KR20120067997A - 전극판, 2차 전지 및 전극판의 제조 방법 - Google Patents

전극판, 2차 전지 및 전극판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전극판(131)은, 집전판(132)과 이 위에 형성된 활물질층(133)을 구비한다. 이 중 활물질층(133)은, 결착제(135)로서, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제(135e, 135f)를 포함하고, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 양(A2)과, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 있다. 또한, 표면측부(133f)의 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부(133e)의 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 있다(Tgu＜Tgd).

Description

전극판, 2차 전지 및 전극판의 제조 방법 {ELECTRODE PLATE, SECONDARY BATTERY, AND METHOD FOR PRODUCING THE ELECTRODE PLATE}
본 발명은, 집전판 상에 적어도 활물질 및 결착제를 포함하는 활물질층이 형성된 전극판에 관한 것이다. 또한, 이 전극판을 구비하는 2차 전지에 관한 것이다. 또한, 이 전극판의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 집전판과, 이 위에 형성되어, 적어도 활물질 및 결착제(바인더)를 포함하는 활물질층을 구비하는, 2차 전지용의 전극판이 알려져 있다. 예를 들어 정극판으로서는, 알루미늄박으로 이루어지는 집전판 상에 리튬 금속 산화물 등의 정극 활물질과, 폴리 불화 비닐리덴(PVDF), 스티렌·부타디엔 고무(SBR) 등의 결착제를 포함하는 정극 활물질층이 형성된 것이 있다. 또한, 예를 들어 부극판으로서는, 동박으로 이루어지는 집전판 상에 탄소 재료로 이루어지는 부극 활물질과, PVDF, SBR 등의 결착제를 포함하는 부극 활물질층이 형성된 것이 있다.
일반적으로, 활물질층은, 활물질이나 결착제 등을 용매에 분산시켜 조제한 활물질 페이스트를, 집전판 상에 도포하고, 그 후, 이 활물질 페이스트로 이루어지는 도막을 건조시킴으로써 형성된다. 그러나 도막을 건조시킬 때에, 도막 표면으로부터의 용매의 휘발에 수반하여, 용매와 함께 결착제가 도막 표면측으로 이동한다. 이로 인해, 건조 공정 후의 활물질층을 두께 방향으로 보면, 활물질층의 표면측일수록 결착제가 많고, 집전판측일수록 결착제가 적게 편재하는 경향이 있다. 이렇게 결착제가 편재한 전극판에서는, 활물질층과 집전판의 밀착 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이에 대해, 특허문헌 1에서는, 활물질이나 결착제를 혼련한 전극용 도포 시공액(활물질 페이스트)을, 도전성 집전체 상에 도포하는 도포 시공 공정과, 도전성 집전체 상에 도포 시공된 전극용 도포 시공액을 건조하는 건조 공정을, 교대로 각각 복수회 행함으로써, 활물질층을 형성하는 것을 제안하고 있다(특허문헌 1의 특허청구의 범위 등을 참조). 이렇게 함으로써, 활물질층 중에서 결착제가 편재하는 것을 억제할 수 있는 취지가 기재되어 있다.
일본 공개 특허 평9-134718호 공보
그러나 상술한 특허문헌 1의 전극판에서도 여전히, 활물질층과 집전판의 밀착 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 특허문헌 1의 전극판의 제조 방법에서는, 도포 시공 공정 및 건조 공정을 각각 복수회 행하므로, 그만큼, 공정수가 증가한다. 이로 인해, 전극판 및 이것을 사용한 2차 전지의 비용 상승을 초래한다.
본 발명은, 이러한 현상에 비추어 이루어진 것이며, 활물질층과 집전판의 밀착 강도를 높게 할 수 있는 전극판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 전극판을 구비하는 2차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 전극판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 형태는, 집전판과, 이 집전판 상에 형성되어, 적어도 활물질 및 결착제를 포함하는 활물질층을 구비하는 전극판이며, 상기 활물질층은, 상기 결착제로서, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제를 포함하고, 상기 활물질층을 두께 방향의 중앙에서 절반으로 나누어, 상기 활물질층의 표면을 이루는 측을 표면측부, 상기 집전판측을 집전판측부라고 했을 때, 상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A2)과, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 이루어지고, 상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 이루어지는 전극판이다.
이 전극판은, 활물질층 중, 표면측부에 포함되는 결착제의 양(A2)과, 집전판측부에 포함되는 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 있다. 또한, 이 활물질층은, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제를 포함하지만, 표면측부에 포함되는 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부에 포함되는 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 있다(Tgu＜Tgd). 활물질층에 있어서의 결착제의 분포를 이렇게 함으로써, 활물질층과 집전판의 밀착 강도를 높게 할 수 있다.
또한,「전극판」으로서는, 알루미늄박 등으로 이루어지는 집전판과, 정극 활물질 및 결착제 등을 포함하는 정극 활물질층을 구비하는 정극판이나, 동박 등으로 이루어지는 집전판과, 부극 활물질 및 결착제 등을 포함하는 부극 활물질층을 구비하는 부극판을 들 수 있다.
또한,「활물질층」은, 상술한 바와 같이, 적어도 활물질 및 결착제를 포함하는 것이지만, 이들 이외에 예를 들어 도전 조제나 증점제 등을 포함하고 있어도 된다.
「활물질」으로서는, 예를 들어, 전극판이 리튬 이온 2차 전지용인 경우, 코발트산 리튬, 망간산 리튬, 니켈산 리튬 등의 리튬 금속 산화물(정극 활물질)이나, 흑연(그라파이트)계, 하드 카본계의 탄소 재료(부극 활물질) 등을 들 수 있다.
「결착제(바인더)」로서는, 예를 들어, 폴리 불화 비닐리덴(PVDF)이나 스티렌·부타디엔 고무(SBR) 등을 들 수 있다.
「도전 조제」로서는, 예를 들어, 활성탄이나 흑연 미분, 탄소 섬유 등을 들 수 있다.
「증점제」로서는, 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등을 들 수 있다.
또한, 상기한 전극판이며, 상기 활물질층은, 상기 결착제로서, 제1 결착제와, 이 제1 결착제의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮은 글래스 전이점(Tg2)을 갖는 제2 결착제를 포함하고, 상기 표면측부는, 상기 제1 결착제보다도 상기 제2 결착제를 많이 포함하고, 또한, 상기 집전판측부는, 상기 제2 결착제보다도 상기 제1 결착제를 많이 포함하는 전극판으로 하면 된다.
이 전극판의 활물질층은, 결착제로서, 제1 결착제와, 이 제1 결착제의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮은 글래스 전이점(Tg2)을 갖는 제2 결착제를 포함하고, 표면측부는, 제1 결착제보다도 제2 결착제를 많이 포함하고, 또한, 집전판측부는, 제2 결착제보다도 제1 결착제를 많이 포함하고 있다. 활물질층에 있어서의 결착제의 분포를 이렇게 함으로써, 다수의 결착제를 사용하지 않아도, 2종류의 결착제만에 의해, 활물질층과 집전판의 밀착 강도를 높게 할 수 있다.
또한, 상기한 전극판이며, 복수의 상기 결착제는, 상기 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 스티렌·부타디엔 고무(SBR)인 전극판으로 하면 된다.
이 전극판에서는, 상술한 복수의 결착제가, 모두 스티렌·부타디엔 고무(SBR)이다. SBR은 결착력이 강하기 때문에, 활물질층에 포함되는 결착제의 양을 소량으로 하여 활물질층 자신에 발생하는 저항을 낮게 하면서도, 활물질층과 집전판의 밀착 강도를 충분히 높게 할 수 있다.
또한, 다른 형태는, 상기 중 어느 하나에 기재된 전극판을 구비하는 2차 전지이다.
이 2차 전지에서는, 상술한 전극판을 사용하고 있으므로, 활물질층과 집전판의 밀착 강도가 높고, 내구성이 양호한 2차 전지로 할 수 있다.
또한, 다른 형태는, 집전판과, 이 집전판 상에 형성되어, 적어도 활물질 및 결착제를 포함하는 활물질층을 구비하고, 상기 활물질층은, 상기 결착제로서, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제를 포함하고, 상기 활물질층을 두께 방향의 중앙에서 절반으로 나누어, 상기 활물질층의 표면을 이루는 측을 표면측부, 상기 집전판측을 집전판측부라고 했을 때, 상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A2)과, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 이루어지고, 상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 이루어지는 전극판의 제조 방법이며, 복수의 상기 결착제 중 적어도 어느 하나로 이루어지고, 평균 글래스 전이점(Tga)을 갖는 제1 도포 시공 결착제 및 상기 활물질을 포함하는 제1 활물질 페이스트를, 상기 집전판 상에 도포 시공하고, 상기 집전판 상에 상기 제1 활물질 페이스트로 이루어지는 제1 도막을 형성하는 제1 도포 시공 공정과, 상기 제1 도포 시공 공정 후에, 복수의 상기 결착제 중 적어도 어느 하나로 이루어지고, 상기 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)보다도 낮은 평균 글래스 전이점(Tgb)을 갖는 제2 도포 시공 결착제 및 상기 활물질을 포함하는 제2 활물질 페이스트를, 상기 제1 도막 상에 도포 시공하고, 상기 제1 도막 상에 상기 제2 활물질 페이스트로 이루어지는 제2 도막을 형성하는 제2 도포 시공 공정과, 상기 제2 도포 시공 공정 후에, 상기 제1 도막 및 상기 제2 도막을 동시에 건조시켜, 상기 제1 도막 및 상기 제2 도막으로부터 상기 활물질층을 형성하는 건조 공정을 구비하는 전극판의 제조 방법이다.
이 전극판의 제조 방법에 의해 제조되는 전극판은, 상술한 활물질층, 즉, 표면측부의 결착제의 양(A2)과 집전판측부의 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)가 1.0 내지 1.2로 되고, 또한, 표면측부의 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부의 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 된 활물질층을 갖는다. 따라서, 활물질과 집전판의 밀착 강도를 높게 할 수 있다.
또한, 이 전극판의 제조 방법에서는, 상술한 제1 도포 시공 공정, 제2 도포 시공 공정 및 건조 공정을 이 순서로 행하여 활물질층을 형성하므로, 상술한 특성을 갖는 활물질층을 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 본 제조 방법에서는, 제1 도포 시공 공정과 제2 도포 시공 공정에 의해 형성된 제1 도막과 제2 도막이 겹쳐진 도막을 건조시킨다. 그러면, 도막 표면으로부터의 용매의 휘발에 수반하여, 용매와 함께 결착제가 도막 표면측으로 이동하려고 하지만, 동일한 온도 조건하에서 비교하면, 글래스 전이점(Tg)이 높은 결착제일수록 점성이 높아 이동하기 어렵기 때문에, 제1 도막 중에 포함되는 상대적으로 글래스 전이점(Tg)이 높은 제1 도포 시공 결착제는, 제2 도막 중에 포함되는 상대적으로 글래스 전이점(Tg)이 낮은 제2 도포 시공 결착제보다도 이동하기 어렵다. 이로 인해, 건조 공정 후의 활물질층에 있어서의 결착제의 편재(표면측일수록 결착제가 많고, 집전판측일수록 결착제가 적어지는 편재)를 억제할 수 있다. 이리하여, 상술한 활물질층이 형성된다.
또한, 이 전극판의 제조 방법에서는, 건조 공정을 제1, 제2 도포 시공 공정마다 복수회 행할 필요가 없고, 제2 도포 시공 공정 후에 행하는 것만으로 충분하므로, 공정수를 적게 할 수 있다.
또한,「제1 활물질 페이스트」및「제2 활물질 페이스트」는, 예를 들어, 물이나 N-메틸피롤리돈(NMP) 등의 용매와 활물질이나 결착제 등을 혼련함으로써 형성하면 된다. 또한,「제1 활물질 페이스트」및「제2 활물질 페이스트」에는, 활물질 및 결착제 이외에 예를 들어 도전 조제나 증점제 등을 첨가할 수 있다.
집전판 상에 제1 도막을 도포 시공하는 방법 및 제1 도막 상에 제2 도막을 도포 시공하는 방법으로서는, 공지의 인쇄 방법을 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 그라비아법, 그라비아 리버스법, 다이 코트법, 슬라이드 코트법 등을 들 수 있다.
또한,「제1 도막」및「제2 도막」의 두께는, 반드시 동등하게 할 필요는 없고, 각각 적절하게 변경할 수 있다. 즉,「제1 도막」과 활물질층의「집전판측부」 및「제2 도막」과 활물질층의「표면측부」를, 각각 과부족 없이 대응시킬 필요는 없다. 예를 들어,「제1 도막」을 얇게「제2 도막」을 두껍게 형성하여, 활물질층 중「집전판측부」를「제1 도막」과「제2 도막」의 일부로부터 형성함과 동시에,「표면측부」를「제2 도막」의 잔량부로 형성할 수 있다. 혹은 반대로,「제1 도막」을 두껍게「제2 도막」을 얇게 형성하여, 활물질층 중「집전판측부」를「제1 도막」의 일부로 형성함과 동시에,「표면측부」를「제1 도막」의 잔량부와「제2 도막」으로 형성할 수도 있다.
또한, 상기한 전극판의 제조 방법이며, 상기 제2 활물질 페이스트에 포함되는 고형분 중의 상기 제2 도포 시공 결착제의 중량 농도를, 상기 제1 활물질 페이스트에 포함되는 고형분 중의 상기 제1 도포 시공 결착제의 중량 농도보다도 낮게 한, 상기 제1 활물질 페이스트 및 상기 제2 활물질 페이스트를 사용하는 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
이 전극판의 제조 방법에서는, 상술한 제1, 제2 활물질 페이스트를 사용하여, 제1, 제2 도막을 형성하고, 이들 도막으로부터 활물질층을 형성하므로, 활물질층에 있어서의 결착제의 편재를 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 표면측부의 결착제의 양(A2)과 집전판측부의 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)의 값을, 보다 작게(1.0에 보다 가까운 값) 할 수 있다. 즉, 본 제조 방법에서는, 상술한 제1, 제2 활물질 페이스트를 사용하여 형성된 제1 도막과 제2 도막이 겹쳐진 도막을 건조시킨다. 그러면 도막 표면으로부터의 용매의 휘발에 수반하여, 용매와 함께 결착제가 도막 표면측으로 이동하려고 하지만, 제1 도막 중에 포함되는 결착제(제1 도포 시공 결착제) 쪽이, 제2 도막 중에 포함되는 결착제(제2 도포 시공 결착제)보다도 많기 때문에, 건조 공정 후의 활물질층에 있어서의 결착제의 편재(표면측일수록 결착제가 많고, 집전판측일수록 결착제가 적어지는 편재)를 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이리하여, 활물질층과 집전판의 밀착 강도를 보다 높게 할 수 있다.
또한, 상기 중 어느 하나에 기재된 전극판의 제조 방법이며, 상기 활물질층은, 상기 결착제로서, 제1 결착제와, 이 제1 결착제의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮은 글래스 전이점(Tg2)을 갖는 제2 결착제를 포함하고, 상기 표면측부는, 상기 제1 결착제보다도 상기 제2 결착제를 많이 포함하고, 또한, 상기 집전판측부는, 상기 제2 결착제보다도 상기 제1 결착제를 많이 포함하고, 상기 제1 도포 시공 공정에 있어서, 상기 제1 도포 시공 결착제로서, 상기 제1 결착제 및 상기 제2 결착제 중 적어도 상기 제1 결착제로 이루어지는 상기 제1 활물질 페이스트를 사용함과 동시에, 상기 제2 도포 시공 공정에 있어서, 상기 제2 도포 시공 결착제로서, 상기 제1 결착제 및 상기 제2 결착제 중 적어도 상기 제2 결착제로 이루어지는 상기 제2 활물질 페이스트를 사용하는 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
이 전극판의 제조 방법에서는, 결착제로서, 다수의 결착제를 사용하지 않아도, 2종류의 결착제(제1 결착제 및 제2 결착제)만을 사용함으로써, 상술한 활물질층을 형성할 수 있기 때문에, 활물질층의 형성이 용이하다.
또한, 상기 중 어느 하나에 기재된 전극판의 제조 방법이며, 복수의 상기 결착제로서, 상기 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 스티렌·부타디엔 고무(SBR)를 사용하는 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
이 전극판의 제조 방법에서는, 상술한 복수의 결착제로서, 스티렌·부타디엔 고무(SBR)를 사용한다. SBR은 결착력이 강하기 때문에, 제1 활물질 페이스트에 첨가하는 제1 도포 시공 결착제의 양 및 제2 활물질 페이스트에 첨가하는 제2 도포 시공 결착제의 양을 각각 적게 함으로써 활물질층 자신에 발생하는 저항을 낮게 할 수 있음과 동시에, 활물질층과 집전판의 밀착 강도를 충분히 높게 할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지의 종단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 것이고, 권회형 전극체를 도시하는 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 것이고, 정극판을 도시하는 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 것이고, 부극판을 도시하는 평면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 것이고, 부극판을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 것이고, 세퍼레이터를 도시하는 평면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 것이고, 정극판 및 부극판을 세퍼레이터를 개재하여 서로 포갠 상태를 도시하는 부분 평면도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 것이고, 케이스 덮개 부재, 정극 전극 단자 부재 및 부극 전극 단자 부재 등을 도시하는 분해 사시도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 부극판의 제조 방법에 관한 것이고, 도전 집전판 상에 제1 도막 및 제2 도막이 형성된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 것이고, 부극판을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 부극판의 제조 방법에 관한 것이고, 도전 집전판 상에 제1 도막 및 제2 도막이 형성된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 12는 밀착 강도 시험의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 13은 실시예1, 실시예2 및 비교예1 내지 비교예5에 관한 부극판의 밀착 강도(Ka)를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 차량을 도시하는 설명도이다.
도 15는 제4 실시 형태에 관한 전지 사용 기기를 도시하는 설명도이다.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 본 제1 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지(2차 전지)(100)를 도시한다. 또한, 도 2에, 이 리튬 이온 2차 전지(100)를 구성하는 권회형 전극체(120)를 도시한다. 또한, 이 권회형 전극체(120)를 구성하는 정극판(전극판)(121)을 도 3에 도시하고, 부극판(전극판)(131)을 도 4 및 도 5에 도시하고, 세퍼레이터(141)를 도 6에 도시한다. 또한, 도 7에, 정극판(121)과 부극판(131)을 세퍼레이터(141)를 개재하여 서로 포갠 상태를 도시한다. 또한, 도 8에, 케이스 덮개 부재(113), 정극 전극 단자 부재(150) 및 부극 전극 단자 부재(160) 등의 상세를 도시한다.
이 리튬 이온 2차 전지(100)는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량이나, 해머 드릴 등의 전지 사용 기기에 탑재되는 각형 전지이다. 이 리튬 이온 2차 전지(100)는, 각형의 전지 케이스(110), 이 전지 케이스(110) 내에 수용된 권회형 전극체(120), 전지 케이스(110)에 지지된 정극 전극 단자 부재(150) 및 부극 전극 단자 부재(160) 등으로 구성되어 있다(도 1 참조). 또한, 전지 케이스(110) 내에는, 도시하지 않은 전해액이 주입되어 있다.
이 중, 전지 케이스(110)는, 상측만이 개방된 상자 형상의 케이스 본체 부재(111)와, 이 케이스 본체 부재(111)의 개구(111h)를 폐색하는 형태로 용접된 직사각형 판 형상의 케이스 덮개 부재(113)로 구성되어 있다. 이 중, 케이스 덮개 부재(113)에는, 안전 밸브부(113j) 및 전해액 주입구(113d)가 설치되어 있다(도 1 및 도 8 참조). 또한, 이 케이스 덮개 부재(113)에는, 각각 3개의 단자 금속 부재(151, 152, 153)에 의해 구성되는 정극 전극 단자 부재(150) 및 부극 전극 단자 부재(160)가, 각각 3개의 절연 부재(155, 156, 157)를 통해 고정 설치되어 있다(도 8 참조). 정극 전극 단자 부재(150)는, 권회형 전극체(120) 중 후술하는 정극 집전부(121m)에 접속되고, 부극 전극 단자 부재(160)는, 권회형 전극체(120) 중 후술하는 부극 집전부(131m)에 접속되어 있다(도 1 참조).
다음으로, 권회형 전극체(120)에 대해 설명한다. 이 권회형 전극체(120)는, 절연 필름을 상측만이 개방된 주머니 형상으로 형성된 절연 필름 포위체(115) 내에 수용되고, 옆으로 쓰러뜨린 상태에서, 전지 케이스(110) 내에 수용되어 있다(도 1 참조). 이 권회형 전극체(120)는, 장척 형상의 정극판(121)(도 3 참조)과 장척 형상의 부극판(131)(도 4 및 도 5 참조)을, 통기성을 갖는 장척 형상의 세퍼레이터(141)(도 6 참조)를 개재하여 서로 포개어 축선(AX) 주위에 권회하고, 편평 형상으로 압축한 것이다(도 7 및 도 2 참조).
이 중, 정극판(121)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 코어재로서, 장척 형상이고 두께 15㎛의 알루미늄박으로 이루어지는 집전판(122)을 갖는다. 이 집전판(122)의 양 주면 중, 폭 방향의 일부이고 또한 길이 방향으로 연장되는 영역 상에는, 각각, 두께가 편면에서 20㎛인 정극 활물질층(활물질층)(123, 123)이, 길이 방향(도 3 중, 좌우 방향)으로 띠 형상으로 설치되어 있다. 이 정극 활물질층(123)은, 정극 활물질(활물질), 도전 조제 및 결착제로 구성되어 있다. 본 제1 실시 형태에서는, 정극 활물질로서 LiNiCoMnO2를, 도전 조제로서 아세틸렌 블랙을, 결착제로서 PVDF를 사용하고 있다.
정극판(121) 중, 자신의 두께 방향으로 집전판(122) 및 정극 활물질층(123, 123)이 존재하는 띠 형상의 부위가, 정극부(121w)이다. 이 정극부(121w)는, 권회형 전극체(120)를 구성한 상태에 있어서, 세퍼레이터(141)를 개재하여 부극판(131)의 후술하는 부극부(131w)와 대향하고 있다(도 7 참조). 또한, 정극판(121)에 정극부(121w)를 설치한 것에 수반하여, 집전판(122) 중, 폭 방향의 한쪽의 단부(도 3 중, 상방)는, 길이 방향으로 띠 형상으로 연장되고, 자신의 두께 방향으로 정극 활물질층(123)이 존재하지 않는 정극 집전부(121m)로 되어 있다. 이 정극 집전부(121m)의 폭 방향의 일부는, 세퍼레이터(141)로부터 축선 방향 일측(SA)에 소용돌이 형상을 이루어 돌출되어 있다(도 2 및 도 7 참조).
세퍼레이터(141)는, 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE) 등의 수지로 이루어지고, 다공질이며, 도 6에 도시하는 바와 같이, 장척 형상을 이룬다.
다음으로, 부극판(131)에 대해 설명한다. 이 부극판(131)은, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 코어재로서, 장척 형상이고 두께 10㎛의 동박으로 이루어지는 집전판(132)을 갖는다. 이 집전판(132)의 양 주면 중, 폭 방향의 일부이고 또한 길이 방향으로 연장되는 영역 상에는, 각각, 두께가 편면에서 20㎛인 부극 활물질층(활물질층)(133, 133)이, 길이 방향(도 4 중, 좌우 방향)으로 띠 형상으로 설치되어 있다.
부극판(131) 중, 자신의 두께 방향으로 집전판(132) 및 부극 활물질층(133, 133)이 존재하는 띠 형상의 부위가, 부극부(131w)이다. 이 부극부(131w)는, 권회형 전극체(120)를 구성한 상태에 있어서, 그 전체 영역이 세퍼레이터(141)와 대향하고 있다. 또한, 부극판(131)에 부극부(131w)를 설치한 것에 수반하여, 집전판(132) 중, 폭 방향의 한쪽의 단부(도 4 중, 하방)는, 길이 방향으로 띠 형상으로 연장되고, 자신의 두께 방향으로 부극 활물질층(133)이 존재하지 않는 부극 집전부(131m)로 되어 있다. 이 부극 집전부(131m)의 폭 방향의 일부는, 세퍼레이터(141)로부터 축선 방향 타측(SB)에 소용돌이 형상을 이루어 돌출되어 있다(도 2 및 도 7 참조).
부극 활물질층(133)은, 부극 활물질(활물질), 결착제(135) 및 증점제로 구성되어 있다. 또한, 도 5에 있어서는, 설명의 편의상, 결착제(135)만이 입자상으로 기재되어 있다. 본 제1 실시 형태에서는, 부극 활물질로서 천연 흑연을, 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 사용하고 있다.
또한, 결착제(135)로서는, 글래스 전이점(Tg1)이 30℃인 제1 결착제(135e)와, 이 제1 결착제(135e)의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮고, 글래스 전이점(Tg2)이 -40℃인 제2 결착제(135f)를 포함하고 있다. 제1 결착제(135e) 및 제2 결착제(135f)는, 모두 스티렌·부타디엔 고무(SBR)이다.
또한, 부극 활물질, 결착제(135) 및 증점제의 함유 비율(중량비)은, 부극 활물질층(133) 전체에서는, 부극 활물질:결착제:증점제＝98:1:1로 되어 있다.
이 부극 활물질층(133)을, 도 5 중에 파선으로 도시하는 바와 같이, 두께 방향의 중앙에서 절반으로 나누어, 부극 활물질층(133)의 표면(133a)을 이루는 측을 표면측부(133f), 집전판(132)측을 집전판측부(133e)라 한다. 그러면, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 양(A2)과, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 있다(본 제1 실시 형태에서는 1.1).
또한, 표면측부(133f)는, 제1 결착제(135e)보다도 제2 결착제(135f)를 많이 포함하고 있고, 반대로, 집전판측부(133e)는, 제2 결착제(135f)보다도 제1 결착제(135e)를 많이 포함하고 있다. 이로 인해, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgu)은, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgd)에 비해 낮게 되어 있다(Tgu＜Tgd).
또한, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 양(A1) 및 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 양(A2)은, 다음과 같이 하여 구했다. 즉, 부극판(131)을 취소(Br)로 염색하여, 부극 활물질층(133) 중에 존재하는 결착제(135)에 취소를 부착시킨다. 그 후, 부극 활물질(131)의 두께 방향에 있어서의 취소의 분포를 전자선 마이크로 애널라이저(Electron Probe MicroAna1yser, 약칭:EPMA)에 의해 맵핑한다. 그리고 이 맵에 나타난 취소의 양을 화상 처리하여, 집전판측부(133e)의 결착제(135)의 양(A1)과 표면측부(133f)의 결착제(135)의 양(A2)을 각각 수치화하고, 또한 비(A2/A1)를 산출했다.
또한, SEM 관찰에서 결착제(135) 입자의 개수를 셈으로써, 집전판측부(133e)의 결착제(135)의 양(A1)과 표면측부(133f)의 결착제(135)의 양(A2)을 각각 구하여, 비(A2/A1)를 산출해도 된다.
또한, 표면측부(133f)에는, 제1 결착제(135e)보다도 제2 결착제(135f)가 많이 포함되어 있는 것 및 집전판측부(133e)에는, 제2 결착제(135f)보다도 제1 결착제(135e)가 많이 포함되어 있는 것은, 다음과 같이 하여 확인했다. 즉, 집전판(132)으로부터 부극 활물질층(133)을 집전판측부(133e)와 표면측부(133f)로 나누어 긁어 떨어뜨리고, 이들을 샘플로 하여, DSC(시차 주사 열량 측정)를 행하여, 그 측정 결과로부터 판단했다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 제1 실시 형태에 관한 부극판(131)은, 부극 활물질층(133) 중, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 양(A2)과, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2(구체적으로는 1.1)로 되어 있다. 또한, 이 부극 활물질층(133)은, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제[구체적으로는, 제1 결착제(135e) 및 제2 결착제(135f)]를 포함하지만, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부(131e)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 있다(Tgu＜Tgd). 부극 활물질층(133)에 있어서의 결착제(135)의 분포를 이와 같이 함으로써, 부극판(131)에 있어서의 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 높게 할 수 있다. 또한, 이 부극판(131)을 사용한 리튬 이온 2차 전지(100)의 저항을 낮게 할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태의 부극판(131)의 부극 활물질층(133)은, 결착제(135)로서, 제1 결착제(135e)와, 이 제1 결착제(135e)의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮은 글래스 전이점(Tg2)을 갖는 제2 결착제(135f)를 포함하고 있다. 또한, 표면측부(133f)는, 제1 결착제(135e)보다도 제2 결착제(135f)를 많이 포함하고, 또한, 집전판측부(133e)는, 제2 결착제(135f)보다도 제1 결착제(135e)를 많이 포함하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 다수의 결착제를 사용하지 않아도, 2종류의 결착제(135e, 135f)만에 의해, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 높게 할 수 있음과 동시에, 리튬 이온 2차 전지(100)의 저항을 낮게 할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 제1 결착제(135e) 및 제2 결착제(135f)가, 모두 스티렌·부타디엔 고무(SBR)이다. SBR은 결착력이 강하기 때문에, 부극 활물질층(133)에 포함되는 결착제(135)의 양을 소량으로 하여 부극 활물질층(133) 자신에 발생하는 저항을 낮게 억제하면서도, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 충분히 높게 할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지(100)는, 이러한 부극판(131)을 가지기 때문에, 리튬 이온 2차 전지(100)의 성능 및 내구성을 높게 할 수 있다.
계속해서, 상기 리튬 이온 2차 전지(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 정극판(121)을 제조한다. 즉, 장척 형상의 알루미늄박으로 이루어지는 집전판(122)을 준비한다. 그리고 이 집전판(122)의 한쪽의 주면에, 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 정극 집전부(121m)를 남기면서, 정극 활물질, 도전 조제 및 결착제를 포함하는 정극 활물질 페이스트(활물질 페이스트)를 도포하고, 열풍에 의해 건조시켜, 띠 형상의 정극 활물질층(123)을 형성한다. 마찬가지로, 집전판(122)의 반대측의 주면에도, 띠 형상의 정극 집전부(121m)를 남기면서, 상기한 정극 활물질 페이스트를 도포하고, 열풍에 의해 건조시켜, 띠 형상의 정극 활물질층(123)을 형성한다. 그 후, 전극 밀도를 향상시키기 위해, 가압 롤에 의해 정극 활물질층(123, 123)을 압축한다. 이리하여, 정극판(121)이 형성된다(도 3 참조).
또한 별도, 부극판(131)을 제조한다. 즉, 장척 형상의 동박으로 이루어지는 집전판(132)을 준비한다. 그리고 이 집전판(132)의 한쪽의 주면에, 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 부극 집전부(131m)를 남기면서, 부극 활물질, 결착제 및 증점제를 포함하는 부극 활물질 페이스트(활물질 페이스트)(KP1, KP2)를 도포하고, 열풍에 의해 건조시켜, 띠 형상의 부극 활물질층(133)을 형성한다.
구체적으로는, 우선 제1 도포 시공 공정에 있어서, 부극 활물질, 제1 도포 시공 결착제 및 증점제를 포함하는 제1 부극 활물질 페이스트(제1 활물질 페이스트)(KP1)를, 다이 코트법에 의해 집전판(132) 상에 도포 시공하여, 집전판(132) 상에 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)로 이루어지는 두께 15㎛의 제1 도막(133x)을 형성한다(도 9 참조).
본 제1 실시 형태에서는, 부극 활물질(천연 흑연)과 후술하는 제1 도포 시공 결착제와 증점제(CMC)를, 부극 활물질:제1 도포 시공 결착제:증점제＝98:1.2:1의 비율(중량비)로, 용매(구체적으로는 물) 중에 분산시켜, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)를 조제했다. 제1 도포 시공 결착제는, 제1 결착제(135e)[글래스 전이점(Tg1)＝30℃의 SBR]로만 이루어진다. 따라서, 이 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)은 30℃이다.
다음으로, 제1 도막(133x)을 건조시키는 공정을 행하는 일 없이, 제2 도포 시공 공정을 행한다. 즉, 부극 활물질, 제2 도포 시공 결착제 및 증점제를 포함하는 제2 부극 활물질 페이스트(제2 활물질 페이스트)(KP2)를, 다이 코트법에 의해 제1 도막(133x) 상에 도포 시공하여, 제1 도막(133x) 상에 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)로 이루어지는 두께 15㎛의 제2 도막(133y)을 형성한다(도 9 참조). 이에 의해, 제1 도막(133x)과 제2 도막(133y)이 겹쳐지는 도막(133z)이 생긴다.
본 제1 실시 형태에서는, 부극 활물질(천연 흑연)과 후술하는 제2 도포 시공 결착제와 증점제(CMC)를, 부극 활물질:제2 도포 시공 결착제:증점제＝98:0.8:1의 비율(중량비)로, 용매(구체적으로는 물) 중에 분산시켜, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)를 조제했다. 제2 도포 시공 결착제는, 제2 결착제(135f)[글래스 전이점(Tg2)＝-40℃의 SBR]로만 이루어진다. 따라서, 이 제2 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgb)은 -40℃이며, 상술한 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)(＝30℃)보다도 낮게 되어 있다.
또한, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 포함되는, 용매를 제외하는 고형분 중의 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]의 중량 농도 N2는, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)에 포함되는, 용매를 제외하는 고형분 중의 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]의 중량 농도 N1보다도 낮게 되어 있다(N2＜N1). 즉, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)에 포함되는 고형분 중의 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]의 중량 농도 N1은, N1＝{1.2/(98＋1.2＋1)}×100＝1.20wt％이다. 이에 대하여, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 포함되는 고형분 중의 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]의 중량 농도 N2는, N2＝{0.8/(98＋0.8＋1)}×100＝0.80wt％이다. 따라서, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)는, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 비하여, 결착제(135)의 양이 1.5배로 되어 있다.
다음으로, 건조 공정에 있어서, 도막(133z)을 건조시켜[제1 도막(133x) 및 제2 도막(133y)을 동시에 건조시켜], 도막(133z)[제1 도막(133x) 및 제2 도막(133y)]으로 부극 활물질층(133)을 형성한다. 본 제1 실시 형태에서는, 120℃의 열풍에 의해 4분간의 건조를 행했다. 또한, 본 제1 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제1 도막(133x)과 제2 도막(133y)의 두께를 동등하게 하고 있기 때문에, 제1 도막(133x)으로 집전판측부(133e)가, 제2 도막(133y)으로 표면측부(133f)가 형성된다.
다음으로, 집전판(132)의 반대측의 주면에도, 띠 형상의 부극 집전부(131m)를 남기면서, 부극 활물질 페이스트(KP1, KP2)를 도포하고, 열풍에 의해 건조시켜, 띠 형상의 부극 활물질층(133)을 형성한다. 즉, 상술한 제1 도포 시공 공정, 제2 도포 시공 공정 및 건조 공정을 다시 행하여, 집전판(132)의 반대측의 주면에도, 부극 활물질층(133)을 형성한다.
그 후, 전극 밀도를 향상시키기 위해, 가압 롤에 의해 부극 활물질층(133, 133)을 압축한다. 이리하여, 부극판(131)이 형성된다(도 4 및 도 5 참조).
본 제1 실시 형태의 제조 방법에 의해 제조되는 부극판(131)은, 상술한 부극 활물질층(133), 즉, 표면측부(133f)의 결착제(135)의 양(A2)과 집전판측부(133e)의 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)가 1.0 내지 1.2(구체적으로는 1.1)로 되고, 표면측부(133f)의 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부(133e)의 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게(Tgu＜Tgd) 된 부극 활물질층(133)을 갖는다. 따라서, 부극판(131)에 있어서의 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 높게 할 수 있다. 또한, 이 부극판(131)을 사용한 리튬 이온 2차 전지(100)의 저항을 낮게 할 수 있다.
또한, 이 전극판(131)의 제조 방법에서는, 상술한 제1 도포 시공 공정, 제2 도포 시공 공정 및 건조 공정을 행하여 부극 활물질층(131)을 형성하기 때문에, 부극 활물질층(131)을 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 제1, 제2 도포 시공 공정에서는, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 포함되는 제2 도포 시공 결착제[구체적으로는, 제2 결착제(135f)]의 평균 글래스 전이점(Tgb)(＝Tg2)이, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)에 포함되는 제1 도포 시공 결착제[구체적으로는, 제1 결착제(135e)]의 평균 글래스 전이점(Tga)(＝Tg1)보다도 낮게(Tgb＜Tga) 된 제1, 제2 부극 활물질 페이스트(KP1, KP2)를 사용하여, 제1 도막(133x)과 제2 도막(133y)으로 이루어지는 도막(133z)을 형성하고 있다.
이로 인해, 건조 공정에서는, 도막(133z)의 표면(133za)으로부터의 용매(물)의 휘발에 수반하여, 용매와 함께 결착제(135)가 표면(133za)측으로 이동하려고 하지만, 동일한 온도 조건하에서 비교하면, 글래스 전이점(Tg1)이 높은 제1 결착제(135e)는, 글래스 전이점(Tg2)이 낮은 제2 결착제(135f)보다도, 점성이 높아 이동하기 어렵다. 이로 인해, 제1 도막(133x)에 포함되어 있었던 상대적으로 글래스 전이점(Tg)이 높은 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]는, 제2 도막(133y)에 포함되어 있었던 상대적으로 글래스 전이점(Tg)이 낮은 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]보다도 이동하기 어렵다. 따라서, 건조 공정 후의 부극 활물질층(133)에 있어서의 결착제(135)의 편재[표면(133a)측일수록 결착제(135)가 많고, 집전판(132)측일수록 결착제(135)가 적어지는 편재]를 억제할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 포함되는 고형분 중의 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]의 중량 농도 N2(구체적으로는 0.80wt％)를, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)에 포함되는 고형분 중의 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]의 중량 농도 N1(구체적으로는 1.20wt％)보다도 낮게 한 제1, 제2 부극 활물질 페이스트(KP1, KP2)를 사용하여, 제1, 제2 도막(133x, 133y)으로 이루어지는 도막(133z)을 형성하고 있다.
이로 인해, 건조 공정에서는, 도막(133z)의 표면(133za)으로부터의 용매(물)의 휘발에 수반하여, 용매와 함께 결착제(135)가 표면(133za)측으로 이동하려고 하지만, 제1 도막(133x) 중에 포함되는 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)] 쪽이, 제2 도막(133y) 중에 포함되는 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]보다도 많기 때문에, 건조 공정 후의 부극 활물질층(133)에 있어서의 결착제(135)의 편재를 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 구체적으로는, 표면측부(133f)의 결착제(135)의 양(A2)과 집전판측부(133e)의 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)의 값을, 후술하는 제2 실시 형태의 경우(1.2)보다도 작게(1.1) 억제할 수 있다. 이리하여, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 보다 높게 할 수 있음과 동시에, 이 부극판(131)을 사용한 리튬 이온 2차 전지(100)의 저항을 보다 낮게 할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 건조 공정을 제1, 제2 도포 시공 공정마다 복수회 행할 필요가 없고, 제2 도포 시공 공정 후에 행하는 것만으로 충분하기 때문에, 공정수를 적게 할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 결착제(135)로서, 다수의 결착제를 사용하는 일 없이, 2종류의 결착제[제1 결착제(135e) 및 제2 결착제(135f)]만을 사용하여, 부극 활물질층(133)을 형성하고 있기 때문에, 부극 활물질층(133)의 형성이 용이하다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 제1 결착제(135e) 및 제2 결착제(135f)로서, 모두 스티렌·부타디엔 고무(SBR)를 사용하고 있다. SBR은 결착력이 강하기 때문에, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)에 첨가하는 제1 결착제(135e)의 양 및 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 첨가하는 제2 결착제(135f)의 양을 각각 적게 함으로써, 부극 활물질층(133) 자신에 발생하는 저항을 낮게 하면서도, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 충분히 높게 할 수 있다.
다음으로, 장척 형상의 세퍼레이터(141)를 준비하고, 정극판(121)과 부극판(131)을 세퍼레이터(141)를 개재하여 서로 겹치고(도 7 참조), 권취 코어를 사용하여 축선(AX) 주위에 권회한다. 그 후, 이것을 편평 형상으로 압축한다(도 2 참조).
다음으로, 케이스 덮개 부재(113)와, 3종류의 절연 부재(155, 156, 157)와, 3종류의 단자 금속 부재(151, 152, 153)를 준비하고(도 8 참조), 케이스 덮개 부재(113)에 정극 전극 단자 부재(150) 및 부극 전극 단자 부재(160)를 고정 설치함과 동시에, 정극 전극 단자 부재(150)를 권회형 전극체(120)의 정극 집전부(121m)에 접속하고, 부극 전극 단자 부재(160)를 부극 집전부(131m)에 접속한다.
다음으로, 케이스 본체 부재(111)를 준비하고, 권회형 전극체(120)를 케이스 본체 부재(111) 내에 삽입한다. 그 후, 레이저 용접에 의해, 케이스 덮개 부재(113)와 케이스 본체 부재(111)를 용접하여, 전지 케이스(110)를 형성한다. 그 후, 전해액 주입구(113d)로부터 전지 케이스(110) 내에 전해액을 주액하고, 전해액 주액구(113d)를 밀봉한다. 그 후에는, 고온 에이징이나 각종 검사를 행한다. 이리하여, 리튬 이온 2차 전지(100)가 완성된다. 이 리튬 이온 2차 전지(100)는, 상술한 부극판(131)을 구비하기 때문에, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도가 높고, 내구성이 양호하다.
(제2 실시 형태)
계속해서, 제2 실시 형태에 대해, 도 10을 참조하면서 설명한다. 본 제2 실시 형태에 관한 부극판(231) 및 리튬 이온 2차 전지(200)에서는, 부극 활물질층(233)에 있어서의 결착제(135)의 분포 패턴이, 상기 제1 실시 형태에 관한 부극판(131) 및 리튬 이온 2차 전지(100)의 부극 활물질층(133)과 상이하다. 또한, 부극판(231)의 제조 방법도, 상기 제1 실시 형태의 부극판(131)의 제조 방법과는 상이하다. 그 이외는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 부분의 설명은, 생략 또는 간략화한다.
본 제2 실시 형태에 관한 부극판(231)은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 집전판(132)을 갖고, 그 양 주면에는, 부극 활물질층(233, 233)이 형성되어 있다. 본 제2 실시 형태의 부극 활물질층(233)도, 부극 활물질, 결착제(135) 및 증점제로 구성되어 있는 점은 상기 제1 실시 형태의 부극 활물질층(133)과 마찬가지이지만, 결착제(135)의 분포 패턴이 상기 제1 실시 형태와는 상이하다. 즉, 이 부극 활물질층(233)을, 도 10 중에 파선으로 도시하는 바와 같이, 두께 방향의 중앙에서 절반으로 나누어, 부극 활물질층(233)의 표면(233a)을 이루는 측을 표면측부(233f), 집전판(132)측을 집전판측부(233e)라 한다. 그러면, 본 제2 실시 형태에서는, 표면측부(233f)에 포함되는 결착제(135)의 양(A2)과, 집전판측부(233e)에 포함되는 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.2로 되어 있다(상기 제1 실시 형태에서는 1.1).
또한, 본 제2 실시 형태의 부극 활물질층(233)에서도, 상기 제1 실시 형태의 부극 활물질층(133)과 마찬가지로, 표면측부(233f)는, 제1 결착제(135e)보다도 제2 결착제(135f)를 많이 포함하고 있고, 반대로, 집전판측부(233e)는, 제2 결착제(135f)보다도 제1 결착제(135e)를 많이 포함하고 있다. 이로 인해, 표면측부(233f)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부(233e)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgd)에 비해 낮게 되어 있다(Tgu＜Tgd). 또한, 부극 활물질, 결착제(135) 및 증점제의 함유 비율(중량비)은, 부극 활물질층(233) 전체에서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 부극 활물질:결착제:증점제＝98:1:1로 되어 있다.
이와 같이 본 제2 실시 형태에서도, 비(A2/A1)가 1.0 내지 1.2로 되고, 또한, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＜Tgd로 되어 있기 때문에, 부극 활물질층(233)과 집전판(132)의 밀착 강도를 높게 할 수 있음과 동시에, 이 부극판(231)을 사용한 리튬 이온 2차 전지(200)의 저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 리튬 이온 2차 전지(200)의 성능 및 내구성을 높게 할 수 있다. 그 외, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 부분은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 작용 효과를 발휘한다.
계속해서, 상기 부극판(231)의 제조 방법에 대해 설명한다.
미리, 부극 활물질(천연 흑연)과 후술하는 제1 도포 시공 결착제와 증점제(CMC)를, 상기 제1 실시 형태의 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)와는 다른, 부극 활물질:제1 도포 시공 결착제:증점제＝98:1:1의 비율(중량비)로, 용매(물) 중에 분산시킨 제1 부극 활물질 페이스트(제1 활물질 페이스트)(KP3)를 조제해 둔다. 또한, 본 제2 실시 형태에서도, 제1 도포 시공 결착제는, 제1 결착제(135e)[글래스 전이점(Tg1)＝30℃의 SBR]로만 이루어진다. 따라서, 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)은 30℃이다.
그리고 장척 형상의 동박으로 이루어지는 집전판(132)을 별도 준비하고, 제1 도포 시공 공정으로서, 제1 부극 활물질 페이스트(KP3)를 집전판(132) 상에 도포하고, 제1 부극 활물질 페이스트(KP3)로 이루어지는 제1 도막(233x)을 형성했다(도 11 참조).
또한, 미리, 부극 활물질(천연 흑연)과 후술하는 제2 도포 시공 결착제와 증점제(CMC)를, 상기 제1 실시 형태의 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)와는 다른, 부극 활물질:제2 도포 시공 결착제:증점제＝98:1:1의 비율(중량비)로, 용매(물) 중에 분산시킨 제2 부극 활물질 페이스트(제2 활물질 페이스트)(KP4)를 조제해 둔다. 또한, 본 제2 실시 형태에서도, 제2 도포 시공 결착제는, 제2 결착제(135f)[글래스 전이점(Tg2)＝-40℃의 SBR]로만 이루어진다. 따라서, 제2 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgb)은 -40℃이며, 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)(＝30℃)보다도 낮게 되어 있다.
상술한 제1 실시 형태에서는, 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)에 포함되는 고형분 중의 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]의 중량 농도 N2를, 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)에 포함되는 고형분 중의 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]의 중량 농도 N1보다도 낮게 했다(N2＜N1). 그러나 본 제2 실시 형태에서는, 제2 부극 활물질 페이스트(KP4)에 포함되는 고형분 중의 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]의 중량 농도 N4와, 제1 부극 활물질 페이스트(KP3)에 포함되는 고형분 중의 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]의 중량 농도 N3를 동등하게 하고 있다(N3＝N4). 구체적으로는, 이들 중량 농도 N3, N4는, N3＝N4＝{1/(98＋1＋1)}×100＝1.00wt％이다.
그리고 제2 도포 시공 공정으로서, 이 제2 부극 활물질 페이스트(KP4)를 제1 도막(233x) 상에 도포하고, 제2 부극 활물질 페이스트(KP4)로 이루어지는 제2 도막(233y)을 형성했다(도 11 참조). 이에 의해, 제1 도막(233x)과 제2 도막(233y)이 겹치는 도막(233z)이 생긴다.
그 후, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 건조 공정을 행하고, 도막(233z)을 건조시켜, 부극 활물질층(233)을 형성했다.
다음으로, 집전판(132)의 반대측의 주면에도, 마찬가지로, 제1 도포 시공 공정, 제2 도포 시공 공정 및 건조 공정을 행하여, 집전판(132)의 반대측의 주면에도, 부극 활물질층(233)을 형성했다. 그 후, 가압 롤에 의해, 부극 활물질층(233, 233)을 압축하여, 부극판(231)을 완성시켰다(도 10 참조).
이와 같이 본 제2 실시 형태에서도, 상술한 제1 도포 시공 공정, 제2 도포 시공 공정 및 건조 공정을 행하고 있기 때문에, 상술한 부극 활물질층(231)을 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 제1, 제2 도포 시공 공정에서는, 제2 부극 활물질 페이스트(KP4)에 포함되는 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]의 평균 글래스 전이점(Tgb)(＝Tg2)이, 제1 부극 활물질 페이스트(KP3)에 포함되는 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]의 평균 글래스 전이점(Tga)(＝Tg1)보다도 낮게 된 제1, 제2 부극 활물질 페이스트(KP3, KP4)를 사용하여, 제1, 제2 도막(233x, 233y)으로 이루어지는 도막(233z)을 형성하고 있다.
이로 인해, 건조 공정에서는, 도막(233z)의 표면(233za)으로부터의 용매(물)의 휘발에 수반하여, 용매와 함께 결착제(135)가 표면(233za)측으로 이동하려고 하지만, 동일한 온도 조건하에서 비교하면, 글래스 전이점(Tg1)이 높은 제1 결착제(135e)는, 글래스 전이점(Tg2)이 낮은 제2 결착제(135f)보다도, 점성이 높아 이동하기 어렵다. 이로 인해, 제1 도막(233x)에 포함되어 있었던 상대적으로 글래스 전이점(Tg)이 높은 제1 도포 시공 결착제[제1 결착제(135e)]는, 제2 도막(233y)에 포함되어 있었던 상대적으로 글래스 전이점(Tg)이 낮은 제2 도포 시공 결착제[제2 결착제(135f)]보다도 이동하기 어렵다. 따라서, 건조 공정 후의 부극 활물질층(233)에 있어서의 결착제(135)의 편제를 억제할 수 있기 때문에, 표면측부(233f)의 결착제(135)의 양(A2)과, 집전판측부(233e)의 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)를 1.2로 억제할 수 있다.
또한, 본 제2 실시 형태의 제조 방법에서도, 건조 공정을 제1, 제2 도포 시공 공정마다 복수회 행할 필요가 없고, 제2 도포 시공 공정 후에 행하는 것만으로 충분하므로, 공정수를 적게 할 수 있다. 그 외, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 부분은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 작용 효과를 발휘한다.
(실시예)
계속해서, 본 발명의 효과를 검증하기 위해 행한 시험의 결과에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예1로서 상기 제1 실시 형태의 부극판(131)을, 실시예2로서 상기 제2 실시 형태의 부극판(231)을 준비했다.
상술한 바와 같이, 실시예1에 관한 부극판(131)의 부극 활물질층(133)에서는, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 양(A2)과, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 양(A1)의 비(A2/A1)는 1.1이었다. 또한, 표면측부(133f)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 집전판측부(133e)에 포함되는 결착제(135)의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 있었다(Tgu＜Tgd). 또한, 이 부극 활물질(133)에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「◎(편재가 매우 작음)」이었다. 또한, 이 종합 평가는, 상술한 결착제(135)에 취소를 부착시켜, 그 분포를 EPMA에 의해 맵핑한 화상을, 육안으로 평가한 것이다.
또한, 실시예2에 관한 부극판(231)의 부극 활물질층(233)에서는, 비(A2/A1)가 1.2이며, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＜Tgd였다. 또한, 이 부극 활물질(233)에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「○(편재가 작음)」이었다.
또한, 비교예1로서, 비(A2/A1)가 2.2이며, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＝Tgd로 된 부극 활물질층을 갖는 부극판을 준비했다. 부극 활물질층은, 결착제(135)로서 글래스 전이점(Tg1)이 높은 제1 결착제(135e)만을 혼련한 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제1 결착제:증점제＝98:1:1)를 사용하고, 1회의 도포 시공과 건조만을 행하여 형성했다. 또한, 이 부극 활물질에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「×(편재가 매우 큼)」이었다.
또한, 비교예2로서, 비(A2/A1)가 1.3이며, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＝Tgd로 된 부극 활물질층을 갖는 부극판을 준비했다. 부극 활물질층은, 결착제(135)로서 글래스 전이점(Tg2)이 낮은 제2 결착제(135f)만을 혼련한 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제2 결착제:증점제＝98:1:1)를 사용하고, 1회의 도포 시공과 건조만을 행하여 형성했다. 이 부극 활물질에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「△(편재가 큼)」이었다.
또한, 비교예3으로서, 비(A2/A1)가 2.0이며, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＝Tgd로 된 부극 활물질층을 갖는 부극판을 준비했다. 부극 활물질층은, 결착제(135)로서 제1 결착제(135e)와 제2 결착제(135f)를 동일한 비율로 혼련한 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제1 결착제:제2 결착제:증점제＝98:0.5:0.5:1)를 사용하고, 1회의 도포 시공과 건조만을 행하여 형성했다. 이 부극 활물질에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「×」였다.
또한, 비교예4로서, 비(A2/A1)가 1.6이며, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＞Tgd로 된 부극 활물질층을 갖는 부극판을 준비했다. 부극 활물질층은, 도포 시공을 2회 행하여 형성했다. 즉, 결착제(135)로서 제2 결착제(135f)만을 혼련한 제1 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제2 결착제:증점제＝98:1:1)를 사용하여 1회째의 도포 시공을 행한다. 그 후, 결착제(135)로서 제1 결착제(135e)만을 혼련한 제2 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제1 결착제:증점제＝98:1:1)를 사용하여 2회째의 도포 시공을 행했다. 즉, 실시예1, 실시예2(제1, 제2 실시 형태)에서는, 글래스 전이점(Tg)이 높은 제1 결착제(135e)를 제1 부극 활물질 페이스트에, 글래스 전이점(Tg)이 낮은 제2 결착제(135f)를 제2 부극 활물질 페이스트에 사용했다. 이에 대하여, 이 비교예4에서는, 반대로 글래스 전이점(Tg)이 낮은 제2 결착제(135f)를 제1 부극 활물질 페이스트에, 글래스 전이점(Tg)이 높은 제1 결착제(135e)를 제2 부극 활물질 페이스트에 사용했다. 그 후, 상기 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로 건조 공정을 행하여, 부극 활물질층을 형성했다. 이 부극 활물질에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「×」였다.
또한, 비교예5로서, 비(A2/A1)가 1.8이며, 평균 글래스 전이점 Tgu, Tgd의 관계가 Tgu＞Tgd로 된 부극 활물질층을 갖는 부극판을 준비했다. 부극 활물질층은, 비교예4에 비해 제2 결착제(135f)의 중량 농도가 높은 제1 부극 활물질 페이스트와, 제1 결착제(135e)의 중량 농도가 낮은 제2 부극 활물질 페이스트를 사용하여 형성했다. 구체적으로는, 비교예4보다도 많은 양의 제2 결착제(135f)만을 혼련한 제1 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제2 결착제:증점제＝98:1.2:1)를 사용하여 1회째의 도포 시공을 행했다. 그 후, 비교예4보다도 적은 양의 제1 결착제(135e)만을 혼련한 제2 부극 활물질 페이스트(부극 활물질:제1 결착제:증점제＝98:0.8:1)를 사용하여, 2회째의 도포 시공을 행했다. 이 부극 활물질에 있어서의 결착제(135)의 편재 상태의 종합 평가는,「×」였다.
그리고 이들 실시예1, 실시예2 및 비교예1 내지 비교예5의 각 부극판(131, 231) 등에 대해, 부극 활물질층(133, 233) 등과 집전판(132)의 밀착 강도 시험을 행했다. 즉, 각 예에 관한 부극판(131) 등의 부극부(131w) 등으로부터, 120㎜×15㎜의 크기의 시험용 전극판편(SD)을 잘라낸다(도 12 참조). 또한, 양면 점착 테이프(NT)를 부착한 시험용의 대(DA)를 준비하고, 움직이지 않도록 수평으로 고정해 둔다. 그리고 잘라낸 띠 형상의 시험용 전극판편(SD)의 한쪽의 단부로부터 40㎜×15㎜의 일단부 측부(SD1)를 남기고, 나머지의 80㎜×15㎜의 타단부 측부(SD2)를 양면 점착 테이프(NT)에 점착시킨다. 그 후, 도 12 중에 화살표로 도시하는 바와 같이, 일단부 측부(SD1)를 파지하여 수직으로 들어올리고, 시험용 전극판편(SD)[타단부 측부(SD2)]을 양면 점착 테이프(NT)로부터 벗겨내는데 걸린 힘 Fa(N)를 측정한다. 그리고 힘 Fa의 평균값을 구하고[구체적으로는, 타단부 측부(SD2)를 20㎜ 박리한 시점으로부터 40㎜ 박리하는 시점까지의 힘 Fa의 평균값을 구하고], 이 평균값과 시험용 전극판편(SD)의 폭(15㎜)으로부터, 단위 길이당의 밀착 강도(Ka)(N/m)를 구했다. 그 결과를 표 1 및 도 13에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
도 13의 그래프로부터, 비교예1 내지 비교예5에 비해 실시예1, 실시예2에서는, 부극 활물질층과 집전판의 밀착 강도(Ka)를 높게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 특히 실시예1은, 실시예2보다도 밀착 강도(Ka)를 높게 할 수 있다.
이들 결과로부터, 표면측부의 결착제의 양(A2)과 집전판측부의 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)를 1.0 내지 1.2로 하고, 표면측부의 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)을 집전판측부의 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 함(Tgu＜Tgd)으로써, 결착제의 편재가 작아지고, 밀착 강도(Ka)를 높게 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 특히 비(A2/A1)의 값을 1.0에 근접시킬수록, 결착제의 편재가 작아지고, 밀착 강도(Ka)를 높게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(제3 실시 형태)
계속해서, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 본 제3 실시 형태에 관한 차량(700)은, 상기 제1 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(100)를 탑재하고, 이 리튬 이온 2차 전지(100)에 축적한 전기 에너지를, 구동원의 구동 에너지의 전부 또는 일부로서 사용하는 것이다.
이 차량(700)은, 복수의 리튬 이온 2차 전지(100)를 탑재하고 있고, 도 14에 도시하는 바와 같이, 엔진(740), 프론트 모터(720) 및 리어 모터(730)를 병용하여 구동하는 하이브리드 자동차이다. 구체적으로는, 이 하이브리드 자동차(700)는, 차체(790), 엔진(740), 이것에 설치된 프론트 모터(720), 리어 모터(730), 케이블(750), 인버터(760)를 구비한다. 또한, 이 하이브리드 자동차(700)는, 복수의 리튬 이온 2차 전지(100, 100, …)를 자신의 내부에 갖는 조전지(710)를 구비하고,이 조전지(710)에 축적된 전기 에너지를, 프론트 모터(720) 및 리어 모터(730)의 구동에 이용하고 있다.
상술한 바와 같이, 부극판(131)은, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 높게 할 수 있음과 동시에, 이것을 사용한 리튬 이온 2차 전지(100)의 저항을 낮게 할 수 있어, 리튬 이온 2차 전지(100)의 성능 및 내구성을 높게 할 수 있다. 따라서, 이것을 탑재한 하이브리드 자동차(700)의 성능 및 내구성을 높게 할 수 있다. 또한, 상기 제1 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(100) 대신에, 상기 제2 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(200)를 탑재해도 된다.
(제4 실시 형태)
계속해서, 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 본 제4 실시 형태에 관한 전지 사용 기기(800)는, 상기 제1 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(100)를 탑재하고, 이 리튬 이온 2차 전지(100)를 에너지원의 적어도 하나로서 사용하는 것이다.
이 전지 사용 기기(800)는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(100)를 포함하는 배터리 팩(810)을 탑재한 해머 드릴이다. 이 해머 드릴(800)은, 본체(820)의 저부(821)에, 배터리 팩(810)이 수용되어 있고, 이 배터리 팩(810)을, 드릴을 구동하기 위한 에너지원으로서 이용하고 있다.
상술한 바와 같이, 부극판(131)은, 부극 활물질층(133)과 집전판(132)의 밀착 강도를 높게 할 수 있음과 동시에, 이것을 사용한 리튬 이온 2차 전지(100)의 저항을 낮게 할 수 있어, 리튬 이온 2차 전지(100)의 성능 및 내구성을 높게 할 수 있다. 따라서, 이것을 탑재한 전지 사용 기기(800)의 성능 및 내구성을 높게 할 수 있다. 또한, 상기 제1 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(100) 대신에, 상기 제2 실시 형태의 리튬 이온 2차 전지(200)를 탑재해도 된다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 입각하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 제1 내지 제4 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 부극판(131, 231) 및 그 제조 방법에 본 발명을 적용했지만, 정극판(121) 및 그 제조 방법에 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 제1 도포 시공 결착제가 제1 결착제(135e)로만 이루어지는 제1 부극 활물질 페이스트(KP1)와, 제2 도포 시공 결착제가 제2 결착제(135f)로만 이루어지는 제2 부극 활물질 페이스트(KP2)를 사용하여, 부극 활물질층(133, 233)을 형성했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 도포 시공 결착제가 제1 결착제(135e)와 제2 결착제(135f)로 이루어지는 제1 부극 활물질 페이스트나, 제2 도포 시공 결착제가 제1 결착제(135e)와 제2 결착제(135f)로 이루어지는 제2 부극 활물질 페이스트를 사용할 수도 있다. 단, 이 경우에도, 제2 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgb)을 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)보다도 낮게 한다(Tgb＜Tga).
또한, 제1 도포 시공 결착제가 3종류 이상의 결착제로 이루어지는 제1 부극 활물질 페이스트나, 제2 도포 시공 결착제가 3종류 이상의 결착제로 이루어지는 제2 부극 활물질 페이스트를 사용할 수도 있다. 이 경우에도, 제2 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgb)을 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)보다도 낮게 한다(Tgb＜Tga).
또한, 상기 제3 실시 형태에서는, 본 발명의 리튬 이온 2차 전지(100, 200)를 탑재하는 차량으로서, 하이브리드 자동차(700)를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 다른 차량으로서는, 예를 들어, 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 하이브리드 철도 차량, 포크리프트, 전기 휠체어, 전동 어시스트 자전거, 전동 스쿠터 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제4 실시 형태에서는, 본 발명의 리튬 이온 2차 전지(100, 200)를 탑재하는 전지 사용 기기로서, 해머 드릴(800)을 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 다른 전지 사용 기기로서는, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 전지 구동의 전동 공구, UPS 장치 등 전지로 구동되는 각종 가전 제품, 오피스 기기, 산업 기기 등을 들 수 있다.
100, 200 : 리튬 이온 2차 전지(2차 전지)
120 : 권회형 전극체
121 : 정극판(전극판)
122 : 집전판
123 : 정극 활물질층
131, 231 : 부극판(전극판)
132 : 집전판
133, 233 : 부극 활물질층
133a, 233a : (부극 활물질층의) 표면
133e, 233e : 집전판측부
133f, 233f : 표면측부
133x, 233x : 제1 도막
133y, 233y : 제2 도막
133z, 233z : 도막
135 : 결착제
135e : 제1 결착제
135f : 제2 결착제
700 : 차량(하이브리드 자동차)
800 : 전지 사용 기기(해머 드릴)
Tgd : (집전판측부의 결착제의) 평균 글래스 전이점
Tgu : (표면측부의 결착제의) 평균 글래스 전이점
Tg1 : (제1 결착제의) 글래스 전이점
Tg2 : (제2 결착제의) 글래스 전이점
Tga : (제1 도포 시공 결착제의) 평균 글래스 전이점
Tgb : (제2 도포 시공 결착제의) 평균 글래스 전이점
KP1 : 제1 부극 활물질 페이스트(제1 활물질 페이스트)
KP2 : 제2 부극 활물질 페이스트(제2 활물질 페이스트)
N1, N3 : (제1 활물질 페이스트에 포함되는 고형분 중의 제1 도포 시공 결착제의) 중량 농도
N2, N4 : (제2 활물질 페이스트에 포함되는 고형분 중의 제2 도포 시공 결착제의) 중량 농도

Claims (8)

  1. 집전판과,
    이 집전판 상에 형성되어, 적어도 활물질 및 결착제를 포함하는 활물질층을 구비하는 전극판이며,
    상기 활물질층은,
    상기 결착제로서, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제를 포함하고,
    상기 활물질층을 두께 방향의 중앙에서 절반으로 나누어, 상기 활물질층의 표면을 이루는 측을 표면측부, 상기 집전판측을 집전판측부라고 했을 때,
    상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A2)과, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 이루어지고,
    상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 이루어지는, 전극판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활물질층은,
    상기 결착제로서, 제1 결착제와, 이 제1 결착제의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮은 글래스 전이점(Tg2)을 갖는 제2 결착제를 포함하고,
    상기 표면측부는, 상기 제1 결착제보다도 상기 제2 결착제를 많이 포함하고, 또한,
    상기 집전판측부는, 상기 제2 결착제보다도 상기 제1 결착제를 많이 포함하는, 전극판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복수의 상기 결착제는,
    상기 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 스티렌·부타디엔 고무(SBR)인, 전극판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 전극판을 구비하는, 2차 전지.
  5. 집전판과,
    이 집전판 상에 형성되어, 적어도 활물질 및 결착제를 포함하는 활물질층을 구비하고,
    상기 활물질층은,
    상기 결착제로서, 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 복수의 결착제를 포함하고,
    상기 활물질층을 두께 방향의 중앙에서 절반으로 나누어, 상기 활물질층의 표면을 이루는 측을 표면측부, 상기 집전판측을 집전판측부라고 했을 때,
    상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A2)과, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 양(A1)의 비(A2/A1)가, 1.0 내지 1.2로 되어 이루어지고,
    상기 표면측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgu)이, 상기 집전판측부에 포함되는 상기 결착제의 평균 글래스 전이점(Tgd)보다도 낮게 되어 이루어지는 전극판의 제조 방법이며,
    복수의 상기 결착제 중 적어도 어느 하나로 이루어지고, 평균 글래스 전이점(Tga)을 갖는 제1 도포 시공 결착제 및 상기 활물질을 포함하는 제1 활물질 페이스트를, 상기 집전판 상에 도포 시공하고, 상기 집전판 상에 상기 제1 활물질 페이스트로 이루어지는 제1 도막을 형성하는 제1 도포 시공 공정과,
    상기 제1 도포 시공 공정 후에, 복수의 상기 결착제 중 적어도 어느 하나로 이루어지고, 상기 제1 도포 시공 결착제의 평균 글래스 전이점(Tga)보다도 낮은 평균 글래스 전이점(Tgb)을 갖는 제2 도포 시공 결착제 및 상기 활물질을 포함하는 제2 활물질 페이스트를, 상기 제1 도막 상에 도포 시공하고, 상기 제1 도막 상에 상기 제2 활물질 페이스트로 이루어지는 제2 도막을 형성하는 제2 도포 시공 공정과,
    상기 제2 도포 시공 공정 후에, 상기 제1 도막 및 상기 제2 도막을 동시에 건조시켜, 상기 제1 도막 및 상기 제2 도막으로부터 상기 활물질층을 형성하는 건조 공정을 구비하는, 전극판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 활물질 페이스트에 포함되는 고형분 중의 상기 제2 도포 시공 결착제의 중량 농도를, 상기 제1 활물질 페이스트에 포함되는 고형분 중의 상기 제1 도포 시공 결착제의 중량 농도보다도 낮게 한, 상기 제1 활물질 페이스트 및 상기 제2 활물질 페이스트를 사용하는, 전극판의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 활물질층은,
    상기 결착제로서, 제1 결착제와, 이 제1 결착제의 글래스 전이점(Tg1)보다도 낮은 글래스 전이점(Tg2)을 갖는 제2 결착제를 포함하고,
    상기 표면측부는, 상기 제1 결착제보다도 상기 제2 결착제를 많이 포함하고, 또한,
    상기 집전판측부는, 상기 제2 결착제보다도 상기 제1 결착제를 많이 포함하고,
    상기 제1 도포 시공 공정에 있어서, 상기 제1 도포 시공 결착제로서, 상기 제1 결착제 및 상기 제2 결착제 중 적어도 상기 제1 결착제로 이루어지는 상기 제1 활물질 페이스트를 사용함과 동시에,
    상기 제2 도포 시공 공정에 있어서, 상기 제2 도포 시공 결착제로서, 상기 제1 결착제 및 상기 제2 결착제 중 적어도 상기 제2 결착제로 이루어지는 상기 제2 활물질 페이스트를 사용하는, 전극판의 제조 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 결착제로서, 상기 글래스 전이점(Tg)이 서로 다른 스티렌·부타디엔 고무(SBR)를 사용하는, 전극판의 제조 방법.
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