WO2015045385A1 - 非水電解液二次電池用負極、非水電解液二次電池、及び非水電解液二次電池用負極の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- a first active material layer including a first active material that can be reversibly alloyed with lithium, a conductive auxiliary material, and a binder resin is formed on a current collector.
- a second active material layer that covers the first active material layer and includes a second active material capable of reversibly occluding and releasing lithium without being alloyed with lithium, a conductive auxiliary material, and a binder resin is formed. It has a structured. As a result, even if the first active material reversibly alloyed with lithium undergoes a large volume change due to charge / discharge, the second active material layer having a small volume change accompanying charge / discharge is well buffered.
- the mixed layer 60 is formed at the interface between the first active material layer 30 and the second active material layer 40, and the first active material layer 30 and the third active material layer 40.
- a mixed layer 7 may be formed at the interface with the substrate 50. Thereby, the interface adhesiveness of each layer improves, the said effect of each active material layer is accelerated
- FIG. 4 shows two mixed layers 60 and 70, only one mixed layer may be used.
- the mixed layer is formed by mixing at least a part of a substance constituting one of two adjacent layers and at least a part of a substance constituting the other layer.
- FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory views schematically showing a cross-section of the main part of the negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third embodiment.
- the negative electrode 100 for a nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as the negative electrode 100) has a first active material layer 400 and a second active material on a current collector 200.
- the layers 300 are alternately stacked and the outermost active material layer is the second active material layer 300.
- the hole portion of the first active material layer 400 may have a shape in which the bottom (or the inside) is wider than the opening.
- the first active material layer 400 has a structure in which the particles are partially bonded to each other with a binder resin. Therefore, the first active material layer 400 has communication holes even in a state where the pore forming process is not used. A hole portion is formed by enlarging this hole by the hole making process.
- the kneader examples include a dispersing machine such as a ball mill, a bead mill, a sand mill, and an ultrasonic dispersing machine, and a blade type agitator such as a planetary mixer, a kneader, a homogenizer, an ultrasonic homogenizer, and a disperser.
- a planetary mixer that can be efficiently dispersed by kneading is particularly preferable.
- the solid content concentration of the slurry if the solid content concentration is too high, the solid content aggregates, and if it is too low, it precipitates during drying, resulting in non-uniform material dispersion in the active material layer and reduced battery performance.
- Example 6 A negative electrode of Example 6 was prepared in the same manner as in Example 5 except that the first active material in Example 5 was changed to 100 parts by mass of SiO powder (manufactured by Aldrich).
- Example 4 In the same manner as in Example 4, after the first active material layer was formed on the current collector, it was pressed by a roll press under the same conditions as in Example 4 to obtain an electrode of Comparative Example 4. (Comparative Example 5) Similarly to Example 5, a first active material layer was formed on the current collector, and then pressed by a roll press under the same conditions as Example 5 to obtain an electrode of Comparative Example 4. (Comparative Example 6) In the same manner as in Example 5, a first active material layer was formed on the current collector, and then pressed by a roll press under the same conditions as in Example 5 to obtain an electrode of Comparative Example 5.
- a positive electrode serving as a counter electrode of the negative electrode in the battery configuration was produced as follows. First, 90 parts by mass of LiMn 2 O 4 (Mitsui Metals Type-F), 5 parts by mass of acetylene black (Denka Black HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive auxiliary material, and PVDF (# 7200, manufactured by Kureha) as a binder resin A slurry for forming an active material layer of the positive electrode is prepared by appropriately adding NMP (made by Mitsubishi Chemical) as a solvent to mass parts so as to have a solid content of 65 parts by mass and mixing with a planetary mixer for 120 minutes. did.
- NMP made by Mitsubishi Chemical
- Example 3 a first active material layer is formed using Si as an active material and carboxymethylcellulose ammonium salt and styrene-butadiene rubber (hereinafter also referred to as CMC / SBR) as a binder resin, and natural graphite is formed thereon.
- CMC / SBR carboxymethylcellulose ammonium salt and styrene-butadiene rubber
- a second active material layer was formed using the active material and CMC / SBR as a binder resin.
- Example 4 A slurry for forming the same first active material layer as that of Example 4 was applied on the current collector, and was treated in a hot air oven at 80 ° C. for 30 minutes, whereby the first active material layer was formed on the current collector. A material layer was prepared. Then, it pressed by the roll press on the same conditions as Example 4, and was set as the electrode of the comparative example 4. (Comparative Example 5) A slurry for forming the same first active material layer as that in Example 5 was applied on the current collector, and treated in a hot air oven at 120 ° C. for 30 minutes, whereby the first active material layer was formed on the current collector. A material layer was prepared.
- a battery was prepared using each of the negative electrodes of Examples and Comparative Examples, and charge / discharge evaluation was performed.
- a positive electrode serving as a counter electrode of the negative electrode in the battery configuration was produced as follows. First, 90 parts by mass of LiMn 2 O 4 (Mitsui Metals Type-F), 5 parts by mass of acetylene black (Denka Black HS-100 manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive auxiliary material, and PVdF (manufactured by Kureha Battery Materials Japan) as a binder resin # 7200) In order to form an active material layer of the positive electrode by adding NMP (Mitsubishi Chemical) as a solvent to 5 parts by mass as appropriate so as to have a solid content of 65 parts by mass and mixing with a planetary mixer for 120 minutes. A slurry was prepared.
