JP7416426B2 - Method for manufacturing battery components for secondary batteries - Google Patents
Method for manufacturing battery components for secondary batteries Download PDFInfo
- Publication number
- JP7416426B2 JP7416426B2 JP2020513411A JP2020513411A JP7416426B2 JP 7416426 B2 JP7416426 B2 JP 7416426B2 JP 2020513411 A JP2020513411 A JP 2020513411A JP 2020513411 A JP2020513411 A JP 2020513411A JP 7416426 B2 JP7416426 B2 JP 7416426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- electrode mixture
- ionic liquid
- slurry
- layer
- 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
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、二次電池用電池部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a battery member for a secondary battery.
近年、携帯型電子機器、電気自動車等の普及により、高性能な二次電池が必要とされている。中でもリチウム二次電池は、高いエネルギ密度を有するため、電気自動車用電池、電力貯蔵用電池等の電源として注目されている。具体的には、電気自動車用電池としてのリチウム二次電池は、エンジンを搭載しないゼロエミッション電気自動車、エンジン及び二次電池の両方を搭載したハイブリッド電気自動車、電力系統から直接充電させるプラグイン・ハイブリッド電気自動車等の電気自動車に採用されている。また、電力貯蔵用電池としてのリチウム二次電池は、電力系統が遮断された非常時に、予め貯蔵しておいた電力を供給する定置式電力貯蔵システム等に用いられている。 In recent years, with the spread of portable electronic devices, electric vehicles, etc., high-performance secondary batteries are required. Among them, lithium secondary batteries have high energy density and are therefore attracting attention as power sources for electric vehicle batteries, power storage batteries, and the like. Specifically, lithium secondary batteries as batteries for electric vehicles are used in zero-emission electric vehicles without an engine, hybrid electric vehicles with both an engine and a secondary battery, and plug-in hybrids that are directly charged from the power grid. It is used in electric vehicles such as electric cars. In addition, lithium secondary batteries as power storage batteries are used in stationary power storage systems and the like that supply previously stored power in an emergency when the power grid is cut off.
このような広範な用途に使用するために、より高いエネルギ密度のリチウム二次電池が求められており、その開発がなされている。特に、電気自動車用のリチウム二次電池には、高い入出力特性及び高いエネルギ密度に加えて、高い安全性が要求されるため、安全性を確保するためのより高度な技術が求められる。リチウム二次電池の安全性を向上させる方法として、電解液を固体電解質へ変更する方法等が知られている(例えば特許文献1)。 For use in such a wide range of applications, lithium secondary batteries with higher energy density are required and are being developed. In particular, lithium secondary batteries for electric vehicles require high safety in addition to high input/output characteristics and high energy density, so more advanced technology is required to ensure safety. As a method of improving the safety of lithium secondary batteries, a method of changing the electrolyte to a solid electrolyte is known (for example, Patent Document 1).
固体電解質を用いたリチウム二次電池において、用途に応じて、例えば0.2C程度の、比較的低電流で放電した場合の放電特性の向上が重要となる場合がある。そこで本発明は、二次電池を比較的低電流で放電した場合の放電特性を向上させることができる二次電池用電池部材の製造方法を提供することを目的とする。 In a lithium secondary battery using a solid electrolyte, depending on the application, it may be important to improve the discharge characteristics when discharging at a relatively low current, for example, about 0.2C. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a battery member for a secondary battery that can improve the discharge characteristics when the secondary battery is discharged at a relatively low current.
本発明の一側面は、集電体の一面上に、電極活物質を含有する電極合剤中間層を形成する工程と、電極合剤中間層の集電体とは反対側の面上に、酸化物粒子、ポリマ、イオン液体及び電解質塩を含有するスラリを塗布する工程と、を備え、酸化物粒子の含有量に対するイオン液体及び電解質塩の含有量の合計は、体積比で4/1より大きく12/1より小さい、二次電池用電池部材の製造方法を提供する。 One aspect of the present invention includes a step of forming an electrode mixture intermediate layer containing an electrode active material on one surface of a current collector, and a step of forming an electrode mixture intermediate layer containing an electrode active material on a surface of the electrode mixture intermediate layer opposite to the current collector. applying a slurry containing oxide particles, a polymer, an ionic liquid, and an electrolyte salt, wherein the total content of the ionic liquid and electrolyte salt relative to the content of the oxide particles is greater than 4/1 in volume ratio. Provided is a method for manufacturing a battery member for a secondary battery that is significantly smaller than 12/1.
酸化物粒子の比表面積は、好ましくは、2~400m2/gである。The specific surface area of the oxide particles is preferably 2 to 400 m 2 /g.
イオン液体の単位体積あたりの電解質塩の濃度は、好ましくは、0.5mol/Lより大きい。 The concentration of electrolyte salt per unit volume of ionic liquid is preferably greater than 0.5 mol/L.
イオン液体は、好ましくは、アニオン成分として、N(SO2F)2 -を含有する。The ionic liquid preferably contains N(SO 2 F) 2 - as an anion component.
本発明によれば、二次電池を比較的低電流で放電した場合の放電特性を向上させることができる二次電池用電池部材の製造方法を提供することができる。より具体的には、0.2Cで放電した場合において、二次電池の放電特性を向上させることができる二次電池用電池部材の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a battery member for a secondary battery that can improve discharge characteristics when a secondary battery is discharged at a relatively low current. More specifically, it is possible to provide a method for manufacturing a battery member for a secondary battery that can improve the discharge characteristics of the secondary battery when discharged at 0.2C.
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。各図における構成要素の大きさは概念的なものであり、構成要素間の大きさの相対的な関係は各図に示されたものに限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below with appropriate reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including steps, etc.) are not essential unless otherwise specified. The sizes of the components in each figure are conceptual, and the relative size relationships between the components are not limited to those shown in each figure.
本明細書における数値及びその範囲は、本発明を制限するものではない。本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載される数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。 The numerical values and ranges herein are not intended to limit the invention. In this specification, a numerical range indicated using "-" indicates a range that includes the numerical values written before and after "-" as the minimum and maximum values, respectively. In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit described in another stepwise manner. Furthermore, in the numerical ranges described in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
なお、本明細書では下記の略称を用いる場合がある。
[Py13]+:N-メチル-N-プロピルピロリジニウムカチオン
[EMI]+:1-エチル-3-メチルイミダゾリウムカチオン
[DEME]+:N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウムカチオン
[FSI]-:N(SO2F)2
-、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン
[TFSI]-:N(SO2CF3)2
-、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン
[f3C]-:C(SO2F)3
-、トリス(フルオロスルホニル)カルボアニオン
[BOB]-:B(O2C2O2)2
-、ビスオキサレートボラートアニオン
[P(DADMA)][Cl]:ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)クロライド
[P(DADMA)][TFSI]:ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドNote that the following abbreviations may be used in this specification.
[Py13] + : N-methyl-N-propylpyrrolidinium cation [EMI] + : 1-ethyl-3-methylimidazolium cation [DEME] + : N,N-diethyl-N-methyl-N-(2 -Methoxyethyl) ammonium cation [FSI] - :N(SO 2 F) 2 - , bis(fluorosulfonyl)imide anion [TFSI] - :N(SO 2 CF 3 ) 2 - , bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion [f3C] − :C(SO 2 F) 3 − , tris(fluorosulfonyl)carbanion [BOB] − :B(O 2 C 2 O 2 ) 2 − , bisoxalate borate anion [P(DADMA)] [Cl]: Poly(diallyldimethylammonium) chloride [P(DADMA)][TFSI]: Poly(diallyldimethylammonium)bis(trifluoromethanesulfonyl)imide
図1は、一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。図1に示すように、二次電池1は、正極、負極及び電解質層から構成される電極群2と、電極群2を収容する袋状の電池外装体3とを備えている。正極及び負極には、それぞれ正極集電タブ4及び負極集電タブ5が設けられている。正極集電タブ4及び負極集電タブ5は、それぞれ正極及び負極が二次電池1の外部と電気的に接続可能なように、電池外装体3の内部から外部へ突き出している。
FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to one embodiment. As shown in FIG. 1, the
電池外装体3は、例えばラミネートフィルムで形成されていてよい。ラミネートフィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の樹脂フィルムと、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の金属箔と、ポリプロピレン等のシーラント層とがこの順で積層された積層フィルムであってよい。 The battery exterior body 3 may be formed of, for example, a laminate film. The laminate film may be, for example, a laminated film in which a resin film such as a polyethylene terephthalate (PET) film, a metal foil such as aluminum, copper, or stainless steel, and a sealant layer such as polypropylene are laminated in this order.
図2は、図1に示した二次電池1の電極群2の一実施形態を示す分解斜視図である。図2に示すように、電極群2Aは、正極6、電解質層7及び負極8をこの順に備える。正極6は、正極集電体9と、正極集電体9上に設けられた正極合剤層10とを備えている。正極6の正極集電体9には、正極集電タブ4が設けられている。負極8は、負極集電体11と、負極集電体11上に設けられた負極合剤層12とを備えている。負極8の負極集電体11には、負極集電タブ5が設けられている。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing one embodiment of the
一実施形態において、電極群2Aには、正極集電体9と、正極合剤層10と、電解質層7とをこの順に備える第1の二次電池用電池部材(正極部材)が含まれていると見ることができる。同様に、電極群2Aには、負極集電体11と、負極合剤層12と、電解質層7とをこの順に備える第2の二次電池用電池部材(負極部材)が含まれていると見ることもできる。本発明の各実施形態に係る二次電池用電池部材(以下、単に「電池部材」ということもある。)の製造方法は、この正極部材又は負極部材の製造方法である。
In one embodiment, the
図3は、一実施形態に係る二次電池用電池部材の製造方法を示す模式断面図である。この製造方法では、まず、図3(a)に示すように、集電体13(正極集電体9又は負極集電体11)の一面(主面)13a上に、電極活物質を含有する電極合剤中間層14(正極合剤中間層又は負極合剤中間層)を形成する(電極合剤中間層形成工程)。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a battery member for a secondary battery according to one embodiment. In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 3(a), an electrode active material is contained on one surface (principal surface) 13a of the current collector 13 (positive electrode
電極合剤中間層形成工程において、集電体13の一面13a上に電極合剤中間層14を形成する方法は、一実施形態において、電極合剤スラリを集電体13の一面13a上に塗布する方法である。電極合剤スラリは、正極合剤層10又は負極合剤層12に含まれる材料を分散媒に分散させたスラリ(正極合剤スラリ又は負極合剤スラリ)である。本実施形態の電極合剤スラリは、少なくとも電極活物質(正極活物質又は負極活物質)及び分散媒を含有する。
In the electrode mixture intermediate layer forming step, the method for forming the electrode mixture
電池部材が正極部材である場合、集電体13は正極集電体9である。正極集電体9は、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、又はそれらの合金であってよい。正極集電体9は、軽量で高い重量エネルギ密度を有するため、好ましくはアルミニウム又はその合金である。正極集電体9の厚さは、10μm以上であってよく、100μm以下であってよい。
When the battery member is a positive electrode member, the
電池部材が負極部材である場合、集電体13は負極集電体11である。負極集電体11は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属、それらの合金などであってよい。負極集電体11は、軽量で高い重量エネルギ密度を有するため、好ましくはアルミニウム又はその合金である。負極集電体11は、薄膜への加工のしやすさ及びコストの観点から、好ましくは銅である。負極集電体11の厚さは、10μm以上であってよく、100μm以下であってよい。
When the battery member is a negative electrode member, the
電池部材が正極部材である場合、電極活物質は正極活物質である。正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属リン酸塩等のリチウム遷移金属化合物であってよい。 When the battery member is a positive electrode member, the electrode active material is a positive electrode active material. The positive electrode active material may be a lithium transition metal compound such as a lithium transition metal oxide or a lithium transition metal phosphate.
リチウム遷移金属酸化物は、例えば、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム等であってよい。リチウム遷移金属酸化物は、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム等に含有されるMn、Ni、Co等の遷移金属の一部を、1種若しくは2種以上の他の遷移金属、又はMg、Al等の金属元素(典型元素)で置換したリチウム遷移金属酸化物であってもよい。すなわち、リチウム遷移金属酸化物は、LiM1O2又はLiM1O4(M1は少なくとも1種の遷移金属を含む)で表される化合物であってよい。リチウム遷移金属酸化物は、具体的には、Li(Co1/3Ni1/3Mn1/3)O2、LiNi1/2Mn1/2O2、LiNi1/2Mn3/2O4等であってよい。The lithium transition metal oxide may be, for example, lithium manganate, lithium nickelate, lithium cobaltate, or the like. Lithium transition metal oxides include a part of transition metals such as Mn, Ni, and Co contained in lithium manganate, lithium nickelate, lithium cobaltate, etc., and one or more other transition metals, or It may also be a lithium transition metal oxide substituted with a metal element (typical element) such as Mg or Al. That is, the lithium transition metal oxide may be a compound represented by LiM 1 O 2 or LiM 1 O 4 (M 1 contains at least one type of transition metal). Specifically, lithium transition metal oxides include Li(Co 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 ) O 2 , LiNi 1/2 Mn 1/2 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O It may be 4th grade.
リチウム遷移金属酸化物は、エネルギ密度を更に向上させる観点から、好ましくは下記式(1)で表される化合物である。
LiaNibCocM2
dO2+e (1)
[式(1)中、M2は、Al、Mn、Mg及びCaからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、a、b、c、d及びeは、それぞれ0.2≦a≦1.2、0.5≦b≦0.9、0.1≦c≦0.4、0≦d≦0.2、-0.2≦e≦0.2、且つb+c+d=1を満たす数である。]From the viewpoint of further improving energy density, the lithium transition metal oxide is preferably a compound represented by the following formula (1).
Li a Ni b Co c M 2 d O 2+e (1)
[In formula (1), M 2 is at least one member selected from the group consisting of Al, Mn, Mg, and Ca, and a, b, c, d, and e each satisfy 0.2≦a≦1. 2. A number that satisfies 0.5≦b≦0.9, 0.1≦c≦0.4, 0≦d≦0.2, -0.2≦e≦0.2, and b+c+d=1 . ]
リチウム遷移金属リン酸塩は、LiFePO4、LiMnPO4、LiMnxM3 1-xPO4(0.3≦x≦1、M3はFe、Ni、Co、Ti、Cu、Zn、Mg及びZrからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)等であってよい。Lithium transition metal phosphates include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiMn x M 3 1-x PO 4 (0.3≦x≦1, M 3 is Fe, Ni, Co, Ti, Cu, Zn, Mg and Zr (at least one element selected from the group consisting of).
正極活物質は、造粒されていない一次粒子であってもよく、造粒された二次粒子であってもよい。 The positive electrode active material may be ungranulated primary particles or granulated secondary particles.
正極活物質の粒径は、正極合剤層10の厚さ以下になるように調整される。正極活物質中に正極合剤層10の厚さ以上の粒径を有する粗粒子がある場合、ふるい分級、風流分級等により粗粒子を予め除去し、正極合剤層10の厚さ以下の粒径を有する正極活物質を選別する。
The particle size of the positive electrode active material is adjusted to be equal to or less than the thickness of the positive
正極活物質の平均粒径は、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは1μm以上である。正極活物質の平均粒径は、好ましくは30μm以下であり、より好ましくは25μm以下である。正極活物質の平均粒径は、正極活物質全体の体積に対する比率(体積分率)が50%のときの粒径(D50)である。正極活物質の平均粒径(D50)は、レーザー散乱型粒径測定装置(例えば、マイクロトラック)を用いて、レーザー散乱法により水中に正極活物質を懸濁させた懸濁液を測定することで得られる。The average particle size of the positive electrode active material is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more. The average particle size of the positive electrode active material is preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less. The average particle size of the positive electrode active material is the particle size (D 50 ) when the ratio (volume fraction) to the total volume of the positive electrode active material is 50%. The average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material is determined by measuring a suspension of the positive electrode active material in water by a laser scattering method using a laser scattering particle size measuring device (e.g. Microtrac). You can get it by doing that.
正極活物質の含有量は、正極合剤スラリ中の不揮発分(正極合剤スラリから分散媒を除いた成分。以下同様。)全量を基準として、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上であってよく、また、99質量%以下であってよい。これにより、得られる正極合剤層中の正極活物質の含有量は、上述した含有量と同様の含有量となる。 The content of the positive electrode active material is 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass, based on the total amount of nonvolatile components (components excluding the dispersion medium from the positive electrode mixture slurry. The same applies hereinafter) in the positive electrode mixture slurry. The amount may be greater than or equal to 99% by mass. Thereby, the content of the positive electrode active material in the obtained positive electrode mixture layer becomes the same as the content described above.
電池部材が負極部材である場合、電極活物質は負極活物質である。負極活物質は、エネルギデバイスの分野で常用されるものを使用できる。負極活物質としては、具体的には、例えば、金属リチウム、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、リチウム合金又はその他の金属化合物、炭素材料、金属錯体、及び有機高分子化合物が挙げられる。負極活物質は、これらの1種単独、又は2種以上の混合物であってよい。炭素材料としては、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、非晶質炭素、炭素繊維、及び、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラックなどが挙げられる。負極活物質は、より大きな理論容量(例えば500~1500Ah/kg)を得る観点から、シリコン、スズ又はこれらの元素を含む化合物(酸化物、窒化物、他の金属との合金)であってもよい。When the battery member is a negative electrode member, the electrode active material is a negative electrode active material. As the negative electrode active material, those commonly used in the field of energy devices can be used. Specific examples of negative electrode active materials include metallic lithium, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), lithium alloys or other metal compounds, carbon materials, metal complexes, and organic polymer compounds. . The negative electrode active material may be one of these materials or a mixture of two or more thereof. Carbon materials include natural graphite (scaly graphite, etc.), graphite such as artificial graphite, amorphous carbon, carbon fiber, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal. Examples include carbon black such as black. From the viewpoint of obtaining a larger theoretical capacity (for example, 500 to 1500 Ah/kg), the negative electrode active material may be silicon, tin, or a compound containing these elements (oxide, nitride, alloy with other metals). good.
負極活物質の平均粒径(D50)は、粒径減少に伴う不可逆容量の増加を抑制しつつ、且つ、電解質塩の保持能力を高めたバランスの良い負極を得る観点から、好ましくは1μm以上であり、より好ましくは5μm以上であり、更に好ましくは10μm以上であり、また、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは40μm以下であり、更に好ましくは30μm以下である。負極活物質の平均粒径(D50)は、上述した正極活物質の平均粒径(D50)と同様の方法により測定される。The average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode active material is preferably 1 μm or more from the viewpoint of obtaining a well-balanced negative electrode that suppresses an increase in irreversible capacity due to a decrease in particle size and enhances the electrolyte salt retention ability. It is more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and still more preferably 30 μm or less. The average particle size (D 50 ) of the negative electrode active material is measured by the same method as the average particle size (D 50 ) of the positive electrode active material described above.
負極活物質の含有量は、負極合剤スラリ中の不揮発分(負極合剤スラリから分散媒を除いた成分。以下同様。)全量を基準として、60質量%以上、65質量%以上、又は70質量%以上であってよく、また、99質量%以下、95質量%以下、又は90質量%以下であってよい。これにより、得られる負極合剤層中の負極活物質の含有量は、上述した含有量と同様の含有量となる。 The content of the negative electrode active material is 60% by mass or more, 65% by mass or more, or 70% by mass, based on the total amount of nonvolatile components (components excluding the dispersion medium from the negative electrode mixture slurry. The same applies hereinafter) in the negative electrode mixture slurry. It may be 99% by mass or less, 95% by mass or less, or 90% by mass or less. Thereby, the content of the negative electrode active material in the obtained negative electrode mixture layer becomes the same as the content described above.
分散媒は、水又は有機溶剤であってよい。有機溶剤は、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、トルエン、2-ブタノール、シクロヘキサノン、酢酸エチル、2-プロパノール等であってよく、好ましくはNMPである。電極合剤スラリ中の分散媒の含有量は、電極合剤スラリ中の不揮発分(電極合剤スラリから分散媒を除いた成分。以下同様。)100質量部に対して、例えば、20質量部以上であってよく、1000質量部以下であってよい。 The dispersion medium may be water or an organic solvent. The organic solvent may be N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N,N-dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, toluene, 2-butanol, cyclohexanone, ethyl acetate, 2-propanol, etc., preferably NMP. The content of the dispersion medium in the electrode mixture slurry is, for example, 20 parts by mass per 100 parts by mass of nonvolatile components (components obtained by removing the dispersion medium from the electrode mixture slurry. The same applies hereinafter) in the electrode mixture slurry. The amount may be more than 1,000 parts by mass or less.
電極合剤スラリは、他の成分として、導電剤、結着剤等を更に含んでいてもよい。この場合、これらの材料を更に含有する電極合剤中間層14が形成される。
The electrode mixture slurry may further contain a conductive agent, a binder, etc. as other components. In this case, an electrode mixture
導電剤は、特に限定されないが、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、炭素繊維等の炭素材料などであってよい。導電剤は、上述した炭素材料の2種以上の混合物であってもよい。導電剤の含有量は、電極合剤スラリ中の不揮発分全量を基準として、1~70質量%であってよい。これにより、得られる電極合剤層中の導電剤の含有量は、上述した含有量と同様の含有量となる。 The conductive agent is not particularly limited, but may be a carbon material such as graphite, acetylene black, carbon black, or carbon fiber. The conductive agent may be a mixture of two or more of the above-mentioned carbon materials. The content of the conductive agent may be 1 to 70% by mass based on the total amount of nonvolatile matter in the electrode mixture slurry. Thereby, the content of the conductive agent in the obtained electrode mixture layer becomes the same content as described above.
結着剤は、特に限定されないが、四フッ化エチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル酸、マレイン酸、エチルメタクリレート、及びメチルメタクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種をモノマ単位として含有するポリマ、スチレン-ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム等のゴムなどであってよい。結着剤は、好ましくはヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとを構造単位として含有するコポリマである。結着剤の含有量は、電極合剤スラリ中の不揮発分全量を基準として、1~70質量%であってよい。これにより、得られる電極合剤層中の結着剤の含有量は、上述した含有量と同様の含有量となる。 The binder is not particularly limited, but contains as a monomer unit at least one member selected from the group consisting of tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, acrylic acid, maleic acid, ethyl methacrylate, and methyl methacrylate. It may be a polymer, a rubber such as styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, acrylic rubber, or the like. The binder is preferably a copolymer containing hexafluoropropylene and vinylidene fluoride as structural units. The content of the binder may be 1 to 70% by mass based on the total amount of nonvolatile content in the electrode mixture slurry. Thereby, the content of the binder in the obtained electrode mixture layer becomes the same content as described above.
電極合剤スラリは、後述するイオン液体及び電解質塩を更に含んでいてもよいが、好ましくは、イオン液体及び電解質塩を含まない。 The electrode mixture slurry may further contain an ionic liquid and an electrolyte salt, which will be described later, but preferably does not contain an ionic liquid and an electrolyte salt.
電極合剤中間層形成工程において、電極合剤スラリを塗布する方法としては、例えばアプリケータを用いて塗布する方法、スプレーにより塗布する方法等が挙げられる。これらの方法によって、集電体13の一面13a上に電極合剤スラリを塗布する。その結果、図3(a)に示すように、集電体13の一面13a上に電極合剤中間層14が形成される。
In the electrode mixture intermediate layer forming step, methods for applying the electrode mixture slurry include, for example, a method of applying using an applicator, a method of applying by spraying, and the like. By these methods, the electrode mixture slurry is applied onto one
電極合剤中間層形成工程においては、電極合剤スラリを塗布した後、スラリ中の分散媒を揮発させてもよい。つまり、本明細書における「電極合剤中間層」には、電極合剤スラリで形成された層、及び、電極合剤スラリから一部又は全部の分散媒が揮発して形成された層が含まれる。分散媒を揮発させる方法は、例えば、加熱により乾燥させる方法、減圧する方法、減圧と加熱を組み合わせる方法等であってよい。減圧する方法においては、真空の状態まで減圧してもよい。乾燥させる際の加熱温度は、50~150℃であってよい。加熱時間は、分散媒が十分に揮発する時間であれば温度によって変化させてよいが、例えば、1分間~48時間であってよい。 In the electrode mixture intermediate layer forming step, after applying the electrode mixture slurry, the dispersion medium in the slurry may be volatilized. In other words, the "electrode mixture intermediate layer" in this specification includes a layer formed of an electrode mixture slurry and a layer formed by volatilization of part or all of the dispersion medium from the electrode mixture slurry. It will be done. The method of volatilizing the dispersion medium may be, for example, a method of drying by heating, a method of reducing pressure, a method of combining reduced pressure and heating, etc. In the method of reducing the pressure, the pressure may be reduced to a vacuum state. The heating temperature during drying may be 50 to 150°C. The heating time may be changed depending on the temperature as long as the dispersion medium is sufficiently volatilized, and may be, for example, from 1 minute to 48 hours.
電極合剤中間層形成工程に続いて、図3(b)に示すように、電極合剤中間層14の集電体13とは反対側の面14a上に、酸化物粒子16、ポリマ17、イオン液体、電解質塩、及び分散媒を含有するスラリ15を塗布する。以下、このスラリを、「電解質スラリ」とも呼び、電解質スラリ15を塗布する工程を、「電解質スラリ塗布工程」とも呼ぶ。
Following the electrode mixture intermediate layer forming step, as shown in FIG. 3(b),
酸化物粒子16は、例えば無機酸化物の粒子である。無機酸化物は、例えば、Li、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Zr、La、Na、K、Ba、Sr、V、Nb、B、Ge等を構成元素として含む無機酸化物であってよい。酸化物粒子16は、好ましくは、SiO2、Al2O3、AlOOH、MgO、CaO、ZrO2、TiO2、Li7La3Zr2O12、及びBaTiO3からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子である。酸化物粒子16は極性を有するため、電解質層中の電解質の解離を促進し、電池特性を高めることができる。The
酸化物粒子16は、希土類金属の酸化物であってもよい。酸化物粒子16は、具体的には、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロビウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等であってよい。
The
酸化物粒子16は、疎水性表面を有していてもよい。酸化物粒子は、通常、その表面に水酸基を有し、親水性を示す傾向にある。疎水性表面を有する酸化物粒子は、疎水性表面を有しない酸化物粒子に比べて、表面の水酸基が減少している。そのため、疎水性表面を有する酸化物粒子を用いると、イオン液体が疎水性であることから、酸化物粒子とイオン液体との親和性が向上することが予想される。そのため、電解質層7においてイオン液体の保液性がより一層向上し、その結果として、電解質層7のイオン伝導率が向上すると考えられる。疎水性表面を有する酸化物粒子を用いた場合、二次電池を比較的低電流で放電したときのみならず、比較的高電流(例えば0.5C程度)で放電したときの放電特性も向上させることができる。
疎水性表面を有する酸化物粒子は、例えば、親水性を示す酸化物粒子を、疎水性表面を付与することが可能な表面処理剤で処理することによって、得ることができる。すなわち、疎水性表面を有する酸化物粒子は、表面処理剤で表面処理された酸化物粒子を意味する。表面処理剤としては、ケイ素含有化合物等であってもよい。 Oxide particles having a hydrophobic surface can be obtained, for example, by treating oxide particles exhibiting hydrophilicity with a surface treatment agent capable of imparting a hydrophobic surface. That is, oxide particles having a hydrophobic surface mean oxide particles whose surface has been treated with a surface treatment agent. The surface treatment agent may be a silicon-containing compound or the like.
酸化物粒子16は、ケイ素含有化合物で表面処理されていてもよい。すなわち、酸化物粒子16は、酸化物粒子の表面とケイ素含有化合物のケイ素原子とが酸素原子を介して結合していているものであってもよい。ケイ素含有化合物は、好ましくは、ハロゲン含有アルキルシラン、アルコキシシラン、エポキシ基含有シラン、アミノ基含有シラン、シラザン、及びシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
The
ハロゲン含有アルキルシランにおけるハロゲン元素は、塩素、フッ素等であってよい。塩素を含有するハロゲン含有アルキルシラン(アルキルクロロシラン)は、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、n-オクチルジメチルクロロシラン等であってもよい。フッ素を含有するハロゲン含有アルキルシラン(フルオロアルキルシラン)は、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン等であってもよい。 The halogen element in the halogen-containing alkylsilane may be chlorine, fluorine, or the like. The halogen-containing alkylsilane (alkylchlorosilane) containing chlorine may be methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, n-octyldimethylchlorosilane, or the like. The halogen-containing alkylsilane (fluoroalkylsilane) containing fluorine may be trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane, or the like.
アルコキシシランは、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメトキシジフェニルシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン等であってもよい。 Alkoxysilanes include methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethoxydiphenylsilane, n-propyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, and dimethyldiphenylsilane. Ethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, etc. may also be used.
エポキシ基含有シランは、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等であってもよい。 Epoxy group-containing silanes include 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane. Silane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, etc. may also be used.
アミノ基含有シランは、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等であってもよい。 The amino group-containing silanes include N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- Phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane and the like may also be used.
シラザンは、ヘキサメチルジシラザン等であってもよい。シロキサンは、ジメチルシリコーンオイル等であってもよい。これらの片末端又は両末端に、反応性官能基(例えば、カルボキシル基等)を有するものであってもよい。 The silazane may be hexamethyldisilazane or the like. The siloxane may be dimethyl silicone oil or the like. These may have a reactive functional group (eg, carboxyl group, etc.) at one or both ends.
疎水性表面を有する酸化物粒子(表面処理された酸化物粒子)は、公知の方法によって製造したものを用いてもよく、市販品をそのまま用いてもよい。 As the oxide particles having a hydrophobic surface (surface-treated oxide particles), those manufactured by a known method may be used, or commercially available products may be used as they are.
酸化物粒子16は、一般に、見かけ上の幾何学的形態から判断して、一体的に単一の粒子を形成している一次粒子(二次粒子を構成していない粒子)と、複数の一次粒子が集合することで形成される二次粒子とを含んでいてもよい。
Judging from the apparent geometrical form, the
酸化物粒子16の比表面積は、好ましくは、2~400m2/g、5~100m2/g、10~80m2/g、又は15~60m2/gである。比表面積が2~400m2/gであると、このような酸化物粒子を含有する電解質層を備える二次電池は、放電特性に優れる傾向にある。同様の観点から、酸化物粒子16の比表面積は、2m2/g以上、5m2/g以上、10m2/g以上、15m2/g以上、又は50m2/g以上であってもよく、400m2/g以下、350m2/g以下、300m2/g以下、200m2/g以下、100m2/g以下、90m2/g以下、80m2/g以下、又は60m2/g以下であってもよい。酸化物粒子16の比表面積は、一次粒子及び二次粒子を含む酸化物粒子全体の比表面積を意味し、BET法によって測定される。The specific surface area of the
酸化物粒子16の平均一次粒径(一次粒子の平均粒径)は、二次電池1の導電率を向上させる観点から、好ましくは0.005μm(5nm)以上であり、より好ましくは0.01μm(10nm)以上であり、更に好ましくは0.015μm(15nm)以上である。酸化物粒子16の平均一次粒径は、電解質層7を薄くする観点から、好ましくは1μm以下であり、より好ましくは0.1μm以下であり、更に好ましくは0.05μm以下である。酸化物粒子16の平均一次粒径は、酸化物粒子16を透過型電子顕微鏡等によって観察することによって測定できる。
The average primary particle size (average particle size of primary particles) of the
酸化物粒子16の平均粒径は、好ましくは0.005μm以上であり、より好ましくは0.01μm以上であり、更に好ましくは0.03μm以上である。酸化物粒子16の平均粒径は、好ましくは5μm以下であり、より好ましくは3μm以下であり、更に好ましくは1μm以下である。酸化物粒子16の平均粒径は、レーザー回折法により測定され、体積累積粒度分布曲線を小粒径側から描いた場合に、体積累積が50%となる粒子径に対応する。
The average particle diameter of the
酸化物粒子16の含有量は、電解質スラリ15中の不揮発分(電解質スラリから分散媒を除いた成分。以下同様。)全量を基準として、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは3質量%以上であり、更に好ましくは5質量%以上であり、特に好ましくは7質量%以上であり、また、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは27質量%以下であり、更に好ましくは25質量%以下である。
The content of the
電解質スラリ15において、酸化物粒子16の含有量は、電解質スラリ15中の不揮発分全量を基準として、好ましくは5体積%以上であり、より好ましくは7体積%以上であり、更に好ましくは9体積%以上であり、また、好ましくは20体積%以下であり、より好ましくは17体積%以下であり、更に好ましくは15体積%以下である。
In the
ポリマ17は、好ましくは、四フッ化エチレン及びフッ化ビニリデンからなる群より選ばれる第1の構造単位を有する。
ポリマ17は、好ましくは、1種又は2種以上のポリマであり、1種又は2種以上のポリマを構成する構造単位の中には、上述した第1の構造単位と、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル酸、マレイン酸、エチルメタクリレート、及びメチルメタクリレートからなる群より選ばれる第2の構造単位とが含まれていてもよい。すなわち、第1の構造単位及び第2の構造単位は、1種のポリマに含まれてコポリマを構成していてもよく、それぞれ別のポリマに含まれて、第1の構造単位を有する第1のポリマと、第2の構造単位を有する第2のポリマとの少なくとも2種のポリマを構成していてもよい。
The
ポリマ17は、より具体的には、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマ等であってよい。
More specifically, the
ポリマ17の含有量は、電解質スラリ15中の不揮発分全量を基準として、好ましくは3質量%以上であってよく、また、好ましくは60質量%以下であり、より好ましくは50質量%以下であり、更に好ましくは40質量%以下である。
The content of the
イオン液体は、以下のアニオン成分及びカチオン成分を含有する。なお、本明細書におけるイオン液体は、-20℃以上で液状の物質である。二次電池1において、正極部材及び負極部材に含まれるイオン液体の種類は同一でも異なってもよい。
The ionic liquid contains the following anionic components and cationic components. Note that the ionic liquid in this specification is a substance that is liquid at −20° C. or higher. In the
イオン液体のアニオン成分は、特に限定されないが、Cl-、Br-、I-等のハロゲンのアニオン、BF4
-、N(SO2F)2
-等の無機アニオン、B(C6H5)4
-、CH3SO2O-、CF3SO2O-、N(SO2C4F9)2
-、N(SO2CF3)2
-、N(SO2C2F5)2
-等の有機アニオンなどであってよい。イオン液体のアニオン成分は、好ましくは、下記式(2)で表されるアニオン成分の少なくとも1種を含有する。
N(SO2CmF2m+1)(SO2CnF2n+1)- (2)
[式(2)中、m及びnは、それぞれ独立に0~5の整数を表す。m及びnは、互いに同一でも異なっていてもよく、好ましくは互いに同一である。]The anion component of the ionic liquid is not particularly limited, but includes halogen anions such as Cl - , Br - and I -, inorganic anions such as BF 4 - and N(SO 2 F) 2 - , and B(C 6 H 5 ). 4 − , CH 3 SO 2 O − , CF 3 SO 2 O − , N(SO 2 C 4 F 9 ) 2 − , N(SO 2 CF 3 ) 2 − , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 − It may be an organic anion such as. The anion component of the ionic liquid preferably contains at least one anion component represented by the following formula (2).
N(SO 2 C m F 2m+1 ) (SO 2 C n F 2n+1 ) - (2)
[In formula (2), m and n each independently represent an integer of 0 to 5. m and n may be the same or different, preferably the same. ]
式(2)で表されるアニオン成分は、例えば、N(SO2C4F9)2 -、N(SO2F)2 -、N(SO2CF3)2 -及びN(SO2C2F5)2 -である。イオン液体のアニオン成分は、比較的低粘度でイオン伝導度を更に向上させるとともに、充放電特性も更に向上させる観点から、より好ましくは、N(SO2C4F9)2 -、CF3SO2O-、N(SO2F)2 -、N(SO2CF3)2 -、及びN(SO2C2F5)2 -からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する。The anion component represented by formula (2) is, for example, N(SO 2 C 4 F 9 ) 2 − , N(SO 2 F) 2 − , N(SO 2 CF 3 ) 2 − and N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 - . The anionic component of the ionic liquid is more preferably N(SO 2 C 4 F 9 ) 2 − or CF 3 SO from the viewpoint of further improving ionic conductivity with a relatively low viscosity and further improving charge/discharge characteristics. 2 O − , N(SO 2 F) 2 − , N(SO 2 CF 3 ) 2 − , and N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 − .
電解質スラリ15は、更に好ましくは、アニオン成分としてN(SO2F)2
-を含有する。アニオン成分としてN(SO2F)2
-を含む場合、得られる電池部材において、電極合剤層及び電解質層間において良好な界面を形成することができる。この効果は特に負極部材において顕著である。すなわち、負極部材の製造方法において、電解質スラリに含まれるイオン液体は、好ましくは、アニオン成分としてN(SO2F)2
-を含有する。More preferably, the
イオン液体のカチオン成分は、好ましくは鎖状四級オニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、及びイミダゾリウムカチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種である。 The cation component of the ionic liquid is preferably at least one selected from the group consisting of chain quaternary onium cations, piperidinium cations, pyrrolidinium cations, pyridinium cations, and imidazolium cations.
鎖状四級オニウムカチオンは、例えば、下記式(3)で表される化合物である。
ピペリジニウムカチオンは、例えば、下記式(4)で表される、窒素を含有する六員環環状化合物である。
ピロリジニウムカチオンは、例えば、下記式(5)で表される五員環環状化合物である。
ピリジニウムカチオンは、例えば、下記式(6)で示される化合物である。
イミダゾリウムカチオンは、例えば、下記式(7)で示される化合物である。
電解質スラリ15に含まれるイオン液体は、好ましくは、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(DEME-TFSI)、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(DEME-FSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(EMI-TFSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(EMI-FSI)、N-メチル-N-プロピルピロリジニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Py13-TFSI)、N-メチル-N-プロピルピロリジニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(Py13-FSI)、N-エチル-N-メチルピロリジニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Py12-TFSI)、又は、N-エチル-N-メチルピロリジニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(Py12-FSI)である。電解質スラリ15に含まれるイオン液体は、比較的高電流での放電特性を更に向上させる観点から、より好ましくは、DEME-FSI、EMI-FSI、Py13-FSI、又はPy12-FSIである。電解質スラリ15に含まれるイオン液体は、比較的高電流での放電特性を更に向上させる観点から、更に好ましくはEMI-FSIである。
The ionic liquid contained in the
電解質塩は、リチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、及びマグネシウム塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。 The electrolyte salt may be at least one selected from the group consisting of lithium salts, sodium salts, calcium salts, and magnesium salts.
電解質塩のアニオン成分は、ハロゲン化物イオン(I-、Cl-、Br-等)、SCN-、BF4 -、BF3(CF3)-、BF3(C2F5)-、PF6 -、ClO4 -、SbF6 -、N(SO2F)2 -、N(SO2CF3)2 -、N(SO2C2F5)2 -、B(C6H5)4 -、B(O2C2H4)2 -、C(SO2F)3 -、C(SO2CF3)3 -、CF3COO-、CF3SO2O-、C6F5SO2O-、B(O2C2O2)2 -等であってよい。電解質塩のアニオン成分は、好ましくは、N(SO2F)2 -、N(SO2CF3)2 -等の上述した式(2)で表されるアニオン成分、PF6 -、BF4 -、B(O2C2O2)2 -、又はClO4 -である。The anion components of the electrolyte salt include halide ions (I − , Cl − , Br − , etc.), SCN − , BF 4 − , BF 3 (CF 3 ) − , BF 3 (C 2 F 5 ) − , PF 6 − , ClO 4 − , SbF 6 − , N(SO 2 F) 2 − , N(SO 2 CF 3 ) 2 − , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 − , B(C 6 H 5 ) 4 − , B(O 2 C 2 H 4 ) 2 − , C(SO 2 F) 3 − , C(SO 2 CF 3 ) 3 − , CF 3 COO − , CF 3 SO 2 O − , C 6 F 5 SO 2 O - , B(O 2 C 2 O 2 ) 2 - , etc. The anion component of the electrolyte salt is preferably an anion component represented by the above formula (2) such as N(SO 2 F) 2 - , N(SO 2 CF 3 ) 2 - , PF 6 - , BF 4 - , B(O 2 C 2 O 2 ) 2 − , or ClO 4 − .
リチウム塩は、LiPF6、LiBF4、Li[FSI]、Li[TFSI]、Li[f3C]、Li[BOB]、LiClO4、LiBF3(CF3)、LiBF3(C2F5)、LiBF3(C3F7)、LiBF3(C4F9)、LiC(SO2CF3)3、LiCF3SO2O、LiCF3COO、及びLiRCOO(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , Li[FSI], Li[TFSI], Li[f3C], Li[BOB], LiClO 4 , LiBF 3 (CF 3 ), LiBF 3 (C 2 F 5 ), LiBF 3 (C 3 F 7 ), LiBF 3 (C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiCF 3 SO 2 O, LiCF 3 COO, and LiRCOO (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) , phenyl group, or naphthyl group).
ナトリウム塩は、NaPF6、NaBF4、Na[FSI]、Na[TFSI]、Na[f3C]、Na[BOB]、NaClO4、NaBF3(CF3)、NaBF3(C2F5)、NaBF3(C3F7)、NaBF3(C4F9)、NaC(SO2CF3)3、NaCF3SO2O、NaCF3COO、及びNaRCOO(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。Sodium salts include NaPF 6 , NaBF 4 , Na[FSI], Na[TFSI], Na[f3C], Na[BOB], NaClO 4 , NaBF 3 (CF 3 ), NaBF 3 (C 2 F 5 ), NaBF 3 (C 3 F 7 ), NaBF 3 (C 4 F 9 ), NaC (SO 2 CF 3 ) 3 , NaCF 3 SO 2 O, NaCF 3 COO, and NaRCOO (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) , phenyl group, or naphthyl group).
カルシウム塩は、Ca(PF6)2、Ca(BF4)2、Ca[FSI]2、Ca[TFSI]2、Ca[f3C]2、Ca[BOB]2、Ca(ClO4)2、Ca[BF3(CF3)]2、Ca[BF3(C2F5)]2、Ca[BF3(C3F7)]2、Ca[BF3(C4F9)]2、Ca[C(SO2CF3)3]2、Ca(CF3SO2O)2、Ca(CF3COO)2、及びCa(RCOO)2(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。Calcium salts include Ca(PF 6 ) 2 , Ca(BF 4 ) 2 , Ca[FSI] 2 , Ca[TFSI] 2 , Ca[f3C] 2 , Ca[BOB] 2 , Ca(ClO 4 ) 2 , Ca [BF 3 (CF 3 )] 2 , Ca [BF 3 (C 2 F 5 )] 2 , Ca [BF 3 (C 3 F 7 )] 2 , Ca [BF 3 (C 4 F 9 )] 2 , Ca [C(SO 2 CF 3 ) 3 ] 2 , Ca(CF 3 SO 2 O) 2 , Ca(CF 3 COO) 2 , and Ca(RCOO) 2 (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, phenyl or naphthyl group).
マグネシウム塩は、Mg(PF6)2、Mg(BF4)2、Mg[FSI]2、Mg[TFSI]2、Mg[f3C]2、Mg[BOB]2、Mg(ClO4)2、Mg[BF3(CF3)]2、Mg[BF3(C2F5)]2、Mg[BF3(C3F7)]2、Mg[BF3(C4F9)]2、Mg[C(SO2CF3)3]2、Mg(CF3SO3)2、Mg(CF3COO)2、及びMg(RCOO)2(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。Magnesium salts include Mg(PF 6 ) 2 , Mg(BF 4 ) 2 , Mg[FSI] 2 , Mg[TFSI] 2 , Mg[f3C] 2 , Mg[BOB] 2 , Mg(ClO 4 ) 2 , Mg [BF 3 (CF 3 )] 2 , Mg [BF 3 (C 2 F 5 )] 2 , Mg [BF 3 (C 3 F 7 )] 2 , Mg [BF 3 (C 4 F 9 )] 2 , Mg [C(SO 2 CF 3 ) 3 ] 2 , Mg(CF 3 SO 3 ) 2 , Mg(CF 3 COO) 2 , and Mg(RCOO) 2 (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group or a naphthyl group).
これらのうち、解離性及び電気化学的安定性の観点から、電解質塩は、好ましくはLiPF6、LiBF4、Li[FSI]、Li[TFSI]、Li[f3C]、Li[BOB]、LiClO4、LiBF3(CF3)、LiBF3(C2F5)、LiBF3(C3F7)、LiBF3(C4F9)、LiC(SO2CF3)3、LiCF3SO2O、LiCF3COO、及びLiRCOO(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはLi[TFSI]、Li[FSI]、LiPF6、LiBF4、Li[BOB]、及びLiClO4からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくはLi[TFSI]、及びLi[FSI]からなる群より選ばれる1種である。Among these, from the viewpoint of dissociability and electrochemical stability, the electrolyte salt is preferably LiPF 6 , LiBF 4 , Li[FSI], Li[TFSI], Li[f3C], Li[BOB], LiClO 4 , LiBF3 ( CF3 ), LiBF3 ( C2F5 ), LiBF3 ( C3F7 ) , LiBF3 ( C4F9 ), LiC ( SO2CF3 ) 3 , LiCF3SO2O , At least one member selected from the group consisting of LiCF 3 COO and LiRCOO (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, or a naphthyl group), more preferably Li [TFSI], Li At least one selected from the group consisting of [FSI], LiPF 6 , LiBF 4 , Li[BOB], and LiClO 4 , more preferably one selected from the group consisting of Li[TFSI] and Li[FSI] It is a seed.
電解質スラリは、電解質塩がイオン液体に溶解された「イオン液体電解液」として、イオン液体及び電解質塩を含有してよい。イオン液体電解液において、イオン液体の単位体積あたりの電解質塩の塩濃度は、好ましくは0.5mol/Lより大きい。イオン液体の単位体積あたりの電解質塩の塩濃度を0.5mol/Lより大きくすることにより、二次電池を比較的高電流で放電した場合(例えば、0.5Cで放電した場合)においても、二次電池の放電特性を向上させることができ、その結果、二次電池の放電特性を更に向上させることができる。イオン液体の単位体積あたりの電解質塩の塩濃度は、同様の観点から、より好ましくは0.7mol/L以上であり、更に好ましくは1.0mol/L以上である。イオン液体の単位体積あたりの電解質塩の塩濃度は、電解質塩が過剰に含まれることによるイオン伝導度の低下を抑制する観点から、好ましくは3.0mol/L以下であり、より好ましくは2.7mol/L以下であり、更に好ましくは2.5mol/L以下である。 The electrolyte slurry may contain an ionic liquid and an electrolyte salt as an "ionic liquid electrolyte" in which the electrolyte salt is dissolved in the ionic liquid. In the ionic liquid electrolyte, the salt concentration of the electrolyte salt per unit volume of the ionic liquid is preferably greater than 0.5 mol/L. By increasing the salt concentration of the electrolyte salt per unit volume of the ionic liquid to more than 0.5 mol/L, even when the secondary battery is discharged at a relatively high current (for example, when discharged at 0.5 C), The discharge characteristics of the secondary battery can be improved, and as a result, the discharge characteristics of the secondary battery can be further improved. From the same viewpoint, the salt concentration of the electrolyte salt per unit volume of the ionic liquid is more preferably 0.7 mol/L or more, and still more preferably 1.0 mol/L or more. The salt concentration of the electrolyte salt per unit volume of the ionic liquid is preferably 3.0 mol/L or less, more preferably 2.0 mol/L or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in ionic conductivity due to excessive inclusion of the electrolyte salt. It is 7 mol/L or less, more preferably 2.5 mol/L or less.
イオン液体電解液の含有量(イオン液体及び電解質塩の含有量の合計)は、電解質スラリ15において均一な分散状態を得る観点、及び、電極合剤層(正極合剤層10又は負極合剤層12)と電解質層7の界面を良好に形成する観点から、電解質スラリ15中の不揮発分全量を基準として、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは25質量%以上であり、更に好ましくは30質量%以上である。これにより、電解質層7のイオン伝導度を高め、二次電池の電池特性を更に向上させることができる。イオン液体電解液の含有量は、電解質スラリ15中の不揮発分全量を基準として、90質量%以下、85質量%以下、又は80質量%以下であってよい。
The content of the ionic liquid electrolyte (the total content of the ionic liquid and electrolyte salt) is determined from the viewpoint of obtaining a uniform dispersion state in the
電解質スラリ15において、イオン液体電解液の含有量(イオン液体及び電解質塩の含有量の合計)は、電解質スラリ15において均一な分散状態を得る観点、及び、電極合剤層(正極合剤層10又は負極合剤層12)と電解質層7の界面を良好に形成する観点から、電解質スラリ15中の不揮発分全量を基準として、好ましくは35体積%以上であり、より好ましくは40体積%以上であり、更に好ましくは45体積%以上である。これにより、電解質層7のイオン伝導度を高め、二次電池の電池特性を更に向上させることができる。イオン液体電解液の含有量は、電解質スラリ15中の不揮発分全量を基準として、90体積%以下、85体積%以下、又は80体積%以下であってよい。
In the
電解質スラリ15中の分散媒は、上述した電極合剤スラリに用いられる分散媒と同様のものであってよい。電解質スラリ15中の分散媒の含有量は、電解質スラリ15中の不揮発分100質量部に対して、例えば、5質量部以上であってよく、1000質量部以下であってよい。
The dispersion medium in the
電解質スラリ15において、酸化物粒子16の含有量に対するイオン液体及び電解質塩の含有量の合計の比は、体積比(イオン液体電解液の体積/酸化物粒子の体積)で4/1より大きく12/1より小さい。これにより、二次電池を比較的低電流で放電した場合(例えば、0.2Cで放電した場合)において、二次電池の放電特性を向上させることができる。酸化物粒子16の含有量に対するイオン液体及び電解質塩の含有量の合計の比は、二次電池の放電特性を更に向上させる観点から、体積比で、好ましくは5/1以上であり、より好ましくは6/1以上である。イオン液体及び電解質塩の含有量が多いことによる電解質スラリの性状の悪化を抑制するため、又は乾燥後の電極からの液漏れを抑制するために、酸化物粒子16の含有量に対するイオン液体及び電解質塩の含有量の合計の比は、体積比で、好ましくは11/1以下であり、より好ましくは10/1以下であり、更に好ましくは9/1以下であり、特に好ましくは8/1以下である。
In the
電解質スラリ15において、ポリマ17の含有量に対する酸化物粒子16の含有量の比は、電解質層の強度を向上させる観点から、質量比(酸化物粒子の含有量/ポリマの含有量)で、好ましくは1/5以上であり、より好ましくは1/4以上であり、更に好ましくは1/3以上であり、特に好ましくは1/2以上である。ポリマ17の含有量に対する酸化物粒子16の含有量の比は、比較的高電流での放電特性を向上させる観点から、質量比で、好ましくは5/1以下であり、より好ましくは3/1以下であり、更に好ましくは1/1以下であり、特に好ましくは2/3以下である。
In the
電解質スラリ15において、酸化物粒子16、ポリマ17及びイオン液体電解液の含有量の比は、質量比で、酸化物粒子:ポリマ:イオン液体電解液=7~25:4~60:20~85であってよい。
In the
電解質スラリ塗布工程において、電解質スラリ15を電極合剤中間層14の一面(主面)14a上に塗布する方法は、上述した電極合剤スラリを集電体13の一面13a上に塗布する方法と同様であってよい。電解質スラリ15を塗布する方法は、電極合剤スラリを塗布する方法と同一でも異なっていてもよい。
In the electrolyte slurry application step, the method of applying the
電解質スラリ塗布工程の後、電極合剤中間層14及び電解質スラリ15に含まれる分散媒を揮発させる。分散媒を揮発させる方法は、上述した電極合剤スラリ中の分散媒を揮発させる方法と同様であってよい。電極合剤中間層14及び電解質スラリ15の分散媒を揮発させた結果、図3(c)に示すように、集電体13、電極合剤層18(正極合剤層10又は負極合剤層12)及び電解質層7をこの順に備える二次電池用電池部材19(正極部材又は負極部材)を得ることができる。
After the electrolyte slurry application step, the dispersion medium contained in the electrode mixture
本実施形態の製造方法によって得られた電池部材19を使用した二次電池は、二次電池を比較的低電流で放電した場合における放電特性に特に優れている。
A secondary battery using the
また、本実施形態の製造方法では、電極合剤中間層14上に電解質スラリ15を塗布したときに、図3(b)に矢印で示すように、イオン液体電解液が、分散媒と共に、電解質スラリ15から電極合剤中間層14へ移動する。この移動は、電極合剤中間層14と電解質スラリ15との間のイオン液体電解液の濃度差を小さくしようとする作用、重力による作用、又は毛細管現象に基づくと推察される。
Further, in the manufacturing method of this embodiment, when the
本実施形態の製造方法によれば、電極合剤中間層14上に電解質スラリ15を塗布することによって電解質層7を形成するため、電極合剤中間層14の表面に微細な凹凸が存在しても、電解質スラリ15がその凹部を埋めて平坦化するように配置される。その結果、得られた電池部材19では、電極合剤層18と電解質層7とが緻密に密着した良好な界面が形成されている。また、電池部材19では、電解質スラリ塗布工程において、電解質スラリ15と電極合剤中間層14との間でイオン液体電解液が移動し得るため、電極合剤層18中においては、イオン液体電解液が電極活物質の周りに存在しやすくなる。よって、電池部材19においては、電極活物質/電解質の界面が良好に形成されることになる。
According to the manufacturing method of this embodiment, since the
このように、電池部材19では、電極合剤層18/電解質層7の界面が良好に形成されて密着性に優れると共に、電極活物質/電解質の界面も良好に形成されるという効果も奏される。したがって、この電池部材19を使用した二次電池は、電池特性が更に優れる。
In this way, in the
二次電池の製造方法は、他の一実施形態として、電解質スラリ15を塗布する前に、電極合剤中間層14中に、ポリマを含有する溶液(ポリマ溶液)を浸透させる工程(ポリマ溶液浸透工程)を更に備えてもよい。
Another embodiment of the method for manufacturing a secondary battery includes a step of permeating a polymer-containing solution (polymer solution) into the electrode mixture
ポリマ溶液は、一実施形態において、下記式(8)で表される構造単位を有するポリマと、イオン液体と、電解質塩とを含有する。
式(8)中、X-は対アニオンを示す。X-としては、例えば、BF4 -(テトラフルオロボラートアニオン)、PF6 -(ヘキサフルオロホスファートアニオン)、[FSI]-、[TFSI]-、[f3C]-、[BOB]-、BF3(CF3)-、BF3(C2F5)-、BF3(C3F7)-、BF3(C4F9)-、C(SO2CF3)3 -、CF3SO2O-、CF3COO-、RCOO-(Rは、炭素数1~4のアルキル基、フェニル基、又はナフチル基である。)等が挙げられる。これらの中でも、X-は、好ましくはBF4 -、PF6 -、[FSI]-、[TFSI]-、及び[f3C]-からなる群より選ばれる少なくとも1種、より好ましくは[TFSI]-又は[FSI]-である。In formula (8), X − represents a counter anion. Examples of X - include BF 4 - (tetrafluoroborate anion), PF 6 - (hexafluorophosphate anion), [FSI] - , [TFSI] - , [f3C] - , [BOB] - , BF 3 (CF 3 ) - , BF 3 (C 2 F 5 ) - , BF 3 (C 3 F 7 ) - , BF 3 (C 4 F 9 ) - , C (SO 2 CF 3 ) 3 - , CF 3 SO 2 O − , CF 3 COO − , RCOO − (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, or a naphthyl group), and the like. Among these, X - is preferably at least one selected from the group consisting of BF 4 - , PF 6 - , [FSI] - , [TFSI] - , and [f3C] - , more preferably [TFSI] - or [FSI] - .
式(8)で表される構造単位を有するポリマの粘度平均分子量Mv(g・mol-1)は、特に制限されないが、好ましくは1.0×105以上であり、より好ましくは3.0×105以上である。ポリマの粘度平均分子量は、好ましくは5.0×106以下であり、より好ましくは1.0×106である。ポリマの粘度平均分子量が5.0×106以下であると、ポリマ溶液を浸透させる際のハンドリング性がより高まる傾向にある。The viscosity average molecular weight Mv (g mol −1 ) of the polymer having the structural unit represented by formula (8) is not particularly limited, but is preferably 1.0×10 5 or more, more preferably 3.0 ×10 5 or more. The viscosity average molecular weight of the polymer is preferably 5.0×10 6 or less, more preferably 1.0×10 6 . When the viscosity average molecular weight of the polymer is 5.0×10 6 or less, the handling property when the polymer solution is permeated tends to be improved.
本明細書において、「粘度平均分子量」とは、一般的な測定方法である粘度法によって評価することができ、例えば、JIS K 7367-3:1999に基づいて測定した極限粘度数[η]から算出することができる。 In this specification, "viscosity average molecular weight" can be evaluated by the viscosity method, which is a general measurement method, and for example, from the intrinsic viscosity number [η] measured based on JIS K 7367-3:1999. It can be calculated.
式(8)で表される構造単位を有するポリマは、イオン伝導性の観点から、式(8)で表される構造単位のみからなるポリマ、すなわちホモポリマであることが好ましい。 From the viewpoint of ionic conductivity, the polymer having the structural unit represented by formula (8) is preferably a polymer consisting only of the structural unit represented by formula (8), that is, a homopolymer.
式(8)で表される構造単位を有するポリマは、下記式(8A)で表されるポリマであってもよい。
式(8A)中、nは300~4000であり、Y-は対アニオンを示す。Y-は、X-で例示したものと同様のものを用いることができる。In formula (8A), n is 300 to 4000, and Y − represents a counter anion. Y − can be the same as those exemplified for X − .
nは、300以上、好ましくは400以上であり、より好ましくは500以上であり、また、4000以下であってよく、好ましくは3500以下であり、より好ましくは3000以下である。nは、300~4000、好ましくは400~3500、より好ましくは500~3000である。 n is 300 or more, preferably 400 or more, more preferably 500 or more, and may be 4000 or less, preferably 3500 or less, and more preferably 3000 or less. n is 300 to 4000, preferably 400 to 3500, more preferably 500 to 3000.
式(8)で表される構造単位を有するポリマの製造方法は、特に制限されないが、例えば、Journal of Power Sources 2009,188,558-563に記載の製造方法を用いることができる。 The method for producing the polymer having the structural unit represented by formula (8) is not particularly limited, and for example, the production method described in Journal of Power Sources 2009, 188, 558-563 can be used.
式(8)で表される構造単位を有するポリマ(X-=[TFSI]-)は、例えば、以下の製造方法によって、得ることができる。A polymer having a structural unit represented by formula (8) (X − =[TFSI] − ) can be obtained, for example, by the following manufacturing method.
まず、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)クロライド([P(DADMA)][Cl])を脱イオン水に溶解し、撹拌して[P(DADMA)][Cl]水溶液を作製する。[P(DADMA)][Cl]は、例えば、市販品をそのまま用いることができる。次いで、別途、Li[TFSI]を脱イオン水に溶解し、Li[TFSI]を含む水溶液を作製する。 First, poly(diallyldimethylammonium) chloride ([P(DADMA)][Cl]) is dissolved in deionized water and stirred to prepare a [P(DADMA)][Cl] aqueous solution. For [P(DADMA)][Cl], for example, a commercially available product can be used as is. Next, separately, Li[TFSI] is dissolved in deionized water to prepare an aqueous solution containing Li[TFSI].
その後、[P(DADMA)][Cl]に対するLi[TFSI]のモル比(Li[TFSI]のモル量/[P(DADMA)][Cl]のモル量)が1.2~2.0になるように、2つの水溶液を混合して2~8時間撹拌し、固体を析出させ、得られた固体をろ過回収する。脱イオン水を用いて固体を洗浄し、12~48時間真空乾燥することによって、式(8)で表される構造単位を有するポリマ([P(DADMA)][TFSI])を得ることができる。 After that, the molar ratio of Li[TFSI] to [P(DADMA)][Cl] (molar amount of Li[TFSI]/molar amount of [P(DADMA)][Cl]) was set to 1.2 to 2.0. The two aqueous solutions are mixed and stirred for 2 to 8 hours to precipitate a solid, and the resulting solid is collected by filtration. By washing the solid with deionized water and vacuum drying for 12 to 48 hours, a polymer ([P(DADMA)][TFSI]) having a structural unit represented by formula (8) can be obtained. .
式(8)で表される構造単位を有するポリマは、ポリマ溶液全量を基準として、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上であり、更に好ましくは30質量%以上であり、また、好ましくは80質量%以下であり、より好ましくは75質量%以下であり、更に好ましくは70質量%以下である。 The content of the polymer having the structural unit represented by formula (8) is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 30% by mass or more, based on the total amount of the polymer solution. Moreover, it is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less.
ポリマ溶液に含まれるイオン液体及び電解質塩は、上述した実施形態において使用できるイオン液体及び電解質塩と同様のものであってよい。ポリマ溶液に含まれるイオン液体及び電解質塩は、電解質スラリ15に含まれるイオン液体及び電解質塩と互いに同一でも異なっていてもよい。
The ionic liquid and electrolyte salt included in the polymer solution may be similar to those used in the embodiments described above. The ionic liquid and electrolyte salt contained in the polymer solution may be the same or different from the ionic liquid and electrolyte salt contained in the
イオン液体及び電解質塩は、イオン液体電解液としてポリマ溶液に添加されてもよい。この場合、イオン液体電解液において、イオン液体の単位体積あたりの電解質塩の塩濃度は、0.3mol/L以上、0.5mol/L以上、又は1.0mol/L以上であってよく、3.0mol/L以下、2.7mol/L以下、又は2.5mol/L以下であってよい。 The ionic liquid and electrolyte salt may be added to the polymer solution as an ionic liquid electrolyte. In this case, in the ionic liquid electrolyte, the salt concentration of the electrolyte salt per unit volume of the ionic liquid may be 0.3 mol/L or more, 0.5 mol/L or more, or 1.0 mol/L or more, and 3 It may be .0 mol/L or less, 2.7 mol/L or less, or 2.5 mol/L or less.
イオン液体電解液の含有量は、ポリマ溶液全量を基準として、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、更に好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは80質量%以下であり、より好ましくは75質量%以下であり、更に好ましくは70質量%以下である。 The content of the ionic liquid electrolyte is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and preferably 80% by mass or more, based on the total amount of the polymer solution. It is at most 75% by mass, more preferably at most 70% by mass, and even more preferably at most 70% by mass.
ポリマ溶液は、分散媒を更に含有してもよい。分散媒は有機溶剤であってよく、例えば、アセトン、エチルメチルケトン、γ-ブチロラクトン等であってよい。 The polymer solution may further contain a dispersion medium. The dispersion medium may be an organic solvent, such as acetone, ethyl methyl ketone, γ-butyrolactone, and the like.
ポリマ溶液浸透工程において、ポリマ溶液を電極合剤中間層14に浸透させる方法は、例えば、電極合剤中間層14の集電体13とは反対側の面14a上にポリマ溶液を塗布する方法である。塗布は、アプリケータによる塗布、スプレーによる塗布等であってよい。電極合剤中間層14上に塗布されたポリマ溶液は、電極合剤中間層14中に浸透し、式(8)で表される構造単位を有するポリマを含有する電極合剤中間層が形成される。
In the polymer solution infiltration step, the method for infiltrating the electrode mixture
ポリマ溶液を電極合剤中間層14中に浸透させる方法は、他の方法として、電極合剤中間層14が形成された集電体13を、ポリマ溶液に浸漬させる方法等であってもよい。
Another method for infiltrating the polymer solution into the electrode mixture
その後、電極合剤中間層14(ポリマ溶液が浸透した電極合剤中間層)の集電体13とは反対側の面14a上に、電解質スラリ15を塗布する。(電解質スラリ塗布工程)。電解質スラリ15の組成及び塗布方法は、上述した実施形態と同様であってよい。
Thereafter, an
ポリマ溶液塗布工程を備えた製造方法により得られる電池部材19では、上述した式(8)で表されるポリマが電極合剤層18に含まれる。これにより、電極合剤層18のイオン伝導度を高めることができ、この電池部材19を用いた二次電池の電池特性を更に高めることができる。
In the
上述した製造方法によって製造された電池部材を備える二次電池は、種々の変形例を取りうる。 A secondary battery including a battery member manufactured by the manufacturing method described above can take various modifications.
第1の変形例として、上述した各実施形態に係る電池部材の製造方法は、いわゆるバイポーラ型二次電池に用いられる電池部材の製造方法として用いることもできる。図4は、変形例に係る二次電池の電極群の一実施形態を示す分解斜視図である。本変形例における二次電池が上述した実施形態における二次電池と異なる点は、電極群2Bが、バイポーラ電極21を備えている点である。すなわち、電極群2Bは、図4に示すように、正極6と、第1の電解質層7と、バイポーラ電極21と、第2の電解質層7と、負極8とをこの順に備えている。バイポーラ電極21は、バイポーラ集電体22と、バイポーラ集電体22の負極8側の面(正極面)に設けられた正極合剤層10と、バイポーラ集電体22の正極6側の面(負極面)に設けられた負極合剤層12とを備えている。
As a first modification, the method of manufacturing a battery member according to each of the embodiments described above can also be used as a method of manufacturing a battery member used in a so-called bipolar secondary battery. FIG. 4 is an exploded perspective view showing an embodiment of an electrode group of a secondary battery according to a modification. The secondary battery in this modification differs from the secondary battery in the embodiment described above in that the
このバイポーラ型二次電池は、第1の電解質層7と、正極合剤層10と、バイポーラ集電体22と、負極合剤層12と、第2の電解質層7とをこの順に備える二次電池用電池部材(バイポーラ電極部材)が含まれていると見ることができる。本発明の一実施形態に係る電池部材の製造方法は、このバイポーラ電極部材の製造方法である。
This bipolar type secondary battery includes a
一実施形態に係るバイポーラ電極部材の製造方法は、バイポーラ集電体22の一方の面(一方の主面)上に正極合剤中間層を形成する工程(正極合剤中間層形成工程)と、正極合剤中間層のバイポーラ集電体22とは反対側の面上に第1の電解質スラリを塗布する工程(第1の電解質スラリ塗布工程)と、バイポーラ集電体22の他方の面(他方の主面)上に負極合剤中間層を形成する工程(負極合剤中間層形成工程)と、負極合剤中間層のバイポーラ集電体22とは反対側の面上に第2の電解質スラリを塗布する工程(第2の電解質スラリ塗布工程)と、を備える。それぞれの工程は、上述した各実施形態における各工程(電極合剤中間層形成工程、電解質スラリ塗布工程)と同様の材料及び方法によって実施されてよい。なお、第1の電解質スラリと第2の電解質スラリの組成は同一の組成でも異なる組成であってもよいが、好ましくは同一の組成である。 A method for manufacturing a bipolar electrode member according to one embodiment includes a step of forming a positive electrode mixture intermediate layer on one surface (one main surface) of the bipolar current collector 22 (positive electrode mixture intermediate layer forming step); A step of applying a first electrolyte slurry on the surface of the positive electrode mixture intermediate layer opposite to the bipolar current collector 22 (first electrolyte slurry application step); forming a negative electrode mixture intermediate layer (negative electrode mixture intermediate layer forming step) on the main surface of the negative electrode mixture intermediate layer (main surface of (second electrolyte slurry application step). Each step may be performed using the same materials and methods as those in each of the embodiments described above (electrode mixture intermediate layer forming step, electrolyte slurry application step). Note that the first electrolyte slurry and the second electrolyte slurry may have the same composition or different compositions, but preferably have the same composition.
本実施形態においても、電解質スラリ塗布工程の前に、正極合剤中間層又は負極合剤中間層中に、上記の式(8)で表される構造単位を有するポリマを含有する溶液を浸透させる工程(ポリマ溶液浸透工程)を更に備えてもよい。ポリマ溶液浸透工程は、上述した実施形態におけるポリマ溶液浸透工程と同様の材料及び方法によって実施されてよい。 Also in this embodiment, before the electrolyte slurry application step, a solution containing a polymer having a structural unit represented by the above formula (8) is infiltrated into the positive electrode mixture intermediate layer or the negative electrode mixture intermediate layer. The method may further include a step (polymer solution infiltration step). The polymer solution infiltration step may be performed using the same materials and methods as the polymer solution infiltration step in the embodiment described above.
電解質スラリ塗布工程の後、正極合剤中間層及び第1の電解質スラリの分散媒を揮発させる。同様に、負極合剤中間層及び第2の電解質スラリの分散媒を揮発させる。分散媒を揮発させる方法は、上述した実施形態における方法と同様の方法であってよい。分散媒を揮発させた結果、第1の電解質層7、正極合剤層10、バイポーラ集電体22、負極合剤層12、及び第2の電解質層7をこの順に備える二次電池用電池部材(バイポーラ電極部材)を得ることができる。
After the electrolyte slurry application step, the dispersion medium of the positive electrode mixture intermediate layer and the first electrolyte slurry is volatilized. Similarly, the dispersion medium of the negative electrode mixture intermediate layer and the second electrolyte slurry is volatilized. The method of volatilizing the dispersion medium may be the same method as in the embodiment described above. As a result of volatilizing the dispersion medium, a battery member for a secondary battery is obtained, which includes the
このようにして得られたバイポーラ電極部材を使用した二次電池においても、比較的低電流で放電した場合の二次電池の放電特性を向上させることができる。 Even in a secondary battery using the bipolar electrode member obtained in this manner, the discharge characteristics of the secondary battery when discharged at a relatively low current can be improved.
第2の変形例として、上述した各実施形態に係る電池部材の製造方法は、電解質層7を形成した後に、当該電解質層(第1の電解質層)7上に、別の電解質層(第2の電解質層)を積層する工程を更に備えていてもよい。この場合、第1の電解質層が、電極合剤層と第2の電解質層との界面を良好に形成する役割を果たすため、第1の電解質層を界面形成層と呼ぶこともできる。この製造方法により得られる電池部材を用いた二次電池は、電極群として、正極集電体、正極合剤層、第1の界面形成層、電解質層(第2の電解質層)、第2の界面形成層、負極合剤層及び負極集電体をこの順に備える。
As a second modification, in the method for manufacturing a battery member according to each of the embodiments described above, after forming the
この電極群には、一実施形態において、正極集電体と、正極合剤層と、第1の界面形成層と、電解質層とをこの順に備える第1の電池部材(正極部材)が含まれていると見ることができる。同様に、この電極群には、負極集電体と、負極合剤層と、第2の界面形成層と、電解質層とをこの順に備える第2の電池部材(負極部材)が含まれていると見ることもできる。第2の変形例に係る製造方法は、この正極部材及び負極部材の製造方法である。 In one embodiment, this electrode group includes a first battery member (positive electrode member) comprising a positive electrode current collector, a positive electrode mixture layer, a first interface forming layer, and an electrolyte layer in this order. You can see it. Similarly, this electrode group includes a second battery member (negative electrode member) comprising a negative electrode current collector, a negative electrode mixture layer, a second interface forming layer, and an electrolyte layer in this order. It can also be seen as The manufacturing method according to the second modification is a method of manufacturing this positive electrode member and negative electrode member.
界面形成層は、上述した各実施形態の電池部材における電解質層と同様の組成であってよい。すなわち、本変形例に係る製造方法は、上述した各実施形態において、電解質層を界面形成層と読み替えた方法である。 The interface forming layer may have the same composition as the electrolyte layer in the battery member of each embodiment described above. That is, the manufacturing method according to this modification is a method in which the electrolyte layer in each of the above-described embodiments is replaced with the interface forming layer.
この製造方法では、正極部材における第1の界面形成層側の面上、又は負極部材における第2の界面形成層側の面上に、電解質層を配置することによって電池部材を製造することができる。このときの電解質層は、一実施形態において、上述した電解質スラリ15がシート状に形成されたものであってよい。すなわち、樹脂からなるフィルム等の基材を用意し、この基材上に電解質スラリ15を塗布してから分散媒を揮発させることによって電解質シートを作製する。そして、この電解質シートから基材を剥離することにより、電解質層を得ることができる。
In this manufacturing method, a battery member can be manufactured by arranging an electrolyte layer on the surface of the positive electrode member on the first interface forming layer side or on the surface of the negative electrode member on the second interface forming layer side. . In one embodiment, the electrolyte layer at this time may be one in which the
電解質層は、他の実施形態において、電解質スラリ15から作製される電解質層とは異なる組成を有するものであってもよく、例えば、有機高分子固体電解質、無機固体電解質等の公知の電解質組成物が予めシート状に成形されたものであってもよい。この場合、有機高分子固体電解質はポリエチレンオキシド等であってよく、無機固体電解質は、Li7La3Zr2O12、Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12(LLZ-Nb)、Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12、Li1+c+dAlc(Ti,Ge)2-cSidP3-dO12(式中、0≦c<2であり、0≦d<3である。なお、(Ti,Ge)は、Ti若しくはGeのいずれか一方、又はTi及びGeの両方であることを意味する。)、Li10GeP2S12、Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3等であってよい。In other embodiments, the electrolyte layer may have a composition different from that of the electrolyte layer prepared from the
このようにして得られた電池部材を使用した二次電池においても、比較的低電流で放電した場合の二次電池の放電特性を向上させることができる。さらに、界面形成層にイオン液体電解液が含まれることにより、界面形成層と電解質層との間のイオン伝導がより容易になる。結果として、本変形例に係る電池部材を用いた二次電池は、各層間の界面が良好に形成されているといえるため、電池特性に優れる。 Also in a secondary battery using the battery member obtained in this way, the discharge characteristics of the secondary battery when discharged at a relatively low current can be improved. Furthermore, by containing the ionic liquid electrolyte in the interface forming layer, ionic conduction between the interface forming layer and the electrolyte layer becomes easier. As a result, it can be said that the secondary battery using the battery member according to this modification has excellent battery characteristics because the interface between each layer is well formed.
以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以下において、電解質塩を溶解させたイオン液体(イオン液体電解液)の組成を表す際に、「電解質塩の濃度/電解質塩の種類/イオン液体の種類」のように表記することがある。 Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following, when expressing the composition of an ionic liquid in which an electrolyte salt is dissolved (ionic liquid electrolyte), it may be expressed as "concentration of electrolyte salt/type of electrolyte salt/type of ionic liquid". .
<実施例1>
[正極部材の作製]
層状型リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物(正極活物質)92.5質量部と、アセチレンブラック(導電剤、製品名:HS-100、平均粒径48nm、デンカ株式会社製)2.5質量部と、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマ溶液(固形分12質量%)5質量部とを、分散媒であるN-メチル-2-ピロリドン(NMP)適量に分散させて正極合剤スラリを調製した。この正極合剤スラリを正極集電体(厚さ20μmのアルミニウム箔)上に塗工量125g/m2で塗工し、80℃で12時間加熱して乾燥させ、プレスすることにより、合剤密度2.7g/cm3の正極合剤中間層を形成させた。これを幅30mm、長さ45mmに切断してから、正極集電タブを取り付けた。<Example 1>
[Preparation of positive electrode member]
92.5 parts by mass of layered lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (positive electrode active material) and 2.5 parts of acetylene black (conductive agent, product name: HS-100, average particle size 48 nm, manufactured by Denka Corporation) parts by mass and 5 parts by mass of a copolymer solution of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (
PVDF-HFPを25質量部と、SiO2粒子(比表面積:50m2/g、表面処理:ヘキサメチルジシラザン、平均一次粒径:40nm、製品名:AEROSIL RX50、日本アエロジル株式会社)を12質量部と、イオン液体電解液(2.0mol/L/Li[FSI]/EMI-FSI)63質量部とを、分散媒であるNMP適量に分散させて電解質スラリを調製した。電解質スラリの不揮発分全量基準で、SiO2粒子の含有量は9体積%であり、イオン液体電解液の含有量は70体積%であった。得られた電解質スラリを、正極合剤中間層の正極集電体とは反対側の面上に塗布し、80℃で12時間加熱して分散媒を揮発させて、電解質層を形成させた。これにより、正極集電体、正極合剤層及び電解質層をこの順に備える正極部材を得た。得られた正極部材における電解質層の厚さは、15±2μmであった。25 parts by mass of PVDF-HFP and 12 parts by mass of SiO 2 particles (specific surface area: 50 m 2 /g, surface treatment: hexamethyldisilazane, average primary particle size: 40 nm, product name: AEROSIL RX50, Nippon Aerosil Co., Ltd.) and 63 parts by mass of an ionic liquid electrolyte (2.0 mol/L/Li[FSI]/EMI-FSI) were dispersed in an appropriate amount of NMP as a dispersion medium to prepare an electrolyte slurry. Based on the total nonvolatile content of the electrolyte slurry, the content of SiO 2 particles was 9% by volume, and the content of the ionic liquid electrolyte was 70% by volume. The obtained electrolyte slurry was applied onto the surface of the positive electrode mixture intermediate layer opposite to the positive electrode current collector, and heated at 80° C. for 12 hours to volatilize the dispersion medium to form an electrolyte layer. Thereby, a positive electrode member including a positive electrode current collector, a positive electrode mixture layer, and an electrolyte layer in this order was obtained. The thickness of the electrolyte layer in the obtained positive electrode member was 15±2 μm.
[負極部材の作製]
黒鉛(負極活物質、日立化成株式会社製)92質量部と、アセチレンブラック(導電剤、製品名:HS-100、平均粒径48nm、デンカ株式会社製)3質量部と、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマ溶液(固形分12質量%)5質量部とを、分散媒であるNMP適量に分散させて負極合剤スラリを調製した。この負極合剤スラリを集電体(厚さ10μmの銅箔)上に塗工量60g/m2で塗工し、80℃で12時間加熱して乾燥させ、プレスすることにより、合剤密度1.8g/cm3の負極合剤中間層を形成させた。これを幅31mm、長さ46mmに切断してから、負極集電タブを取り付けた。[Preparation of negative electrode member]
92 parts by mass of graphite (negative electrode active material, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), 3 parts by mass of acetylene black (conductive agent, product name: HS-100, average particle size 48 nm, manufactured by Denka Corporation), vinylidene fluoride and hexa A negative electrode mixture slurry was prepared by dispersing 5 parts by mass of a fluoropropylene copolymer solution (solid content: 12% by mass) in an appropriate amount of NMP as a dispersion medium. This negative electrode mixture slurry was coated on a current collector (copper foil with a thickness of 10 μm) at a coating amount of 60 g/ m2 , heated at 80°C for 12 hours, dried, and pressed to determine the mixture density. A 1.8 g/cm 3 negative electrode mixture intermediate layer was formed. After cutting this to a width of 31 mm and a length of 46 mm, a negative electrode current collecting tab was attached.
正極部材の製造方法と同様の方法により、負極合剤中間層の負極集電体とは反対側の面上に上述した電解質スラリを塗布してから分散媒を揮発させて、電解質層を形成させた。これにより、負極集電体、負極合剤層及び電解質層をこの順に備える負極部材を得た。得られた負極部材における電解質層の厚さは、15±2μmであった。 By a method similar to the method for manufacturing the positive electrode member, the electrolyte slurry described above is applied on the surface of the negative electrode mixture intermediate layer opposite to the negative electrode current collector, and then the dispersion medium is evaporated to form an electrolyte layer. Ta. Thereby, a negative electrode member including a negative electrode current collector, a negative electrode mixture layer, and an electrolyte layer in this order was obtained. The thickness of the electrolyte layer in the obtained negative electrode member was 15±2 μm.
[リチウムイオン二次電池の作製]
作製した正極部材と負極部材とを、それぞれの電解質層同士が接するように積層させることにより、電極群を作製した。この電極群を、図1に示すように、アルミニウム製のラミネートフィルムで構成された電池外装体内に収容した。この電池外装体内に、上記の正極集電タブと負極集電タブとを外部に取り出すようにして電池容器の開口部を封口し、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、アルミニウム製のラミネートフィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム/アルミニウム箔/シーラント層(ポリプロピレン等)の積層体である。作製したリチウムイオン二次電池の設計容量は20mAhであった。[Fabrication of lithium ion secondary battery]
An electrode group was produced by stacking the produced positive electrode member and negative electrode member so that their respective electrolyte layers were in contact with each other. As shown in FIG. 1, this electrode group was housed in a battery exterior made of an aluminum laminate film. A lithium ion secondary battery was produced by sealing the opening of the battery container in this battery case so that the above-mentioned positive electrode current collecting tab and negative electrode current collecting tab could be taken out to the outside. Note that the aluminum laminate film is a laminate of polyethylene terephthalate (PET) film/aluminum foil/sealant layer (polypropylene, etc.). The designed capacity of the produced lithium ion secondary battery was 20 mAh.
<実施例2~22、参考例1~2>
正極部材及び負極部材の作製において、電解質スラリの組成を表1に示したものに変更した以外は、実施例1と同様の方法によりリチウムイオン二次電池を作製した。なお、酸化物粒子について、表中、平均一次粒径が40nmで表面処理がされているものは実施例1と同一のSiO2粒子であり、平均一次粒径が40nmで表面処理がされていないものは、日本アエロジル株式会社製のAEROSIL OX50(製品名)であり、平均一次粒径が7nmのものはSIGMA-ALDRICH社製のS5130(製品名)である。<Examples 2-22, Reference Examples 1-2>
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the composition of the electrolyte slurry was changed to that shown in Table 1 in producing the positive electrode member and the negative electrode member. Regarding the oxide particles, in the table, those with an average primary particle size of 40 nm and surface treated are the same SiO 2 particles as in Example 1, and those with an average primary particle size of 40 nm and not surface treated. The material is AEROSIL OX50 (product name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and the material with an average primary particle size of 7 nm is S5130 (product name) manufactured by SIGMA-ALDRICH.
<放電特性の評価>
0.1Cの定電流充電を上限電圧4.2Vまで行った。その後、0.1Cの電流値で終止電圧2.7Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電流値0.1Cにおける放電容量とした。次に、0.1Cの定電流充電を上限電圧4.2Vまで行い、0.2Cの電流値で終止電圧2.7Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電流値0.2Cにおける放電容量とした。以下の式により放電容量維持率(0.2C/0.1C)を算出した。同様に、0.5Cにおける放電容量も測定し、放電容量維持率(0.5C/0.1C)を求めた。結果を表1に示す。
放電容量維持率(%)=(電流値0.2C又は0.5Cにおける放電容量/電流値0.1Cにおける放電容量)×100<Evaluation of discharge characteristics>
Constant current charging at 0.1C was performed to an upper limit voltage of 4.2V. Thereafter, constant current discharge was performed at a current value of 0.1C and a final voltage of 2.7V, and the capacity during this discharge was defined as the discharge capacity at a current value of 0.1C. Next, constant current charging at 0.1C is performed to the upper limit voltage of 4.2V, constant current discharge is performed at a current value of 0.2C with a final voltage of 2.7V, and the capacity at the time of this discharge is measured at a current value of 0.2C. Discharge capacity. The discharge capacity retention rate (0.2C/0.1C) was calculated using the following formula. Similarly, the discharge capacity at 0.5C was also measured to determine the discharge capacity retention rate (0.5C/0.1C). The results are shown in Table 1.
Discharge capacity maintenance rate (%) = (discharge capacity at current value 0.2C or 0.5C/discharge capacity at current value 0.1C) x 100
1…二次電池、6…正極、7…電解質層、8…負極、9…正極集電体、10…正極合剤層、11…負極集電体、12…負極合剤層、13…集電体、14…電極合剤中間層、15…スラリ(電解質スラリ)、16…酸化物粒子、17…ポリマ、18…電極合剤層、19…二次電池用電池部材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電極合剤中間層の前記集電体とは反対側の面上に、酸化物粒子、ポリマ、イオン液体及び電解質塩を含有するスラリを塗布する工程と、を備え、
前記酸化物粒子の含有量に対する前記イオン液体及び前記電解質塩の含有量の合計の比は、体積比で4/1より大きく12/1より小さく、
前記ポリマは、1種又は2種以上のポリマであり、1種または2種以上のポリマを構成する構造単位の中には、四フッ化エチレン及びフッ化ビニリデンからなる群より選ばれる第1の構造単位と、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル酸、マレイン酸、エチルメタクリレート、及びメチルメタクリレートからなる群より選ばれる第2構造単位とが含まれ、
前記イオン液体は、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(DEME-TFSI)、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(DEME-FSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(EMI-TFSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(EMI-FSI)、N-メチル-N-プロピルピロリジニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Py13-TFSI)、N-メチル-N-プロピルピロリジニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(Py13-FSI)、N-エチル-N-メチルピロリジニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Py12-TFSI)、又は、N-エチル-N-メチルピロリジニウム-ビス(フルオロスルホニル)イミド(Py12-FSI)である、二次電池用電池部材の製造方法。 forming an electrode mixture intermediate layer containing an electrode active material on one surface of the current collector;
a step of applying a slurry containing oxide particles, a polymer, an ionic liquid, and an electrolyte salt on the surface of the electrode mixture intermediate layer opposite to the current collector;
The ratio of the total content of the ionic liquid and the electrolyte salt to the content of the oxide particles is larger than 4/1 and smaller than 12/1 in terms of volume ratio,
The polymer is one or more kinds of polymers, and the structural units constituting the one or more kinds of polymers include a first one selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride. a structural unit and a second structural unit selected from the group consisting of hexafluoropropylene, acrylic acid, maleic acid, ethyl methacrylate, and methyl methacrylate,
The ionic liquid is N,N-diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (DEME-TFSI), N,N-diethyl-N-methyl-N- (2-Methoxyethyl)ammonium-bis(fluorosulfonyl)imide (DEME-FSI), 1-ethyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (EMI-TFSI), 1-ethyl-3-methyl Imidazolium-bis(fluorosulfonyl)imide (EMI-FSI), N-methyl-N-propylpyrrolidinium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Py13-TFSI), N-methyl-N-propylpyrrolidinium- Bis(fluorosulfonyl)imide (Py13-FSI), N-ethyl-N-methylpyrrolidinium-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Py12-TFSI), or N-ethyl-N-methylpyrrolidinium-bis A method for producing a battery member for a secondary battery, which is (fluorosulfonyl)imide (Py12-FSI) .
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018076287 | 2018-04-11 | ||
| JP2018076287 | 2018-04-11 | ||
| JP2018121175 | 2018-06-26 | ||
| JP2018121175 | 2018-06-26 | ||
| PCT/JP2019/015503 WO2019198723A1 (en) | 2018-04-11 | 2019-04-09 | Method for producing battery member for secondary batteries |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2019198723A1 JPWO2019198723A1 (en) | 2021-04-15 |
| JP7416426B2 true JP7416426B2 (en) | 2024-01-17 |
Family
ID=68164172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020513411A Active JP7416426B2 (en) | 2018-04-11 | 2019-04-09 | Method for manufacturing battery components for secondary batteries |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7416426B2 (en) |
| TW (1) | TWI794473B (en) |
| WO (1) | WO2019198723A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI831180B (en) * | 2022-04-14 | 2024-02-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | Composite cathode for solid-state battery |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5595277A (en) * | 1979-01-16 | 1980-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lithium-bromine complex cell |
| JP2007329107A (en) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Arisawa Mfg Co Ltd | Lithium ion secondary battery |
| EP2892103B1 (en) * | 2012-08-29 | 2018-02-14 | Showa Denko K.K. | Electricity storage device and method for producing same |
| US10573933B2 (en) * | 2015-05-15 | 2020-02-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lithium metal battery |
| US11462767B2 (en) * | 2017-04-21 | 2022-10-04 | Showa Denko Materials Co., Ltd. | Electrochemical device electrode. method for producing electrochemical device electrode and electrochemical device |
| JPWO2019035190A1 (en) * | 2017-08-16 | 2020-09-17 | 日立化成株式会社 | Battery components for secondary batteries and secondary batteries |
-
2019
- 2019-04-09 WO PCT/JP2019/015503 patent/WO2019198723A1/en not_active Ceased
- 2019-04-09 JP JP2020513411A patent/JP7416426B2/en active Active
- 2019-04-11 TW TW108112671A patent/TWI794473B/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2019198723A1 (en) | 2021-04-15 |
| TW201944644A (en) | 2019-11-16 |
| WO2019198723A1 (en) | 2019-10-17 |
| TWI794473B (en) | 2023-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7438207B2 (en) | Slurry composition for batteries, and methods for producing electrodes, electrolyte sheets, and battery members | |
| JP6562184B2 (en) | Electrolyte composition, secondary battery, and method for producing electrolyte sheet | |
| JP7442911B2 (en) | Electrolyte composition, secondary battery, and method for producing electrolyte sheet | |
| WO2020145338A1 (en) | Electrolytic solution, electrolyte slurry composition, and secondary cell | |
| JP7423120B2 (en) | Electrolyte slurry composition, electrolyte sheet manufacturing method, and secondary battery manufacturing method | |
| JP7416426B2 (en) | Method for manufacturing battery components for secondary batteries | |
| JP7446657B2 (en) | Electrodes for secondary batteries, electrolyte layers for secondary batteries, and secondary batteries | |
| JP7694917B2 (en) | Method for manufacturing electrolyte sheet and secondary battery | |
| JP2020113527A (en) | Electrolyte slurry composition and manufacturing method thereof, and electrolyte sheet and manufacturing method thereof | |
| JP7438605B2 (en) | Method for manufacturing battery components for secondary batteries | |
| CN108735972B (en) | Method for manufacturing battery member for secondary battery | |
| JPWO2018221668A1 (en) | Electrolyte composition and secondary battery | |
| JPWO2020017439A1 (en) | Electrolyte sheet manufacturing method and secondary battery manufacturing method | |
| WO2021001970A1 (en) | Electrolyte sheet and secondary battery | |
| WO2021038862A1 (en) | Electrolyte sheet, method for producing same and secondary battery | |
| JP2020136223A (en) | Lithium secondary battery | |
| JP2021018925A (en) | Nonaqueous electrolyte and semi-solid electrolyte sheet using the same, and semi-solid electrolyte composite sheet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220314 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20230119 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230216 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230424 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230724 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230901 |
|
| 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: 20231204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7416426 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |