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JP3471238B2 - Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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JP3471238B2 - Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery

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JP3471238B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池及び非水電解液二次電池の製造方法に係わる。 【0002】 【従来の技術】現在、携帯電話などの携帯機器向けの非
水電解液二次電池として、薄型リチウムイオン二次電池
が商品化されている。この電池は、正極にリチウムコバ
ルト酸化物(LiCoO)、負極に黒鉛質材料や炭素
質材料、電解液にリチウム塩を溶解した有機溶媒、セパ
レータに多孔質膜が用いられている。 【0003】携帯機器の薄型化に伴って電池の厚さを薄
くすることが要望されているものの、厚さ4mm以下の
薄型リチウムイオン二次電池の実用化は困難である。こ
のため、従来ポリマー電解質を用いたカードタイプのリ
チウム二次電池が提案され、実用化開発が進められてい
る。 【0004】しかしながら、ポリマー電解質を用いたリ
チウム二次電池は、ポリマーに非水電解液が保持された
ゲル状ポリマーであるため、非水電解液を用いるリチウ
ム二次電池に比べて電極界面のインピーダンスが大き
く、かつリチウムイオン伝導度が低いという問題点があ
る。また、リチウムイオン移動度を高めるために厚さを
薄くすると、正負極の活物質量が減少するため、エネル
ギー密度が低下するという問題点を生じる。 【0005】従って、ポリマー電解質を用いたリチウム
二次電池は、非水電解液が溶液・液状の状態で含浸され
ている薄型リチウム二次電池に比べて体積エネルギー密
度及び大電流特性および低温特性が劣るという問題点が
ある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容
量、大電流特性、低温特性及びサイクル性能を満足しつ
つ薄型化を図ることが可能な非水電解液二次電池及びそ
の製造方法を提供しようとするものである。電極群に非
水電解液が溶液・液状の状態で含浸されている非水電解
液二次電池において、薄型化を図ることが可能で、容
量、大電流特性およびサイクル性能が向上された非水電
解液二次電池を提供しようとするものである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、正極と負極の
間に少なくとも一端が正極及び負極より延出したセパレ
ータを介在させて電極群を作製する工程と、接着性を有
する高分子が0.1〜2.5重量%溶解された溶液を前
記電極群に含浸させる工程と、前記電極群に真空乾燥を
施し、正極及びセパレータ間と、負極及びセパレータ間
に多孔質の接着剤層を形成する工程と、前記電極群に非
水電解液を含浸させる工程とを有することを特徴とする
非水電解液二次電池の製造方法である。 【0008】 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる非水電解液
二次電池(例えば、薄型リチウムイオン二次電池)を図
1及び図2を参照して詳細に説明する。図1は本発明に
係わる非水電解液二次電池(例えば、薄型リチウムイオ
ン二次電池)を示す断面図、図2は図1のA部を示す拡
大図である。 【0010】図1に示すように、例えばラミネートフィ
ルムからなる外装材1は、電極群2を包囲している。電
極群2は、例えば多孔質導電性基板からなる集電体3に
正極層4が担持された構造を有する正極5と、例えば多
孔質導電性基板からなる集電体6に負極層7がそれぞれ
担持された構造を有する負極8と、正極層4及び負極層
7にそれぞれ接着された多孔質の接着層9a、9bと両
面に多孔質の接着層9a、9bが接着されているセパレ
ータ10とから構成される。 【0011】非水電解液は、外装材1内に収容されてい
る。帯状の正極リード11は、一端が電極群2の正極集
電体5に接続され、かつ他端が外装材1から延出されて
いる。一方、帯状の負極リード12は、一端が電極群2
の負極集電体7に接続され、かつ他端が外装材1から延
出されている。 【0012】セパレータ10は少なくとも一端が正極及
び負極より延出している。それにより、外部からの衝撃
が加わったり過充電時であっても短絡が生じにくく、安
全性に優れている。また、延出したセパレータにも接着
剤を保持していることが望ましい。それにより延出した
セパレータの強度はより強くなり、特に電池に外部から
の衝撃が加わったときの短絡がより生じにくくなる。さ
らに電池が100℃以上の高温条件下にあったときもセ
パレータの収縮が抑制され、正極と負極の短絡を防止す
ることが出来、安全性が確保される。そのとき接着剤は
多孔質であることがより望ましい。 【0013】次に、正極5、負極8、セパレータ10、
接着層9a、9b及び非水電解液について詳しく説明す
る。 【0014】1)正極 この正極5は、活物質を含む正極層4が集電体3の片面
もしくは両面に担持された構造を有する。 【0015】正極層は、正極活物質、さらには導電剤や
正極活物質粒子を結着する結着剤を含んでいてもよい。
正極5は、例えば、正極活物質に導電剤及び結着剤を適
当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布、乾燥し
て薄板状にすることにより作製される。 【0016】正極活物質としては、種々の酸化物、例え
ば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチ
ウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト化合
物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含
有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫
化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物な
どを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバル
ト酸化物(例えば、LiCoO )、リチウム含有ニ
ッケルコバルト酸化物(例えば、LiNi0.8Co
0.2 )、リチウムマンガン複合酸化物(例え
ば、LiMn 、LiMnO )を用いると、高
電圧が得られるために好ましい。 【0017】導電剤としては、例えばアセチレンブラッ
ク、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。 【0018】結着剤としては、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PV
dF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EP
DM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用い
ることができる。 【0019】正極活物質、導電剤および結着剤の配合割
合は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重
量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが好まし
い。集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、ある
いは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導
電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、また
はニッケルから形成することができる。 【0020】中でも、直径3mm以下の孔が10cm
当たり1個以上の割合で存在する二次元的な多孔質構
造を有する導電性基板を用いることが好ましい。すなわ
ち、導電性基板に開口された孔の直径が3mmよりも大
きくなると、十分な正極強度が得られなくなる恐れがあ
る。一方、直径3mm以下の孔の存在割合が範囲よりも
少なくなると、電極群に非水電解液を均一に浸透させる
ことが困難になるため、十分なサイクル寿命が得られな
くなる恐れがある。孔の直径は、0.1〜1mmの範囲
にすることがより好ましい。また、孔の存在割合は、1
0cm 当たり10〜20個の範囲にすることがより
好ましい。 【0021】前述した直径3mm以下の孔が10cm
当たり1個以上の割合で存在する二次元的な多孔質構
造を有する導電性基板は、厚さを15〜100μmの範
囲にすることが好ましい。厚さを15μm未満にする
と、十分な正極強度が得られなくなる恐れがある。一
方、厚さが100μmを超えると、電池重量および電極
群の厚さが増加し、薄型二次電池の重量エネルギー密度
や、体積エネルギー密度を十分に高くすることが困難に
なる恐れがある。厚さのより好ましい範囲は、30〜8
0μmである。 【0022】2)負極8 負極は、負極層7が集電体6の片面もしくは両面に担持
された構造を有する。 【0023】負極8は、負極材料、さらには結着剤を含
んでいてもよい。負極材料として例えば、リチウムイオ
ンを吸蔵・放出する炭素質物と結着剤とを溶媒の存在下
で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した
後、所望の圧力で1回プレスもしくは2〜5回多段階プ
レスすることにより作製することができる。 【0024】炭素質物としては、黒鉛、コークス、炭素
繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、
熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、メ
ソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体など
(特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維が好ましい)に
500〜3000℃で熱処理を施すことにより得られる
黒鉛質材料または炭素質材料等を挙げることができる。
中でも、熱処理の温度を2000℃以上にすることによ
り得られ、(002)面の面間隔d002 が0.34
0nm以下である黒鉛結晶を有する黒鉛質材料を用いる
のが好ましい。このような黒鉛質材料を炭素質物として
含む負極を備えた非水電解液二次電池は、電池容量およ
び大電流特性を大幅に向上することができる。面間隔d
002は、0.336nm以下であることが更に好まし
い。 【0025】結着剤としては、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PV
dF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EP
DM)、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)等を用いることができ
る。 【0026】炭素質物及び結着剤の配合割合は、炭素質
物90〜98重量%、結着剤2〜20重量%の範囲であ
ることが好ましい。特に、炭素質物は負極を作製した状
態で5〜20g/mの範囲にすることが好ましい。 【0027】集電体としては、多孔質構造の導電性基板
か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。
これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、または
ニッケルから形成することができる。 【0028】中でも、直径3mm以下の孔が10cm
当たり1個以上の割合で存在する二次元的な多孔質構
造を有する導電性基板を用いることが好ましい。すなわ
ち、導電性基板の孔の直径が3mmよりも大きくなる
と、十分な負極強度が得られなくなる恐れがある。一
方、直径3mm以下の孔の存在割合が範囲よりも少なく
なると、電極群に非水電解液を均一に浸透させることが
困難になるため、十分なサイクル寿命が得られなくなる
恐れがある。孔の直径は、0.1〜1mmの範囲にする
ことがより好ましい。また、孔の存在割合は、10cm
当たり10〜20個の範囲にすることがより好まし
い。 【0029】前述した直径3mm以下の孔が10cm
当たり1個以上の割合で存在する二次元的な多孔質構
造を有する導電性基板は、厚さを10〜50μmの範囲
にすることが好ましい。厚さを10μm未満にすると、
十分な負極強度が得られなくなる恐れがある。一方、厚
さが50μmを超えると、電池重量および電極群の厚さ
が増加し、薄型二次電池の重量エネルギー密度や、体積
エネルギー密度を十分に高くすることが困難になる恐れ
がある。 【0030】負極材料としては、前述したリチウムイオ
ンを吸蔵・放出する炭素質物の他に、金属酸化物か、金
属硫化物か、もしくは金属窒化物を含むものや、リチウ
ム金属またはリチウム合金からなるものを用いることが
できる。 【0031】金属酸化物としては、例えば、スズ酸化
物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸化
物、タングステン酸化物等を挙げることができる。 【0032】金属硫化物としては、例えば、スズ硫化
物、チタン硫化物等を挙げることができる。 【0033】金属窒化物としては、例えば、リチウムコ
バルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒
化物等を挙げることができる。 【0034】リチウム合金としては、例えば、リチウム
アルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合
金、リチウムケイ素合金等を挙げることができる。 【0035】3)セパレータ10 セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンまたはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む
多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を用いることがで
きる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレ
ン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の
安全性を向上できるため、好ましい。 【0036】セパレータの厚さは、30μm以下にする
ことが好ましい。厚さが30μmを越えると、正負極間
の距離が大きくなって内部抵抗が大きくなる恐れがあ
る。また、厚さの下限値は、5μmにすることが好まし
い。厚さを5μm未満にすると、セパレータの強度が著
しく低下して内部ショートが生じやすくなる恐れがあ
る。厚さの上限値は、25μmにすることがより好まし
く、また、下限値は10μmにすることがより好まし
い。 【0037】セパレータは、120℃の条件で1時間の
存在したときの熱収縮率が20%以下であることが好ま
しい。熱収縮率が20%を超えると、正負極およびセパ
レータの接着強度を十分なものにすることが困難になる
恐れがある。熱収縮率は、15%以下にすることがより
好ましい。 【0038】セパレータは、多孔度が30〜60%の範
囲であることが好ましい。これは次のような理由による
ものである。多孔度を30%未満にすると、セパレータ
において高い電解液保持性を得ることが困難になる恐れ
がある。一方、多孔度が60%を超えると、十分なセパ
レータ強度を得られなくなる恐れがある。多孔度のより
好ましい範囲は、35〜50%である。 【0039】セパレータは、空気透過率が600秒/1
00cm 以下であることが好ましい。空気透過率が
600秒/100cm を超えると、セパレータにお
いて高いリチウムイオン移動度を得ることが困難になる
恐れがある。また、空気透過率の下限値は、100秒/
100cm にすることが好ましい。空気透過率を1
00秒/100cm 未満にすると、十分なセパレー
タ強度を得られなくなる恐れがあるからである。空気透
過率の上限値は500秒/100cm にすることよ
り好ましく、また、下限値は150秒/100cm
にすることより好ましい。 【0040】本発明においてはセパレータ10は少なく
とも一端が正極及び負極より延出していることを特徴と
している。延出されるセパレータは前記負極端より0.
