JP3564880B2

JP3564880B2 - リチウムイオン二次電池用電極の製造方法

Info

Publication number: JP3564880B2
Application number: JP18699096A
Authority: JP
Inventors: 篤加藤; 正平角田; 伸小西
Original assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JPH1021927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家電分野やエレクトロニクス分野で使用される大容量のリチウムイオン二次電池に用いられ、長時間使用時の耐久性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの普及に伴い、大容量で充電により何回も利用できる二次電池の需要が高まっている。最近、登場したリチウムイオン二次電池は、従来のニッカド電池やニッケル水素電池と比べ、充放電を繰り返し行っても性能の劣化が少なく、また小型で大容量の二次電池である。
リチウムイオン二次電池の電極は、例えば、銅箔上にカーボングラファイトに代表される炭素系材料を塗布した負極と、アルミ箔上に電極活物質である金属リチウム化合物を塗布した正極を、セパレーターを挟んで、ロール状に巻き込んだ構造となっている。
【０００３】
アルミニウム箔や銅箔などの金属箔に電極活物質を結着させる結着剤としては、従来、特開昭５４−１０３５１３号公報、特開昭５６−７６１６５号公報、特開昭５７−９６４７１号公報、特開昭５９−２１９８３号公報等に、ポリフッ化ビニリデン（以下ＰＶｄＦと略称する）、テトラフルオロポリエチレン、４−フッ化ポリエチレン、６−フッ化ポリプロピレンなどのフッ素系樹脂や、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム系の結着剤が開示されている。
【０００４】
これらの従来から使用されてきた結着剤は、金属箔に対する接着力が弱く、低温で使用した場合の電池の耐久性や、電解液中での電極活物質の脱落による性能の低下が問題となっていた。さらには、電極を渦巻き状に巻き込んで外装缶に装填する際に、曲率の大きい部分では金属箔から電極活物質が脱落するなどの成形上の問題があり、結着剤の量を増量せざるを得ず、そのため電極活物質の有効充填量が減り、電池容量を大きくする場合の障害となっていた。
【０００５】
このため、金属箔電極に対して接着力と柔軟性を確保し、充放電サイクルでの耐久性向上を図るため、近年、特開平６−５２８６１号公報では前記のフッ素系樹脂にポリメタクリレートを混合して使用する方法が開示されており、また、特開平６−２０３８３６号公報ではポリアミド酸を含む樹脂が開示されている。また、特開昭５７−２１０５６８号公報、特開昭５８−１４７９６５号公報ではポリイミド系樹脂が開示されており、特開平５−１０１８２９号公報、特開平７−１９２７２２号公報ではカルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース、アセチルグルコサミン等のセルロース系樹脂を用いる方法が開示されている。更に、特開平６−２４３８９６号公報では、放射線硬化が可能なフッ素系樹脂を用いる方法も開示されている。
【０００６】
しかしながら、これらのいずれの樹脂でも、十分な結着力が得られなかったり、金属箔に塗布した後、塗布面が湾曲するカーリング現象が発生して、電極の生産性が著しく低下してしまうため、実用性に乏しいものであった。
また、これら含フッ素系樹脂の多くは溶剤溶解性に劣るため、高沸点かつ溶解力の高い溶媒を使用せざるを得ず、必然的に乾燥工程が長時間にわたり、著しく生産性に劣っていた。
【０００７】
一方、特開平２−５１８６３号公報には、リチウムイオン二次電池ではないが、未架橋の線状ポリウレタン樹脂並びにポリウレタンウレア樹脂を電極の結着剤として使用する方法が開示されている。
しかしながら、リチウムイオン二次電池等は、ジエチルカーボネート（以下ＤＥＣと略称する）やプロピレンカーボネート（以下ＰＣと略称する）といった極性の強い有機溶媒にリチウム塩を溶解した電解液を使用することから、結着剤として使用されるポリウレタン樹脂は高い耐溶剤性が必要である。また、電極間には充電時に数ボルトの電位差が生じることから、この電位差の環境でも化学的に安定な樹脂でなければならない。
従来の一般的な未架橋のポリウレタン樹脂では有機電解質への膨潤、溶解などを生じ、これらの特性を満足させることは困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のリチウムイオン二次電池に使用されている結着剤の欠点を改善し、リチウムイオン二次電池の大容量化及び高耐久性化と共に、生産性などを更に向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、電極活物質と結着剤と場合により導電剤とからなる組成物を金属箔に塗布し、架橋反応させて電極活物質と場合により導電剤を金属箔に結着させるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法であって、前記結着剤が、活性水素基含有ポリウレタン系樹脂とポリイソシアネート硬化剤と場合によりその他の樹脂を含有することを特徴とする前記リチウムイオン二次電池用電極の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において使用されるポリウレタン系樹脂は、ウレタン結合を有するポリウレタン樹脂と共に更にウレア結合を有するポリウレタンウレア樹脂を含み、水酸基等の活性水素基を１個以上、好ましくは２個以上有する。
このポリウレタン系樹脂は、長鎖ポリオールを含有する活性水素化合物と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られる。
この活性水素化合物は、長鎖ポリオールをその一部又は全部として含有する。このような長鎖ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、及びこれらのコポリオールなどがある。これらの長鎖ポリオールは単独で又は２種以上混合して使用してもよい。
これらの長鎖ポリオールの数平均分子量は５００〜１００００が好ましい。
【００１１】
前記ポリエステルポリオールとしては、公知のコハク酸、アジピン酸（以下ＡＡと略称する）、セバシン酸、アゼライン酸、テレフタル酸（以下ＴＰＡと略称する）、イソフタル酸（以下ＩＰＡと略称する）、オルソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロオルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等のジカルボン酸、酸エステル、又は酸無水物等の１種以上と、エチレングリコール（以下ＥＧと略称する）、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール（以下ＢＤと略称する）、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール（以下ＨＤと略称する）、３−メチル−１，５−ペンタンジオール（以下ＭＰＤと略称する）、ネオペンチルグリコール（以下ＮＰＧと略称する）、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、あるいはビスフェノールＡのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等のグリコール、ヘキサメチレンジアミン、キシレンジアミン、イソホロンジアミン、モノエタノールアミン等のジアミン又はアミノアルコール等の１種以上との脱水縮合反応で得られる、ポリエステルポリオール又はポリエステルアミドポリオールが挙げられる。
また、ε−カプロラクトン等の環状エステル（ラクトン）モノマーの開環重合で得られるラクトン系ポリエステルポリオールが挙げられる。
【００１２】
ポリカーボネートポリオールとしては、多価アルコールと、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ＤＥＣ、ジフェニルカーボネート等との脱アルコール反応などで得られるものが挙げられる。この多価アルコールとしては、ＥＧ、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、ＢＤ、１，５−ペンタンジオール、ＨＤ、ＭＰＤ、ＮＰＧ、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００１３】
ポリエーテルポリオールとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランなどを開環重合させたポリエチレングリコール（以下ＰＥＧと略称する）、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、及びこれらを共重合したポリエーテルポリオール、更に、前述のポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールを開始剤としたポリエステルエーテルポリオールが挙げられる。
【００１４】
前記活性水素化合物の一部として、必要により、鎖延長剤を用いることができる。このような鎖延長剤は一般に、分子量５００未満の分子内に２個以上の活性水素を含有する化合物であり、公知のアルコール、アミン、アミノアルコール等が挙げられる。
具体的には例えば、エチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、ＢＤ、１，５−ペンタンジオール、ＨＤ、ＭＰＤ、ＮＰＧ、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、トリメチロールプロパン（以下ＴＭＰと略称する）、グリセリン（以下ＧＬと略称する）、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、あるいはビスフェノールＡのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等のグリコール、ヘキサメチレンジアミン、キシレンジアミン、イソホロンジアミン（以下ＩＰＤＡと略称する）、メチレンビス（オルソクロロアニリン）、モノエタノールアミン（以下ＭＥＡと略称する）等のジアミン又はアミノアルコール等が挙げられ、他に水や尿素も用いることができる。
上記の化合物は単独又はその２種以上を混合して使用することができる。
【００１５】
前記ポリウレタン系樹脂の合成に使用される有機ポリイソシアネートとしては、公知の有機ポリイソシアネ−トやその変性体が挙げられる。
具体的には例えば、公知の２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、キシレン−１，４−ジイソシアネート、キシレン−１，３−ジイソシアネート、４，４′−ジフェルメタンジイソシアネート（以下ＭＤＩと略称する）、２，４′−ジフェルメタンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、２−ニトロジフェニル−４，４′−ジイソシアネート、２，２′−ジフェニルプロパン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、４，４′−ジフェニルプロパンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−１，４−ジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、３，３′−ジメトキシジフェニル−４，４′−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（以下ＨＤＩと称略する）、３−メチル−１，５−ペンタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（以下ＩＰＤＩと略称する）、水添化トリレンジイソシアネート、水添化キシレンジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート、また、その重合体やそのポリメリック体、更にこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００１６】
ポリウレタン系樹脂合成の際の活性水素化合物と有機ポリイソシアネートのＮＣＯ／ＯＨモル比は、０．６／１〜１／１が好ましい。ポリウレタン系樹脂の合成の際に、有機ポリイソシアネートのイソシアネート基の平均官能基数と活性水素化合物の平均官能基数によってゲル化しない条件を決定し、この条件を満たすように各原料を配合することが重要である。その配合比率はＪ．Ｐ．Ｆｌｏｒｙ、Ｋｈｕｎ等が理論的に計算しているゲル化理論に従うが、実際は、前記の活性水素化合物と有機ポリイソシアネート各分子に含まれる反応基の反応性比を考慮にいれた配合比で反応させることによって、ポリウレタン系樹脂はゲル化することなく製造できる。
合成されるポリウレタン系樹脂は、活性水素基を含有しており、数平均分子量１０００〜２０００００、特に２０００〜５００００が好ましい。数平均分子量が大きすぎる場合は樹脂粘度が高く作業性に劣る。
【００１７】
また、このポリウレタン系樹脂を製造するにあたっては、従来の公知の方法を採用することが出来る。
すなわち、トルエン、キシレン、ベンゼン、ジオキサン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと略称する）、フルフラール等の単一又は混合溶剤系で反応させる溶液反応法、無溶剤下で各原料を十分に混合、反応させる方法等を用いることが出来る。またポリウレタン系樹脂の製造には、触媒や安定剤などのポリウレタン樹脂の製造に通常使用される添加剤を使用することができる。このような触媒としては、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン等の第３アミン、酢酸カリウム、ステアリン酸亜鉛等の金属塩、ジブチル錫ラウレート、ジブチル錫オキサイド等の有機金属化合物などが挙げられる。安定剤としては、置換ベンゾトリアゾール類等の紫外線に対する安定剤、フェノール誘導体などの熱酸化に対する安定剤などが挙げられる。
【００１８】
本発明において使用されるポリイソシアネート硬化剤は前記有機ポリイソシアネートであってもよいが、例えば、これを分子量６２〜２５０のグリコール、トリオールなどと反応させ、一分子当たりの平均官能基数（ＮＣＯの数）を２以上としたアダクト体、前記有機ポリイソシアネートの重合体やそのポリメリック体も好ましい。本発明においては、前記有機ポリイソシアネートをトリマー化したイソシアヌレート基を含有する平均官能基数２以上のポリイソシアネート硬化剤が特に好適であり、速乾性で、かつ、耐熱性や耐久性に優れた性能が発現できる。ポリイソシアネート硬化剤として具体的には例えば、日本ポリウレタン工業（株）製コロネートＬ、コロネートＨＬ、コロネートＨＸ、コロネートＨＫ、コロネート２０３０、コロネート３０４１、等が挙げられる。
活性水素基含有ポリウレタン系樹脂とポリイソシアネート硬化剤との配合比は、活性水素基含有ポリウレタン系樹脂１００重量部に対して、ポリイソシアネート硬化剤は１〜５０重量部が好ましく、特に５〜３０重量部が好ましい。ポリイソシアネート硬化剤の使用量が少なすぎると電極の耐久性が不十分となり、多すぎると電極は柔軟性に欠けたものとなるので、不適当となる。
【００１９】
本発明において、活性水素基含有ポリウレタン系樹脂には、結着剤として従来から公知の活性水素基含有ポリウレタン系樹脂以外の樹脂、好ましくは、ＰＶｄＦ、ポリテトラフルオロエチレン、６−フッ化ポリプロピレン等のフッ素系樹脂、スチレンブタジエンゴム等のゴム系樹脂、セルロース系樹脂を併用することができる。
これらの活性水素基含有ポリウレタン系樹脂以外の樹脂は、ポリウレタン系樹脂１００重量部に対して、１０００重量部以下配合するのが好ましい。
また、この活性水素基含有ポリウレタン系樹脂には、その分散性と接着性を更に向上させるため、シラン系、チタネート系、アルミニウム系等のカップリング剤を併用することもできる。
【００２０】
本発明のリチウムイオン二次電池用電極において、正極は例えばアルミ箔、負極は例えば銅箔であり、これに、それぞれの電極活物質を結着剤中に混合、分散させた組成物を塗布し架橋反応させることにより、電極活物質を結着させる。
電極活物質と結着剤との混合比は、重量比で２５：１〜１０：１０が好ましい。結着剤量が多すぎると金属箔に対する接着力は大きくなるが、充電可能な電気容量が少なくなり、電気抵抗も増加する。逆に、結着剤量が少なすぎると、接着力が低すぎて、塗膜の強度が不十分となる。
【００２１】
正極活物質は、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、スピネル型ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２等のリチウム含有複合金属化合物であり、負極活物質は、リチウムイオンをインターカレーション（層間吸蔵）可能な炭素系材料、例えば、部分グラファイト構造を持つグラファイト等である。
また、正極又は負極の金属箔に塗布する組成物は、電極活物質と結着剤並びに各種の添加剤（例えばアセチレンブラック等の導電剤）をＮＭＰ等の有機溶媒中に分散したものを用い、金属箔上に塗布した後、（乾燥し）架橋反応させる。正極活物質に導電剤を併用すると、その性能が向上するので更に好ましい。
【００２２】
本発明のリチウムイオン二次電池は、例えば図１〜図３に示すように、正極（１）、負極（２）、セパレーター（３）、電解液などのリチウムイオン二次電池要素を外装缶（４）に収容した構成である。
図１は、本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池の電極部の構造の一部展開模式図であり、図２は、本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池において、巻き込んだ電極部を外装缶に納めた状態を示す模式図であり、図３は、金属製のセンターピン５を電極部にさし込み、正極端子となるふたにより電解液を封入した状態を示す、本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池の模式図である。図１〜図３において、（１ａ）はアルミ端子（正極）であり、（２ａ）はアルミ端子（負極）であり、（５）はセンターピンであり、（６）はふたであり、（７）は電極部である。
【００２３】
正極と負極の間の電解膜セパレーター（３）は、例えばポリプロピレンの不織布又は多孔質のフィルム等からなる。
本発明のリチウムイオン二次電池における電解液は、例えば、ＤＥＣ、ＰＣ、エチレンカーボネート等のカーボネート系有機溶媒に、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩の電解質を溶解した液である。リチウムイオン二次電池の種類により、リチウム塩の種類は異なる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明により、十分な量の活物質が安定的に結着され、かつ耐溶剤性等にも優れた電極の提供が可能となり、リチウムイオン二次電池の大容量化、高耐久性化が達成された。また、本発明の電極は加工性に優れており、生産性が向上した。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく述べるが、本発明は実施例のみに限定して解釈されるものではない。なお、合成例、実施例及び比較例における「部」及び「％」は、特に断りのないかぎり、「重量部」及び「重量％」を示す。
【００２６】
［活性水素基含有ポリウレタン系樹脂の合成］
合成例１
撹拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器に、ＢＤとＡＡとを反応させて得られたポリエステル系のジオールＡ（数平均分子量２０００、水酸基価５６．１ｍｇＫＯＨ／ｇ）２３０．４部、ＮＰＧ１２．００部、メチルエチルケトン／トルエン＝１／１の混合溶媒２００部を仕込み、５０℃で混合溶解した後、ウレタン化触媒としてジオクチル錫ジラウレート０．０６部を加え、次いで、ＭＤＩ５３．９４部を加えて、７５℃にて反応させた。反応が進行するにつれて粘度が上昇するので、適時、メチルエチルケトン／トルエン＝１／１の混合溶媒にて希釈し、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収ピークが消滅したのを確認して反応を止め、均一透明なポリウレタン樹脂溶液（固形分３０％）を得た。
得られたポリウレタン樹脂（溶液）をＰＵ−Ａとする。
ポリウレタン樹脂の構成原料とその水酸基数、数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗをまとめて表１に示す。
【００２７】
合成例２〜４
合成例１と同様にして、表１に示す長鎖ポリオール、鎖延長剤、有機ジイソシアネートを使用して、ポリウレタン系樹脂（溶液）ＰＵ−Ｂ〜Ｄを得た。
これらのポリウレタン系樹脂の構成原料とその水酸基数、数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗをまとめて表１に示す。
なお、表１において、合成例２のポリエーテル系のジオールＢはＰＥＧ（数平均分子量１０００、水酸基価１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ）であり、合成例３のポリエステル系のジオールＣはＭＰＤとＡＡを反応させて得られたポリエステルジオール（数平均分子量１０００、水酸基価１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ）１４３．０部及びＥＧ／ＮＰＧ（１：１モル比）とＴＰＡ／ＩＰＡ（１：１モル比）とを反応させて得られたポリエステルジオール（数平均分子量２０００、水酸基価５６．１ｍｇＫＯＨ／ｇ）１２２．６部との混合物であり、合成例４のポリエステル系のジオールＤはポリカプロラクトンジオール（数平均分子量３０００、水酸基価３７．４ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。
【００２８】
合成例５
撹拌機、温度計及び外部ジャケットを備えたニーダーに、ＢＤとＡＡを反応させて得られたポリエステル系のジオールＥ（数平均分子量１０００、水酸基価１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ）５６７．９部、ＢＤ７６．７７部を仕込み、５０℃で混合した後、ＭＤＩ３５０．３部を加え、７５〜１００℃にて反応させ、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収ピークが消滅したのを確認して反応を止め、均一なポリウレタン樹脂を得た。
得られたポリウレタン樹脂をＰＵ−Ｅとする。
このポリウレタン樹脂の構成原料とその水酸基数、数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗをまとめて表１に示す。
【００２９】
合成例６
撹拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器に、ＨＤとＤＥＣを反応させて得られたポリカーボネート系のジオールＦ（数平均分子量１０００、水酸基価１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ）７２２．３部、ＢＤ１９．５３部、ＴＭＰ８．０５部を仕込み、５０℃で混合した後、ＭＤＩ２０２．４部を加え、７５℃にて反応させた。赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収ピークが消滅したのを確認して反応を止め、均一なポリウレタン樹脂を得た。
得られたポリウレタン樹脂をＰＵ−Ｆとする。
このポリウレタン樹脂の構成原料とその水酸基数、数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗをまとめて表１に示す。
【００３０】
合成例７
合成例６と同様にして、表１に示す長鎖ポリオール、鎖延長剤、有機ジイソシアネートを使用して、ポリウレタン樹脂ＰＵ−Ｇを得た。
このポリウレタン樹脂の構成原料とその水酸基数、数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗをまとめて表１に示す。
なお、表１において、ポリエステル系のジオールＧは、ＨＤとＩＰＡを反応させて得られたポリエステルジオール（数平均分子量１０００、水酸基価１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。
【００３１】
［ポリイソシアネート硬化剤の合成］
合成例８
撹拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器に、メチルエチルケトン／トルエン＝１／１の混合溶媒１００部、ＭＤＩ２８２．９部を仕込み、５０℃で混合溶解した後、ＰＥＧ（水酸基価３７４．１ｍｇＫＯＨ／ｇ）１９９．３部とＴＭＰ１７．８２部をメチルエチルケトン／トルエン＝１／１の混合溶媒１００部に溶解した溶液を反応器に滴下し、６０℃にて反応させた。さらに、メチルエチルケトン／トルエン＝１／１の混合溶媒にて希釈し、均一透明な溶液を得た。
この様にして得られたポリイソシアネート硬化剤溶液は、固形分５０％であり、固形分当たりの官能基（ＮＣＯ基）数２．６６、ＮＣＯ基含有量１．０７ｍｍｏｌ／ｇであった。
得られたポリイソシアネート硬化剤をＣＲＬ−Ａとする。
【００３２】
実施例１
［正極の作製］
正極活物質としてＬｉＣｏＯ_２９０部と、導電剤としてアセチレンブラック６部と、正極の結着剤としてポリウレタン樹脂ＰＵ−Ａ（固形分換算）４部を、メチルエチルケトン／トルエン／ＮＭＰ＝１／１／１の混合溶媒４３部に混合し固形分７０％のスラリー状とした後、ポリイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン工業（株）製、コロネートＬ、イソシアネート基含量＝１３．２％）０．２部を添加し、正極となるアルミ箔上に、乾燥膜厚１００μｍとなるようにドクターブレードにより塗布した後、１５０℃で２時間真空乾燥し、正極を作製した。
［負極の作製］
負極活物質としてグラファイト９６部と、負極の結着剤としてポリウレタン樹脂ＰＵ−Ａ（固形分換算）４部を、メチルエチルケトン／トルエン／ＮＭＰ＝１／１／１の混合溶媒４３部に混合し固形分７０％のスラリー状とした後、ポリイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン工業（株）製、コロネートＬ、イソシアネート基含量＝１３．２％）０．２部を添加し、負極となる銅箔上に、乾燥膜厚１００μｍとなるようにドクターブレードにより塗布した後、１５０℃で２時間真空乾燥し、負極を作製した。
［電解液の調製］
ＤＥＣとＰＣの等量体積混合溶媒にＬｉＢＦ_４を１Ｍ溶解して、電解液を調製した。
［電池の作製］
作製した正極と負極の間に微多孔質膜ポリプロピレン製セパレーターを挟んで、図１に示すように巻き込み、ステンレス製外装缶に収納し、電解液を封入して、リチウムイオン二次電池を作製した。
使用した活物質、導電剤、及び結着剤を表２にまとめて示す。
【００３３】
実施例２〜１１
実施例１と同様の方法において、結着剤をかえて正極と負極、更に電池を作製した。
使用した活物質、導電剤、及び結着剤を表２及び３にまとめて示す。
【００３４】
実施例１２
実施例１の方法において、導電剤を使用しないこと以外は同様にして正極と負極、更に電池を作製した。
使用した活物質、及び結着剤を表３にまとめて示す。
【００３５】
比較例１
実施例１と同様の方法において、溶媒としてＮＭＰのみを使用し、また、両極の結着剤として従来のリチウムイオン二次電池に使用されているＰＶｄＦを同様の比率で使用して正極と負極、更に電池を作製した。
使用した活物質、導電剤、及び結着剤を表３にまとめて示す。
【００３６】
比較例２
実施例１の方法において、ポリイソシアネート硬化剤を使用しないこと以外は同様にして正極と負極、更に電池を作製した。
使用した活物質、導電剤、及び結着剤を表３にまとめて示す。
【００３７】
性能試験
実施例１〜１２及び比較例１及び２で作製した電池を用いて、以下の各性能を測定した。これらの結果を表２及び３にまとめて示す。
［耐久性］
作製した電池を、それぞれ、−１０℃、２５℃、４０℃の条件下で、１００ｍＡの一定電流で４．３Ｖ〜３．０Ｖまでの電圧範囲で充放電を５００回繰り返し行い、初期値と比較したときの充放電容量の維持率（％）を比較した。
充放電容量の維持率（％）＝充放電実験後の容量÷初期容量×１００
［耐溶剤性]
作製した電極を約５ｃｍ×約１０ｃｍに裁断し、減圧乾燥後精秤し、ＤＥＣ又はＰＣを溶媒として正極、負極それぞれについてソックスレー抽出を２４時間行い、ゲル分率（％）を求めた。
ゲル分率（％）＝抽出後の重量÷抽出前の重量×１００
［接着性]
作成した電極を１インチ幅に裁断し、Ｓｃｏｔｃｈ＃６００接着テープを貼り、２ｋｇのローラーを２０往復させ、２５℃、５０％ＲＨの条件下で引っ張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎにて剥離強度を測定した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【表２】

【００４０】
【表３】

【００４１】
表２及び３の結果から、本発明のリチウムイオン二次電池の充放電容量の維持率、ゲル分率、及び剥離強度は、従来のリチウムイオン二次電池より大きく改善されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池の電極部の構造を表わす一部展開模式図である。
【図２】本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池において、巻き込んだ電極部を外装缶に納めた状態を示す模式図である。
【図３】金属製のセンターピンを電極部にさし込み、正極端子となるふたにより電解液を封入した状態を示す、本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池の模式図である。
【符号の説明】
１：正極
１ａ：アルミ端子（正極）
２：負極
２ａ：アルミ端子（負極）
３：セパレーター
４：外装缶
５：センターピン
６：ふた
７：電極部

Claims

電極活物質と結着剤とからなる組成物を金属箔に塗布し、架橋反応させて電極活物質を金属箔に結着させる、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法であって、
前記結着剤が、活性水素基含有ポリウレタン系樹脂とポリイソシアネート硬化剤を含有すること、を特徴とする前記リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
電極活物質と導電剤と結着剤とからなる組成物を金属箔に塗布し、架橋反応させて電極活物質と導電剤を金属箔に結着させる、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法であって、
前記結着剤が、活性水素基含有ポリウレタン系樹脂とポリイソシアネート硬化剤を含有すること、を特徴とする前記リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
前記結着剤が、活性水素基含有ポリウレタン系樹脂とその他の樹脂とポリイソシアネート硬化剤を含有する、請求項１又は２に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。