WO2022085574A1 - 非水電解質二次電池用正極、その製造方法およびその検査方法、並びに非水電解質二次電池およびその製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent load characteristics and storage characteristics and a method for manufacturing the same, a positive electrode capable of constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing the same, and manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery. It is related to the inspection method of the positive electrode for this purpose.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, and as power sources for electric vehicles, etc., and have 17 Sustainable Development Goals (SDGs) established by the United Nations. Contribute to achieving Goal 7 (securing access to cheap, reliable and sustainable modern energy for all) and Goal 12 (securing sustainable forms of production and consumption). Can be done.
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries may be required to have improved load characteristics, for example, as their applications are diversified.
  • Patent Document 1 provides an electrode active material layer containing an electrode active material, a conductive auxiliary agent, and the like on at least one surface of the current collector layer. It has been proposed to set the interfacial resistance between the electrode active material layer and the current collector layer in a specific range in the obtained electrode for a lithium ion battery.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent load characteristics and storage characteristics, a method for producing the same, and a positive electrode capable of constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery. And a method for manufacturing the same, and a method for inspecting a positive electrode for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a conductive auxiliary agent on one or both sides of a current collector, and the positive electrode mixture layer and the current collector.
  • the interface resistance between the two is Rs ( ⁇ cm 2 )
  • the volume resistance of the positive electrode mixture layer is ⁇ v ( ⁇ cm)
  • the thickness of the positive electrode mixture layer thickness per one side of the current collector.
  • Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is characterized by having the following values.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode is for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. It is characterized by being a positive electrode.
  • the positive electrode mixture when a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a conductive auxiliary agent is formed on one side or both sides of a current collector, the positive electrode mixture is formed. It is characterized in that the thickness of the layer and Rs / ( ⁇ v ⁇ d) are adjusted to the values of (1), (2) or (3).
  • the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having a non-aqueous electrolyte.
  • a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured by the method for manufacturing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is used.
  • the positive electrode mixture layer and the collection of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having the positive electrode mixture layer containing the positive electrode active material and the conductive auxiliary agent on one side or both sides of the current collector.
  • the interface resistance Rs ( ⁇ cm 2 ) with the electric body, the volume resistance ⁇ v ( ⁇ cm) of the positive electrode mixture layer, and the thickness d (cm) of the positive electrode mixture layer were measured, and Rs / ( ⁇ v ⁇ ).
  • It has a step of calculating the value of d) and a step of selecting a non-aqueous electrolyte secondary battery to which the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery is applied based on the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d). It also includes a method for inspecting the positive electrode for a water electrolyte secondary battery.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent load characteristics and storage characteristics and a method for manufacturing the same, a positive electrode capable of constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a method for inspecting a positive electrode for manufacturing can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as “positive electrode”) has a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a conductive auxiliary agent on one or both sides of a current collector.
  • the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is within a specific range depending on the thickness of the positive electrode mixture layer.
  • the present inventor has obtained the interface resistance between the positive electrode mixture layer and the current collector in the positive electrode: Rs, the volumetric resistance ( ⁇ v) of the positive electrode mixture layer, and the thickness of the positive electrode mixture layer (.
  • the product with d): ⁇ v ⁇ d satisfies a specific relationship
  • the load characteristics and the storage characteristics of the battery using this positive electrode can be compatible at a high level, and the load characteristics and the storage characteristics of the battery are compatible.
  • the relationship between Rs and ⁇ v ⁇ d which can achieve both of these, varies depending on the thickness of the positive electrode mixture layer, and has completed the present invention.
  • the positive electrode of the present invention has a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a conductive auxiliary agent.
  • the positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a positive electrode active material used in a conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery, that is, an active material that can occlude and release Li ions.
  • Specific examples of the positive electrode active material include LiM x Mn 2-x O 4 (where M is Li, B, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Al). , Sn, Sb, In, Nb, Mo, W, Y, Ru and Rh, which is at least one element selected from the group and is represented by 0.01 ⁇ x ⁇ 0.5).
  • Manganese composite oxide Li x Ni (1-y-z) Mn y M z O (2-k) Fl (However, M is Co, Mg, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Cu. , Zn, Zr, Mo, Sn, Ca, Sr, Ba and W, which are at least one element selected from the group consisting of 0.8 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ 0.5, 0.
  • LiNi 1-x M x O 2 (where M is Al, Mg, Ti, Zr, Fe, Co, Cu, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo), a lithium cobalt composite oxide represented by .5).
  • LiM 1-x N x PO 4 LiM 1-x N x PO 4
  • LiN ⁇ x ⁇ 0.5 LiM 1-x N x PO 4
  • N LiM 1-x N x PO 4
  • N Al
  • Sb and Ba at least one element selected from the group, an olivine-type composite oxide represented by 0 ⁇ x ⁇ 0.5), and a lithium titanium composite represented by Li 4 Ti 5 O 12 . Oxides and the like can be mentioned, and only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.
  • the conductive auxiliary agent of the positive electrode mixture layer graphite; carbon black (acetylene black, Ketjen black, etc.) and amorphous carbon materials such as carbon materials that generate amorphous carbon on the surface; fibrous carbon (fibrous carbon). Gas-phase-grown carbon fibers, carbon fibers obtained by carbonizing after spinning a pitch, etc.); carbon nanotubes (various multi-layered or single-layer carbon nanotubes); etc., and only one of these is used. Alternatively, two or more kinds may be used in combination.
  • the positive electrode mixture layer usually contains a binder.
  • binder of the positive electrode mixture layer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyacrylic acid, chitosan, styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the product of the interfacial resistance between the positive electrode mixture layer and the current collector Rs
  • the thickness (d) of the positive electrode mixture layer ⁇ v ⁇ d.
  • the ratio "Rs / ( ⁇ v ⁇ d)" with and to is within a specific range as described below, depending on the thickness of the positive electrode mixture layer.
  • the positive electrode can be adjusted as described in (1), (2) or (3) above to achieve both the load characteristics and the storage characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery at a high level. , I think it is as follows.
  • the resistance at the interface between the collector and the mixture layer is sufficiently large compared to the resistance of the mixture layer [that is, Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is sufficiently larger than 1] or sufficiently small [that is, Rs / ( ⁇ v). ⁇ d) is sufficiently smaller than 1]
  • the electrode is considered to be in a state where the conductive auxiliary agent contained in the mixture layer of the electrode is not functioning efficiently, whereas the current collector and the mixture are mixed.
  • the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is essentially close to 1.0, but the thicker the positive electrode mixture layer, the more the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) deviates from 1.0 to some extent. Even so, it has been found that the effect of achieving both the load characteristics and the storage characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be ensured as compared with the case where the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is farther from 1.0.
  • the Rs in the case of (1) is preferably 1.2 ⁇ cm 2 or less, more preferably 0.8 ⁇ cm 2 or less, and further preferably 0.5 ⁇ cm 2 or less.
  • ⁇ v is preferably 0.5 ⁇ cm or more, more preferably 1.0 ⁇ cm or more, further preferably 1.5 ⁇ cm or more, and more preferably 200 ⁇ cm or less. Is more preferable, 140 ⁇ cm or less is more preferable, 90 ⁇ cm or less is further preferable, and 70 ⁇ cm or less is particularly preferable.
  • the Rs in the case of (2) is preferably 1.4 ⁇ cm 2 or less, more preferably 0.9 ⁇ cm 2 or less, further preferably 0.6 ⁇ cm 2 or less, and 0.4 ⁇ cm. It is particularly preferable that it is 2 or less.
  • ⁇ v is preferably 0.4 ⁇ cm or more, more preferably 0.9 ⁇ cm or more, further preferably 1.4 ⁇ cm or more, and 200 ⁇ cm or less. Is more preferable, 140 ⁇ cm or less is more preferable, 90 ⁇ cm or less is further preferable, and 70 ⁇ cm or less is particularly preferable.
  • the Rs in the case of (3) is preferably 1.6 ⁇ cm 2 or less, more preferably 1.0 ⁇ cm 2 or less, further preferably 0.7 ⁇ cm 2 or less, and 0.5 ⁇ cm. It is particularly preferable that it is 2 or less.
  • ⁇ v is preferably 0.4 ⁇ cm or more, more preferably 0.9 ⁇ cm or more, further preferably 1.4 ⁇ cm or more, and 200 ⁇ cm or less. Is more preferable, 140 ⁇ cm or less is more preferable, 90 ⁇ cm or less is further preferable, and 70 ⁇ cm or less is particularly preferable.
  • the reason why the thickness of the positive electrode mixture layer is 35 ⁇ m or more is that when the thickness of the positive electrode mixture layer is as thin as less than 35 ⁇ m, both the load characteristics and the storage characteristics of the battery tend to be satisfied. Because it is in.
  • the positive electrode of the present invention is a current collector containing a positive electrode mixture-containing composition in which a positive electrode active material or a conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent.
  • a positive electrode mixture-containing composition in which a positive electrode active material or a conductive auxiliary agent is dispersed in a solvent.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer referred to in the present specification means the thickness per one side of the current collector, but in the case of a positive electrode having an undercoat layer described later, the positive electrode mixture is used.
  • the thickness of the layer means the total thickness of the thickness of the undercoat layer formed on the current collector and the thickness of the positive electrode mixture layer formed on the undercoat layer.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer referred to in the present specification is arbitrary by using the scale of SEM in the field of view where a cross section of the positive electrode is cut out and this cross section is observed at a magnification of 1000 times using a scanning electron microscope (SEM). It means the average value (number average value) of the thickness of the positive electrode mixture layer obtained at 10 points.
  • Rs and ⁇ v of the positive electrode referred to in the present specification mean values obtained by the following method.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer is determined by the above method, and the thickness of the current collector is also determined by the same method. Then, using the electrode resistance measurement system "RM2610 (trade name)" manufactured by Hioki Denki Co., Ltd., the thickness ( ⁇ m) and resistance ( ⁇ cm) of the current collector of the positive electrode and the thickness ( ⁇ m) of the positive electrode mixture layer are measured. After inputting , the positive electrode, which is the measurement sample, is set in the system, the probe is lowered, and the measurement is started. The volume resistance ⁇ v ( ⁇ cm) of the agent layer is obtained.
  • the measurement speed is Normal
  • the voltage range is 0.5V
  • the maximum current value such that the voltage V1 calculated on the system software is 0.1V or less is set to 50mA, 10mA, 1mA, 100 ⁇ A. And choose from 10 ⁇ A.
  • the resistivity ( ⁇ cm) of the current collector input to the system For the resistivity ( ⁇ cm) of the current collector input to the system, a known resistivity determined by the composition of the positive electrode current collector to be used is used. Further, the current collector obtained from a part of the positive electrode obtained from the battery is subjected to elemental analysis to specify the composition, and a known resistivity is used. Further, the positive electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery is taken out from the outer body of the discharged battery, washed with diethyl carbonate a plurality of times, and then each of the above measurements is performed.
  • Rs / ( ⁇ v ⁇ d) of the positive electrode referred to in the present specification is calculated by measuring Rs and ⁇ v at any 15 points from one measurement sample by the above method. It means the average value (number average value) of the remaining 5 points, excluding 5 points from the largest value and 5 points from the smallest value.
  • a metal foil such as aluminum or stainless steel, punching metal, net, expanded metal, foamed metal; carbon sheet; etc. can be used.
  • the thickness of the current collector is preferably 5 to 30 ⁇ m.
  • the positive electrode is a slurry-like or paste-like positive electrode in which, for example, a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive auxiliary agent, and a binder is dispersed in an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a step of preparing a mixture-containing composition (the binder may be dissolved in a solvent), applying this to one or both sides of the current collector, drying it, and performing a press treatment such as a calender treatment if necessary. Can be obtained via.
  • the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is adjusted to a value according to the thickness of the positive electrode mixture layer.
  • the conductive auxiliary agent moves in the coating film of the positive electrode mixture-containing composition to form the conductor.
  • the content ratio of the conductive auxiliary agent on the surface of the positive electrode mixture layer tends to be higher than that of other parts of the positive electrode mixture layer, and this phenomenon causes Rs / ( ⁇ v).
  • the value of ⁇ d) tends to increase away from 1.0. This phenomenon occurs remarkably especially when the thickness of the positive electrode mixture layer is thick.
  • the coating film of the positive electrode mixture-containing composition in addition to a method of drying at a constant temperature, a method of gradually raising the temperature of the drying furnace using a plurality of drying furnaces and slowly drying the coating; A method of delaying the drying of the surface part by leaving the volatilized solvent filled in the drying furnace; a method of keeping the temperature of the electrode uniform by keeping it out of the wind and delaying the drying of the surface as much as possible; the opposite of the coated surface.
  • the method of gradually raising the temperature of the drying oven and slowly drying the mixture is effective in facilitating the control of uneven concentration of the conductive auxiliary agent in the positive electrode mixture layer.
  • the viscosity of the composition containing the positive electrode mixture which also reduces the uneven concentration of the conductive auxiliary agent in the positive electrode mixture layer and sets the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) to the positive electrode combination. It can be adjusted to the above range according to the thickness of the agent layer. Further, although it depends on the type of the positive electrode mixture, for example, when the solid content concentration (total concentration of all components excluding the solvent) of the positive electrode mixture-containing composition is about 75 to 90% by mass, the coating of the positive electrode mixture-containing composition is applied. When the film is dried, it is preferable because it can prevent the conductive auxiliary agent and the binder from moving to the surface side of the coating film in the undried coating film. However, the method of adjusting Rs / ( ⁇ v ⁇ d) does not depend only on the solid content concentration.
  • the conductive auxiliary agent contained in the undercoat layer the same conductive auxiliary agents as those exemplified above that can be contained in the positive electrode mixture layer can be used.
  • the undercoat layer may be formed only with the conductive auxiliary agent, but may contain a binder together with the conductive auxiliary agent, and the binder is exemplified above as being able to be contained in the positive electrode mixture layer. You can use the same as the various binders that you have made.
  • the thickness of the undercoat layer is preferably 50 to 1000 nm. Further, in the undercoat layer, the content of the conductive auxiliary agent is, for example, 1 to 100% by mass, and the content of the binder is, for example, 0 to 99% by mass.
  • the undercoat layer is a composition for forming an undercoat layer prepared by dispersing a conductive auxiliary agent, a binder used as necessary, or the like in an organic solvent such as NMP (the binder may be dissolved in the solvent).
  • the positive electrode mixture-containing composition may be applied to the surface of the undercoat layer formed on the surface of the current collector to form the positive electrode mixture layer by the above method.
  • the composition for forming the undercoat layer (the coating film thereof) applied to the surface of the current collector is not dried, but the composition containing the positive electrode mixture is overcoated and then dried, and if necessary, press treatment is performed. By applying the coating, the undercoat layer and the positive electrode mixture layer can be formed at the same time.
  • the content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is preferably 90 to 99.3% by mass.
  • the content of the conductive auxiliary agent in the positive electrode mixture layer may be 0.2% by mass or more. It is more preferably 1.0% by mass or more, and even more preferably 1.5% by mass or more. It is preferably less than 9.5% by mass, more preferably less than 5.0% by mass, and even more preferably less than 4.2% by mass.
  • the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) is set in the above range according to the thickness of the positive electrode mixture layer, so that the amount of the conductive auxiliary agent in the positive electrode mixture layer is as described above. It is possible to improve the load characteristics while suppressing the deterioration of the storage characteristics of the battery.
  • the content of the binder in the positive electrode mixture layer (including the amount of the binder contained in the undercoat layer when the positive electrode has the undercoat layer) is preferably 0.5 to 3% by mass.
  • a lead body for electrically connecting to other members in the non-aqueous electrolyte secondary battery may be formed on the positive electrode according to a conventional method.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode is the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
  • a structure having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a conductive auxiliary agent, etc., on one or both sides of a current collector can be used.
  • a foil made of a metal such as Li or Li alloy (Li—Al alloy, etc.) that acts as a negative electrode active material can be used as it is, or a negative electrode having the foil attached to one or both sides of a current collector can be used. You can also use it.
  • a battery may be assembled using an Al foil or an Al alloy foil as a negative electrode (negative electrode precursor), and a Li—Al alloy may be formed on the negative electrode by Li ions moving from the positive electrode to the negative electrode by charging. ..
  • the negative electrode active material is a negative electrode active material used for the negative electrode of a conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery, that is, an active material capable of storing and releasing Li ions. Can be used.
  • a negative electrode active material include graphite (natural graphite; artificial graphite obtained by graphitizing easily graphitized carbon such as thermally decomposed carbons, MCMB, and carbon fiber at 2800 ° C. or higher; etc.), heat, and the like.
  • Carbon materials such as decomposed carbons, cokes, glassy carbons, calcined organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, soft carbon, hard carbon; metals that can be alloyed with lithium (Si, Particles such as Sn) and materials containing these metals (alloys, oxides, etc.);
  • metals that can be alloyed with lithium Si, Particles such as Sn
  • materials containing these metals alloyed with these metals (alloys, oxides, etc.)
  • For the negative electrode only one of the above-exemplified negative electrode active materials may be used, or two or more of them may be used in combination.
  • the same binders as those exemplified above that can be used for the positive electrode mixture layer can be used.
  • the negative electrode mixture layer contains the conductive auxiliary agent
  • the same conductive auxiliary agent as the various conductive auxiliary agents exemplified above can be used as the conductive auxiliary agent that can be used for the positive electrode mixture layer.
  • the negative electrode having the negative electrode mixture layer is, for example, a paste-like or slurry-like negative electrode mixture in which a negative electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive auxiliary agent and the like are dispersed in an organic solvent such as NMP or a solvent such as water.
  • a step of preparing the contained composition (however, the binder may be dissolved in a solvent), applying this to one or both sides of the current collector, drying it, and then performing a press treatment such as a calendar treatment as necessary. Manufactured via.
  • the negative electrode is not limited to the one manufactured by the above-mentioned manufacturing method, and may be manufactured by another method.
  • a lead body for electrically connecting to other members in the non-aqueous electrolyte secondary battery may be formed on the negative electrode according to a conventional method, if necessary.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer is preferably, for example, 10 to 100 ⁇ m per one side of the current collector.
  • the amount of the negative electrode active material is preferably 85 to 99% by mass, and the amount of the binder is preferably 1 to 10% by mass.
  • the amount of the conductive auxiliary agent in the negative electrode mixture layer is preferably 0.5 to 10% by mass.
  • the thickness of these foils is preferably 8 to 20 ⁇ m.
  • Copper, copper alloy, nickel, nickel alloy foil, punching metal, mesh, expanded metal, etc. can be used for the current collector of the negative electrode, but copper foil is usually used.
  • the thickness of the negative electrode current collector is preferably, for example, 5 to 30 ⁇ m.
  • the separator of the non-aqueous electrolyte secondary battery one having sufficient strength and capable of retaining a large amount of non-aqueous electrolyte is preferable, and a microporous film made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) can be used. ..
  • the microporous membrane constituting the separator may be, for example, one using only PE or only one using PP, may contain an ethylene-propylene copolymer, or may be made of PE. It may be a laminate of a membrane and a microporous membrane made of PP.
  • the separator is composed of a porous layer mainly composed of a resin having a melting point of 140 ° C. or lower, and a porous layer mainly containing a resin having a melting point of 150 ° C. or higher or an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher.
  • a laminated separator can be used.
  • melting point means the melting temperature measured by a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with the provisions of Japanese Industrial Standards (JIS) K7121, and "heat resistant temperature is 150 ° C or higher". Means that no deformation such as softening is observed at least at 150 ° C.
  • the thickness of the separator is 10 to 30 ⁇ m.
  • Non-aqueous electrolyte As the non-aqueous electrolyte of the secondary battery, a non-aqueous liquid electrolyte (non-aqueous electrolyte solution) is usually used.
  • a non-aqueous electrolyte solution a solution in which an electrolyte salt such as a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used.
  • the organic solvent is not particularly limited, but for example, chain esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and methylpropyl carbonate; dielectrics such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples thereof include a cyclic ester having a high rate; a mixed solvent of a chain ester and a cyclic ester; and a mixed solvent of a cyclic ester having a chain ester as a main solvent is particularly suitable.
  • Examples of the electrolyte salt to be dissolved in the organic solvent in the preparation of the non-aqueous electrolyte solution include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , and Li 2 .
  • Rf and Rf'are fluoroalkyl groups are used alone or in admixture of two or more.
  • the concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 0.3 mol / l or more, more preferably 0.4 mol / l or more, and 1.7 mol / l or more. It is preferably less than or equal to, and more preferably 1.5 mol / l or less.
  • the non-aqueous electrolyte includes, in addition to the non-aqueous electrolyte solution, a gel-like electrolyte obtained by gelling the non-aqueous electrolyte solution with a gelling agent made of a polymer or the like, or a known solid electrolyte. Can also be used.
  • the positive electrode and the negative electrode can be used in the form of a laminated electrode body laminated via a separator or a wound electrode body wound around this laminated electrode body.
  • FIG. 1 is a plan view of a non-aqueous electrolyte secondary battery
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line I-I of FIG.
  • the electrode body 2 is housed in a laminated film exterior body 5 composed of two metal laminated films, and the laminated film exterior body 5 is the outer periphery thereof. In the portion, the upper and lower metal laminating films are sealed by heat fusion.
  • the electrode body 2 is a laminated electrode body or a wound electrode body formed by laminating a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a negative electrode, and a separator interposed therein, and is a laminated film exterior. A non-aqueous electrolyte is enclosed in the body 5 together with the electrode body 2.
  • each layer constituting the laminated film exterior body 5 and each component (positive electrode, negative electrode, and separator) forming the electrode body 2 are divided. Not shown separately.
  • the positive electrode of the electrode body 2 is connected to the positive electrode external terminal 3 in the battery 1, and although not shown, the negative electrode of the electrode body 2 is also connected to the negative electrode external terminal 4 in the battery 1. There is.
  • the positive electrode external terminal 3 and the negative electrode external terminal 4 are drawn out on one end side to the outside of the laminating film exterior body 5 so that they can be connected to an external device or the like.
  • an electrode body such as a laminated electrode body or a wound electrode body is loaded in the exterior body, and the non-aqueous electrolyte is further injected into the exterior body to immerse the electrode body in the non-aqueous electrolyte body. After that, it is manufactured by sealing the opening of the exterior body.
  • an exterior body an exterior can made of steel, aluminum, an aluminum alloy, an exterior body made of a laminated film on which metal is vapor-deposited, or the like can be used.
  • the battery having an outer can is a flat type having a battery case for caulking the outer can and the sealing plate via a gasket or welding the outer can and the sealing plate to seal the outer can.
  • a lid is placed at the opening of a bottomed tubular (cylindrical, square-cylindrical, etc.) outer can, and caulked through a gasket, or the outer can and lid. Cylindrical shape that can be sealed by welding with; etc.