25mm以上延出されることが望ましい。少なすぎると
内部ショートが生じ易くなる。また、セパレータの延出
した部分にも多孔質の接着層が存在していることが望ま
しい。セパレータは全ての辺か延出していることが内部
ショートを防止する点で望ましい。 【0041】4)多孔質の接着層9a、9b この多孔質の接着層9a、9bは非水電解液に溶解せ
ず、また非水電解液を保持した状態で高い接着性を維持
できる高分子材料から形成されていることが望ましい。
さらにかかる高分子材料はリチウムイオン伝導性が高い
となお好ましい。具体的な高分子材料はポリアクリロニ
トリル(PAN)、ポリアクリレート(PMMA)、ポ
リフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ塩化ビニル(P
VC)、またはポリエチレンオキサイド(PEO)等を
挙げることができる。特に、ポリフッ化ビニリデン(P
VdF)が好ましい。ポリフッ化ビニリデン(PVd
F)は、非水電解液を保持することができ、非水電解液
を含むと一部ゲル化を生じるため、正極中のイオン伝導
性をより向上することができる。 【0042】5)非水電解液 非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより
調製される液体状電解液である。 【0043】非水溶媒としては、リチウム二次電池の溶
媒として公知の非水溶媒を用いることができ、特に限定
はされないが、プロピレンカーボネート(PC)やエチ
レンカーボネート(EC)とPCやECより低粘度であ
り且つドナー数が18以下である1種以上の非水溶媒
(以下第2溶媒と称す)との混合溶媒を主体とする非水
溶媒を用いることが好ましい。 【0044】第2溶媒としては、例えば鎖状カーボンが
好ましく、中でも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)、プロピオン酸エチル、プロピオン酸メ
チル、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、アセトニトリ
ル(AN)、酢酸エチル(EA)、トルエン、キシレン
または、酢酸メチル(MA)などが挙げられる。これら
の第2溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用
いることができる。特に、第2溶媒はドナー数が16.
5以下であることがより好ましい。 【0045】第2溶媒の粘度は、25℃において28m
p以下であることが好ましい。混合溶媒中のエチレンカ
ーボネートまたはプロピレンカーボネートの配合量は、
体積比率で10〜80%であることが好ましい。より好
ましいエチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネ
ートの配合量は体積比率で20〜75%である。 【0046】混合溶媒のより好ましい組成は、ECとM
EC、ECとPCとMEC、ECとMECとDEC、E
CとMECとDMC、ECとMECとPCとDECの混
合溶媒で、MECの体積比率は30〜80%とすること
が好ましい。より好ましいMECの体積比率は、40〜
70%の範囲である。 【0047】非水電解液に含まれる電解質としては、例
えば過塩素酸リチウム(LiClO )、六フッ化リン
酸リチウム(LiPF)、ホウフッ化リチウム(Li
BF )、六フッ化砒素リチウム(LiAsF)、ト
リフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF
)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチ
ウム[LiN(CFSO]などのリチウム塩
(電解質)が挙げられる。中でもLiPF、LiBF
を用いるのが好ましい。 【0048】電解質の非水溶媒に対する溶解量は、0.
5〜2.0モル/1とすることが望ましい。 【0049】非水電解液の量は、電池単位容量100m
Ah当たり0.2〜0.6gにすることが好ましい。こ
れは次のような理由によるものである。非水電解液量を
0.2g/100mAh未満にすると、正極と負極のイ
オン伝導度を十分に保つことができなくなる恐れがあ
る。一方、非水電解液量が0.6g/100mAhを超
えると、電解液量が多量になってフィルム状外装材によ
る封止が困難になる恐れがある。非水電解液量のより好
ましい範囲は、0.4〜0.55g/100mAhであ
る。 【0050】6)外装材1 この外装材1は、例えば、可撓性を有する合成樹脂や金
属からなる薄膜を用いることができる。特に非水電解液
系電池の場合には合成樹脂からなる層にアルミニウム等
のバリア層を挿入したラミネート膜(多層膜)が好まし
い。アルミの層を含ませることにより、特に非水電解質
電池の場合、電解質への水分の混入を防止できるため電
池寿命を長くすることが可能となることから好ましい。 【0051】外装材の厚さは50〜300μmの範囲内
であることが好ましい。薄すぎると変形や破損し易くな
り、厚すぎると薄型化の効果が小さくなる。 【0052】本発明に係る非水電解液二次電池(例えば
前述した図1,2に示す構造を有する薄型リチウムイオ
ン二次電池の製造方法)の製造方法には以下の2種の製
造方法が挙げられる。ただし本発明に係る非水電解液二
次電池の製造方法は本発明の範囲にあるものであれば以
下の形態に限定されるものではない。 【0053】<第1の製造方法> (第1工程)まず、正極及び負極の間にセパレータとし
て多孔質シートを介在させて電極群を作製する。 【0054】前記正極は、例えば、正極活物質に導電剤
および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電
体に塗布、乾燥して薄板状にすることにより作製され
る。前記正極活物質、導電剤、結着剤及び集電体として
は、前述した(1)正極の欄で説明したのと同様なもの
を挙げることができる。 【0055】前記負極は、例えば、リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素質物等の負極材料と結着剤とを溶媒の
存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾
燥した後、所望の圧力で1回プレスもしくは2〜5回多
段階プレスすることにより作製される。 【0056】前記炭素質物、結着剤及び集電体として
は、前述した(2)負極の欄で説明したのと同様なもの
を挙げることができる。 【0057】前記セパレータの多孔質シートとしては、
前述した(3)セパレータの欄で説明したのと同様なも
のを用いることができる。 (第2工程)袋状に加工された外装材内に前記電極群を
積層面が開口部から収納する。溶媒に接着剤を溶解させ
ることにより得られた溶液を開口部から前記外装材内の
電極群に注入し、前記溶液を前記電極群に含浸させる。 【0058】前記外装材としては、前述した(7)外装
材の欄で説明したのと同様なものを挙げることができ
る。 【0059】前記接着剤としては、前述した(4)多孔
質の接着層の欄で説明した高分子材料と同様なものを挙
げることができる。特に、ポリフッ化ビニリデン(PV
dF)が好ましい。 【0060】前記溶媒には、沸点が200℃以下の有機
溶媒を用いることが望ましい。かかる有機溶媒として
は、例えば、ジメチルフォルムアミド(沸点153℃)
を挙げることができる。有機溶媒の沸点が200℃を越
えると、後述する真空乾燥の温度を100℃以下にした
際、乾燥時間が長く掛かる恐れがある。また、有機溶媒
の沸点の下限値は、50℃にすることが好ましい。有機
溶媒の沸点を50℃未満にすると、前記溶液を電極群に
注入している間に前記有機溶媒が蒸発してしまう恐れが
ある。沸点の上限値は、180℃にすることがさらに好
ましく、また、沸点の下限値は100℃にすることがさ
らに好ましい。 【0061】前記溶液中の接着剤の濃度は、0.05〜
2.5重量%の範囲にすることが好ましい。これは次の
ような理由によるものである。前記濃度を0.05重量
%未満にすると、正負極及びセパレータを十分な強度で
接着することが困難になる恐れがある。一方、前記濃度
が2.5重量%を越えると、非水電解液を保持できるだ
けの十分な多孔度を得ることが困難になって電極の界面
インピーダンスが著しく大きくなる恐れがある。界面イ
ンピーダンスが増大すると、容量及び大電流放電特性が
大幅に低下する。濃度のより好ましい範囲は、0.1〜
1.5重量%である。 【0062】前記溶液の注入量は、前記溶液の接着剤の
濃度が0.1〜2.5重量%である場合、電池容量10
0mAh当たり0.1〜2mlの範囲にすることが好ま
しい。これは次のような理由によるものである。前記注
入量を0.1ml未満にすると、正極、負極及びセパレ
ータの密着性を十分に高めることが困難になる恐れがあ
る。一方、前記注入量が2mlを越えると、二次電池の
リチウムイオン伝導度の低下や、内部抵抗の上昇を招く
恐れがあり、放電容量、大電流放電特性及び充放電サイ
クル特性を改善することが困難になる恐れがある。前記
注入量のより好ましい範囲は、電池容量100mAh当
たり0.15〜1mlである。 (第3工程)前記電極群に真空乾燥を施すことにより前
記溶液中の溶媒を蒸発させ、前記正極、負極及びセパレ
ータ間に多孔質の接着剤層を形成できる。また、正極、
負極及びセパレータ間の微細な空隙内に接着性を有する
高分子を存在せしめる。また、セパレータの延出部分に
もまた多孔質の接着剤層を形成できる。また、この真空
乾燥により前記電極群中に含まれる水分の除去を同時に
行うことができる。 【0063】なお、前記多孔質な接着剤層は、微量の溶
媒を含むことを許容する。 【0064】前記真空乾燥は、100℃以下で行うこと
が好ましい。これは次のような理由によるものである。
真空乾燥の温度が100℃を越えると、前記セパレータ
が大幅に熱収縮する恐れがある。熱収縮が大きくなる
と、セパレータが反るため、正極、負極及びセパレータ
を強固に接着することが困難になる。また、前述した熱
収縮は、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む多孔
質フィルムをセパレータとして用いる場合に顕著に生じ
やすい。真空乾燥の温度が低くなるほどセパレータの熱
収縮を抑制できるものの、真空乾燥の温度を40℃未満
にすると、十分に溶媒を蒸発させることが困難になる恐
れがある。このため、真空乾燥温度は、40〜100℃
にすることがより好ましい。 (第4工程)前記外装材内の電極群に非水電解液を注入
した後、前記外装材の開口部を封止することにより薄型
非水電解液二次電池を組み立てる。 【0065】前記非水電解液としては、前述した(5)
非水電解液の欄で説明したものと同様なものを用いるこ
とができる。 【0066】前述した製造方法においては、接着剤が溶
解された溶液の注入を外装材に電極群を収納してから行
ったが、外装材に収納せずに注入を行っても良い。この
場合、まず、正極と負極の間にセパレータを介在させて
電極群を作製する。前記電極群に前記溶液を含浸させた
後、前記電極群に真空乾燥を施すことにより前記溶液の
溶媒を蒸発させ、前記正極、負極及びセパレータの間に
多孔質の接着剤層を存在せしめる。このような電極群を
外装材に収納した後、非水電解液を注入し、封口等を行
うことにより薄型の非水電解液二次電池を製造すること
ができる。収納前に電極群外周に接着剤を塗布してもよ
い。それにより電極群と外装材との間に接着がなされ
る。 <第2の製造方法> (第1工程)まず、正極、負極及びセパレータを準備す
る。正極、負極、セパレータについては第1製造方法の
第1工程と同様に得ることができる。 (第2工程)接着剤を溶媒に溶解させることにより得ら
れた溶液を正極の正極層及び負極の負極層表面に塗布す
る。前記溶液が塗布された正負極層の間にセパレータを
配置し、積層物を作製する。 【0067】接着剤及び溶媒は、第1の製造方法の第2
工程の欄で説明したのと同様のものを用いればよい。 【0068】前記溶液中の接着剤の濃度は、0.1〜5
重量%の範囲にすることが好ましい。これは次のような
理由によるものである。前記濃度を0.1重量%未満に
すると、正負極及びセパレータを十分な強度で接着する
ことが困難になる恐れがある。一方、前記濃度が5重量
%を越えると、非水電解液を保持できるだけの十分な多
孔度を得ることが困難になって電極の界面インピーダン
スが著しく大きくなる恐れがある。界面インピーダンス
が増大すると、容量及び大電流放電特性が大幅に低下す
る。濃度のより好ましい範囲は、0.2〜2重量%であ
る。 (第3工程)常圧または減圧下において前記積層物中の
前記溶液に含まれる溶媒を真空乾燥させることにより前
記正負極層とセパレータの間に多孔質の接着層を形成
し、電極群を得、前記電極群を袋状に加工した外装材内
に収納する。なお電極群は先に外装材内に収納された
後、真空乾燥を行ってもよい。収納前に電極群外周に接
着剤を塗布してもよい。それにより電極群と外装材との
間に接着がなされる。 【0069】また、外装材としては、前述した(6)外
装材の欄で説明したのと同様なものを挙げることができ
る。 【0070】真空乾燥の条件は第1の製造方法の第3工
程の欄に記載した条件であればよい。 (第4工程)外装材内の電極群に非水電解液を注入した
後、外装材の開口部を封止することにより薄型非水電解
液二次電池を製造する。 【0071】非水電解液としては、前述した(5)非水
電解液の欄で説明したものと同様なものを用いることが
できる。 【0072】本発明においては、上記第1の製造方法に
よれば、セパレータの延出部分にもまた多孔質の接着剤
層を容易に形成できるためより好ましい。 【0073】 【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図面を参照
して詳細に説明する。 【0074】実施例1 <正極の作製>まず、リチウムコバルト酸化物(Li
CoO;但し、Xは0≦X≦1である)粉末91重量
%をアセチレンブラック3.5重量%、グラファイト
3.5重量%及びエチレンプロピレンジエンモノマ粉末
2重量%とトルエンを加えて共に混合し、厚さが15μ
mのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した
後、プレスすることにより電極密度が3g/cmで、
正極層が集電体の両面に担持された構造の正極を作製し
た。正極の大きさは縦が45mm、横が75mmであっ
た。 <負極の作製>炭素質材料として3000℃で熱処理し
たメソフェーズピッチ系炭素繊維(繊維径が8μm、平
均繊維長が20μm、平均面間隔(d002)が0.3
360nmの粉末を93重量%と、結着剤としてポリフ
ッ化ビニリデン(PVdF)7重量%とを混合し、これ
を厚さが15μmの銅箔らなる集電体の片面に塗布し、
乾燥し、プレスすることにより電極密度が1.3g/c
で、負極層が集電体の片面に担持された構造の負極
を作製した。負極の大きさは縦が46mm、横が76m
mであった。 <セパレータ>厚さが25μmで、120℃、1時間で
の熱収縮が20%で、多孔度が50%のポリエチレン製
多孔質フィルムからなるセパレータを用意した。セパレ
ータの大きさは縦が48mm、横が78mmとした。こ
の大きさは正極及び負極と積層したときに、4辺がすべ
て正極及び負極から延出する長さであり、正極の端から
それぞれ1.5mm幅、負極からそれぞれ1mmの幅で
はみだす大きさである。 <電極群の作製>接着剤としてポリアクリロニトリル
(PAN)をジメチルフォルムアミド(沸点が153
℃)溶液に1重量%溶解させた。得られた溶液を正極の
正極層表面及び負極の負極層表面に塗布し、この正極層
表面と負極層表面の間にセパレータを配置した。セパレ
ータの4辺は正極の端からそれぞれ1.5mm幅、負極
からそれぞれ1mmの幅ではみだすようにした。なお、
積層前に正極の集電体に帯状の正極リードを溶接し、負
極の集電体に帯状の負極リードを溶接した。得られた積
層物を80℃で12時間真空乾燥させてジメチルフォル
ムアミドを蒸発させることにより各電極層とセパレータ
の間に多孔質の接着層を形成し、電極群を得た。 <非水電解液の調製>六フッ化リン酸リチウム(LiP
)をエチレンカーボネート(EC)とメチルエチル
カーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比率1:
2)に1.4モル/1溶解して非水電解液を調製した。 【0075】電極群及び非水電解液をアルミ箔の両面を
ポリプロピレンで覆った厚さ100μmのラミネートフ
ィルムを袋状に成形し、これに電極群を収納した。 【0076】ラミネートフィルム内の電極群に非水電解
液を電池容量1Ah当たりの量が5.0gとなるように
注入し封口して前述した図1、2に示す構造を有し、厚
さが0.5mm、縦が54mm、横が86mmの薄型非
水電解液二次電池を組み立てた。 【0077】実施例2〜実施例5 接着剤を下記表1に示す種類のポリマーにする以外は、
前述した実施例1と同様な構成の薄型非水電解液二次電
池を組み立てた。 【0078】実施例6 厚さが0.1mmのアルミニウム板からなる負極を用い
る以外は前述した実施例1と同様な構成の薄型非水電解
液二次電池を組み立てた。 【0079】実施例7 電極群作成時の真空乾燥を100℃で12時間行うこと
以外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水電解液
二次電池を組み立てた。 【0080】実施例8 電極群作成時の真空乾燥を140℃で12時間行うこと
以外は、前述した実施例1と同様にして薄型非水電解液
二次電池を組み立てた。 【0081】実施例9 実施例1で説明したのと同様にして作製された正極、負
極、セパレータを、正極層表面と負極層表面の間にセパ
レータを配置する形で積層した。セパレータの4辺は正
極の端からそれぞれ1.5mm幅、負極からそれぞれ1
mmの幅ではみだすようにした。なお、積層前に正極の
集電体に帯状の正極リードを溶接し、負極の集電体に帯
状の負極リードを溶接した。ラミネートフィルムを袋状
に成形したものに電極群を前述した積層面が袋の開口部
から見えるように収納した。接着剤としてポリフッ化ビ
ニリデン(PVdF)を有機溶媒であるジメチルフォル
ムアミド(沸点が153℃)に0.3重量%溶解させ
た。得られた溶液をラミネートフィルム内の電極群に電
池容量100mAh当たりの量が例1と同様となるよう
に注入し、溶液を電極群の内部に浸透させると共に、電
極群の表面全体に付着させた。 【0082】次いで、ラミネートフィルム内の電極群に
40℃で真空乾燥を24時間施すことにより有機溶媒を
蒸発させ、正極、負極及びセパレータの空隙に電極群の
表面に多孔質な接着部を形成した。さらにセパレータの
正極及び負極からはみ出した部分にも接着剤を保持させ
ることが出来た。 【0083】ラミネートフィルム内の電極群に非水電解
液を電池容量1Ah当たりの量が例1と同様となるよう
に注入し、前述した図1、2に示す構造を有し、厚さが
厚さが0.5mm、縦が54mm、横が86mmの薄型
非水電解液二次電池を組み立てた。 【0084】比較例1 実施例1で説明したのと同様な正極の正極層と実施例1
で説明したのと同様な負極の負極層との間に、実施例1
で説明したのと同様なセパレータを配置することにより
電極群を作製した。電極群及び実施例1で説明したのと
同様な非水電解液をラミネートフィルム内に収納し、電
池容量1Ah当たりの非水電解液量が5.0gで厚さが
0.5mm、縦が54mm、横が86mmの薄型非水電
解液二次電池を組み立てた。 【0085】比較例2 ポリアクリロニトリルにLiPF、EC及びPCを添
加し混合することにより得られたゲル電解質を、厚さが
60μmで、多孔度が65%の不織布からなるセパレー
タに含浸させた。このようなセパレータを実施例1で説
明したのと同様な負極の負極層との間に配置することに
より電極群を作製した。電極群及び実施例1で説明した
のと同様な非水電解液をラミネートフィルム内に収納
し、前述した図1に示す構造を有し、電池容量1Ah当たり
の非水電解液量が0g(PANに非水電解液が保持されて
いるため)で、厚さが0.5mm、幅が54mm、高さ
が8mmの薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0086】比較例3 セパレータの端が負極端と同じであること以外、実施例
1と同様な薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0087】得られた実施例1〜5、7〜9及び比較例
1〜3の二次電池について、充電電流40mAで4.2
Vまで5時間充電した後、40mAで2.7Vまで放電
する充放電サイクル試験を20℃の雰囲気において実施
した。一方、実施例6の二次電池については、充電電流
40mAで4.0Vまで5時間充電した後、40mAで
2.7Vまで放電する充放電サイクル試験を20℃の雰
囲気において実施した.各充放旭サイクル試験における1
サイクル目の放電容量(初期容量)及び300サイクル
時における容量維持率(初期容量に対する)を下記表2
に示す。 【0088】また、実施例1〜5、7〜9及び比較例1
〜3の二次電池について、充電電流40mAで4.2V
まで5時間電した後、2Cで2.7Vまで放電した際の
放電容量を測定し、2C放電レートでの容量維持率(2
Cでの放電容量の初期容量に対する比率)を算出し、そ
の結果を下記表2に併記する。一方、実施例6の二次電
池については、充電電流40mAで4.0Vまで5時間
充電した後、2Cで2.7Vまで放電した際の放電容量
を測定して2C放電レートでの容量維持率を算出し、そ
の結果を下記表2に併記する。 【0089】さらに、実施例1〜5、7〜9及び比較例
1〜3の二次電池について、20℃の雰囲気において充
電電流40mAで4.2Vまで5時間充電した後、0℃
の雰囲気において40mAで2.7Vまで放電した際の
放電容量を測定し、0℃放電での容量維持率(0℃での
放電容量の初期容量に対する比率)を算出し、その結果
を下記表2に併記する。一方、実施例6の二次電池につ
いては、20℃の雰囲気において充電電流40mAで
4.0Vまで5時間充電した後、0℃の雰囲気において
40mAで2.7Vまで放電した際の放電容量を測定し
て0℃放電での放電容量維持率を算出し、その結果を下
記表2に併記する。 【表1】 【表2】 表1、2から明らかなように実施例1〜実施例9の二次
電池は初期容量、サイクル寿命、2Cの大電流で放電し
た際の放電容量及び0℃の低温での放電容量を同時に満
足できることがわかる。特に実施例1、実施例2、実施
例9の二次電池は他の二次電池に比べて性能が優れ定て
いることがわかる。 【0090】これに対し、比較例1の二次電池は、初期
容量に優れるものの、サイクル寿命、2Cの大電流で放
電した際の放電容量及び0℃の低温での放電容量が実施
例〜9の二次電池に比べて低いことがわかる。また、比
較例2の二次電池は、初期容量、2Cの大電流で放電し
た際の放電容量及び0℃の低温での放電容量が実施例1
〜9の二次電池に比べて低いことがわかる。 【0091】比較例3は電池性能は実施例1と同様であ
るが、高さ1mからの落下試験において短絡し、電池作
動できなくなった。さらに3Cレートの過充電試験にお
いても短絡が早期に発生し、電池発熱が急激におきてガ
ス噴出、液もれが発生した。一方実施例1〜実施例8は
落下試験、過充電試験のいずれにおいても問題は発生せ
ず、特に実施例9は電池強度、安全性に優れていた。 【0092】実施例10 前述した実施例1で説明したのと同様な正極と.前述し
た実施例1で説明したのと同様な負極と、120℃、1時間
での熱収縮率が10%で、厚さが25μmで、多孔度が
50%であるポリエチレン・ポリプロピレンの多層構造
を有する多孔質フィルムからなるセパレータとを用いて
前述した実施例1で説明したのと同様にして電極群を作
製した.電極群及び実施例1で説明したのと同様な非水電
解液をラミネートフィルム内に収納し、前述した図1に
示す構造を有し、電池容量1Ah当たりの非水電解液が
4.5で、厚さが0.5mm、縦が54mm、横が86
mmの薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0093】実施例11〜実施例15 セパレータにおける120℃、1時間での熱収縮率、厚
さ及び多孔度を下記表3に示す値にすること以外は、前
述した実施例10と同様な構成の薄型非水電解液二次電
池を組み立てた。 【0094】実施例16〜実施例17 セパレータとして、120℃、1時間での熱収縮率、厚
さ及び多孔度が下記表3に示す値であるポリプロピレン
製多孔質フィルムを用いること以外は、前述した例10
と同様な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0095】実施例18 負極の炭素質材料として、1100℃で熱処理を施した
石油コークス(平均粒径が5μmで、平均面間隔(d
002)が0.355nm、BET法による比表面積が1
0m2/gを用いること以外は前述した実施例10と同
様な薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0096】実施例19 負極の炭素質材料として、天然黒鉛(平均粒径が7μm
で、平均面間隔(d00 )が0.3355nm、BET
法による比表面積が3m/gを用いること以外は、前
述した実施例10と同様な構成の薄型非水電解液二次電
池を組み立てた。 【0097】得られた例10〜19の二次電池につい
て、充電電流40mAで4.2Vまで5時間充電した
後、40mAで2.7Vまで放電する充放電サイクル試
験を20℃の雰囲気において実施した。1サイクル目の
放電容量(初期容量)及び300サイクル時における容
量維持率(前記初期容量に対する)を下記表4に示す。 【0098】また、実施例10〜19の二次電池につい
て、充電電流40mAで4.2Vまで5時間充電した後、2
Cで2.7Vまで放電した際の放電容量を測定し、2C
放電レートでの容量維持率(2Cでの放電容量の前記初
期容量に対する比率)を算出し、その結果を下記表4に
併記する。 【0099】さらに、例10〜19の二次電池につい
て、20℃の雰囲気において充電電流40mAで4.2V
まで5時間充電した後、0℃の雰囲気において40mA
で2.7Vまで放電した際の放電容量を測定し、0℃放
電での放電容量維持率(0℃での放電容量の初期容量に
対する比率)を算出し、その結果を下記表4に併記す
る。なお、表4には、前述した比較例2の結果を併記す
る。 【表3】 【表4】表3及び表4から明らかなように、実施例10〜19の二
次電池は、比較例2の二次電池に比べて初期容量、サイ
クル寿命及び2Cの大電流で放電した際の放電容量が優れ
ていることがわかる。特に実施例10及び実施例17の
二次電池は他の二次電池に比べて性能が優れていること
がわかる。 【0100】実施例20 <正極の作製>まず、リチウムコバルト酸化物(Li
CoO;但し、Xは0≦X≦1である)粉末91重量
%をアセチレンブラック3.5重量%、グラファイト
3.5重量%及びエチレンプロピレンジエンモノマ粉末
2重量%とトルエンを加えて共に混合し、10cm
たり10個の割合で直径0.5mmの孔が存在する多孔
質アルミニウム箔(厚さが20μm)からなる集電体の片
面に塗布した後、プレスすることにより電極密度が3g
/cmで、正極層が集電体に担持された構造の正極を
作製した。正極の大きさは縦が45mm、横が75mm
であった。 <負極の作製>炭素質材料として3000℃で熱処理し
たメソフェーズピッチ系炭素繊維(繊維径が8μm、平
均繊維長が20μm、平均面間隔(d002)が0.33
60nm、BET法による比表面積が2m/g)の粉
末を93重量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン
(PVdF)7重量%とを混合し、これを集電体として
の10cm当たり10個の割合で直径0.5mmの孔
が存在する多孔質銅箔(厚さが16μm)の片面に塗布
し、乾燥し、プレスすることにより電極密度が1.3g
/cmで、負極層が集電体に担持された構造の負極を
作製した。負極の大きさは縦が46mm、横が76mm
であった。 <セパレータ>セパレータとして、厚さが25μmで、
120℃、1時間での熱収縮が10%で、多孔度が50%の
ポリエチレン製多孔質フィルムを用意した。セパレータ
の大きさは縦が48mm、横が78mmとした。この大
きさは正極及び負極と積層したときに、4辺がすべて正
極及び負極から延出する長さであり、正極の端からそれ
ぞれ1.5mm幅、負極からそれぞれ1mmの幅ではみ
だす大きさである。 <電極群の作製>前記正極、負極及びセパレータを用い
ること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な
方法により電極群を作製した。 【0101】前記電極群及び前述した実施例1で説明し
たのと同様な非水電解液をラミネートフィルム内に収納
し、前述した図1に示す構造を有し、電池容量1Ah当た
りの非水電解液量が5.0gで、厚さが0.5mm、幅
が54mm、高さが86mmの薄型非水電解液二次電池
を組み立てた。 【0102】実施例21 正極集電体として10cm当たり5個の割合で直径
0.5mmの孔が存在する多孔質アルミニウム箔(厚さ
が230μm)を用い、負極集電体として10cm
たり5個の割合で直径0.5mmの孔が存在する多孔質
銅箔(厚さが20μm)を用いること以外は、前述した実施
例20と同様な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立
てた。 【0103】実施例22 正極集電体として厚さが50μmの無孔のアルミニウム
箔を用い、負極集電体として10cm当たり15個の
割合で直径0.3mmの孔が存在する多孔質銅箔(厚さ
が20μm)を用いること以外は、前述した実施例20と
同様な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0104】実施例23 正極集電体として厚さが60μmの無孔のアルミニウム
箔を用い、負極集電体として10cm当たり5個の割
合で直径1mmの孔が存在する多孔質銅箔(厚さが16
μm)を用いること以外は、前述した実施例20と同様
な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0105】実施例24 正極集電体として厚さが15μmの無孔のアルミニウム
箔を用い、負極集電体として10cm当たり1個の割
合で直径3mmの孔が存在する多孔質銅箔(厚さが16
μm)を用いること以外は.前述した実施例20と同様
な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0106】実施例25 正極集電体として厚さが30μmの無孔のアルミニウム
箔を用い、負極集電1体として10cm当たり5個の
割合で直径4mmの孔が存在する多孔質銅箔(厚さが1
6μm)を用いること以外は、前述した実施例20と同
様な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0107】実施例26 正極集電体として10cm当たり2個の割合で直径
0.3mmの孔が存在する多孔質アルミニウム箔(厚さ
が20μm)を用い、負極集電体として厚さが16μmの
無孔の銅箔を用いること以外は、前述した実施例20μ
と同様な構成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0108】実施例27 正極集電体として10cm当たり10個の割合で直径1
mmの孔が存在する多孔質アルミニウム箔(厚さが20μ
m)を用い、負極集電体として厚さが16μmの無孔の銅
箔を用いること以外は、前述した実施例20と同様な構
成の薄型非水電解液二次電池を組み立て。 【0109】実施例28 正極集電体として10cm当たり1個の割合で直径3
mmの孔が存在する多孔質アルミニウム箔(厚さが20μ
m)を用い、負極集電体として厚さが16μmの無孔の銅
箔を用いること以外は、前述した実施例20と同様な構
成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0110】実施例29 正極集電体として10cm当たり1個の割合で直径4
mmの孔が存在する多孔質アルミニウム箔(厚さが15μ
m)を用い、負極集電体として厚さが16μmの無孔の銅箔
を用いること以外は、前述した実施例20と同様な構成
の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。 【0111】実施例30 正極集電体として厚さが15μmの無孔のアルミニウム
箔を用い、負極集電体として厚さが16μmの無孔の銅
箔を用いること以外は、前述した実施例20と同様な構
成の薄型非水電解液二次電池を組み立てた。得られた実
施例20〜30の二次電池について正極集電体及び負極
集電体の形状を表5に示す。 【0112】得られた実施例20〜30の二次電池につ
いて、充電電流60mAで4.2Vまで3時間充電した後、60mA
で2.7Vまで放電する充放電サイクル試験を施し、1
サイクル目の放電容量(初期容量)及び500サイクル時に
おける容量維持率(前記初期容量に対する)を下記表6
に示す。 【表5】 【表6】 表5および表6から明らかなように実施例20〜実施例
30の二次電池は、初期容量およびサイクル寿命が優れ
ていることがわかる。とくに、実施例20、実施例22
の二次電池は、ほかの二次電池に比べて性能が優れてい
ることがわかる。 【0113】なお、前述した実施例においては、正極、
セパレータ及び負極を1枚ずつ用いて電極群を作製した
が、正極、セパレータ及び負極を複数枚用いて電極群を
作製しても良い。 【0114】また、前述した実施例においては、金属製
の有底円筒形容器を備える円筒形非水電解液二次電池に
適用した例を説明したが、金属製の有底矩形筒状容器を
備える角形非水電解液二次電池にも同様に適用すること
ができる。 【0115】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
優れた容量、サイクル性能.大電流放電特性及び低温放
電特性維持しつつ、厚さ3mm以下の薄型構造にするこ
とが可能な非水電解液二次電池およびその製造方法を提
供することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
The present invention relates to a method for manufacturing a pond and a nonaqueous electrolyte secondary battery. [0002] 2. Description of the Related Art Currently, non-mobile devices such as mobile phones are
Thin lithium ion secondary battery as water electrolyte secondary battery
Has been commercialized. This battery has a lithium cover
Oxide (LiCoO2), Graphite material and carbon
Material, organic solvent in which lithium salt is dissolved in electrolyte,
A porous membrane is used for the radiator. [0003] As portable equipment becomes thinner, the thickness of batteries becomes thinner.
Although it is requested that the thickness be 4 mm or less,
It is difficult to commercialize a thin lithium ion secondary battery. This
For this reason, card-type refills using a conventional polymer electrolyte
A rechargeable lithium battery has been proposed and is being developed for practical use.
You. [0004] However, the use of polymer electrolyte
Non-aqueous electrolyte was retained in polymer
Lithium using a non-aqueous electrolyte because it is a gel polymer
The impedance at the electrode interface is higher than that of the secondary battery.
And low lithium ion conductivity.
You. Also, increase the thickness to increase lithium ion mobility.
When the thickness is reduced, the amount of active material of the positive and negative electrodes decreases,
Energy density is reduced. Accordingly, lithium using a polymer electrolyte
Secondary batteries are impregnated with a non-aqueous electrolyte in a solution / liquid state.
Volume energy density compared to thin lithium secondary batteries
Problems such as poor temperature and large current characteristics and low temperature characteristics
is there. [0006] SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to
Capacity, high current characteristics, low temperature characteristics and cycle performance
Non-aqueous electrolyte secondary battery that can be
It is intended to provide a method for producing the same. Non-electrode group
Non-aqueous electrolysis in which water electrolyte is impregnated in a solution / liquid state
It is possible to reduce the thickness of the liquid secondary battery,
Capacity, high current characteristics and cycle performance have been improved
It is an object of the present invention to provide a lysate secondary battery. [0007] Means for Solving the Problems The present invention provides:Positive and negative electrodes
A separator with at least one end extending from the positive and negative electrodes
A process of preparing an electrode group with a
Before the solution in which 0.1 to 2.5% by weight of the
Impregnating the electrode group and vacuum drying the electrode group.
Between the positive electrode and the separator and between the negative electrode and the separator
Forming a porous adhesive layer on the electrode group;
Impregnating with a water electrolyte.
This is a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery. [0008] [0009] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a non-aqueous electrolyte according to the present invention
Diagram of a secondary battery (eg, a thin lithium-ion secondary battery)
This will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 illustrates the present invention.
Related non-aqueous electrolyte secondary batteries (eg, thin lithium ion
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing part A of FIG.
It is a large map. [0010] As shown in FIG.
The exterior material 1 made of lum surrounds the electrode group 2. Electric
The electrode group 2 includes, for example, a current collector 3 made of a porous conductive substrate.
A positive electrode 5 having a structure in which the positive electrode layer 4 is supported;
A negative electrode layer 7 is provided on a current collector 6 made of a porous conductive substrate.
Negative electrode 8 having a supported structure, positive electrode layer 4 and negative electrode layer
7 and the porous adhesive layers 9a and 9b
Separate having porous adhesive layers 9a and 9b adhered to its surface
Data 10. The non-aqueous electrolytic solution is contained in the exterior material 1.
You. One end of the strip-shaped positive electrode lead 11 has a positive electrode collection of the electrode group 2.
Connected to the electric body 5 and the other end is extended from the exterior material 1
I have. On the other hand, one end of the strip-shaped negative electrode lead 12 is
Negative electrode current collector 7 and the other end extends from the exterior material 1.
Has been issued. At least one end of the separator 10 has a positive electrode and a positive electrode.
And extend from the negative electrode. As a result, external impact
Short circuit does not easily occur even when
Excellent in integrity. Also adheres to the extended separator
It is desirable to hold the agent. It was extended
The strength of the separator is stronger, especially for batteries
Short-circuiting when a shock is applied. Sa
In addition, when the battery is under high temperature
The shrinkage of the parator is suppressed, preventing a short circuit between the positive and negative electrodes.
Safety can be ensured. Then the adhesive
More preferably, it is porous. Next, a positive electrode 5, a negative electrode 8, a separator 10,
The adhesive layers 9a and 9b and the non-aqueous electrolyte will be described in detail.
You. 1) Positive electrode The positive electrode 5 is such that the positive electrode layer 4 containing the active material is formed on one side of the current collector 3.
Or it has a structure carried on both sides. The positive electrode layer comprises a positive electrode active material, a conductive agent,
A binder for binding the positive electrode active material particles may be included.
The positive electrode 5 is formed, for example, by applying a conductive agent and a binder to the positive electrode active material.
Suspend in the appropriate solvent, apply this suspension to the current collector, dry and
It is manufactured by making it thin plate. As the positive electrode active material, various oxides, for example,
Manganese dioxide, lithium manganese composite oxide, lithium
-Containing nickel oxide, lithium-containing cobalt compound
Material, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-containing
Iron oxide, vanadium oxide containing lithium, disulfide
Chalcogen compounds such as titanium iodide and molybdenum disulfide
And so on. Among them, lithium-containing Kobal
Oxide (eg, LiCoO)2 ), Lithium containing
Nickel cobalt oxide (eg, LiNi0.8Co
0.2O2 ), Lithium manganese composite oxide (for example,
For example, LiMn2O4 , LiMnO2 ), High
It is preferable because a voltage can be obtained. As the conductive agent, for example, acetylene black is used.
, Carbon black, graphite and the like. As the binder, for example, polytetrafluoro
Polyethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PV
dF), ethylene-propylene-diene copolymer (EP
DM), using styrene-butadiene rubber (SBR), etc.
Can be Composition ratio of positive electrode active material, conductive agent and binder
80 to 95% by weight of the positive electrode active material and 3 to 20
%, Binder 2 to 7% by weight
No. As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or
Alternatively, a non-porous conductive substrate can be used. These guides
The conductive substrate is, for example, aluminum, stainless steel, or
Can be formed from nickel. Among them, a hole having a diameter of 3 mm or less is 10 cm.2
Two-dimensional porous structure existing at a rate of one or more
It is preferable to use a conductive substrate having a structure. Sand
That is, the diameter of the hole opened in the conductive substrate is larger than 3 mm.
If it becomes too strong, sufficient positive electrode strength may not be obtained.
You. On the other hand, the proportion of holes having a diameter of 3 mm or less is smaller than the range.
When the amount is low, the non-aqueous electrolyte is evenly penetrated into the electrode group
And it is difficult to obtain a sufficient cycle life.
There is a risk of becoming. Hole diameter is in the range of 0.1-1mm
Is more preferable. In addition, the existence ratio of holes is 1
0cm2 It is better to make it in the range of 10 to 20 pieces per
preferable. The aforementioned hole having a diameter of 3 mm or less has a size of 10 cm.2
Two-dimensional porous structure existing at a rate of one or more
The conductive substrate having the structure has a thickness of 15 to 100 μm.
Preferably, it is enclosed. Reduce thickness to less than 15μm
In such a case, sufficient positive electrode strength may not be obtained. one
On the other hand, if the thickness exceeds 100 μm, the battery weight and electrode
The group thickness increases, the weight energy density of thin secondary batteries
And it is difficult to make the volume energy density high enough
There is a risk of becoming. A more preferable range of the thickness is 30 to 8
0 μm. 2) Negative electrode 8 In the negative electrode, the negative electrode layer 7 is supported on one or both sides of the current collector 6
It has the structure which was done. The negative electrode 8 contains a negative electrode material and a binder.
You may go out. For example, lithium ion
A carbonaceous material that absorbs and releases oxygen and a binder in the presence of a solvent
And the resulting suspension was applied to a current collector and dried.
Then press once or 2-5 times at desired pressure
Can be manufactured by pressing As the carbonaceous material, graphite, coke, carbon
Graphite or carbonaceous materials such as fibers and spherical carbon,
Thermosetting resin, isotropic pitch, mesophase pitch,
Sophase pitch-based carbon fiber, mesophase spheres, etc.
(Especially, mesophase pitch-based carbon fibers are preferred)
Obtained by performing heat treatment at 500-3000 ° C
Graphite materials or carbonaceous materials can be used.
Above all, by setting the temperature of the heat treatment to 2000 ° C or higher.
And the spacing d of the (002) plane002 Is 0.34
Use a graphitic material having graphite crystals of 0 nm or less
Is preferred. Such a graphitic material as a carbonaceous material
Non-aqueous electrolyte secondary batteries with negative electrodes
And large current characteristics can be greatly improved. Surface distance d
002Is more preferably 0.336 nm or less.
No. As the binder, for example, polytetrafluoro
Polyethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PV
dF), ethylene-propylene-diene copolymer (EP
DM), styrene-butadiene rubber (SBR), carbo
Xymethylcellulose (CMC) can be used
You. The mixing ratio of the carbonaceous material and the binder is
90 to 98% by weight of the binder and 2 to 20% by weight of the binder.
Preferably. In particular, the carbonaceous material was in the form of a negative electrode.
5 to 20 g / m in the state2It is preferable to be within the range. As the current collector, a conductive substrate having a porous structure is used.
Alternatively, a non-porous conductive substrate can be used.
These conductive substrates are, for example, copper, stainless steel, or
It can be formed from nickel. Among them, a hole having a diameter of 3 mm or less is 10 cm.2
Two-dimensional porous structure existing at a rate of one or more
It is preferable to use a conductive substrate having a structure. Sand
That is, the diameter of the hole of the conductive substrate is larger than 3 mm.
In such a case, sufficient negative electrode strength may not be obtained. one
On the other hand, the proportion of holes with a diameter of 3 mm or less is less than the range
When this happens, the non-aqueous electrolyte can be evenly penetrated into the electrode group.
It will be difficult to obtain sufficient cycle life
There is fear. Hole diameter should be in the range of 0.1-1mm
Is more preferable. In addition, the existence ratio of holes is 10 cm
2 More preferably in the range of 10-20 per
No. The aforementioned hole having a diameter of 3 mm or less is 10 cm.2
Two-dimensional porous structure existing at a rate of one or more
The conductive substrate having the structure has a thickness of 10 to 50 μm.
Is preferable. If the thickness is less than 10 μm,
There is a possibility that sufficient negative electrode strength cannot be obtained. Meanwhile, thick
Exceeds 50 μm, the battery weight and the thickness of the electrode group
Increases the weight energy density and volume of thin secondary batteries.
May be difficult to increase energy density sufficiently
There is. As the negative electrode material, the above-described lithium ion
In addition to carbonaceous materials that occlude and release metals, metal oxides or gold
Containing genus sulfide or metal nitride, or lithium
Metal or lithium alloy
it can. As the metal oxide, for example, tin oxide
Material, silicon oxide, lithium titanium oxide, niobium oxide
And tungsten oxide. As the metal sulfide, for example, tin sulfide
And titanium sulfide. Examples of the metal nitride include lithium core
Baltic nitride, lithium iron nitride, lithium manganese nitride
And the like. As the lithium alloy, for example, lithium
Aluminum alloy, lithium tin alloy, lithium lead alloy
Gold, lithium silicon alloy and the like can be mentioned. 3) Separator 10 Examples of separators include polyethylene and polypropylene.
Contains pyrene or polyvinylidene fluoride (PVdF)
It is possible to use a porous film, a nonwoven fabric made of synthetic resin, etc.
Wear. Among them, polyethylene or polypropylene
Or a porous film consisting of both
This is preferable because safety can be improved. The thickness of the separator should be 30 μm or less.
Is preferred. If the thickness exceeds 30μm, between the positive and negative electrodes
Distance may increase and the internal resistance may increase.
You. The lower limit of the thickness is preferably 5 μm.
No. When the thickness is less than 5 μm, the strength of the separator is remarkable.
Internal short circuit is likely to occur.
You. The upper limit of the thickness is more preferably 25 μm.
And the lower limit is more preferably 10 μm.
No. The separator was kept at 120 ° C. for one hour.
The heat shrinkage when present is preferably 20% or less.
New If the heat shrinkage exceeds 20%, the positive and negative electrodes and separator
It becomes difficult to make the adhesive strength of the radiator sufficient
There is fear. The heat shrinkage should be less than 15%
preferable. The separator has a porosity of 30 to 60%.
It is preferred that it is an enclosure. This is for the following reasons
Things. When the porosity is less than 30%, the separator
May be difficult to obtain high electrolyte retention
There is. On the other hand, if the porosity exceeds 60%, sufficient separation
There is a possibility that the radiator strength cannot be obtained. Porosity more
The preferred range is 35-50%. The separator has an air permeability of 600 seconds / 1.
00cm3 The following is preferred. Air permeability
600 seconds / 100cm3 Exceeds, the separator
And it is difficult to obtain high lithium ion mobility
There is fear. The lower limit of the air permeability is 100 seconds /
100cm3 Is preferable. 1 air permeability
00 seconds / 100cm3 If less, enough separation
This is because there is a possibility that the data strength cannot be obtained. Air permeability
The upper limit of the excess rate is 500 seconds / 100cm3 To do
More preferably, the lower limit is 150 seconds / 100 cm3
Is more preferable. In the present invention, the number of separators 10 is small.
One end of which extends from the positive and negative electrodes
are doing. The extended separator is 0.1 mm from the negative electrode end.
It is desirable that the extension is 25 mm or more. Too little
Internal short circuits are likely to occur. Also, the extension of the separator
It is desirable that a porous adhesive layer also exists in the
New Separator extends inside all sides
It is desirable to prevent short circuit. 4) Porous adhesive layers 9a, 9b The porous adhesive layers 9a and 9b are dissolved in a non-aqueous electrolyte.
And maintain high adhesiveness while holding non-aqueous electrolyte
It is desirable to be formed from a polymer material that can be used.
Furthermore, such polymer materials have high lithium ion conductivity
And still more preferred. The specific polymer material is polyacrylonitrile
Toril (PAN), Polyacrylate (PMMA), PO
Polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl chloride (P
VC) or polyethylene oxide (PEO)
Can be mentioned. In particular, polyvinylidene fluoride (P
VdF) is preferred. Polyvinylidene fluoride (PVd
F) can hold a non-aqueous electrolytic solution,
Incorporation of manganese causes some gelation, which results in ionic conduction in the positive electrode.
Properties can be further improved. 5) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent.
It is a liquid electrolyte prepared. As the non-aqueous solvent, a solvent for a lithium secondary battery may be used.
A known non-aqueous solvent can be used as the medium, and is particularly limited.
Propylene carbonate (PC) and ethylene
Lower viscosity than lencarbonate (EC) and PC or EC
At least one non-aqueous solvent having a donor number of 18 or less
(Hereinafter referred to as a second solvent) and a non-aqueous solvent mainly comprising a mixed solvent.
It is preferable to use a solvent. As the second solvent, for example, chain carbon is used.
Preferred is dimethyl carbonate (DMC),
Chill ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate
(DEC), ethyl propionate, propionate
Chill, γ-butyrolactone (γ-BL), acetonitrile
(AN), ethyl acetate (EA), toluene, xylene
Alternatively, methyl acetate (MA) and the like can be mentioned. these
Is used alone or in the form of a mixture of two or more.
Can be. In particular, the second solvent has a donor number of 16.
More preferably, it is 5 or less. The viscosity of the second solvent is 28 m at 25 ° C.
It is preferably at most p. Ethylene in mixed solvent
-The amount of carbonate or propylene carbonate,
The volume ratio is preferably 10 to 80%. Better
Ethylene carbonate or propylene carbonate
The amount of the mixture is 20 to 75% by volume. The more preferable composition of the mixed solvent is EC and M
EC, EC and PC and MEC, EC and MEC and DEC, E
C and MEC and DMC, EC and MEC and PC and DEC
In a mixed solvent, the volume ratio of MEC should be 30-80%
Is preferred. A more preferred volume ratio of MEC is 40 to
It is in the range of 70%. Examples of the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte include:
For example, lithium perchlorate (LiClO 4), Phosphorus hexafluoride
Lithium oxide (LiPF6), Lithium borofluoride (Li
BF 4), Lithium arsenic hexafluoride (LiAsF)6), To
Lithium trifluorometasulfonate (LiCF3S
O3), Bistrifluoromethylsulfonyl imidolithic
[LiN (CF3SO2)2] And other lithium salts
(Electrolyte). Among them, LiPF6, LiBF
4It is preferable to use The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is 0.1.
It is desirable to set it as 5 to 2.0 mol / 1. The amount of the non-aqueous electrolyte is 100 m
It is preferable to set the amount to 0.2 to 0.6 g per Ah. This
This is for the following reasons. Non-aqueous electrolyte volume
If it is less than 0.2 g / 100 mAh, the positive electrode and negative electrode
It may not be possible to maintain sufficient on-conductivity.
You. On the other hand, the amount of the non-aqueous electrolyte exceeds 0.6 g / 100 mAh.
The amount of electrolyte becomes large,
Sealing may be difficult. More non-aqueous electrolyte volume
A preferable range is 0.4 to 0.55 g / 100 mAh.
You. 6) Exterior material 1 The exterior material 1 is made of, for example, flexible synthetic resin or gold.
A thin film of a genus can be used. Especially non-aqueous electrolyte
In the case of a system battery, aluminum or the like is
Laminated film (multilayer film) with barrier layer inserted is preferred
No. The inclusion of an aluminum layer, especially for non-aqueous electrolytes
In the case of batteries, water can be prevented from
This is preferable because the life of the pond can be extended. The thickness of the exterior material is in the range of 50 to 300 μm
It is preferable that It is easy to deform and break if it is too thin
If it is too thick, the effect of thinning will be reduced. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention (for example,
Thin lithium ion having the structure shown in FIGS.
The following two types of manufacturing methods are used to manufacture secondary batteries.
Fabrication method. However, the non-aqueous electrolyte solution 2 according to the present invention
The manufacturing method of the secondary battery is as follows if it is within the scope of the present invention.
It is not limited to the following form. <First Manufacturing Method> (First step) First, a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode.
To form an electrode group with a porous sheet interposed therebetween. The positive electrode is formed, for example, by adding a conductive agent to a positive electrode active material.
And the binder are suspended in a suitable solvent, and the suspension is collected.
It is made by applying it to the body and drying it to make it a thin plate.
You. As the positive electrode active material, conductive agent, binder and current collector
Are the same as those described in the section of (1) Positive electrode described above.
Can be mentioned. The negative electrode absorbs, for example, lithium ions.
The negative electrode material such as carbonaceous material to be stored and released and the binder are
Kneaded in the presence, apply the resulting suspension to the current collector, dry
After drying, press once or press 2-5 times at the desired pressure.
It is produced by step pressing. As the above-mentioned carbonaceous material, binder and current collector
Are the same as those described in the section of (2) Negative electrode described above.
Can be mentioned. As the porous sheet of the separator,
The same as described in the above (3) Separator column
Can be used. (Second step) The electrode group is placed in an exterior material processed into a bag shape.
The laminating surface is stored from the opening. Dissolve the adhesive in the solvent
The solution obtained by that from the opening in the exterior material
The solution is injected into an electrode group, and the solution is impregnated into the electrode group. As the exterior material, the aforementioned (7) exterior
You can list the same ones as explained in the material section.
You. As the adhesive, the aforementioned (4) porous
Similar to the polymer materials described in the column of quality adhesive layer
I can do it. In particular, polyvinylidene fluoride (PV
dF) is preferred. The solvent includes an organic solvent having a boiling point of 200 ° C. or less.
It is desirable to use a solvent. As such an organic solvent
Is, for example, dimethylformamide (boiling point 153 ° C.)
Can be mentioned. Organic solvent boiling point exceeds 200 ℃
Then, the temperature of vacuum drying described below was set to 100 ° C. or less.
In such a case, the drying time may take a long time. In addition, organic solvents
Is preferably set to 50 ° C. Organic
When the boiling point of the solvent is lower than 50 ° C., the solution is
There is a risk that the organic solvent will evaporate during injection.
is there. The upper limit of the boiling point is more preferably set to 180 ° C.
More preferably, the lower limit of the boiling point should be 100 ° C.
More preferred. The concentration of the adhesive in the solution is 0.05 to
It is preferred to be in the range of 2.5% by weight. This is
This is for such a reason. The concentration is 0.05 weight
%, The positive and negative electrodes and separator have sufficient strength.
Adhesion may be difficult. Meanwhile, the concentration
Exceeds 2.5% by weight, the non-aqueous electrolyte can be retained.
It is difficult to obtain sufficient porosity of the electrode
The impedance may be significantly increased. Interface
When the impedance increases, the capacity and large current discharge characteristics
It drops significantly. A more preferable range of the concentration is 0.1 to
1.5% by weight. The injection amount of the solution depends on the adhesive of the solution.
When the concentration is 0.1 to 2.5% by weight, the battery capacity is 10
It is preferable to be in the range of 0.1 to 2 ml per 0 mAh.
New This is due to the following reasons. Note
If the amount is less than 0.1 ml, the positive electrode, the negative electrode and the separator
May not be able to sufficiently increase the
You. On the other hand, when the injection amount exceeds 2 ml, the
This causes a decrease in lithium ion conductivity and an increase in internal resistance.
Discharge capacity, large current discharge characteristics and charge / discharge
There is a possibility that it may be difficult to improve the hull characteristics. Said
A more preferable range of the injection amount is about 100 mAh of battery capacity.
It is 0.15 to 1 ml. (Third step) The electrode group is dried by vacuum drying.
The solvent in the solution is evaporated, and the positive electrode, the negative electrode and the separator are removed.
A porous adhesive layer can be formed between the heaters. Also, the positive electrode,
Adhesive in the fine gap between negative electrode and separator
Make the polymer exist. Also, on the extension of the separator
Can also form a porous adhesive layer. Also this vacuum
Simultaneous removal of water contained in the electrode group by drying
It can be carried out. It should be noted that the porous adhesive layer has a small amount of solvent.
Medium is allowed. The vacuum drying is performed at 100 ° C. or less.
Is preferred. This is due to the following reasons.
When the vacuum drying temperature exceeds 100 ° C., the separator
May significantly shrink. Heat shrinkage increases
The positive electrode, negative electrode and separator
It becomes difficult to adhere firmly. In addition, the heat
Shrink, porous containing polyethylene or polypropylene
Remarkably occurs when a high-quality film is used as a separator.
Cheap. The lower the temperature of vacuum drying, the higher the heat of the separator
Shrinkage can be suppressed, but vacuum drying temperature is less than 40 ° C
In this case, it may be difficult to evaporate the solvent sufficiently.
There is. For this reason, the vacuum drying temperature is 40 to 100 ° C.
Is more preferable. (Fourth step) Non-aqueous electrolyte is injected into the electrode group in the exterior material
After that, the opening of the exterior material is sealed to reduce the thickness.
Assemble the non-aqueous electrolyte secondary battery. As the non-aqueous electrolyte, the aforementioned (5)
Use the same one as explained in the section on non-aqueous electrolyte.
Can be. In the manufacturing method described above, the adhesive is melted.
The solution is injected after the electrode group is stored in the exterior material.
However, the injection may be performed without storing in the exterior material. this
First, place a separator between the positive and negative electrodes
An electrode group is prepared. The electrode group was impregnated with the solution
Thereafter, the electrode group is subjected to vacuum drying to
Evaporate the solvent, between the positive electrode, negative electrode and separator
Allow a porous adhesive layer to be present. Such an electrode group
After storing it in the exterior material, inject a non-aqueous electrolyte and seal it.
Manufacturing a thin non-aqueous electrolyte secondary battery
Can be. An adhesive may be applied to the outer periphery of the electrode group before storage.
No. As a result, adhesion is made between the electrode group and the exterior material.
You. <Second manufacturing method> (First step) First, a positive electrode, a negative electrode and a separator are prepared.
You. For the positive electrode, negative electrode, and separator,
It can be obtained in the same manner as in the first step. (Second step) Obtained by dissolving the adhesive in a solvent
The solution is applied to the surface of the positive electrode layer of the positive electrode and the surface of the negative electrode layer of the negative electrode.
You. Separator between the positive and negative electrode layers coated with the solution
Place and make a laminate. The adhesive and the solvent are used in the second method of the first manufacturing method.
The same one as described in the step section may be used. The concentration of the adhesive in the solution is 0.1 to 5
It is preferred to be in the range of weight%. This is like
It is for a reason. Said concentration to less than 0.1% by weight
Then, the positive and negative electrodes and the separator are bonded with sufficient strength
Can be difficult. On the other hand, when the concentration is 5 wt.
%, The amount is large enough to hold the non-aqueous electrolyte.
It is difficult to obtain the porosity, and the interface impedance of the electrode
May be significantly increased. Interface impedance
Increases, capacity and large current discharge characteristics decrease significantly.
You. A more preferred range of the concentration is 0.2 to 2% by weight.
You. (Third step) In the laminate under normal pressure or reduced pressure,
The solvent contained in the solution is dried by vacuum drying.
Form a porous adhesive layer between the positive and negative electrode layers and the separator
Then, an electrode group is obtained, and the electrode group is processed into a bag-like exterior material.
To be stored. The electrode group was housed in the exterior material first
Thereafter, vacuum drying may be performed. Before storing, touch the outer periphery of the electrode group.
An adhesive may be applied. As a result, the electrode group
Adhesion is made between them. As the exterior material, the above (6)
You can list the same ones as described in
You. The condition of vacuum drying is the third process of the first manufacturing method.
The conditions described in the above column may be used. (Fourth step) Non-aqueous electrolyte was injected into the electrode group in the exterior material
After that, the non-aqueous electrolytic thin
A liquid secondary battery is manufactured. As the non-aqueous electrolyte, the aforementioned (5) non-aqueous
It is possible to use the same ones as explained in the column of electrolyte.
it can. In the present invention, the first manufacturing method
According to the report, porous adhesive is also applied to the extension of the separator.
It is more preferable because the layer can be easily formed. [0073] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
And will be described in detail. Embodiment 1 <Preparation of Positive Electrode> First, lithium cobalt oxide (Lix
CoO2X is 0 ≦ X ≦ 1) powder 91 weight
% Acetylene black 3.5% by weight, graphite
3.5% by weight and ethylene propylene diene monomer powder
2% by weight and toluene are added and mixed together to a thickness of 15μ.
m on the both sides of a current collector made of aluminum foil
Then, by pressing, the electrode density becomes 3 g / cm.3so,
A positive electrode having a structure in which a positive electrode layer is supported on both surfaces of a current collector is manufactured.
Was. The size of the positive electrode was 45 mm long and 75 mm wide.
Was. <Production of negative electrode> Heat treatment at 3000 ° C. as carbonaceous material
Mesophase pitch-based carbon fiber (fiber diameter 8 μm, flat
The average fiber length is 20 μm, and the average face spacing (d002) Is 0.3
93% by weight of a 360 nm powder and polyf
7% by weight of vinylidene difluoride (PVdF)
Is applied to one side of a current collector made of a copper foil having a thickness of 15 μm,
After drying and pressing, the electrode density is 1.3 g / c.
m3The negative electrode has a structure in which the negative electrode layer is supported on one side of the current collector.
Was prepared. The size of the negative electrode is 46 mm long and 76 m wide
m. <Separator> The thickness is 25 μm, at 120 ° C. for 1 hour.
Made of polyethylene with 20% heat shrinkage and 50% porosity
A separator made of a porous film was prepared. Separe
The size of the data was 48 mm in length and 78 mm in width. This
The size of the four sides when stacked on the positive and negative electrodes
Is the length extending from the positive electrode and the negative electrode.
1.5mm width each, 1mm width from the negative electrode
It is the size that protrudes. <Preparation of electrode group> Polyacrylonitrile as adhesive
(PAN) in dimethylformamide (boiling point 153)
C) 1% by weight was dissolved in the solution. The resulting solution is
This coating is applied to the surface of the positive electrode layer and the surface of the negative electrode layer of the negative electrode.
A separator was arranged between the surface and the surface of the negative electrode layer. Separe
The four sides of the data are 1.5 mm wide from the edge of the positive electrode,
From each other with a width of 1 mm. In addition,
Before lamination, a strip-shaped positive electrode lead is welded to the positive electrode
A strip-shaped negative electrode lead was welded to the current collector of the pole. The product obtained
Vacuum dry the layer at 80 ° C for 12 hours
Each electrode layer and separator by evaporating muamide
A porous adhesive layer was formed between them to obtain an electrode group. <Preparation of non-aqueous electrolyte> Lithium hexafluorophosphate (LiP
F6) With ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl
Mixed solvent of carbonate (MEC) (mixed volume ratio 1:
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving 1.4 mol / 1 in 2). The electrode group and the non-aqueous electrolyte were applied to both sides of the aluminum foil.
100μm thick laminated foil covered with polypropylene
The film was formed into a bag shape, and the electrode group was housed in the bag. Non-aqueous electrolysis is applied to the electrodes in the laminate film.
The solution was adjusted so that the amount per 1 Ah of battery capacity was 5.0 g.
Inject and seal to have the structure shown in FIGS.
0.5mm in height, 54mm in height, 86mm in width
A water electrolyte secondary battery was assembled. Embodiments 2 to 5 Except that the adhesive is a polymer of the type shown in Table 1 below,
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in the first embodiment described above.
Assembled the pond. Embodiment 6 Using a negative electrode made of an aluminum plate with a thickness of 0.1 mm
Thin non-aqueous electrolysis having the same configuration as in the first embodiment except that
A liquid secondary battery was assembled. Embodiment 7 Vacuum drying at 100 ° C for 12 hours when preparing the electrode group
Other than the above, a thin non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 described above.
The secondary battery was assembled. Embodiment 8 Vacuum drying at 140 ° C for 12 hours when preparing the electrode group
Other than the above, a thin non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 described above.
The secondary battery was assembled. Embodiment 9 The positive and negative electrodes manufactured in the same manner as described in Example 1
Separate the electrode and separator between the positive and negative electrode layer surfaces.
The stackers were arranged in such a way that the radiators were arranged. Four sides of the separator are positive
1.5 mm width from each end of the pole, 1 mm each from the negative electrode
It protruded in the width of mm. Before lamination, the positive electrode
Weld a strip-shaped positive electrode lead to the current collector, and
The negative electrode lead was welded. Laminate film bag
The lamination surface described above with the electrode group on the one molded into
It was stored so that it could be seen from. Polyfluoride as adhesive
Nylidene (PVdF) is converted to dimethyl phor
0.3% by weight dissolved in muamide (boiling point: 153 ° C)
Was. The obtained solution is applied to the electrodes in the laminate film.
The amount per 100 mAh of pond capacity is the same as in Example 1.
Into the electrode group, and
Attached to the entire surface of the pole group. Next, the electrode group in the laminate film was
The organic solvent is removed by performing vacuum drying at 40 ° C. for 24 hours.
Evaporate the electrode group into the gap between the positive electrode, the negative electrode and the separator.
A porous bonded portion was formed on the surface. In addition, the separator
Adhesive is also held on the parts protruding from the positive and negative electrodes
I was able to. Non-aqueous electrolysis is applied to the electrodes in the laminate film.
The amount of liquid per 1 Ah of battery capacity is the same as in Example 1.
And has the structure shown in FIGS.
0.5mm thick, 54mm long, 86mm wide
A non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled. Comparative Example 1 The same positive electrode layer of the positive electrode as described in Example 1 and Example 1
Example 1 between the negative electrode layer of the negative electrode similar to that described in
By arranging the same separator as explained in
An electrode group was prepared. As described in the electrode group and the first embodiment
A similar non-aqueous electrolyte is stored in a laminate film and
The amount of non-aqueous electrolyte per 1 Ah of pond capacity is 5.0 g and the thickness is
0.5mm, height 54mm, width 86mm thin non-aqueous
A liquid dissolving secondary battery was assembled. Comparative Example 2 LiPF to polyacrylonitrile6, EC and PC
The gel electrolyte obtained by adding and mixing
60μm, 65% porosity nonwoven fabric separation
Impregnated. Such a separator is described in Example 1.
It should be placed between the negative electrode layer and the negative electrode
An electrode group was prepared. As described in the electrode group and Example 1.
Non-aqueous electrolyte similar to the above is stored in the laminated film
And has the structure shown in FIG.
Of non-aqueous electrolyte is 0 g (with non-aqueous electrolyte held in PAN)
0.5mm thick, 54mm wide, and height
Was assembled to form a non-aqueous electrolyte secondary battery having a thickness of 8 mm. Comparative Example 3 Example except that the end of the separator is the same as the end of the negative electrode
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery similar to that of No. 1 was assembled. Examples 1 to 5, 7 to 9 and Comparative Examples
For the secondary batteries of 1 to 3, 4.2 at a charging current of 40 mA.
After charging to V for 5 hours, discharge to 2.7V at 40mA
Charge / discharge cycle test in a 20 ° C atmosphere
did. On the other hand, for the secondary battery of Example 6, the charging current
After charging to 4.0 V at 40 mA for 5 hours, at 40 mA
A charge / discharge cycle test for discharging to 2.7 V was performed in a 20 ° C atmosphere.
1 in each charge and discharge Asahi cycle test
Cycle discharge capacity (initial capacity) and 300 cycles
Table 2 below shows the capacity maintenance rate (relative to the initial capacity) at the time.
Shown in Examples 1 to 5, 7 to 9 and Comparative Example 1
4.2 V at a charging current of 40 mA for the secondary batteries
After charging for 5 hours, the battery was discharged to 2.7V at 2C.
The discharge capacity was measured, and the capacity retention rate at 2C discharge rate (2
The ratio of the discharge capacity to the initial capacity at C) is calculated.
Are also shown in Table 2 below. On the other hand, the secondary
For the pond, charging current of 40 mA to 4.0 V for 5 hours
Discharge capacity when discharged to 2.7V at 2C after charging
Is measured to calculate the capacity retention at the 2C discharge rate, and
Are also shown in Table 2 below. Further, Examples 1 to 5, 7 to 9 and Comparative Example
Charge the secondary batteries 1 to 3 in an atmosphere of 20 ° C.
After charging to 4.2 V for 5 hours with a current of 40 mA,
Discharge to 2.7 V at 40 mA in an atmosphere of
The discharge capacity was measured and the capacity retention rate at 0 ° C discharge (0 ° C
Ratio of the discharge capacity to the initial capacity).
Are also shown in Table 2 below. On the other hand, the secondary battery of Example 6
At a charging current of 40 mA in an atmosphere of 20 ° C.
After charging to 4.0 V for 5 hours, in an atmosphere of 0 ° C.
The discharge capacity at the time of discharging to 2.7 V at 40 mA was measured.
To calculate the discharge capacity retention rate at 0 ° C discharge.
Also shown in Table 2. [Table 1] [Table 2] As is clear from Tables 1 and 2, the secondary of Examples 1 to 9 was used.
The battery discharges with a large current of 2C, initial capacity, cycle life.
At the same time and the discharge capacity at a low temperature of 0 ° C.
You can see that you can do it. In particular, Example 1, Example 2, Implementation
The secondary battery of Example 9 has excellent performance compared to other secondary batteries.
You can see that there is. On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1
Despite its excellent capacity, it has a cycle life of 2C
Discharge capacity when charging and discharge capacity at low temperature of 0 ° C
It turns out that it is lower than the secondary batteries of Examples to 9. Also, the ratio
The secondary battery of Comparative Example 2 was discharged with a large current of 2 C in initial capacity.
Example 1 shows the discharge capacity at the time of discharge and the discharge capacity at a low temperature of 0 ° C.
9 are lower than those of the secondary batteries of No. 9 to No. 9. The battery performance of Comparative Example 3 was the same as that of Example 1.
However, a short circuit occurred in a drop test from
I can no longer move. For 3C rate overcharge test
Short-circuiting occurs early, and the battery heats up rapidly,
Eruption and liquid leakage occurred. On the other hand, Examples 1 to 8
No problem occurred in both drop test and overcharge test.
In particular, Example 9 was excellent in battery strength and safety. Embodiment 10 A positive electrode similar to that described in Example 1 above.
A negative electrode similar to that described in Example 1 and 120 ° C. for 1 hour
Heat shrinkage at 10%, thickness 25μm, porosity
Multilayer structure of 50% polyethylene / polypropylene
Using a separator consisting of a porous film having
An electrode group was formed in the same manner as described in the first embodiment.
The same non-aqueous electrolyte as described in Example 1 and the electrode group was used.
The solution was stored in a laminate film, and
With the structure shown, the non-aqueous electrolyte per 1 Ah of battery capacity is
4.5, thickness 0.5mm, length 54mm, width 86
mm thin non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled. Embodiments 11 to 15 Heat shrinkage at 120 ° C for 1 hour in separator, thickness
Except that the hardness and porosity are set to the values shown in Table 3 below.
Thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that of Embodiment 10 described above.
Assembled the pond. Embodiments 16 and 17 Heat separator at 120 ° C for 1 hour, thickness as separator
Polypropylene whose hardness and porosity are the values shown in Table 3 below
Example 10 described above, except that a porous film made of
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that of was assembled. Embodiment 18 Heat treatment was performed at 1100 ° C. as a carbonaceous material for the negative electrode
Petroleum coke (average particle size is 5μm, average spacing (d
002) Is 0.355 nm and the specific surface area by the BET method is 1
Same as Example 10 described above except that 0 m2 / g was used.
Such a thin non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled. Embodiment 19 Natural graphite (average particle size of 7μm
And the average surface spacing (d00 2) Is 0.3355 nm, BET
3m specific surface area2/ G except
Thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that of Embodiment 10 described above.
Assembled the pond. About the obtained secondary batteries of Examples 10 to 19,
The battery was charged to 4.2 V at a charging current of 40 mA for 5 hours.
After that, charge and discharge cycle test to discharge to 2.7 V at 40 mA
The experiment was performed in a 20 ° C. atmosphere. 1st cycle
Discharge capacity (initial capacity) and capacity at 300 cycles
The amount retention ratio (based on the initial capacity) is shown in Table 4 below. The secondary batteries of Examples 10 to 19 are also described.
After charging for 5 hours to 4.2V with a charging current of 40 mA,
The discharge capacity at the time of discharging to 2.7 V at C was measured.
Capacity retention rate at discharge rate (the initial value of discharge capacity at 2C)
Ratio to the initial capacity), and the results are shown in Table 4 below.
I will write it together. Further, with respect to the secondary batteries of Examples 10 to 19,
And 4.2 V at a charging current of 40 mA in an atmosphere of 20 ° C.
After charging for 5 hours, it is 40 mA in an atmosphere of 0 ° C.
The discharge capacity at the time of discharging to 2.7 V was measured at 0 ° C.
Discharge capacity retention rate in electricity (initial capacity of discharge capacity at 0 ° C
Ratio), and the results are shown in Table 4 below.
You. Table 4 also shows the results of Comparative Example 2 described above.
You. [Table 3] [Table 4]As is clear from Tables 3 and 4, Examples 10 to 19
The secondary battery has a higher initial capacity and size compared to the secondary battery of Comparative Example 2.
Outstanding service life and discharge capacity when discharged with a large current of 2C
You can see that it is. In particular, in Examples 10 and 17
Rechargeable batteries have better performance than other rechargeable batteries
I understand. Embodiment 20 <Preparation of Positive Electrode> First, lithium cobalt oxide (Lix
CoO2X is 0 ≦ X ≦ 1) powder 91 weight
% Acetylene black 3.5% by weight, graphite
3.5% by weight and ethylene propylene diene monomer powder
2% by weight and toluene are added and mixed together, 10cm2This
Pores with 0.5mm diameter holes at a rate of 10 pieces
Of current collector made of high quality aluminum foil (thickness 20μm)
After coating on the surface, press the electrode density to 3g
/ Cm3The positive electrode having a structure in which the positive electrode layer is supported by the current collector is
Produced. The size of the positive electrode is 45 mm long and 75 mm wide
Met. <Production of negative electrode> Heat treatment at 3000 ° C. as carbonaceous material
Mesophase pitch based carbon fiber (fiber diameter 8μm, flat
The average fiber length is 20 μm and the average spacing (d002) Is 0.33
60nm, BET specific surface area 2m2/ G) powder
93% by weight of powder and polyvinylidene fluoride as binder
(PVdF) as a current collector by mixing with 7% by weight.
10cm20.5 mm diameter holes at a rate of 10 per hole
Coated on one side of porous copper foil (16μm thick) with
, Dried and pressed to give an electrode density of 1.3 g
/ Cm3Thus, a negative electrode having a structure in which the negative electrode layer is supported by a current collector is used.
Produced. The size of the negative electrode is 46 mm long and 76 mm wide
Met. <Separator> As a separator, the thickness is 25 μm,
10% heat shrinkage at 120 ° C for 1 hour and 50% porosity
A polyethylene porous film was prepared. Separator
Was 48 mm long and 78 mm wide. This big
When laminated with the positive and negative electrodes, the four sides are all positive.
The length that extends from the positive and negative electrodes,
1.5 mm width each, 1 mm from the negative electrode
Size. <Preparation of electrode group> Using the positive electrode, the negative electrode and the separator
Other than that, the same as described in the first embodiment
An electrode group was produced by the method. The electrode group and the first embodiment will be described.
Non-aqueous electrolyte similar to that stored in a laminate film
And has the structure shown in FIG. 1 described above, and has a battery capacity of 1 Ah.
Non-aqueous electrolyte volume is 5.0 g, thickness is 0.5 mm, width
Thin non-aqueous electrolyte secondary battery with a height of 54 mm and a height of 86 mm
Was assembled. Embodiment 21 10cm as positive electrode current collector25 pieces per diameter
Porous aluminum foil with 0.5 mm holes (thickness
Is 230 μm), and 10 cm is used as a negative electrode current collector. 2This
Porous with 0.5 mm diameter holes at a ratio of 5 pieces
Except for using copper foil (thickness 20μm),
Assembling a thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in Example 20
I was Embodiment 22 Non-porous aluminum with a thickness of 50 μm as a positive electrode current collector
Using foil, 10cm as negative electrode current collector215 per
Porous copper foil (thickness: 0.3 mm in diameter)
Is 20 μm) except that Example 20 described above is used.
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having a similar configuration was assembled. Embodiment 23 Non-porous aluminum with a thickness of 60 μm as a positive electrode current collector
Using foil, 10cm as negative electrode current collector25 pieces per
Porous copper foil (having a thickness of 16 mm)
μm), except that μm) is used.
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having such a configuration was assembled. Embodiment 24 Non-porous aluminum with a thickness of 15 μm as a positive electrode current collector
Using foil, 10cm as negative electrode current collector2One per one
Porous copper foil (thickness of 16 mm)
μm) is the same as in Example 20 described above.
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having such a configuration was assembled. Embodiment 25 Non-porous aluminum with a thickness of 30 μm as a positive electrode current collector
Using foil, 10cm as one negative electrode current collector25 per
Porous copper foil having a hole with a diameter of 4 mm
6 μm), except that
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having a similar configuration was assembled. Embodiment 26 10cm as positive electrode current collector22 pieces per diameter
Porous aluminum foil with 0.3 mm holes (thickness
Is 20 μm) and the thickness of the negative electrode current collector is 16 μm.
Except for using non-porous copper foil,
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that of was assembled. Embodiment 27 10cm as positive electrode current collector210 pieces per diameter 1
Porous aluminum foil with 20 mm holes (thickness of 20μ)
m), non-porous copper having a thickness of 16 μm as a negative electrode current collector
Except that a foil is used, the structure is the same as that of Example 20 described above.
Assemble a thin, non-aqueous electrolyte secondary battery. Embodiment 28 10cm as positive electrode current collector21 piece per diameter 3
Porous aluminum foil with 20 mm holes (thickness of 20μ)
m), non-porous copper with a thickness of 16 μm as a negative electrode current collector
Except that a foil is used, the structure is the same as that of Example 20 described above.
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled. Embodiment 29 10cm as positive electrode current collector24 diameters per piece
mm porous aluminum foil (thickness of 15μ)
m), non-porous copper foil with a thickness of 16μm as a negative electrode current collector
Except that the same configuration as that of the above-described embodiment 20 is used.
The thin non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled. Embodiment 30 Non-porous aluminum with a thickness of 15 μm as a positive electrode current collector
Using foil, non-porous copper with a thickness of 16μm as a negative electrode current collector
Except that a foil is used, the structure is the same as that of Example 20 described above.
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled. Fruit obtained
Positive electrode current collector and negative electrode for secondary batteries of Examples 20 to 30
Table 5 shows the shape of the current collector. The secondary batteries of Examples 20 to 30 obtained were
After charging for 3 hours to 4.2V with a charging current of 60mA,
Charge / discharge cycle test to discharge to 2.7V
Discharge capacity at cycle (initial capacity) and at 500 cycles
Table 6 below shows the capacity retention ratio (based on the initial capacity) in
Shown in [Table 5] [Table 6] As is clear from Tables 5 and 6, Examples 20 to Example
30 rechargeable batteries have excellent initial capacity and cycle life
You can see that it is. In particular, Examples 20 and 22
Rechargeable batteries have better performance than other rechargeable batteries.
You can see that In the above-described embodiment, the positive electrode,
An electrode group was prepared using one separator and one negative electrode
However, an electrode group is formed using a plurality of positive electrodes, separators and negative electrodes.
It may be produced. In the above-described embodiment, the metal
Cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery with a bottomed cylindrical container
Although the example of application was explained, a metal bottomed rectangular cylindrical container was
The same applies to prismatic non-aqueous electrolyte secondary batteries
Can be. [0115] As described in detail above, according to the present invention,
Excellent capacity, cycle performance, large current discharge characteristics and low temperature discharge
While maintaining electrical characteristics, use a thin structure with a thickness of 3 mm or less.
To provide a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method of manufacturing the same.
Can be offered.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係わる非水電解液二次電池の一例を示
す断面図。 【図2】図1のA部を示す拡大断面図。 【符号の説明】 1…外装材 2…電極群 3…正極集電体 4…正極層 5…正極 6…負極集電体 7…負極層 8…負極 9a、9b…多孔質の接着層 10…セパレータ 11…正極端子 12…負極端子
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a portion A in FIG. 1; DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 1 ... exterior material 2 ... electrode group 3 ... positive electrode current collector 4 ... positive electrode layer 5 ... positive electrode 6 ... negative electrode current collector 7 ... negative electrode layer 8 ... negative electrodes 9 a and 9 b ... porous adhesive layer 10 ... Separator 11 Positive electrode terminal 12 Negative electrode terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 基 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式 会社東芝 川崎事業所内 (56)参考文献 特開 平10−172606(JP,A) 特開 平10−177865(JP,A) 特開 平10−172537(JP,A) 特開 平2−12761(JP,A) 特開 平10−214615(JP,A) 特開 平10−284056(JP,A) 特開 平10−326628(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/00 - 4/62 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Motoi Kanda 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Kawasaki Office (56) References JP-A-10-172606 (JP, A) JP-A-10 JP-177865 (JP, A) JP-A-10-17237 (JP, A) JP-A-2-12761 (JP, A) JP-A-10-214615 (JP, A) JP-A-10-284056 (JP, A) JP-A-10-326628 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 10/40 H01M 4/00-4/62

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 正極と負極の間に少なくとも一端が正極
及び負極より延出したセパレータを介在させて電極群を
作製する工程と、 接着性を有する高分子が0.1〜2.5重量%溶解され
た溶液を前記電極群に含浸させる工程と、 前記電極群に真空乾燥を施し、正極及びセパレータ間
と、負極及びセパレータ間に多孔質の接着剤層を形成す
る工程と、 前記電極群に非水電解液を含浸させる工程とを具備する
ことを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
(57) [Claim 1] At least one end of a positive electrode between a positive electrode and a negative electrode
And an electrode group with a separator extending from the negative electrode
The step of producing, and the polymer having adhesiveness is dissolved in 0.1 to 2.5% by weight.
Impregnating the electrode group with the solution thus obtained, and subjecting the electrode group to vacuum drying so that the gap between the positive electrode and the separator is removed.
And forming a porous adhesive layer between the negative electrode and the separator.
And a step of impregnating the electrode group with a non-aqueous electrolyte.
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising:
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