- NMP Mitsubishi Chemical
- Example 1 100 parts by mass of Si nanopowder (manufactured by Aldrich) as an active material, 25 parts by mass of vapor grown carbon fiber (“VGCF-H” manufactured by Showa Denko) as a conductive auxiliary material, and acetylene black (“Denka Black HS-100 manufactured by Denki Kagaku Kogyo”) ] 25 parts by weight, 1 part by weight of carboxymethylcellulose ammonium salt (“DN-800H” manufactured by Daicel Chemical Industries) as a binder resin and 3 parts by weight of styrene-butadiene rubber (“BM-400B” manufactured by Nippon Zeon), hydrazine as a pore-forming material
- derivative foaming agent A (4,4′-oxybis (benzenesulfonylhydrazide)
- foaming temperature 155 ° C. 5 parts by mass of urea foaming aid (an effect of lowering the foaming
- the slurry was applied to a 12 ⁇ m thick copper foil (made by Mitsui Metals) as a current collector using a doctor blade type applicator, put into a hot air oven and dried at 80 ° C., and then foamed at 130 ° C. The agent was removed, and a first active material layer was formed on the current collector.
- a 12 ⁇ m thick copper foil made by Mitsui Metals
- a positive electrode serving as a counter electrode of the negative electrode in the battery configuration was produced as follows. First, 90 parts by mass of LiMn 2 O 4 (“Type-F” manufactured by Mitsui Metals), 5 parts by mass of acetylene black (“DENKA BLACK HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive auxiliary material, and PVdF (Kureha Battery as a binder resin) NMP (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) as a solvent is added appropriately to 5 parts by mass of Materials Japan “# 7200”) so as to have a solid content of 65 parts by mass, and mixed for 120 minutes with a planetary mixer. A slurry for forming the material layer was prepared.
- LiMn 2 O 4 (“Type-F” manufactured by Mitsui Metals)
- acetylene black (“DENKA BLACK HS-100” manufactured by Denki Kagaku Kogyo)
- the first active material layer is formed using Si as an active material, CMC / SBR as a binder resin, and further using a hydrazine derivative-based foaming agent as a pore-forming material.
- a second active material layer using natural graphite as an active material and CMC / SBR using PAI as a binder resin was formed into two layers.
- a first active material layer is formed using Si as an active material, CMC / SBR as a binder resin, and a hydrazine derivative-based foaming agent as a pore forming material.
- a second active material layer was formed by using CMC / SBR as a material and PAI as a binder resin to form three layers.
- the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery has a first active material layer that includes a first active material that can be reversibly alloyed with lithium, a conductive auxiliary material, and a binder resin on a current collector. And a second active material layer containing a second active material capable of reversibly occluding and releasing lithium, a conductive auxiliary material and a binder resin. Therefore, it is possible to provide a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery that prevents the active material from falling off due to the charge / discharge cycle and has a high capacity and a long life.
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Abstract
Description
そこで、リチウムとの合金化反応により、より多くのリチウムを吸蔵および放出することが可能な活物質としてSi(約4200mAh/g)、Sn(約990mAh/g)等が注目されている。しかしながら、このような活物質は、充電時にリチウムと合金化することで、体積が4倍程度にまで大きく膨張し、また放電時に収縮する。使用により経時的にこの充放電サイクルを経ると、大きな体積変化の繰り返しにより活物質が徐々に微粉化し、電極から脱落して特性が低下するおそれがあるという問題がある。
しかしながら、特許文献1~3に記載の対策では、被覆層のみでは合金系活物質粒子単体の大きな体積変化による微粉化を十分に抑制するには至らない。また、特許文献4に記載の対策では、表面の金属薄膜層は薄く硬いため、下層の合金系活物質層の体積変化を緩衝することができない。また、特許文献5に記載の対策では、Siが層表面に露出しているため、表面からの活物質の脱落を防止することができない。さらに、中間層の導電剤を主体とする層は体積変化がないか小さいため、Siの体積変化時に発生する応力を緩和するのには不十分である。
前記集電体上に前記各活物質層を形成するスラリーを逐次塗布および乾燥する工程を備え、その工程において、隣接する一方の活物質層のバインダー樹脂が、隣接する一方の活物質層を形成するスラリーの溶媒に溶解し、隣接する活物質層間に混合層を形成することを特徴とする。
前記集電体上に前記各活物質層を形成するスラリーを逐次塗布および乾燥した後、積層した活物質層を同時にプレスする工程を備え、前記プレスにより、隣接する活物質層の間に混合層を形成することを特徴とする。
リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂とを含む第1の活物質層と、リチウムを可逆的に吸蔵及び放出可能な第2の活物質と導電補助材とバインダー樹脂とを含む第2の活物質層とを、少なくとも1層ずつ交互に積層し、且つ前記第1の活物質層を前記非水電解液二次電池用負極の最表面の活物質層とするに際し、
前記第1の活物質層に孔部分を形成する工程と、前記第1の活物質層の孔部分に前記第2の活物質層を充填し、前記第1の活物質層と前記第2の活物質層との界面に混合層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
ここで、第1の活物質層のバインダー樹脂を、第2の活物質層を形成するスラリーの溶媒に溶解させる、あるいは第1および第2の活物質層を形成した負極を同時にプレスする工程、若しくは第1の活物質層に形成した孔部分に第2の活物質層を充填する工程のいずれかを選択することにより、第1および第2の活物質層の界面に両層の混合層を設ける場合には、両層の界面の密着性が向上し、より高容量かつ高寿命な非水電解液二次電池用負極を提供可能である。
〈第1実施形態の負極の構成〉
まず、本発明に係る第1実施形態の負極の構成について図面を参照して説明する。
図1および図2は、第1実施形態の非水電解液二次電池用負極の要部断面を模式的に示す説明図の一例である。
非水電解液二次電池用負極1(以下、単に負極1と呼ぶ場合もある)は、図1に示すように、集電体2上に第1の活物質層3が形成され、さらに第1の活物質層3を被覆する第2の活物質層4が形成された構造となっている。第1の活物質層3は、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む層である。第2の活物質層4は、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な第2の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む層である。
例えば、第1の活物質層3のバインダー樹脂を、第2の活物質層4を形成するスラリーの溶媒に溶解させる、あるいは第1および第2の活物質層3、4を形成した負極1を同時にプレスする工程を選択することにより、第1および第2の活物質層3、4の界面に、両層の混合層5を形成する。
次に、本発明に係る第2実施形態の負極について図面を参照して説明する。
図3および図4は、第2実施形態に係る非水電解液二次電池用負極の要部断面を模式的に示す説明図である。
非水電解液二次電池用負極10(以下、単に負極10と呼ぶ場合もある)は、図3に示すように、集電体20上に、第2の活物質層40、第1の活物質層30、第3の活物質層50がこの順番に積層することで、第1の活物質層30を第2の活物質層40と第3の活物質層50とで両側から挟持している。第2の活物質層40と第3の活物質層50を重ねてその外周を袋状として、その袋状内に第1の活物質層30を挿入し密封するなどによって、第1の活物質層30を第2の活物質層40と第3の活物質層50とで挟持させたりしても良い。第1の活物質層30は、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂とを含む層であり、第2の活物質層40は、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な活物質と第2の導電補助材とバインダー樹脂とを含む層であり、第3の活物質層50は、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な活物質と第3の導電補助材とバインダー樹脂とを含む層である。
本実施形態によれば、本負極は、集電体上に、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む第1の活物質層が、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な第2および第3の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む第2および第3の活物質層に挟持された構造となっている。これにより、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質が、充放電に伴い大きな体積変化をしても、充放電に伴う体積変化の小さい第2および第3の活物質層が良好に緩衝し、各活物質層の破壊を抑制することができる。
また、隣接する活物質層の混合層を形成した場合には、層界面の密着性が向上し、より高容量かつ高寿命な非水電解液二次電池用負極を提供可能である。
次に、本発明に係る第3実施形態の負極の構成について図面を参照して説明する。
図5及び図6は、第3実施形態に係る非水電解液二次電池用負極の要部断面を模式的に示す説明図である。
非水電解液二次電池用負極100(以下、負極100と称する)は、図5及び図6に示すように、集電体200上に、第1の活物質層400と第2の活物質層300とが交互に積層され、最表面の活物質層が第2の活物質層300となっている構造である。また、図6に示すように複数層を積層する場合は、第1の活物質層400の上下に第2の活物質層300を重ねてその外周を袋状として、その袋状内に第1の活物質層400を挿入し密封する等によって挟持させたりしても良い。
第2の活物質層300は、導電補助材及びバインダー樹脂を含み、かつ充放電に伴う体積変化が小さい活物質であることから柔軟性を有している。よって、このような構造により、第1の活物質層400のリチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質が、充放電に伴い大きな体積変化をしても、第1の活物質層が応力に対して良好に緩衝し、各活物質層の破壊を抑制する。また、第2の活物質層400の活物質が層外への表面露出していないので、活物質の脱落を防止することができる。
更に、第1の活物質層400が造孔工程を経て作製されることで、第1の活物質層400に孔部分が形成され、プレス(press)により第1の活物質層400の孔部分に第2の活物質層300が押し込まれ易くなり、両層の界面に第1と第2の活物質層400、300の混合層500の形成が促される。その結果、より良好な緩衝作用が発現し、活物質層の破壊を抑制することができる。ここで、プレスにより第2の活物質層300が押し込まれるため、第1の活物質層400の孔部分は、開口部よりも底部(又は内部)のほうが広い形状でも良い。なお、第1の活物質層400は、粒子間がバインダー樹脂により部分的に接着した構成であるため、造孔工程を用いない状態でも第1の活物質層400には連通孔が存在する。造孔工程により、この孔を大きくすることで、孔部分が形成される。
本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態に係る負極は、集電体上に、リチウムを可逆的に吸蔵及び放出可能な第2の活物質と、導電補助材と、バインダー樹脂とを含む第2の活物質層と、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と、導電補助材と、バインダー樹脂とを含む第1の活物質層が、少なくとも1層ずつ交互に積層され、最表面の活物質層が第2の活物質層となっている構造である。
また、集電体と第1の活物質層との間に第2の活物質層を形成した場合には、集電体からの活物質層の剥離を抑制でき、より高容量かつ高寿命な非水電解液二次電池用負極を提供可能である。
集電体2,20、200は、良導電性の材質が好ましい。具体的には、金、銀、銅、ニッケル、ステンレス、チタン、白金などの金属箔単体もしくはこれら金属を2種以上含む合金から構成する。その中でも、コスト面で比較的に安価で、かつ、金属のイオン化傾向の観点から、銅を選択することが特に望ましい。さらには、圧延箔が好ましい。圧延箔中の結晶が圧延方向に並んでいるため、応力を加えたときにも割れにくいため、積層させる場合に成形性に富むといった利点がある。
第1~3の活物質層は、例えば活物質、導電補助材、バインダー樹脂を含み、これらを溶媒に混合したスラリーによって作製される。これにより、体積変化の大きい活物質単体を使用する場合と比較して柔軟性があり、応力に対する緩衝能が高い。従って各活物質層が破壊されることなく、主に第1の活物質の脱落を防止することが可能である。
スラリーの混合には、高せん断を付与することの出来る混練機を使用することが好ましい。混練機としては、具体的には、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、超音波分散機等の分散機、プラネタリーミキサー、ニーダー、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ディスパージャー等のブレード型攪拌機が挙げられる。中でも特に、固練りをすることで効率的な分散が可能なプラネタリーミキサーが好ましい。また、スラリーの固形分濃度については、固形分濃度が高すぎると固形分が凝集し、低すぎると乾燥中に沈殿し、活物質層内の材料分散が不均一になり電池性能が低下するため、使用する材料によって適宜調整する必要がある。また、スラリーを乾燥する方法は、温風乾燥、熱風乾燥、真空乾燥、遠赤外乾燥、恒温高湿乾燥が挙げられる。
溶媒は、使用する固形分が分散しやすい材料を適宜選択する必要がある。具体的には、水や、水にエタノール、N-メチルピロリドン(NMP)等を混合した水系溶媒、NMP等の環状アミド系、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の直鎖上アミド系、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。
導電補助材は、集電体との導電性を確保でき、かつ充放電反応において化学反応を起こさない材料を適宜選択する必要がある。また、少量で効率良く電子を伝導するのが好ましいが、活物質やバインダー樹脂との馴染み具合により適宜選択するとよい。具体的には、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンウィスカー、炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンナノ粒子およびナノチューブ、酸化チタン、酸化ルテニウム、アルミニウム、ニッケル等の金属粉やファイバーおよびこれらの混合物が挙げられる。
複数層の活物質層を積層する場合は、それぞれの活物質層の組成は同じでなくても良く、それぞれの界面との接着性等の観点から適宜選択して良い。
負極1,10,100は、電解液を充填したセル内において、正極と負極を隔離する短絡防止用のセパレータを介して、正極と対向するように積層若しくは巻回することで、非水電解液二次電池として構成される。
正極は、負極と同様に、集電体および集電体上の活物質、導電補助材、バインダー樹脂を含む活物質層で構成される。活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な化合物であれば、特に限定されない。正極活物質を構成する無機化合物としては、組成式、LixMO2、または、LiyM2O4(但し、Mは遷移金属、0≦x≦1、1≦y≦2)で表記される複合酸化物、トンネル上の空孔を有する酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物、リチウムイオン含有のカルコゲン化合物を用いることが出来る。具体的には、LiCoO、NiO2、Ni2O3、Mn2O4、LMn2O4、MnO2、Fe2O3、Fe3O4、FeO2、V2O5、V6O13、VOx、Nb2O5、Bi2O3、Sb2O3、等のV族金属化合物、CrO3、Cr2O3、MoO3、MoS2、WO3、SeO2、等のVI族金属化合物、TiO2、TiS2、SiO2、SnO、CuO、CuO2、Ag2O、CuS、CuSO4、等が挙げられる。また、前記の遷移金属を2種以上混合したもの、あるいは、2種以上の遷移金属を含有する化合物、いわゆる、2元系、3元系としても良い。さらに、正極活物質を構成する有機物系の化合物としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料等の導電性高分子化合物などが挙げられる。また集電体、導電補助材、バインダー樹脂は負極と同様の材料を使用することができる。
電解液は、良好なイオン伝導性を有し、電池電圧での分解がなければ、特に限定するものではなく、支持電解質であるリチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液、ポリマー電解質、無機固体電解質、およびそれらの複合材料を使用することができる。有機溶媒としては、鎖状エステル類、γ―ラクトン類、鎖状エーテル類、環状エーテル類およびニトリル類等を使用することができる。具体的には、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)等が挙げられる。また、電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiSCN、LiCl、LiBr、LiI、LiCF3SO3、LiC4F9SO3等が挙げられる。
〈第1の実施例〉
次に第1の実施例について説明する。
(実施例1)
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製 VGCF-H)25質量部およびアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)25質量部、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂(日立化成製 HPC-9000)25質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分30質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)10質量部、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂(日立化成製 HPC-9000)25質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分40質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥した後、200℃、3h焼成した。その後、ロールプレスによりプレスし、実施例1の負極とした。
実施例1における第1の活物質をSiOパウダー(Aldrich製)100質量部に変更した以外、実施例1と同様に作製し、実施例2の負極とした。
(実施例3)
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製 VGCF-H)25質量部およびアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)30質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製 DN-800H)1質量部およびスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製 BM-400B)3質量部に、溶媒として水を固形分45質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)10質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製 DN-800H)1質量部およびスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製 BM-400B)2質量部に、溶媒として水を固形分45質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して80℃、30分処理することでスラリーを乾燥した。その後、ロールプレスによりプレスし、実施例3の負極とした。
実施例3における第1の活物質をSiOパウダー(Aldrich製)100質量部に変更した以外、実施例3と同様に作製し、実施例4の負極とした。
(実施例5)
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製 VGCF-H)10質量部およびアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)10質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリーマテリアルズジャパン製 #7200)10質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分55質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを集電体である厚さ12μmの銅箔(三井金属製)にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥して、集電体上に第1の活物質層を形成した。
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)10質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリージャパン製 #7200)10質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分55質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥した。その後、ロールプレスによりプレスし、実施例5の負極とした。
(実施例6)
実施例5における第1の活物質をSiOパウダー(Aldrich製)100質量部に変更した以外、実施例5と同様に作製し、実施例6の負極とした。
実施例1と同様に、集電体上に第1の活物質層を作製した後、熱風式オーブンに投入して200℃、3h焼成し、その後、実施例1と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例1の電極とした。
(比較例2)
実施例2と同様に、集電体上に第1の活物質層を作製した後、熱風式オーブンに投入して200℃、3h焼成し、その後、実施例2と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例2の電極とした。
(比較例3)
実施例3と同様に、集電体上に第1の活物質層を作製した後、実施例3と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例3の電極とした。
実施例4と同様に、集電体上に第1の活物質層を作製した後、実施例4と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例4の電極とした。
(比較例5)
実施例5と同様に、集電体上に第1の活物質層を作製した後、実施例5と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例4の電極とした。
(比較例6)
実施例5と同様に、集電体上に第1の活物質層を作製した後、実施例5と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例5の電極とした。
前記実施例及び比較例の負極を用いてそれぞれ電池を作製し、充放電評価を行った。
電池構成において負極の対極となる正極は次のように作製した。まず、LiMn2O4(三井金属製 Type-F)90質量部、導電補助材としてアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)5質量部、バインダー樹脂としてPVDF(クレハ製 #7200)5質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分65質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、正極の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
正極をφ14mm、負極をφ15mmに打抜き、φ16mmのセパレータを両極の短絡がないように挟み込み、電解液を充填してコインセルを作製した。セパレータにはポリオレフィン系樹脂微多孔膜(旭化成イーマテリアルズ製 ハイポアND525)を使用した。電解液にはLiPF6をエチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=3:7に1Mとなるように溶解し、ビニレンカーボネートを2質量部添加した溶液を使用した。
コインセルを用いて充放電評価を行った。低レートの充放電を繰り返し行い、放電容量の増加が見られなくなったところを1サイクル目(放電容量維持率100%)とし、以降充電0.2C、放電1Cで100サイクルの充放電を行った。このときの放電容量維持率を表1に示す。
実施例2では、SiOを活物質とし且つPAIをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上に、天然黒鉛を活物質とし且つPAIをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成した。
実施例3では、Siを活物質とし且つカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩及びスチレンーブタジエンゴム(以下、CMC/SBRとも呼ぶ)をバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上に、天然黒鉛を活物質とし且つCMC/SBRをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成した。
実施例5では、Siを活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上に、天然黒鉛を活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成した。
実施例6では、SiOを活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上に、天然黒鉛を活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成した。
また、比較例1~6はそれぞれ、実施例1~6における第1の活物質層の1層からなる。
なお、活物質としてSiとSiOとを比較した場合、Siの方が容量的には良好であるが、サイクル特性としてはSiOの方が優れている。
またバインダとして、PAI、PVdF、CMC/SBRを比較した場合、PAIは、密着製が最も良好であるが、硬化のために例えば200℃以上の高温熱処理が必要であり、また溶媒がNMPであることから環境負荷がある。PVdFは、熱処理はスラリーの乾燥のみであるが、溶媒がNMPであることから環境負荷がある。CMC/SBRは、熱処理はスラリーの乾燥のみであり、また溶媒が水であることから工程負荷が最も少ない。
このように、各実施例ごとにそれぞれ優劣があり、使用条件に応じて適宜選択する必要がある。
次に第2の実施例について説明する。
(実施例1)
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)15質量部、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂(日立化成製 HPC-9000)25質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分40質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを集電体である厚さ12μmの銅箔(三井金属製)にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥して、集電体上に第2の活物質層を形成した。
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製 VGCF-H)25質量部およびアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)25質量部、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂(日立化成製 HPC-9000)25質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分30質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)10質量部、バインダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂(日立化成製 HPC-9000)20質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分40質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第3の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥し、第1の活物質層上に第3の活物質層を形成した。その後200℃、3h焼成した後、ロールプレスによりプレスし、実施例1の負極とした。
実施例1における第1の活物質をSiOパウダー(Aldrich製)100質量部に変更した以外、実施例1と同様に作製し、実施例2の負極とした。
(実施例3)
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)10質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製 DN-800H)1質量部およびスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製 BM-400B)2質量部に、溶媒として水を固形分45質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製 VGCF-H)25質量部およびアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)30質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製 DN-800H)1質量部およびスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製 BM-400B)3質量部に、溶媒として水を固形分45質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)8質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製 DN-800H)1質量部およびスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製 BM-400B)1質量部に、溶媒として水を固形分50質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第3の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して80℃、30分処理することでスラリーを乾燥し、第1の活物質層上に第3の活物質層を形成した。その後、ロールプレスによりプレスし、実施例3の負極とした。
実施例3における第1の活物質をSiOパウダー(Aldrich製)100質量部に変更した以外、実施例3と同様に作製し、実施例4の負極とした。
(実施例5)
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)10質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリージャパン製 #7200)10質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分55質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを集電体である厚さ12μmの銅箔(三井金属製)にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥して、集電体上に第2の活物質層を形成した。
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製 VGCF-H)10質量部およびアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)10質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリーマテリアルズジャパン製 #7200)10質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分55質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
活物質として天然黒鉛(日立化成製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG-6)8質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリージャパン製 #7200)5質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分50質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して120℃、30分処理することでスラリーを乾燥し、第1の活物質層上に第3の活物質層を形成した。その後、ロールプレスによりプレスし、実施例5の負極とした。
(実施例6)
実施例5における第1の活物質をSiOパウダー(Aldrich製)100質量部に変更した以外、実施例5と同様に作製し、実施例6の負極とした。
集電体上に、実施例1と同じ第1の活物質層を形成するためのスラリーを塗布し、熱風式オーブンで120℃、30分処理することで、集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、熱風式オーブンに投入して200℃、3h焼成した後、実施例1と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例1の電極とした。
(比較例2)
集電体上に、実施例2と同じ第1の活物質層を形成するためのスラリーを塗布し、熱風式オーブンで120℃、30分処理することで、集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、熱風式オーブンに投入して200℃、3h焼成した後、実施例2と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例2の電極とした。
(比較例3)
集電体上に、実施例3と同じ第1の活物質層を形成するためのスラリーを塗布し、熱風式オーブンで80℃、30分処理することで、集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、実施例3と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例3の電極とした。
集電体上に、実施例4と同じ第1の活物質層を形成するためのスラリーを塗布し、熱風式オーブンで80℃、30分処理することで、集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、実施例4と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例4の電極とした。
(比較例5)
集電体上に、実施例5と同じ第1の活物質層を形成するためのスラリーを塗布し、熱風式オーブンで120℃、30分処理することで、集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、実施例5と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例5の電極とした。
(比較例6)
集電体上に、実施例6と同じ第1の活物質層を形成するためのスラリーを塗布し、熱風式オーブンで120℃、30分処理することで、集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、実施例6と同条件でロールプレスによりプレスし、比較例6の電極とした。
前記実施例及び比較例の各負極を用いてそれぞれ電池を作製し、充放電評価を行った。
電池構成において負極の対極となる正極は次のように作製した。まず、LiMn2O4(三井金属製 Type-F)90質量部、導電補助材としてアセチレンブラック(電気化学工業製 デンカブラックHS-100)5質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリーマテリアルズジャパン製 #7200)5質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分65質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、正極の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
正極をφ14mm、負極をφ15mmに打抜き、φ16mmのセパレータを両極の短絡がないように挟み込み、電解液を充填してコインセルを作製した。セパレータにはポリオレフィン系樹脂微多孔膜(旭化成イーマテリアルズ製 ハイポアND525)を使用した。電解液にはLiPF6をエチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=3:7に1Mとなるように溶解し、ビニレンカーボネートを2質量部添加した溶液を使用した。
コインセルを用いて充放電評価を行った。すなわち、低レートの充放電を繰り返し行い、放電容量の増加が見られなくなったところを1サイクル目(放電容量維持率100%)とし、以降充電0.2C、放電1Cで100サイクルの充放電を行った。そのときの各電池の放電容量維持率を表2に示す。
実施例2では、SiOを活物質とし且つPAIをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上下に、天然黒鉛を活物質とし且つPAIをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成して3層とした。
実施例3では、Siを活物質とし且つCMC/SBRをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上下に、天然黒鉛を活物質とし且つCMC/SBRをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成して3層とした。
実施例5では、Siを活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上下に、天然黒鉛を活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成して3層とした。
実施例6では、SiOを活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂として第1の活物質層を形成し、その上下に、天然黒鉛を活物質とし且つPVdFをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成して3層とした。
また、比較例1~6はそれぞれ、実施例1~6における第1の活物質層の1層からなる。
なお、活物質としてSiとSiOとを比較した場合、Siの方が容量的には良好であるが、サイクル特性としてはSiOの方が優れている。
またバインダとして、PAI、PVdF、CMC/SBRを比較した場合、PAIは、密着製が最も良好であるが、硬化のために例えば200℃以上の高温熱処理が必要であり、また溶媒がNMPであることから環境負荷がある。PVdFは、熱処理はスラリーの乾燥のみであるが、溶媒がNMPであることから環境負荷がある。CMC/SBRは、熱処理はスラリーの乾燥のみであり、また溶媒が水であることから工程負荷が最も少ない。
このように、各実施例ごとにそれぞれ優劣があり、使用条件に応じて適宜選択する必要がある。
次に第3の実施例について説明する。
(実施例1)
活物質としてSiナノパウダー(Aldrich製)100質量部、導電補助材として気相法炭素繊維(昭和電工製「VGCF-H」)25質量部及びアセチレンブラック(電気化学工業製「デンカブラックHS-100」)25質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製「DN-800H」)1質量部及びスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製「BM-400B」)3質量部、造孔材料としてヒドラジン誘導体系発泡剤A(4、4’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、発泡温度155℃)5質量部及び尿素系発泡助剤(発泡開始温度を127℃に降下させる作用)5質量部に、溶媒として水を固形分45質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第1の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
次に、活物質として天然黒鉛(日立化成製「SMG」)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製「SFG-6」)10質量部、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(ダイセル化学製「DN-800H」)1質量部及びスチレンーブタジエンゴム(日本ゼオン製「BM-400B」)2質量部に、溶媒として水を固形分45質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、第2の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
スラリーを第1の活物質層上にドクターブレード型アプリケーターを用いて塗布し、熱風式オーブンに投入して80℃でスラリーを乾燥し、その後、ロールプレスによりプレスし、実施例1の負極とした。
実施例1において、第1の活物質層形成前に予め集電体上に第2の活物質層を形成した以外、実施例1と同様に作製し、実施例2の負極とした。
(実施例3)
実施例1の造孔材料をアゾ化合物系発泡剤A(アゾジカルボンアミド、発泡温度140℃)7質量部とし、発泡剤の除去温度を145℃にした以外、実施例1と同様に作製し、実施例3の負極とした。
(実施例4)
実施例3において、第1の活物質層形成前に予め集電体上に第2の活物質層を形成した以外、実施例3と同様に作製し、実施例4の負極とした。
(比較例1)
実施例1において、第1の活物質層を形成するためのスラリーに造孔材料を使用しない以外、実施例1と同様に集電体上に第1の活物質層を作製した。その後、ロールプレスによりプレスし、比較例1の負極とした。
(比較例2)
比較例1と同様に第1の活物質層を形成した後、実施例1と同様に第2の活物質層を形成し、その後、ロールプレスによりプレスし、比較例2の負極とした。
(比較例3)
比較例2において、第1の活物質層形成前に予め集電体上に第2の活物質層を形成した以外、比較例2と同様に作製し、比較例3の負極とした。
上記の実施例及び比較例の各負極を用いてそれぞれ電池を作製し、充放電評価を行った。
まず、電池構成において負極の対極となる正極は次のように作製した。まず、LiMn2O4(三井金属製「Type-F」)90質量部、導電補助材としてアセチレンブラック(電気化学工業製「デンカブラックHS-100」)5質量部、バインダー樹脂としてPVdF(クレハバッテリーマテリアルズジャパン製「#7200」)5質量部に、溶媒としてNMP(三菱化学製)を固形分65質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分混合することで、正極の活物質層を形成するためのスラリーを作製した。
コインセルを用いて充放電評価を行った。すなわち、低レートの充放電を繰り返し行い、放電容量の増加が見られなくなったところを1サイクル目(放電容量維持率100%)とし、以降充電0.2C、放電1Cで100サイクルの充放電を行った。そのときの各電池の放電容量維持率を表3に示す。
実施例2では、Siを活物質とし且つCMC/SBRをバインダー樹脂とし更に造孔材料としてヒドラジン誘導体系発泡剤を使用して第1の活物質層を形成し、その上下に、天然黒鉛を活物質とし且つCMC/SBRをPAIをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成して3層とした。
実施例4では、Siを活物質とし且つCMC/SBRをバインダー樹脂とし更に造孔材料としてアゾ化合物系発泡剤を使用して第1の活物質層を形成し、その上下に、天然黒鉛を活物質とし且つCMC/SBRをPAIをバインダー樹脂とした第2の活物質層を形成して3層とした。
比較例2は、造孔材料を使用しないこと以外は、実施例1と同様な2層構造である。
比較例3は、造孔材料を使用しないこと以外は、実施例2と同様な3層構造である。
表3に示すように、本発明の実施例を採用した場合には、単層及び同層構造の比較例の場合よりも放電容量維持率が向上した。以上のことから、実施例の構成の電極により、高容量かつ高寿命な非水電解液二次電池が作製可能であることを確認した。
また第1の活物質層の積層数の増加により、サイクル特性が向上するが、塗工数増加により製造コストが高くなる。
このように、各実施例ごとにそれぞれ優劣があり、使用条件に応じて適宜選択する必要がある。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
2、20,200 集電体
3、30,400 第1の活物質層
4、40,300 第2の活物質層
5 第1および第2の活物質層の混合層
50 第3の活物質層
60 第1の活物質層と第2の活物質層の混合層
70 第1の活物質層と第3の活物質層の混合層
500 第1の活物質層と第2の活物質層の混合層
Claims (15)
- 集電体上に形成された第1の活物質層と、前記第1の活物質層を被覆する第2の活物質層とを備え、
前記第1の活物質層は、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む層であり、
前記第2の活物質層は、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な第2の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む層であることを特徴とする非水電解液二次電池用負極。 - 前記第2の活物質層は前記第1の活物質層を両側から挟持することで、前記第1の活物質層を被覆することを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用負極。
- 前記集電体上に、前記第1の活物質層と前記第2の活物質層とが少なくとも1層ずつ交互に形成されると共に、最表面の活物質層が前記第2の活物質層であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用負極。
- 隣接する前記第1の活物質層と第2の活物質層との間の少なくとも1つの層間に、隣接する前記2層のうちの一方の層を構成する物質の少なくとも一部と他方の層を構成する物質の少なくとも一部とが混合してなる混合層が形成されていることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用負極。
- 前記混合層は、第2の活物質層に第1の活物質層の成分の一部が混入して形成されていることを特徴とする請求項4に記載した非水電解液二次電池用負極。
- 前記混合層は、前記第1の活物質層に形成された孔部分に前記第2の活物質層の一部が充填されて、前記第2の活物質層と前記第1の活物質層との界面に形成されていることを特徴とする請求項4に記載した非水電解液二次電池用負極。
- 前記集電体は、金、銀、銅、ニッケル、ステンレス、チタン、白金のうちの一つの金属からなる金属箔単体、若しくは前記複数の金属のうちの2種以上の金属の合金から構成されることを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用負極。
- 前記第1の活物質が、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Biといった金属元素およびその化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用負極。
- 前記第2の活物質が、黒鉛,グラファイト,カーボンブラック,コークス,ガラス状炭素,炭素繊維、およびこれらの焼成体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~請求項8のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用負極。
- 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用負極を備え、正極の活物質層と負極の活物質層がセパレータを介してそれぞれ同位置で対向するように積層もしくは巻回されていることを特徴とする非水電解液二次電池。
- 集電体上に、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む第1の活物質層と、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な第2の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む第2の活物質層と、が形成され、隣接する前記第1の活物質層と第2の活物質層とのとの間の少なくとも1つの層間に、隣接する前記2層のうちの一方の層を構成する物質の少なくとも一部と他方の層を構成する物質の少なくとも一部とが混合してなる混合層が形成されている非水電解液二次電池用負極の製造方法であって、
前記集電体上に前記各活物質層を形成するスラリーを逐次塗布および乾燥する工程を備え、その工程において、隣接する一方の活物質層のバインダー樹脂が、隣接する一方の活物質層を形成するスラリーの溶媒に溶解し、隣接する活物質層間に前記混合層を形成することを特徴とする非水電解液二次電池用負極の製造方法。 - 前記第1の活物質層のバインダー樹脂が、前記第2の活物質層を形成するスラリーの溶媒に溶解し、前記第2の活物質層に第1の活物質層の成分が含まれて前記混合層を形成することを特徴とする請求項11に記載の非水電解液二次電池用負極の製造方法。
- 集電体上に、リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む第1の活物質層と、リチウムと合金化せずリチウムを可逆的に吸蔵および放出可能な第2の活物質と導電補助材とバインダー樹脂を含む第2の活物質層と、が形成され、隣接する前記第1の活物質層と第2の活物質層とのとの間の少なくとも1つの層間に、隣接する前記2層のうちの一方の層を構成する物質の少なくとも一部と他方の層を構成する物質の少なくとも一部とが混合してなる混合層が形成されている非水電解液二次電池用負極の製造方法であって、
前記集電体上に前記各活物質層を形成するスラリーを逐次塗布および乾燥した後、積層した活物質層を同時にプレスする工程を備え、前記プレスにより、隣接する活物質層の間に混合層を形成することを特徴とする非水電解液二次電池用負極の製造方法。 - 前記プレスによって前記第2の活物質層に第1の活物質層の成分が含まれた前記混合層を形成することを特徴とする請求項13に記載の非水電解液二次電池用負極の製造方法。
- 集電体上に複数層からなる活物質層が形成された非水電解液二次電池用負極の製造方法であって、
リチウムと可逆的に合金化可能な第1の活物質と導電補助材とバインダー樹脂とを含む第1の活物質層と、リチウムを可逆的に吸蔵及び放出可能な第2の活物質と導電補助材とバインダー樹脂とを含む第2の活物質層とを、少なくとも1層ずつ交互に積層し、且つ前記第1の活物質層を前記非水電解液二次電池用負極の最表面の活物質層とするに際し、
前記第1の活物質層に孔部分を形成する工程と、
前記第1の活物質層の孔部分に前記第2の活物質層を充填し、前記第1の活物質層と前記第2の活物質層との界面に混合層を形成する工程とを備えることを特徴とする非水電解液二次電池用負極の製造方法。
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