KR20090125254A - Method for producing electrode slurry for lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for producing an electrode slurry which is used for producing a lithium ion secondary battery having high capacity and excellent charge/discharge cycle characteristics. Specifically disclosed is a method for producing an electrode slurry for lithium ion secondary batteries, which contains an electrode active material, a carboxymethyl cellulose, a binder and water. In this method, an electrode slurry is produced by the following steps (1)-(3) using two kinds of carboxymethyl celluloses having different aqueous solution viscosities. (Step 1) A step for preparing an aqueous solution (A') by dissolving a carboxymethyl cellulose having a lower viscosity in water (Step 2) A step for preparing a mixture (A") by mixing the aqueous solution (A') with the electrode active material (Step 3) A step for mixing a carboxymethyl cellulose having a higher viscosity and a binder.

Description

리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE SLURRY FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}The manufacturing method of the slurry for lithium ion secondary battery electrodes {METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE SLURRY FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}

본 발명은 리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리의 제조 방법에 관한 것이다. 또, 본 발명은 그 전극용 슬러리의 제조 방법으로 제조한 전극용 슬러리에 관한 것이고, 나아가서는, 그 전극 슬러리를 사용한 전극, 및 그 전극을 사용한 리튬 이온 2 차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a slurry for lithium ion secondary battery electrodes. Moreover, this invention relates to the electrode slurry manufactured by the manufacturing method of this electrode slurry, Furthermore, it is related with the electrode using this electrode slurry, and the lithium ion secondary battery using this electrode.

최근, 노트북 컴퓨터, 휴대전화, PDA 등의 휴대 단말의 보급이 현저하다. 이들 휴대 단말의 전원에 이용되고 있는 2 차 전지에는, 리튬 이온 2 차 전지 (이하, 간단히 「전지」라고 하는 경우가 있다) 가 다용되고 있다. 휴대 단말은 보다 쾌적한 휴대성을 요구하여, 소형화, 박형화, 경량화, 고성능화가 급속히 진행되고 있다. 그 결과, 휴대 단말은 다양한 장소에서 이용되게 되었다. 이용 범위의 증대에 수반되어 전원인 전지에 대해서도, 휴대 단말에 대한 것과 동일하게 소형화, 박형화, 경량화, 고성능화가 요구되고 있다. In recent years, the spread of portable terminals such as notebook computers, cellular phones, PDAs, and the like is remarkable. Lithium ion secondary batteries (hereinafter may be simply referred to as "batteries") are frequently used in secondary batteries used for power sources of these portable terminals. The portable terminal demands more comfortable portability, and the miniaturization, thinning, weight reduction, and high performance are rapidly progressing. As a result, portable terminals have been used in various places. Along with the increase in the use range, the battery, which is a power source, is also required to be smaller, thinner, lighter, and higher in performance as in the case of a portable terminal.

전지의 성능 향상을 위해, 전극, 전해액, 그 밖의 전지 부재의 개량이 검토되고 있다. 통상적으로, 전극은 다음과 같이 제조된다. 즉, 결착제와 액상 매체를 혼합하고, 필요에 따라 임의의 첨가제를 첨가하여 결착제 조성물을 얻고, 이것에 전극 활물질을 첨가하여 전극용 슬러리를 이루고, 얻어진 전극용 슬러리를 집전체에 도포, 건조시킴으로써 전극 활물질층을 형성하여 제조된다. In order to improve the performance of a battery, improvement of an electrode, electrolyte solution, and the other battery member is examined. Typically, the electrode is manufactured as follows. That is, a binder and a liquid medium are mixed, and optional additives are added as needed to obtain a binder composition, an electrode active material is added thereto to form a slurry for electrodes, and the resulting electrode slurry is applied to a current collector and dried. By forming an electrode active material layer.

특허문헌 1 에는, 에테르화도가 0.5 내지 1 이고, 평균 중합도가 300 내지 1,800 인 카르복시메틸셀룰로오스와 고분자 라텍스를 함유하는 결착제 (조성물) 에, 전극 활물질을 혼합, 분산시켜 얻어지는 전지 전극용 조성물 (전극용 슬러리) 이 제안되었다. 이 전지 전극용 조성물은 방전 특성, 고용량화, 충방전 사이클 특성 및 안정성이 우수한 전극을 제공한다고 기재되어 있다. 그러나, 그 전지 용량이 어느 정도인지는 명백하지 않다. 최근에는, 휴대 단말의 사용 시간의 연장이나 전지 특성의 장기 수명화, 충전 시간의 단축 등이 요망되어, 전지의 고용량화, 사이클 특성의 향상, 충전 속도의 향상, 즉, 레이트 특성의 향상이 급선무가 되었다. 상기 서술한 전지 전극용 조성물에서는, 요구되는 전지의 고용량화와 충방전 사이클 특성의 달성에는 불충분하였다. Patent Literature 1 discloses a composition for battery electrodes obtained by mixing and dispersing an electrode active material in a binder (composition) containing a carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of 0.5 to 1 and an average degree of polymerization of 300 to 1,800 and a polymer latex (electrode) Slurry) has been proposed. It is described that this composition for battery electrodes provides the electrode excellent in discharge characteristics, high capacity | capacitance, charge / discharge cycle characteristics, and stability. However, it is not clear how much the battery capacity is. In recent years, it is desired to prolong the use time of a mobile terminal, to prolong the life of battery characteristics, to shorten the charging time, and the like. It became. In the composition for battery electrodes mentioned above, it was inadequate for achieving the high capacity | capacitance of a battery requested | required and the charge-discharge cycle characteristic.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평11-67213호Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-67213

발명의 개시 Disclosure of Invention

발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention

본 발명의 목적은 상기와 같은 기술의 현황을 감안하여, 용량이 높고, 또한 충방전 사이클 특성이 우수한 리튬 이온 2 차 전지를 제조하기 위한 전극용 슬러리의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a method for producing an electrode slurry for producing a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics in view of the present state of the art.

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 전극 활물질, 카르복시메틸셀룰로오스, 결착제 및 물을 함유하는 리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리를 제조하는 방법에 있어서, 상이한 범위의 수용액 점도를 갖는 2 종류의 카르복시메틸셀룰로오스를 이용하고, 또한, 최초로 상기 전극 활물질과 상기 2 종류의 카르복시메틸셀룰로오스 중 저점도인 것의 수용액을 혼합함으로써, 전극용 슬러리를 제조하면, 전극 표면의 평활성, 집전체의 결착성이 우수한 것을 알아냈다. 또한, 이 전극용 슬러리를 사용하면 다량의 전극 활물질을 함유하는 전극을 제조할 수 있고, 전지의 고용량화와 충방전 사이클 특성의 더 나은 향상을 달성할 수 있는 것을 알아내어, 이들 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining in order to achieve the said objective, in the method of manufacturing the slurry for lithium ion secondary battery electrodes containing an electrode active material, a carboxymethylcellulose, a binder, and water, the aqueous solution viscosity of a different range is used. When the slurry for electrodes is manufactured by using two types of carboxymethylcellulose which has, and mixing the said electrode active material and the aqueous solution of the low viscosity among the two types of carboxymethylcellulose first, the smoothness of an electrode surface, It was found that the binding property was excellent. In addition, it was found that the use of the slurry for the electrode can produce an electrode containing a large amount of electrode active material, and it is possible to achieve higher capacity of the battery and better improvement of charge / discharge cycle characteristics. The invention has been completed.

이렇게 하여 본 발명의 제 1 에 의하면, 전극 활물질, 카르복시메틸셀룰로오스, 결착제 및 물을 함유하는 리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리를 제조하는 방법 에 있어서, 상기 카르복시메틸셀룰로오스가 하기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 (B) 를 갖고, 또한, 하기 공정 (1) ∼ (3) 을 갖는 것을 특징으로 하는 전극용 슬러리의 제조 방법이 제공된다. Thus, according to the first of the present invention, in the method for producing a slurry for lithium ion secondary battery electrodes containing an electrode active material, carboxymethyl cellulose, a binder and water, the carboxymethyl cellulose is the following carboxymethyl cellulose (A ) And (B), and further comprising the following steps (1) to (3), there is provided a method for producing an electrode slurry.

1 질량% 의 수용액 점도가 100 ∼ 2,000 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (A) Carboxymethyl cellulose (A) having an aqueous solution viscosity of 1% by mass to 100 to 2,000 mPa · s

1 질량% 의 수용액 점도가 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 2,000 mPa·s 이상 높은 카르복시메틸셀룰로오스 (B) A carboxymethyl cellulose (B) having an aqueous solution viscosity of 1% by mass is 2,000 mPa · s or more higher than the carboxymethyl cellulose (A).

(공정 1) 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 를 물에 용해시키고, 수용액 (A') 를 조제하는 공정 (Step 1) A step of dissolving the carboxymethyl cellulose (A) in water to prepare an aqueous solution (A ').

(공정 2) 상기 수용액 (A') 와 상기 전극 활물질을 혼합하고, 혼합물 (A'') 를 조제하는 공정 (Step 2) A step of mixing the aqueous solution (A ') and the electrode active material to prepare a mixture (A' ').

(공정 3) 상기 혼합물 (A'') 에 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 와 결착제를 혼합하는 공정(Step 3) mixing the carboxymethyl cellulose (B) and a binder in the mixture (A '')

또한 (공정 3) 전에, 하기 공정 (1') 를 갖는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable to have following process (1 ') before (process 3).

(공정 1') 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 를 물에 용해시키고, 수용액 (B') 를 조제하는 공정 (Step 1 ') A step of dissolving the carboxymethyl cellulose (B) in water to prepare an aqueous solution (B').

상기 수용액 (A') 의 농도가 0.5 ∼ 4.0 질량% 인 것이 바람직하다. It is preferable that the density | concentration of the said aqueous solution (A ') is 0.5-4.0 mass%.

상기 전극 활물질 100 질량부에 대해, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 의 사용량이 0.1 ∼ 1.0 질량부인 것이 바람직하다. It is preferable that the usage-amount of the said carboxymethylcellulose (A) is 0.1-1.0 mass part with respect to 100 mass parts of said electrode active materials.

상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 (B) 의 에테르화도가 0.5 ∼ 1.6 인 것이 바람직하다. It is preferable that the etherification degree of the said carboxymethylcellulose (A) and (B) is 0.5-1.6.

상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 (B) 의 평균 중합도가 300 ∼ 2,000 인 것이 바람직하다. It is preferable that the average degree of polymerization of the said carboxymethylcellulose (A) and (B) is 300-2,000.

본 발명의 제 2 에 의하면, 상기 전극용 슬러리의 제조 방법으로 제조된 전극용 슬러리가 제공된다. According to the 2nd of this invention, the slurry for electrodes manufactured by the manufacturing method of the said slurry for electrodes is provided.

본 발명의 제 3 에 의하면, 상기 전극용 슬러리를 집전체에 도포하고, 이어서 물을 제거하여 전극 활물질층을 형성시켜 이루어지는 전극이 제공된다. According to the 3rd of this invention, the electrode provided by apply | coating the said slurry for electrodes to an electrical power collector, and then removing water and forming an electrode active material layer is provided.

본 발명의 제 4 에 의하면, 상기 전극을 이용하여 이루어지는 리튬 이온 2 차 전지가 제공된다. According to the 4th of this invention, the lithium ion secondary battery which uses the said electrode is provided.

발명의 효과Effects of the Invention

본 발명의 리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리의 제조 방법에 의하면 용량이 높고, 또한 충방전 사이클 특성이 우수한 리튬 이온 2 차 전지가 제공된다. 본 발명에서 제공되는 전지는 일렉트로닉스용 소형 2 차 전지, 및 자동차용 등의 동력용 2 차 전지로서 바람직하게 사용할 수 있다. According to the manufacturing method of the slurry for lithium ion secondary battery electrodes of this invention, the lithium ion secondary battery which has high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics is provided. The battery provided in the present invention can be suitably used as a small secondary battery for electronics and a secondary battery for power, such as for automobiles.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention

(전극용 슬러리)(Slurry for electrode)

본 발명의 전극용 슬러리는 전극 활물질, 카르복시메틸셀룰로오스, 결착제 및 물을 함유하는 리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리이고, 정(正)극 및 부(負)극 중 어느 것에도 사용할 수 있다. The slurry for electrodes of this invention is a slurry for lithium ion secondary battery electrodes containing an electrode active material, a carboxymethylcellulose, a binder, and water, and can be used for any of a positive electrode and a negative electrode.

(전극 활물질)(Electrode active material)

본 발명에서 사용하는 전극 활물질은 전해질 중에서 전위를 가함으로써 가역적으로 리튬 이온을 삽입 방출할 수 있는 것이면 되고, 무기 화합물이어도 유기 화합물이어도 사용할 수 있다. The electrode active material used in the present invention may be any one capable of reversibly inserting and discharging lithium ions by applying a potential in the electrolyte, and may be used either as an inorganic compound or an organic compound.

정극용의 전극 활물질로서는, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFeVO4, LixNiyCozMnwO2 (단, x+y+z+w = 2 이다) 등의 리튬 함유 복합 금속 산화물; LiFePO4, LiMnPO4, LiCoPO4 등의 리튬 함유 복합 금속 옥소산화물염; TiS2, TiS3, 비정질 MoS3 등의 전이 금속 황화물; Cu2V2O3, 비정질 V2O-P205, Mo03, V205, V6013 등의 전이 금속 산화물; 및, 이들 화합물 중의 전이 금속의 일부를 다른 금속으로 치환한 화합물 등이 예시된다. 또한, 폴리아세틸렌, 폴리-p-페닐렌 등의 도전성 고분자를 사용할 수도 있다. 또, 이들 표면의 일부 또는 전체면에, 탄소 재료나 무기 화합물을 피복시킨 것도 사용된다.Examples of the electrode active material for the positive electrode include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFeVO 4 , Li x Ni y Co z Mn w O 2 (where x + y + z + w = 2) and the like. Lithium-containing composite metal oxides; Lithium-containing composite metal oxooxide salts such as LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoPO 4 ; Transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , and amorphous MoS 3 ; Transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 OP 2 O 5 , Mo 0 3 , V 2 0 5 , V 6 0 13, and the like; And the compound etc. which substituted a part of transition metal in these compounds with another metal are illustrated. Moreover, conductive polymers, such as polyacetylene and poly-p-phenylene, can also be used. Moreover, what coat | covered a carbon material and an inorganic compound to one part or whole surface of these surfaces is also used.

또, 부극용의 전극 활물질로서는, 예를 들어, 아모르퍼스 카본, 그라파이트, 천연 흑연, 메소카본마이크로비즈 (MCMB), 피치계 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 폴리아센 등의 도전성 고분자 등을 들 수 있다. 또, 리튬과 합금화 가능한 Si, Sn, Sb, Al, Zn 및 W 등의 금속도 들 수 있다. 전극 활물질은 기계적 개질법에 의해 표면에 도전재를 부착시킨 것도 사용할 수 있다. Moreover, as an electrode active material for negative electrodes, carbon materials, such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), pitch type carbon fiber, conductive polymers, such as polyacene, etc. are mentioned, for example. . Moreover, metals, such as Si, Sn, Sb, Al, Zn, and W which can be alloyed with lithium, are also mentioned. The electrode active material can also use the thing which made the electrically conductive material adhere to the surface by a mechanical modification method.

이들 중, 높은 용량을 얻기 쉽고, 고온에서 안정적이고, 리튬 이온을 삽입 방출하는 데에 수반되는 체적 변화가 작아 전극 두께 변화율을 작게 하기 쉽다는 점에서, 정극 활물질로서 리튬 함유 복합 금속 산화물 및 리튬 함유 복합 금속 옥소 산화물, 부극 활물질로서는 탄소 재료가 바람직하고, 인조 흑연, 천연 흑연, 표면을 탄소질로 개질한 천연 흑연 등의 그라파이트 구조를 갖는 탄소 재료가 더욱 바람직하다. Among these, lithium-containing composite metal oxides and lithium-containing lithium ions as positive electrode active materials because they are easy to obtain a high capacity, are stable at high temperatures, and have a small volume change associated with intercalating and releasing lithium ions, thereby making it easy to reduce the electrode thickness change rate. As a composite metal oxo oxide and a negative electrode active material, a carbon material is preferable, and the carbon material which has graphite structures, such as artificial graphite, natural graphite, and the natural graphite which modified the surface by carbonaceous material, is more preferable.

전극 활물질의 입자 형상은 전극 활물질층 중의 공극률을 작게 할 수 있기 때문에, 구형으로 정립된 것이 바람직하다. 또, 입자직경에 대해서는 체적 평균 입자직경이 0.8 ∼ 2 ㎛ 인 작은 입자와 체적 평균 입자직경이 3 ∼ 8 ㎛ 인 비교적 큰 입자의 혼합물, 및 0.5 ∼ 20 ㎛ 로 브로드한 입자직경 분포를 갖는 입자가 바람직하다. 입자직경이 50 ㎛ 이상인 입자가 함유되는 경우에는, 체질 등에 의해 이것을 제거하여 사용하는 것이 바람직하다. 전극 활물질층의 밀도를 높이고, 고용량의 전극을 만들 수 있기 때문에, 전극 활물질의 탭 밀도는 정극에서 2 g/㎤ 이상, 부극에서 0.8 g/㎤ 이상이 바람직하다. 탭 밀도는 JIS Z 2512:2006 에 준하여 측정할 수 있다. Since the particle shape of an electrode active material can make the porosity in an electrode active material layer small, it is preferable to set it as spherical shape. In addition, about the particle diameter, a mixture of small particles having a volume average particle diameter of 0.8 to 2 µm and relatively large particles having a volume average particle diameter of 3 to 8 µm, and particles having a particle diameter distribution broadly from 0.5 to 20 µm, desirable. When particle | grains whose particle diameter is 50 micrometers or more are contained, it is preferable to remove this and use by sieving. Since the density of the electrode active material layer can be increased and a high capacity electrode can be made, the tap density of the electrode active material is preferably 2 g / cm 3 or more in the positive electrode and 0.8 g / cm 3 or more in the negative electrode. The tap density can be measured according to JIS Z 2512: 2006.

본 발명의 전극용 슬러리 중의 전극 활물질의 양은 통상적으로 전극용 슬러리의 40 ∼ 80 질량% 이다. 전극 활물질량이 이 범위이면, 집전체에 대한 도공에 적합한 전극용 슬러리를 조제할 수 있고, 전극 활물질의 집전체로부터의 탈락도 없어, 충분한 기능을 갖는 전극을 제조할 수 있다. The quantity of the electrode active material in the slurry for electrodes of this invention is 40-80 mass% of the slurry for electrodes normally. If the amount of the electrode active material is within this range, a slurry for electrodes suitable for coating on the current collector can be prepared, and there is no dropout of the electrode active material from the current collector, so that an electrode having a sufficient function can be produced.

(물)(water)

본 발명에서 사용하는 물로서는, 이온 교환 수지로 처리된 물 (이온 교환수) 및 역침투막 정수 시스템에 의해 처리된 물 (초순수) 등을 들 수 있다. Examples of the water used in the present invention include water (ion exchange water) treated with an ion exchange resin and water (ultra pure water) treated with a reverse osmosis membrane water purification system.

물의 전기 전도율은 0.5 mS/m 이하의 물을 사용하는 것이 바람직하다. 이것을 초과하는 경우, 카르복시메틸셀룰로오스의 활물질로의 흡착량 변화 등에 의해, 슬러리 중의 활물질의 분산성을 악화시켜, 전극의 균일성을 저하시키는 등의 영향이 생긴다. As for the electrical conductivity of water, it is preferable to use water of 0.5 mS / m or less. When exceeding this, the effect of deteriorating the dispersibility of the active material in a slurry by the adsorption amount change of the carboxymethylcellulose to an active material, etc., will produce the effect of reducing the uniformity of an electrode.

(카르복시메틸셀룰로오스)(Carboxymethyl cellulose)

카르복시메틸셀룰로오스는 셀룰로오스와 수산화나트륨 등의 염기를 반응시킨 후, 이어서 모노클로르아세트산 등을 반응시키고, 셀룰로오스의 수산기를 부분적으로 카르복시메틸기로 치환 (에테르화) 하여 얻어지는 아니온계 수용성 고분자이다. 구조 단위 (무수 글루코오스) 당 에테르화된 수산기 개수를 에테르화도라고 한다. 에테르화도가 1 까지의 카르복시메틸셀룰로오스는 하기 일반식 (1) 및 (2) 의 구조를 갖는다.Carboxymethyl cellulose is an anionic water-soluble polymer obtained by reacting cellulose with a base such as sodium hydroxide, followed by reacting monochloroacetic acid or the like, and partially replacing (etherifying) the hydroxyl group of cellulose with a carboxymethyl group. The number of etherified hydroxyl groups per structural unit (anhydrous glucose) is called the degree of etherification. Carboxymethyl cellulose with an etherification degree of 1 has the structures of the following general formulas (1) and (2).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112009057751255-PCT00001
Figure 112009057751255-PCT00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112009057751255-PCT00002
Figure 112009057751255-PCT00002

(식 중, X 는 Na, NH4, Ca, K, Li, Al, Mg 및 H 에서 선택되는 기를 나타낸다)(Wherein X represents a group selected from Na, NH 4 , Ca, K, Li, Al, Mg and H)

에테르화도가 1 을 초과하는 카르복시메틸셀룰로오스는 상기 일반식 (2) 에 있어서 추가로 나머지의 수산기가 에테르화된 구조를 함유하는 것이다. The carboxymethyl cellulose whose etherification degree exceeds 1 contains the structure in which the remaining hydroxyl group was further etherified in the said General formula (2).

에테르화도는 통상적으로 0.4 ∼ 1.7 이고, 0.5 ∼ 1.6 이 바람직하고, 0.55 ∼ 1.5 가 더욱 바람직하다. 에테르화도가 이 범위이면, 얻어지는 전극용 슬러리의 작업성이 양호하고, 결착성도 양호하다. The degree of etherification is usually 0.4 to 1.7, preferably 0.5 to 1.6, and more preferably 0.55 to 1.5. When etherification degree is this range, the workability of the slurry for electrodes obtained is favorable, and binding property is also favorable.

또, 카르복시메틸셀룰로오스가 상기 일반식 (1) 또는 상기 일반식 (2) 로 나타내는 단위를 1 분자당 갖는 수를 평균 중합도라고 한다. 평균 중합도는 300 ∼ 2,000 이 바람직하고, 400 ∼ 1,800 이 더욱 바람직하고, 500 ∼ 1,600 이 특히 바람직하다. 평균 중합도가 이 범위이면 전극 활물질의 분산성이 양호하고, 결착성도 양호하다. Moreover, the number which carboxymethylcellulose has per unit molecule of the unit represented by the said General formula (1) or the said General formula (2) is called average polymerization degree. 300-2,000 are preferable, as for an average polymerization degree, 400-1,800 are more preferable, and 500-1,600 are especially preferable. Dispersibility of an electrode active material is favorable in average polymerization degree being this range, and binding property is also favorable.

상기 일반식 (2) 에 있어서의 X 는 Na, NH4, Li, K 및 H 인 것이 바람직하다. 또, X 가 상이한 구조를 복수 종류 갖고 있어도 된다. X 가 이들인 경우, 전극 활물질의 분산성이 양호하고, 전극용 슬러리의 작업성도 양호해진다. X in the general formula (2) is preferably in the Na, NH 4, Li, K, and H. Moreover, you may have two or more types of structures in which X differs. When X is these, the dispersibility of an electrode active material is favorable and the workability of the slurry for electrodes becomes also favorable.

(수용액 점도)(Aqueous solution viscosity)

본 발명에 있어서의 카르복시메틸셀룰로오스의 1 질량% 수용액의 점도 (이하, 간단히 「수용액 점도」라고 한다) 는 JIS Z 8803:1991 에 준하여 단일 원통형 회전 점도계 (25 ℃, 회전수 = 60 rpm, 스핀들 형상: No.4) 에 의해 측정 개시 후 1 분의 값을 말한다. The viscosity (hereinafter, simply referred to as "aqueous solution viscosity") of 1 mass% aqueous solution of carboxymethylcellulose in this invention is a single cylindrical rotational viscometer (25 degreeC, rotation speed = 60 rpm, spindle shape according to JISZ 8803: 1991). : No. 4) says the value of 1 minute after a measurement start.

수용액 점도는 통상적으로 평균 중합도로 조정한다. 평균 중합도가 높으면 수용액 점도는 높아진다. The aqueous solution viscosity is usually adjusted to the average degree of polymerization. The higher the average degree of polymerization, the higher the aqueous solution viscosity.

(카르복시메틸셀룰로오스 (A))(Carboxymethyl cellulose (A))

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 는 수용액 점도가 100 ∼ 2,000 mPa·s 인 것이고, 본 발명의 제조법에 있어서, 공정 1 에서 수용액 (A') 에 조제되고, 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 보다 먼저 전극 활물질과 혼합되는 것이다. 수용액 (A') 의 농도는 0.5 ∼ 4.0 질량% 가 바람직하고, 0.5 ∼ 3.0 질량% 가 더욱 바람직하다. 수용액 점도 및 수용액의 농도가 이 범위이면, 전극 활물질과의 혼합이 용이하고, 또 얻어지는 전극용 슬러리의 안정성도 양호해진다. The carboxymethyl cellulose (A) has an aqueous solution viscosity of 100 to 2,000 mPa · s, and is prepared in the aqueous solution (A ′) in step 1 in the production method of the present invention, and mixed with the electrode active material before the carboxymethyl cellulose (B). Will be. 0.5-4.0 mass% is preferable, and, as for the density | concentration of aqueous solution (A '), 0.5-3.0 mass% is more preferable. When aqueous solution viscosity and aqueous solution concentration are this range, mixing with an electrode active material becomes easy, and stability of the slurry for electrodes obtained also becomes favorable.

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 의 사용량은 전극 활물질 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 1.0 질량부가 바람직하고, 0.2 ∼ 0.8 질량부가 더욱 바람직하다. 사용량이 이 범위이면 얻어지는 전극용 슬러리의 안정성이 양호해지고, 전극의 균질성도 양호해진다. 0.1-1.0 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of electrode active materials, and, as for the usage-amount of carboxymethylcellulose (A), 0.2-0.8 mass part is more preferable. If the usage-amount is this range, stability of the slurry for electrodes obtained will become favorable, and the homogeneity of an electrode will also become favorable.

(카르복시메틸셀룰로오스 (B))(Carboxymethyl cellulose (B))

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 는 수용액 점도가 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 2,000 mPa·s 이상 높은 것이고, 본 발명의 제조법에 있어서 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 후에 전극 활물질과 혼합되는 것이다. The carboxymethyl cellulose (B) has an aqueous solution viscosity of 2,000 mPa · s or more higher than the carboxymethyl cellulose (A), and is mixed with the electrode active material after the carboxymethyl cellulose (A) in the production method of the present invention.

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액 점도는 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 3,000 mPa·s 이상 높은 것이 더욱 바람직하고, 4,000 mPa·s 이상 높은 것이 특히 바람직하다. 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액 점도의 상한값은 12,00O mPa·s 이다. 수용액 점도가 이 범위이면, 전극 활물질층과 집전체의 결착성이 양호해진다. As for the aqueous solution viscosity of carboxymethylcellulose (B), it is more preferable that it is 3,000 mPa * s or more higher than the said carboxymethylcellulose (A), and it is especially preferable that it is 4,000 mPa * s or more high. The upper limit of the aqueous solution viscosity of carboxymethylcellulose (B) is 12,00 mPa * s. When aqueous solution viscosity is this range, binding property of an electrode active material layer and an electrical power collector will become favorable.

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 는 통상적으로 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 와 동일하게 수용액으로서 조제하여 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to prepare and use carboxymethylcellulose (B) as aqueous solution normally similarly to carboxymethylcellulose (A).

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액의 농도는 0.5 ∼ 2.0 질량% 가 바람직하고, 0.5 ∼ 1.5 질량% 가 더욱 바람직하다. 농도가 이 범위에 있으면, 수용액의 조정 및 취급이 용이하다. 0.5-2.0 mass% is preferable, and, as for the density | concentration of the aqueous solution of carboxymethylcellulose (B), 0.5-1.5 mass% is more preferable. If concentration is in this range, adjustment and handling of aqueous solution are easy.

또, 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 사용량은 전극 활물질 100 질량부에 대해 고형분으로 0.2 ∼ 1.5 질량부가 바람직하고, 0.2 ∼ 1.0 질량부가 더욱 바람직하다. 사용량이 이 범위이면 전극 슬러리의 작업성이 양호해지고, 얻어지는 전극의 강도도 양호해진다. Moreover, 0.2-1.5 mass parts is preferable as solid content with respect to 100 mass parts of electrode active materials, and, as for the usage-amount of carboxymethylcellulose (B), 0.2-1.0 mass part is more preferable. When the usage-amount is this range, the workability of an electrode slurry becomes favorable and the intensity | strength of the electrode obtained also becomes favorable.

(결착제)(Binder)

본 발명에서 사용하는 결착제는 통상적으로 중합체 라텍스이고, 예를 들어, SB 계 라텍스, 아크릴계 라텍스, NBR 계 라텍스, 불소계 라텍스, 실리콘계 라텍스 등을 들 수 있다. 전극 활물질과의 결착성 및 얻어지는 전극의 강도나 유연성이 우수하기 때문에, SB 계 라텍스, 아크릴계 라텍스, 및 NBR 계 라텍스가 바람직하고, SB 계 라텍스 및 아크릴계 라텍스가 더욱 바람직하다. The binder used in the present invention is usually a polymer latex, and examples thereof include SB latex, acrylic latex, NBR latex, fluorine latex, and silicone latex. SB-based latex, acrylic latex, and NBR-based latex are preferable, and SB-based latex and acrylic latex are more preferable because of excellent binding property with the electrode active material and strength and flexibility of the obtained electrode.

SB 계 라텍스는 방향족 비닐 단량체와 공액 디엔 단량체의 중합체, 또는 추가로 이들과 공중합할 수 있는 단량체를 함유하는 중합체의 수계 분산액이고, 중합체로서는 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산 등의 극성 단량체를 함유하는 것이 바람직하다. SB-based latex is an aqueous dispersion of a polymer containing an aromatic vinyl monomer and a conjugated diene monomer or a polymer further copolymerizable with these, and the polymer contains a polar monomer such as acrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, etc. It is desirable to.

아크릴계 라텍스는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산에스테르 등의 아크릴산 유도체 및 메타크릴산에스테르 등의 메타크릴산 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 단량체를 함유하는 중합체, 또는 추가로 이들과 공중합할 수 있는 단량체를 함유하는 중합체의 수계 분산액이고, 중합체로서는 아크릴산, 메타크릴산 또는 아크릴로니트릴 등의 극성 단량체를 함유하는 것이 바람직하다. The acrylic latex contains a polymer containing a monomer selected from the group consisting of acrylic acid derivatives such as acrylic acid, methacrylic acid and acrylic acid esters and methacrylic acid derivatives such as methacrylic acid esters, or further monomers copolymerizable with these. It is an aqueous dispersion of the polymer to be mentioned, and it is preferable to contain polar monomers, such as acrylic acid, methacrylic acid, or acrylonitrile, as a polymer.

NBR 계 라텍스는 아크릴니트릴 단량체와 공액 디엔 단량체의 중합체, 또는 추가로 이들과 공중합할 수 있는 단량체를 함유하는 중합체의 수계 분산액이고, 중합체로서는 에틸렌성 불포화 카르복실산을 함유하는 것이 바람직하다. NBR latex is an aqueous dispersion of a polymer containing an acrylonitrile monomer and a conjugated diene monomer, or a polymer further copolymerizable with these, and preferably a polymer containing ethylenically unsaturated carboxylic acid.

정극용 결착제로서는, 충전에 있어서의 내산화성이 우수하기 때문에, 중합체 주사슬에 불포화 결합을 갖지 않는 포화형 중합체의 분산체인 아크릴계 라텍스가 바람직하다. As a binder for positive electrodes, since it is excellent in the oxidation resistance in filling, the acryl-type latex which is a dispersion of the saturated polymer which does not have an unsaturated bond in a polymer main chain is preferable.

또, 부극용 결착제로서는, 내환원성이 우수하고, 강한 결착력을 얻을 수 있으므로, SB 계 라텍스나 NBR 계 라텍스가 바람직하다. Moreover, as a binder for negative electrodes, since it is excellent in reduction resistance and a strong binding force can be obtained, SB type latex and NBR type latex are preferable.

이들 중합체 라텍스는 예를 들어 상기 단량체를 유화 중합함으로써 제조할 수 있다. 그 중합체 라텍스 중의 중합체 입자의 평균 입자직경은 50 ∼ 500 ㎚ 가 바람직하고, 70 ∼ 400 ㎚ 가 더욱 바람직하다. 평균 입자직경이 이 범위이면 얻어지는 전극의 강도 및 유연성이 양호해진다. These polymer latexes can be produced, for example, by emulsion polymerization of the monomers. 50-500 nm is preferable and, as for the average particle diameter of the polymer particle in this polymer latex, 70-400 nm is more preferable. If average particle diameter is this range, the intensity | strength and flexibility of the electrode obtained will become favorable.

그 중합체 라텍스의 고형분 농도는 통상적으로 15 ∼ 70 질량% 이고, 20 ∼ 65 질량% 가 바람직하고, 30 ∼ 60 질량% 가 더욱 바람직하다. 고형분 농도가 이 범위이면 전극용 슬러리 제조에 있어서의 작업성이 양호하다. Solid content concentration of this polymer latex is 15-70 mass% normally, 20-65 mass% is preferable, and 30-60 mass% is more preferable. When solid content concentration is this range, workability in electrode slurry manufacture is favorable.

그 중합체 라텍스의 사용량은 통상적으로 전극 활물질 100 질량부에 대해 고형분으로 0.1 ∼ 10 질량부이고, 0.5 ∼ 8 질량부가 바람직하다. 사용량이 이 범위이면 얻어지는 전극의 강도 및 유연성이 양호해진다. The usage-amount of this polymer latex is 0.1-10 mass parts as solid content normally with respect to 100 mass parts of electrode active materials, and 0.5-8 mass parts is preferable. If the amount of use is within this range, the strength and flexibility of the resulting electrode become good.

(전극용 슬러리의 제조 방법)(Method for Producing Slurry for Electrode)

전극용 슬러리는 하기 공정 1, 공정 2 및 공정 3 에 의해 조제된다. The slurry for electrodes is prepared by following process 1, process 2, and process 3.

(공정 1) 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 를 물에 용해시키고, 수용액 (A') 를 조제하는 공정 (Step 1) A step of dissolving the carboxymethyl cellulose (A) in water to prepare an aqueous solution (A ').

(공정 2) 상기 수용액 (A') 와 상기 전극 활물질을 혼합하고, 혼합물 (A'') 를 조제하는 공정 (Step 2) A step of mixing the aqueous solution (A ') and the electrode active material to prepare a mixture (A' ').

(공정 3) 상기 혼합물 (A'') 에 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 와 결착제를 혼합하는 공정(Step 3) mixing the carboxymethyl cellulose (B) and a binder in the mixture (A '')

공정 2 에서는, 수용액 점도가 100 ∼ 2,000 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 를 사용한다. 이 점도 범위의 카르복시메틸셀룰로오스는 활물질의 분산성에는 우수한데, 활물질 및 집전체에 대한 결착력이 낮다. 따라서, 이 점도 범위의 카르복시메틸셀룰로오스만을 사용하여 제조한 전극을 사용한 전지는 충방전을 반복하면 전극 활물질층과 집전체의 박리 등에 의해, 전지 내부 저항이 증대되어 용량 유지율이 저하될 우려가 있다. In process 2, the carboxymethylcellulose (A) whose aqueous solution viscosity is 100-2,000 mPa * s is used. Carboxymethyl cellulose in this viscosity range is excellent in the dispersibility of the active material, but the binding strength to the active material and the current collector is low. Therefore, when a battery using an electrode manufactured using only carboxymethyl cellulose in this viscosity range is repeatedly charged and discharged, the battery internal resistance may increase due to peeling of the electrode active material layer and the current collector, and the capacity retention may be lowered.

공정 3 에서는, 수용액 점도가 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 2,000 mPa·s 이상 높은 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 를 사용한다. 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 는 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 활물질의 분산성이 떨어지지만, 결착성이 강한 전극이 얻어지는 것이다. 따라서, 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 만을 사용하여 제조한 전극을 사용한 전지는 전극 중의 활물질의 불균일성 때문에 용량 유지율이 저하될 우려가 있다. In step 3, carboxymethyl cellulose (B) having an aqueous solution viscosity of 2,000 mPa · s or more higher than carboxymethyl cellulose (A) is used. Although carboxymethyl cellulose (B) is inferior to the dispersibility of an active material than carboxymethyl cellulose (A), an electrode with strong binding property is obtained. Therefore, a battery using an electrode produced using only carboxymethyl cellulose (B) may have a capacity retention rate deteriorated due to nonuniformity of the active material in the electrode.

본 발명은 상기의 2 종류의 상이한 수용액 점도 및 특성을 갖는 카르복시메틸셀룰로오스를 사용하고, 활물질의 분산성과 결착성이 우수한 전극을 제조하는 공정을 제공하는 것이다. 이하에 각 공정에 대해 설명한다. This invention provides the process of manufacturing the electrode excellent in the dispersibility and binding property of an active material using the carboxymethylcellulose which has said two types of different aqueous solution viscosity and a characteristic. Each process is demonstrated below.

(공정 1)(Step 1)

공정 1 은 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 를 물에 용해시키고, 수용액 (A') 를 조제하는 공정이다. 수용액 (A') 의 조제 방법으로서는, 날개식 교반기 등의 혼합 장치를 사용하는 방법 등을 들 수 있다.Step 1 is a step of dissolving the carboxymethyl cellulose (A) in water to prepare an aqueous solution (A '). As a preparation method of aqueous solution (A '), the method of using mixing apparatuses, such as a blade type stirrer, etc. are mentioned.

(공정 2)(Process 2)

공정 2 는 공정 1 에서 얻어진 수용액 (A') 와 전극 활물질을 혼합하고, 혼합물 (A'') 를 조제하는 공정이다. 수용액 (A) 와 전극 활물질을 혼합하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않는데, 통상적으로는 볼밀, 샌드밀, 안료 분산기, 뇌궤기, 초음파 분산기, 호모지나이저, 플라네타리 믹서, 및 호바트 믹서 등의 혼합기를 이용하여 혼합한다. 혼합 시간은 특별히 한정되지 않는데, JIS K 5600-2-5:1999 에 준거한 게이지 (입자 게이지) 에 의해 측정되는 응집물의 입자직경이 100 ㎛ 이하가 될 때까지 혼합하는 것이 바람직하다. Step 2 is a step of mixing the aqueous solution (A ′) and the electrode active material obtained in Step 1 to prepare a mixture (A ″). Although it does not specifically limit as a method of mixing aqueous solution (A) and an electrode active material, Usually, a mixer, such as a ball mill, a sand mill, a pigment disperser, a brain trajectory, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a Hobart mixer. Mix using. Although mixing time is not specifically limited, It is preferable to mix until the particle diameter of the aggregate measured by the gauge (particle gauge) based on JISK5600-2-5: 1999 becomes 100 micrometers or less.

응집물의 입자직경이 100 ㎛ 보다 크면, 얻어지는 전지를 충방전했을 때, 활물질의 팽창·수축에 수반되는 변형이 발생되어 전극의 집전체로부터 전극 활물질층이 박리되거나, 전지 내부 저항이 증대됨으로써 용량 유지율이 저하되거나 한다는 문제가 일어나기 쉬워진다. When the particle diameter of the aggregate is larger than 100 µm, when the resulting battery is charged and discharged, deformation occurs due to expansion and contraction of the active material, the electrode active material layer is peeled from the current collector of the electrode, or the battery internal resistance is increased, thereby increasing the capacity retention rate. The problem that this is reduced or becomes easy to arise.

(공정 3)(Process 3)

공정 3 은 공정 2 에서 얻어진 혼합물 (A'') 에 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 와 결착제를 혼합하는 공정이다. Step 3 is a step of mixing the carboxymethyl cellulose (B) and a binder in the mixture (A '') obtained in step 2.

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 및 결착제는 첨가·혼합 전에 수용액으로서 조제되는 것이 바람직하다. The carboxymethyl cellulose (B) and the binder are preferably prepared as an aqueous solution before addition and mixing.

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액 또는 결착제의 수용액을, 공정 2 에 있어서 첨가·혼합하면 공정 2 에 필요로 하는 시간이 길어지고, 얻어지는 전극 슬러리가 불안정해지는 등의 문제를 일으킨다. When the aqueous solution of carboxymethyl cellulose (B) or the aqueous solution of the binder is added and mixed in step 2, the time required for step 2 becomes long, and the resulting electrode slurry becomes unstable.

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액 또는 결착제의 수용액을, 공정 2 보다 전에 전극 활물질과 혼합하면, 혼합에 장시간 필요로 하는, 얻어지는 전극 슬러리가 불안정해지는 등의 문제를 일으키고, 또한 전극 활물질층과 집전체의 결착성도 저하된다. If the aqueous solution of carboxymethyl cellulose (B) or the aqueous solution of the binder is mixed with the electrode active material before Step 2, the resulting electrode slurry, which is required for a long time for mixing, becomes unstable, and the electrode active material layer and the collection The overall binding property is also lowered.

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 및 결착제는 동시에 첨가·혼합해도 되고, 각각 별도로 첨가·혼합해도 된다. 별도로 첨가·혼합하는 경우에는 어느 쪽을 먼저해도 된다. 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 를 혼합한 후에 결착제를 혼합하는 방법이 바람직하다. 혼합 방법은 공정 2 와 동일해도 된다. A carboxymethyl cellulose (B) and a binder may be added and mixed simultaneously, and may be added and mixed separately, respectively. When adding and mixing separately, you may order either first. The method of mixing a binder after mixing carboxymethyl cellulose (B) is preferable. The mixing method may be the same as that of step 2.

(도전재)(Challenge)

본 발명의 전극용 슬러리는 도전재를 함유해도 된다. 도전재로서는, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 카본블랙, 그라파이트, 기상 성장 카본 섬유, 및 카본 나노튜브 등의 도전성 카본을 사용할 수 있다. 도전재를 사용함으로써 전극 활물질끼리의 전기적 접촉을 향상시킬 수 있고, 전지의 방전 레이트 특성을 개선할 수 있다. 도전재의 사용량은 전극 활물질 100 질량부에 대해 통상적으로 0 ∼ 20 질량부, 바람직하게는 1 ∼ 10 질량부이다. The slurry for electrodes of this invention may contain a electrically conductive material. As the conductive material, conductive carbon such as acetylene black, Ketjen black, carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber, and carbon nanotube can be used. By using a electrically conductive material, the electrical contact of electrode active materials can be improved, and the discharge rate characteristic of a battery can be improved. The usage-amount of a electrically conductive material is 0-20 mass parts normally with respect to 100 mass parts of electrode active materials, Preferably it is 1-10 mass parts.

(증점제)(Thickener)

본 발명의 전극용 슬러리는 상기 카르복시메틸셀룰로오스 이외의 증점제를 함유해도 된다. 증점제로서는, 예를 들어 에틸렌과 비닐알코올의 공중합체, 폴리아크릴산의 알칼리 금속염, 폴리에틸렌옥사이드 등을 들 수 있다.The slurry for electrodes of this invention may contain thickeners other than the said carboxymethylcellulose. As a thickener, the copolymer of ethylene and vinyl alcohol, the alkali metal salt of polyacrylic acid, polyethylene oxide, etc. are mentioned, for example.

(전극)(electrode)

본 발명의 전극은 본 발명의 전극용 슬러리를 도포, 건조 (물을 제거) 시켜 이루어지는 전극 활물질층 및 집전체를 갖는 전극이다. 본 발명의 전극의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는데, 예를 들어, 상기 전극용 슬러리를 집전체의 적어도 편면, 바람직하게는 양면에 도포, 가열 건조시켜 전극 활물질층을 형성하는 방법이다. 전극용 슬러리를 집전체에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 닥터 블레이드법, 딥법, 리버스롤법, 다이렉트롤법, 그라비아법, 익스트루전법 및 브러시 도포법 등의 방법을 들 수 있다. 건조 방법으로서는 예를 들어, 온풍, 열풍, 저습풍에 의해 건조, 진공 건조, (원)적외선이나 전자선 등의 조사에 의한 건조법을 들 수 있다. 건조 시간은 통상적으로 5 ∼ 30 분이고, 건조 온도는 통상적으로 40 ∼ 180 ℃ 이다. The electrode of this invention is an electrode which has an electrode active material layer and an electrical power collector which apply | coat and dry (remove water) the slurry for electrodes of this invention. Although the manufacturing method of the electrode of this invention is not specifically limited, For example, it is a method of apply | coating and heat-drying the said electrode slurry on at least one side, preferably both surfaces of an electrical power collector, and forming an electrode active material layer. The method of apply | coating the slurry for electrodes to an electrical power collector is not specifically limited. For example, methods, such as a doctor blade method, a dip method, the reverse roll method, the direct roll method, the gravure method, the extrusion method, and the brush coating method, are mentioned. As a drying method, the drying method by drying, vacuum drying, irradiation with (far) infrared rays, an electron beam, etc. is mentioned, for example by warm air, hot air, and low humidity wind. Drying time is 5-30 minutes normally, and drying temperature is 40-180 degreeC normally.

이어서, 금형 프레스나 롤 프레스 등을 이용하고, 가압 처리에 의해 전극 활물질층의 공극률을 낮게 하는 것이 바람직하다. 공극률의 바람직한 범위는 5 % ∼ 15 %, 보다 바람직하게는 7 % ∼ 13 % 이다. 공극률이 너무 높으면 충전 효율이나 방전 효율이 악화된다. 공극률이 너무 낮은 경우에는 높은 체적 용량을 얻기 어렵거나, 전극 활물질층이 집전체로부터 쉽게 벗겨져 불량이 발생되기 쉽다는 문제를 일으킨다. 활물질층의 공극이란, 활물질 사이에 생기는 공동을 말하고, 공극률은 활물질을 구성하는 재료의 밀도와 배합량으로부터 구해지는 이론 밀도와 실측 밀도의 차로부터 산출할 수 있다. Subsequently, it is preferable to make the porosity of an electrode active material layer low by a pressurization process using a metal mold | die press, a roll press, etc. The range with a porosity is 5%-15%, More preferably, it is 7%-13%. If the porosity is too high, the charging efficiency and the discharge efficiency deteriorate. If the porosity is too low, it is difficult to obtain a high volume capacity, or the electrode active material layer is easily peeled off from the current collector, which causes a problem that defects are likely to occur. The space | gap of an active material layer means the cavity which arises between active materials, and a porosity can be computed from the difference of the theoretical density and the measured density calculated | required from the density and the compounding quantity of the material which comprise an active material.

또한, 경화성의 중합체를 결착제로서 사용한 경우에는 경화시키는 것이 바람직하다. Moreover, when using curable polymer as a binder, it is preferable to harden | cure.

본 발명의 전극의 전극 활물질층의 두께는 통상적으로 5 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 30 ㎛ 이상 250 ㎛ 이하이다. The thickness of the electrode active material layer of the electrode of this invention is 5 micrometers or more and 300 micrometers or less normally, Preferably they are 30 micrometers or more and 250 micrometers or less.

(집전체)(Current collector)

본 발명에서 사용하는 집전체는 전기 도전성을 갖고 또한 전기 화학적으로 내구성이 있는 재료이면 특별히 제한되지 않는데, 내열성을 갖기 위해 금속 재료가 바람직하고, 예를 들어, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 스테인리스강, 티탄, 탄탈, 금, 백금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비수(非水) 전해질 2 차 전지의 정극용으로서는 알루미늄이 특히 바람직하고, 부극용으로서는 구리가 특히 바람직하다. 집전체의 형상은 특별히 제한되지 않는데, 두께 0.001 ∼ 0.5 ㎜ 정도의 시트 형상인 것이 바람직하다. 집전체는 전극 활물질층과의 접착 강도를 높이기 위해, 미리 조면화 처리하여 사용하는 것이 바람직하다. 조면화 방법으로서는, 기계적 연마법, 전해 연마법, 화학 연마법 등을 들 수 있다. 기계적 연마법에 있어서는, 연마제 입자를 고착시킨 연마포지, 지석, 에머리 버프, 강선 등을 구비한 와이어브러시 등이 사용된다. 또, 전극 활물질층의 접착 강도나 도전성을 높이기 위해, 집전체 표면에 중간층을 형성해도 된다. The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material. In order to have heat resistance, a metal material is preferable. For example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel , Titanium, tantalum, gold, platinum and the like. Especially, aluminum is especially preferable for the positive electrode of a nonaqueous electrolyte secondary battery, and copper is especially preferable for the negative electrode. Although the shape of an electrical power collector is not specifically limited, It is preferable that it is a sheet form with a thickness of about 0.001-0.5 mm. In order that a collector may raise adhesive strength with an electrode active material layer, it is preferable to use it, roughening previously. As a roughening method, a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, a chemical polishing method, etc. are mentioned. In the mechanical polishing method, a polishing cloth on which abrasive particles are fixed, a wire brush having an abrasive stone, an emery buff, a steel wire, or the like is used. Moreover, in order to improve the adhesive strength and electroconductivity of an electrode active material layer, you may form an intermediate | middle layer in the electrical power collector surface.

(리튬 이온 2 차 전지)(Lithium ion secondary battery)

본 발명의 리튬 이온 2 차 전지는 본 발명의 전극을 정극 및 부극의 적어도 일방의 전극으로서 구비하여 이루어지는 리튬 이온 2 차 전지이다. 본 발명의 효과를 보다 양호하게 나타내기 위해서는, 정극 혹은 부극 중 어느 일방의 두꺼운 쪽에 사용하는 것이 바람직하고, 정극 및 부극의 양방에 사용하는 것이 더욱 바람직하다. The lithium ion secondary battery of this invention is a lithium ion secondary battery provided with the electrode of this invention as at least one electrode of a positive electrode and a negative electrode. In order to show the effect of this invention more favorably, it is preferable to use for the thick one of the positive electrode or the negative electrode, and it is more preferable to use for both the positive electrode and the negative electrode.

(전해액)(Electrolyte amount)

본 발명에 사용되는 전해액은 특별히 한정되지 않는데, 예를 들어, 비수계의 용매에 지지 전해질로서 리튬염을 용해시킨 것을 사용할 수 있다. 리튬염으로서는, 예를 들어, LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlCl4, LiClO4, CF3SO3Li, C4F9SO3Li, CF3COOLi, (CF3CO)2NLi, (CF3SO2)2NLi, (C2F5SO2)NLi 등의 리튬염을 들 수 있다. 특히 용매에 녹기 쉬워 높은 해리도를 나타내는 LiPF6, LiClO4, CF3SO3LiAlthough the electrolyte solution used for this invention is not specifically limited, For example, what melt | dissolved lithium salt in the non-aqueous solvent as a supporting electrolyte can be used. As the lithium salt, for example, LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 And lithium salts such as NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, and (C 2 F 5 SO 2 ) NLi. LiPF 6 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li especially soluble in solvents and showing high dissociation degree

은 바람직하게 사용된다. 이들은 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 지지 전해질의 양은 전해액에 대해 통상적으로 1 질량% 이상, 바람직하게는 5 질량% 이상, 또 통상적으로는 30 질량% 이하, 바람직하게는 20 질량% 이하이다. 지지 전해질의 양이 너무 적거나 너무 많아도 이온 도전도는 저하되고, 전지의 충전 특성, 방전 특성이 저하된다. Is preferably used. These can be used individually or in mixture of 2 or more types. The amount of the supporting electrolyte is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less with respect to the electrolyte. Even if the amount of the supporting electrolyte is too small or too large, the ionic conductivity is lowered and the charging and discharging characteristics of the battery are lowered.

전해액에 사용하는 용매로서는, 지지 전해질을 용해시키는 것이면 특별히 한정되지 않는데, 통상적으로, 디메틸카보네이트 (DMC), 에틸렌카보네이트 (EC), 디에틸카보네이트 (DEC), 프로필렌카보네이트 (PC), 부틸렌카보네이트 (BC), 및 메틸에틸카보네이트 (MEC) 등의 알킬카보네이트류; γ-부티로락톤, 포름산메틸 등의 에스테르류, 1,2-디메톡시에탄, 및 테트라히드로푸란 등의 에테르류; 술포란, 및 디메틸술폭사이드 등의 함황 화합물류가 사용된다. 특히 높은 이온 전도성을 얻기 쉽고, 사용 온도 범위가 넓기 때문에, 디메틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 프로 필렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트가 바람직하다. 이들은 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. The solvent used for the electrolytic solution is not particularly limited as long as it dissolves the supporting electrolyte. Typically, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate ( BC) and alkyl carbonates, such as methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate, ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; Sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide are used. In particular, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable because high ion conductivity is easily obtained and the use temperature range is wide. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.

상기 이외의 전해액으로서는, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴로니트릴 등의 폴리머 전해질에 전해액을 함침한 겔 형상 폴리머 전해질이나, LiI, Li3N 등의 무기 고체 전해질을 들 수 있다. As the electrolytic solution other than the above, there may be mentioned inorganic solid electrolyte of polyethylene oxide, polymer electrolyte, a gel-like polymer electrolyte impregnated with the electrolyte, such as polyacrylonitrile, or, such as LiI, Li 3 N.

(전지의 제조 방법)(Method of manufacturing battery)

본 발명의 리튬 이온 2 차 전지의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 부극과 정극을 세퍼레이터를 개재하여 중첩하고, 이것을 전지 형상에 따라 감거나, 접는 등 하여 전지 용기에 넣고, 전지 용기에 전해액을 주입하여 입구를 밀봉한다. 또한 필요에 따라 익스팬드 메탈이나, 퓨즈, PTC 소자 등의 과전류 방지 소자, 리드판 등을 넣고, 전지 내부의 압력 상승, 과충방전을 방지할 수 있다. 전지의 형상은 코인형, 버튼형, 시트형, 원통형, 각형, 편평형 등 중 어느 것이어도 된다. The manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this invention is not specifically limited. For example, the negative electrode and the positive electrode are overlapped with each other via a separator, and the negative electrode and the positive electrode are overlapped according to the shape of the battery, or folded into the battery container, and the electrolyte is injected into the battery container to seal the inlet. If necessary, an expanded metal, an overcurrent preventing element such as a fuse, a PTC element, a lead plate, or the like may be inserted to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical shape, a square shape, and a flat type.

세퍼레이터로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀제의 미공막 또는 부직포; 무기 세라믹 분말을 함유하는 다공질의 수지 등 공지된 것을 사용할 수 있다. Examples of the separator include microporous membranes or nonwoven fabrics made of polyolefin such as polyethylene and polypropylene; A well-known thing, such as porous resin containing an inorganic ceramic powder, can be used.

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 있어서의 부 및 % 는 특별히 언급이 없는 한 질량 기준이다.Although an Example is given to the following and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these. In addition, the part and% in a present Example are a mass reference | standard unless there is particular notice.

실시예 및 비교예 중의 시험은 이하의 방법으로 실시하였다. The test in an Example and a comparative example was implemented with the following method.

(평가 방법) (Assessment Methods)

<수용액 점도>Aqueous solution viscosity

카르복시메틸셀룰로오스 1 질량부를 이온 교환수 99 질량부에 용해시켜, 측정 샘플을 조제하였다. 이것을 JIS Z 8803:1991 에 준하여 단일 원통형 회전 점도계 (25 ℃, 회전수 = 60 rpm, 스핀들 형상: 4) 에 의해 측정하고, 측정 개시 후 1 분의 값을 구하여 수용액 점도로 하였다. 1 mass part of carboxymethylcellulose was melt | dissolved in 99 mass parts of ion-exchange water, and the measurement sample was prepared. This was measured with a single cylindrical rotational viscometer (25 degreeC, rotation speed = 60 rpm, spindle shape: 4) according to JIS Z 8803: 1991, the value of 1 minute after the measurement start was calculated | required, and it was set as the aqueous solution viscosity.

<에테르화도> <Etherification degree>

에테르화도 (치환도) 는 이하의 방법 및 식에 의해 구해진다. Ether degree (substitution degree) is calculated | required by the following method and formula.

먼저, 시료 0.5 ∼ 0.7 g 을 정밀하게 측정하고, 자제(磁製) 도가니 내에서 회화(灰化)한다. 냉각 후, 얻어진 회화물을 500 ㎖ 비커로 옮겨, 물 약 250 ㎖, 추가로 피펫으로 N/10 황산 35 ㎖ 를 첨가하여 30 분간 자비(煮沸)한다. 이것을 냉각시켜, 페놀프탈레인 지시약을 첨가하고, 과잉의 산을 N/10 수산화 칼륨으로 역적정하여 다음 식으로부터 치환도를 산출한다. First, 0.5-0.7 g of samples are measured precisely and incinerated in a magnetic crucible. After cooling, the obtained ash was transferred to a 500 ml beaker, about 250 ml of water, and 35 ml of N / 10 sulfuric acid were further added by pipette to boil for 30 minutes. This is cooled, a phenolphthalein indicator is added, and the excess acid is reverse titrated with N / 10 potassium hydroxide to calculate the degree of substitution from the following equation.

A = (a×f - b×f1)/시료 (g) - 알칼리도 (또는 + 산도)A = (a × f-b × f 1 ) / sample (g)-alkalinity (or + acidity)

치환도 = 162×A/(10000 - 80A)Degree of substitution = 162 × A / (10000-80A)

A: 시료 1 g 중의 결합 알칼리 금속 이온에 소비된 N/10 황산의 ㎖ A: ml of N / 10 sulfuric acid consumed in bound alkali metal ions in 1 g of sample

a: N/10 황산의 사용 ㎖a: use of N / 10 sulfuric acid

f: N/10 황산의 역가 계수f: potency coefficient of N / 10 sulfuric acid

b: N/10 수산화 칼륨의 적정 ㎖ b: titration ml of N / 10 potassium hydroxide

f1: N/10 수산화 칼륨의 역가 계수 f 1 : Potency coefficient of N / 10 potassium hydroxide

또한, 알칼리도 (또는 산도) 는 이하의 방법 및 식에 의해 구해진다. In addition, alkalinity (or acidity) is calculated | required by the following method and formula.

시료 약 1 g 을 200 ㎖ 의 물에 용해시키고, 이것에 N/10 황산 5 ㎖ 를 첨가하여 10 분간 자비한 후, 냉각시켜, 페놀프탈레인 지시약을 첨가하고, N/10 수산화 칼륨으로 적정한다. 이 때의 적정량을 S ㎖ 로 한다. 동시에 공시험을 실시하여, 그 때의 적정량을 B ㎖ 로 하고, 다음 식으로부터 알칼리도 (또는 산도) 를 구한다. (B - S)×f 값이 플러스 값인 경우에는 알칼리도가 얻어지고, 마이너스인 경우에는 산도가 얻어진다. About 1 g of a sample is dissolved in 200 ml of water, 5 ml of N / 10 sulfuric acid is added thereto, and after boiling for 10 minutes, the mixture is cooled, a phenolphthalein indicator is added, and titrated with N / 10 potassium hydroxide. The appropriate amount at this time is made Sml. At the same time, a blank test is carried out, and the appropriate amount at that time is Bml, and the alkalinity (or acidity) is obtained from the following equation. If the (B-S) x f value is a positive value, alkalinity is obtained, and if it is negative, an acidity is obtained.

알칼리도(산도) = (B - S)×f/시료 (g)Alkalinity (acidity) = (B-S) x f / sample (g)

f: N/10 수산화 칼륨의 역가 계수 f: potency coefficient of N / 10 potassium hydroxide

<평균 중합도><Average degree of polymerization>

카르복시메틸셀룰로오스의 평균 중합도는 점도법을 이용하여 측정한 값이다. 점도법은 Staudinger 의 점도법칙에 기초하여 하기 산출식:The average degree of polymerization of carboxymethyl cellulose is a value measured using the viscosity method. Viscosity method is based on Staudinger's law of viscosity:

{η} = Km×P×

Figure 112009057751255-PCT00003
{η} = Km × P ×
Figure 112009057751255-PCT00003

에 의해 구해진다. 식 중, P 는 평균 중합도, {η} 는 점도, Km 및

Figure 112009057751255-PCT00004
는 정수이다. 0.1N 의 NaCl 을 용매로서 우베로데 점도계를 이용하고 극한 점도를 구하여 평균 중합도를 산출하였다. Obtained by In the formula, P is the average degree of polymerization, {η} is the viscosity, Km and
Figure 112009057751255-PCT00004
Is an integer. 0.1N NaCl was used as a solvent and the intrinsic viscosity was calculated | required using the Uberode viscometer, and average polymerization degree was computed.

<전극 슬러리의 입도><Particle size of electrode slurry>

전극 슬러리를 JIS K 5600-2-5:1999 에 준거한 게이지 (입자 게이지) 에 의해 다음과 같이 구하였다. 게이지 상에 관찰되는 선의 발생점 중 3 번째로 큰 입도를 측정한다. 측정을 6 회 실시하여 측정된 최대값을 입도로 하였다. 입도가 작을수록 분산성이 양호한 것을 나타낸다. The electrode slurry was calculated | required as follows with the gauge (particle gauge) based on JISK5600-2-5: 1999. The third largest particle size of the point of occurrence of the line observed on the gauge is measured. The measurement was carried out six times to determine the measured maximum value. The smaller the particle size, the better the dispersibility.

<전극의 표면 거칠기 (Ra)>Surface Roughness of Electrode Ra

전극의 표면 거칠기 (Ra) 는 다음의 방법으로 평가하였다. 전극을 10 ㎜ ×50 ㎜ 의 직사각형으로 재단하여, 시료편을 5 장 제조하였다. 측정은 JIS B 0651:2001 (ISO 3274:1996) 에 준거한 촉침식 표면 거칠기 측정기 (촉침 선단의 반경 = 0.5 ㎛) 로 실시하였다. JIS B0601:2001 (ISO 4287:1997) 에 준하여, 얻어진 윤곽 곡선으로부터, 산술 평균 거칠기 (Ra) 를 측정하였다. 5 장의 시료편으로 측정을 실시하여 평균값을 산출하였다. 표면 거칠기 (Ra) 가 작을수록 전극의 표면이 평활하고, 전기 용량의 편차가 작은 것을 나타낸다. The surface roughness Ra of the electrode was evaluated by the following method. The electrode was cut out to the rectangle of 10 mm x 50 mm, and five sample pieces were produced. The measurement was performed with a stylus type surface roughness measuring instrument (radius of the tip of the stylus = 0.5 µm) according to JIS B 0651: 2001 (ISO 3274: 1996). Arithmetic mean roughness Ra was measured from the obtained contour curve according to JIS B0601: 2001 (ISO 4287: 1997). The measurement was performed with five sample pieces and the average value was computed. The smaller the surface roughness Ra, the smoother the surface of the electrode and the smaller the variation in capacitance.

<전극의 필 강도>Peel Strength of Electrodes

전극을 폭 2.5 ㎝ × 길이 10 ㎝ 의 직사각형으로 잘라 시험편으로 하고, 전극 활물질층면을 위로 하여 고정시켰다. 시험편의 전극 활물질층 표면에 셀로 판 테이프를 부착시킨 후, 시험편의 일단으로부터 셀로판 테이프를 50 ㎜/분의 속도로 180°방향으로 박리했을 때의 응력을 측정하였다. 측정을 10 회 실시하고, 그 평균값을 구하여 이것을 필 강도로 하였다. 필 강도가 클수록 활물질층의 집전체로의 결착력이 큰 것을 나타낸다. The electrode was cut into a rectangle of 2.5 cm in width x 10 cm in length to form a test piece, and the electrode active material layer surface was fixed up. After attaching a plate tape to the electrode active material layer surface of a test piece, the stress at the time of peeling a cellophane tape in 180 degree direction at the speed of 50 mm / min was measured from one end of a test piece. The measurement was performed 10 times, the average value was calculated | required and this was made into the peeling strength. It shows that the larger the peeling strength is, the larger the binding force of the active material layer to the current collector is.

<전지 특성> <Battery characteristics>

(부극 시험) (Negative electrode test)

본 발명의 전극을 부극으로 할 때의 평가는 다음과 같이 하여 실시하였다. The evaluation at the time of making the electrode of this invention the negative electrode was performed as follows.

부극을 직경 15 ㎜ 의 원반 형상으로 잘라내고, 이 부극의 활물질층면측에 직경 18 ㎜, 두께 25 ㎛ 인 원반 형상의 폴리프로필렌제 다공막으로 이루어지는 세퍼레이터, 정극으로서 사용하는 금속 리튬, 익스팬드 메탈을 순서대로 적층시키고, 이것을 폴리프로필렌제 패킹을 설치한 스테인리스강제의 코인형 외장 용기 (직경 20 ㎜, 높이 1.8 ㎜, 스테인리스강 두께 0.25 ㎜) 중에 수납하였다. 이 용기 중에 전해액을 공기가 남지 않게 주입하고, 폴리프로필렌제 패킹을 개재하여 외장 용기에 두께 0.2 ㎜ 의 스테인리스강의 캡을 씌워 고정시키고, 전지 캔을 밀봉하여, 직경 20 ㎜, 두께 약 2 ㎜ 의 리튬 이온 코인 전지를 제조하였다. The negative electrode is cut out into a disk shape having a diameter of 15 mm, and a separator made of a disk-shaped porous film made of a polypropylene having a diameter of 18 mm and a thickness of 25 µm on the active material layer surface side of the negative electrode, a metal lithium used as a positive electrode, and an expanded metal. It was laminated in order and this was accommodated in the stainless steel coin-type exterior container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm) provided with the polypropylene packing. The electrolyte is injected into the container so that no air remains, and the outer container is fixed by capping a 0.2 mm thick stainless steel cap through a polypropylene packing, and the battery can is sealed to obtain a lithium of 20 mm in diameter and about 2 mm in thickness. An ion coin battery was prepared.

또한, 전해액으로서는 에틸렌카보네이트 (EC) 와 디에틸카보네이트 (DEC) 를 EC:DEC=1:2 (20 ℃ 에서의 용적비) 로 혼합하여 이루어지는 혼합 용매에 LiPF6 을 1 몰/리터의 농도로 용해시킨 용액을 사용하였다.As the electrolyte, LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent formed by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in EC: DEC = 1: 2 (volume ratio at 20 ° C.) at a concentration of 1 mol / liter. Solution was used.

얻어진 코인 전지를 25 ℃ 에서 충방전 레이트를 0.1 C 로 하고, 정전류법으 로 1.2 V 로 충전하고, 0 V 까지 방전시키는 충방전을 각 5 회 반복하고, 그때마다 전지 용량을 측정하였다. 1 회의 충전 용량에 대한 방전 용량의 비율을 백분율로 나타내 초기 효율로 하였다. 반복 측정한 방전 용량의 평균값을 방전 용량 (mAh/g: 활물질당) 으로 하였다. The obtained coin battery was charged and discharged at a constant current method of 1.2 C at 25 ° C. at 1.2 V, and charged and discharged to discharge to 0 V each five times, and the battery capacity was measured each time. The ratio of the discharge capacity to the one charge capacity was expressed as a percentage to obtain initial efficiency. The average value of the repeatedly measured discharge capacity was made into discharge capacity (mAh / g: per active material).

또, 동일하게 사이클 시험을 실시하고, 5 사이클의 방전 용량에 대한 50 사이클째의 방전 용량의 비율을 백분율로 산출한 값을 용량 유지율로 하였다. 이 값이 클수록 방전 용량 감소가 적어 좋은 결과이다. In addition, the cycle test was performed similarly and the value which computed the ratio of the discharge capacity of the 50th cycle with respect to the discharge capacity of 5 cycles as a percentage was made into capacity retention ratio. The larger this value, the smaller the discharge capacity decreases, which is a good result.

(정극 시험) (Positive electrode test)

본 발명의 전극을 정극으로 할 때의 평가는 다음과 같이 하여 실시하였다. The evaluation at the time of making the electrode of this invention a positive electrode was performed as follows.

부극을 금속 리튬으로 하여 부극 시험과 동일하게 코인 전지를 제조하였다. A coin battery was manufactured in the same manner as the negative electrode test using the negative electrode as the metallic lithium.

4.2 V 로 충전하고, 3 V 까지 방전시키는 것 이외에는 부극 시험과 동일하게 하여, 초기 효율, 방전 용량 및 용량 유지율을 구하였다. The initial efficiency, discharge capacity and capacity retention rate were determined in the same manner as in the negative electrode test except that the battery was charged at 4.2 V and discharged to 3 V.

(제조예 1)(Manufacture example 1)

교반기가 장착된 5 MPa 내압 오토클레이브에, 스티렌 39 질량부, 1,3-부타디엔 50 질량부, 아크릴로니트릴 10 질량부, 가교제로서 디비닐벤젠 1 질량부, 도데실벤젠술폰산나트륨 2 질량부, 이온 교환수 150 질량부, 중합 개시제로서 과황산 칼륨 1 질량부를 넣어 충분히 교반시킨 후, 60 ℃ 로 가온시켜 중합을 개시하였다. 모노머 소비량이 99.0 % 가 된 시점에서 냉각시켜 반응을 멈추고, 고형분 농도 41 % 의 SB 계 라텍스 (결착제 (L)) 를 얻었다. In a 5 MPa pressure-resistant autoclave equipped with a stirrer, 39 parts by mass of styrene, 50 parts by mass of 1,3-butadiene, 10 parts by mass of acrylonitrile, 1 part by mass of divinylbenzene as a crosslinking agent, 2 parts by mass of sodium dodecylbenzenesulfonate, 150 parts by mass of ion-exchanged water and 1 part by mass of potassium persulfate were added as a polymerization initiator, and the mixture was sufficiently stirred, and then heated to 60 ° C to initiate polymerization. When the monomer consumption reached 99.0%, the mixture was cooled to stop the reaction to obtain an SB-based latex (binder (L)) having a solid content concentration of 41%.

(제조예 2)(Manufacture example 2)

교반기가 장착된 5 MPa 내압 오토클레이브에, 아크릴산 2-에틸헥실 80 질량 부, 아크릴산 5 질량부, 아크릴로니트릴 14 질량부, 가교제로서 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 1 질량부, 도데실벤젠술폰산나트륨 3 질량부, 이온 교환수 150 질량부, 중합 개시제로서 과황산 칼륨 3 질량부를 넣어 충분히 교반시킨 후, 60 ℃ 로 가온시켜 중합을 개시하였다. 모노머 소비량이 98.0 % 가 된 시점에서 냉각시켜 반응을 멈추고, 고형분 농도 41 % 의 아크릴계 라텍스 (결착제 (M)) 를 얻었다.In a 5 MPa internal pressure autoclave equipped with a stirrer, 80 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate, 5 parts by mass of acrylic acid, 14 parts by mass of acrylonitrile, 1 part by mass of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent, sodium dodecylbenzenesulfonate 3 3 parts by mass of potassium persulfate was added as a mass part, 150 parts by mass of ion-exchanged water and a polymerization initiator, and the mixture was sufficiently stirred, and then heated to 60 ° C to initiate polymerization. When the monomer consumption reached 98.0%, the reaction was cooled to stop the reaction to obtain an acrylic latex (binder (M)) having a solid content concentration of 41%.

(실시예 1) (Example 1)

<부극용 슬러리의 제조><Production of Slurry for Negative Electrode>

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 로서, 용액 점도가 200 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (다이이치 공업 제약사 제조 「셀로겐 WSC」) 를 이용하고, 1 질량% 수용액 (Al') 을 조제하였다. 또, 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 로서, 용액 점도가 8,000 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (다이이치 공업 제약사 제조 「셀로겐 BSH-12」) 를 이용하여 1 질량% 수용액 (B1') 을 조제하였다. As carboxymethyl cellulose (A), 1 mass% aqueous solution (Al ') was prepared using the carboxymethyl cellulose ("Cellogen WSC" by Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd.) whose solution viscosity is 200 mPa * s. Moreover, 1 mass% aqueous solution (B1 ') was prepared using carboxymethyl cellulose ("Cellogen BSH-12" by Dai-ichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd.) whose solution viscosity is 8,000 mPa * s as carboxymethyl cellulose (B).

디스퍼가 장착된 플라네타리 믹서에 활물질로서 평균 입자직경 24.5 ㎛ 의 인조 흑연 100 질량부를 넣고, 이것에 상기 수용액 (A1') 80 질량부를 첨가하여, 이온 교환수로 고형분 농도 53.5 질량% 로 조정한 후, 25 ℃ 에서 60 분 혼합하였다. 다음으로, 이것에 수용액 (B1') 20 질량부를 첨가하고, 이온 교환수로 고형분 농도 44 질량% 로 조정한 후, 추가로 25 ℃ 에서 15 분 혼합하였다. 다음으로, 제조예 1 에서 얻은 결착제 (L) 2.9 질량부를 넣고, 추가로 10 분 혼합하였다. 이것을 감압 하에서 탈포 처리하여 광택이 있는, 유동성이 좋은 전극용 슬 러리를 얻었다. 전극용 슬러리의 입도의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.In a planetary mixer equipped with a disper, 100 parts by mass of artificial graphite having an average particle diameter of 24.5 µm was added as an active material, and 80 parts by mass of the aqueous solution (A1 ') was added thereto, and adjusted to a solid content concentration of 53.5 mass% with ion-exchanged water. Then, it mixed at 25 degreeC for 60 minutes. Next, 20 mass parts of aqueous solution (B1 ') was added to this, after adjusting to 44 mass% of solid content concentration with ion-exchange water, it mixed at 25 degreeC for 15 minutes. Next, 2.9 mass parts of binders (L) obtained in the manufacture example 1 were put, and also it mixed for 10 minutes. This was degassed under reduced pressure to obtain a glossy electrode slurry having good fluidity. Table 1 shows the evaluation results of the particle size of the slurry for electrodes.

<부극용 전극·코인 전지의 제조><Production of a negative electrode electrode coin battery>

이 전극용 슬러리를 닥터 블레이드로 두께 18 ㎛ 의 동박 상에 건조 후의 막두께가 100 ㎛ 정도가 되도록 도포하고, 50 ℃ 에서 20 분 건조 후, 110 ℃ 에서 20 분 가열 처리하여 전극 원반을 얻었다. 이 전극 원반을 롤 프레스로 압연한 후, 60 ℃, 0.1 kPa 로 12 시간 건조 처리시켜, 두께 90 ㎛ 의 부극용 전극을 얻었다. 전극의 표면 거칠기 (Ra) 및 전극의 필 강도의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다. 얻어진 부극용 전극을 사용한 코인 전지의 전지 특성을 표 1 에 나타낸다. The slurry for electrodes was apply | coated so that the film thickness after drying might be about 100 micrometers on copper foil of thickness 18micrometer with a doctor blade, and after 20 minutes drying at 50 degreeC, it heat-processed at 110 degreeC for 20 minutes, and obtained the electrode disk. After rolling this electrode disk with a roll press, it dried for 12 hours at 60 degreeC and 0.1 kPa, and obtained the 90-micrometer-thick electrode for negative electrodes. Table 1 shows the evaluation results of the surface roughness (Ra) of the electrode and the peeling strength of the electrode. Table 1 shows the battery characteristics of the coin battery using the obtained negative electrode.

Figure 112009057751255-PCT00005
Figure 112009057751255-PCT00005

(실시예 2)(Example 2)

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액을 표 1 에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. Evaluation similar to Example 1 was performed except having changed the aqueous solution of carboxymethylcellulose (A) and carboxymethylcellulose (B) as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

(실시예 3) (Example 3)

<정극용 슬러리의 제조><Production of Positive Slurry>

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 로서 용액 점도가 1200 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (다이이치 공업 제약사 제조 「셀로겐 3H」) 를 이용하여 2 질량% 수용액 (A3') 을 조제하였다. 또, 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 로서 용액 점도가 8,000 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (다이이치 공업 제약사 제조 「셀로겐 BSH-12」) 를 이용하여 1 질량% 수용액 (B3') 을 조제하였다. As carboxymethyl cellulose (A), 2 mass% aqueous solution (A3 ') was prepared using the carboxymethyl cellulose ("Cellogen 3H" by Dai-ichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd.) whose solution viscosity is 1200 mPa * s. Moreover, 1 mass% aqueous solution (B3 ') was prepared using carboxymethyl cellulose ("Cellogen BSH-12" by Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd.) whose solution viscosity is 8,000 mPa * s as carboxymethyl cellulose (B).

디스퍼를 장착한 플라네타리 믹서에 활물질로서 평균 입자직경 10 ㎛ 의 LiCoO2 100 질량부, 아세틸렌블랙 2.5 질량부를 넣고, 이것에 상기 수용액 (A3') 30 질량부를 첨가하여 25 ℃ 에서 60 분 혼합하였다. 다음으로, 이것에 수용액 (B3') 20 질량부를 첨가하고, 추가로 25 ℃ 에서 15 분 혼합하였다. 다음으로, 제조예 2 에서 얻은 결착제 (M) 3.1 질량부를 넣고, 추가로 10 분 혼합하였다. 이것을 감압 하에서 탈포 처리하여 광택이 있는 유동성이 좋은, 전극용 슬러리를 얻었다. 전극용 슬러리의 입도의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다. In a planetary mixer equipped with a disper, 100 parts by mass of LiCoO 2 having an average particle diameter of 10 μm and 2.5 parts by mass of acetylene black were added as active materials, and 30 parts by mass of the aqueous solution (A3 ′) was added thereto, followed by mixing at 25 ° C. for 60 minutes. It was. Next, 20 mass parts of aqueous solution (B3 ') was added to this, and also it mixed at 25 degreeC for 15 minutes. Next, 3.1 mass parts of binders (M) obtained in the manufacture example 2 were put, and also it mixed for 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a slurry for electrodes having good gloss fluidity. Table 1 shows the evaluation results of the particle size of the slurry for electrodes.

<정극용 전극·코인 전지의 제조><Production of an electrode / coin battery for a positive electrode>

이 전극용 슬러리를 닥터 블레이드로 두께 20 ㎛ 의 알루미늄박 상에 건조 후의 막두께가 110 ㎛ 정도가 되도록 도포하고, 50 ℃ 에서 20 분 건조 후, 110 ℃ 에서 20 분 건조시켰다. 다음으로 전극 활물질층의 밀도가 3.6×103 ㎏/㎥ 가 되도록 롤 프레스로 프레스시켰다. 이어서, 60 ℃, 0.1 kPa 로 12 시간 건조 처리시켜, 두께 90 ㎛ 의 정극용 전극을 얻었다. 전극의 표면 거칠기 (Ra) 및 전극의 필 강도의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다. 얻어진 정극용 전극을 사용한 코인 전지의 전지 특성을 표 1 에 나타낸다. The slurry for electrodes was apply | coated so that the film thickness after drying might be about 110 micrometers on aluminum foil of thickness 20micrometer with a doctor blade, and it dried at 110 degreeC for 20 minutes after drying at 50 degreeC for 20 minutes. Next, it pressed by the roll press so that the density of an electrode active material layer might be 3.6x10 <3> kg / m <3> . Subsequently, it dried for 12 hours at 60 degreeC and 0.1 kPa, and obtained the electrode for positive electrodes of 90 micrometers in thickness. Table 1 shows the evaluation results of the surface roughness (Ra) of the electrode and the peeling strength of the electrode. Table 1 shows battery characteristics of the coin battery using the obtained positive electrode.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액을 표 1 에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. Evaluation similar to Example 1 was performed except having changed the aqueous solution of carboxymethylcellulose (A) and carboxymethylcellulose (B) as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

카르복시메틸셀룰로오스 (A) 의 수용액을 표 1 에 나타낸 바와 같이 변경하고, 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 를 이용하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. Evaluation similar to Example 1 was performed except changing the aqueous solution of carboxymethylcellulose (A) as shown in Table 1, and not using carboxymethylcellulose (B). The results are shown in Table 1.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

카르복시메틸셀룰로오스 (B) 의 수용액을 표 1 에 나타낸 바와 같이 변경하고, 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 를 이용하지 않은 것 외에는 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. The aqueous solution of carboxymethyl cellulose (B) was changed as shown in Table 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed except that carboxymethyl cellulose (A) was not used. The results are shown in Table 1.

표 1 에 나타낸 결과에 의하면 본 발명의 전극용 슬러리는 분산성이 양호하고, 이것을 이용하여 얻어진 전극의 표면 거칠기 및 필 강도도 양호하여, 그 전극을 사용한 전지는 전지 특성이 우수한 것이었다. 이에 대하여, 소정의 점도차를 갖지 않는 2 종류의 카르복시메틸셀룰로오스를 사용한 비교예 1 및 용액 점도가 낮은 카르복시메틸셀룰로오스만을 사용한 비교예 2 는 전극의 필 강도 및 전지 특성이 떨어진 결과를 나타냈다. 용액 점도가 높은 카르복시메틸셀룰로오스만을 사용한 비교예 3 은 전극의 필 강도는 높지만, 전극의 표면 거칠기 및 전지 특성이 떨어진 결과를 나타냈다.According to the result shown in Table 1, the electrode slurry of this invention had favorable dispersibility, the surface roughness and peeling strength of the electrode obtained using this were also favorable, and the battery using this electrode was excellent in the battery characteristic. On the other hand, Comparative Example 1 using two kinds of carboxymethyl celluloses having no predetermined viscosity difference and Comparative Example 2 using only carboxymethyl cellulose having a low solution viscosity showed poor peel strength and battery characteristics of the electrode. Comparative Example 3 using only carboxymethyl cellulose having a high solution viscosity showed a high peel strength of the electrode, but the surface roughness and the battery characteristics of the electrode were inferior.

Claims (9)

전극 활물질, 카르복시메틸셀룰로오스, 결착제 및 물을 함유하는 리튬 이온 2 차 전지 전극용 슬러리를 제조하는 방법에 있어서, 상기 카르복시메틸셀룰로오스가 하기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 (B) 를 갖고, 또한, 하기 공정 (1) ∼ (3) 을 갖는 것을 특징으로 하는 전극용 슬러리의 제조 방법. In the method for producing a slurry for lithium ion secondary battery electrodes containing an electrode active material, carboxymethyl cellulose, a binder and water, the carboxymethyl cellulose has the following carboxymethyl cellulose (A) and (B), and It has the following process (1)-(3), The manufacturing method of the slurry for electrodes characterized by the above-mentioned. 1 질량% 의 수용액 점도가 100 ∼ 2,000 mPa·s 인 카르복시메틸셀룰로오스 (A) Carboxymethyl cellulose (A) having an aqueous solution viscosity of 1% by mass to 100 to 2,000 mPa · s 1 질량% 의 수용액 점도가 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 보다 2,000 mPa·s 이상 높은 카르복시메틸셀룰로오스 (B) A carboxymethyl cellulose (B) having an aqueous solution viscosity of 1% by mass is 2,000 mPa · s or more higher than the carboxymethyl cellulose (A). (공정 1) 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 를 물에 용해시키고, 수용액 (A') 를 조제하는 공정 (Step 1) A step of dissolving the carboxymethyl cellulose (A) in water to prepare an aqueous solution (A '). (공정 2) 상기 수용액 (A') 와 상기 전극 활물질을 혼합하고, 혼합물 (A'') 를 조제하는 공정 (Step 2) A step of mixing the aqueous solution (A ') and the electrode active material to prepare a mixture (A' '). (공정 3) 상기 혼합물 (A'') 에 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 와 결착제를 혼합하는 공정(Step 3) mixing the carboxymethyl cellulose (B) and a binder in the mixture (A '') 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 또한 (공정 3) 의 전에, 하기 공정 (1') 를 갖는 것을 특징으로 하는 전극용 슬러리의 제조 방법.Furthermore, before (step 3), it has the following process (1 '), The manufacturing method of the slurry for electrodes characterized by the above-mentioned. (공정 1') 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (B) 를 물에 용해시키고, 수용액 (B') 를 조제하는 공정(Step 1 ') A step of dissolving the carboxymethyl cellulose (B) in water to prepare an aqueous solution (B'). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 수용액 (A') 의 농도가 0.5 ∼ 4.0 질량% 인 것을 특징으로 하는 전극용 슬러리의 제조 방법.The concentration of the said aqueous solution (A ') is 0.5-4.0 mass%, The manufacturing method of the electrode slurry. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 전극 활물질 100 질량부에 대해, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 의 사용량이 0.1 ∼ 1.0 질량부인 것을 특징으로 하는 전극용 슬러리의 제조 방법.The usage-amount of the said carboxymethylcellulose (A) is 0.1-1.0 mass part with respect to 100 mass parts of said electrode active materials, The manufacturing method of the slurry for electrodes characterized by the above-mentioned. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 (B) 의 에테르화도가 0.5 ∼ 1.6 인 전극용 슬러리의 제조 방법.The manufacturing method of the slurry for electrodes whose etherification degree of the said carboxymethylcellulose (A) and (B) is 0.5-1.6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 카르복시메틸셀룰로오스 (A) 및 (B) 의 평균 중합도가 300 ∼ 2,000 인 전극용 슬러리의 제조 방법.The manufacturing method of the slurry for electrodes whose average degree of polymerization of the said carboxymethylcellulose (A) and (B) is 300-2,000. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 전극용 슬러리의 제조 방법으 로 제조된 전극용 슬러리.The slurry for electrodes manufactured by the manufacturing method of the slurry for electrodes in any one of Claims 1-6. 제 7 항에 기재된 전극용 슬러리를 집전체에 도포하고, 이어서 물을 제거하여 전극 활물질층을 형성시켜 이루어지는 전극.The electrode formed by apply | coating the slurry for electrodes of Claim 7 to an electrical power collector, and then removing water and forming an electrode active material layer. 제 8 항에 기재된 전극을 이용하여 이루어지는 리튬 이온 2 차 전지.The lithium ion secondary battery which uses the electrode of Claim 8.
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