은 양면에, 박막 상태의 음극 합제층이 담지되어 있다.The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer supported on the surface of the negative electrode current collector. The form of the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer is not particularly limited. In a typical form, the negative electrode mixture layer in a thin film state is supported on one or both surfaces of the sheet-like or strip-shaped negative electrode current collector.

시트형상 혹은 띠형상의 음극집전체는, 예를 들면, 구리, 구리합금 등으로 이루어진다. 음극집전체에는, 천공, 메쉬 가공, 라스 가공, 표면 처리 등이 실시되는 경우가 있다. 표면 처리로는, 도금 처리, 에칭 처리, 피막 형성 등을 들 수 있다.The sheet-like or strip-shaped negative electrode current collector is made of, for example, copper or a copper alloy. The negative electrode current collector may be subjected to perforation, mesh processing, lath processing, surface treatment, and the like. As surface treatment, a plating process, an etching process, a film formation, etc. are mentioned.

음극 합제층은, 음극 활물질을 포함한다. 음극 활물질로는, 탄소 재료, 금속 단일체, 합금, 금속 화합물 등이 이용된다. 탄소 재료로는, 예를 들면, 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화성 탄소, 역흑연화성 탄소, 메소페즈 탄소 등을 들 수 있다. 금속 단일체로는, 예를 들면, 규소, 주석 등을 들 수 있다. 합금으로는, 예를 들면, 규소합금(Si-Ti합금, Si-Cu합금 등)을 들 수 있다. 금속 화합물로는, 산화규소{SiOx (0<x<2)}, 산화주석(SnO, SnO2) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material. As the negative electrode active material, a carbon material, a metal monolith, an alloy, a metal compound, or the like is used. As a carbon material, natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, reverse graphitizable carbon, mesopez carbon, etc. are mentioned, for example. As a metal monolith, silicon, tin, etc. are mentioned, for example. As an alloy, a silicon alloy (Si-Ti alloy, Si-Cu alloy, etc.) is mentioned, for example. Examples of the metal compound include silicon oxide {SiOx (0 <x <2)}, tin oxide (SnO, SnO 2 ), and the like. These may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

특히 바람직한 음극 활물질로는, 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화성 탄소, 역흑연화성 탄소를 들 수 있다. 이들은, 평균 입자지름(체적 기준의 미디언지름: D50)이 5㎛∼35㎛인 것이 바람직하고, 10㎛∼25㎛인 것이 더욱더 바람직하다. 또, 평균 입자지름은, 예를 들면 레이저 회절식의 입도분포 측정장치를 이용하여 측정되는 체적 기준의 입도분포로부터 구할 수 있다. 체적 기준의 입도 분포에 있어서, 적산 50%의 미디언지름:D50이 평균 입자지름에 상당한다. 평균 입자지름의 구하는 방법은, 다공질 내열층에 포함되는 산화마그네슘 입자 등에 대해서도 마찬가지이다.Particularly preferred negative electrode active materials include natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, and reverse graphitizable carbon. It is preferable that they are 5 micrometers-35 micrometers, and, as for these, the average particle diameter (median diameter of a volume basis: D50) is 10 micrometers-25 micrometers still more. In addition, the average particle diameter can be calculated | required from the volume-based particle size distribution measured, for example using the particle size distribution measuring apparatus of a laser diffraction type. In the volume-based particle size distribution, the median diameter: D50 of 50% of the accumulated value corresponds to the average particle diameter. The method for obtaining the average particle diameter is the same for the magnesium oxide particles and the like contained in the porous heat resistant layer.

음극 합제층은, 음극 활물질 100중량부당, 0.5중량부∼5중량부의 결착제를 포함하는 것이 바람직하고, 0.8중량부∼2중량부의 결착제를 포함하는 것이 더욱더 바람직하다.The negative electrode mixture layer preferably contains 0.5 parts by weight to 5 parts by weight of the binder, and more preferably 0.8 parts by weight to 2 parts by weight of the binder per 100 parts by weight of the negative electrode active material.

음극 합제층에 포함시킨 결착제로는, 예를 들면 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)이나 폴리불화비닐리덴(PVDF)과 같은 불소 수지, 고무 입자 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 특히 고무 입자가 바람직하다.Examples of the binder included in the negative electrode mixture layer include fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), rubber particles, and the like. Among these, rubber particles are particularly preferable.

고무 입자로는, 스틸렌부타디엔고무(SBR), 스틸렌부타디엔고무의 변성체(변성 SBR) 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 특히 변성 SBR이 바람직하다.Examples of the rubber particles include styrene butadiene rubber (SBR), modified styrene butadiene rubber (modified SBR), and the like. Among these, modified SBR is particularly preferable.

변성 SBR은, 아크릴로니트릴 단위, 아크릴레이트 단위, 아크릴산 단위, 메타크릴레이트 단위 및 메타크릴산 단위로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 아크릴로니트릴 단위와 아크릴레이트 단위와 아크릴산 단위를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 아크릴레이트 단위로는, 2-에틸헥실아 크릴레이트 등이 적합하다. 상업적으로 입수 가능한 바람직한 결착제로는, 니혼제온(주) 제조의 BM-400B 등을 들 수 있다.The modified SBR preferably includes at least one selected from the group consisting of acrylonitrile units, acrylate units, acrylic acid units, methacrylate units, and methacrylic acid units, and includes acrylonitrile units and acrylate units; Particular preference is given to including acrylic acid units. As the acrylate unit, 2-ethylhexyl acrylate is suitable. As a commercially available preferable binder, Nippon-Xeon Corporation BM-400B etc. are mentioned.

변성 SBR이 아크릴로니트릴 단위와 아크릴레이트 단위와 아크릴산 단위를 포함한 경우, FT-IR 측정으로 얻어지는 흡수스펙트럼에 있어서, C=O 신축 진동에 기초한 흡수 강도는, C≡N신축 진동에 기초한 흡수 강도의 3∼50배인 것이 바람직하다.In the case where the modified SBR contains acrylonitrile units, acrylate units and acrylic acid units, in the absorption spectrum obtained by FT-IR measurement, the absorption strength based on C = O stretching vibration is based on the absorption strength based on C≡N stretching vibration. It is preferable that it is 3 to 50 times.

음극 합제층은, 음극활물질 100중량부당, 0.5중량부∼3중량부의 증점제를 더 포함할 수 있다. 증점제로는, 예를 들면, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메틸셀룰로오스(MC), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리아크릴산(PAN) 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, CMC가 특히 바람직하다.The negative electrode mixture layer may further include 0.5 parts by weight to 3 parts by weight of a thickener per 100 parts by weight of the negative electrode active material. Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide (PEO), polyacrylic acid (PAN), and the like. Among these, CMC is particularly preferable.

음극 합제층은, 소량의 도전제를 더 포함할 수 있다. 도전제로는, 예를 들면, 여러 가지 카본 블랙을 이용할 수 있다.The negative electrode mixture layer may further include a small amount of conductive agent. As the conductive agent, various carbon blacks can be used, for example.

일반적인 음극의 제조법에서는, 먼저, 음극 합제 페이스트가 조제된다. 음극 합제 페이스트는, 음극 합제를, 액상 성분(분산매)과 혼합하여 조제된다. 음극 합제는, 음극 활물질을 필수 성분으로서 포함하고, 결착제, 도전제, 증점제 등을 임의 성분으로서 포함한다. In the manufacturing method of a general negative electrode, first, a negative electrode mixture paste is prepared. The negative electrode mixture paste is prepared by mixing the negative electrode mixture with a liquid component (dispersion medium). A negative electrode mixture contains a negative electrode active material as an essential component, and contains a binder, a electrically conductive agent, a thickener, etc. as an arbitrary component.

음극 합제 페이스트는, 음극집전체의 한 면 또는 양면에 도착(塗着)되고, 건조된다. 이때, 음극집전체에는, 음극 합제 페이스트를 도착(塗着)하지 않은 무지부(無地部)가 형성된다. 무지부는 음극 리드의 용접에 이용된다. 음극집전체에 담지된 건조 상태의 음극 합제는, 압연 롤에 의해, 압연되어, 두께가 제어된 음극 합제층이 형성된다. 이때, 음극 합제층의 활물질 밀도는, 1.5g/㎖∼1.8g/㎖이다. 또, 활물질 밀도가 1.8g/㎖를 넘으면, 음극집전체로부터 음극 합제층의 박리가 발생할 우려가 있다.The negative electrode mixture paste arrives on one side or both sides of the negative electrode current collector and is dried. At this time, the negative electrode collector is provided with a non-coated portion in which the negative electrode mixture paste has not arrived. The uncoated portion is used for welding the negative electrode lead. The negative electrode mixture in the dry state supported on the negative electrode current collector is rolled by a rolling roll to form a negative electrode mixture layer whose thickness is controlled. At this time, the active material density of the negative electrode mixture layer is 1.5 g / ml-1.8 g / ml. In addition, when the active material density exceeds 1.8 g / ml, there is a fear that peeling of the negative electrode mixture layer from the negative electrode current collector occurs.

음극 합제층의 활물질 밀도는, 1㎖(1㎤)의 음극 합제층에 포함되는 음극 활물질의 중량으로 표시된다. 따라서, 음극 합제층의 1㎖당의 중량과, 음극 합제에 포함되는 음극 활물질의 중량 비율로부터, 활물질 밀도를 산출할 수 있다.The active material density of the negative electrode mixture layer is represented by the weight of the negative electrode active material contained in 1 ml (1 cm 3) of negative electrode mixture layer. Therefore, the active material density can be calculated from the weight ratio of 1 ml of the negative electrode mixture layer and the weight ratio of the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture.

다공질 내열층은, 산화마그네슘 입자를 포함한다. 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름(체적 기준의 미디언지름: D50)은, 0.5㎛∼2㎛이고, 0.8㎛∼1.5㎛가 바람직하다. 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이, 0.5㎛ 미만이면, 다공질 내열층의 공극율이 너무 높아져서, 다공질 내열층의 기계적 강도가 저하하기 때문에, 안전성이 저하한다. 한편, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 2㎛를 넘는 경우, 다공질 내열층에 압연을 실시하면, 급격하게 방전 특성이 저하한다.The porous heat resistant layer contains magnesium oxide particles. The mean particle diameter (volume-based median diameter: D50) of the magnesium oxide particles is 0.5 µm to 2 µm, and preferably 0.8 µm to 1.5 µm. If the average particle diameter of magnesium oxide particle is less than 0.5 micrometer, the porosity of a porous heat resistant layer will become high too much, and since the mechanical strength of a porous heat resistant layer will fall, safety will fall. On the other hand, when the average particle diameter of magnesium oxide particle | grains exceeds 2 micrometers, when rolling a porous heat resistant layer, a discharge characteristic will fall rapidly.

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 2㎛를 넘는 경우에도, 다공질 내열층에 압연을 실시하지 않은 것이면, 방전 특성은 저하하지 않는다. 한편, 다공질 내열층에 압연을 실시하는 경우, 비교적 큰 산화마그네슘 입자는, 균열이나 변형을 일으킨다고 생각할 수 있다. 그 결과, 다공질 내열층의 공극율이나 미세구멍 지름분포가 변화하여, 방전 특성이 저하한다. 입자의 균열이나 변형의 정도는, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 2㎛를 넘으면 현저하게 된다고 생각된다. 이것은, 입자의 입자지름이 크면, 압연에 의한 하중이 분산하기 어렵기 때문으로 생각된다. 한편, 평균 입자지름 2㎛ 이하의 산화마그네슘 입자의 경우, 압연에 의한 하중은 보다 많은 입자로 분산된다. 그 때문에, 균열이나 변형이 억제되어, 급격한 방전 특성의 저하가 회피되는 것으로 추정된다.Even when the average particle diameter of magnesium oxide particle | grains exceeds 2 micrometers, if a porous heat resistant layer is not rolled, discharge characteristics will not fall. On the other hand, when rolling a porous heat resistant layer, it can be considered that a comparatively large magnesium oxide particle produces a crack and a deformation | transformation. As a result, the porosity and the micropore diameter distribution of the porous heat resistant layer change, and the discharge characteristic is lowered. The degree of cracking or deformation of the particles is considered to be remarkable when the average particle diameter of the magnesium oxide particles exceeds 2 µm. This is considered to be because, when the particle diameter of the particles is large, the load due to rolling is difficult to disperse. On the other hand, in the case of magnesium oxide particles having an average particle diameter of 2 µm or less, the load by rolling is dispersed into more particles. Therefore, cracks and deformation are suppressed, and it is estimated that abrupt fall of discharge characteristic is avoided.

다공질 내열층에 압연을 실시하면 급격하게 방전 특성이 저하하는 경향은, 평균 입자지름 2㎛를 넘는 산화마그네슘 입자에 특유의 현상이라고 생각된다. 예를 들면, 산화마그네슘 대신에, 평균 입자지름 2㎛를 넘는 산화알루미늄 입자를 이용하는 경우, 다공질 내열층에 압연을 실시하여도 방전 특성은 급격하게 저하하지 않는다. 이러한 상이점은, 산화마그네슘과 산화알루미늄의 경도의 차이에 기인하는 것으로 생각된다. 산화마그네슘은, 매우 경도가 낮기 때문에, 원래, 균열이나 변형을 일으키기 쉽다고 생각할 수 있다. 한편, 산화알루미늄은, 경도가 높기 때문에, 입자지름에 상관없이, 균열이나 변형이 발생하기 어렵다고 생각된다.When rolling to a porous heat-resistant layer, the tendency for the discharge characteristic to drop rapidly is considered to be a phenomenon peculiar to magnesium oxide particles having an average particle diameter of more than 2 µm. For example, when aluminum oxide particles having an average particle diameter of 2 µm or more are used in place of magnesium oxide, even when rolling the porous heat resistant layer, the discharge characteristics do not rapidly decrease. This difference is considered to be due to the difference in hardness between magnesium oxide and aluminum oxide. Since magnesium oxide is very low in hardness, it can be thought that it is easy to produce a crack and a deformation originally. On the other hand, since aluminum oxide has high hardness, it is thought that cracking and deformation hardly occur regardless of the particle diameter.

산화마그네슘 입자의 BET 비표면적은, 3㎡/g∼15㎡/g인 것이 바람직하고, 3㎡/g∼12㎡/g인 것이 더욱더 바람직하다. 평균 입자지름 2㎛ 이하의 산화마그네슘 입자의 경우, BET 비표면적을 3㎡/g 미만으로 하는 것은 사실상 곤란하다. BET 비표면적이 15㎡/g를 넘으면, 통상, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름은, 0.5㎛보다 작아진다. 따라서, 다공질 내열층의 공극율이 높아져, 안전성의 확보가 곤란해지는 경우가 있다. 또한, BET 비표면적이 너무 커지면, 결착제의 양이 상대적으로 적어진다. 따라서, 다공질 내열층의 강도가 낮아지는 경우가 있다.It is preferable that it is 3 m <2> / g-15 m <2> / g, and, as for BET specific surface area of magnesium oxide particle, it is still more preferable that it is 3 m <2> / g-12 m <2> / g. In the case of magnesium oxide particles having an average particle diameter of 2 µm or less, it is practically difficult to make the BET specific surface area less than 3 m 2 / g. When BET specific surface area exceeds 15 m <2> / g, the average particle diameter of magnesium oxide particle | grains will become smaller than 0.5 micrometer normally. Therefore, the porosity of a porous heat-resistant layer becomes high and it may become difficult to ensure safety. In addition, when the BET specific surface area becomes too large, the amount of the binder becomes relatively small. Therefore, the strength of the porous heat resistant layer may be lowered in some cases.

다공질 내열층은, 산화마그네슘 입자 100중량부당, 1중량부∼5중량부의 결착제를 포함하는 것이 바람직하고, 2중량부∼4중량부의 결착제를 포함하는 것이 더욱더 바람직하고, 2.2중량부∼4중량부의 결착제를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 결착제의 양이, 산화마그네슘 입자 100중량부당, 1중량부 미만에서는, 다공질 내열층의 강도를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 결착제의 양이, 산화마그네슘 입자 100중량부당, 5중량부를 넘으면, 방전 특성이 저하하는 경우가 있다. 다만, 다공질 내열층의 두께에 의해서, 결착제의 적합량은 변화한다. 다공질 내열층의 두께가 얇을수록, 결착제의 양이 방전 특성에 미치는 영향은 작아지기 때문이다.The porous heat-resistant layer preferably contains 1 part by weight to 5 parts by weight of a binder, more preferably 2 parts by weight to 4 parts by weight of binder per 100 parts by weight of magnesium oxide particles, and 2.2 parts by weight to 4 parts by weight. It is particularly preferred to include parts by weight binder. When the amount of the binder is less than 1 part by weight per 100 parts by weight of magnesium oxide particles, the strength of the porous heat resistant layer may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the quantity of a binder exceeds 5 weight part per 100 weight part of magnesium oxide particles, discharge characteristics may fall. However, the suitable amount of a binder changes with the thickness of a porous heat resistant layer. This is because the thinner the porous heat-resistant layer is, the smaller the influence of the amount of the binder on the discharge characteristics has has on the market.

다공질 내열층에 포함시킨 결착제는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 음극 합제층에 포함시킬 수 있는 상술의 결착제와 같은 수지 재료를 이용할 수 있다. 그 중에서도, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 고무 입자 등이 다공질 내열층에 포함시킨 결착제로서 적합하다.Although the binder included in the porous heat resistant layer is not specifically limited, For example, the resin material like the above-mentioned binder which can be included in a negative electrode mixture layer can be used. Among them, polyvinylidene fluoride (PVDF), rubber particles and the like are suitable as binders contained in the porous heat-resistant layer.

고무 입자나 PVDF는, 적절한 탄성을 가진다. 적절한 탄성을 가진 결착제는, 음극 합제층보다도, 다공질 내열층에 풍부하게 존재하는 것이 바람직하다. 음극 합제층이 압연에 의한 응력을 흡수하기 때문에, 다공질 내열층에 인가되는 응력이 저감하기 때문이다. 따라서, 다공질 내열층의 공극율이나 미세구멍 지름분포의 변화는 현저하게 억제된다.Rubber particles and PVDF have appropriate elasticity. It is preferable that the binder which has moderate elasticity exists in abundance in a porous heat-resistant layer rather than a negative electrode mixture layer. This is because the negative electrode mixture layer absorbs the stress due to rolling, so that the stress applied to the porous heat resistant layer is reduced. Therefore, changes in the porosity and the micropore diameter distribution of the porous heat resistant layer are significantly suppressed.

다공질 내열층을 음극에 담지시키는 경우, 먼저, 내열층 슬러리가 조제된다. 내열층 슬러리는, 산화마그네슘 입자를, 액상 성분(분산매)과 혼합하여 조제된다. 내열층 슬러리로는, 산화마그네슘 입자 외에, 결착제, 증점제 등을 임의 성분으로서 포함해도 좋다. 액상 성분으로는, 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈, 시클로헥사논 등의 유기용매, 물 등이 이용되지만, 특히 한정되지 않는다.In the case where the porous heat resistant layer is supported on the cathode, first, the heat resistant layer slurry is prepared. The heat-resistant layer slurry is prepared by mixing magnesium oxide particles with a liquid component (dispersion medium). As the heat-resistant layer slurry, in addition to magnesium oxide particles, a binder, a thickener, or the like may be included as an optional component. As the liquid component, for example, organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and cyclohexanone, water and the like are used, but are not particularly limited.

산화마그네슘 입자를 액상 성분과 혼합하는 장치는, 메디아레스 분산기인 것이 바람직하다. 산화마그네슘은, 경도가 낮기 때문에, 전단력을 받으면 균열이나 변형을 일으키기 쉽지만, 메디아레스 분산기에 의하면, 입자의 균열이나 변형을 억제할 수 있다.It is preferable that the apparatus which mixes magnesium oxide particle with a liquid component is a medialess disperser. Since magnesium oxide has low hardness, it is easy to cause cracking or deformation when subjected to shear force, but according to the medialess disperser, cracking and deformation of particles can be suppressed.

내열층 슬러리는, 음극의 적어도 일부에 도착(塗着)된다. 이때, 내열층 슬러리에 포함되는 액상 성분은, 음극 합제층에 침투하여, 음극 합제층의 두께가 증대한다. 따라서, 건조에 의해 액상 성분이 제거된 직후의 음극 합제층의 활물질 밀도는, 1.45g/㎖∼1.70g/㎖로 감소한다. 두께가 증대하기 전의 음극 합제층의 활물질 밀도가 높을수록, 활물질 밀도의 감소율은 커지게 된다. 다만, 본 발명에서는, 음극 합제층의 두께가 증대한 음극을 재압연할 수 있다.The heat resistant layer slurry reaches at least a part of the negative electrode. At this time, the liquid component contained in the heat-resistant layer slurry penetrates into the negative electrode mixture layer, and the thickness of the negative electrode mixture layer increases. Therefore, the active material density of the negative electrode mixture layer immediately after the liquid component is removed by drying decreases from 1.45 g / ml to 1.70 g / ml. The higher the active material density of the negative electrode mixture layer before the thickness increases, the larger the decrease rate of the active material density becomes. However, in the present invention, the negative electrode having an increased thickness of the negative electrode mixture layer can be re-rolled.

종래의 비수전해질 이차전지는, 두께가 증대하여, 활물질 밀도가 저감한 상태인 채의 음극을 이용하여 제작되고 있다. 이것은, 다공질 내열층의 공극율이나 미세구멍 지름분포가 변화하는 것을 피함과 동시에, 압연 롤의 표면이 손상되는 것을 피하기 위해서이다. 한편, 본 발명에서는, 평균 입자지름 2㎛ 이하의 산화마그네슘 입자를 이용하고 있기 때문에, 다공질 내열층의 공극율이나 미세구멍 지름분포의 변화는 억제되어, 압연 롤의 표면이 손상되는 경우도 없다.The conventional nonaqueous electrolyte secondary battery is produced using the negative electrode of which the thickness increased and the active material density was reduced. This is to avoid changing the porosity and micropore diameter distribution of the porous heat-resistant layer and to avoid damaging the surface of the rolling roll. On the other hand, in the present invention, since magnesium oxide particles having an average particle diameter of 2 µm or less are used, changes in the porosity and the micropore diameter distribution of the porous heat resistant layer are suppressed and the surface of the rolling roll may not be damaged.

또, 산화마그네슘 입자 이외의 세라믹스 입자, 예를 들면 산화알루미늄 입자를 이용하는 경우, 음극의 재압연을 실시하면, 입자의 평균 입자지름에 상관없이, 압연 롤의 표면이 손상되어, 제조 설비의 수명은 짧아진다.In addition, in the case of using ceramic particles other than magnesium oxide particles, for example, aluminum oxide particles, if the negative electrode is re-rolled, the surface of the rolling roll is damaged regardless of the average particle diameter of the particles, and the life of the manufacturing equipment is Shorten.

재압연에 의해, 음극 합제층의 두께는, 음극에 다공질 내열층이 형성되기 이 전의 두께 부근으로 되돌아온다. 이와 동시에, 음극 합제층의 활물질 밀도도 1.5g /㎖∼1.8g/㎖, 바람직하게는 1.7g/㎖∼1.8g/㎖, 더욱더 바람직하게는 1.75g/㎖∼1.8g/㎖로 제어된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 다공질 내열층을 가진 종래의 전지에 비해, 높은 에너지 밀도의 전지를 얻는 것이 가능해진다.By re-rolling, the thickness of the negative electrode mixture layer returns to the vicinity of the thickness before the porous heat resistant layer is formed on the negative electrode. At the same time, the active material density of the negative electrode mixture layer is also controlled to 1.5 g / ml to 1.8 g / ml, preferably 1.7 g / ml to 1.8 g / ml, even more preferably 1.75 g / ml to 1.8 g / ml. Therefore, according to this invention, it becomes possible to obtain the battery of a high energy density compared with the conventional battery which has a porous heat resistant layer.

비수전해질 이차전지가, 수지제의 다공막으로 이루어진 세퍼레이터를 포함한 경우, 음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께는, 1㎛∼5㎛인 것이 바람직하고, 1㎛∼4㎛인 것이 더욱더 바람직하다. 다공질 내열층의 두께가 1㎛ 미만이면, 다공질 내열층에 의한 안전성을 향상시키는 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 다공질 내열층의 두께가 5㎛를 넘으면, 방전 특성이 비교적 현저하게 저하하는 경우가 있다. 이것은 다공질 내열층의 두께의 증대에 의해, 저항이 증가하기 때문이라고 생각된다. 또, 다공질 내열층의 두께가 2㎛ 이하인 경우에는, 재압연에 의해서도 공극율은 거의 변화하지 않는다. 다공질 내열층의 두께는, 형광 X선에 의해 다공질 내열층의 중량을 측정하고, 검량선을 이용하여 중량을 두께로 환산하는 방법으로 측정하는 것이 바람직하다.When the nonaqueous electrolyte secondary battery includes a separator made of a porous film made of resin, the thickness of the porous heat resistant layer after re-rolling the negative electrode is preferably 1 μm to 5 μm, and even more preferably 1 μm to 4 μm. Do. When the thickness of a porous heat resistant layer is less than 1 micrometer, the effect which improves safety by a porous heat resistant layer may not fully be acquired. On the other hand, when the thickness of a porous heat resistant layer exceeds 5 micrometers, discharge characteristics may fall comparatively remarkably. This is considered to be because resistance increases by increasing the thickness of the porous heat-resistant layer. Moreover, when the thickness of a porous heat resistant layer is 2 micrometers or less, porosity hardly changes also by re-rolling. It is preferable to measure the thickness of a porous heat resistant layer by the method of measuring the weight of a porous heat resistant layer by fluorescent X-rays, and converting a weight into thickness using a calibration curve.

비수전해질 이차전지가, 수지제의 다공막으로 이루어진 세퍼레이터를 포함하지 않는 경우, 음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께는, 2㎛∼15㎛인 것이 바람직하고, 5㎛∼12㎛인 것이 더욱더 바람직하다. 이 경우, 다공질 내열층이 세퍼레이터를 겸하게 된다.When the nonaqueous electrolyte secondary battery does not include a separator made of a porous film made of resin, the thickness of the porous heat resistant layer after re-rolling the negative electrode is preferably 2 μm to 15 μm, and preferably 5 μm to 12 μm. Even more preferred. In this case, the porous heat resistant layer also serves as a separator.

양호한 방전 특성을 확보하는 관점으로부터, 다공질 내열층의 공극율 (porosity)은, 30%∼70%인 것이 바람직하고, 40%∼55%인 것이 더욱더 바람직하다. 평균 입자지름 2㎛ 이하의 산화마그네슘 입자를 이용하는 경우, 음극의 재압연 후에도, 30% 이상의 공극율을 얻는 것은 용이하고, 40% 이상의 공극율을 얻는 것도 비교적 용이하다. 한편, 평균 입자지름 2㎛를 넘는 산화마그네슘 입자를 이용하는 경우, 음극의 재압연 후에, 30% 이상의 공극율을 얻는 것은 곤란하다.From the viewpoint of securing good discharge characteristics, the porosity of the porous heat resistant layer is preferably 30% to 70%, even more preferably 40% to 55%. In the case of using magnesium oxide particles having an average particle diameter of 2 µm or less, it is easy to obtain a porosity of 30% or more even after re-rolling of the cathode, and relatively easy to obtain a porosity of 40% or more. On the other hand, in the case of using magnesium oxide particles having an average particle diameter of more than 2 µm, it is difficult to obtain a porosity of 30% or more after re-rolling of the negative electrode.

다공질 내열층의 공극율 P는, 재압연된 음극에 담지되어 있는 다공질 내열층의 진체적 Vt, 다공질 내열층의 면적(S)과 두께(T)로부터 구해지는 외관 체적 Va(즉 S×T)로부터 계산할 수 있다{P(%)=100(Va-Vt)/Va=100(ST-Vt)/ST}. 또한, 수은 포로시메트리에 의해 구할 수도 있다. 수은 포로시메트리를 이용할 경우, 공극율은, 예를 들면, 다공질 내열층을 담지하는 전후의 음극의 미세구멍 지름분포의 차를 이용하여 계산한다.The porosity P of the porous heat resistant layer is obtained from the apparent volume V (ie, S × T) obtained from the volume Vt of the porous heat resistant layer supported on the re-rolled cathode and the area S and thickness T of the porous heat resistant layer. Can be calculated {P (%) = 100 (Va-Vt) / Va = 100 (ST-Vt) / ST}. It can also be obtained by mercury porosimetry. When mercury porosity is used, the porosity is calculated using, for example, the difference in the fine pore diameter distribution of the cathode before and after supporting the porous heat resistant layer.

다공질 내열층은, 산화마그네슘 입자 이외의 세라믹스 입자를, 세라믹스 입자 전체의 50중량% 이하 정도 포함해도 좋다. 다만, 본 발명의 효과를 크게 손상시키지 않도록 하기 위해서, 산화마그네슘 입자 이외의 세라믹스 입자는, 세라믹스 입자 전체의 25중량% 이하가 바람직하다. 세라믹스 입자의 주성분이 산화마그네슘 입자이면, 본 발명의 효과는 크게 저해되지 않는다.The porous heat resistant layer may contain about 50% by weight or less of ceramic particles other than magnesium oxide particles. However, in order not to impair the effect of this invention largely, 25 weight% or less of the ceramic particle other than magnesium oxide particle is preferable. If the main component of the ceramic particles is magnesium oxide particles, the effect of the present invention is not significantly impaired.

양극은, 예를 들면, 양극집전체 및 양극집전체의 표면에 담지된 양극합제층을 포함한다. 양극집전체 및 양극합제층의 형태는, 특히 한정되지 않는다. 전형적인 형태로는, 시트형상 혹은 띠형상의 양극집전체의 한 면 혹은 양면에, 박막 상태의 양극합제층이 담지되어 있다.The positive electrode includes, for example, a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer supported on the surface of the positive electrode current collector. The form of the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer is not particularly limited. In a typical form, a positive electrode mixture layer in a thin film state is supported on one or both surfaces of a sheet-like or strip-shaped positive electrode current collector.

시트형상 혹은 띠형상의 양극집전체는, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 이루어진다. 양극집전체에는, 천공, 메쉬 가공, 라스 가공, 표면 처리 등이 실시되는 경우가 있다. 표면 처리로는, 도금 처리, 에칭 처리, 피막 형성 등을 들 수 있다. 양극집전체의 두께는, 예를 들면 10㎛∼60㎛이다.The sheet-like or strip-shaped positive electrode current collector is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The positive electrode current collector may be subjected to perforation, mesh processing, lath processing, surface treatment, and the like. As surface treatment, a plating process, an etching process, a film formation, etc. are mentioned. The thickness of the positive electrode current collector is, for example, 10 µm to 60 µm.

양극합제층은, 양극 활물질을 포함한다. 양극 활물질로는, 예를 들면, 리튬이온의 흡장 및 방출이 가능한 리튬함유 산화물이 이용된다. 이러한 리튬함유 산화물로는, 예를 들면, 코발트, 망간, 니켈, 크롬, 철 및 바나듐으로부터 선택되는 적어도 1종의 천이 금속과, 리튬과의 복합 금속 산화물을 들 수 있다. 그 중에서도, 천이 금속의 일부가, Al, Mg, Zn, Ca 등으로 치환되고 있는 것이 바람직하다.The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material. As the positive electrode active material, for example, a lithium-containing oxide capable of occluding and releasing lithium ions is used. As such a lithium containing oxide, the composite metal oxide of at least 1 sort (s) of transition metal chosen from cobalt, manganese, nickel, chromium, iron, and vanadium, and lithium is mentioned, for example. Especially, it is preferable that a part of transition metal is substituted by Al, Mg, Zn, Ca etc.

복합 금속 산화물 중에서도, LixCoO2, LixMnO2, LixNiO2, LixCrO2, αLixFeO2, LixVO2, LixCoyNi1-yO2, LixCoyM1-yO2, LixNi1-yMyO2, LixMn2O4, LixMn2-yMyO4(여기서, M=Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb 및 B로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종, x=0∼1.2, y=0∼0.9, z=2∼2.3), 천이 금속 카르코겐화물, 바나듐산화물의 리튬화물, 니오브산화물의 리튬화물 등이 바람직하다. 이들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다. 또, 상기의 x값은, 충전 및 방전에 의해 증감한다. 양극 활물질의 평균 입자지름은, 1㎛∼30㎛인 것이 바람직하다.Among the composite metal oxides, LixCoO 2 , LixMnO 2 , LixNiO 2 , LixCrO 2 , αLi x FeO 2 , Li x VO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y M 1-y O 2 , Li x Ni 1-y M y O 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x Mn 2-y M y O 4 (where M = Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, At least one selected from the group consisting of Zn, Al, Cr, Pb, Sb and B, x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9, z = 2 to 2.3), transition metal chalcogenide and vanadium oxide lithium Cargo, lithium oxide of niobium oxide, etc. are preferable. These may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. Moreover, said x value increases and decreases by charge and discharge. It is preferable that the average particle diameter of a positive electrode active material is 1 micrometer-30 micrometers.

양극합제층은, 결착제, 도전제 등을 포함할 수 있다. 결착제, 도전제 등으로는, 예를 들면 음극 합제층에 포함시킬 수 있는 상술의 결착제나 도전제와 같은 재료를 이용할 수 있다.The positive electrode mixture layer may contain a binder, a conductive agent and the like. As a binder, an electrically conductive agent, etc., the same material as the above-mentioned binder and electrically conductive agent which can be contained in a negative mix layer, for example can be used.

일반적인 양극의 제조법에서는, 먼저, 양극합제 페이스트가 조제된다. 양극합제 페이스트는, 양극합제를, 액상 성분(분산매)과 혼합하여 조제된다. 양극합제는, 양극 활물질을 필수 성분으로서 포함하고, 결착제, 도전제 등을 임의 성분으로서 포함한다.In the general production method of the positive electrode, first, a positive electrode mixture paste is prepared. The positive electrode mixture paste is prepared by mixing the positive electrode mixture with a liquid component (dispersion medium). A positive electrode mixture contains a positive electrode active material as an essential component, and contains a binder, a electrically conductive agent, etc. as an arbitrary component.

양극합제 페이스트는, 양극집전체의 한 면 또는 양면에 도착(塗着)되고, 건조된다. 이때, 양극집전체에는, 양극합제 페이스트를 도착하지 않은 무지부(無地部)가 형성된다. 무지부는 양극 리드의 용접에 이용된다. 양극집전체에 담지된 건조 상태의 양극합제는, 압연 롤에 의해, 압연되어, 두께가 제어된 양극합제층이 형성된다.The positive electrode mixture paste arrives on one side or both sides of the positive electrode current collector and is dried. At this time, the positive electrode current collector is formed with a non-coated portion which does not reach the positive electrode mixture paste. The uncoated portion is used for welding the positive lead. The positive electrode mixture in a dry state supported on the positive electrode current collector is rolled by a rolling roll to form a positive electrode mixture layer whose thickness is controlled.

비수전해질로는, 리튬염을 용해한 비수용매가 바람직하게 이용된다. 비수전해질에 있어서의 리튬염의 용해량은, 특히 한정되지 않지만, 리튬염 농도는 0.2∼2mol/L이 바람직하고, 0.5∼1.5mol/L이 더욱더 바람직하다.As the nonaqueous electrolyte, a nonaqueous solvent in which a lithium salt is dissolved is preferably used. Although the dissolution amount of the lithium salt in a nonaqueous electrolyte is not specifically limited, 0.2-2 mol / L is preferable and, as for lithium salt concentration, 0.5-1.5 mol / L is still more preferable.

비수용매로서는, 예를 들면 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등의 고리 형상 카보네이트류, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디프로필카보네이트(DPC) 등의 사슬 형상 카보네이트류, 개미산메틸, 초산메틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸 등의 지방족 카르본산에스테르류, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤 등의 락톤류, 1,2-디메톡시에탄(DME), 1,2-디에톡시에탄(DEE), 에톡시메톡시에탄(EME) 등의 사슬형상 에테르류, 테트라히드로프란, 2-메틸테트라히드로프란 등의 고리형상 에테르류, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소란, 포름아미드, 아세트아미드, 디메틸포름아미드, 디옥 소란, 아세트니트릴, 프로필니트릴, 니트로메탄, 에틸모노그라임, 인산트리에스테르, 트리메톡시메탄, 디옥소란 유도체, 술포란, 메틸술포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 프로필렌카보네이트 유도체, 테트라히드로프란 유도체, 에틸에테르, 1,3-프로판설톤, 아니솔, N-메틸-2-피롤리돈을 이용할 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 좋지만, 2종 이상을 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 고리형상 카보네이트와 사슬형상 카보네이트의 혼합 용매, 또는, 고리형상 카보네이트와 사슬형상 카보네이트와 지방족 카르본산에스테르와의 혼합 용매가 바람직하다.Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC). ), Chain carbonates such as dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate, lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, Chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE), ethoxymethoxyethane (EME), and rings such as tetrahydrofran and 2-methyltetrahydrofran Shape ethers, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monograms, phosphate triesters, trimethoxy Methane, Dioxolane Oil Sieve, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofran derivative, ethyl ether, 1,3-propanesultone , Anisole, N-methyl-2-pyrrolidone can be used. Although these may be used independently, it is preferable to mix and use 2 or more types. Especially, the mixed solvent of cyclic carbonate and chain carbonate, or the mixed solvent of cyclic carbonate, chain carbonate, and aliphatic carboxylic acid ester is preferable.

비수용매에 용해하는 리튬염으로서는, 예를 들면 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN, LiCl, LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li(CF3SO2)2, LiAsF6, LiN (CF3SO2)2, LiB10Cl10, 저급 지방족카르본산리튬, LiBr, LiI, 클로로보란리튬, 4페닐붕산리튬, 리튬이미드염 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합해 이용해도 좋다. 또, 적어도 LiPF6를 이용하는 것이 바람직하다.Examples of the lithium salt dissolved in the nonaqueous solvent include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic lithium carbonate, LiBr, LiI, chloroborane lithium, lithium tetraphenylborate, lithium imide salt, and the like. These may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. In addition, it is preferable to use at least LiPF 6.

비수전해질에는, 전지의 충전 및 방전 특성을 개량할 목적으로, 여러 가지 첨가제를 첨가할 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들면 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트 및 플루오르벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용하는 것이 바람직하다. 그 밖에도 여러 가지의 첨가제, 예를 들면 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 고리형상 에테르, 에틸렌 디아민, n-그라임, 피리딘, 헥사린산트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 크라운 에테르류, 제4급 암모늄염, 에틸렌 글리콜디알킬에테르 등을 이용할 수 있다.Various additives can be added to the nonaqueous electrolyte in order to improve the charge and discharge characteristics of the battery. As an additive, it is preferable to use at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and fluorobenzene, for example. In addition, various additives such as triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-lime, pyridine, hexanoic acid triamide, nitrobenzene derivatives, crown ethers, quaternary ammonium salts, Ethylene glycol dialkyl ether and the like can be used.

수지제의 다공막으로 이루어진 세퍼레이터는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴아미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르(폴리에틸렌옥시드나 폴리프로필렌옥시드), 셀룰로오스(카르복시메틸 셀룰로오스나 히드록시프로필 셀룰로오스), 폴리(메타)아크릴산, 폴리(메타)아크릴산 에스테르 등의 고분자로 이루어진 것이 바람직하다. 복수의 다공막을 적층한 다층막도 바람직하게 이용된다. 그 중에서도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리불화비닐리덴 등으로 이루어진 단층 또는 다층의 다공막이 적합하다. 다공막의 두께는 10㎛∼30㎛가 바람직하다.The separator which consists of a porous film made of resin is polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyether sulfone, polycarbonate, poly It is preferably made of a polymer such as amide, polyimide, polyether (polyethylene oxide or polypropylene oxide), cellulose (carboxymethyl cellulose or hydroxypropyl cellulose), poly (meth) acrylic acid or poly (meth) acrylic acid ester. The multilayer film which laminated | stacked the several porous film is also used preferably. Especially, the single layer or multilayer porous film which consists of polyethylene, a polypropylene, polyvinylidene fluoride, etc. is suitable. As for the thickness of a porous film, 10 micrometers-30 micrometers are preferable.

다음에, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example.

실시예 1Example 1

(ⅰ) 양극의 제작(Iii) fabrication of anode

양극 활물질인 코발트산리튬(평균 입자지름 10㎛) 100중량부와, 결착제인 폴리불화비닐리덴{PVDF :쿠레하화학공업(주) 제조의 #1320의 고형분} 4중량부와, 도전제인 아세틸렌 블랙 3중량부와, 분산매인 적당량의 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을, 쌍완식 연합기로 교반하여, 양극합제 페이스트를 조제했다. 양극합제 페이스트를, 두께 15㎛의 알루미늄 박(箔)으로 이루어진 띠형상의 양극집전체의 양면에 도포했다. 도포된 양극합제 페이스트를 건조시키고, 압연 롤로 압연하여, 양극합제층을 형성했다. 양극집전체와 그 양면에 담지된 양극합제층의 합계 두께는 160㎛였다. 얻어진 극판을, 원통형 18650의 전지 케이스에 삽입 가능한 폭으로 재단하여, 양극을 얻었다. 양극합제층의 활물질 밀도는, 3.6g/㎖였다.100 parts by weight of lithium cobalt acid (average particle diameter 10 μm) as a positive electrode active material, 4 parts by weight of polyvinylidene fluoride {PVDF: Solid content of # 1320 manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.}, and acetylene black 3 as a conductive agent The parts by weight and the appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as the dispersion medium were stirred with a twin linker to prepare a positive electrode mixture paste. The positive electrode mixture paste was applied to both surfaces of a strip-shaped positive electrode current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm. The coated positive electrode mixture paste was dried and rolled with a rolling roll to form a positive electrode mixture layer. The total thickness of the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer supported on both surfaces thereof was 160 μm. The obtained electrode plate was cut to the width that can be inserted into a cylindrical 18650 battery case, thereby obtaining a positive electrode. The active material density of the positive electrode material mixture layer was 3.6 g / ml.

(ⅱ) 음극의 제작(Ii) preparation of negative electrode

음극 활물질인 인조 흑연(평균 입자지름 20㎛) 100중량부와, 결착제인 변성 SBR{니혼제온(주) 제조의 BM-400B의 고형분} 1중량부와, 증점제인 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 1중량부와, 분산매인 적정량의 물을, 쌍완식 연합기로 교반하여, 음극 합제 페이스트를 조제했다. 음극합제 페이스트를, 두께 10㎛의 구리 박(粕)으로 이루어진 띠형상의 음극집전체의 양면에 도포했다. 도포된 음극합제 페이스트를 건조시키고, 압연 롤로 압연하여, 음극 합제층을 형성했다. 음극집전체와 그 양면에 담지된 음극 합제층의 합계 두께는 180㎛(합제층의 두께는 한 면당 85㎛)였다. 얻어진 극판을, 원통형 18650의 전지 케이스에 삽입 가능한 폭으로 재단하여, 음극을 얻었다. 음극합제층의 활물질 밀도는, 1.8g/㎖였다.100 parts by weight of artificial graphite (average particle diameter 20 µm) which is a negative electrode active material, 1 part by weight of modified SBR (solid content of BM-400B manufactured by Nihon Xeon Co., Ltd.), which is a binder, and 1 weight of carboxymethyl cellulose (CMC), which is a thickener. The water and the appropriate amount of water, which is a dispersion medium, were stirred with a double-type coalescing machine to prepare a negative electrode mixture paste. The negative electrode mixture paste was applied to both surfaces of a strip-shaped negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 10 μm. The applied negative electrode mixture paste was dried and rolled with a rolling roll to form a negative electrode mixture layer. The total thickness of the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer supported on both surfaces thereof was 180 μm (the thickness of the mixture layer was 85 μm per side). The obtained electrode plate was cut out to the width which can be inserted into the cylindrical 18650 battery case, and the negative electrode was obtained. The active material density of the negative electrode mixture layer was 1.8 g / ml.

(ⅲ) 다공질 내열층의 형성(Iii) Formation of porous heat resistant layer

산화마그네슘 입자(평균 입자지름 1.0㎛, BET 비표면적 11.5㎡/g) 100중량부와, 결착제인 폴리불화비닐리덴(PVDF) 3중량부와, 분산매인 적정량의 NMP를, 메디아레스 분산기(엠테크닉 제조 크레아믹스)로 교반하여, 내열층 슬러리를 조제했다. 내열층 슬러리를 음극에 도포하고, 음극 합제층의 표면을 내열층 슬러리로 덮었다. 그 후, 도포된 내열층 슬러리를 건조시켜, 다공질 내열층을 형성했다.100 parts by weight of magnesium oxide particles (average particle diameter 1.0 μm, BET specific surface area of 11.5 m 2 / g), 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and an appropriate amount of NMP as a dispersion medium are medialess dispersers (Emtechnic). Manufactured creamixture), and the heat-resistant layer slurry was prepared. The heat resistant layer slurry was applied to the negative electrode, and the surface of the negative electrode mixture layer was covered with the heat resistant layer slurry. Thereafter, the applied heat-resistant layer slurry was dried to form a porous heat-resistant layer.

또, 평균 입자지름은, 레이저 회절식의 입도분포 측정장치인 마이크로트랙 HRA{닛키소우(주)}로 측정했다. BET 비표면적은, ASAP2010{마이크로메리텍스, (주)시마즈제작소}를 이용하여, 질소 흡착다점법으로 측정했다.In addition, the average particle diameter was measured by micro track HRA (Nikki Sou Co., Ltd.) which is a laser diffraction particle size distribution analyzer. The BET specific surface area was measured by nitrogen adsorption multipoint method using ASAP2010 {Micromeritex, Shimadzu Corporation}.

다공질 내열층의 두께를 측정했는데, 3㎛였다. 여기서는, 형광 X선 분석장치{(주)RIGAKU}로 다공질 내열층의 중량을 측정하고, 검량선을 이용해 중량을 두께로 환산했다.The thickness of the porous heat resistant layer was measured, which was 3 m. Here, the weight of the porous heat resistant layer was measured with a fluorescent X-ray analyzer {RIGAKU}, and the weight was converted into thickness using a calibration curve.

또, 내열층 슬러리의 도포에 의해, 음극 합제층의 활물질 밀도는, 1.7g/㎖로 감소하고 있었다.In addition, the active material density of the negative electrode mixture layer was reduced to 1.7 g / ml by the application of the heat-resistant layer slurry.

(ⅳ) 음극의 재압연(Iii) re-rolling of the cathode

다공질 내열층을 담지한 음극을, 재차, 압연 롤로 압연하여, 음극집전체와 그 양면에 담지된 음극 합제층의 합계 두께를 150㎛로 조정했다. 따라서, 음극 합제층의 활물질 밀도는, 1.8g/㎖로 되돌아왔다. 이때, 다공질 내열층의 두께는, 3㎛였다.The negative electrode carrying the porous heat resistant layer was again rolled with a rolling roll to adjust the total thickness of the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer supported on both surfaces thereof to 150 μm. Therefore, the active material density of the negative electrode mixture layer returned to 1.8 g / ml. At this time, the thickness of the porous heat resistant layer was 3 micrometers.

재압연된 음극의 중심부로부터 5㎝×5㎝의 시료를 잘라, 시료의 중량을 측정했다. 시료의 중량으로부터, 미리 구해 둔 음극집전체와 음극 합제층의 중량을 빼서, 시료에 담지되어 있는 다공질 내열층의 중량을 구했다. 한편, 산화마그네슘 입자의 진밀도와, 결착제인 폴리불화비닐리덴의 진밀도로부터, 시료에 담지되어 있는 다공질 내열층의 진체적 Vt를 계산했다. 또한, 시료의 사이즈와 다공질 내열층의 두께로부터, 시료에 담지되어 있는 다공질 내열층의 외관 체적 Va를 구했다. 진체적 Vt와 외관 체적 Va로부터, 다공질 내열층의 공극율 P를 구한바, 48%였다. A 5 cm x 5 cm sample was cut out from the center of the re-rolled negative electrode and the weight of the sample was measured. From the weight of the sample, the weight of the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer determined in advance was subtracted, and the weight of the porous heat-resistant layer supported on the sample was obtained. On the other hand, the true Vt of the porous heat-resistant layer supported on the sample was calculated from the true density of the magnesium oxide particles and the true density of polyvinylidene fluoride as a binder. In addition, from the size of the sample and the thickness of the porous heat resistant layer, the external appearance volume Va of the porous heat resistant layer supported on the sample was obtained. It was 48% when the porosity P of the porous heat-resistant layer was calculated | required from solid Vt and external volume Va.

{P(%) = 100(Va-Vt)/Va}. {P (%) = 100 (Va-Vt) / Va}.

(ⅴ) 전지의 제작(Iii) production of batteries

도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 도 1에 나타내는 원통형의 리튬이온 이차전지를 제작했다.It demonstrates, referring drawings. Here, the cylindrical lithium ion secondary battery shown in FIG. 1 was produced.

우선, 상기의 양극(5) 및 음극(6)에, 각각 니켈제의 양극 리드(5a) 및 음극 리드(6a)를 부착했다. 양극(5)과 음극(6)을, 세퍼레이터(7)를 개재하고, 권회하여, 극판군을 얻었다. 세퍼레이터(7)로는, 두께 20㎛의 폴리프로필렌제의 다공막을 이용했다. 이 극판군을, 원통형 18650의 전지 케이스(1)(직경 18㎜, 높이 65㎜의 원통형의 바닥이 있는 금속캔)에 삽입했다. 극판군의 위쪽 면에는 상부 절연판 (8a)을 배치하고, 아래쪽 면에는 하부 절연판(8b)을 배치했다. 그 후, 전지 케이스(1)의 내부에, 비수전해질을 주액했다.First, the positive electrode lead 5a and the negative electrode lead 6a made of nickel were attached to the positive electrode 5 and the negative electrode 6, respectively. The positive electrode 5 and the negative electrode 6 were wound through a separator 7 to obtain a pole plate group. As the separator 7, a polypropylene porous film having a thickness of 20 µm was used. This electrode plate group was inserted in the cylindrical 18650 battery case 1 (18 mm in diameter, metal can with a cylindrical bottom of 65 mm in height). The upper insulating plate 8a was disposed on the upper surface of the electrode plate group, and the lower insulating plate 8b was disposed on the lower surface. Thereafter, the nonaqueous electrolyte was poured into the battery case 1.

비수전해질로는, 에틸렌카보네이트(EC)와 에틸메틸카보네이트(EMC)의 중량비 1:3의 혼합 용매에, LiPF6를 1몰/리터의 농도로 용해시킨 것을 이용했다.As the non-aqueous electrolyte, a compound obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) in a weight ratio of 1: 3 was used.

비수전해질을 주액한 후, 전지 케이스(1)의 개구부를, 주위에 절연 가스켓 (3)을 배치한 밀봉판(2)으로 밀봉했다. 밀봉 전에, 입구밀봉판(2)과 양극 리드 (5a)를 도통시켰다. 이렇게 하여 공칭 용량 2Ah의 리튬이온 이차전지를 완성했다.After pouring the nonaqueous electrolyte, the opening of the battery case 1 was sealed with a sealing plate 2 in which an insulating gasket 3 was disposed around. Before sealing, the inlet sealing plate 2 and the positive electrode lead 5a were turned on. Thus, a lithium ion secondary battery with a nominal capacity of 2 Ah was completed.

실시예 2Example 2

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 0.5㎛(BET 비표면적: 14.8㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 0.5 μm (BET specific surface area: 14.8 m 2 / g).

실시예 3Example 3

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 1.5㎛(BET 비표면적: 8.6㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 1.5 μm (BET specific surface area: 8.6 m 2 / g).

실시예 4Example 4

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 2㎛(BET 비표면적: 3.5㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 2 μm (BET specific surface area: 3.5 m 2 / g).

비교예 1Comparative Example 1

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 2.5㎛(BET 비표면적: 2.7㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 2.5 μm (BET specific surface area: 2.7 m 2 / g).

비교예 2Comparative Example 2

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 3㎛(BET 비표면적: 2.5㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 3 μm (BET specific surface area: 2.5 m 2 / g).

비교예 3Comparative Example 3

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 2.5㎛로 하고, 음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를 7.5㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 2.5 μm, and the thickness of the porous heat resistant layer after re-rolling the negative electrode was 7.5 μm.

비교예 4Comparative Example 4

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 3㎛로 하고, 음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를 9㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 3 μm and the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was re-rolled was 9 μm.

비교예 5Comparative Example 5

내열층 슬러리의 조제에 있어서, 산화마그네슘 입자 대신에, 산화알루미늄 입자(평균 입자지름 1.0㎛, BET 비표면적 5.0㎡/g)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.In preparing the heat-resistant layer slurry, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that aluminum oxide particles (average particle diameter 1.0 µm, BET specific surface area 5.0 m 2 / g) were used instead of the magnesium oxide particles.

비교예 6Comparative Example 6

내열층 슬러리의 조제에 있어서, 산화마그네슘 입자 대신에, 산화알루미늄 입자(평균 입자지름 2.5㎛, BET 비표면적 2.0㎡/g)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.In preparing the heat-resistant layer slurry, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that aluminum oxide particles (average particle diameter: 2.5 µm, BET specific surface area: 2.0 m 2 / g) were used instead of the magnesium oxide particles.

비교예 7Comparative Example 7

내열층 슬러리의 조제에 있어서, 산화마그네슘 입자 대신에, 산화알루미늄 입자(평균 입자지름 2.5㎛, BET 비표면적 2.0㎡/g)를 이용하고, 음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를 7.5㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.In the preparation of the heat-resistant layer slurry, instead of magnesium oxide particles, aluminum oxide particles (average particle diameter 2.5 µm, BET specific surface area 2.0 m 2 / g) were used, and the thickness of the porous heat-resistant layer after re-rolling the negative electrode was 7.5 µm. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

비교예 8Comparative Example 8

다공질 내열층을 형성할 때에 두께가 증대한 음극의 재압연을 실시하지 않은 것 이외에는, 비교예 5와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 5 except that the negative electrode having a thick thickness was not re-rolled when forming the porous heat resistant layer.

[평가][evaluation]

실시예 1∼4 및 비교예 1∼8의 전지에 대해서, 아래와 같은 평가를 실시했다. 재압연 후의 음극에 있어서의 음극 합제층의 활물질 밀도와 다공질 내열층의 공극율, 및, 음극의 재압연에 이용한 압연 롤의 표면 상태와 동시에, 평가 결과를 표 1에 나타낸다.The following evaluation was performed about the battery of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-8. Table 1 shows the evaluation results simultaneously with the active material density of the negative electrode mixture layer in the negative electrode after re-rolling, the porosity of the porous heat-resistant layer, and the surface state of the rolling roll used for re-rolling of the negative electrode.

<전지 케이스에의 삽입성><Insertability into battery case>

비교예 3, 4 및 7을 제외한 전지의 제작에 있어서, 극판군을 전지 케이스에 삽입할 때, 부드럽게 삽입할 수 있는지의 여부를 평가했다.In the production of batteries except for Comparative Examples 3, 4 and 7, the evaluation was made as to whether or not the electrode plate group could be inserted smoothly when inserted into the battery case.

<2C방전 특성><2C discharge characteristic>

각 전지에 2번의 연습 충전 및 방전을 실시한 후, 40℃ 환경하에서 2일간 보존했다. 그 후, 각 전지에 대해서, 이하의 패턴으로 충전 및 방전을 실시하고, 0℃에서의 2C방전 용량을 구했다.Each battery was subjected to two practice charges and discharges, and then stored in a 40 ° C environment for two days. Then, each battery was charged and discharged with the following pattern, and 2C discharge capacity in 0 degreeC was calculated | required.

(1) 정전류 충전(20℃):0.7CmA(종지 전압 4.2V) (1) Constant current charge (20 degrees Celsius): 0.7CmA (final voltage 4.2V)

(2) 정전압 충전(20℃):4.2V(종지 전류 0.05CmA) (2) Constant voltage charge (20 degrees Celsius): 4.2V (final current 0.05CmA)

(3) 정전류 방전(0℃):2.0CmA(종지 전압 3V)(3) Constant current discharge (0 ° C): 2.0 CmA (final voltage 3 V)

다만, 전지의 공칭 용량(2Ah)을 1CmAh로 한다.However, the nominal capacity (2Ah) of the battery is 1 CmAh.

다음에, 각 전지에 대해서, 이하의 패턴으로 충전 및 방전을 실시하여, 20℃에서의 2C방전 용량을 구했다.Next, each battery was charged and discharged in the following pattern to obtain a 2C discharge capacity at 20 ° C.

(1) 정전류 충전(20℃):0.7CmA(종지 전압 4.2V)(1) Constant current charge (20 degrees Celsius): 0.7CmA (final voltage 4.2V)

(2) 정전압 충전(20℃):4.2V(종지 전류 0.05CmA)(2) Constant voltage charge (20 degrees Celsius): 4.2V (final current 0.05CmA)

(3) 정전류 방전(20℃):2.0CmA(종지 전압 3V)(3) Constant current discharge (20 ° C): 2.0 CmA (final voltage 3 V)

20℃에서의 2C방전 용량에 대한, 0℃에서의 2C방전 용량의 비율을, 백분율로 구했다.The ratio of the 2C discharge capacity at 0 ° C to the 2C discharge capacity at 20 ° C was determined as a percentage.

<안전성><Safety>

충전 및 방전 특성을 평가한 후의 전지에 대해서, 20℃ 환경하에서, 이하의 충전을 실시했다.The following charging was performed about the battery after evaluating charge and discharge characteristic in 20 degreeC environment.

(1) 정전류 충전(20℃):0.7CmA(종지 전압 4.25V)(1) Constant current charge (20 degrees Celsius): 0.7CmA (final voltage 4.25V)

(2) 정전압 충전(20℃):4.25V(종지 전류 0.05CmA) (2) Constant voltage charge (20 degrees Celsius): 4.25V (final current 0.05CmA)

20℃ 환경하에서, 충전 후의 전지의 측면으로부터, 2.7㎜ 지름의 철제 둥근 못을, 5㎜/초의 속도로 관통시켰다. 전지의 관통 개소의 근방에 있어서의 90초 후의 도달 온도를 측정했다.Under a 20 ° C environment, iron round nails with a diameter of 2.7 mm were penetrated at a rate of 5 mm / second from the side of the battery after charging. The arrival temperature after 90 second in the vicinity of the penetration part of a battery was measured.

표 1Table 1

Figure 112006066091035-pat00001
Figure 112006066091035-pat00001

실시예 5Example 5

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 0.8㎛로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was rerolled was 0.8 μm.

실시예 6Example 6

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 1㎛로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was rerolled.

실시예 7Example 7

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 2㎛로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was rerolled.

실시예 8Example 8

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 4㎛로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was rerolled was 4 μm.

실시예 9Example 9

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 5㎛로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was rerolled.

실시예 10Example 10

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 6㎛로 한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was rerolled.

실시예 5∼10의 전지에 관해서, 2C방전 특성 및 안전성을, 상기와 같이 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.With respect to the batteries of Examples 5 to 10, 2C discharge characteristics and safety were evaluated as described above. The results are shown in Table 2.

표 2TABLE 2

Figure 112006066091035-pat00002
Figure 112006066091035-pat00002

실시예 11∼12, 비교예 9∼10Examples 11-12, Comparative Examples 9-10

산화마그네슘 입자의 BET 비표면적을, 2.7㎡/g, 3.5㎡/g, 14.8㎡/g 또는 18.0㎡/g로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the BET specific surface area of the magnesium oxide particles was set to 2.7 m 2 / g, 3.5 m 2 / g, 14.8 m 2 / g or 18.0 m 2 / g.

실시예 11∼12 및 비교예 9∼10의 전지에 관하여, 2C방전 특성 및 안전성을, 상기와 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.With respect to the batteries of Examples 11 to 12 and Comparative Examples 9 to 10, 2C discharge characteristics and safety were evaluated in the same manner as above. The results are shown in Table 3.

표 3TABLE 3

Figure 112006066091035-pat00003
Figure 112006066091035-pat00003

실시예 13∼18Examples 13-18

내열층 슬러리의 조제에 있어서, 산화마그네슘 입자 100중량부당의 결착제의 양을 x중량부(x=0.8, 1, 2, 4, 5 또는 6)로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.In the preparation of the heat-resistant layer slurry, lithium ions were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the binder per 100 parts by weight of magnesium oxide particles was changed to x parts by weight (x = 0.8, 1, 2, 4, 5 or 6). A secondary battery was produced.

실시예 13∼18의 전지에 관하여, 2C방전 특성 및 안전성을, 상기와 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.With respect to the batteries of Examples 13 to 18, 2C discharge characteristics and safety were evaluated in the same manner as above. The results are shown in Table 4.

표 4Table 4

Figure 112006066091035-pat00004
Figure 112006066091035-pat00004

실시예 19∼25 및 비교예 11∼12Examples 19-25 and Comparative Examples 11-12

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름 및 BET 비표면적 및 형상을 변화시켜, 음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 공극율을, y%(y=28, 30, 35, 40, 55, 60, 70, 73 또는 80)로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.By changing the average particle diameter and BET specific surface area and shape of the magnesium oxide particles, the porosity of the porous heat-resistant layer after the re-rolling of the negative electrode was y% (y = 28, 30, 35, 40, 55, 60, 70, 73 Or a lithium ion secondary battery was produced similarly to Example 1 except having changed to 80).

실시예 19∼25 및 비교예 11∼12의 전지에 관하여, 2C방전 특성 및 안전성을, 상기와 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다.With respect to the batteries of Examples 19 to 25 and Comparative Examples 11 to 12, 2C discharge characteristics and safety were evaluated in the same manner as above. The results are shown in Table 5.

표 5Table 5

Figure 112006066091035-pat00005
Figure 112006066091035-pat00005

[고찰][Review]

(산화마그네슘 입자의 평균 입자지름과 공극율)(Average particle diameter and porosity of magnesium oxide particles)

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 2㎛를 넘는 비교예 1 및 2의 안전성은, 모두 양호했다. 다만, 저온(0℃)에서의 하이레이트 방전(2C방전)에서는, 방전 초기에 전압강하가 보이고, 거의 방전이 불가능했다. 이것은, 평균 입자지름이 크기 때문에, 재압연의 때에 입자 1개당에 인가되는 하중이 커졌기 때문이라고 생각된다. 하중에 견디지 못하고 입자가 갈라져, 미세분말이 입자 사이에 충전되면, 공극율은 현저하게 저하한다. 이 경향은, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 2㎛를 넘으면 현저하게 된다. 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 작아짐에 따라, 다공질 내열층의 공극율은 커졌다. 이에 따라, 저온에서의 2C방전 특성은 향상했다.The safety of the comparative examples 1 and 2 in which the average particle diameter of magnesium oxide particle | grains exceeded 2 micrometers was all favorable. However, in high-rate discharge (2C discharge) at low temperature (0 degreeC), the voltage drop was seen at the beginning of discharge, and discharge was hardly possible. This is considered to be because the load applied to each particle increases at the time of re-rolling because the average particle diameter is large. If the particles do not withstand the load and the fine powder is filled between the particles, the porosity is significantly reduced. This tendency becomes remarkable when the average particle diameter of magnesium oxide particle exceeds 2 micrometers. As the average particle diameter of magnesium oxide particles became smaller, the porosity of the porous heat resistant layer became larger. This improved the 2C discharge characteristics at low temperatures.

산화마그네슘 대신에 산화알루미늄을 이용했을 경우, 비교적 양호한 특성이 얻어졌지만, 재압연의 때에 압연 롤의 표면에 무수한 가느다란 손상이 형성되었다. 이것은 산화알루미늄의 경도가 산화마그네슘에 비해 높기 때문이다.When aluminum oxide was used in place of magnesium oxide, relatively good characteristics were obtained, but numerous remarkable damages were formed on the surface of the rolling roll at the time of rerolling. This is because the hardness of aluminum oxide is higher than that of magnesium oxide.

산화마그네슘의 평균 입자지름이 0.5㎛인 경우에도, 입자 형상을 컨트롤함으로써, 높은 공극율의 다공질 내열층이 얻어졌다(실시예 24, 25). 이 경우, 공극율 70%에서도 안전성이 확보될 수 있었지만, 73%에서는 못 관통 후의 도달 온도가 상승하는 것을 알 수 있었다.Even when the average particle diameter of magnesium oxide was 0.5 µm, a porous heat-resistant layer having a high porosity was obtained by controlling the particle shape (Examples 24 and 25). In this case, safety could be ensured even at a porosity of 70%, but it was found that at 73%, the attained temperature after the nail penetration increased.

(다공질 내열층의 두께)(Thickness of Porous Heat Resistant Layer)

다공질 내열층의 두께를 0.8㎛로 할 경우(실시예 5), 안전성의 지표가 되는 도달 온도는 약간 높아졌다. 그러나, 이상 가열에는 이르지 않았다. 또한, 다공질 내열층이 얇기 때문에, 저온에서의 2C방전 특성은 양호했다. 다공질 내열층의 두께를 6.0㎛로 한 경우(실시예 10), 공극율이 비교적 높은데도, 저온에서의 2C방전 특성은 저하했다. 이것은, 다공질 내열층이 저항이 되었기 때문이다. 다만, 2C방전 특성의 저하는 크지는 않고, 문제가 없는 수준이다.When the thickness of the porous heat resistant layer was 0.8 μm (Example 5), the attained temperature, which is an index of safety, slightly increased. However, abnormal heating did not reach. In addition, since the porous heat resistant layer was thin, the 2C discharge characteristics at low temperatures were good. When the thickness of the porous heat-resistant layer was 6.0 µm (Example 10), the 2C discharge characteristic at low temperature was deteriorated even though the porosity was relatively high. This is because the porous heat resistant layer became a resistance. However, the deterioration of the 2C discharge characteristic is not large, and there is no problem.

(산화마그네슘의 BET 비표면적)(BET specific surface area of magnesium oxide)

산화마그네슘의 BET 비표면적은, 평균 입자지름과의 상관성을 가진다. BET 비표면적이 2.7㎡/g의 경우(비교예 1), 평균 입자지름은 2.0㎛를 웃돌았다. 따라서, 공극율이 저하하여, 저온에서의 2C방전 특성이 불만족스러웠다. 한편, BET 비표면적이 15㎡/g를 넘는 경우, 평균 입자지름은 0.5㎛보다 작아졌다. 따라서, 공극율이 80%로 과잉으로 커져, 안전성이 저하했다.The BET specific surface area of magnesium oxide has a correlation with the average particle diameter. When the BET specific surface area was 2.7 m 2 / g (Comparative Example 1), the average particle diameter exceeded 2.0 µm. Therefore, the porosity was lowered and the 2C discharge characteristic at low temperature was unsatisfactory. On the other hand, when BET specific surface area exceeded 15 m <2> / g, average particle diameter became smaller than 0.5 micrometer. Therefore, the porosity became excessively large at 80% and the safety was lowered.

(다공질 내열층에 포함되는 결착제(PVDF)량)(The amount of binder (PVDF) contained in the porous heat-resistant layer)

산화마그네슘 100중량부당의 결착제량을 1중량부 미만으로 했을 경우, 안전성의 지표가 되는 도달 온도가 높고, 100℃ 전후의 비교적 현저한 가열이 보였다. 이것은, 결착제량이 적기 때문에, 극판군을 구성할 때에, 음극으로부터 다공질 내열층이 부분적으로 박리되었기 때문이라고 생각된다. 특히, 음극의 에지부 부근에서, 다공질 내열층의 결손이 발생하기 쉬웠다. 산화마그네슘 100중량부당의 결착제량을 5중량부보다 많이 했을 경우, 다공질 내열층을 형성한 음극은, 매우 딱딱해졌다. 따라서, 극판군을 구성할 때에, 다공질 내열층에 무수한 균열이 들어가, 박리가 생겼다.When the amount of binders per 100 parts by weight of magnesium oxide was less than 1 part by weight, the attained temperature serving as an index of safety was high and relatively significant heating was observed around 100 ° C. This is considered to be because the porous heat-resistant layer partially peeled from the cathode when forming the electrode plate group because the amount of the binder is small. In particular, near the edge of the cathode, defects in the porous heat resistant layer were likely to occur. When the amount of the binder per 100 parts by weight of magnesium oxide was more than 5 parts by weight, the negative electrode on which the porous heat resistant layer was formed became very hard. Therefore, when constructing the electrode plate group, a myriad of cracks entered into the porous heat resistant layer and peeling occurred.

실시예 26∼28Examples 26-28

내열층 슬러리의 조제에 있어서, PVDF 대신에, 고무 입자{니혼제온(주) 제조의 BM400B}를, 산화마그네슘 100중량부당 1중량부, 3중량부 또는 5중량부 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.In the preparation of the heat-resistant layer slurry, in place of PVDF, rubber particles {BM400B manufactured by Nihon Xeon Co., Ltd.} were used in an amount of 1 part by weight, 3 parts by weight, or 5 parts by weight per 100 parts by weight of magnesium oxide. Similarly, a lithium ion secondary battery was produced.

실시예26∼28의 전지에 관하여, 2C방전 특성 및 안전성을, 상기와 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.With respect to the batteries of Examples 26 to 28, 2C discharge characteristics and safety were evaluated in the same manner as above. The results are shown in Table 6.

표 6Table 6

Figure 112006066091035-pat00006
Figure 112006066091035-pat00006

표 6에 있어서, 실시예 26∼28에서는 실시예 14∼17과 동등한 평가 결과가 얻어지고 있다. 따라서, 다공질 내열층에 포함되는 결착제의 종류에 관계없이, 본 발명의 효과가 얻어지게 되는 것을 알 수 있다.In Table 6, the evaluation result equivalent to Examples 14-17 is obtained in Examples 26-28. Therefore, it turns out that the effect of this invention is acquired regardless of the kind of binder contained in a porous heat resistant layer.

실시예 29Example 29

음극을 재압연한 후의 다공질 내열층의 두께를, 15㎛로 하고, 세퍼레이터를 이용하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the porous heat resistant layer after the negative electrode was re-rolled was 15 µm and no separator was used.

실시예 30Example 30

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 0.5㎛(BET 비표면적: 14.8㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 29와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 29 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 0.5 μm (BET specific surface area: 14.8 m 2 / g).

실시예 31Example 31

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 1.5㎛(BET 비표면적: 8.6㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 29와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 29 except that the average particle diameter of magnesium oxide particles was 1.5 μm (BET specific surface area: 8.6 m 2 / g).

실시예 32Example 32

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 2㎛(BET 비표면적: 3.5㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 29와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 29 except that the average particle diameter of magnesium oxide particles was 2 μm (BET specific surface area: 3.5 m 2 / g).

비교예 13Comparative Example 13

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 2.5㎛(BET 비표면적: 2.7㎡/g}로 한 것 이외에는, 실시예 29와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 29 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 2.5 μm (BET specific surface area: 2.7 m 2 / g).

비교예 14Comparative Example 14

산화마그네슘 입자의 평균 입자지름을, 3㎛(BET 비표면적: 2.5㎡/g)로 한 것 이외에는, 실시예 29와 마찬가지로 리튬이온 이차전지를 제작했다.A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 29 except that the average particle diameter of the magnesium oxide particles was 3 μm (BET specific surface area: 2.5 m 2 / g).

실시예 29∼32 및 비교예 13∼14의 전지에 관하여, 2C방전 특성 및 안전성을, 상기와 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 7에 나타낸다.With respect to the batteries of Examples 29 to 32 and Comparative Examples 13 to 14, 2C discharge characteristics and safety were evaluated in the same manner as above. The results are shown in Table 7.

표 7TABLE 7

Figure 112006066091035-pat00007
Figure 112006066091035-pat00007

표 7로부터, 두껍게 형성한 다공질 내열층을 세퍼레이터 대신에 이용하는 경우에도, 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 0.5∼2㎛의 범위에서, 특이적으로 양호한 결과가 얻어지게 되는 것을 알 수 있다.From Table 7, it can be seen that even when the porous heat-resistant layer formed thick is used in place of the separator, a particularly good result is obtained in the range of the average particle diameter of the magnesium oxide particles in the range of 0.5 to 2 m.

본 발명은, 고에너지 밀도가 요구되는 비수전해질 이차전지에 있어서, 특히 유용하다. 본 발명은, 양호한 방전 특성과 안전성이 요구되는 비수전해질 이차전지에 있어서, 특히 유용하다. 본 발명은, 제조 설비에 필요한 비용의 저감에도 유효하다.The present invention is particularly useful in nonaqueous electrolyte secondary batteries in which high energy density is required. The present invention is particularly useful in nonaqueous electrolyte secondary batteries that require good discharge characteristics and safety. The present invention is also effective for reducing costs required for manufacturing equipment.

본 발명은, 여러 가지 비수전해질 이차전지에 적용이 가능하여, 예를 들면, 민생용 전자기기나, 휴대 정보 단말, 휴대 전자기기 및, 무선 기기와 같은 휴대용 기기 등의 구동용 전원이 되는 비수전해질 이차전지에 적용 가능하다. 또한, 본 발명은, 가정용 소형 전력저장 장치, 자동이륜차, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차등의 전원에도 적용 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to various nonaqueous electrolyte secondary batteries, and includes, for example, a nonaqueous electrolyte serving as a power source for driving a consumer electronic device, a portable information terminal, a portable electronic device, and a portable device such as a wireless device. Applicable to secondary batteries. In addition, the present invention can be applied to power sources such as small electric power storage devices, motorcycles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.

전지의 형상은, 특히 한정되지 않고, 예를 들면 코인형, 버튼형, 시트형, 원 통형, 편평형, 각형 등, 어느 쪽의 형상에도 본 발명을 이용할 수 있다. 극판군의 형태도 한정되지 않고, 예를 들면 권회형, 적층형 등, 어느 쪽의 형태에도 본 발명을 이용할 수 있다. 전지의 크기도 한정되지 않고, 소형, 중형, 대형 등, 어느 쪽의 크기에도 본 발명을 이용할 수 있다.The shape of the battery is not particularly limited, and the present invention can be used in any of shapes such as a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a flat shape, and a square shape. The form of the electrode plate group is not limited, for example, the present invention can be used in any of forms such as a wound type and a laminated type. The size of the battery is not limited, and the present invention can be used for any size, such as small size, medium size, and large size.

Claims (6)

양극, 음극, 상기 양극과 상기 음극과의 사이에 개재하는 다공질 내열층, 및, 비수전해질을 포함하고, 상기 음극은, 음극집전체 및 상기 음극집전체의 표면에 담지된 음극 합제층을 포함하고,A positive electrode, a negative electrode, a porous heat-resistant layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, wherein the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer supported on the surface of the negative electrode current collector; , 상기 다공질 내열층은 상기 음극에 담지되어 있으며,The porous heat resistant layer is supported on the cathode, 상기 다공질 내열층은 산화마그네슘 입자를 포함하고,The porous heat-resistant layer comprises magnesium oxide particles, 상기 산화마그네슘 입자의 평균 입자지름이 0.5㎛∼2㎛이며,The average particle diameter of the said magnesium oxide particle is 0.5 micrometer-2 micrometers, 상기 음극 합제층의 활물질 밀도가 1.5g/㎖∼1.8g/㎖인, 비수전해질 이차전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery whose active material density of the said negative electrode mixture layer is 1.5 g / ml-1.8 g / ml. 제 1 항에 있어서, 상기 양극과 상기 음극의 사이에, 세퍼레이터를 더 포함하고, 상기 다공질 내열층의 두께가 1㎛∼5㎛인, 비수전해질 이차전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, further comprising a separator between the anode and the cathode, wherein the porous heat resistant layer has a thickness of 1 µm to 5 µm. 제 1 항에 있어서, 상기 양극과 상기 음극의 사이에, 세퍼레이터를 포함하지 않고, 상기 다공질 내열층의 두께가 2㎛∼15㎛인, 비수전해질 이차전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the porous heat resistant layer has a thickness of 2 µm to 15 µm without a separator between the anode and the cathode. 제 1 항에 있어서, 상기 산화마그네슘 입자의 BET 비표면적이 3㎡/g∼15㎡/g인, 비수전해질 이차전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a BET specific surface area of the magnesium oxide particles is 3 m 2 / g to 15 m 2 / g. 제 1 항에 있어서, 상기 다공질 내열층이, 상기 산화마그네슘 입자 100중량부당, 1중량부∼5중량부의 결착제를 포함한, 비수전해질 이차전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the porous heat resistant layer contains 1 part by weight to 5 parts by weight of a binder per 100 parts by weight of the magnesium oxide particles. 제 1 항에 있어서, 상기 다공질 내열층의 공극율이 30%∼70%인, 비수전해질 이차전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the porous heat resistance layer has a porosity of 30% to 70%.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61206165A (en) 1985-03-11 1986-09-12 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of cadmium anode for alkaline storage battery
JPH01232663A (en) * 1988-03-11 1989-09-18 Sanyo Electric Co Ltd Non-sintered cadmium negative electrode for alkaline storage battery
JPH10245230A (en) 1997-03-05 1998-09-14 Kyushu Ceramics Kogyo Kk Lithium magnesium oxide for anode of lithium secondary battery
JP2000357537A (en) * 1999-06-16 2000-12-26 Mitsubishi Chemicals Corp Magnesium oxide for purification of nonaqueous electrolyte and its preparation
JP2003249210A (en) * 2002-02-25 2003-09-05 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous secondary battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61206165A (en) 1985-03-11 1986-09-12 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of cadmium anode for alkaline storage battery
JPH01232663A (en) * 1988-03-11 1989-09-18 Sanyo Electric Co Ltd Non-sintered cadmium negative electrode for alkaline storage battery
JPH10245230A (en) 1997-03-05 1998-09-14 Kyushu Ceramics Kogyo Kk Lithium magnesium oxide for anode of lithium secondary battery
JP2000357537A (en) * 1999-06-16 2000-12-26 Mitsubishi Chemicals Corp Magnesium oxide for purification of nonaqueous electrolyte and its preparation
JP2003249210A (en) * 2002-02-25 2003-09-05 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous secondary battery

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