  • the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) required for the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is an index of the load characteristic and the storage characteristic of the non-aqueous electrolyte secondary battery having this positive electrode. Therefore, for the positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries, the interfacial resistance Rs ( ⁇ cm 2 ) between the positive electrode mixture layer and the current collector, the volumetric resistance ⁇ v ( ⁇ cm) of the positive electrode mixture layer, and the positive electrode mixture layer.
  • the inspection method of the present invention including a step of selecting an applicable non-aqueous electrolyte secondary battery, it is determined whether or not the positive electrode is suitable for manufacturing, for example, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. be able to.
  • the value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) does not satisfy any of the above (1) to (3), and cannot be used for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
  • Even the determined positive electrode can be used for a battery that does not require high load characteristics, and thus can be used for manufacturing such a battery.
  • Example 1 Manufacturing of positive electrode> Li 1.01 Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (positive electrode active material), acetylene black (conductive aid) and PVDF (binder) are mixed in a mass ratio of 94: 4: 2. , NMP was dispersed to prepare a positive electrode mixture-containing slurry (solid content concentration excluding solvent was 75% by mass).
  • This positive electrode mixture-containing slurry is intermittently applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m as a current collector, and a drying furnace having three dryers is used.
  • the dryer 2 of the unit was set at 105 ° C.
  • the dryer 3 on the most downstream side was set at 110 ° C., and dried to form a positive electrode mixture layer.
  • the positive electrode mixture layer was formed on both sides of the aluminum foil.
  • a calendar treatment was performed to adjust the thickness of the positive electrode mixture layer so that the total thickness was 95 ⁇ m. This was cut to prepare a long positive electrode.
  • an aluminum lead piece for extracting an electric current was welded to the exposed portion of the aluminum foil to obtain a positive electrode with a lead.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer in the obtained positive electrode was 40 ⁇ m per one side of the current collector.
  • This negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both sides of a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, dried, and then subjected to a calendar treatment to make the total thickness of the negative electrode mixture layer 102 ⁇ m. Was adjusted. This was cut to produce a long negative electrode. Further, a nickel lead piece for extracting an electric current was welded to the exposed portion of the copper foil to obtain a negative electrode with a lead. The thickness of the negative electrode mixture layer in the obtained negative electrode was 46 ⁇ m per one side of the current collector.
  • LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7, at a concentration of 1.0 mol / l, and vinylene carbonate in an amount of 2% by mass was further added to add non-water.
  • An electrolytic solution was prepared.
  • ⁇ Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery> The positive electrode and the negative electrode were superposed via a separator (a PE microporous membrane having a thickness of 16 ⁇ m and a porosity of 40%) and wound in a spiral shape to prepare a wound electrode body. Then, the wound electrode body and the non-aqueous electrolyte solution were sealed inside the aluminum laminate film exterior to produce a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a separator a PE microporous membrane having a thickness of 16 ⁇ m and a porosity of 40%
  • Comparative Example 1 The positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder were mixed at a mass ratio of 93: 5: 2, and the solid content concentration of the slurry containing the positive electrode mixture was adjusted to 72% by mass in the same manner as in Example 1. A mixture-containing slurry was prepared. Then, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode mixture-containing slurry was used, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 2 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 105 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that 3 was set at 110 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode was used. ..
  • the battery whose pre-storage thickness was measured is stored in a constant temperature bath adjusted to 85 ° C for 24 hours, taken out, cooled at room temperature (25 ° C) for 3 hours, and then the battery thickness (storage) is the same as the pre-storage thickness. Back thickness) was measured.
  • Thickness change rate (%) 100 x (thickness after storage-thickness before storage) / thickness before storage
  • the battery of Example 1 having a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 35 ⁇ m or more and less than 58 ⁇ m and an appropriate Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value has an Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value.
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic can be compatible at a high level. Was there.
  • Example 2 A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 46 ⁇ m per one side of the current collector.
  • the amount of carbon material is SiO: 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass), graphite (negative electrode active material), CMC (binder), and SBR (binder).
  • a negative electrode having a negative electrode mixture layer having a thickness of 46 ⁇ m per side of the current collector on both sides of the current collector was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode mixture-containing paste was used.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Comparative Example 3 A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 2 except that the same positive electrode mixture-containing slurry used in Comparative Example 1 was used, and the non-aqueous electrolyte secondary was prepared in the same manner as in Example 2 except that this positive electrode was used. A battery was made.
  • Comparative Example 4 A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 2 except that the drying conditions of the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture were the same as in Comparative Example 2, and the non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2 except that this positive electrode was used. A secondary battery was manufactured.
  • Example 2 The non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 were evaluated for low temperature load characteristics and 85 ° C. storage characteristics by the same method as for the batteries of Example 1. These evaluation results are shown in Table 2 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 2, both the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are shown as relative values when the value of Example 2 is 100.
  • the battery of Example 2 having a positive electrode having a positive electrode mixture thickness of 35 ⁇ m or more and less than 58 ⁇ m and an appropriate Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value has an Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value.
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic can be compatible at a high level. Was there.
  • Example 3 Manufacturing of positive electrode> Li 1.01 Co 0.98 Mg 0.01 Al 0.01 O 2 (positive electrode active material), acetylene black (conductive aid) and PVDF (binder), mass ratio 97: 1.9: 1.1 The mixture was mixed in a ratio and dispersed in NMP to prepare a positive electrode mixture-containing slurry (solid content concentration excluding solvent was 80% by mass).
  • This positive electrode mixture-containing slurry is intermittently applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, and a drying furnace having three dryers is used.
  • the dryer 2 of the unit was set at 105 ° C.
  • the dryer 3 on the most downstream side was set at 110 ° C., and dried to form a positive electrode mixture layer.
  • the positive electrode mixture layer was formed on both sides of the aluminum foil.
  • a calendar treatment was performed to adjust the thickness of the positive electrode mixture layer so that the total thickness was 116 ⁇ m. This was cut to prepare a long positive electrode.
  • an aluminum lead piece for extracting an electric current was welded to the exposed portion of the aluminum foil to obtain a positive electrode with a lead.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer in the obtained positive electrode was 53 ⁇ m per one side of the current collector.
  • This negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both sides of a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, dried, and then subjected to a calendar treatment to make the total thickness of the negative electrode mixture layer 148 ⁇ m. Was adjusted. This was cut to produce a long negative electrode. Further, a nickel lead piece for extracting an electric current was welded to the exposed portion of the copper foil to obtain a negative electrode with a lead. The thickness of the negative electrode mixture layer in the obtained negative electrode was 69 ⁇ m per one side of the current collector.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Example 4 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 110 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 3 except that 3 was set at 110 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 3 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 3 except that a positive electrode mixture in which a positive electrode active material, a conductive auxiliary agent, and a binder were mixed at a mass ratio of 96.5: 2.4: 1.1 was used and the solid content concentration was 78% by mass.
  • a positive electrode mixture-containing slurry was prepared in the same manner as in Example 4, and a positive electrode was prepared in the same manner as in Example 4 except that the positive electrode mixture-containing slurry was used. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 3 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 6 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 105 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 3 except that 3 was set at 110 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 3 except that this positive electrode was used. ..
  • the low temperature load characteristic evaluation and the low temperature load characteristic evaluation were performed by the same method as the battery of Example 1 except that the final voltage at the time of charging was changed to 4.4 V. 85 ° C storage characteristics were evaluated. These evaluation results are shown in Table 3 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 3, both the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are shown as relative values when the value of Example 3 is 100.
  • the batteries of Examples 3 and 4 having a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 35 ⁇ m or more and less than 58 ⁇ m and an appropriate Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value are Rs / ( ⁇ v ⁇ d).
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic are at a high level. It was compatible.
  • Example 5 A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was changed to an Al foil of 80 ⁇ m as the negative electrode precursor. In the battery of Example 5, Li ions move from the positive electrode to Al on the negative electrode side by performing the initial charge, and the negative electrode has a Li—Al alloy.
  • Comparative Example 7 A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that the same positive electrode as that produced in Comparative Example 1 was used.
  • Comparative Example 8 A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 5 except that the same positive electrode as that produced in Comparative Example 2 was used.
  • the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 5 and Comparative Examples 7 and 8 were evaluated for low temperature load characteristics and 85 ° C. storage characteristics by the same method as for the batteries of Example 1. These evaluation results are shown in Table 4 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 4, both the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are shown as relative values when the value of Example 5 is set to 100.
  • the battery of Example 5 having a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 35 ⁇ m or more and less than 58 ⁇ m and an appropriate Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value has an Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value.
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic can be compatible at a high level. Was there.
  • Example 6 ⁇ Creation of positive electrode> A positive electrode obtained by mixing Li 1.01 Co 0.98 Mg 0.01 Al 0.01 O 2 and Li 1.01 Ni 0.86 Co 0.15 Al 0.04 O 2 in a mass ratio of 85:15.
  • the active material, acetylene black (conductive aid), graphite (conductive aid), and PVDF (binder) were mixed at a mass ratio of 97.3: 1.2: 0.3: 1.2.
  • a slurry containing a positive electrode mixture solid content concentration excluding solvent was 79% by mass was prepared by dispersing in NMP.
  • This positive electrode mixture-containing slurry is intermittently applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m as a current collector, and a drying furnace having three dryers is used.
  • the dryer 2 of the unit was set at 110 ° C.
  • the dryer 3 on the most downstream side was set at 120 ° C., and dried to form a positive electrode mixture layer.
  • the positive electrode mixture layer was formed on both sides of the aluminum foil.
  • a calendar treatment was performed to adjust the thickness of the positive electrode mixture layer so that the total thickness was 135 ⁇ m. This was cut to prepare a long positive electrode.
  • an aluminum lead piece for extracting an electric current was welded to the exposed portion of the aluminum foil to obtain a positive electrode with a lead.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer in the obtained positive electrode was 60 ⁇ m per one side of the current collector.
  • the negative electrode mixture-containing paste prepared in the same manner as in Example 1 is intermittently applied to both sides of a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, dried, and then calendared to a total thickness of 146 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted as described above. This was cut to produce a long negative electrode. Further, a nickel lead piece for extracting an electric current was welded to the exposed portion of the copper foil to obtain a negative electrode with a lead.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer in the obtained negative electrode was 68 ⁇ m per one side of the current collector.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Example 7 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 115 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 61 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used.
  • Example 8 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 110 ° C, the middle dryer 2 to 110 ° C, and the most downstream dryer. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 61 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used.
  • Example 9 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace having three dryers, set the most upstream dryer 1 to 110 ° C, set the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream. The dryer 3 was set to 120 ° C., respectively, and the positive electrode was prepared in the same manner as in Example 6 except that the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 61 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used.
  • Example 10 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 105 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 61 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 9 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 105 ° C, the middle dryer 2 at 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used. ..
  • Comparative Example 10 The ratio of the positive electrode active material, acetylene black (conductive aid), graphite (conductive aid), and PVDF (binder) to a mass ratio of 96.8: 1.7: 0.3: 1.2.
  • the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried in 3).
  • a drying furnace having a group of dryers was used, and the most upstream side dryer 1 was set to 105 ° C., the middle part dryer 2 was set to 115 ° C., and the most downstream side dryer 3 was set to 120 ° C.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used.
  • Example 11 In Example 1, a composition for forming an undercoat layer prepared by using a gas phase growth carbon fiber (conductive auxiliary agent) and chitosan (binder) in a mass ratio of 30:70 and dispersing them in NMP was prepared. It was applied to both sides of the same current collector (aluminum foil) as used and dried to form an undercoat layer having a thickness of 0.5 ⁇ m on both sides of the current collector.
  • a gas phase growth carbon fiber conductive auxiliary agent
  • chitosan binder
  • the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture is dried by using a drying furnace having three dryers, and the dryer 1 on the most upstream side is set to 110 ° C.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that the dryer 2 in the middle portion was set to 115 ° C and the dryer 3 on the most downstream side was set to 120 ° C.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that this positive electrode was used.
  • the composition of the positive electrode mixture layer including the undercoat layer was 97.25% by mass of the positive electrode active material, 1.55% by mass of the conductive auxiliary agent, and 1.20% by mass of the binder.
  • Example 12 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 115 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode having an undercoat layer was prepared in the same manner as in Example 11 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and the non-aqueous electrolyte 2 was obtained in the same manner as in Example 11 except that this positive electrode was used. The next battery was manufactured.
  • Example 13 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace having three dryers, set the dryer 1 on the most upstream side to 120 ° C, set the dryer 2 in the middle to 110 ° C, and set the dryer 2 on the most downstream side to 110 ° C.
  • a positive electrode having an undercoat layer was produced in the same manner as in Example 11 except that the dryer 3 of the above was set to 120 ° C., respectively, and non-water was prepared in the same manner as in Example 11 except that this positive electrode was used.
  • An electrolyte secondary battery was manufactured.
  • Comparative Example 11 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, set the most upstream dryer 1 to 120 ° C, set the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream. A positive electrode having an undercoat layer was produced in the same manner as in Example 11 except that the dryer 3 of the above was set to 120 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 11 except that this positive electrode was used. A secondary battery was manufactured.
  • the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 6 to 13 and Comparative Examples 9 to 11 were evaluated for low temperature load characteristics and 85 ° C. storage characteristics by the same method as the batteries of Example 1. These evaluation results are shown in Table 5 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 5, the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are both shown as relative values when the value of Example 6 is set to 100.
  • the batteries of Examples 6 to 13 having a positive electrode having a thickness of 58 ⁇ m or more and less than 68 ⁇ m and an appropriate Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value are Rs / ( ⁇ v ⁇ d).
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic are at a high level. It was compatible.
  • Example 14 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 115 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer. 3 was set to 120 ° C., respectively, and the positive electrode was prepared in the same manner as in Example 6 except that the thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted so that the total thickness of the positive electrode was 145 ⁇ m. The thickness of the positive electrode mixture layer in the obtained positive electrode was 65 ⁇ m per one side of the current collector.
  • the negative electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that the thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted so that the total thickness of the negative electrode was 154 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer in the obtained negative electrode was 72 ⁇ m per one side of the current collector.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Example 15 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 110 ° C, the middle dryer 2 to 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set to 120 ° C., each was set and carried out, and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 64 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 14 except that this positive electrode was used.
  • Example 16 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 110 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 64 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 14 except that this positive electrode was used.
  • Example 17 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 105 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 64 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 14 except that this positive electrode was used.
  • Example 18 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 105 ° C, the middle dryer 2 at 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 64 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 14 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 12 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 110 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that 3 was set at 120 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 64 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 14 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 13 Using the same positive electrode mixture-containing slurry as prepared in Comparative Example 10, the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried using a drying furnace having three dryers, and the most upstream dryer 1 was set to 110 ° C. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 14 except that the dryer 2 in the middle portion was set to 115 ° C and the dryer 3 on the most downstream side was set to 120 ° C. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 14 except that this positive electrode was used.
  • the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 14 to 18 and Comparative Examples 12 and 13 were evaluated for low temperature load characteristics and 85 ° C. storage characteristics by the same method as the batteries of Example 1. These evaluation results are shown in Table 6 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 6, the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are both shown as relative values when the value of Example 14 is 100.
  • the batteries of Examples 14 to 18 having a positive electrode having a thickness of 58 ⁇ m or more and less than 68 ⁇ m and an appropriate Rs / ( ⁇ v ⁇ d) value are Rs / ( ⁇ v ⁇ d).
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic are at a high level. It was compatible.
  • Example 19 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 125 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that 3 was set at 125 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 76 ⁇ m per one side of the current collector.
  • the negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the negative electrode mixture layer was 89 ⁇ m per one side of the current collector.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Example 20 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 120 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 19 except that 3 was set at 125 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 21 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 115 ° C, the middle dryer 2 at 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 19 except that 3 was set at 125 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 22 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 105 ° C, the middle dryer 2 at 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 19 except that 3 was set at 125 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 23 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 100 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 19 except that 3 was set at 125 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 24 Using the positive electrode mixture-containing slurry prepared in the same manner as in Example 1 except that the solid content concentration was set to 80% by mass, the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried in a drying furnace having three dryers. The same as in Example 19 except that the most upstream dryer 1 was set to 125 ° C, the intermediate dryer 2 was set to 125 ° C, and the most downstream dryer 3 was set to 125 ° C. To prepare a positive electrode. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 14 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 100 ° C, the middle dryer 2 to 110 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 19 except that 3 was set at 125 ° C. and the thickness of the positive electrode mixture layer on the positive electrode was 77 ⁇ m per one side of the current collector. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 15 Using the same positive electrode mixture-containing slurry as prepared in Comparative Example 1, the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried using a drying furnace having three dryers, and the most upstream dryer 1 was set to 115 ° C. In addition, the dryer 2 in the middle portion was set to 120 ° C. and the dryer 3 on the most downstream side was set to 125 ° C., respectively, and the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode was set to 77 ⁇ m per one side of the current collector. Made a positive electrode in the same manner as in Example 19. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except that this positive electrode was used.
  • the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 19 to 24 and Comparative Examples 14 and 15 were evaluated for low temperature load characteristics and 85 ° C. storage characteristics by the same method as the batteries of Example 1. These evaluation results are shown in Table 7 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 7, both the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are shown as relative values when the value of Example 19 is set to 100.
  • the batteries of Examples 19 to 24 having a positive electrode having a thickness of 68 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less and an appropriate value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) are Rs / ( ⁇ v ⁇ d).
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic are at a high level. It was compatible.
  • Example 25 Using the same positive electrode mixture-containing slurry as prepared in Example 1, the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried using a drying furnace having three dryers, and the most upstream dryer 1 was set to 125 ° C. In addition, the dryer 2 in the middle portion was set to 120 ° C. and the dryer 3 on the most downstream side was set to 120 ° C., respectively, and the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode was set to 70 ⁇ m per one side of the current collector. Made a positive electrode in the same manner as in Example 1.
  • the negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the negative electrode mixture layer was 81 ⁇ m per one side of the current collector.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Example 26 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 120 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 25 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 25 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 27 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 120 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 25 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 25 except that this positive electrode was used. ..
  • Example 28 To dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture, use a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 115 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer. 3 was set to 120 ° C., respectively, and a positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the positive electrode mixture layer was 69 ⁇ m per one side of the current collector, and this positive electrode was used.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 19 except for the above.
  • Example 29 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 115 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 25 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 25 except that this positive electrode was used. ..
  • Comparative Example 16 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 at 110 ° C, the middle dryer 2 at 115 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode was produced in the same manner as in Example 25 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 25 except that this positive electrode was used. ..
  • Comparative Example 17 Using the same positive electrode mixture-containing slurry prepared in Comparative Example 1, the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried using a drying furnace having three dryers, and the most upstream dryer 1 was set to 110 ° C. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 25 except that the dryer 2 in the middle portion was set to 110 ° C. and the dryer 3 on the most downstream side was set to 125 ° C., respectively, except that the positive electrode was used. Made a non-aqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 25.
  • Example 30 Using a current collector having an undercoat layer formed on both sides in the same manner as in Example 11, the coating film of the positive electrode mixture-containing slurry was dried using a drying furnace having three dryers, and the most upstream side.
  • the undercoat layer is provided in the same manner as in Example 25, except that the dryer 1 of the above is set to 115 ° C., the dryer 2 in the middle portion is set to 120 ° C., and the dryer 3 on the most downstream side is set to 120 ° C.
  • a positive electrode was prepared, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 25 except that the positive electrode was used.
  • the composition of the positive electrode mixture layer including the undercoat layer was 93.95% by mass of the positive electrode active material, 4.05% by mass of the conductive additive, and 2.0% by mass of the binder.
  • Example 31 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 120 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode having an undercoat layer was prepared in the same manner as in Example 30 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and the non-aqueous electrolyte 2 was obtained in the same manner as in Example 30 except that this positive electrode was used. The next battery was manufactured.
  • Example 32 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 120 ° C, the middle dryer 2 to 115 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode having an undercoat layer was prepared in the same manner as in Example 30 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and the non-aqueous electrolyte 2 was obtained in the same manner as in Example 30 except that this positive electrode was used. The next battery was manufactured.
  • Comparative Example 18 Dry the coating film of the slurry containing the positive electrode mixture using a drying furnace with three dryers, the most upstream dryer 1 to 125 ° C, the middle dryer 2 to 120 ° C, and the most downstream dryer.
  • a positive electrode having an undercoat layer was prepared in the same manner as in Example 30 except that 3 was set at 120 ° C., respectively, and the non-aqueous electrolyte 2 was obtained in the same manner as in Example 30 except that this positive electrode was used. The next battery was manufactured.
  • the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 25 to 32 and Comparative Examples 16 to 18 were evaluated for low temperature load characteristics and 85 ° C. storage characteristics by the same method as the batteries of Example 1. These evaluation results are shown in Table 8 together with the thickness of the positive electrode mixture layer at the positive electrode, Rs, ⁇ v and Rs / ( ⁇ v ⁇ d). In Table 8, both the low temperature load characteristic evaluation result and the 85 ° C. storage characteristic evaluation result are shown as relative values when the value of Example 25 is set to 100.
  • the batteries of Examples 25 to 32 having a positive electrode having a thickness of 68 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less and an appropriate value of Rs / ( ⁇ v ⁇ d) are Rs / ( ⁇ v ⁇ d).
  • both the low temperature load characteristic evaluation and the 85 ° C. storage characteristic evaluation are good results, and the load characteristic and the storage characteristic are at a high level. It was compatible.
  • the present invention can be implemented in a form other than the above as long as it does not deviate from the gist thereof.
  • the embodiments disclosed in the present application are examples, and the present invention is not limited to these embodiments.
  • the scope of the present invention shall be construed in preference to the description of the attached claims over the description of the above specification, and all changes within the scope of the claims shall be within the scope of the claims. included.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in load characteristics and storage characteristics, and can be preferably applied to applications requiring discharge at a particularly large current by taking advantage of these characteristics, and has been conventionally used. It can be applied to the same applications in which known non-aqueous electrolyte secondary batteries are used. Further, the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can constitute the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
  • Non-aqueous electrolyte secondary battery Electrode body 3 Positive electrode external terminal 4 Negative electrode external terminal 5 Laminating film exterior

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Abstract

負荷特性および貯蔵特性に優れた非水電解質二次電池とその製造方法、前記非水電解質二次電池を構成し得る正極とその製造方法、並びに非水電解質二次電池の製造のための正極の検査方法を提供する。本発明は持続可能な開発目標(SDGs)の目標7、12に関連する。 本発明の非水電解質二次電池用正極は、正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有し、前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm2)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)が、正極合剤層の厚みに応じて特定の範囲を満たすことを特徴とするものである。また、本発明の非水電解質二次電池は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータおよび非水電解質を有し、前記正極が、本発明の非水電解質二次電池用正極であることを特徴とするものである。

Description

非水電解質二次電池用正極、その製造方法およびその検査方法、並びに非水電解質二次電池およびその製造方法
 本発明は、負荷特性および貯蔵特性に優れた非水電解質二次電池とその製造方法、前記非水電解質二次電池を構成し得る正極とその製造方法、並びに非水電解質二次電池の製造のための正極の検査方法に関するものである。
 非水電解質二次電池は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器や、電気自動車などの電源用途に利用されており、国際連合が制定する持続可能な開発目標(SDGs)の17の目標のうち、目標7(すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する)、および目標12(持続可能な生産消費形態を確保する)の達成に貢献することができるものである。
 また、非水電解質二次電池には、その用途の多様化に伴って、例えば負荷特性の向上が求められる場合がある。
 非水電解質二次電池の負荷特性を高めるにあたっては、例えば電極の抵抗値を小さくすることが有効である。
 電池の負荷特性を向上することを目的としたものではないが、特許文献1には、電極活物質や導電助剤などを含む電極活物質層が、集電体層の少なくとも一方の面に設けられたリチウムイオン電池用電極において、電極活物質層と集電体層との間の界面抵抗を特定範囲とすることが提案されている。
国際公開第2018/016528号
 電極の抵抗値を小さくするには、例えば導電助剤の量を多くすることが考えられるが、この場合、電池の貯蔵特性が低下してしまう。こうしたことから、非水電解質二次電池の負荷特性と貯蔵特性とを両立させ得る技術の開発が求められる。
 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷特性および貯蔵特性に優れた非水電解質二次電池とその製造方法、前記非水電解質二次電池を構成し得る正極とその製造方法、並びに非水電解質二次電池の製造のための正極の検査方法を提供することにある。
 本発明の非水電解質二次電池用正極は、正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有し、前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚み(集電体の片面あたりの厚み。本明細書における「正極合剤層の厚み」について、以下同じ。)をd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)が、以下の値であることを特徴とするものである。
(1)前記正極合剤層の厚みが35μm以上58μm未満のときに、Rs/(ρv×d)が1.0±0.2。
(2)前記正極合剤層の厚みが58μm以上68μm未満のときに、Rs/(ρv×d)が0.55~1.6。
(3)前記正極合剤層の厚みが68μm以上80μm以下のときに、Rs/(ρv×d)が0.55~10。
 また、本発明の非水電解質二次電池は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータおよび非水電解質を有し、前記正極が本発明の非水電解質二次電池用正極であることを特徴とするものである。
 さらに、本発明の非水電解質二次電池用正極の製造方法は、正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に形成するに際し、前記正極合剤層の厚みおよびRs/(ρv×d)を、前記(1)、(2)または(3)の値に調整することを特徴とする。
 また、本発明の非水電解質二次電池の製造方法は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池を製造するに際し、前記正極として、本発明の非水電解質二次電池用正極の製造方法によって製造された非水電解質二次電池用正極を使用することを特徴とする。
 さらに、本発明には、正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する非水電解質二次電池用正極について、前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗Rs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率ρv(Ωcm)、および前記正極合剤層の厚みd(cm)を測定して、Rs/(ρv×d)の値を算出する工程と、前記Rs/(ρv×d)の値に基づいて、前記非水電解質二次電池用正極を適用する非水電解質二次電池を選別する工程とを有する非水電解質二次電池用正極の検査方法も含まれる。
 本発明によれば、負荷特性および貯蔵特性に優れた非水電解質二次電池とその製造方法、前記非水電解質二次電池を構成し得る正極とその製造方法、並びに非水電解質二次電池の製造のための正極の検査方法を提供することができる。
本発明の非水電解質二次電池の一例を模式的に表す平面図である。 図1のI-I線断面図である。
<非水電解質二次電池用正極>
 本発明の非水電解質二次電池用正極(以下、単に「正極」という場合がある)は、正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有しており、正極合剤層の厚みに応じて、Rs/(ρv×d)の値が特定範囲内にある。
 前記の通り、非水電解質二次電池の負荷特性を高めるために、一般的な手法によって正極の抵抗値を小さくすると、電池の貯蔵特性が損なわれやすい。本発明者は鋭意検討を重ねた結果、正極における正極合剤層と集電体との間の界面抵抗:Rsと、正極合剤層の体積抵抗率(ρv)と正極合剤層の厚み(d)との積:ρv×dとが、特定の関係を満たす場合に、この正極を用いた電池の負荷特性と貯蔵特性とを高いレベルで両立させ得ること、および電池の負荷特性と貯蔵特性とを両立させ得るRsとρv×dと関係が、正極合剤層の厚みに応じて変動することを見出し、本発明を完成させるに至った。
 本発明の正極は、正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を有している。
 正極活物質としては、従来から知られている非水電解質二次電池に用いられている正極活物質、すなわち、Liイオンを吸蔵・放出可能な活物質であれば特に制限はない。正極活物質の具体例としては、LiMMn2-x(ただし、Mは、Li、B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Al、Sn、Sb、In、Nb、Mo、W、Y、RuおよびRhよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0.01≦x≦0.5)で表されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物、LiNi(1-y-z)Mn(2-k)(ただし、Mは、Co、Mg、Al、B、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Zr、Mo、Sn、Ca、Sr、BaおよびWよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0.8≦x≦1.2、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、k+l<1、-0.1≦k≦0.2、0≦l≦0.1)で表される層状化合物、LiCo1-x(ただし、Mは、Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、SbおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦0.5)で表されるリチウムコバルト複合酸化物、LiNi1-x(ただし、Mは、Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、Sb、MnおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦0.5)で表されるリチウムニッケル複合酸化物、LiM1-xPO(ただし、Mは、Fe、MnおよびCoよりなる群から選択される少なくとも1種の元素で、Nは、Al、Mg、Ti、Zr、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、SbおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦0.5)で表されるオリビン型複合酸化物、LiTi12で表されるリチウムチタン複合酸化物などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 正極合剤層の導電助剤としては、黒鉛;カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックなど)や、表面に非晶質炭素を生成させた炭素材料などの非晶質炭素材料;繊維状炭素(気相成長炭素繊維、ピッチを紡糸した後に炭化処理して得られる炭素繊維など);カーボンナノチューブ(各種の多層または単層のカーボンナノチューブ);などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 正極合剤層には、通常、バインダを含有させる。正極合剤層のバインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、キトサン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)などが挙げられる。
 正極においては、正極合剤層と集電体との間の界面抵抗:Rsと、正極合剤層の体積抵抗率(ρv)と正極合剤層の厚み(d)との積:ρv×dとの比「Rs/(ρv×d)」が、正極合剤層の厚みに応じて、下記の通り、特定範囲内にある。このような正極を使用することで、非水電解質二次電池の負荷特性と貯蔵特性とを高いレベルで両立させることができる。
(1)正極合剤層の厚みが35μm以上(好ましくは38μm以上)58μm未満のとき、Rs/(ρv×d)は1.0±0.2である。
(2)正極合剤層の厚みが58μm以上68μm未満のとき、Rs/(ρv×d)は0.55以上(好ましくは0.8以上)、1.6以下(好ましくは1.26以下)である。
(3)正極合剤層の厚みが68μm以上80μm以下のとき、Rs/(ρv×d)は0.55以上(好ましくは0.7以上)、10以下(好ましくは3.0以下、より好ましくは1.7以下)である。
 なお、正極を、前記(1)、(2)または(3)のように調整することで非水電解質二次電池の負荷特性と貯蔵特性とを高いレベルで両立させ得る理由は定かではないが、以下の通りではないかと考えている。集電体と合剤層との界面の抵抗が合材層の抵抗と比べて十分大きい〔すなわち、Rs/(ρv×d)が1より十分大きい〕電極や十分小さい〔すなわち、Rs/(ρv×d)が1より十分小さい〕電極は、その電極の合剤層が含有している導電助剤が、効率よく機能できていない状態であると考えられるのに対し、集電体と合剤層との界面の抵抗が合剤層の抵抗との関係が一定範囲にある〔例えば、Rs/(ρv×d)が1に近い〕電極の場合、その電極の合剤層が含有している導電助剤の効果により、集電体への電子伝導がより効率よく機能していると考えられる。そのため、Rs/(ρv×d)の値を特定の範囲に調整することで、電池の貯蔵特性を損なうことなく、負荷特性を向上させ得ると推測される。
 Rs/(ρv×d)の値は、本質的には1.0に近いことがより好ましいが、正極合剤層が厚いほど、Rs/(ρv×d)の値が1.0からある程度離れていても、よりRs/(ρv×d)の値が1.0から遠い場合と比べて非水電解質二次電池の負荷特性と貯蔵特性とを両立させる効果が確保できることが判明している。
 前記(1)の場合において、Rsは、実際には0.003Ωcm以上であり、0.005Ωcm以上の場合に製造がより容易となる。また、前記(1)の場合におけるRsは、1.2Ωcm以下であることが好ましく、0.8Ωcm以下であることがより好ましく、0.5Ωcm以下であることがさらに好ましい。また、前記(1)の場合において、ρvは、0.5Ωcm以上であることが好ましく、1.0Ωcm以上であることがより好ましく、1.5Ωcm以上であることがさらに好ましく、200Ωcm以下であることが好ましく、140Ωcm以下であることがより好ましく、90Ωcm以下であることがさらに好ましく、70Ωcm以下であることが特に好ましい。
 前記(2)の場合において、Rsは、実際には0.003Ωcm以上であり、0.005Ωcm以上の場合に製造が容易となり、0.008Ωcm以上の場合に製造がより容易となる。また、前記(2)の場合におけるRsは、1.4Ωcm以下であることが好ましく、0.9Ωcm以下であることがより好ましく、0.6Ωcm以下であることがさらに好ましく、0.4Ωcm以下であることが特に好ましい。また、前記(2)の場合において、ρvは、0.4Ωcm以上であることが好ましく、0.9Ωcm以上であることがより好ましく、1.4Ωcm以上であることがさらに好ましく、200Ωcm以下であることが好ましく、140Ωcm以下であることがより好ましく、90Ωcm以下であることがさらに好ましく、70Ωcm以下であることが特に好ましい。
 前記(3)の場合において、Rsは、実際には0.003Ωcm以上であり、0.005Ωcm以上の場合に製造が容易となり、0.008Ωcm以上の場合に製造がより容易となる。また、前記(3)の場合におけるRsは、1.6Ωcm以下であることが好ましく、1.0Ωcm以下であることがより好ましく、0.7Ωcm以下であることがさらに好ましく、0.5Ωcm以下であることが特に好ましい。また、前記(3)の場合において、ρvは、0.4Ωcm以上であることが好ましく、0.9Ωcm以上であることがより好ましく、1.4Ωcm以上であることがさらに好ましく、200Ωcm以下であることが好ましく、140Ωcm以下であることがより好ましく、90Ωcm以下であることがさらに好ましく、70Ωcm以下であることが特に好ましい。
 なお、前記(1)の場合において、正極合剤層の厚みを35μm以上とするのは、正極合剤層の厚みが35μm未満のように薄い場合、電池の負荷特性も貯蔵特性も満足できる傾向にあるからである。
 また、前記(3)の場合において、正極合剤層の厚みを80μm以下とするのは、これを超える厚みの正極合剤層とする場合、電池の負荷特性と貯蔵特性とを両立させ得るRs/(ρv×d)の値の調整が困難となり、さらに、後述するように、本発明の正極は、正極活物質や導電助剤を溶媒に分散させた正極合剤含有組成物を集電体に塗布する工程を経て製造することが好ましいが、このような製法でRs/(ρv×d)の値を調整しつつ80μmを超える厚みの正極合剤層を形成することは、容易ではないからである。
 なお、本明細書でいう正極合剤層の厚みは、前記の通り、集電体の片面あたりの厚みを意味しているが、後述するアンダーコート層を有する正極の場合には、正極合剤層の厚みは、集電体上に形成されたアンダーコート層の厚みと、その上に形成された正極合剤層の厚みとの合計厚みを意味している。
 本明細書でいう正極合剤層の厚みは、正極の断面を切り出し、この断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて1000倍の倍率で観察した視野において、SEMのスケールを用いて任意の10か所で求めた正極合剤層の厚みの平均値(数平均値)を意味している。
 また、本明細書でいう正極のRsおよびρvは、以下の方法により求められる値を意味している。前記の方法によって正極合剤層の厚みを求めるとともに、同じ方法で集電体の厚みも求める。そして、日置電機社製の電極抵抗測定システム「RM2610(商品名)」を使用し、正極の集電体の厚み(μm)および抵抗率(Ωcm)、並びに正極合剤層の厚み(μm)を入力した後、測定試料である正極を前記システムにセットし、プローブを下ろして測定を開始することで、正極合剤層と集電体との間の界面抵抗:Rs(Ωcm)および正極合剤層の体積抵抗率ρv(Ωcm)が求められる。この測定時において、測定スピードはNormal、電圧レンジは0.5Vとし、システムのソフトウェア上で算出される電圧V1が0.1V以下となるような最大の電流値を、50mA、10mA、1mA、100μAおよび10μAの中から選択する。
 なお、前記システムに入力する集電体の抵抗率(Ωcm)は、用いる正極集電体の組成により決まる既知の抵抗率を用いる。また、電池から得た正極の一部から得られる集電体について、元素分析を行って組成を特定し、既知の抵抗率を用いる。さらに、非水電解質二次電池内の正極については、放電状態の電池の外装体から取り出した後にジエチルカーボネートを使用して複数回洗浄した後に、前記の各測定を行う。
 また、本明細書でいう正極のRs/(ρv×d)は、前記の方法で、1つの測定試料から任意の15か所についてRsおよびρvを測定してRs/(ρv×d)を算出したときの、これらのうちの最も大きい値から5点と最も小さい値から5点とを除いた、残りの5点の値の平均値(数平均値)を意味している。
 正極の集電体には、アルミニウムやステンレス鋼などの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタル、発泡メタル;カーボンシート;などを用いることができる。集電体の厚みは、5~30μmであることが好ましい。
 正極は、例えば、正極活物質および導電助剤、さらにはバインダなどを含有する正極合剤を、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)などの有機溶媒に分散させてスラリー状やペースト状の正極合剤含有組成物を調製し(バインダは溶媒に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布して乾燥し、必要に応じてカレンダ処理などのプレス処理を施す工程を経て得ることができる。
 なお、前記のような正極の製造時に、Rs/(ρv×d)の値を、正極合剤層の厚みに応じた値に調整する。一般に、正極合剤含有組成物を集電体に塗布した後の乾燥の際に、急速に乾燥させると正極合剤含有組成物の塗膜中の導電助剤の移動が起こって、形成される正極合剤層の表面(集電体とは反対側の表面)での導電助剤の含有割合が、正極合剤層の他の部分よりも大きくなる傾向があり、この現象によってRs/(ρv×d)の値が、1.0から離れて大きくなりやすい。特に正極合剤層の厚みが厚い場合はこの現象が顕著に起こる。よって、前記乾燥の際に、正極合剤含有組成物の塗膜中での導電助剤の移動による正極合剤層中の導電助剤の濃度むらを可及的に小さくすることで、Rs/(ρv×d)の値を、正極合剤層の厚みに応じた前記の範囲に調整することが可能となる。
 具体的には、例えば、正極合剤含有組成物の塗膜の乾燥に際し、一定温度で乾燥させる方法のほか、複数の乾燥炉を用いて徐々に乾燥炉の温度を上げてゆっくり乾燥させる方法;揮発させた溶媒を乾燥炉内に充填させたままにして表面部分の乾燥を遅らせる方法;風が当たらないようにして電極の温度を均一に保ち表面の乾燥をなるべく遅らせる方法;塗布面とは反対側から風を当ててなるべく表面の乾燥を遅らせる方法;遠赤外線・近赤外線などの赤外線など電磁波を使用して輻射熱で乾燥させる方法;ガイドロールやホットプレート状の金属製の板などで未塗布側(箔側)から直接熱を与える方法;などが挙げられる。特に、ロールtoロール式であれば、乾燥炉の長さ(乾燥炉内の経路の長さ)と塗布速度を変えることによって乾燥時間を変更することが容易であり、また、複数の乾燥炉を用いて徐々に乾燥炉の温度を上げてゆっくり乾燥させる方法が、正極合剤層中での導電助剤の濃度むらのコントロールを容易にする上で有効である。
 また、正極合剤含有組成物の粘度を大きくすることも好ましく、これによっても正極合剤層中の導電助剤の濃度むらを小さくして、Rs/(ρv×d)の値を、正極合剤層の厚みに応じた前記の範囲に調整することができる。また、正極合剤の種類によるが、例えば正極合剤含有組成物の固形分濃度(溶媒を除く全成分の合計濃度)を、75~90質量%程度とすると、正極合剤含有組成物の塗膜を乾燥する時に、未乾燥の塗膜内で導電助剤やバインダが塗膜の表面側に移動することを抑制できるため好ましい。ただし、Rs/(ρv×d)を調整する方法は固形分濃度にのみ依存するわけではない。
 さらに、集電体の表面に、導電助剤を含むアンダーコート層を予め形成し、その上に前記の方法(正極合剤含有組成物を用いた方法)で正極合剤層を形成することでも、Rs/(ρv×d)の値を、正極合剤層の厚みに応じた前記の範囲に調整することができる。
 この場合、アンダーコート層に含有させる導電助剤には、正極合剤層に含有させ得るものとして先に例示した各種の導電助剤と同じものが使用できる。また、アンダーコート層は、導電助剤のみで形成してもよいが、導電助剤とともにバインダを含有していてもよく、そのバインダには、正極合剤層に含有させ得るものとして先に例示した各種のバインダと同じものが使用できる。
 アンダーコート層は、その厚みが50~1000nmであることが好ましい。また、アンダーコート層においては、導電助剤の含有量は、例えば1~100質量%であり、バインダの含有量は、例えば0~99質量%である。
 アンダーコート層は、導電助剤や、必要に応じて使用されるバインダなどをNMPなどの有機溶媒に分散させて調製したアンダーコート層形成用組成物(バインダは溶媒に溶解していてもよい)を、集電体の表面に塗布し乾燥する工程を経て形成できる。アンダーコート層を有する正極の場合、集電体の表面に形成したアンダーコート層の表面に、正極合剤含有組成物を塗布し、前記の方法で正極合剤層を形成すればよい。また、集電体の表面に塗布したアンダーコート層形成用組成物(その塗膜)を乾燥せずに、正極合剤含有組成物を重ね塗りしてから乾燥し、必要に応じてプレス処理を施すことで、アンダーコート層と正極合剤層とを同時に形成することもできる。
 正極合剤層における正極活物質の含有量は、90~99.3質量%であることが好ましい。
 また、正極合剤層における導電助剤の含有量(正極がアンダーコート層を有する場合は、アンダーコート層が含有する導電助剤の量も含む)は、0.2質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましく、1.5質量%以上であることがさらに好ましい。9.5質量%未満であることが好ましく、5.0質量%未満であることがより好ましく、4.2質量%未満であることがさらに好ましい。なお、正極合剤層中の導電助剤量を多くすると、正極合剤層の抵抗値を下げることができるため、電池の負荷特性を向上させやすい一方で、電池の貯蔵特性が低下しやすい。しかしながら、本発明の正極は、Rs/(ρv×d)の値を、正極合剤層の厚みに応じた前記の範囲とすることで、正極合剤層中の導電助剤量を前記のように制限して電池の貯蔵特性の低下を抑制しつつ、負荷特性を高めることが可能である。
 さらに、正極合剤層におけるバインダの含有量(正極がアンダーコート層を有する場合は、アンダーコート層が含有するバインダの量も含む)は、0.5~3質量%であることが好ましい。
 正極には、必要に応じて、非水電解質二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。
<非水電解質二次電池>
 本発明の非水電解質二次電池は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータおよび非水電解質を有し、前記正極が本発明の非水電解質二次電池用正極である。
 負極には、負極活物質およびバインダ、さらには必要に応じて導電助剤などを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。また、負極活物質として作用するLiやLi合金(Li-Al合金など)などの金属で構成された箔をそのまま用いたり、前記箔を集電体の片面または両面に貼り付けた構成の負極を使用したりすることもできる。さらに、負極(負極前駆体)としてAl箔やAl合金箔を使用して電池を組み立て、充電を行うことで正極から負極へ移動するLiイオンによって、負極にLi-Al合金を形成してもよい。
 負極合剤層を有する負極において、負極活物質には、従来から知られている非水電解質二次電池の負極に使用されている負極活物質、すなわち、Liイオンを吸蔵放出可能な活物質を用いることができる。このような負極活物質の具体例としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛;熱分解炭素類、MCMB、炭素繊維などの易黒鉛化炭素を2800℃以上で黒鉛化処理した人造黒鉛;など)、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、ソフトカーボン、ハードカーボンなどの炭素材料;リチウムと合金化可能な金属(Si、Snなど)や、これらの金属を含む材料(合金、酸化物など);などの粒子が挙げられる。負極には、前記例示の負極活物質のうち、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 負極合剤層に係るバインダには、正極合剤層に使用し得るものとして先に例示した各種バインダと同じものが使用できる。また、負極合剤層に導電助剤を含有させる場合、その導電助剤には、正極合剤層に使用し得るものとして先に例示した各種導電助剤と同じものが使用できる。
 負極合剤層を有する負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、さらには必要に応じて導電助剤などをNMPなどの有機溶媒や水といった溶媒に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダ処理などプレス処理を施す工程を経て製造される。ただし、負極は、前記の製造方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。
 また、負極には、必要に応じて、非水電解質二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。
 負極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり10~100μmであることが好ましい。負極合剤層の組成としては、例えば、負極活物質の量が85~99質量%であることが好ましく、バインダの量が1~10質量%であることが好ましい。また、負極合剤層に導電助剤を含有させる場合には、負極合剤層中における導電助剤の量は0.5~10質量%であることが好ましい。また、LiやLi合金の箔を用いて負極を構成する場合、これらの箔の厚みは、8~20μmであることが好ましい。
 負極の集電体には、銅製や銅合金製、ニッケル製、ニッケル合金製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。負極集電体の厚みは、例えば、5~30μmであることが好ましい。
 非水電解質二次電池のセパレータとしては、強度が十分で、かつ非水電解質を多く保持できるものがよく、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン製の微多孔膜を用いることができる。セパレータを構成する微多孔膜は、例えば、PEのみを使用したものやPPのみを使用したものであってもよく、エチレン-プロピレン共重合体を含んでいてもよく、また、PE製の微多孔膜とPP製の微多孔膜との積層体であってもよい。
 さらに、セパレータには、融点が140℃以下の樹脂を主体とした多孔質層と、融点が150℃以上の樹脂または耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを主体として含む多孔質層とから構成された積層型のセパレータを使用することができる。ここで、「融点」とは日本工業規格(JIS) K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度を意味し、「耐熱温度が150℃以上」とは、少なくとも150℃において軟化などの変形が見られないことを意味している。
 セパレータ(ポリオレフィン製の微多孔膜からなるセパレータや、前記積層型のセパレータ)の厚みは、10~30μmであることがより好ましい。
 非水電解質二次電池の非水電解質には、通常、非水系の液状電解質(非水電解液)が用いられる。非水電解液としては、有機溶媒にリチウム塩などの電解質塩を溶解させたものが用いられる。その有機溶媒としては、特に限定されることはないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネートなどの鎖状エステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの誘電率の高い環状エステル;鎖状エステルと環状エステルとの混合溶媒;などが挙げられ、特に鎖状エステルを主溶媒とした環状エステルとの混合溶媒が適している。
 非水電解液の調製にあたって有機溶媒に溶解させる電解質塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、LiCSO、LiCFCO、Li(SO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfSO)(Rf’SO)、LiC(RfSO、LiN(RfOSO〔ここでRf、Rf’はフルオロアルキル基〕などが単独でまたは2種以上混合して用いられる。非水電解液中における電解質塩の濃度は、特に制限はないが、0.3mol/l以上であることが好ましく、0.4mol/l以上であることがより好ましく、また、1.7mol/l以下であることが好ましく、1.5mol/l以下であることがより好ましい。
 非水電解質二次電池において、非水電解質としては、前記非水電解液以外にも、前記非水電解液をポリマーなどからなるゲル化剤でゲル化したゲル状の電解質や、公知の固体電解質を用いることもできる。
 非水電解質二次電池において、正極と負極とは、セパレータを介して積層した積層電極体や、さらにこの積層電極体を巻回した巻回電極体の形態で用いることができる。
 図1および図2に、本発明の非水電解質二次電池の一例を模式的に表す図面を示す。図1は、非水電解質二次電池の平面図であり、図2は図1のI-I線断面図である。
 図1および図2に示す非水電解質二次電池1は、2枚の金属ラミネートフィルムで構成したラミネートフィルム外装体5内に電極体2を収容しており、ラミネートフィルム外装体5は、その外周部において、上下の金属ラミネートフィルムを熱融着することにより封止されている。
 電極体2は、本発明の非水電解質二次電池用正極と、負極と、これらの間に介在するセパレータとが積層されて構成された積層電極体や巻回電極体であり、ラミネートフィルム外装体5内には、この電極体2と共に非水電解質が封入されている。
 なお、図2では、図面が煩雑になることを避けるために、ラミネートフィルム外装体5を構成している各層や、電極体2を形成している各構成要素(正極、負極およびセパレータ)を区別して示していない。
 電極体2の有する正極は、電池1内で正極外部端子3と接続しており、また、図示していないが、電極体2の有する負極も、電池1内で負極外部端子4と接続している。そして、正極外部端子3および負極外部端子4は、外部の機器などと接続可能なように、片端側をラミネートフィルム外装体5の外側に引き出されている。
 非水電解質二次電池は、例えば、積層電極体や巻回電極体などの電極体を外装体内に装填し、さらに外装体内に非水電解質を注入して非水電解質中に電極体を浸漬させた後、外装体の開口部を封止することで製造される。外装体には、スチール製やアルミニウム製、アルミニウム合金製の外装缶や、金属を蒸着したラミネートフィルムで構成される外装体などを用いることができる。外装缶を有する電池としては、より具体的には、外装缶と封口板とをガスケットを介してカシメ封口したり、外装缶と封口板とを溶接して封口したりする電池ケースを有する扁平形(コイン形、ボタン形を含む);有底筒形(円筒形、角筒形など)の外装缶の開口部に蓋体を配し、ガスケットを介してカシメ封口したり、外装缶と蓋体とを溶接して封口したりする筒形;などが挙げられる。
<非水電解質二次電池用正極の検査方法>
 非水電解質二次電池用正極において求められるRs/(ρv×d)の値は、この正極を有する非水電解質二次電池の負荷特性および貯蔵特性の指標となる。よって、非水電解質二次電池用正極について、正極合剤層と集電体との間の界面抵抗Rs(Ωcm)、正極合剤層の体積抵抗率ρv(Ωcm)、および正極合剤層の厚みd(cm)を測定して、Rs/(ρv×d)の値を算出する工程と、前記Rs/(ρv×d)の値に基づいて、前記非水電解質二次電池用正極を適用する非水電解質二次電池を選別する工程とを有する本発明の検査方法によって、前記正極が、例えば本発明の非水電解質二次電池の製造に適したものであるか否かを判定することができる。なお、本発明の検査方法によって、Rs/(ρv×d)の値が例えば前記(1)~(3)のいずれかを満たさず、本発明の非水電解質二次電池の製造に使用できないと判定された正極であっても、高い負荷特性が求められない電池には利用できるため、そのような電池の製造に使用することができる。
 以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではない。
実施例1
<正極の作製>
 Li1.01Ni0.5Co0.2Mn0.3(正極活物質)とアセチレンブラック(導電助剤)とPVDF(バインダ)とを、94:4:2の質量比で混合し、NMPに分散させて正極合剤含有スラリー(溶媒を除く固形分濃度が75質量%)を調製した。
 この正極合剤含有スラリーを、集電体となる厚みが15μmのアルミニウム箔の片面に間欠塗布し、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を105℃に、最も下流側のドライヤー3を110℃に、それぞれ設定し、乾燥して正極合剤層を形成した。そして、アルミニウム箔のもう一方の面においても同様にして、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。乾燥後、カレンダ処理を行って、全厚が95μmになるように正極合剤層の厚みを調整した。これを切断して長尺状の正極を作製した。さらに、電流を取り出すためのアルミニウム製リード片をアルミニウム箔の露出部に溶接し、リード付き正極を得た。得られた正極における正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり40μmであった。
<負極の作製>
 黒鉛(負極活物質)とCMC(バインダ)とSBR(バインダ)とを、96:2:2の質量比で混合し、水に分散させて負極合剤含有ペーストを調製した。
 この負極合剤含有ペーストを、集電体となる厚みが10μmの銅箔の両面に間欠塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、全厚が102μmになるように負極合剤層の厚みを調整した。これを切断して長尺状の負極を作製した。さらに、電流を取り出すためのニッケル製リード片を銅箔の露出部に溶接し、リード付き負極を得た。得られた負極における負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり46μmであった。
<非水電解液の調製>
 エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを3:7の体積比で混合した溶媒に、LiPFを1.0mol/lの濃度で溶解させ、さらに2質量%となる量のビニレンカーボネートを添加して、非水電解液を調製した。
<非水電解質二次電池の組み立て>
 前記の正極と前記の負極とを、セパレータ(厚みが16μmで、空孔率が40%のPE製微多孔膜)を介して重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。そして、前記巻回電極体と前記非水電解液とを、アルミニウムラミネートフィルム外装体内に封入することで、非水電解質二次電池を作製した。
比較例1
 正極活物質と導電助剤とバインダとを、93:5:2の質量比で混合し、正極合剤含有スラリーの固形分濃度を72質量%に調製した以外は実施例1と同様にして正極合剤含有スラリーを調製した。そして、この正極合剤含有スラリーを用いた以外は実施例1と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例2
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を110℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例1と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例1および比較例1、2の非水電解質二次電池について、以下の各評価を行った。
〔低温負荷特性評価〕
 実施例および比較例の電池について、0.5Cの電流値で4.2Vまで定電流充電し、引き続いて4.2Vの電圧で電流値が0.02Cに到達するまで定電圧充電を行った。その後、各電池について、常温(25℃)で1Cの電流値で電圧が2.75Vになるまで定電流放電を行って、初期放電容量を測定した。
 放電後の各電池を、上述した充電方法と同じ方法で充電した後、0℃に調整した恒温槽中に置き、電池の温度が低下してから1Cの定電流で電圧が2Vになるまで定電流放電させて、放電容量(低温1C放電容量)を測定した。そして、低温1C放電容量を初期放電容量で除して、各電池の低温負荷特性を評価した。
〔85℃貯蔵特性評価〕
 実施例および比較例の電池各5個について、低温負荷特性評価の際の初期放電容量測定時と同じ条件で定電流充電および定電圧充電を行った。充電後の各電池を外装体の平面部分を全て覆うことのできる面積の2枚の平板で挟み、0.5N/cmの力を加えた状態で、ゲージを用いて電池の厚み(貯蔵前厚み)を測定した。
 貯蔵前厚みを測定した電池を、85℃に調整した恒温槽中で24時間保管し、取り出してから室温(25℃)で3時間冷却した後、貯蔵前厚みと同じ方法で電池の厚み(貯蔵後厚み)を測定した。
 そして、下記式によって貯蔵前後での電池の厚みの変化率を算出し、5個の電池の平均値を求めて、各電池の貯蔵特性を評価した。
  厚み変化率(%) = 100×(貯蔵後厚み-貯蔵前厚み)/貯蔵前厚み
 前記の各評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表1に示す。なお、表1では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例1の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示す通り、正極合剤層の厚みが35μm以上58μm未満で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例1の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例1、2の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例2
 正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり46μmとした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。
 SiOの表面を炭素材料で被覆した複合体(負極活物質。炭素材料の量がSiO:100質量部に対して10質量部。)と黒鉛(負極活物質)とCMC(バインダ)とSBR(バインダ)とを、3:93:2:2の質量比で混合し、水に分散させて負極合剤含有ペーストを調製した。そして、この負極合剤含有ペーストを用いた以外は実施例1と同様にして、集電体の片面あたりの厚みが46μmの負極合剤層を、集電体の両面に有する負極を作製し、前記の正極とこの負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例3
 比較例1で用いたものと同じ正極合剤含有スラリーを用いた以外は実施例2と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例2と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例4
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥条件を比較例2と同じにした以外は実施例2と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例2と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例2および比較例3、4の非水電解質二次電池について、実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表2に示す。なお、表2では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例2の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示す通り、正極合剤層の厚みが35μm以上58μm未満で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例2の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例3、4の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例3
<正極の作製>
 Li1.01Co0.98Mg0.01Al0.01(正極活物質)とアセチレンブラック(導電助剤)とPVDF(バインダ)とを、97:1.9:1.1の質量比で混合し、NMPに分散させて正極合剤含有スラリー(溶媒を除く固形分濃度が80質量%)を調製した。
 この正極合剤含有スラリーを、集電体となる厚みが10μmのアルミニウム箔の片面に間欠塗布し、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を105℃に、最も下流側のドライヤー3を110℃に、それぞれ設定し、乾燥して正極合剤層を形成した。そして、アルミニウム箔のもう一方の面においても同様にして、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。乾燥後、カレンダ処理を行って、全厚が116μmになるように正極合剤層の厚みを調整した。これを切断して長尺状の正極を作製した。さらに、電流を取り出すためのアルミニウム製リード片をアルミニウム箔の露出部に溶接し、リード付き正極を得た。得られた正極における正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり53μmであった。
<負極の作製>
 黒鉛(負極活物質)とCMC(バインダ)とSBR(バインダ)とを、96:2:2の質量比で混合し、水に分散させて負極合剤含有ペーストを調製した。
 この負極合剤含有ペーストを、集電体となる厚みが10μmの銅箔の両面に間欠塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、全厚が148μmになるように負極合剤層の厚みを調整した。これを切断して長尺状の負極を作製した。さらに、電流を取り出すためのニッケル製リード片を銅箔の露出部に溶接し、リード付き負極を得た。得られた負極における負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり69μmであった。
 そして、前記の正極および負極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作成した。
実施例4
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を110℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例3と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例3と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例5
 正極活物質と導電助剤とバインダとを、96.5:2.4:1.1の質量比で混合した正極合剤を使用し、固形分濃度を78質量%とした以外は実施例3と同様にして正極合剤含有スラリーを調製し、この正極合剤含有スラリーを用いた以外は実施例4と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例3と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例6
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を110℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例3と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例3と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例3、4および比較例5、6の非水電解質二次電池について、充電時の終止電圧を4.4Vに変更した以外は実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表3に示す。なお、表3では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例3の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示す通り、正極合剤層の厚みが35μm以上58μm未満で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例3、4の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例5、6の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例5
 負極を、負極前駆体として80μmのAl箔に変更した以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。なお、実施例5の電池においては、初期の充電を行うことで正極からLiイオンが負極側のAlへ移動し、Li-Al合金を有する負極となる。
比較例7
 比較例1で作製したものと同じ正極を用いた以外は、実施例5と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例8
 比較例2で作製したものと同じ正極を用いた以外は、実施例5と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例5および比較例7、8の非水電解質二次電池について、実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表4に示す。なお、表4では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例5の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示す通り、正極合剤層の厚みが35μm以上58μm未満で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例5の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例7、8の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例6
<正極の作成>
 Li1.01Co0.98Mg0.01Al0.01とLi1.01Ni0.86Co0.15Al0.04とを、85:15の質量比で混合した正極活物質と、アセチレンブラック(導電助剤)と、黒鉛(導電助剤)と、PVDF(バインダ)とを、97.3:1.2:0.3:1.2の質量比で混合し、NMPに分散させて正極合剤含有スラリー(溶媒を除く固形分濃度が79質量%)を調製した。
 この正極合剤含有スラリーを、集電体となる厚みが15μmのアルミニウム箔の片面に間欠塗布し、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定し、乾燥して正極合剤層を形成した。そして、アルミニウム箔のもう一方の面においても同様にして、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。乾燥後、カレンダ処理を行って、全厚が135μmになるように正極合剤層の厚みを調整した。これを切断して長尺状の正極を作製した。さらに、電流を取り出すためのアルミニウム製リード片をアルミニウム箔の露出部に溶接し、リード付き正極を得た。得られた正極における正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり60μmであった。
<負極の作製>
 実施例1と同様にして調製した負極合剤含有ペーストを、集電体となる厚みが10μmの銅箔の両面に間欠塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、全厚が146μmになるように負極合剤層の厚みを調整した。これを切断して長尺状の負極を作製した。さらに、電流を取り出すためのニッケル製リード片を銅箔の露出部に溶接し、リード付き負極を得た。得られた負極における負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり68μmであった。
 そして、前記の正極および負極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例7
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり61μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例8
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり61μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例9
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に設定し、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり61μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例10
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり61μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例9
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例6と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例10
 正極活物質と、アセチレンブラック(導電助剤)と、黒鉛(導電助剤)と、PVDF(バインダ)との比率を、96.8:1.7:0.3:1.2の質量比に変更し、溶媒を除く固形分濃度を76質量%に変更した以外は、実施例6と同様にして調製した正極合剤含有スラリーを使用し、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例11
 気相成長炭素繊維(導電助剤)とキトサン(バインダ)とを、30:70の質量比で使用し、これらをNMPに分散させて調製したアンダーコート層形成用組成物を、実施例1で用いたものと同じ集電体(アルミニウム箔)の両面に塗布し、乾燥して、集電体の両面に、それぞれ0.5μmの厚みのアンダーコート層を形成した。
 前記のアンダーコート層を形成した集電体を使用し、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。なお、アンダーコート層を含めた正極合剤層における組成は、正極活物質:97.25質量%、導電助剤:1.55質量%およびバインダ:1.20質量%であった。
実施例12
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例11と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例11と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例13
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に設定し、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例11と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例11と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例11
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に設定し、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は実施例11と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例11と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例6~13および比較例9~11の非水電解質二次電池について、実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表5に示す。なお、表5では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例6の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示す通り、正極合剤層の厚みが58μm以上68μm未満で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例6~13の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例9~11の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例14
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、正極合剤層の厚みを、正極の全厚が145μmになるように調整した以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。得られた正極における正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり65μmであった。
 また、負極合剤層の厚みを、負極の全厚が154μmになるように調整した以外は、実施例6と同様にして負極を作製した。得られた負極における負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり72μmであった。
 そして、前記の正極および負極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例15
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に設定し、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり64μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例14と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例16
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり64μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例14と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例17
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり64μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は実施例14と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例18
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり64μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例14と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例12
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり64μmとした以外は、実施例6と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例14と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例13
 比較例10で調製したものと同じ正極合剤含有スラリーを用い、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例14と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例14と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例14~18および比較例12、13の非水電解質二次電池について、実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表6に示す。なお、表6では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例14の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6に示す通り、正極合剤層の厚みが58μm以上68μm未満で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例14~18の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例12、13の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例19
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を125℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり76μmとした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。
 また、負極合剤層の厚みを、集電体の片面あたり89μmとした以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
 そして、前記の正極および負極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例20
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例19と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例21
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例19と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例22
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を105℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例19と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例23
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を100℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例19と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例24
 固形分濃度を80質量%とした以外は、実施例1と同様にして調製した正極合剤含有スラリーを使用し、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を125℃に、中間部のドライヤー2を125℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例19と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例14
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を100℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり77μmとした以外は、実施例19と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例15
 比較例1で調製したものと同じ正極合剤含有スラリーを用い、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり77μmとした以外は、実施例19と同様にして正極を作製した。そして、この正極を用いた以外は、実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例19~24および比較例14、15の非水電解質二次電池について、実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表7に示す。なお、表7では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例19の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7に示す通り、正極合剤層の厚みが68μm以上80μm以下で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例19~24の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例14、15の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
実施例25
 実施例1で調製したものと同じ正極合剤含有スラリーを用い、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を125℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極における正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり70μmとした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。
 また、負極合剤層の厚みを、集電体の片面あたり81μmとした以外は、実施例1と同様にして負極を作製した。
 そして、前記の正極および負極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例26
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例25と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例25と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例27
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例25と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例25と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例28
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施し、かつ正極合剤層の厚みを集電体の片面あたり69μmとした以外は、実施例1と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は、実施例19と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例29
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例25と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例25と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例16
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例25と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例25と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例17
 比較例1で調製したものと同じ正極合剤含有スラリーを用い、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を110℃に、中間部のドライヤー2を110℃に、最も下流側のドライヤー3を125℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例25と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は、実施例25と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例30
 実施例11と同様にして作製したアンダーコート層を両面に形成した集電体を用い、正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を115℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例25と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例25と同様にして非水電解質二次電池を作製した。なお、アンダーコート層を含めた正極合剤層における組成は、正極活物質:93.95質量%、導電助剤:4.05質量%およびバインダ:2.0質量%であった。
実施例31
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例30と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例30と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
実施例32
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を120℃に、中間部のドライヤー2を115℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例30と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例30と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
比較例18
 正極合剤含有スラリーの塗膜の乾燥を、3基のドライヤーを有する乾燥炉を使用し、最も上流側のドライヤー1を125℃に、中間部のドライヤー2を120℃に、最も下流側のドライヤー3を120℃に、それぞれ設定して実施した以外は、実施例30と同様にしてアンダーコート層を有する正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例30と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
 実施例25~32および比較例16~18の非水電解質二次電池について、実施例1の電池などと同じ方法で、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価を行った。これらの評価結果を、正極における正極合剤層の厚み、Rs、ρvおよびRs/(ρv×d)と併せて、表8に示す。なお、表8では、低温負荷特性評価結果および85℃貯蔵特性評価結果は、いずれも実施例25の値を100としたときの相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表8に示す通り、正極合剤層の厚みが68μm以上80μm以下で、Rs/(ρv×d)の値が適正な正極を有する実施例25~32の電池は、Rs/(ρv×d)の値が不適な正極を用いた比較例16~18の電池に比べて、低温負荷特性評価および85℃貯蔵特性評価のいずれもが良好な結果であり、負荷特性と貯蔵特性とが高いレベルで両立できていた。
 本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、前記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、本発明は、これらの実施形態には限定されない。本発明の範囲は、前記の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれる。
 本発明の非水電解質二次電池は、前記の通り、負荷特性および貯蔵特性に優れており、こうした特性を生かして、特に大電流での放電が要求される用途に好ましく適用できるほか、従来から知られている非水電解質二次電池が使用されている用途と同じ用途に適用することができる。また、本発明の非水電解質二次電池用正極は、本発明の非水電解質二次電池を構成できる。
  1  非水電解質二次電池
  2  電極体
  3  正極外部端子
  4  負極外部端子
  5  ラミネートフィルム外装体

Claims (14)

  1.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する非水電解質二次電池用正極であって、
     前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みが35μm以上58μm未満であり、
     前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)が1.0±0.2であることを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
  2.  前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みが38μm以上58μm未満である請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極。
  3.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する非水電解質二次電池用正極であって、
     前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みが58μm以上68μm未満であり、
     前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)が0.55~1.6であることを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
  4.  前記Rs/(ρv×d)が0.8~1.26である請求項3に記載の非水電解質二次電池用正極。
  5.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する非水電解質二次電池用正極であって、
     前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みが68μm以上80μm以下であり、
     前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)が0.55~10であることを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
  6.  前記Rs/(ρv×d)が0.55~3.0である請求項5に記載の非水電解質二次電池用正極。
  7.  前記Rs/(ρv×d)が0.7~1.7である請求項5に記載の非水電解質二次電池用正極。
  8.  正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池であって、
     前記正極が、請求項1~7のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極であることを特徴とする非水電解質二次電池。
  9.  前記負極は、充電状態において、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔と、前記正極から放出されたLiイオンとの反応によって形成されたLi-Al合金とを有する請求項8に記載の非水電解質二次電池。
  10.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に形成するに際し、
     前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みを35μm以上58μm未満とし、
     前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)を1.0±0.2に調整することを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。
  11.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に形成するに際し、
     前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みを58μm以上68μm未満とし、
     前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)を0.55~1.6に調整することを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。
  12.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に形成するに際し、
     前記正極合剤層の、前記集電体の片面あたりの厚みを68μm以上80μm以下とし、
     前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗をRs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率をρv(Ωcm)、前記正極合剤層の厚みをd(cm)としたとき、Rs/(ρv×d)を0.55~10に調整することを特徴とする非水電解質二次電池用正極の製造方法。
  13.  正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池を製造するに際し、前記正極として、請求項10~12のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極の製造方法によって製造された非水電解質二次電池用正極を使用することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
  14.  正極活物質および導電助剤を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する非水電解質二次電池用正極の検査方法であって、
     非水電解質二次電池用正極について、前記正極合剤層と前記集電体との間の界面抵抗Rs(Ωcm)、前記正極合剤層の体積抵抗率ρv(Ωcm)、および前記正極合剤層の厚みd(cm)を測定して、Rs/(ρv×d)の値を算出する工程と、
     前記Rs/(ρv×d)の値に基づいて、前記非水電解質二次電池用正極を適用する非水電解質二次電池を選別する工程とを有することを特徴とする非水電解質二次電池用正極の検査方法。
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