WO2022270488A1 - リチウムイオン電池用電極組成物の製造方法 - Google Patents

リチウムイオン電池用電極組成物の製造方法 Download PDF

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electrode active
lithium ion
material particles
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秀樹 石溪
宮村拓弥
磯村省吾
堀江英明
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Apb株式会社
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an electrode composition for lithium ion batteries.
  • Lithium-ion batteries have been widely used in recent years as secondary batteries that can achieve high energy density and high output density, and various materials are being investigated to develop higher-performance lithium-ion batteries. .
  • the electrode active material particles it is being studied to coat the surface of the electrode active material particles with a resin.
  • a resin having a liquid absorption rate of 10% or more when immersed in an electrolytic solution and a tensile elongation at break of 10% or more in a saturated liquid absorption state.
  • a method of mitigating the volume change of the electrode by coating is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing an electrode composition for a lithium-ion battery that can be suppressed.
  • the present inventors found that the above problems can be solved by mixing the conductive filler with the coated electrode active material particles for lithium ion batteries in a specific order according to the shape thereof. reached. That is, the present invention mixes coated electrode active material particles for a lithium ion battery in which at least a part of the surface of the electrode active material particles is coated with a polymer compound, and a first conductive filler having an aspect ratio of 10 or less. and a second mixing step of mixing the electrode powder and a second conductive filler having an aspect ratio of 15 or more to obtain an electrode composition.
  • a method for producing an electrode composition for an ion battery is a specific order according to the shape thereof.
  • an electrode composition for a lithium ion battery that does not form aggregates of other electrode materials on the surface of the coating layer of the coated electrode active material particles, has good fluidity, and can suppress deterioration of battery performance. can be provided.
  • the first conductive filler having a small aspect ratio covers the surface of the coating layer of the coated electrode active material particles, thereby reducing the tackiness of the surface of the coating layer. Therefore, even if the second conductive filler having a large aspect ratio is added, it is possible to prevent the conductive filler from forming aggregates on the surface of the coating layer. Therefore, good fluidity can be imparted to the electrode composition for lithium ion batteries, and deterioration of battery performance can be suppressed.
  • the first mixing step will be explained.
  • coated electrode active material particles for lithium ion batteries are those in which at least a part of the surface of the electrode active material particles is coated with a polymer compound.
  • a layer composed of a polymer compound that coats the surface of the electrode active material particles is also referred to as a coating layer.
  • the electrode active material particles may be positive electrode active material particles or negative electrode active material particles.
  • the electrode composition for lithium ion batteries obtained by the method for producing an electrode composition for lithium ion batteries of the present invention can be used as a positive electrode composition for lithium ion batteries when the electrode active material particles are positive electrode active material particles.
  • the electrode active material particles are negative electrode active material particles, it can be used as a negative electrode composition for lithium ion batteries.
  • transition metal elements are two kinds of composite oxides (for example, LiFeMnO 4 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiMn 1-y Co y O 2
  • the volume average particle diameter means the particle diameter (Dv50) at 50% integrated value in the particle size distribution determined by the microtrack method (laser diffraction/scattering method).
  • the microtrack method is a method of obtaining a particle size distribution by utilizing scattered light obtained by irradiating particles with laser light.
  • a Microtrac manufactured by Nikkiso Co., Ltd. or the like can be used.
  • Carbon-based materials [graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, fired resin bodies (e.g., carbonized products obtained by firing phenol resin and furan resin, etc.), cokes (e.g., pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.) and carbon fiber, etc.], silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composites (carbon particles coated with silicon and/or silicon carbide, silicon particles or silicon oxide particles coated with carbon and/or coated with silicon carbide and silicon carbide) and silicon alloys (silicon-aluminum alloy, silicon-lithium alloy, silicon-nickel alloy, silicon-iron alloy, silicon-titanium alloy, silicon-manganese alloy, silicon- copper alloys and silicon-tin alloys, etc.)], conductive polymers (e.g., polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, titanium, etc.), metal oxides (titanium oxide, lithium
  • the volume average particle diameter of the negative electrode active material particles is preferably 0.01 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 60 ⁇ m, more preferably 2 to 40 ⁇ m, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. preferable.
  • the polymer compound constituting the coating layer may contain, as the acrylic monomer (a), a monomer (a1) having a carboxyl group or an acid anhydride group other than acrylic acid (a0).
  • Examples of the monomer (a1) having a carboxyl group or an acid anhydride group other than acrylic acid (a0) include monocarboxylic acids having 3 to 15 carbon atoms such as methacrylic acid, crotonic acid and cinnamic acid; (anhydride) maleic acid and fumaric acid; acids, (anhydrous) itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, and other dicarboxylic acids with 4 to 24 carbon atoms; trivalent to tetravalent or higher valent polycarboxylic acids with 6 to 24 carbon atoms, such as aconitic acid, etc. is mentioned.
  • the polymer compound constituting the coating layer may contain a monomer (a2) represented by the following general formula (1) as the acrylic monomer (a).
  • CH2 C( R1 ) COOR2 (1)
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 is a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms or 3 to 36 carbon atoms.
  • R1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 1 is preferably a methyl group.
  • R 2 is preferably a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms or a branched alkyl group having 13 to 36 carbon atoms.
  • R 2 is a linear or branched alkyl group having 4 to 12 carbon atoms
  • linear alkyl groups having 4 to 12 carbon atoms include butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl group, decyl group, undecyl group and dodecyl group.
  • Examples of branched alkyl groups having 4 to 12 carbon atoms include 1-methylpropyl group (sec-butyl group), 2-methylpropyl group, 1,1-dimethylethyl group (tert-butyl group), 1-methylbutyl group, 1 , 1-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group (neopentyl group), 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group , 1,1-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group , 1-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 4-methylhexyl group, 5-methylhexyl group, 1-
  • Examples of the branched alkyl group having 13 to 36 carbon atoms include 1-alkylalkyl groups [1-methyldodecyl group, 1-butyleicosyl group, 1-hexyloctadecyl group, 1-octylhexadecyl group, 1-decyltetradecyl group, 1-undecyltridecyl group, etc.], 2-alkylalkyl group [2-methyldodecyl group, 2-hexyloctadecyl group, 2- Octylhexadecyl group, 2-decyltetradecyl group, 2-undecyltridecyl group, 2-dodecylhexadecyl group, 2-tridecylpentadecyl group, 2-decyloctadecyl group, 2-tetradec
  • the polymer compound constituting the coating layer may contain an ester compound (a3) of a monohydric aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms and (meth)acrylic acid as the acrylic monomer (a).
  • ester compound (a3) of a monohydric aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms and (meth)acrylic acid as the acrylic monomer (a).
  • Methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol and the like can be mentioned as the monohydric aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms constituting the ester compound (a3).
  • (Meth)acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid.
  • the polymer compound constituting the coating layer is a polymer of a monomer composition containing acrylic acid (a0) and at least one of monomer (a1), monomer (a2) and ester compound (a3).
  • it is a polymer of a monomer composition containing acrylic acid (a0) and at least one of the monomer (a1), the ester compound (a21) and the ester compound (a3),
  • It is more preferably a polymer of a monomer composition containing acrylic acid (a0) and any one of monomer (a1), monomer (a2) and ester compound (a3), and acrylic acid (a0 ) and any one of the monomer (a1), the ester compound (a21) and the ester compound (a3).
  • Examples of the polymer compound constituting the coating layer include, for example, a copolymer of acrylic acid and maleic acid using maleic acid as the monomer (a1), and acrylic acid using 2-ethylhexyl methacrylate as the monomer (a2). and a copolymer of 2-ethylhexyl methacrylate, a copolymer of acrylic acid and methyl methacrylate using methyl methacrylate as the ester compound (a3), and the like.
  • the total content of the monomer (a1), the monomer (a2) and the ester compound (a3) is 2.0 to 9.9 based on the total weight of the monomers, from the viewpoint of suppressing the volume change of the electrode active material particles. % by weight, more preferably 2.5 to 7.0% by weight.
  • Structures having polymerizable unsaturated double bonds include vinyl groups, allyl groups, styrenyl groups, and (meth)acryloyl groups.
  • anionic groups include sulfonic acid groups and carboxyl groups.
  • An anionic monomer having a polymerizable unsaturated double bond and an anionic group is a compound obtained by combining these, examples of which include vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, styrenesulfonic acid and (meth)acrylic acid. be done.
  • a (meth)acryloyl group means an acryloyl group or a methacryloyl group.
  • Examples of cations constituting the anionic monomer salt (a4) include lithium ions, sodium ions, potassium ions and ammonium ions.
  • the polymer compound constituting the coating layer is copolymerized with acrylic acid (a0), monomer (a1), monomer (a2) and ester compound (a3) as acrylic monomer (a) within a range that does not impair physical properties. It may contain a radically polymerizable monomer (a5), which is possible. As the radically polymerizable monomer (a5), a monomer containing no active hydrogen is preferable, and the following monomers (a51) to (a58) can be used.
  • pyridine compounds having 7 to 14 carbon atoms, such as 2- or 4-vinylpyridine
  • imidazole compounds having 5 to 12 carbon atoms, such as N-vinylimidazole
  • pyrrole compounds having carbon atoms 6-13, such as N-vinylpyrrole
  • pyrrolidone compounds C6-13, such as N-vinyl-2-pyrrolidone
  • Nitro group-containing vinyl compounds (carbon number 8-16, such as nitrostyrene), etc.
  • cycloalkene e.g. cyclohexene
  • cycloalkadiene e.g. (di)cyclopentadiene
  • terpene e.g. pinene and limonene
  • Aromatic unsaturated compounds having 8 to 20 or more aromatic vinyl hydrocarbon carbon atoms such as styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, 2,4-dimethylstyrene, ethylstyrene, isopropylstyrene, butyl Styrene, phenylstyrene, cyclohexylstyrene, benzylstyrene
  • Unsaturated dicarboxylic acid diester Unsaturated dicarboxylic acid diester having 4 to 34 carbon atoms, such as dialkyl fumarate (the two alkyl groups are linear, branched or alicyclic groups having 1 to 22 carbon atoms) ), dialkyl maleates (wherein the two alkyl groups are linear, branched or alicyclic groups having 1 to 22 carbon atoms)
  • the radically polymerizable monomer (a5) When the radically polymerizable monomer (a5) is contained, its content is preferably 0.1 to 3.0% by weight based on the total weight of the monomers.
  • the monomer concentration of the solution or dispersion is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 10 to 90% by weight, still more preferably 15 to 85% by weight, and the amount of the polymerization initiator used is based on the total weight of the monomers. is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 2% by weight.
  • known chain transfer agents such as mercapto compounds (dodecyl mercaptan, n-butyl mercaptan, etc.) and/or halogenated hydrocarbons (carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, benzyl chloride, etc.) can be used. .
  • Examples of the method of cross-linking the polymer compound constituting the coating layer using the cross-linking agent (A′) include a method of coating the electrode active material particles with the polymer compound and then cross-linking the particles. Specifically, the coated active material particles are produced by mixing the electrode active material particles and the resin solution containing the polymer compound and removing the solvent, and then the solution containing the cross-linking agent (A′) is added to the coated active material.
  • a method in which the polymer compound constituting the coating layer is crosslinked by the crosslinker (A′) on the surface of the electrode active material particles by mixing with the particles and heating to cause desolvation and crosslinking reaction. is mentioned.
  • the heating temperature is adjusted according to the type of cross-linking agent, and is preferably 70° C. or higher when using the polyepoxy compound (a′1) as the cross-linking agent, and when using the polyol compound (a′2) It is preferably 120° C. or higher.
  • the coated electrode active material particles can be obtained by coating the electrode active material particles with a coating layer containing a polymer compound, a conductive aid, and ceramic particles.
  • the electrode active material particles are put into a universal mixer. While stirring at 30 to 500 rpm, a resin solution containing a polymer compound constituting the coating layer is dropped and mixed over 1 to 90 minutes, the conductive aid and ceramic particles are mixed, and the mixture is stirred at 50 to 200 ° C. , the pressure is reduced to 0.007 to 0.04 MPa, and then held for 10 to 150 minutes to remove the solvent.
  • the first conductive filler preferably has an aspect ratio of 5 or less from the viewpoint of reducing the tackiness of the surface of the coating layer and suppressing the formation of aggregates with the second conductive filler described later. , 3 or less.
  • coated electrode active material particles for a lithium ion battery in which at least a portion of the surface of the electrode active material particles is coated with a polymer compound, and a first conductive filler having an aspect ratio of 10 or less are mixed. By doing so, the electrode powder can be obtained.
  • the second mixing step is a step of mixing the electrode powder obtained in the first mixing step and a second conductive filler having an aspect ratio of 15 or more to obtain an electrode composition.
  • the second conductive filler to be mixed suppresses aggregation of the second conductive filler, and from the viewpoint of suitably imparting electronic conductivity, the weight of the electrode powder is It is preferably 0.05 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight.
  • TEM transmission electron microscope
  • the weight ratio of the first conductive filler is 0.2 to 5% by weight based on the weight of the electrode composition. Preferably.
  • the weight ratio of the second conductive filler is 0.1 based on the weight of the electrode composition. ⁇ 5% by weight is preferred.
  • the electrode composition for lithium ion batteries obtained by the method for producing an electrode composition for lithium ion batteries of the present invention can be used for producing electrodes for lithium ion batteries.
  • a lithium ion battery electrode includes an electrode active material layer containing a lithium ion battery electrode composition and an electrolytic solution containing an electrolyte and a solvent.
  • the coated electrode active material particles contained in the electrode active material layer are preferably 40 to 95% by weight based on the weight of the electrode active material layer, from the viewpoint of dispersibility of the electrode active material particles and electrode moldability. More preferably ⁇ 90% by weight.
  • electrolytes used in known electrolytic solutions can be used.
  • Lithium salts of organic anions such as (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC(CF 3 SO 2 ) 3 are included.
  • LiN(FSO 2 ) 2 is preferable from the viewpoint of battery output and charge/discharge cycle characteristics.
  • non-aqueous solvents used in known electrolytic solutions can be used.
  • amide compounds, sulfones, sulfolane and mixtures thereof can be used.
  • lactone compounds include five-membered ring ( ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, etc.) and six-membered ring ( ⁇ -valerolactone, etc.) lactone compounds.
  • Cyclic carbonates include propylene carbonate, ethylene carbonate (EC) and butylene carbonate (BC).
  • Chain carbonates include dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DEC), methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate and di-n-propyl carbonate.
  • DMC dimethyl carbonate
  • MEC methyl ethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • methyl-n-propyl carbonate ethyl-n-propyl carbonate
  • di-n-propyl carbonate ethyl-n-propyl carbonate
  • Cyclic ethers include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane and 1,4-dioxane.
  • Chain ethers include dimethoxymethane and 1,2-dimethoxyethane.
  • Phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, diethylmethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri(trifluoromethyl) phosphate, tri(trichloromethyl) phosphate, Tri(trifluoroethyl) phosphate, tri(triperfluoroethyl) phosphate, 2-ethoxy-1,3,2-dioxaphospholan-2-one, 2-trifluoroethoxy-1,3,2- dioxaphospholan-2-one, 2-methoxyethoxy-1,3,2-dioxaphospholan-2-one and the like.
  • Acetonitrile etc. are mentioned as a nitrile compound.
  • DMF etc. are mentioned as an amide compound.
  • Sulfones include dimethylsulfone, diethylsulfone, and the like.
  • One of these solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is preferably 1.2 to 5.0 mol/L, more preferably 1.5 to 4.5 mol/L, and 1.8 to 4.0 mol/L. more preferably 2.0 to 3.5 mol/L. Since such an electrolytic solution has an appropriate viscosity, it is possible to form a liquid film between the coated electrode active material particles and impart a lubricating effect (position adjustment ability of the coated active material particles) to the coated electrode active material particles. can do.
  • the electrode active material layer may further contain a conductive aid in addition to the conductive aid contained as necessary in the coating layer of the coated electrode active material particles described above. Whereas the conductive aid contained as necessary in the coating layer is integrated with the coated electrode active material particles, the conductive aid contained in the electrode active material layer is contained separately from the coated electrode active material particles. can be distinguished by As the conductive aid that the electrode active material layer may contain, those described in [First conductive filler, second conductive filler] can be used.
  • the total content of the conductive aid contained in the electrode and the conductive aid contained in the coating layer is based on the weight of the electrode active material layer excluding the electrolyte solution. Preferably less than 4% by weight, more preferably less than 3% by weight. On the other hand, the total content of the conductive aid contained in the electrode and the conductive aid contained in the coating layer is 2.5% by weight or more based on the weight of the electrode active material layer excluding the electrolytic solution. preferable.
  • the electrode active material layer may contain an adhesive resin.
  • the tacky resin means a resin that does not solidify and has tackiness even when the solvent component is volatilized and dried, and is a material different from the binder. Further, while the coating layer constituting the coated electrode active material particles is fixed to the surfaces of the electrode active material particles, the adhesive resin reversibly fixes the surfaces of the electrode active material particles to each other. The adhesive resin can be easily separated from the surface of the electrode active material particles, but the coating layer cannot be easily separated. Therefore, the coating layer and the adhesive resin are different materials.
  • the adhesive resin contains at least one low Tg monomer selected from the group consisting of vinyl acetate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, butyl acrylate and butyl methacrylate as an essential constituent monomer. is 45% by weight or more based on the total weight of the constituent monomers. When the adhesive resin is used, it is preferable to use 0.01 to 10% by weight of the adhesive resin with respect to the total weight of the electrode active material particles.
  • the electrode active material layer preferably consists of a non-bound body of coated electrode active material particles for a lithium ion battery.
  • the non-bonded body means that the positions of the electrode active material particles are not fixed in the electrode active material layer, and the electrode active material particles and the electrode active material particles and the current collector are irreversibly fixed. means not When the electrode active material layer is a non-bonded body, the electrode active material particles are not irreversibly fixed to each other, so that the electrode active material particles can be separated without causing breakage at the interface between the electrode active material particles. Even when stress is applied to the layer, the movement of the electrode active material particles prevents breakage of the electrode active material layer, which is preferable.
  • a lithium ion battery electrode is produced by, for example, applying a powder (composition for an electrode active material layer) obtained by mixing an electrode composition for a lithium ion battery and, if necessary, a conductive agent, etc. to a current collector and pressing it with a press.
  • a powder composition for an electrode active material layer
  • the composition for the electrode active material layer may be applied onto a release film and pressed to form an electrode active material layer, the electrode active material layer may be transferred to a current collector, and then the electrolytic solution may be injected.
  • a frame-shaped member is placed on the current collector, and the electrode active material layer composition is filled inside the frame-shaped member so that the thickness of the frame-shaped member is the same as the thickness of the frame-shaped member. Electrodes may be fabricated.
  • the conductive polymer material constituting the resin current collector for example, a resin to which a conductive agent is added can be used.
  • the conductive agent that constitutes the conductive polymer material the same conductive aid as an optional component of the coating layer can be preferably used.
  • polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferred, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferred.
  • PMP polyethylene
  • the resin current collector can be obtained by known methods described in JP-A-2012-150905, WO 2015/005116, and the like.
  • the resulting copolymer solution was transferred to a Teflon (registered trademark) vat and dried under reduced pressure at 150° C. and 0.01 MPa for 3 hours, and DMF was distilled off to obtain a copolymer. After roughly pulverizing this copolymer with a hammer, it was additionally pulverized with a mortar to obtain a powdery coating polymer compound (A).
  • Teflon registered trademark
  • Example 5 [First mixing step] 99.25 parts of the coated negative electrode active material particles, and flaky graphite (UP) as the first conductive filler [manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., trade name “UP-5- ⁇ ”, aspect ratio 2.2] 0.25 part of the powder was mixed at 2000 rpm for 5 minutes using a planetary stirring type mixing and kneading device ⁇ Awatori Mixer [manufactured by Thinky Co., Ltd.] to prepare a negative electrode powder.
  • UP flaky graphite
  • Comparative Example 5 Comparative Example 5
  • the first conductive filler and the second conductive filler were mixed together. That is, the first mixing step and the second mixing step were not performed separately (in Table 1 described later, the first mixing step and the second mixing step are indicated as absent).

Abstract

被覆電極活物質粒子の被覆層表面で他の電極材料が凝集体を形成せず、良好な流動性を有し、電池性能の悪化を抑制できるリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法を提供する。 電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と、アスペクト比が10以下である第1の導電性フィラーとを混合して電極用紛体を得る第一混合工程と、前記電極用紛体と、アスペクト比が15以上である第2の導電性フィラーとを混合して電極組成物を得る第二混合工程とを有するリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法。

Description

リチウムイオン電池用電極組成物の製造方法
本発明は、リチウムイオン電池用電極組成物の製造方法に関する。
リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、高出力密度が達成できる二次電池として、近年様々な用途に多用されており、より高性能のリチウムイオン電池を開発するために種々の材料が検討されている。
電極活物質粒子については、電極活物質粒子の表面を樹脂で被覆する検討がなされている。
例えば、特許文献1には、電解液に浸漬した際の吸液率が10%以上であり、飽和吸液状態での引張破断伸び率が10%以上である樹脂を用いて活物質の表面を被覆することで電極の体積変化を緩和する方法が開示されている。
国際公開第2015/005117号
電極活物質粒子を被覆する樹脂(被覆樹脂ともいう)に関して、電池性能改善を目的として様々な検討をする中で、タック性の強い樹脂を被覆樹脂として用いることが検討されている。
しかしながら、被覆樹脂のタック性が強いと、当該樹脂で被覆した被覆電極活物質粒子を導電助剤等の他の電極材料を混合する際に、被覆樹脂(被覆層ともいう)表面で他の電極材料が凝集体を形成する現象が生じることがあり、製造効率(流動性)や電池性能を悪化させるという課題があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被覆電極活物質粒子の被覆層表面で他の電極材料が凝集体を形成せず、良好な流動性を有し、電池性能の悪化を抑制できるリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、導電性フィラーをその形状に応じて、特定の順序でリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と混合することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と、アスペクト比が10以下である第1の導電性フィラーとを混合して電極用紛体を得る第一混合工程と、上記電極用紛体と、アスペクト比が15以上である第2の導電性フィラーとを混合して電極組成物を得る第二混合工程とを有するリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法である。
本発明によれば、被覆電極活物質粒子の被覆層表面で他の電極材料が凝集体を形成せず、良好な流動性を有し、電池性能の悪化を抑制できるリチウムイオン電池用電極組成物を提供することができる。
図1は、カーボンナノファイバー(CNF)のSEM写真である。 図2は、薄片状黒鉛(UP)のSEM写真である。 図3は、実施例1で作製した正極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図4は、実施例5で作製した負極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図5は、比較例1で作製した正極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図6は、比較例4で作製した正極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。
本発明のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と、アスペクト比が10以下である第1の導電性フィラーとを混合して電極用紛体を得る第一混合工程と、前記電極用紛体と、アスペクト比が15以上である第2の導電性フィラーとを混合して電極組成物を得る第二混合工程とを有する。
本発明のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法では、アスペクト比が小さい第1の導電性フィラーにより、被覆電極活物質粒子の被覆層表面を覆うことにより、被覆層表面のタック性を減少させることができるので、アスペクト比が大きい第2の導電性フィラーを添加しても、被覆層表面で導電性フィラーが凝集体を形成することを抑制することができる。そのため、リチウムイオン電池用電極組成物に良好な流動性を付与し、電池性能の悪化を抑制することができる。
まずは、第一混合工程について説明する。
<第一混合工程>
第一混合工程は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と、アスペクト比が10以下である第1の導電性フィラーとを混合して電極用紛体を得る工程である。
(リチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子)
リチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたものである。
なお、電極活物質粒子表面を被覆する高分子化合物により構成される層を被覆層ともいう。
電極活物質粒子は、正極活物質粒子であっても、負極活物質粒子であってもよい。
本発明のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法で得られるリチウムイオン電池用電極組成物は、電極活物質粒子が正極活物質粒子である場合、リチウムイオン電池用正極組成物として用いることができ、電極活物質粒子が負極活物質粒子である場合、リチウムイオン電池用負極組成物として用いることができる。
正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物{遷移金属が1種である複合酸化物(LiCoO、LiNiO、LiAlMnO、LiMnO及びLiMn等)、遷移金属元素が2種である複合酸化物(例えばLiFeMnO、LiNi1-xCo、LiMn1-yCo、LiNi1/3Co1/3Al1/3及びLiNi0.8Co0.15Al0.05)及び金属元素が3種以上である複合酸化物[例えばLiMM’M’’(M、M’及びM’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、a+b+c=1を満たす。例えばLiNi1/3Mn1/3Co1/3)等]等}、リチウム含有遷移金属リン酸塩(例えばLiFePO、LiCoPO、LiMnPO及びLiNiPO)、遷移金属酸化物(例えばMnO及びV)、遷移金属硫化物(例えばMoS及びTiS)及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ-p-フェニレン及びポリビニルカルバゾール)等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。
正極活物質粒子の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、0.01~100μmであることが好ましく、0.1~35μmであることがより好ましく、2~30μmであることがさらに好ましい。
なお、本明細書において、体積平均粒子径は、マイクロトラック法(レーザー回折・散乱法)によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径(Dv50)を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装(株)製のマイクロトラック等を用いることができる。
炭素系材料[黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等)及び炭素繊維等]、珪素系材料[珪素、酸化珪素(SiOx)、珪素-炭素複合体(炭素粒子の表面を珪素及び/又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び/又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等)及び珪素合金(珪素-アルミニウム合金、珪素-リチウム合金、珪素-ニッケル合金、珪素-鉄合金、珪素-チタン合金、珪素-マンガン合金、珪素-銅合金及び珪素-スズ合金等)等]、導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリピロール等)、金属(スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等)、金属酸化物(チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等)及び金属合金(例えばリチウム-スズ合金、リチウム-アルミニウム合金及びリチウム-アルミニウム-マンガン合金等)等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。
上記負極活物質粒子のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質粒子の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施してもよい。
負極活物質粒子の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、0.01~100μmであることが好ましく、0.1~60μmであることがより好ましく、2~40μmであることがさらに好ましい。
被覆層を構成する高分子化合物としては、例えば、アクリルモノマー(a)を必須構成単量体とする重合体を含む樹脂であることが好ましい。
具体的には、被覆層を構成する高分子化合物は、アクリルモノマー(a)として、アクリル酸(a0)を含む単量体組成物の重合体であることが好ましい。上記単量体組成物において、被覆層の柔軟性の観点から、アクリル酸(a0)の含有量は、単量体全体の重量を基準として90重量%以上、95重量%以下であることが好ましい。
被覆層を構成する高分子化合物は、アクリルモノマー(a)として、アクリル酸(a0)以外のカルボキシル基又は酸無水物基を有するモノマー(a1)を含有してもよい。
アクリル酸(a0)以外のカルボキシル基又は酸無水物基を有するモノマー(a1)としては、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸等の炭素数3~15のモノカルボン酸;(無水)マレイン酸、フマル酸、(無水)イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の炭素数4~24のジカルボン酸;アコニット酸等の炭素数6~24の3価~4価又はそれ以上の価数のポリカルボン酸等が挙げられる。
被覆層を構成する高分子化合物は、アクリルモノマー(a)として、下記一般式(1)で表されるモノマー(a2)を含有してもよい。
CH=C(R)COOR  (1)
[式(1)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数4~12の直鎖又は炭素数3~36の分岐アルキル基である。]
上記一般式(1)で表されるモノマー(a2)において、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rはメチル基であることが好ましい。
は、炭素数4~12の直鎖若しくは分岐アルキル基、又は、炭素数13~36の分岐アルキル基であることが好ましい。
(a21)Rが炭素数4~12の直鎖又は分岐アルキル基であるエステル化合物
炭素数4~12の直鎖アルキル基としては、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基が挙げられる。
炭素数4~12の分岐アルキル基としては、1-メチルプロピル基(sec-ブチル基)、2-メチルプロピル基、1,1-ジメチルエチル基(tert-ブチル基)、1-メチルブチル基、1,1-ジメチルプロピル基、1,2-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基(ネオペンチル基)、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基、1-エチルペンチル基、2-エチルペンチル基、3-エチルペンチル基、1,1-ジメチルペンチル基、1,2-ジメチルペンチル基、1,3-ジメチルペンチル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2-エチルペンチル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、6-メチルヘプチル基、1,1-ジメチルヘキシル基、1,2-ジメチルヘキシル基、1,3-ジメチルヘキシル基、1,4-ジメチルヘキシル基、1,5-ジメチルヘキシル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、1-メチルオクチル基、2-メチルオクチル基、3-メチルオクチル基、4-メチルオクチル基、5-メチルオクチル基、6-メチルオクチル基、7-メチルオクチル基、1,1-ジメチルヘプチル基、1,2-ジメチルヘプチル基、1,3-ジメチルヘプチル基、1,4-ジメチルヘプチル基、1,5-ジメチルヘプチル基、1,6-ジメチルヘプチル基、1-エチルヘプチル基、2-エチルヘプチル基、1-メチルノニル基、2-メチルノニル基、3-メチルノニル基、4-メチルノニル基、5-メチルノニル基、6-メチルノニル基、7-メチルノニル基、8-メチルノニル基、1,1-ジメチルオクチル基、1,2-ジメチルオクチル基、1,3-ジメチルオクチル基、1,4-ジメチルオクチル基、1,5-ジメチルオクチル基、1,6-ジメチルオクチル基、1,7-ジメチルオクチル基、1-エチルオクチル基、2-エチルオクチル基、1-メチルデシル基、2-メチルデシル基、3-メチルデシル基、4-メチルデシル基、5-メチルデシル基、6-メチルデシル基、7-メチルデシル基、8-メチルデシル基、9-メチルデシル基、1,1-ジメチルノニル基、1,2-ジメチルノニル基、1,3-ジメチルノニル基、1,4-ジメチルノニル基、1,5-ジメチルノニル基、1,6-ジメチルノニル基、1,7-ジメチルノニル基、1,8-ジメチルノニル基、1-エチルノニル基、2-エチルノニル基、1-メチルウンデシル基、2-メチルウンデシル基、3-メチルウンデシル基、4-メチルウンデシル基、5-メチルウンデシル基、6-メチルウンデシル基、7-メチルウンデシル基、8-メチルウンデシル基、9-メチルウンデシル基、10-メチルウンデシル基、1,1-ジメチルデシル基、1,2-ジメチルデシル基、1,3-ジメチルデシル基、1,4-ジメチルデシル基、1,5-ジメチルデシル基、1,6-ジメチルデシル基、1,7-ジメチルデシル基、1,8-ジメチルデシル基、1,9-ジメチルデシル基、1-エチルデシル基、2-エチルデシル基等が挙げられる。これらの中では、特に、2-エチルヘキシル基が好ましい。
(a22)Rが炭素数13~36の分岐アルキル基であるエステル化合物
炭素数13~36の分岐アルキル基としては、1-アルキルアルキル基[1-メチルドデシル基、1-ブチルエイコシル基、1-ヘキシルオクタデシル基、1-オクチルヘキサデシル基、1-デシルテトラデシル基、1-ウンデシルトリデシル基等]、2-アルキルアルキル基[2-メチルドデシル基、2-ヘキシルオクタデシル基、2-オクチルヘキサデシル基、2-デシルテトラデシル基、2-ウンデシルトリデシル基、2-ドデシルヘキサデシル基、2-トリデシルペンタデシル基、2-デシルオクタデシル基、2-テトラデシルオクタデシル基、2-ヘキサデシルオクタデシル基、2-テトラデシルエイコシル基、2-ヘキサデシルエイコシル基等]、3~34-アルキルアルキル基(3-アルキルアルキル基、4-アルキルアルキル基、5-アルキルアルキル基、32-アルキルアルキル基、33-アルキルアルキル基及び34-アルキルアルキル基等)、並びに、プロピレンオリゴマー(7~11量体)、エチレン/プロピレン(モル比16/1~1/11)オリゴマー、イソブチレンオリゴマー(7~8量体)及びα-オレフィン(炭素数5~20)オリゴマー(4~8量体)等から得られるオキソアルコールから水酸基を除いた残基のような1又はそれ以上の分岐アルキル基を含有する混合アルキル基等が挙げられる。
被覆層を構成する高分子化合物は、アクリルモノマー(a)として、炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化合物(a3)を含有してもよい。
エステル化合物(a3)を構成する炭素数1~3の1価の脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール、1-プロパノール及び2-プロパノール等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
被覆層を構成する高分子化合物は、アクリル酸(a0)と、モノマー(a1)、モノマー(a2)及びエステル化合物(a3)のうちの少なくとも1つとを含む単量体組成物の重合体であることが好ましく、アクリル酸(a0)と、モノマー(a1)、エステル化合物(a21)及びエステル化合物(a3)のうちの少なくとも1つとを含む単量体組成物の重合体であることがより好ましく、アクリル酸(a0)と、モノマー(a1)、モノマー(a2)及びエステル化合物(a3)のうちのいずれか1つとを含む単量体組成物の重合体であることがさらに好ましく、アクリル酸(a0)と、モノマー(a1)、エステル化合物(a21)及びエステル化合物(a3)のうちのいずれか1つとを含む単量体組成物の重合体であることが最も好ましい。
被覆層を構成する高分子化合物としては、例えば、モノマー(a1)としてマレイン酸を用いた、アクリル酸及びマレイン酸の共重合体、モノマー(a2)としてメタクリル酸2-エチルヘキシルを用いた、アクリル酸及びメタクリル酸2-エチルヘキシルの共重合体、エステル化合物(a3)としてメタクリル酸メチルを用いた、アクリル酸及びメタクリル酸メチルの共重合体等が挙げられる。
モノマー(a1)、モノマー(a2)及びエステル化合物(a3)の合計含有量は、電極活物質粒子の体積変化抑制等の観点から、単量体全体の重量を基準として2.0~9.9重量%であることが好ましく、2.5~7.0重量%であることがより好ましい。
被覆層を構成する高分子化合物は、アクリルモノマー(a)として、重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体の塩(a4)を含有しないことが好ましい。
重合性不飽和二重結合を有する構造としてはビニル基、アリル基、スチレニル基及び(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。
アニオン性基としては、スルホン酸基及びカルボキシル基等が挙げられる。
重合性不飽和二重結合とアニオン性基とを有するアニオン性単量体はこれらの組み合わせにより得られる化合物であり、例えばビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸及び(メタ)アクリル酸が挙げられる。
なお、(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を意味する。
アニオン性単量体の塩(a4)を構成するカチオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン及びアンモニウムイオン等が挙げられる。
また、被覆層を構成する高分子化合物は、物性を損なわない範囲で、アクリルモノマー(a)として、アクリル酸(a0)、モノマー(a1)、モノマー(a2)及びエステル化合物(a3)と共重合可能であるラジカル重合性モノマー(a5)を含有してもよい。
ラジカル重合性モノマー(a5)としては、活性水素を含有しないモノマーが好ましく、下記(a51)~(a58)のモノマーを用いることができる。
(a51)炭素数13~20の直鎖脂肪族モノオール、炭素数5~20の脂環式モノオール又は炭素数7~20の芳香脂肪族モノオールと(メタ)アクリル酸から形成されるハイドロカルビル(メタ)アクリレート
上記モノオールとしては、(i)直鎖脂肪族モノオール(トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、アラキジルアルコール等)、(ii)脂環式モノオール(シクロペンチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、シクロヘプチルアルコール、シクロオクチルアルコール等)、(iii)芳香脂肪族モノオール(ベンジルアルコール等)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
(a52)ポリ(n=2~30)オキシアルキレン(炭素数2~4)アルキル(炭素数1~18)エーテル(メタ)アクリレート[メタノールのエチレンオキサイド(以下EOと略記)10モル付加物(メタ)アクリレート、メタノールのプロピレンオキサイド(以下POと略記)10モル付加物(メタ)アクリレート等]
(a53)窒素含有ビニル化合物
(a53-1)アミド基含有ビニル化合物
(i)炭素数3~30の(メタ)アクリルアミド化合物、例えばN,N-ジアルキル(炭素数1~6)又はジアラルキル(炭素数7~15)(メタ)アクリルアミド(N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジベンジルアクリルアミド等)、ジアセトンアクリルアミド
(ii)上記(メタ)アクリルアミド化合物を除く、炭素数4~20のアミド基含有ビニル化合物、例えばN-メチル-N-ビニルアセトアミド、環状アミド[ピロリドン化合物(炭素数6~13、例えば、N-ビニルピロリドン等)]
(a53-2)(メタ)アクリレート化合物
(i)ジアルキル(炭素数1~4)アミノアルキル(炭素数1~4)(メタ)アクリレート[N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モルホリノエチル(メタ)アクリレート等]
(ii)4級アンモニウム基含有(メタ)アクリレート{3級アミノ基含有(メタ)アクリレート[N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等]の4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)等}
(a53-3)複素環含有ビニル化合物
ピリジン化合物(炭素数7~14、例えば2-又は4-ビニルピリジン)、イミダゾール化合物(炭素数5~12、例えばN-ビニルイミダゾール)、ピロール化合物(炭素数6~13、例えばN-ビニルピロール)、ピロリドン化合物(炭素数6~13、例えばN-ビニル-2-ピロリドン)
(a53-4)ニトリル基含有ビニル化合物
炭素数3~15のニトリル基含有ビニル化合物、例えば(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアルキル(炭素数1~4)アクリレート
(a53-5)その他の窒素含有ビニル化合物
ニトロ基含有ビニル化合物(炭素数8~16、例えばニトロスチレン)等
(a54)ビニル炭化水素
(a54-1)脂肪族ビニル炭化水素
炭素数2~18又はそれ以上のオレフィン(エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン等)、炭素数4~10又はそれ以上のジエン(ブタジエン、イソプレン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン等)等
(a54-2)脂環式ビニル炭化水素
炭素数4~18又はそれ以上の環状不飽和化合物、例えばシクロアルケン(例えばシクロヘキセン)、(ジ)シクロアルカジエン[例えば(ジ)シクロペンタジエン]、テルペン(例えばピネン及びリモネン)、インデン
(a54-3)芳香族ビニル炭化水素
炭素数8~20又はそれ以上の芳香族不飽和化合物、例えばスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4-ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン
(a55)ビニルエステル
脂肪族ビニルエステル[炭素数4~15、例えば脂肪族カルボン酸(モノ-又はジカルボン酸)のアルケニルエステル(例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメトキシアセテート)]
芳香族ビニルエステル[炭素数9~20、例えば芳香族カルボン酸(モノ-又はジカルボン酸)のアルケニルエステル(例えばビニルベンゾエート、ジアリルフタレート、メチル-4-ビニルベンゾエート)、脂肪族カルボン酸の芳香環含有エステル(例えばアセトキシスチレン)]
(a56)ビニルエーテル
脂肪族ビニルエーテル[炭素数3~15、例えばビニルアルキル(炭素数1~10)エーテル(ビニルメチルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニル2-エチルヘキシルエーテル等)、ビニルアルコキシ(炭素数1~6)アルキル(炭素数1~4)エーテル(ビニル-2-メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、3,4-ジヒドロ-1,2-ピラン、2-ブトキシ-2’-ビニロキシジエチルエーテル、ビニル-2-エチルメルカプトエチルエーテル等)、ポリ(2~4)(メタ)アリロキシアルカン(炭素数2~6)(ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等)]、芳香族ビニルエーテル(炭素数8~20、例えばビニルフェニルエーテル、フェノキシスチレン)
(a57)ビニルケトン
脂肪族ビニルケトン(炭素数4~25、例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン)、芳香族ビニルケトン(炭素数9~21、例えばビニルフェニルケトン)
(a58)不飽和ジカルボン酸ジエステル
炭素数4~34の不飽和ジカルボン酸ジエステル、例えばジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数1~22の、直鎖、分岐鎖又は脂環式の基)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数1~22の、直鎖、分岐鎖又は脂環式の基)
ラジカル重合性モノマー(a5)を含有する場合、その含有量は、単量体全体の重量を基準として0.1~3.0重量%であることが好ましい。
被覆層を構成する高分子化合物は、被覆層に追従性(柔軟性)を付与して被覆電極活物質粒子の体積変化の影響を抑制する観点から、メタクリル酸、メチルメタクリレート及び2-エチルヘキシルメタクリレートを必須構成単量体とする重合体であることが好ましい。
被覆層を構成する高分子化合物の重量平均分子量の好ましい下限は3,000、より好ましい下限は5,000、さらに好ましい下限は7,000である。一方、上記高分子化合物の重量平均分子量の好ましい上限は100,000、より好ましい上限は70,000である。
被覆層を構成する高分子化合物の重量平均分子量は、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCと略記)測定により求めることができる。
装置:Alliance GPC V2000(Waters社製)
溶媒:オルトジクロロベンゼン、DMF、THF
標準物質:ポリスチレン
サンプル濃度:3mg/ml
カラム固定相:PLgel 10μm、MIXED-B 2本直列(ポリマーラボラトリーズ社製)
カラム温度:135℃
被覆層を構成する高分子化合物は、公知の重合開始剤{アゾ系開始剤[2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)等]、パーオキサイド系開始剤(ベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド等)等}を使用して公知の重合方法(塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等)により製造することができる。
重合開始剤の使用量は、重量平均分子量を好ましい範囲に調整する等の観点から、モノマーの全重量に基づいて好ましくは0.01~5重量%、より好ましくは0.05~2重量%、さらに好ましくは0.1~1.5重量%であり、重合温度及び重合時間は重合開始剤の種類等に応じて調整されるが、重合温度は好ましくは-5~150℃、(より好ましくは30~120℃)、反応時間は好ましくは0.1~50時間(より好ましくは2~24時間)で行われる。
溶液重合の場合に使用される溶媒としては、例えばエステル(炭素数2~8、例えば酢酸エチル及び酢酸ブチル)、アルコール(炭素数1~8、例えばメタノール、エタノール及びオクタノール)、炭化水素(炭素数4~8、例えばn-ブタン、シクロヘキサン及びトルエン)、アミド(例えばN,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する))及びケトン(炭素数3~9、例えばメチルエチルケトン)が挙げられ、重量平均分子量を好ましい範囲に調整する等の観点から、その使用量はモノマーの合計重量に基づいて好ましくは5~900重量%、より好ましくは10~400重量%、さらに好ましくは30~300重量%であり、モノマー濃度としては、好ましくは10~95重量%、より好ましくは20~90重量%、さらに好ましくは30~80重量%である。
乳化重合及び懸濁重合における分散媒としては、水、アルコール(例えばエタノール)、エステル(例えばプロピオン酸エチル)、軽ナフサ等が挙げられ、乳化剤としては、高級脂肪酸(炭素数10~24)金属塩(例えばオレイン酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウム)、高級アルコール(炭素数10~24)硫酸エステル金属塩(例えばラウリル硫酸ナトリウム)、エトキシ化テトラメチルデシンジオール、メタクリル酸スルホエチルナトリウム、メタクリル酸ジメチルアミノメチル等が挙げられる。さらに安定剤としてポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等を加えてもよい。
溶液又は分散液のモノマー濃度は好ましくは5~95重量%、より好ましくは10~90重量%、さらに好ましくは15~85重量%であり、重合開始剤の使用量は、モノマーの全重量に基づいて好ましくは0.01~5重量%、より好ましくは0.05~2重量%である。
重合に際しては、公知の連鎖移動剤、例えばメルカプト化合物(ドデシルメルカプタン、n-ブチルメルカプタン等)及び/又はハロゲン化炭化水素(四塩化炭素、四臭化炭素、塩化ベンジル等)を使用することができる。
被覆層を構成する高分子化合物は、上記高分子化合物をカルボキシル基と反応する反応性官能基を有する架橋剤(A’){好ましくはポリエポキシ化合物(a’1)[ポリグリシジルエーテル(ビスフェノールAジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル及びグリセリントリグリシジルエーテル等)及びポリグリシジルアミン(N,N-ジグリシジルアニリン及び1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル))等]及び/又はポリオール化合物(a’2)(エチレングリコール等)}で架橋してなる架橋重合体であってもよい。
架橋剤(A’)を用いて被覆層を構成する高分子化合物を架橋する方法としては、電極活物質粒子を、上記高分子化合物で被覆した後に架橋する方法が挙げられる。具体的には、電極活物質粒子と上記高分子化合物を含む樹脂溶液を混合し脱溶剤することにより、被覆活物質粒子を製造した後に、架橋剤(A’)を含む溶液を該被覆活物質粒子に混合して加熱することにより、脱溶剤と架橋反応を生じさせて、被覆層を構成する高分子化合物が架橋剤(A’)によって架橋される反応を電極活物質粒子の表面で起こす方法が挙げられる。
加熱温度は、架橋剤の種類に応じて調整されるが、架橋剤としてポリエポキシ化合物(a’1)を用いる場合は好ましくは70℃以上であり、ポリオール化合物(a’2)を用いる場合は好ましくは120℃以上である。
被覆層は、導通性を付与する観点から、導電助剤を含むことが好ましい。
導電助剤としては、金属[アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト及びカーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びサーマルランプブラック等)等]、及びこれらの混合物等が挙げられるが、後述する第1の導電性フィラーであること、すなわち、アスペクト比が10以下の導電性フィラーであることが好ましい。
一方、被覆層は後述する第2の導電性フィラー(アスペクト比が15以上の導電性フィラー)を含まないことが好ましい。アスペクト比が15以上の導電性フィラーを含むと、被覆層中で第1の導電性フィラーと第2の導電性フィラーとの凝集体が形成されることがある。
被覆層を構成する高分子化合物と導電助剤の比率は特に限定されるものではないが、電池の内部抵抗等の観点から、重量比率で被覆層を構成する高分子化合物(樹脂固形分重量):導電助剤が1:0.01~1:50であることが好ましく、1:0.2~1:3.0であることがより好ましい。
被覆層は、電解液と被覆電極活物質粒子との間で起こる副反応を抑制する観点から、セラミック粒子を含むことが好ましい。
セラミック粒子としては、金属炭化物粒子、金属酸化物粒子、ガラスセラミック粒子等が挙げられる。
金属炭化物粒子としては、例えば、炭化ケイ素(SiC)、炭化タングステン(WC)、炭化モリブデン(MoC)、炭化チタン(TiC)、炭化タンタル(TaC)、炭化ニオブ(NbC)、炭化バナジウム(VC)、炭化ジルコニウム(ZrC)等が挙げられる。
金属酸化物粒子としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al)、二酸化ケイ素(SiO)、酸化スズ(SnO)、チタニア(TiO)、ジルコニア(ZrO)、酸化インジウム(In)、Li、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiOや、ABO(但し、Aは、Ca、Sr、Ba、La、Pr及びYからなる群より選択される少なくとも1種であり、Bは、Ni、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Mo、Ru、Rh、Pd及びReからなる群より選択される少なくとも1種)で表されるペロブスカイト型酸化物粒子等が挙げられる。
金属酸化物粒子としては、電解液と被覆電極活物質粒子との間で起こる副反応を好適に抑制する観点から、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al)、二酸化ケイ素(SiO)、及び、四ほう酸リチウム(Li)が好ましい。
セラミック粒子としては、電解液と被覆電極活物質粒子との間で起こる副反応を好適に抑制する観点から、ガラスセラミック粒子であることが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ガラスセラミック粒子としては、菱面体晶系を有するリチウム含有リン酸化合物であることが好ましく、その化学式は、LiM”12(X=1~1.7)で表される。
ここでM”はZr、Ti、Fe、Mn、Co、Cr、Ca、Mg、Sr、Y、Sc、Sn、La、Ge、Nb、Alからなる群より選ばれた1種以上の元素である。また、Pの一部をSi又はBに、Oの一部をF、Cl等で置換してもよい。例えば、Li1.15Ti1.85Al0.15Si0.052.9512、Li1.2Ti1.8Al0.1Ge0.1Si0.052.9512等を用いることができる。
また、異なる組成の材料を混合又は複合してもよく、ガラス電解質等で表面をコートしてもよい。又は、熱処理によりNASICON型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の結晶相を析出するガラスセラミック粒子を用いることが好ましい。
ガラス電解質としては、特開2019-96478号公報に記載のガラス電解質が挙げられる。
ここで、ガラスセラミック粒子におけるLiOの配合割合は酸化物換算で8質量%以下であることが好ましい。
NASICON型構造でなくとも、Li、La、Mg、Ca、Fe、Co、Cr、Mn、Ti、Zr、Sn、Y、Sc、P、Si、O、In、Nb、Fからなり、LISICON型、ぺロブスカイト型、β-Fe(SO型、LiIn(PO型の結晶構造を、持ち、Liイオンを室温で1×10-5S/cm以上伝導する固体電解質を用いても良い。
上述したセラミック粒子は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
セラミック粒子の体積平均粒子径は、エネルギー密度の観点及び電気抵抗値の観点から、1~1200nmであることが好ましく、1~500nmであることがより好ましく、1~150nmであることがさらに好ましい。
セラミック粒子の重量割合は、被覆電極活物質粒子の重量を基準として0.5~5.0重量%であることが好ましい。
セラミック粒子を上記範囲で含有することにより、電解液と被覆電極活物質粒子との間で起こる副反応を好適に抑制することができる。
セラミック粒子の重量割合は、被覆電極活物質粒子の重量を基準として2.0~4.0重量%であることがより好ましい。
被覆電極活物質粒子の製造方法は、例えば、電極活物質粒子、高分子化合物、導電助剤、セラミック粒子及び有機溶剤を混合した後に脱溶剤する工程を有することが好ましい。
有機溶剤としては高分子化合物を溶解可能な有機溶剤であれば特に限定されず、公知の有機溶剤を適宜選択して用いることができる。
被覆電極活物質粒子の製造方法では、まず、電極活物質粒子、被覆層を構成する高分子化合物、導電助剤及びセラミック粒子を有機溶剤中で混合する。
電極活物質粒子、被覆層を構成する高分子化合物、導電助剤及びセラミック粒子を混合する順番は特に限定されず、例えば、事前に混合した被覆層を構成する高分子化合物と導電助剤とセラミック粒子とからなる樹脂組成物を電極活物質粒子とさらに混合してもよいし、電極活物質粒子、被覆層を構成する高分子化合物、導電助剤及びセラミック粒子を同時に混合してもよいし、電極活物質粒子に被覆層を構成する高分子化合物を混合し、さらに導電助剤及びセラミック粒子を混合してもよい。
被覆電極活物質粒子は、電極活物質粒子を、高分子化合物と導電助剤とセラミック粒子とを含む被覆層で被覆することで得ることができ、例えば、電極活物質粒子を万能混合機に入れて30~500rpmで撹拌した状態で、被覆層を構成する高分子化合物を含む樹脂溶液を1~90分かけて滴下混合し、導電助剤及びセラミック粒子を混合し、撹拌したまま50~200℃に昇温し、0.007~0.04MPaまで減圧した後に10~150分保持して脱溶剤することにより得ることができる。
電極活物質粒子と、被覆層を構成する高分子化合物、導電助剤及びセラミック粒子とを含む樹脂組成物との配合比率は特に限定されるものではないが、重量比率で電極活物質粒子:樹脂組成物=1:0.001~0.1であることが好ましい。
電極活物質粒子は、表面の少なくとも一部が被覆層で被覆されている。
電極活物質粒子は、サイクル特性の観点から、下記計算式で得られる被覆率が30~95%であることが好ましい。
被覆率(%)={1-[被覆電極活物質粒子のBET比表面積/(電極活物質粒子のBET比表面積×被覆電極活物質粒子中に含まれる電極活物質粒子の重量割合+導電助剤のBET比表面積×被覆電極活物質粒子中に含まれる導電助剤の重量割合+セラミック粒子のBET比表面積×被覆電極活物質粒子中に含まれるセラミック粒子の重量割合)]}×100
(第1の導電性フィラー)
第1の導電性フィラーは、アスペクト比が10以下である。
第1の導電性フィラーとしては、上記アスペクト比を満たすものであれば特に限定されず、金属[アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト(薄片状黒鉛(UP))及びカーボンブラック(アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びサーマルランプブラック等)等]、及びこれらの混合物等が挙げられる。
なかでも、第1の導電性フィラーのアスペクト比を好適に充足し、被覆層表面のタック性を好適に減少させる観点から、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、薄片状黒鉛(UP)が好ましい。
第1の導電性フィラーは、被覆層表面のタック性を減少させ、後述する第2の導電性フィラーとの凝集体を形成することを抑制する観点から、アスペクト比が5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましい。
本明細書において「アスペクト比」とは、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の観察手段を用い、数~数十視野中に観察される粒子の短径(x)と長径(y)を測定し、短径(x)に対する長径(y)の比[長径(y)/短径(x)]の平均値を算出したものである。
例えば、図1は、カーボンナノファイバー(CNF)のSEM写真であり、図2は、薄片状黒鉛(UP)のSEM写真である。図1及び図2のように、SEM写真の中から無作為に20個の粒子を選択して、それぞれの短径(x)と長径(y)とを測定し、短径(x)に対する長径(y)の比[長径(y)/短径(x)]の平均値を算出すればよい。
第1の導電性フィラーの平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、0.01~10μm程度であることが好ましい。
本明細書中において、「導電助剤の粒子径」とは、導電助剤の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の観察手段を用い、数~数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。
第一混合工程にて、混合する第1の導電性フィラーは、リチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子の重量に対して、0.1~10重量%であることが好ましく、0.2~5重量%であることがより好ましい。
第1の導電性フィラーが0.1重量%未満であると、被覆層表面のタック性を十分に減少できないことがあり、10質量%を超えると、第1の導電性フィラーが凝集したり、後述する第2の導電性フィラーが被覆層に接触できず外部で凝集したりすることがある。
(電極用紛体)
第一混合工程では、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と、アスペクト比が10以下である第1の導電性フィラーとを混合することにより、電極用紛体を得ることができる。
第一混合工程における混合方法としては、例えば、三本ローラーミル、ボールミル、遊星式ボールミル等の分散機や混練機等を用いて行うことができる。
具体的には、遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎(登録商標)[(株)シンキー製]}を好適に用いることができる。
混合の際の回転速度としては、例えば、1000~3000rpmであることが好ましく、1500~2500rpmであることがより好ましい。
混合時間としては、1~30分間混合することが好ましく、2~15分間混合することがより好ましい。
<第二混合工程>
第二混合工程は、第一混合工程で得られた電極用粉体と、アスペクト比が15以上である第2の導電性フィラーとを混合して電極組成物を得る工程である。
(第2の導電性フィラー)
第2の導電性フィラーは、アスペクト比が15以上である。
第2の導電性フィラーとしては、上記アスペクト比を満たすものであれば特に限定されず、金属[アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト(薄片状黒鉛(UP))及びカーボンブラック(ファーネスブラック、チャンネルブラック及びサーマルランプブラック等)、カーボンナノファイバー(CNF)等]、及びこれらの混合物等が挙げられる。
なかでも、第2の導電性フィラーのアスペクト比を好適に充足し、被覆層表面のタック性を好適に減少させる観点から、カーボンナノファイバー(CNF)が好ましい。
第2の導電性フィラーは、電子伝導路を好適に形成して電子伝導性を好適に付与する観点から、アスペクト比が20以上であることが好ましく、25以上であることがより好ましい。
第二混合工程にて、混合する第2の導電性フィラーは、第2の導電性フィラーの凝集を抑制し、電子伝導性を好適に付与する観点から、電極用粉体の重量に対して、0.05~10重量%であることが好ましく、0.1~5重量%であることがより好ましい。
第二混合工程における混合方法としては、例えば、三本ローラーミル、ボールミル、遊星式ボールミル等の分散機や混練機等を用いて行うことができる。
具体的には、遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を好適に用いることができる。
混合の際の回転速度としては、例えば、1000~3000rpmであることが好ましく、1500~2500rpmであることがより好ましい。
混合時間としては、1~30分間混合することが好ましく、2~15分間混合することがより好ましい。
(電極組成物)
本発明のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法により得られる電極組成物は、被覆層表面で凝集体を形成することを抑制することができる。そのため、リチウムイオン電池用電極組成物に良好な流動性を付与し、電池性能の悪化を抑制することができる。
なお、被覆層表面にて凝集体が形成されているか否かについては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の観察手段を用い、被覆層表面の状態を観察することにより、確認することができる。
電極組成物において、被覆層表面で凝集体を形成することを好適に抑制する観点から、第1の導電性フィラーの重量割合は、電極組成物の重量を基準として0.2~5重量%であることが好ましい。
電極組成物において、第2の導電性フィラーの凝集を抑制し、電子伝導性を好適に付与する観点から、第2の導電性フィラーの重量割合は、電極組成物の重量を基準として0.1~5重量%であることが好ましい。
<リチウムイオン電池用電極>
本発明のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法により得られるリチウムイオン電池用電極組成物は、リチウムイオン電池用電極の製造に用いることができる。
リチウムイオン電池用電極は、リチウムイオン電池用電極組成物と、電解質及び溶媒を含有する電解液とを含む電極活物質層を備える。
電極活物質層に含まれる被覆電極活物質粒子は、電極活物質粒子の分散性および電極成形性の観点から、電極活物質層の重量を基準として40~95重量%であることが好ましく、60~90重量%であることがより好ましい。
電解質としては、公知の電解液に用いられている電解質が使用でき、例えば、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiClO及びLiN(FSO等の無機アニオンのリチウム塩、LiN(CFSO、LiN(CSO及びLiC(CFSO等の有機アニオンのリチウム塩が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはLiN(FSOである。
溶媒としては、公知の電解液に用いられている非水溶媒が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン及びこれらの混合物を用いることができる。
ラクトン化合物としては、5員環(γ-ブチロラクトン及びγ-バレロラクトン等)及び6員環(δ-バレロラクトン等)のラクトン化合物等が挙げられる。
環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート(EC)及びブチレンカーボネート(BC)等が挙げられる。
鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチル-n-プロピルカーボネート、エチル-n-プロピルカーボネート及びジ-n-プロピルカーボネート等が挙げられる。
鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及びプロピオン酸メチル等が挙げられる。
環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキソラン及び1,4-ジオキサン等が挙げられる。鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン及び1,2-ジメトキシエタン等が挙げられる。
リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ(トリフルオロメチル)、リン酸トリ(トリクロロメチル)、リン酸トリ(トリフルオロエチル)、リン酸トリ(トリパーフルオロエチル)、2-エトキシ-1,3,2-ジオキサホスホラン-2-オン、2-トリフルオロエトキシ-1,3,2-ジオキサホスホラン-2-オン及び2-メトキシエトキシ-1,3,2-ジオキサホスホラン-2-オン等が挙げられる。
ニトリル化合物としては、アセトニトリル等が挙げられる。アミド化合物としては、DMF等が挙げられる。スルホンとしては、ジメチルスルホン及びジエチルスルホン等が挙げられる。
これらの溶媒は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
電解液中の電解質の濃度は、1.2~5.0mol/Lであることが好ましく、1.5~4.5mol/Lであることがより好ましく、1.8~4.0mol/Lであることがさらに好ましく、2.0~3.5mol/Lであることが特に好ましい。
このような電解液は、適当な粘性を有するので、被覆電極活物質粒子間に液膜を形成することができ、被覆電極活物質粒子に潤滑効果(被覆活物質粒子の位置調整能力)を付与することができる。
電極活物質層は、上述した被覆電極活物質粒子の被覆層中に必要に応じて含まれる導電助剤とは別に、導電助剤をさらに含んでもよい。被覆層中に必要に応じて含まれる導電助剤が被覆電極活物質粒子と一体であるのに対し、電極活物質層が含む導電助剤は被覆電極活物質粒子と別々に含まれている点で区別できる。
電極活物質層が含んでいてもよい導電助剤としては、[第1の導電性フィラー、第2の導電性フィラー]で説明したものを用いることができる。
電極活物質層が導電助剤を含む場合、電極中に含まれる導電助剤と被覆層中に含まれる導電助剤の合計含有量は、電極活物質層から電解液を除いた重量を基準として4重量%未満であることが好ましく、3重量%未満であることがより好ましい。一方、電極中に含まれる導電助剤と被覆層中に含まれる導電助剤の合計含有量は、電極活物質層から電解液を除いた重量を基準として2.5重量%以上であることが好ましい。
電極活物質層は、結着剤を含まないことが好ましい。
なお、本明細書において、結着剤とは、電極活物質粒子同士及び電極活物質粒子と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン-ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。
これらの結着剤は、溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで固体化して、電極活物質粒子同士及び電極活物質粒子と集電体とを不可逆的に固定するものである。
電極活物質層には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性を有する樹脂を意味し、結着剤とは異なる材料であり、区別される。
また、被覆電極活物質粒子を構成する被覆層が電極活物質粒子の表面に固定されているのに対して、粘着性樹脂は電極活物質粒子の表面同士を可逆的に固定するものである。電極活物質粒子の表面から粘着性樹脂は容易に分離できるが、被覆層は容易に分離できない。
従って、上記被覆層と上記粘着性樹脂は異なる材料である。
粘着性樹脂としては、酢酸ビニル、2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ブチルアクリレート及びブチルメタクリレートからなる群から選択された少なくとも1種の低Tgモノマーを必須構成単量体として含み上記低Tgモノマーの合計重量割合が構成単量体の合計重量に基づいて45重量%以上である重合体が挙げられる。
粘着性樹脂を用いる場合、電極活物質粒子の合計重量に対して0.01~10重量%の粘着性樹脂を用いることが好ましい。
リチウムイオン電池用電極では、リチウムイオン電池用電極に含まれる高分子化合物の重量割合が、リチウムイオン電池用電極の重量を基準として1~10重量%であることが好ましい。
ここで、「高分子化合物」とは、被覆層を構成する高分子化合物、結着剤及び粘着性樹脂を意味し、リチウムイオン電池用電極では、被覆層を構成する高分子化合物と粘着性樹脂とを合計した重量割合が、上記「高分子化合物の重量割合」と等しく、結着剤を一切含まないことが好ましい(0重量%)。
リチウムイオン電池用電極は、電極活物質層が、リチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子の非結着体からなることが好ましい。
ここで、非結着体とは、電極活物質層中において電極活物質粒子の位置が固定されておらず、電極活物質粒子同士及び電極活物質粒子と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。
電極活物質層が非結着体である場合、電極活物質粒子同士は不可逆的に固定されていないため、電極活物質粒子同士の界面で破壊を生じることなく分離することができ、電極活物質層に応力がかかった場合でも電極活物質粒子が移動することで電極活物質層の破壊を防止することができるため好ましい。
非結着体である電極活物質層は、電極活物質粒子、電解液等を含みかつ結着剤を含まない電極活物質層用組成物を電極活物質層にする等の方法で得ることができる。
電極極活物質層の厚みは、電池性能の観点から、150~600μmであることが好ましく、200~550μmであることがより好ましい。
リチウムイオン電池用電極は、例えば、リチウムイオン電池用電極組成物及び必要に応じて導電助剤等を混合した粉体(電極活物質層用組成物)を集電体に塗布しプレス機でプレスして電極活物質層を形成した後に電解液を注液することによって作製することができる。
また、電極活物質層用組成物を離型フィルム上に塗布、プレスして電極活物質層を形成し、電極活物質層を集電体に転写した後、電解液を注液してもよい。
なお、集電体の上に枠状部材を載置し、枠状部材の内側に枠状部材の厚さと同じ厚さとなるように電極活物質層用組成物を充填して、リチウムイオン電池用電極を作製してもよい。
集電体を構成する材料としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに、焼成炭素、導電性高分子材料、導電性ガラス等が挙げられる。
集電体の形状は特に限定されず、上記の材料からなるシート状の集電体、及び、上記の材料で構成された微粒子からなる堆積層であってもよい。
集電体の厚さは、特に限定されないが、50~500μmであることが好ましい。
リチウムイオン電池用電極は、集電体をさらに備え、上記集電体の表面に上記電極活物質層が設けられていることが好ましい。例えば、リチウムイオン電池用電極は、導電性高分子材料からなる樹脂集電体を備え、上記樹脂集電体の表面に上記電極活物質層が設けられていることが好ましい。
樹脂集電体を構成する導電性高分子材料としては例えば、樹脂に導電剤を添加したものを用いることができる。
導電性高分子材料を構成する導電剤としては、被覆層の任意成分である導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
導電性高分子材料を構成する樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリシクロオレフィン(PCO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。
電気的安定性の観点から、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)及びポリシクロオレフィン(PCO)が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン(PMP)である。
樹脂集電体は、特開2012-150905号公報及び国際公開第2015/005116号等に記載された公知の方法で得ることができる。
枠状部材としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられる。
<リチウムイオン電池>
リチウムイオン電池用電極を、対極となる電極を組み合わせて、セパレータと共にセル容器に収納し、電解液を注入し、セル容器を密封することでリチウムイオン電池を得ることができる。
また、集電体の一方の面にリチウムイオン電池用電極を形成し、もう一方の面に対極となるリチウムイオン電池用電極を形成してバイポーラ(双極)型電極を作製し、バイポーラ(双極)型電極をセパレータと積層してセル容器に収納し、電解液を注入し、セル容器を密封することでも得ることができる。
セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム、合成繊維(ポリエステル繊維及びアラミド繊維等)又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用のセパレータが挙げられる。
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、%は重量%を意味する。
[電解液の作製]
エチレンカーボネート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)の混合溶媒(体積比率1:1)にLiFSIを2.0mol/Lの割合で溶解させて電解液を作製した。
[正極活物質粒子を被覆する高分子化合物(A)の作製]
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した4つ口フラスコにDMF150部を仕込み、75℃に昇温した。次いで、アクリル酸91部、メタクリル酸メチル9部及びDMF50部を配合した単量体組成物と、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.3部及び2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)0.8部をDMF30部に溶解した開始剤溶液とを4つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで2時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、75℃で反応を3時間継続した。
次いで、80℃に昇温して反応を3時間継続し、樹脂濃度30%の共重合体溶液を得た。
得られた共重合体溶液はテフロン(登録商標)製のバットに移して150℃、0.01MPaで3時間の減圧乾燥を行い、DMFを留去して共重合体を得た。この共重合体をハンマーで粗粉砕した後、乳鉢にて追加粉砕して、粉末状の被覆用高分子化合物(A)を得た。
[被覆正極活物質粒子の作製]
被覆用高分子化合物(A)1部をDMF3部に溶解し、被覆用高分子化合物溶液を得た。
正極活物質粒子(LiNi0.8Co0.15Al0.05粉末、体積平均粒子径4μm、BASF戸田マテリアル社製)84部を万能混合機ハイスピードミキサーFS25[(株)アーステクニカ製]に入れ、室温、720rpmで撹拌した状態で、被覆用高分子化合物溶液9部を2分かけて滴下し、さらに5分撹拌した。
次いで、撹拌した状態で導電助剤であるアセチレンブラック[デンカ(株)製、デンカブラック(登録商標)]3部及びガラスセラミック粒子(商品名「リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスLICGCTMPW-01(1μm)」[株式会社オハラ製])4部を分割しながら2分間で投入し、30分撹拌を継続した。
その後、撹拌を維持したまま0.01MPaまで減圧し、次いで撹拌と減圧度を維持したまま温度を140℃まで昇温し、撹拌、減圧度及び温度を8時間維持して揮発分を留去した。
得られた粉体を目開き200μmの篩いで分級し、被覆正極活物質粒子を得た。
(実施例1)
[第一混合工程]
上記被覆正極活物質粒子99.25部と、第1の導電性フィラーとしてケッチェンブラック(KB)[ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、商品名「EC300J」、アスペクト比1]0.25部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合して、正極用紛体を作製した。
[第二混合工程]
上記正極用紛体99.5部と上記電解液46部と、第2の導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(CNF)[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S-243:アスペクト比30]0.5部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合して、正極組成物を作製した。
(実施例2~4)
第1の導電性フィラーの種類及び添加量を表1に記載のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極組成物を作製した。
なお、実施例3の第一混合工程では、第1の導電性フィラーとしてケッチェンブラック(KB)[ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、商品名「EC300J」、アスペクト比1]0.5部と、薄片状黒鉛(UP)[日本黒鉛工業(株)製、商品名「UP-5-α」、アスペクト比2.2]1.0部とを添加した。
(比較例1)
比較例1では、第1の導電性フィラーと第2の導電性フィラーを同時に混合した。すなわち、第一混合工程と第二混合工程を分けて行っていない(後述の表1では、第一混合工程及び第二混合工程は無しと表記)。
上記被覆正極活物質粒子99.25部と、第1の導電性フィラーとしてケッチェンブラック(KB)[ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、商品名「EC300J」、アスペクト比1]0.25部と、第2の導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(CNF)[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S-243:アスペクト比30]0.5部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合して、正極組成物を作製した。
(比較例2~4)
第1の導電性フィラーの種類及び添加量を表1に記載のように変更したこと以外は、比較例1と同様にして、正極組成物を作製した。
なお、比較例3では、第1の導電性フィラーとして、ケッチェンブラック(KB)[ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、商品名「EC300J」、アスペクト比1]0.5部と、薄片状黒鉛(UP)[日本黒鉛工業(株)製、商品名「UP-5-α」、アスペクト比2.2]1.0部とを添加した。
[被覆負極活物質粒子の作製]
被覆用高分子化合物(A)1部をDMF3部に溶解し、被覆用高分子化合物溶液を得た。
負極活物質粒子(ハードカーボン粉末、体積平均粒子径25μm、JFEケミカル(株)製)80部を万能混合機ハイスピードミキサーFS25[(株)アーステクニカ製]に入れ、室温、720rpmで撹拌した状態で、高分子化合物溶液38部を2分かけて滴下し、さらに5分撹拌した。
次いで、撹拌した状態で導電助剤であるアセチレンブラック[デンカ(株)製 デンカブラック(登録商標)]9.5部を分割しながら2分間で投入し、30分撹拌を継続した。
その後、撹拌を維持したまま0.01MPaまで減圧し、次いで撹拌と減圧度を維持したまま温度を140℃まで昇温し、撹拌、減圧度及び温度を8時間維持して揮発分を留去した。
得られた粉体を目開き200μmの篩いで分級し、被覆負極活物質粒子を得た。
(実施例5)
[第一混合工程]
上記被覆負極活物質粒子99.25部と、第1の導電性フィラーとして薄片状黒鉛(UP)[日本黒鉛工業(株)製、商品名「UP-5-α」、アスペクト比2.2]0.25部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合して、負極用紛体を作製した。
[第二混合工程]
上記負極用紛体99.5部と上記電解液46部と、第2の導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(CNF)[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S-243:アスペクト比30]0.5部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合して、負極組成物を作製した。
(比較例5)
比較例5では、第1の導電性フィラーと第2の導電性フィラーを同時に混合した。すなわち、第一混合工程と第二混合工程を分けて行っていない(後述の表1では、第一混合工程及び第二混合工程は無しと表記)。
上記被覆負極活物質粒子99.25部と上記電解液46部と、第1の導電性フィラーとして薄片状黒鉛(UP)[日本黒鉛工業(株)製、商品名「UP-5-α」、アスペクト比2.2]0.25部と第2の導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー(CNF)[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S-243:アスペクト比30]0.5部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合して、負極組成物を作製した。
なお、表1に記載の第1の導電性フィラー、第2の導電性フィラーは以下のとおりである。
(第1の導電性フィラー)
ケッチェンブラック(KB)[ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、商品名「EC300J」、アスペクト比1.5]
アセチレンブラック(AB)[デンカ(株)製、商品名「デンカブラック」、アスペクト比1.0]
薄片状黒鉛(UP)[日本黒鉛工業(株)製、商品名「UP-5-α」、アスペクト比2.2]
(第2の導電性フィラー)
カーボンナノファイバー(CNF)[大阪ガスケミカル(株)製 ドナカーボ・ミルド S-243:アスペクト比30]
なお、それぞれのアスペクト比については、本願明細書に記載の方法を用いて測定した。
<凝集体の有無の確認>
実施例及び比較例で作製した正極組成物及び負極組成物について、走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテク社製、製品名S-4800、倍率400倍)電極活物質粒子表面の状態を確認し、凝集体が形成されているか否かを判断した。結果を表1に示す。
図3は、実施例1で作製した正極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真であり、図4は、実施例5で作製した負極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。
図3及び図4に示すように、実施例1で作製した正極組成物及び実施例5で作製した負極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真では凝集体が確認されなかった。
図5は、比較例1で作製した正極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真であり、図6は、比較例4で作製した正極組成物の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。
図5に示すように、比較例1で作製した正極組成物では、走査型電子顕微鏡(SEM)写真の丸で囲った部分において、第1の導電性フィラーと第2の導電性フィラーとの凝集体が確認された。
また、図6に示すように、比較例4で作製した正極組成物では、走査型電子顕微鏡(SEM)写真の丸で囲った部分において、第1の導電性フィラーと第2の導電性フィラーとの凝集体が確認された。
<流動性評価>
実施例及び比較例で作製した正極組成物及び負極組成物について、かさ比重測定器(筒井理化学器械(株)製、製品名:規格形カサ比重測定器、JIS K 6720)を用いて流下時間を測定した。
具体的には、100cmの正極組成物又は負極組成物が漏斗から流下する時間を測定して以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
〇:流下時間が20秒以下であった。
×:流下時間が20秒を超えた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[樹脂集電体の作製]
下記方法により樹脂集電体を準備した。
2軸押出機にて、ポリプロピレン[商品名「サンアロマーPL500A」、サンアロマー(株)製]65部、カーボンブラック[商品名:「#3030」、三菱化学(株)製]30部及び分散剤[商品名「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]5部を200℃、200rpmの条件で溶融混練して樹脂混合物を得た。
得られた樹脂混合物を、Tダイ押出しフィルム成形機に通して、それを延伸圧延することで、膜厚100μmの樹脂集電体用導電性フィルムを得た。次いで、得られた樹脂集電体用導電性フィルムを17.0cm×17.0cmとなるように切断し、片面にニッケル蒸着を施した後、電流取り出し用の端子(5mm×3cm)を接続した樹脂集電体を得た。
[枠状部材の作製]
ポリオレフィン系樹脂[東ソー(株)製、メルセン(登録商標)G]を押出成形によって厚さ150μmのフィルム状に成形し、内形が11mm×11mmの正方形、外形が15mm×15mmの正方形である環状形状に打ち抜いて、枠状部材を得た。
(実施例6)
[リチウムイオン電池用正極の作製]
上記電解液30部と、アセチレンブラック[デンカ(株)製 デンカブラック(登録商標)]5部と、実施例1で作製した正極組成物95部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合し、正極活物質層用組成物を作製した。
上記樹脂集電体の上に上記枠状部材を載置し、枠状部材の内側に枠状部材の厚さと同じ厚さとなるように正極活物質層用組成物を充填して、1.4MPaの圧力で約10秒プレスし、実施例6に係るリチウムイオン電池用正極を作製した。
[リチウムイオン電池用負極の作製]
上記電解液30部と、アセチレンブラック[デンカ(株)製 デンカブラック(登録商標)]5部と、実施例5で作製した負極組成物95部とを遊星撹拌型混合混練装置{あわとり練太郎[(株)シンキー製]}を用いて2000rpmで5分間混合し、負極活物質層用組成物を作製した。
上記樹脂集電体の上に上記枠状部材を載置し、枠状部材の内側に枠状部材の厚さと同じ厚さとなるように負極活物質層用組成物を充填して、1.4MPaの圧力で約10秒プレスし、実施例6に係るリチウムイオン電池用負極を作製した。
[リチウムイオン電池の作製]
作製したリチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極を、セパレータ(セルガード製#3501)を介して組み合わせ、ラミネートセルを作製することにより、実施例6に係るリチウムイオン電池を作製した。
(実施例7~10、比較例6)
リチウムイオン電池用正極に用いる正極組成物、又は、リチウムイオン電池用負極に用いる負極組成物を表2に記載のように変更したこと以外は、実施例6と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。
なお、電気抵抗値の評価及び容量維持率の双方が、下記評価基準において〇又は△であれば電池性能の悪化を十分に抑制できたと判断した。
<電気抵抗値の評価>
実施例及び比較例で作製したリチウムイオン電池について、室温下、充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で4.2Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で2.5Vまで放電した。
リチウムイオン電池の電気抵抗値は、1サイクル目の放電開始からの10秒間の電圧降下から算出し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
〇:リチウムイオン電池の電気抵抗値が12Ω・cm未満であった。
△:リチウムイオン電池の電気抵抗値が12Ω・cm以上18Ω・cm以下であった。
×:リチウムイオン電池の電気抵抗値が18Ω・cmを超えていた。
<容量維持率の評価>
実施例及び比較例で作製したリチウムイオン電池について、25℃下、充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で4.2Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で2.5Vまで放電し、この充放電を20サイクル繰り返した。
この時の初回充電時の電池容量(初期放電容量)と20サイクル目充電時の電池容量(20サイクル後放電容量)を測定した。下記式から容量維持率を算出し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。なお、数値が大きいほど、電池の劣化が少ないことを示す。
容量維持率(%)=(20サイクル目放電容量/1サイクル目放電容量)×100
〇:リチウムイオン電池の容量維持率が95.0%を超えていた。
△:リチウムイオン電池の容量維持率が70.0%以上95.0%以下であった。
×:リチウムイオン電池の容量維持率が70.0%未満であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
実施例で作製した電極組成物は、凝集体を形成せず、流動性評価にも優れていた。また、実施例で作製した電極組成物を用いて作製したリチウムイオン電池は、電池性能の悪化を抑制できることが確認された。
リチウムイオン電池用電極組成物の製造方法は、特に、携帯電話、パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車及び電気自動車用等に用いられるリチウムイオン電池を作製するための電極組成物の製造方法として有用である。

Claims (4)

  1. 電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物で被覆されたリチウムイオン電池用被覆電極活物質粒子と、アスペクト比が10以下である第1の導電性フィラーとを混合して電極用紛体を得る第一混合工程と、
    前記電極用紛体と、アスペクト比が15以上である第2の導電性フィラーとを混合して電極組成物を得る第二混合工程とを有するリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法。
  2. 前記高分子化合物が、メタクリル酸、メチルメタクリレート及び2-エチルヘキシルメタクリレートを必須構成単量体とする重合体である請求項1に記載のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法。
  3. 前記第1の導電性フィラーの重量割合が、前記電極組成物の重量を基準として0.2~5重量%である請求項1又は2に記載のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法。
  4. 前記第2の導電性フィラーの重量割合が、前記電極組成物の重量を基準として0.1~5重量%である請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用電極組成物の製造方法。
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JP2019160789A (ja) * 2018-03-08 2019-09-19 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用負極及びリチウムイオン電池
JP2020119893A (ja) * 2019-01-23 2020-08-06 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用電極
JP2020166937A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用部材の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019160789A (ja) * 2018-03-08 2019-09-19 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用負極及びリチウムイオン電池
JP2020119893A (ja) * 2019-01-23 2020-08-06 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用電極
JP2020166937A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用部材の製造方法

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