JP6935722B2 - Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements - Google Patents
Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements Download PDFInfo
- Publication number
- JP6935722B2 JP6935722B2 JP2017204136A JP2017204136A JP6935722B2 JP 6935722 B2 JP6935722 B2 JP 6935722B2 JP 2017204136 A JP2017204136 A JP 2017204136A JP 2017204136 A JP2017204136 A JP 2017204136A JP 6935722 B2 JP6935722 B2 JP 6935722B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- binder
- insulating
- particles
- insulating particles
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 23
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 132
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 97
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 100
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 25
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 17
- -1 alumina Chemical class 0.000 description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000009503 electrostatic coating Methods 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 2
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZKOGUIGAVNCCKH-UHFFFAOYSA-N 4-phenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound O1C(=O)OCC1C1=CC=CC=C1 ZKOGUIGAVNCCKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014411 LiNi1/2Mn1/2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014422 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013876 LiPF2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013884 LiPF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013880 LiPF4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007771 core particle Substances 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROORDVPLFPIABK-UHFFFAOYSA-N diphenyl carbonate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC(=O)OC1=CC=CC=C1 ROORDVPLFPIABK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N lithium nitride Chemical compound [Li]N([Li])[Li] IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229940098458 powder spray Drugs 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
本発明は、電極、電極の製造方法および蓄電素子に関する。 The present invention relates to an electrode, a method for manufacturing the electrode, and a power storage element.
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池においては、その安全性を高める手法として、非水電解質二次電池を構成する電極を絶縁層でコートする手法が用いられることがある。絶縁層を設けることにより、セパレータが収縮あるいは破膜した場合にも、正負極間の絶縁性が確保される。より具体的には、集電箔と集電箔上に設けられた合剤層を有する電極について、正負極間の合剤層どうしの短絡を防止するため、合剤層表面を絶縁層でコート(オーバーコート)する手法が知られている。 In a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery, a method of coating an electrode constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery with an insulating layer may be used as a method for enhancing the safety thereof. By providing the insulating layer, the insulating property between the positive and negative electrodes is ensured even when the separator shrinks or breaks. More specifically, for an electrode having a current collector foil and a mixture layer provided on the current collector foil, the surface of the mixture layer is coated with an insulating layer in order to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes. A method of (overcoating) is known.
上記絶縁層においては、絶縁体として無機物から構成される絶縁粒子が多用される。しかしながら、上記絶縁粒子により絶縁層を形成すると、絶縁粒子の硬度が高いため、当該絶縁粒子が、絶縁層形成時あるいは電極製造時に、パスライン上の製造装置(例えば、ロールプレス機、巻回機等)のロール等を傷つけることがある。 In the insulating layer, insulating particles composed of an inorganic substance are often used as an insulator. However, when the insulating layer is formed by the insulating particles, the hardness of the insulating particles is high. Therefore, when the insulating particles are formed or the electrode is manufactured, the manufacturing apparatus on the pass line (for example, a roll press machine or a winding machine) is used. Etc.) may damage the roll etc.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、絶縁粒子から構成される絶縁層を備えながらも、製造装置へダメージを与え難い電極を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrode which is provided with an insulating layer composed of insulating particles but which is unlikely to damage a manufacturing apparatus. be.
本発明の電極は、合剤層と該合剤層表面に配置された絶縁層とを備え、該絶縁層が絶縁粒子とバインダとを含み、該絶縁粒子が該バインダに被覆されており、該バインダの厚みが0.4μm以上である。 The electrode of the present invention includes a mixture layer and an insulating layer arranged on the surface of the mixture layer, the insulating layer contains insulating particles and a binder, and the insulating particles are coated on the binder. The thickness of the binder is 0.4 μm or more.
本発明によれば、特定の厚みを有するバインダに被覆された絶縁粒子を用いることにより、絶縁粒子から構成される絶縁層を備えながらも、製造装置へダメージを与え難い電極を提供することができる。また、本発明によれば、絶縁粒子の表面に所定の厚み以上のバインダが存在することで、絶縁粒子同士の結着性を確保することができるので、絶縁粒子の脱離等を抑制することができる。 According to the present invention, by using the insulating particles coated on the binder having a specific thickness, it is possible to provide an electrode having an insulating layer composed of the insulating particles but hardly damaging the manufacturing apparatus. .. Further, according to the present invention, the presence of more binders certain thickness on the surface of the insulating particles, it is possible to secure a binding property between the insulating particles to suppress the detachment or the like of the insulating particles Can be done.
A.電極の概要
図1は、本発明の1つの実施形態による電極の概略断面図である。電極101は、合剤層10と、合剤層10の表面に配置された絶縁層20とを備える。実用的には、電極101は、合剤層10の絶縁層20とは反対側に集電箔30をさらに備え得る。図示していないが、合剤層に加え集電箔上にも、絶縁層が形成されていてもよい。
A. Outline of Electrode FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrode according to one embodiment of the present invention. The
絶縁層20は、絶縁粒子21aとバインダ21bとを含む。図2は、本発明の1つの実施形態による電極の絶縁層の外表面を示す概略部分断面図である。絶縁粒子21aは、バインダ21bに被覆されている。バインダ21bは、少なくとも絶縁層20の外表面において、絶縁粒子21aを被覆する。バインダ21bの厚みは、0.4μm以上である(詳細は後述)。
The
絶縁層を備える本発明の電極を用いて非水電解質二次電池を構成すれば、セパレータが収縮あるいは破膜した場合にも、正負極間の絶縁性が確保される。本発明においては、厚みが0.4μm以上のバインダに被覆された絶縁粒子を用いて絶縁層を形成することにより、電池製造工程において、パスライン上の製造装置のロール等に傷をつけ難い電極を得ることができる。本発明は、高硬度な粒子(例えば、無機粒子)を絶縁粒子として用いる場合に、特に有用である。さらに、絶縁粒子は厚いバインダに被覆されているため、絶縁層中において、絶縁粒子とバインダとから構成される複合体同士の接触面積および当該複合体と合剤層との接触面積が広くなる。その結果、絶縁粒子の脱離が抑制される。 If the non-aqueous electrolyte secondary battery is constructed using the electrodes of the present invention provided with an insulating layer, the insulating property between the positive and negative electrodes can be ensured even when the separator shrinks or breaks. In the present invention, by forming an insulating layer using insulating particles coated with a binder having a thickness of 0.4 μm or more, an electrode that does not easily damage the roll or the like of the manufacturing apparatus on the pass line in the battery manufacturing process. Can be obtained. The present invention is particularly useful when high hardness particles (eg, inorganic particles) are used as insulating particles. Further, since the insulating particles are covered with a thick binder, the contact area between the composites composed of the insulating particles and the binder and the contact area between the composite and the mixture layer become large in the insulating layer. As a result, the detachment of the insulating particles is suppressed.
本発明の電極は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池の正極または負極として用いられる。1つの実施形態においては、本発明の電極は、非水電解質二次電池の正極として用いられる。絶縁層が形成された正極を用いれば、セパレータと正極合剤層との接触を回避することができ、セパレータが酸化することを防止し得る。 The electrode of the present invention is used as a positive electrode or a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery. In one embodiment, the electrodes of the present invention are used as the positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery. If a positive electrode having an insulating layer formed is used, contact between the separator and the positive electrode mixture layer can be avoided, and oxidation of the separator can be prevented.
B.絶縁層
上記のとおり、絶縁層は絶縁粒子とバインダから構成され、絶縁粒子はバインダにより被覆されている。より詳細には、絶縁粒子とバインダとは複合体を構成し、当該複合体は、いわゆるコアシェル構造を有し、絶縁粒子から構成されるコア部と、バインダから構成されるシェル部とを含む。バインダは、絶縁粒子同士、ならびに、絶縁粒子と合剤層とを結着させる機能を有する。
B. Insulation layer As described above, the insulation layer is composed of insulating particles and a binder, and the insulating particles are coated with the binder. More specifically, the insulating particles and the binder form a complex, and the complex has a so-called core-shell structure, and includes a core portion composed of the insulating particles and a shell portion composed of the binder. The binder has a function of binding the insulating particles to each other and the insulating particles and the mixture layer.
上記バインダの厚みは、0.4μm以上であり、さらに好ましくは0.5μm〜1.0μmである。電池製造工程において、パスライン上の製造装置のロール等に傷をつけ難い電極を得ることができる。また、このような範囲であれば、絶縁粒子の脱離を防止することができる。上記のように厚いバインダで被覆された絶縁粒子から構成される絶縁層は、後述の乾式塗工法(静電塗工)により形成され得る。「バインダの厚み」は、以下の手順により測定される。
(i)絶縁層の無作為に抽出した箇所について、外表面近傍の電子線マイクロアナライザー(EPMA)による断面分析画像(倍率:8000倍、分析範囲:長さ30μm×深さ約30μm)を取得し、当該画像から複合体のコア粒子(絶縁粒子)/シェル部(バインダ)を判別する;
(ii)上記画像内で絶縁層の最外側に存在する絶縁粒子から、粒径が大きい上位5つの絶縁粒子を選択する;
(iii)上記選択された絶縁粒子の絶縁層の外表面におけるバインダの厚みを測定する;
(iv)(iii)で測定した5点のバインダの厚みを平均し、得られた平均値を「バインダの厚み」とする。
なお、図2において、破線で囲まれた部分は、上記断面分析画像の範囲を示し、矢印は、粒径が大きい上位5つの絶縁粒子の絶縁層の外表面におけるバインダの厚みを示す。
The thickness of the binder is 0.4 μm or more, more preferably 0.5 μm to 1.0 μm. In the battery manufacturing process, it is possible to obtain an electrode that does not easily damage the roll or the like of the manufacturing apparatus on the pass line. Further, within such a range, the detachment of the insulating particles can be prevented. The insulating layer composed of the insulating particles coated with the thick binder as described above can be formed by a dry coating method (electrostatic coating) described later. The "binder thickness" is measured by the following procedure.
(I) A cross-sectional analysis image (magnification: 8000 times, analysis range:
(Ii) From the insulating particles existing on the outermost side of the insulating layer in the above image, the top five insulating particles having a large particle size are selected;
(Iii) The thickness of the binder on the outer surface of the insulating layer of the selected insulating particles is measured;
(Iv) The thicknesses of the binders at five points measured in (iii) are averaged, and the obtained average value is defined as the "binder thickness".
In FIG. 2, the portion surrounded by the broken line indicates the range of the cross-sectional analysis image, and the arrow indicates the thickness of the binder on the outer surface of the insulating layer of the upper five insulating particles having a large particle size.
上記バインダの厚みのCV値(変動係数)は、好ましくは0.35以下であり、より好ましくは0.3以下である。バインダ厚みの均一な絶縁粒子から構成された絶縁層は、絶縁性に優れ、かつ、絶縁粒子の脱離が抑制される。上記CV値は小さいほど好ましいが、その下限値は、例えば、0.05(好ましくは0.01)である。「バインダの厚みのCV値」は、上述の「バインダの厚み」の測定手順で得られた測定値から算出され得る。 The CV value (coefficient of variation) of the thickness of the binder is preferably 0.35 or less, and more preferably 0.3 or less. The insulating layer composed of insulating particles having a uniform binder thickness has excellent insulating properties and the detachment of the insulating particles is suppressed. The smaller the CV value is, the more preferable it is, but the lower limit value thereof is, for example, 0.05 (preferably 0.01). The "CV value of the binder thickness" can be calculated from the measured value obtained by the above-mentioned measurement procedure of the "binder thickness".
上記絶縁粒子の表面の80面積%以上がバインダにより被覆されていることが好ましく、90面積%以上がバインダにより被覆されていることがより好ましく、95面積%以上がバインダにより被覆されていることがさらに好ましい。上記絶縁粒子の表面の80面積%以上がバインダにより被覆されていることで、絶縁層の表面において絶縁粒子が露出する確率を低くできるので、電池製造工程において、パスライン上の製造装置に傷をつけ難い電極を得ることができる。 It is preferable that 80 area% or more of the surface of the insulating particles is covered with a binder, 90 area% or more is more preferably covered with a binder, and 95 area% or more is covered with a binder. More preferred. Since 80 area% or more of the surface of the insulating particles is covered with a binder, the probability that the insulating particles are exposed on the surface of the insulating layer can be reduced, so that the manufacturing apparatus on the pass line is scratched in the battery manufacturing process. It is possible to obtain electrodes that are difficult to attach.
上記絶縁粒子の平均粒子径は、好ましくは1μm以上であり、より好ましくは1.2μm〜5.0μmであり、さらに好ましくは1.8μm〜3.5μmである。なお、本明細書において、「平均粒子径」とは、JIS−Z−8815(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS−Z−8819−2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The average particle size of the insulating particles is preferably 1 μm or more, more preferably 1.2 μm to 5.0 μm , and further preferably 1.8 μm to 3.5 μm. In the present specification, the "average particle size" refers to the particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method with respect to a diluted solution obtained by diluting the particles with a solvent in accordance with JIS-Z-8815 (2013). Based on this, it means a value at which the volume-based integrated distribution calculated in accordance with JIS-Z-8819-2 (2001) is 50%.
上記絶縁粒子の平均粒径に対する上記バインダの厚みの比(バインダの厚み/絶縁粒子の平均粒子径)は、好ましくは0.05以上であり、より好ましくは0.08以上である。このような範囲であれば、バインダの厚みが十分であり、絶縁粒子の脱離を防止することができる。また、電池製造工程において、パスライン上の製造装置に傷をつけ難い電極を得ることができる。上記絶縁粒子の平均粒径に対する上記バインダの厚みの比(バインダの厚み/絶縁粒子の平均粒子径)の上限は、好ましくは0.4であり、より好ましくは0.25である。このような範囲であれば、絶縁層が厚くなりすぎるのを防ぐことできる。 The ratio of the thickness of the binder to the average particle size of the insulating particles (thickness of the binder / average particle size of the insulating particles) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.08 or more. Within such a range, the thickness of the binder is sufficient, and the detachment of the insulating particles can be prevented. Further, in the battery manufacturing process, it is possible to obtain an electrode that does not easily damage the manufacturing apparatus on the pass line. The upper limit of the ratio of the thickness of the binder to the average particle size of the insulating particles (thickness of the binder / average particle size of the insulating particles) is preferably 0.4, more preferably 0.25. Within such a range, it is possible to prevent the insulating layer from becoming too thick.
上記絶縁粒子の材料としては、絶縁性を有する限り、任意の適切な材料を用いることができる。当該粒子を構成する材料としては、絶縁性の無機物が用いられ得る。無機物から構成される絶縁粒子を用いれば、耐熱性に優れる絶縁層を形成することができる。絶縁性の無機物としては、例えば、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、シリカ、ジルコニア、マグネシア等の金属酸化物が挙げられる。また、炭化珪素等の珪化物、窒化アルミニウム等の窒化物等を用いてもよい。その形状は特に限定されないが、塗工性の観点から球状または塊状が好ましい。球状または塊状とは、アスペクト比1.5以下の形状を指す。 As the material of the insulating particles, any suitable material can be used as long as it has insulating properties. Insulating inorganic substances can be used as the material constituting the particles. If insulating particles composed of inorganic substances are used, an insulating layer having excellent heat resistance can be formed. Examples of the insulating inorganic substance include metal oxides such as alumina, boehmite, aluminum hydroxide, silica, zirconia, and magnesia. Further, a silicate such as silicon carbide, a nitride such as aluminum nitride, or the like may be used. The shape is not particularly limited, but a spherical shape or a lump shape is preferable from the viewpoint of coatability. Spherical or massive refers to a shape having an aspect ratio of 1.5 or less.
上記バインダを構成する材料としては、樹脂又はゴムからなる材料が好ましい。樹脂又はゴムからなるバインダは硬度が低いので、本発明の効果が得られやすい。バインダを構成する材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン、およびポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのポリアクリル酸樹脂、ポリイミドおよびポリアミドイミド等のイミド系樹脂、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム等が挙げられる。 As the material constituting the binder, a material made of resin or rubber is preferable. Since the binder made of resin or rubber has a low hardness, the effect of the present invention can be easily obtained. Examples of the material constituting the binder include fluororesins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, polyolefin resins such as polypropylene and polyethylene, polyacrylic acid resins such as polymethylmethacrylate, polyimides and polyamides. Examples thereof include imide-based resins such as imide and rubbers such as styrene-butadiene rubber (SBR).
上記バインダ粒子の平均粒子径(上記加熱前の平均粒子径)は、好ましくは0.1〜0.5μmであり、より好ましくは0.15〜0.3μmである。このような範囲であれば、絶縁粒子とバインダ粒子との複合体を形成する際に、加熱前のバインダ粒子の層厚みを調整することができるので、適切な厚みのバインダで被覆された絶縁粒子を得ることができる。なお、バインダ粒子が凝集し易い場合は、SEM観察により平均粒子径を測定することができる。詳しくは、SEM画像にて任意に10個の粒子を選択し、それら粒子径を測定し(粒子形状が球状ではない場合、最も長い径と最も短い径との平均を粒子径とする)、それら粒子径の平均を平均粒子径とする。 The average particle size of the binder particles (the average particle size before heating) is preferably 0.1 to 0.5 μm, and more preferably 0.15 to 0.3 μm. Within such a range, when forming a complex of the insulating particles and the binder particles, the layer thickness of the binder particles before heating can be adjusted, so that the insulating particles coated with the binder having an appropriate thickness Can be obtained. If the binder particles are likely to aggregate, the average particle size can be measured by SEM observation. Specifically, 10 particles are arbitrarily selected in the SEM image, their particle diameters are measured (when the particle shape is not spherical, the average of the longest diameter and the shortest diameter is taken as the particle diameter), and they are used. Let the average particle size be the average particle size.
上記絶縁層の厚みは、好ましくは2μm〜15μmであり、より好ましくは3μm〜10μmである。 The thickness of the insulating layer is preferably 2 μm to 15 μm, more preferably 3 μm to 10 μm.
上記絶縁層の面積は、上記合剤層の平面部の総面積に対して、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上であり、特に好ましくは100%である。このような範囲であれば、電池性能への悪影響が小さく、絶縁性に優れる絶縁層を形成することができる。 The area of the insulating layer is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and particularly preferably 95% or more, based on the total area of the flat surface portion of the mixture layer. It is 100%. Within such a range, an insulating layer having a small adverse effect on battery performance and excellent insulating properties can be formed.
上記絶縁層の空隙率は、好ましくは10%〜50%であり、より好ましくは15%〜35%である。このような範囲であれば、電池性能への悪影響が小さく、絶縁性に優れる絶縁層を形成することができる。 The porosity of the insulating layer is preferably 10% to 50%, more preferably 15% to 35%. Within such a range, an insulating layer having a small adverse effect on battery performance and excellent insulating properties can be formed.
C.合剤層
1つの実施形態においては、上記電極が負極として構成される場合、合剤層は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、グラファイト(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛)、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス類、活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブ等の炭素材料、アルミニウム、ケイ素、鉛、錫、亜鉛、カドミウム等とリチウムとの合金、Li5(Li3N)等の窒化リチウム、金属リチウム、LiFe2O3、WO2、MoO2、SiO、CuO等の金属酸化物等が挙げられる。負極活物質は、単独で用いてもよく、2以上を組み合わせて用いてもよい。
C. Mixture layer In one embodiment, when the electrode is configured as a negative electrode, the mixture layer contains a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite (scaly graphite, scaly graphite, earthy graphite, artificial graphite), acetylene black, carbon black, coke, activated carbon, fullerene, carbon nanotubes, aluminum, silicon, and lead. , Alloy of tin, zinc, cadmium, etc. and lithium, lithium nitride such as Li 5 (Li 3 N), metallic lithium, metal oxides such as LiFe 2 O 3 , WO 2 , MoO 2 , SiO, CuO, etc. Be done. The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
別の実施形態においては、上記電極が正極として構成される場合、合剤層は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含む。正極活物質としては、組成式LixMO2、LiyM2O4(ただし、Mは1種類以上の遷移金属、0≦x≦1、0≦y≦2)で表される複合酸化物、トンネル構造または層状構造の金属カルコゲン化物、金属酸化物等の、リチウムを吸蔵放出する遷移金属酸化物を用いることができる。その具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiNi1/2Mn1/2O2、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiCoxNi1−xO2、LiMn2O4、Li2Mn2O4等が挙げられる。 In another embodiment, when the electrode is configured as a positive electrode, the mixture layer contains a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. As the positive electrode active material, the composite oxide represented by the composition formulas Li x MO 2 and Li y M 2 O 4 (where M is one or more kinds of transition metals, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2). , Tunnel-structured or layered-structured metal chalcogenides, metal oxides, and other transition metal oxides that occlude and release lithium can be used. Specific examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1/2 Mn 1/2 O 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiCo x Ni 1-x O 2 , and LiMn 2 O. 4 , Li 2 Mn 2 O 4 and the like can be mentioned.
上記合剤層は、結着剤、導電剤、増粘剤、フィラー等の添加剤をさらに含み得る。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエン・ゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、フッ素ゴム、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。導電剤としては、例えば、金属、導電性セラミック等の導電性無機化合物、導電性ポリマー等の導電性有機化合物等が挙げられる。 The mixture layer may further contain additives such as binders, conductive agents, thickeners, fillers and the like. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, ethylene-propylene-dienter polymer (EPDM), sulfonated EPDM, fluororubber, and the like. Examples thereof include a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer. Examples of the conductive agent include conductive inorganic compounds such as metals and conductive ceramics, and conductive organic compounds such as conductive polymers.
D.集電箔
上記集電箔としては、非水電解質二次電池に常用される任意の適切な集電箔が用いられ得る。上記電極が負極として構成される場合、集電箔としては、例えば、銅箔等の金属箔が用いられる。上記電極が正極として構成される場合、集電箔としては、例えば、アルミニウム箔等の金属箔が用いられる。
D. Current collector foil As the current collector foil, any suitable current collector foil commonly used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used. When the electrode is configured as a negative electrode, a metal foil such as a copper foil is used as the current collecting foil. When the electrode is configured as a positive electrode, a metal foil such as an aluminum foil is used as the current collecting foil.
E.電極の製造方法
集電箔と合剤層とから構成される積層体の合剤層上に、絶縁層形成材料を塗工することにより、上記電極を製造することができる。絶縁層形成材料の一部を集電箔に塗工して、集電箔上にも絶縁層を形成してもよい。例えば、合剤層端部近傍の集電箔上に絶縁層が形成されるように絶縁層形成材料を塗工すれば、集電箔表面にも絶縁層が形成させることができる。
E. Method of manufacturing an electrode The electrode can be manufactured by applying an insulating layer forming material on a mixture layer of a laminate composed of a current collector foil and a mixture layer. A part of the insulating layer forming material may be applied to the current collecting foil to form an insulating layer on the current collecting foil. For example, if the insulating layer forming material is applied so that the insulating layer is formed on the current collecting foil near the end of the mixture layer, the insulating layer can also be formed on the surface of the current collecting foil.
1つの実施形態においては、上記絶縁層は、溶媒を用いない乾式塗工法により形成される。乾式塗工法による電極の製造方法として、絶縁粒子および粒子状のバインダ(以下、バインダ粒子ともいう)の複合体を、合剤層(および必要に応じて集電箔表面)に付着させて、絶縁層を形成する製造方法がある。より具体的には、(i)絶縁粒子と、バインダ粒子とを混合して、絶縁粒子の表面にバインダ粒子を被覆せた複合体を得る工程、(ii)上記複合体を、合剤層(および必要に応じて集電箔表面)に付着させる工程、(iii)上記複合体を加熱して、バインダ粒子を溶融させる工程を経て、上記絶縁粒子およびバインダを含む絶縁層が形成される。上記製造方法の結果、バインダが絶縁粒子の表面を被覆した形態が得られる。 In one embodiment, the insulating layer is formed by a solvent-free dry coating method. As a method for manufacturing an electrode by a dry coating method, a composite of insulating particles and particulate binders (hereinafter, also referred to as binder particles) is attached to a mixture layer (and, if necessary, the surface of a current collector foil) for insulation. There is a manufacturing method for forming layers. More specifically, (i) a step of mixing the insulating particles and the binder particles to obtain a composite in which the surface of the insulating particles is coated with the binder particles, and (ii) the above-mentioned composite is applied to a mixture layer (i). An insulating layer containing the insulating particles and the binder is formed through a step of adhering to the surface of the current collecting foil, if necessary, and a step of (iii) heating the complex to melt the binder particles. As a result of the above manufacturing method, a form in which the binder covers the surface of the insulating particles is obtained.
溶媒を用いない乾式塗工法を用いれば、溶剤と共にバインダが合剤層に侵入することもない。その結果、絶縁粒子の表面にバインダを保持することができるので、厚いバインダで被覆された絶縁粒子を得ることができる。また、合剤層にバインダが侵入して活物質粒子間の隙間をバインダで塞ぐことがないので、電解液の浸透性の優れた合剤層を得ることができ、その結果、高率放電特性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。一方、溶媒を用いた湿式塗工では、溶媒と共にバインダが合成層に流れ込むので、絶縁粒子の表面の一定の厚みを有するバインダを形成することが難しい。湿式塗工にて絶縁粒子の表面に一定の厚み以上のバインダを形成するためには、絶縁層のバインダの質量を多くする必要があり、絶縁粒子間の隙間をバインダで塞いでしまう恐れがある。 If a dry coating method that does not use a solvent is used, the binder does not invade the mixture layer together with the solvent. As a result, the binder can be held on the surface of the insulating particles, so that the insulating particles coated with a thick binder can be obtained. Further, since the binder does not invade the mixture layer and block the gaps between the active material particles with the binder, it is possible to obtain a mixture layer having excellent permeability of the electrolytic solution, and as a result, high rate discharge characteristics. It is possible to obtain an excellent non-aqueous electrolyte secondary battery. On the other hand, in wet coating using a solvent, since the binder flows into the synthetic layer together with the solvent, it is difficult to form a binder having a certain thickness on the surface of the insulating particles. In order to form a binder having a certain thickness or more on the surface of the insulating particles by wet coating, it is necessary to increase the mass of the binder of the insulating layer, and the gap between the insulating particles may be blocked by the binder. ..
絶縁粒子とバインダ粒子との混合方法としては、任意の適切な方法が採用される。例えば、絶縁粒子とバインダ粒子とを回転羽根を備える攪拌機に投入し、これらの粒子を攪拌混合することにより、絶縁粒子の表面にバインダ粒子が配置した複合体を得ることができる。絶縁粒子とバインダ粒子とに十分な摩擦耐電が生じるように、撹拌条件が設定される。 Any suitable method is adopted as the mixing method of the insulating particles and the binder particles. For example, by putting the insulating particles and the binder particles into a stirrer provided with rotating blades and stirring and mixing these particles, a composite in which the binder particles are arranged on the surface of the insulating particles can be obtained. Stirring conditions are set so that sufficient frictional and electrical resistance is generated between the insulating particles and the binder particles.
乾式塗工の一つとして静電塗工が挙がられ、静電塗工としては、例えば、静電流動浸漬法、静電粉体スプレー法等が採用され得る。1つの実施形態においては、静電塗工用電極を備えた塗工ブース内に、上記集電箔と合剤層とから構成される積層体および絶縁粒子とバインダ粒子とから構成される複合体を投入し、複合体を帯電させ、静電引力により合剤層(および必要に応じて集電箔表面)に複合体を付着させる。
静電塗工の後、複合体を加熱し、バインダ粒子を溶融させて、バインダで被覆された絶縁粒子を得る。バインダ粒子の融着により、隣接する絶縁粒子同士、および絶縁粒子と合剤層とが結着される。加熱温度は、バインダ粒子の種類に応じて任意の適切な温度とされ得る。加熱方法としては、複合体が付着した上記積層体を加熱炉に投入する方法、加熱ロールを用いて複合体が付着した上記積層体をプレスしながら加熱する方法等が挙げられる。
Electrostatic coating is mentioned as one of the dry coating methods, and as the electrostatic coating, for example, an electrostatic flow immersion method, an electrostatic powder spray method, or the like can be adopted. In one embodiment, in a coating booth provided with an electrode for electrostatic coating, a laminate composed of the current collector foil and a mixture layer and a composite composed of insulating particles and binder particles. Is charged, the composite is charged, and the composite is adhered to the mixture layer (and, if necessary, the surface of the current collecting foil) by electrostatic attraction.
After electrostatic coating, the composite is heated to melt the binder particles to obtain binder-coated insulating particles. By fusing the binder particles, adjacent insulating particles and the insulating particles and the mixture layer are bonded to each other. The heating temperature can be any suitable temperature depending on the type of binder particles. Examples of the heating method include a method of putting the laminate to which the complex is attached into a heating furnace, a method of heating the laminate to which the complex is attached while pressing it using a heating roll, and the like.
バインダの厚みは、絶縁粒子とバインダとの質量比率で調整することができる。つまり、絶縁粒子とバインダ粒子との混合において絶縁粒子の表面に付着させるバインダ粒子の量によって、加熱した後のバインダの厚みを調整することできる。上記バインダの含有量は、絶縁粒子およびバインダの合計質量に対して、好ましくは10質量部〜40質量部であり、より好ましくは15質量部〜30質量部である。 The thickness of the binder can be adjusted by the mass ratio of the insulating particles and the binder. That is, the thickness of the binder after heating can be adjusted by the amount of the binder particles adhering to the surface of the insulating particles in the mixing of the insulating particles and the binder particles. The content of the binder is preferably 10 parts by mass to 40 parts by mass, and more preferably 15 parts by mass to 30 parts by mass with respect to the total mass of the insulating particles and the binder.
上記の電極の製造方法により、絶縁粒子の表面に所定の厚みを有するバインダを被覆することができる。このような絶縁粒子が絶縁層の最表面に配置されることで、絶縁粒子がパスラインやプレス機など製造装置へダメージを与えることを抑制することができる。 According to the above electrode manufacturing method, the surface of the insulating particles can be coated with a binder having a predetermined thickness. By arranging such insulating particles on the outermost surface of the insulating layer, it is possible to prevent the insulating particles from damaging the manufacturing apparatus such as a pass line or a press machine.
F.非水電解質二次電池
図3は、本発明の1つの実施形態による非水電解質二次電池の概略構成を示す一部破断斜視図である。非水電解質二次電池110は、集電箔および正極合剤層を備える正極100と、集電箔および負極合剤層を備える負極200とを備える。代表的には、図3に示すように、非水電解質二次電池110は、正極100と負極200とがセパレータ300を挟んだ状態で巻回されて構成される発電要素111を備える。発電要素111は、セパレータ300に非水電解質を含浸させた状態で、電池ケース112内に収納される。電池ケース112は、例えば、上面側に開口を有する略箱型である。当該開口は板状の電池蓋113によって塞がれている。電池蓋113には正極端子114および負極端子115が設けられており、正極端子114は正極リード116を介して正極100と、負極端子115は負極リード117を介して負極200と、それぞれ電気的に接続されている。
F. Non-aqueous electrolyte secondary battery FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention. The non-aqueous electrolyte
負極および/または正極として、上記電極が用いられる。好ましくは、上記のとおり、非水電解質二次電池は、正極として上記電極が用いられる。 The above electrodes are used as the negative electrode and / or the positive electrode. Preferably, as described above, the non-aqueous electrolyte secondary battery uses the above electrode as the positive electrode.
非水電解質としては、任意の適切な非水電解質が用いられる。非水電解質は、非水溶媒と電解質塩を含む。非水溶媒としては、例えば、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジフェニルカーボネート等の鎖状カーボネート;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、スチレンカーボネート、等が挙げられる。これらの非水溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。電解質塩としては、例えば、LiPF6、LiPF2(C2O4)2、LiPF3(CF2CF3)3、LiPF4(C2O4)、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等のイオン性化合物が挙げられる。 As the non-aqueous electrolyte, any suitable non-aqueous electrolyte is used. Non-aqueous electrolytes include non-aqueous solvents and electrolyte salts. Examples of the non-aqueous solvent include chain carbonates such as ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and diphenyl carbonate; ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, styrene carbonate, and the like. And so on. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte salt include ionic compounds such as LiPF6, LiPF2 (C2O4) 2, LiPF3 (CF2CF3) 3, LiPF4 (C2O4) , LiClO4, LiBF4, and LiAsF6.
セパレータとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂を主成分とする微多孔膜等が用いられる。微多孔膜は、単独で単層膜として用いてもよいし、複数を組み合わせて複合膜として用いてもよい。また、微多孔膜は、各種の可塑剤、酸化防止剤、難燃剤等の添加剤を適量含有していてもよい。 As the separator, for example, a microporous membrane containing a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene as a main component is used. The microporous membrane may be used alone as a monolayer membrane, or a plurality of microporous membranes may be used as a composite membrane in combination. Further, the microporous membrane may contain an appropriate amount of additives such as various plasticizers, antioxidants and flame retardants.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(正極合剤層)
正極活物質である平均粒子径(D50)が5μmのリチウム遷移金属複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、及び平均粒子径(D50)が20μmのリチウム遷移金属複合酸化物(LiMn2O4)、導電剤であるアセチレンブラック、バインダであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及び非水系溶媒であるN−メチルピロリドン(NMP)を用いて正極スラリーを作製した。正極活物質、バインダ及び導電剤の質量比率は93:4:3(固形分換算)とした。この正極スラリーを15μmのアルミ箔に、塗工し、乾燥し、ロールプレスを行うことにより、正極合剤層を作製した。
Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited thereto.
(Positive electrode mixture layer)
A lithium transition metal composite oxide (LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2) having an average particle diameter (D50) of 5 μm and a lithium transition metal composite oxide (LiMn2O4) having an average particle diameter (D50) of 20 μm, which are positive electrode active materials. A positive electrode slurry was prepared using acetylene black as a conductive agent, vinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) as a non-aqueous solvent. The mass ratio of the positive electrode active material, the binder and the conductive agent was 93: 4: 3 (in terms of solid content). This positive electrode slurry was applied to a 15 μm aluminum foil, dried, and rolled pressed to prepare a positive electrode mixture layer.
(絶縁層)
絶縁粒子である平均粒子径(D50)が3μmのアルミナと、バインダ粒子である平均粒子径(SEM観察による測定)が0.2μmのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、質量比率85:15で、メカノヒュージョンにより混合することで、アルミナ粒子の表面にPVDF粒子が付着した複合体を作製した。この複合体を帯電させた後、上記の正極合剤層の上に噴霧して加熱をおこなうことで乾式塗工により絶縁層を形成した。
(Insulation layer)
Alumina with an average particle diameter (D50) of 3 μm, which is an insulating particle, and polyvinylidene fluoride (PVDF), which is a binder particle with an average particle diameter (measured by SEM observation) of 0.2 μm, are used at a mass ratio of 85:15. By mixing with mechanofusion, a composite in which PVDF particles were attached to the surface of the alumina particles was prepared. After charging this complex, it was sprayed onto the above-mentioned positive electrode mixture layer and heated to form an insulating layer by dry coating.
上記で作製した正極合剤層および絶縁層の電子線マイクロアナライザー(EPMA)による断面分析画像(倍率:8000倍、分析範囲:長さ30μm×深さ約30μm)を図4に示す。図4からわかるように、絶縁層の外表面には一定の厚みを有するバインダ層が形成されており、この一定の厚みを有するバインダ層が存在することにより、硬度の高い絶縁粒子が電池製造工程の製造装置のロール等を傷つけることを抑制することができる。一方、溶媒を用いた湿式塗工で絶縁層を形成した場合には、バインダを含むスラリーが正極活物質層に流れ込む現象がみられ、絶縁層の外表面において一定(0.4μm)の厚みを有するバインダ層の存在は確認できなかった。
FIG. 4 shows a cross-sectional analysis image (magnification: 8000 times, analysis range:
本実施例では、正極合剤層に絶縁層を形成したが、負極合剤層に絶縁層を形成してもよい。 In this embodiment, the insulating layer is formed on the positive electrode mixture layer, but the insulating layer may be formed on the negative electrode mixture layer.
10 合剤層
20 絶縁層
21 複合体
21a 絶縁粒子
21b バインダ
30 集電箔
101 電極
10
101 electrode
Claims (5)
該絶縁層が絶縁粒子とバインダを含み、
該絶縁粒子が該バインダで被覆されており、
該バインダの厚みが0.4μm以上である、電極。 A mixture layer and an insulating layer arranged on the surface of the mixture layer are provided.
The insulating layer contains insulating particles and a binder, and the insulating layer contains insulating particles and a binder.
The insulating particles are coated with the binder and
An electrode having a binder thickness of 0.4 μm or more.
乾式塗工法により前記絶縁層を形成することを含む、電極の製造方法。 The method for manufacturing an electrode according to any one of claims 1 to 3.
A method for manufacturing an electrode, which comprises forming the insulating layer by a dry coating method.
A power storage element comprising the electrode according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017204136A JP6935722B2 (en) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017204136A JP6935722B2 (en) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019079633A JP2019079633A (en) | 2019-05-23 |
| JP2019079633A5 JP2019079633A5 (en) | 2020-10-08 |
| JP6935722B2 true JP6935722B2 (en) | 2021-09-15 |
Family
ID=66628263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017204136A Active JP6935722B2 (en) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6935722B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116325211A (en) * | 2021-01-19 | 2023-06-23 | 株式会社Lg新能源 | Method for manufacturing dry electrode for energy storage device, dry electrode, and secondary battery including same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6674657B2 (en) * | 2016-03-04 | 2020-04-01 | 株式会社Gsユアサ | Storage element |
| JP6850425B2 (en) * | 2016-03-04 | 2021-03-31 | 株式会社Gsユアサ | Power storage element |
-
2017
- 2017-10-23 JP JP2017204136A patent/JP6935722B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019079633A (en) | 2019-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6141859B2 (en) | Lithium secondary battery with improved safety and stability | |
| CN103390740B (en) | Dividing plate, its manufacture method and include its lithium rechargeable battery | |
| JP5664941B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
| US11322730B2 (en) | Positive electrode for nonaqeous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP6016038B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| CN101558527B (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP4581547B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| CN119480907A (en) | Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP5614597B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| US10833313B2 (en) | Positive electrode for nonaqeous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| CN106848163A (en) | A kind of ceramic coating membrane and its preparation method and application | |
| US11374225B2 (en) | Electrode plate, energy storage device, and method for manufacturing electrode plate | |
| WO2020241105A1 (en) | Negative-electrode active material for secondary battery, and secondary battery | |
| JP5999433B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof | |
| JP7336680B2 (en) | secondary battery | |
| JP6229333B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP6380630B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP6935722B2 (en) | Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements | |
| WO2019146413A1 (en) | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2016115656A (en) | Lithium ion secondary battery | |
| JP7203331B2 (en) | Positive electrode for secondary battery and secondary battery | |
| JP6702231B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP7013781B2 (en) | Electrodes, electrode manufacturing methods and power storage elements | |
| CN110800137A (en) | Positive electrode and secondary battery for secondary battery | |
| JP7264289B2 (en) | ELECTRODE, METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE, AND STORAGE ELEMENT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200828 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200831 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210714 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210727 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210809 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6935722 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |