WO2018198304A1 - 二次電池用の負極組成物、およびこれを用いた二次電池 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a negative electrode composition for a secondary battery and a secondary battery using the same.
- the charging time of the secondary battery is preferably shorter, and various positive electrode compositions and negative electrode compositions and secondary batteries have been proposed with the aim of shortening the charging time.
- Patent Document 1 proposes a secondary battery capable of shortening the charging time.
- the shortening of the charging time of the secondary battery is still in the process of development, and it is required to further shorten the charging time.
- the present invention A negative electrode composition for a secondary battery including a carbon-based conductive material, a polyimide-based binder, and silicon powder was obtained.
- the charging time can be shortened.
- FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating a secondary battery 5 according to an embodiment, where FIG. 1A is an exploded perspective view and FIG. 1B is a perspective view.
- the secondary battery 5 is formed by stacking a plurality of cells 51 inside a housing 52.
- Each of the cells 51 includes positive electrodes 1 and negative electrodes 2 that are alternately arranged in the stacking direction of the cells 51, and separators 3 that are disposed between the positive electrodes 1 and the negative electrodes 2.
- the separator 3 is obtained by alternately folding the strip-shaped separator 3 in the longitudinal direction to form a bellows shape.
- the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are laminated by the separator 3 so as not to contact each other.
- the positive electrode 1 is obtained by providing a layer 11 of a positive electrode composition on the front and back surfaces of an aluminum sheet-like substrate 10.
- the layer 11 of the positive electrode composition is obtained by applying a paste-like composition containing activated carbon and a binder to the front and back surfaces of the substrate 10 with a predetermined thickness and then drying.
- the negative electrode 2 is obtained by providing a negative electrode composition layer 21 on the front and back surfaces of a copper sheet-like base material 20.
- the layer 11 of the negative electrode composition 11 is formed by applying a paste-like composition containing a conductive material, polyimide as a binder, and silicon powder to the front and back surfaces of the substrate 20 with a predetermined thickness. It has been dried.
- the separator 3 is a conventionally known separator for batteries, and for example, Rielsort (registered trademark: manufactured by Teijin Ltd.) can be used.
- Negative electrode compositions (negative electrode composition 1 to negative electrode composition 3) in which the ratio (solid content composition) of carbon black as a conductive material, polyimide as a binder, and silicon powder is a composition ratio shown in Table 1 below. Comparative negative electrode composition) was prepared.
- the prepared ink composition was applied to the front and back surfaces of the copper base material 20 with a predetermined thickness, and then dried to remove the solvent component, thereby preparing the negative electrode 2.
- Table 2 shows the test results when a coin cell was prepared using the prepared negative electrode 2 and a positive electrode containing activated carbon as a positive electrode active material, and charge / discharge was performed once (one cycle) for the created coin cell.
- Coin cell A employing activated carbon as the positive electrode and negative electrode composition 1 as the negative electrode
- a coin cell B employing a conventionally known active material for a lithium ion battery as the positive electrode and the negative electrode composition 1 as the negative electrode was prepared, and the charging time for the coin cells A and B was measured.
- a negative electrode composition for a secondary battery including a carbon-based conductive material, polyimide (binder), and silicon powder.
- the inventor of the present application created a secondary battery using a polyimide as a binder and a negative electrode composition containing silicon powder. It has been found that it is higher than a secondary battery prepared using a negative electrode composition not included.
- the carbon-based conductive material is carbon black.
- a negative electrode composition comprising carbon black (carbon-based conductive material), polyimide (binder), and silicon powder;
- the inventor of the present application created a secondary battery using a polyimide as a binder and a negative electrode composition containing silicon powder. It has been found that it is higher than a secondary battery prepared using a negative electrode composition not included.
- the secondary battery (coin cell A) employing activated carbon as the positive electrode active material is required for charging rather than the secondary battery (coin cell B) employing a conventionally known lithium ion battery active material as the positive electrode active material. I found that time was short.
- the secondary produced using a negative electrode composition containing carbon black (carbon-based conductive material), polyimide (binder), and silicon powder, and a positive electrode composition containing activated carbon and a binder.
- a negative electrode composition containing carbon black (carbon-based conductive material), polyimide (binder), and silicon powder
- a positive electrode composition containing activated carbon and a binder By using a battery, a secondary battery with a short charging time and high efficiency can be provided.
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Abstract
【課題】充電時間が短く、充放電の効率の高い二次電池を提供する。 【解決手段】カーボンブラックを炭素系の導電材として含み、ポリイミドを結着剤として含み、さらにシリコンパウダーを含む負極組成物と、活性炭と結着剤とを含む正極組成物を用いて作成した二次電池１０とすることで、正極活物質として従来公知のリチウムイオン電池用の活物資を採用した二次電池よりも、充電に要する時間が短く、充放電の効率が高い二次電池となる。
Description
本発明は、二次電池用の負極組成物、およびこれを用いた二次電池に関する。
二次電池への充電を短時間で行うと、二次電池の寿命が低下する。そのため、二次電池の寿命を延ばすためには、時間をかけて充電を行うことが好ましい。
しかし、二次電池の充電時間は、短い方が好ましく、充電時間の短縮を目指して、様々な正極組成物や負極組成物、そして二次電池が提案されている。
しかし、二次電池の充電時間は、短い方が好ましく、充電時間の短縮を目指して、様々な正極組成物や負極組成物、そして二次電池が提案されている。
例えば、特許文献１には、充電時間の短縮が可能な二次電池が提案されている。
二次電池での充電時間の短縮は、未だ発展の途上であり、充電時間をより短縮できるようにすることが求められている。
本発明は、
炭素系の導電材と、ポリイミド系の結着剤と、シリコンパウダーと、を含む二次電池用の負極組成物とした。
炭素系の導電材と、ポリイミド系の結着剤と、シリコンパウダーと、を含む二次電池用の負極組成物とした。
本発明によれば、かかる構成の負極組成物を採用した二次電池では、充電時間の短縮が可能になる。
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態にかかる二次電池５を説明する図であり、（ａ）は、分解斜視図であり、（ｂ）は、斜視図である。
図１は、実施形態にかかる二次電池５を説明する図であり、（ａ）は、分解斜視図であり、（ｂ）は、斜視図である。
図１に示すように、二次電池５は、筐体５２の内部で、複数のセル５１を積層して形成したものである。
セル５１の各々は、セル５１の積層方向で交互に並んだ正極１および負極２と、正極１と負極２との間に配置されたセパレータ３と、を有している。
セパレータ３は、帯状のセパレータ３を、長手方向で交互に折り返して蛇腹状に形成したものである。正極１と負極２は、セパレータ３により互いに接触しないように積層されている。
セル５１の各々は、セル５１の積層方向で交互に並んだ正極１および負極２と、正極１と負極２との間に配置されたセパレータ３と、を有している。
セパレータ３は、帯状のセパレータ３を、長手方向で交互に折り返して蛇腹状に形成したものである。正極１と負極２は、セパレータ３により互いに接触しないように積層されている。
［正極１］
正極１は、アルミニウム製のシート状の基材１０の表面と裏面に、正極組成物の層１１が設けたものである。
正極１は、アルミニウム製のシート状の基材１０の表面と裏面に、正極組成物の層１１が設けたものである。
正極組成物の層１１は、活性炭と結着剤とを含むペースト状の組成物を、基材１０の表面と裏面に、所定厚みで塗布した後、乾燥させたものである。
［負極２］
負極２は、銅製のシート状の基材２０の表面と裏面に、負極組成物の層２１を設けたものである。
負極２は、銅製のシート状の基材２０の表面と裏面に、負極組成物の層２１を設けたものである。
負極組成物１１の層１１は、導電材と、結着剤としてのポリイミドと、シリコンパウダーとを、含むペースト状の組成物を、基材２０の表面と裏面に、所定厚みで塗布した後、乾燥させたものである。
セパレータ３は、従来公知の電池用のセパレータであり、例えば、リエルソート（登録商標：帝人株式会社製）が利用可能である。
［負極組成物］
以下、負極組成物の作成と、作成した負極組成物を採用した電池（コインセル）での評価結果を説明する。
以下、負極組成物の作成と、作成した負極組成物を採用した電池（コインセル）での評価結果を説明する。
導電材としてのカーボンブラックと、結着剤としてのポリイミドと、シリコンパウダーとの比率（固形分組成）が、下記表１に示す組成比である負極組成物（負極組成物１～負極組成物３、比較用負極組成物）を作成した。
そして、作成した負極組成物（負極組成物１～負極組成物３、比較用負極組成物）を、銅製の基材２０に塗布するために、下記表１に示す固形分となるように、溶媒成分を加えてインク組成物を調整した。なお、表１の固形分組成の単位重量％（ｗｔ％）である。
そして、調整したインク組成物を、銅製の基材２０の表面と裏面に、所定の厚みで塗布した後、乾燥させて溶媒成分を除去することで、負極２を作成した。
作成した負極２と、活性炭を正極活物質として含む正極を用いて、コインセルを作成し、作成したコインセルについて、充放電を１回（１サイクル）実施した場合の試験結果を下記表２に示す。
上記表２に示すように、負極組成物１、負極組成物２において、良好な結果が得られた。
［充電時間］
正極に活性炭、負極に負極組成物１を採用したコインセルＡと、
正極に従来公知のリチウムイオン電池用の活物質、負極に負極組成物１を採用したコインセルＢを作成し、コインセルＡ、Ｂに対する充電時間を測定した。
正極に活性炭、負極に負極組成物１を採用したコインセルＡと、
正極に従来公知のリチウムイオン電池用の活物質、負極に負極組成物１を採用したコインセルＢを作成し、コインセルＡ、Ｂに対する充電時間を測定した。
その結果、コインセルＡにおいて充電に要する時間Ｔ１の方が、コインセルＢにおいて充電に要する時間Ｔ２よりも短いこと、時間Ｔ１が、時間Ｔ２の大凡５分の１であることを確認した。
以上の通り、実施の形態では、
（１）炭素系の導電材と、ポリイミド（結着剤）と、シリコンパウダーと、を含む二次電池用の負極組成物とした。
（１）炭素系の導電材と、ポリイミド（結着剤）と、シリコンパウダーと、を含む二次電池用の負極組成物とした。
本願発明者は、鋭意検討の結果、結着剤としてのポリイミドと、シリコンパウダーを含む負極組成物を用いて二次電池を作成すると、作成した二次電池における充放電の効率が、シリコンパウダーを含まない負極組成物を用いて作成した二次電池よりも高くなることを見いだした。
（２）炭素系の導電材が、カーボンブラックである構成とした。
このように構成すると、カーボンブラックと、シリコンパウダーを含む負極組成物を用いて作成した二次電池の充放電時の効率が良好になる。
カーボンブラック（炭素系の導電材）と、ポリイミド（結着剤）と、シリコンパウダーと、を含む負極組成物と、
活性炭と結着剤とを含む正極組成物を用いて作成した二次電池とした
活性炭と結着剤とを含む正極組成物を用いて作成した二次電池とした
本願発明者は、鋭意検討の結果、結着剤としてのポリイミドと、シリコンパウダーを含む負極組成物を用いて二次電池を作成すると、作成した二次電池における充放電の効率が、シリコンパウダーを含まない負極組成物を用いて作成した二次電池よりも高くなることを見いだした。
また、正極活物質として従来公知のリチウムイオン電池用の活物質を採用した二次電池（コインセルＢ）よりも、正極活物質として活性炭を採用した二次電池（コインセルＡ）のほうが、充電に要する時間が短いことを見いだした。
また、正極活物質として従来公知のリチウムイオン電池用の活物質を採用した二次電池（コインセルＢ）よりも、正極活物質として活性炭を採用した二次電池（コインセルＡ）のほうが、充電に要する時間が短いことを見いだした。
よって、カーボンブラック（炭素系の導電材）と、ポリイミド（結着剤）と、シリコンパウダーと、を含む負極組成物と、活性炭と結着剤とを含む正極組成物を用いて作成した二次電池とすることで、充電時間が短く、かつ効率の高い二次電池を提供できる。
１ 正極
２ 負極
３ セパレータ
５ 二次電池
５１ セル
５２ 筐体
２ 負極
３ セパレータ
５ 二次電池
５１ セル
５２ 筐体
Claims (4)
- 炭素系の導電材と、ポリイミド系の結着剤と、シリコンパウダーと、を含むことを特徴とする二次電池用の負極組成物。
- 炭素系の導電材が、カーボンブラックであることを特徴とする二次電池用の負極組成物。
- 負極組成物が、請求項１または請求項２に記載の負極組成物であることを特徴とする二次電池。
- 正極組成物が、活性炭と結着剤とを含むものであることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
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| PCT/JP2017/016889 WO2018198304A1 (ja) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 二次電池用の負極組成物、およびこれを用いた二次電池 |
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| PCT/JP2017/016889 WO2018198304A1 (ja) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 二次電池用の負極組成物、およびこれを用いた二次電池 |
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| WO2018198304A1 true WO2018198304A1 (ja) | 2018-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17906933 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17906933 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |