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JP7730289B2 - Lithium-ion secondary battery - Google Patents
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JP7730289B2 - Lithium-ion secondary battery - Google Patents

Lithium-ion secondary battery

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JP7730289B2 JP2021196988A JP2021196988A JP7730289B2 JP 7730289 B2 JP7730289 B2 JP 7730289B2 JP 2021196988 A JP2021196988 A JP 2021196988A JP 2021196988 A JP2021196988 A JP 2021196988A JP 7730289 B2 JP7730289 B2 JP 7730289B2
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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium-ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器やハイブリットカー等の動力源としても広く用いられている。 Lithium-ion secondary batteries are also widely used as power sources for mobile devices such as mobile phones and laptops, as well as hybrid cars.

リチウムイオン二次電池の容量は主に電極の活物質に依存する。負極活物質には、一般に黒鉛が利用されているが、より高容量な負極活物質が求められている。そのため、黒鉛の理論容量(372mAh/g)に比べてはるかに大きな理論容量をもつシリコン(Si)が注目されている。 The capacity of a lithium-ion secondary battery depends primarily on the active material of the electrodes. Graphite is generally used as the negative electrode active material, but there is a demand for negative electrode active materials with higher capacities. For this reason, silicon (Si), which has a theoretical capacity far greater than that of graphite (372 mAh/g), is attracting attention.

Siを含む負極活物質は充電時に大きな体積膨張を伴う。負極活物質の体積膨張は、電池のサイクル特性の低下の原因となる。負極活物質が体積膨張すると、例えば、負極活物質の間の導電パスが切断したり、負極活物質層と集電体の界面で剥離が生じたり、SEI(Solid Electrolyte Interphase)被膜にクラックが生じ電解液の分解等が生じる。これらは、電池のサイクル特性を低下させる。 Negative electrode active materials containing Si undergo significant volume expansion during charging. This volume expansion of the negative electrode active material can cause a decrease in the battery's cycle characteristics. When the negative electrode active material expands in volume, for example, the conductive paths between the negative electrode active material can be severed, peeling can occur at the interface between the negative electrode active material layer and the current collector, cracks can form in the SEI (Solid Electrolyte Interphase) coating, and electrolyte decomposition can occur. These factors reduce the battery's cycle characteristics.

電池のサイクル特性を向上させるために、負極活物質層にバインダーが用いられる。例えば、特許文献1には、ポリイミドをバインダーに用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。 To improve the battery's cycle characteristics, a binder is used in the negative electrode active material layer. For example, Patent Document 1 discloses a lithium-ion secondary battery that uses polyimide as a binder.

特開2007-242405号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-242405

サイクル特性の更なる向上が求められている。 Further improvements in cycle characteristics are required.

本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、サイクル特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a lithium-ion secondary battery with excellent cycle characteristics.

上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 To solve the above problems, we provide the following solutions.

(1)第1の態様にかかるリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間にあるセパレータと、電解液と、を有する。前記負極は、シリコン又はシリコン化合物とバインダーとを含む。前記バインダーは、ポリイミドを含む。シングルパルスマジックアングルスピニング法(SP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析で放電後の前記負極を観測し、ガウス関数、ローレンツ関数又はフォークト関数でピーク分離すると、固体Li核のNMRスペクトルは、第1ピークを有し、前記第1ピークは、LiCoOのLiを-0.5ppmに設定とした際の化学シフトが0.5ppm以上1.5ppm以下の範囲にピークトップを有する。 (1) A lithium-ion secondary battery according to a first aspect includes a positive electrode, a negative electrode, a separator between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte. The negative electrode contains silicon or a silicon compound and a binder. The binder contains polyimide. When the negative electrode after discharge is observed by nuclear magnetic resonance (NMR) analysis using a single-pulse magic-angle spinning (SP-MAS) method and peak separation is performed using a Gaussian function, a Lorentz function, or a Voigt function, the NMR spectrum of a solid 7Li nucleus has a first peak, and the first peak has a peak top in the chemical shift range of 0.5 ppm to 1.5 ppm when the Li in LiCoO2 is set to -0.5 ppm.

(2)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記固体Li核のMAS NMRスペクトルは、第2ピークをさらに有してもよい。前記第2ピークは、LiCoOのLiを-0.5ppmに設定した際の化学シフトが2.4ppmの位置にピークトップを有する。 (2) In the lithium-ion secondary battery according to the above aspect, the MAS NMR spectrum of the solid-state 7 Li nucleus may further have a second peak, which has a peak top at a chemical shift of 2.4 ppm when the Li in LiCoO is set to −0.5 ppm.

(3)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、交差分極マジックアングルスピニング法(CP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析で充電後及び放電後の前記負極を観測すると、固体13C核のMAS NMRスペクトルは、第3ピークを有してもよい。前記第3ピークは、ヘキサメチルベンゼンのNMRスペクトルの高磁場側ピークを16.81ppmに設定した際の化学シフトが120ppm以上170ppm以下の範囲にピークトップを有する。 (3) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, when the negative electrode is observed after charging and discharging by nuclear magnetic resonance (NMR) analysis using cross polarization magic angle spinning (CP-MAS), the solid-state 13C MAS NMR spectrum may have a third peak, which has a peak top in a chemical shift range of 120 ppm to 170 ppm when the upfield peak of the NMR spectrum of hexamethylbenzene is set to 16.81 ppm.

(4)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記ポリイミドは、芳香族ポリイミドであってもよい。 (4) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the polyimide may be an aromatic polyimide.

上記態様に係るリチウムイオン二次電池は、サイクル特性に優れる。 The lithium-ion secondary battery according to the above aspect has excellent cycle characteristics.

第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池の模式図である。1 is a schematic diagram of a lithium ion secondary battery according to a first embodiment. 本実施形態にかかる負極を、シングルパルスマジックアングルスピニング法(SP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析した結果である。1 shows the results of nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of the negative electrode according to this embodiment using the single pulse magic angle spinning method (SP-MAS method). 本実施形態にかかる負極の固体Li核のMAS NMRスペクトルを所定の範囲(横軸:-40ppm~50ppm)で拡大した図である。1 is a diagram showing an enlarged MAS NMR spectrum of the solid 7 Li nucleus of the negative electrode according to this embodiment in a predetermined range (horizontal axis: −40 ppm to 50 ppm). 本実施形態にかかる負極を、交差分極マジックアングルスピニング法(CP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析した結果である。1 shows the results of a nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of the negative electrode according to this embodiment using the cross polarization magic angle spinning method (CP-MAS method). 本実施形態にかかる負極を、交差分極マジックアングルスピニング法(CP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析した結果である。1 shows the results of a nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of the negative electrode according to this embodiment using the cross polarization magic angle spinning method (CP-MAS method).

以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Embodiments will be described in detail below, with appropriate reference to the drawings. The drawings used in the following description may show characteristic parts enlarged for the sake of clarity, and the dimensional proportions of each component may differ from the actual ones. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to them. Appropriate changes can be made within the scope of the present invention.

「リチウムイオン二次電池」
図1は、第1実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の模式図である。図1に示すリチウムイオン二次電池100は、発電素子40と外装体50と非水電解液(図示略)とを備える。外装体50は、発電素子40の周囲を被覆する。発電素子40は、接続された一対の端子60、62によって外部と接続される。非水電解液は、外装体50内に収容されている。図1では、外装体50内に発電素子40が一つの場合を例示したが、発電素子40が複数積層されていてもよい。
"Lithium-ion secondary battery"
FIG. 1 is a schematic diagram of a lithium-ion secondary battery according to a first embodiment. The lithium-ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a power generating element 40, an exterior body 50, and a non-aqueous electrolyte (not shown). The exterior body 50 covers the periphery of the power generating element 40. The power generating element 40 is connected to the outside via a pair of connected terminals 60, 62. The non-aqueous electrolyte is contained within the exterior body 50. While FIG. 1 illustrates a case where one power generating element 40 is contained within the exterior body 50, multiple power generating elements 40 may be stacked.

(発電素子)
発電素子40は、セパレータ10と正極20と負極30とを備える。発電素子40は、これらが積層された積層体でも、これらを積層した構造物を巻回した巻回体でもよい。
(power generating element)
The power generating element 40 includes a separator 10, a positive electrode 20, and a negative electrode 30. The power generating element 40 may be a laminate in which these elements are stacked, or a wound body in which a structure in which these elements are stacked is wound.

<正極>
正極20は、例えば、正極集電体22と正極活物質層24とを有する。正極活物質層24は、正極集電体22の少なくとも一面に接する。
<Positive electrode>
The positive electrode 20 includes, for example, a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 24. The positive electrode active material layer 24 is in contact with at least one surface of the positive electrode current collector 22.

[正極集電体]
正極集電体22は、例えば、導電性の板材である。正極集電体22は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス等の金属薄板である。重量が軽いアルミニウムは、正極集電体22に好適に用いられる。正極集電体22の平均厚みは、例えば、10μm以上30μm以下である。
[Positive electrode current collector]
The positive electrode current collector 22 is, for example, a conductive plate material. The positive electrode current collector 22 is, for example, a thin metal plate made of aluminum, copper, nickel, titanium, stainless steel, or the like. Aluminum, which is lightweight, is preferably used for the positive electrode current collector 22. The average thickness of the positive electrode current collector 22 is, for example, 10 μm or more and 30 μm or less.

[正極活物質層]
正極活物質層24は、例えば、正極活物質を含む。正極活物質層24は、必要に応じて、導電助剤、バインダーを含んでもよい。
[Cathode active material layer]
The positive electrode active material layer 24 contains, for example, a positive electrode active material. The positive electrode active material layer 24 may contain a conductive additive and a binder as necessary.

正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンとカウンターアニオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能な電極活物質を含む。 The positive electrode active material includes an electrode active material that can reversibly absorb and release lithium ions, desorb and insert lithium ions (intercalation), or dope and dedope lithium ions and counter anions.

正極活物質は、例えば、複合金属酸化物である。複合金属酸化物は、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMnの化合物(一般式中においてx+y+z+a=1、0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1、0≦a<1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素又はVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1)である。正極活物質は、有機物でもよい。例えば、正極活物質は、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセンでもよい。 The positive electrode active material is, for example, a composite metal oxide. Examples of the composite metal oxide include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and compounds of the general formula: LiNi x Co y Mn z M a O 2 (wherein x + y + z + a = 1, 0≦x<1, 0≦y<1, 0≦z<1, 0≦a<1, and M is one or more elements selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, and Cr), lithium vanadium compounds (LiV 2 O 5 ), olivine-type LiMPO 4 (wherein M is one or more elements selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, and Zr, or VO), and lithium titanate (Li 4 Ti5O12 ), LiNixCoyAlzO2 ( 0.9< x +y+ z <1.1). The positive electrode active material may be an organic material. For example, the positive electrode active material may be polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, or polyacene.

正極活物質は、リチウム非含有の材料でもよい。リチウム非含有の材料は、例えば、FeF、有機導電性物質を含む共役系ポリマー、シェブレル相化合物、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物等である。リチウム非含有の材料は、いずれか一つの材料のみを用いてもよいし、複数組み合わせて用いてもよい。正極活物質がリチウム非含有の材料の場合は、例えば、最初に放電を行う。放電により正極活物質にリチウムが挿入される。このほか、正極活物質がリチウム非含有の材料に対して、化学的又は電気化学的にリチウムをプレドープしてもよい。 The positive electrode active material may be a lithium-free material. Examples of the lithium-free material include FeF 3 , conjugated polymers containing organic conductive materials, Chevrel phase compounds, transition metal chalcogenides, vanadium oxides, and niobium oxides. The lithium-free material may be any one of these materials alone or in combination. When the positive electrode active material is a lithium-free material, for example, discharge is first performed. Lithium is inserted into the positive electrode active material by discharging. In addition, lithium may be pre-doped chemically or electrochemically into a lithium-free positive electrode active material.

導電助剤は、正極活物質の間の電子伝導性を高める。導電助剤は、例えば、カーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、導電性酸化物である。カーボン粉末は、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等である。金属微粉は、例えば、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の粉である。 Conductive additives increase the electronic conductivity between the positive electrode active materials. Examples of conductive additives include carbon powder, carbon nanotubes, carbon materials, metal powder, a mixture of carbon materials and metal powder, and conductive oxides. Examples of carbon powder include carbon black, acetylene black, and ketjen black. Examples of metal powder include powders of copper, nickel, stainless steel, and iron.

正極活物質層24における導電助剤の含有率は特に限定されない。例えば、正極活物質、導電助剤、バインダーの総質量に対して導電助剤の含有率は、0.5質量%以上20質量%以下であり、好ましくは1質量%以上5質量%以下である。 The content of the conductive additive in the positive electrode active material layer 24 is not particularly limited. For example, the content of the conductive additive relative to the total mass of the positive electrode active material, conductive additive, and binder is 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less.

正極活物質層24におけるバインダーは、正極活物質同士を結合する。バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーは、電解液に溶解せず、耐酸化性を有し、接着性を有するものが好ましい。バインダーは、例えば、フッ素樹脂である。バインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアクリル酸及びその共重合体、ポリアクリル酸及びその共重合体の金属イオン架橋体、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレン(PP)又はポリエチレン(PE)、これらの混合物である。正極活物質層に用いるバインダーは、PVDFが特に好ましい。 The binder in the positive electrode active material layer 24 binds the positive electrode active material together. Known binders can be used. Preferably, the binder is insoluble in the electrolyte, oxidation-resistant, and adhesive. Examples of binders include fluororesin. Examples of binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol (PVA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide (PA), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polybenzimidazole (PBI), polyethersulfone (PES), polyacrylic acid and its copolymers, metal ion-crosslinked polyacrylic acid and its copolymers, maleic anhydride-grafted polypropylene (PP) or polyethylene (PE), and mixtures thereof. PVDF is particularly preferred as the binder used in the positive electrode active material layer.

正極活物質層24におけるバインダーの含有率は特に限定されない。例えば、正極活物質、導電助剤、バインダーの総質量に対してバインダーの含有率は、1質量%以上15質量%以下であり、好ましくは1.5質量%以上5質量%以下である。バインダーの含有率が少ないと、正極20の接着強度が弱まる。バインダーの含有率が高いと、バインダーは電気化学的に不活性で放電容量に寄与しないため、リチウムイオン二次電池100のエネルギー密度が低くなる。 The binder content in the positive electrode active material layer 24 is not particularly limited. For example, the binder content relative to the total mass of the positive electrode active material, conductive additive, and binder is 1% by mass or more and 15% by mass or less, and preferably 1.5% by mass or more and 5% by mass or less. If the binder content is low, the adhesive strength of the positive electrode 20 will be weakened. If the binder content is high, the binder will be electrochemically inactive and will not contribute to the discharge capacity, resulting in a low energy density of the lithium-ion secondary battery 100.

<負極>
負極30は、例えば、負極集電体32と負極活物質層34とを有する。負極活物質層34は、負極集電体32の少なくとも一面に形成されている。
<Negative electrode>
The negative electrode 30 includes, for example, a negative electrode current collector 32 and a negative electrode active material layer 34. The negative electrode active material layer 34 is formed on at least one surface of the negative electrode current collector 32.

[負極集電体]
負極集電体32は、例えば、導電性の板材である。負極集電体32は、正極集電体22と同様のものを用いることができる。
[Negative electrode current collector]
The negative electrode current collector 32 is, for example, a conductive plate material. The negative electrode current collector 32 may be the same as the positive electrode current collector 22.

[負極活物質層]
負極活物質層34は、負極活物質とバインダーとを含む。負極活物質層は、必要に応じて、導電助剤、分散安定剤等を含んでもよい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer 34 contains a negative electrode active material and a binder. The negative electrode active material layer may contain a conductive additive, a dispersion stabilizer, and the like, as necessary.

負極活物質は、シリコン又はシリコン化合物を含む。シリコン又はシリコン化合物は、負極活物質の総量に対して50質量%以上が好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。シリコン化合物は、例えば、シリコン合金、酸化シリコン等である。例えば、シリコン又はシリコン化合物は、結晶質でも非晶質でもよい。非晶質のシリコン又はシリコン化合物は、メルトスパン法、ガスアトマイズ法等で作製できる。 The negative electrode active material contains silicon or a silicon compound. The silicon or silicon compound preferably accounts for 50% by mass or more, and more preferably 70% by mass or more, of the total amount of the negative electrode active material. Examples of silicon compounds include silicon alloys and silicon oxide. For example, the silicon or silicon compound may be crystalline or amorphous. Amorphous silicon or silicon compounds can be produced by melt-spun methods, gas atomization methods, etc.

シリコン合金は、XSiで表される。Xは、カチオンである。Xは、例えば、Ba、Mg、Al、Zn、Sn、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、W、Au、Ti、Na、K等である。nは、0≦n≦0.5を満たす。酸化シリコンは、SiOで表記される。xは、例えば、0.8≦x≦2を満たす。酸化シリコンは、SiOのみからなってもよいし、SiOのみからなってもよいし、SiOとSiOとの混合物でもよい。また酸化シリコンは、酸素の一部が欠損していてもよい。 Silicon alloys are represented by XnSi . X is a cation. X is, for example, Ba, Mg, Al, Zn, Sn, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, W, Au, Ti, Na, K, etc. n satisfies 0≦n≦0.5. Silicon oxide is represented by SiOx . x satisfies, for example, 0.8≦x≦2. Silicon oxide may be composed of only SiO2 , may be composed of only SiO, or may be a mixture of SiO and SiO2 . Silicon oxide may also have a partial oxygen deficiency.

負極活物質は、シリコン又はシリコン化合物の複合体でもよい。複合体は、シリコン又はシリコン化合物の粒子の表面の少なくとも一部に、導電性材料が被覆したものである。導電性材料は、例えば、炭素材料、Al、Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、Ag、Sn等である。例えば、シリコン炭素複合化材料(Si-C)は複合体の一例である。シリコン又はシリコン化合物の粒子に対する導電性材料の被覆量は、例えば、複合体の総質量に対して0.01質量%以上30質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以上20質量%以下である。複合体は、例えば、メカニカルアロイング法、化学蒸着法、湿式法、高分子を被覆後に高分子を熱分解して炭素化する方法等で作製できる。 The negative electrode active material may be a composite of silicon or a silicon compound. The composite is composed of silicon or silicon compound particles with at least a portion of their surfaces coated with a conductive material. Examples of conductive materials include carbon materials, Al, Ti, Fe, Ni, Cu, Zn, Ag, and Sn. One example of a composite is silicon-carbon composite material (Si-C). The amount of conductive material coated on the silicon or silicon compound particles is, for example, 0.01% by mass to 30% by mass, and preferably 0.1% by mass to 20% by mass, relative to the total mass of the composite. The composite can be produced by, for example, mechanical alloying, chemical vapor deposition, wet processing, or a method in which a polymer is coated and then thermally decomposed to carbonize the polymer.

負極活物質のBET法で求めた比表面積は、例えば、0.5m/g以上100m/g以下であり、好ましくは1.0m/g以上20m/g以下である。比表面積が小さいと、Liイオンが負極活物質間に挿入脱離しにくくなる。比表面積が大きいと、電極化に多くのバインダーが必要であり、単位体積当たりの容量が小さくなる。 The specific surface area of the negative electrode active material determined by the BET method is, for example, 0.5 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less, preferably 1.0 m 2 /g or more and 20 m 2 /g or less. If the specific surface area is small, it becomes difficult for Li ions to be inserted and removed between the negative electrode active material. If the specific surface area is large, a large amount of binder is required to form an electrode, resulting in a small capacity per unit volume.

負極活物質層34におけるバインダーは、ポリイミドを含む。バインダーは、ポリイミド以外に、例えば、上記正極活物質層24に用いることができるバインダーのいずれか、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等を含んでもよい。 The binder in the negative electrode active material layer 34 contains polyimide. In addition to polyimide, the binder may also contain, for example, any of the binders that can be used in the positive electrode active material layer 24, such as carboxymethyl cellulose (CMC) or styrene-butadiene rubber (SBR).

ポリイミドは、例えば、イミド構造を繰り返し単位構造に含むポリマーである。ポリイミドは、酸無水物とジアミン化合物とが重合したものであり、酸無水物とジアミン化合物のいずれも芳香族環を有することが好ましい。ポリイミドは、例えば、環状イミド構造と芳香族化合物とを繰り返し単位構造に含んでもよい。環状イミド構造は、例えば、五員環イミドを含む。 Polyimide is, for example, a polymer containing an imide structure in its repeating unit structure. Polyimide is formed by polymerizing an acid anhydride and a diamine compound, and it is preferable that both the acid anhydride and the diamine compound have an aromatic ring. Polyimide may, for example, contain a cyclic imide structure and an aromatic compound in its repeating unit structure. The cyclic imide structure includes, for example, a five-membered ring imide.

負極活物質層34におけるバインダーの含有率は特に限定されない。例えば、負極活物質、導電助剤、バインダーの総質量に対してバインダーの含有率は、1質量%以上20質量%以下であり、好ましくは3質量%以上15質量%以下である。バインダーの含有率が少ないと、負極30の接着強度が弱まる。バインダーの含有率が高いと、バインダーは電気化学的に不活性で放電容量に寄与しないため、リチウムイオン二次電池100のエネルギー密度が低くなる。 The binder content in the negative electrode active material layer 34 is not particularly limited. For example, the binder content relative to the total mass of the negative electrode active material, conductive additive, and binder is 1% by mass or more and 20% by mass or less, and preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less. If the binder content is low, the adhesive strength of the negative electrode 30 will be weakened. If the binder content is high, the binder will be electrochemically inactive and will not contribute to the discharge capacity, resulting in a low energy density of the lithium-ion secondary battery 100.

負極活物質層34における導電助剤は、負極活物質の間の電子伝導性を高める。導電助剤は、正極活物質層24と同様のものを用いることができる。 The conductive additive in the negative electrode active material layer 34 enhances electronic conductivity between the negative electrode active materials. The conductive additive can be the same as that used in the positive electrode active material layer 24.

負極活物質層34における導電助剤の含有率は特に限定されない。例えば、負極活物質、導電助剤、バインダーの総質量に対して導電助剤の含有率は、5質量%以上20質量%以下であり、好ましくは1質量%以上12質量%以下である。導電助剤のBET比表面積は、例えば、100m/g以上200m/g以下である。 There are no particular limitations on the content of the conductive additive in the negative electrode active material layer 34. For example, the content of the conductive additive relative to the total mass of the negative electrode active material, the conductive additive, and the binder is 5 mass% or more and 20 mass% or less, and preferably 1 mass% or more and 12 mass% or less. The BET specific surface area of the conductive additive is, for example, 100 m2 /g or more and 200 m2 /g or less.

負極活物質層34における分散安定剤は、例えば、ポリビニルピロリドン(PVP)である。分散安定剤は、スラリー作製時に、負極活物質の凝集を防ぐ。 The dispersion stabilizer in the negative electrode active material layer 34 is, for example, polyvinylpyrrolidone (PVP). The dispersion stabilizer prevents aggregation of the negative electrode active material when preparing the slurry.

図2は、本実施形態にかかる負極を、シングルパルスマジックアングルスピニング法(SP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析した結果である。図2は、負極をNMR分析して得られた固体Li核のNMRスペクトルである。図2の上の図は、充電後の負極を測定した結果であり、下の図は放電後の負極を測定した結果である。横軸は、化学シフト(ppm)であり、(「吸収のあった電磁波の周波数」-「基準物質の吸収周波数」)/「磁場の強度」で表される。基準として、LiCoOのLiを-0.5ppmに設定した。印加磁場の強度は、6.4T(272MHz)とした。 FIG. 2 shows the results of nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of the negative electrode according to this embodiment using the single-pulse magic-angle spinning (SP-MAS) method. FIG. 2 shows the NMR spectrum of the solid 7 Li nucleus obtained by NMR analysis of the negative electrode. The upper graph in FIG. 2 shows the results of measuring the negative electrode after charging, and the lower graph shows the results of measuring the negative electrode after discharging. The horizontal axis represents the chemical shift (ppm), expressed as ("frequency of absorbed electromagnetic wave" - "absorption frequency of reference material") / "magnetic field strength." As a reference, the Li in LiCoO 2 was set to -0.5 ppm. The strength of the applied magnetic field was 6.4 T (272 MHz).

マジックアングルスピニング法は、磁場の印加方向に対して傾いた方向を軸に試料を高速回転させ、固体NMRの信号を先鋭化する方法である。試料の回転数は、15kHzとした。 The magic angle spinning method involves rotating a sample at high speed around an axis tilted relative to the direction of the applied magnetic field, sharpening the solid-state NMR signal. The sample rotation speed was 15 kHz.

図3は、本実施形態にかかる負極の固体Li核のNMRスペクトルを所定の範囲(横軸:-40ppm~50ppm)で拡大した図である。図3に示すスペクトルは、フォークト関数を用いて重複ピークをピーク分離した結果を示す。重複ピークのピーク分離は、ローレンツ関数、ガウス関数を用いて行ってもよい。 3 is a diagram showing an NMR spectrum of the solid 7 Li nucleus of the negative electrode according to this embodiment, enlarged over a predetermined range (horizontal axis: −40 ppm to 50 ppm). The spectrum shown in FIG. 3 shows the result of peak separation of overlapping peaks using a Voigt function. Peak separation of overlapping peaks may also be performed using a Lorentzian function or a Gaussian function.

図3に示すように、負極の固体Li核のNMRスペクトルは、例えば、第1ピークp1と第2ピークp2とを有する。「第1」、「第2」等は、単なる序数であり、ピークの大小を示すものではない。図3に示す第1ピークp1は、化学シフトが0.95ppmの位置にピークトップを有する。図3に示す第2ピークp2は、化学シフトが2.4ppmの位置にピークトップを有する。 As shown in Figure 3, the NMR spectrum of the solid 7Li nucleus of the negative electrode has, for example, a first peak p1 and a second peak p2. "First,""second," etc. are simply ordinal numbers and do not indicate the magnitude of the peak. The first peak p1 shown in Figure 3 has a peak top at a chemical shift of 0.95 ppm. The second peak p2 shown in Figure 3 has a peak top at a chemical shift of 2.4 ppm.

第1ピークp1は、ポリイミドとリチウムとの反応物(ポリイミドがリチウムを吸収すること)に由来するピークである。第1ピークp1は、ポリイミドとリチウムとが十分反応することで、初めて確認されるピークである。換言すると、単に負極活物質層を作製する構成材料として、ポリイミドとリチウムとが同時に含まれていたとしても、当該ピークが確認されない。ポリイミドとリチウムとを十分反応させる方法については後述する。第1ピークp1のピークトップ位置は、ポリイミドの状態(種類、重合状態、重合度)に応じて変化する。第1ピークp1は、化学シフトが0.5ppm以上1.5ppm以下の範囲にピークトップを有する。 The first peak p1 is a peak resulting from the reaction product of polyimide and lithium (polyimide absorbing lithium). The first peak p1 is only observed after sufficient reaction between polyimide and lithium. In other words, this peak would not be observed even if polyimide and lithium were simply contained simultaneously as constituent materials for forming the negative electrode active material layer. Methods for sufficiently reacting polyimide and lithium will be described later. The peak top position of the first peak p1 varies depending on the state of the polyimide (type, polymerization state, and degree of polymerization). The first peak p1 has a chemical shift in the range of 0.5 ppm to 1.5 ppm.

図4及び図5は、本実施形態にかかる負極を、交差分極マジックアングルスピニング法(CP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析した結果である。図4は、充電後の負極の固体13C核のNMRスペクトル結果であり、図5は放電後の負極の固体13C核のNMRスペクトル結果である。横軸は、化学シフト(ppm)であり、(「吸収のあった電磁波の周波数」-「基準物質の吸収周波数」)/「磁場の強度」で表される。基準として、ヘキサメチルベンゼンのNMRスペクトルの高磁場側ピークを16.81ppmに設定した。印加磁場の強度は、4.1T(176MHz)とした。試料の回転数は、15kHzとした。 4 and 5 show the results of nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of the negative electrode according to this embodiment using the cross-polarization magic angle spinning (CP-MAS) method. FIG. 4 shows the NMR spectrum of the solid 13C nucleus of the negative electrode after charging, and FIG. 5 shows the NMR spectrum of the solid 13C nucleus of the negative electrode after discharging. The horizontal axis represents the chemical shift (ppm), expressed as ("frequency of absorbed electromagnetic wave" - "absorption frequency of reference material") / "magnetic field strength." As a reference, the high magnetic field peak of the NMR spectrum of hexamethylbenzene was set to 16.81 ppm. The applied magnetic field strength was 4.1 T (176 MHz). The sample rotation speed was 15 kHz.

図4及び図5に示すように、負極の固体13C核のNMRスペクトルは、例えば、ブロードな第3ピークを有する。「第3」は、単なる序数であり、ピークの大小を示すものではない。図4及び図5に示す第3ピークは、化学シフトが130ppmの位置にピークトップを有する。 As shown in Figures 4 and 5, the NMR spectrum of the solid C nucleus of the negative electrode has, for example, a broad third peak. The "third" is simply an ordinal number and does not indicate the magnitude of the peak. The third peak shown in Figures 4 and 5 has its peak top at a chemical shift of 130 ppm.

第3ピークは、ポリイミドとリチウムとの反応物(ポリイミドがリチウムを吸収すること)に由来するピークである。負極に組み込む前のポリイミドを核磁気共鳴分析すると、結合基に基づいたいくつかのピークを有する。充放電反応でポリイミドがリチウムを吸収すると、結合状態が変化し、これらのピークはブロードになる。第3ピークは、ブロードに生じるピークの一つである。第3ピークは、ポリイミドとリチウムとが十分反応することで、初めて確認されるピークである。換言すると、単に負極活物質層を作製する構成材料として、ポリイミドとリチウムとが同時に含まれていたとしても、当該ピークが確認されない。ポリイミドとリチウムとを十分反応させる方法については後述する。第3ピークのピークトップ位置は、ポリイミドの状態(種類、重合状態、重合度)に応じて変化する。第3ピークは、化学シフトが120ppm以上170ppm以下の範囲にピークトップを有する。 The third peak is a peak derived from the reaction product of polyimide and lithium (polyimide absorbing lithium). Nuclear magnetic resonance analysis of polyimide before incorporation into the negative electrode reveals several peaks based on the bonding groups. When polyimide absorbs lithium during charge-discharge reactions, the bonding state changes, and these peaks broaden. The third peak is one of the broad peaks. The third peak is only observed after sufficient reaction between polyimide and lithium. In other words, even if polyimide and lithium are simply included as constituent materials for forming the negative electrode active material layer, this peak will not be observed. Methods for sufficient reaction between polyimide and lithium are described below. The peak top position of the third peak varies depending on the state of the polyimide (type, polymerization state, and degree of polymerization). The third peak has a chemical shift in the range of 120 ppm to 170 ppm.

<セパレータ>
セパレータ10は、正極20と負極30とに挟まれる。セパレータ10は、正極20と負極30とを隔離し、正極20と負極30との短絡を防ぐ。セパレータ10は、正極20及び負極30に沿って面内に広がる。リチウムイオンは、セパレータ10を通過できる。
<Separator>
The separator 10 is sandwiched between the positive electrode 20 and the negative electrode 30. The separator 10 separates the positive electrode 20 from the negative electrode 30 and prevents short-circuiting between the positive electrode 20 and the negative electrode 30. The separator 10 extends in-plane along the positive electrode 20 and the negative electrode 30. Lithium ions can pass through the separator 10.

セパレータ10は、例えば、電気絶縁性の多孔質構造を有する。セパレータ10は、例えば、ポリオレフィンフィルムの単層体、積層体である。セパレータ10は、ポリエチレンやポリプロピレン等の混合物の延伸膜でもよい。セパレータ10は、セルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布でもよい。セパレータ10は、例えば、固体電解質であってもよい。固体電解質は、例えば、高分子固体電解質、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質である。セパレータ10は、無機コートセパレータでもよい。無機コートセパレータは、上記のフィルムの表面に、PVDFやCMCなど樹脂とアルミナやシリカなどの無機物の混合物を塗布したものである。無機コートセパレータは、耐熱性に優れ、正極から溶出した遷移金属の負極表面への析出を抑制する。 The separator 10 has, for example, an electrically insulating porous structure. It is, for example, a monolayer or laminate of polyolefin film. It may also be a stretched membrane of a mixture of polyethylene, polypropylene, or the like. It may also be a fibrous nonwoven fabric made of at least one constituent material selected from the group consisting of cellulose, polyester, polyacrylonitrile, polyamide, polyethylene, and polypropylene. The separator 10 may also be, for example, a solid electrolyte. Examples of solid electrolytes include polymer solid electrolytes, oxide-based solid electrolytes, and sulfide-based solid electrolytes. The separator 10 may also be an inorganic-coated separator. An inorganic-coated separator is formed by coating the surface of the above-mentioned film with a mixture of a resin such as PVDF or CMC and an inorganic material such as alumina or silica. Inorganic-coated separators have excellent heat resistance and suppress the deposition of transition metals eluted from the positive electrode onto the negative electrode surface.

<電解液>
電解液は、外装体50内に封入され、発電素子40に含浸している。非水電解液は、例えば、非水溶媒と電解塩とを有する。電解塩は、非水溶媒に溶解している。
<Electrolyte>
The electrolytic solution is sealed in the exterior body 50 and impregnates the power generating element 40. The non-aqueous electrolytic solution includes, for example, a non-aqueous solvent and an electrolytic salt. The electrolytic salt is dissolved in the non-aqueous solvent.

溶媒は、一般にリチウムイオン二次電池に用いられている溶媒であれば特に限定はない。溶媒は、例えば、環状カーボネート化合物、鎖状カーボネート化合物、環状エステル化合物、鎖状エステル化合物のいずれかを含む。溶媒は、これらを任意の割合で混合して含んでもよい。環状カーボネート化合物は、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等である。鎖状カーボネート化合物は、例えば、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等である。環状エステル化合物は、例えば、γ-ブチロラクトン等である。鎖状エステル化合物は、例えば、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸エチル、酢酸エチル等である。 The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent commonly used in lithium-ion secondary batteries. Examples of the solvent include cyclic carbonate compounds, chain carbonate compounds, cyclic ester compounds, and chain ester compounds. The solvent may contain a mixture of these compounds in any ratio. Examples of cyclic carbonate compounds include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), fluoroethylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of chain carbonate compounds include diethyl carbonate (DEC) and ethyl methyl carbonate (EMC). Examples of cyclic ester compounds include gamma-butyrolactone. Examples of chain ester compounds include propyl propionate, ethyl propionate, and ethyl acetate.

電解塩は、例えば、リチウム塩である。電解質は、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)、LiBOB、LiN(FSO等である。リチウム塩は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。電離度の観点から、電解質はLiPFを含むことが好ましい。カーボネート溶媒中の室温における電解塩の乖離度は10%以上であることが好ましい。 The electrolytic salt is, for example, a lithium salt. Examples of the electrolyte include LiPF6 , LiClO4, LiBF4 , LiCF3SO3 , LiCF3CF2SO3, LiC (CF3SO2 ) 3 , LiN( CF3SO2 ) 2 , LiN ( CF3CF2SO2 ) 2 , LiN( CF3SO2 ) ( C4F9SO2 ) , LiN ( CF3CF2CO ) 2 , LiBOB, and LiN( FSO2 ) 2 . One type of lithium salt may be used alone, or two or more types may be used in combination. From the viewpoint of the degree of ionization , it is preferable that the electrolyte contains LiPF6 . The dissociation rate of the electrolytic salt in a carbonate solvent at room temperature is preferably 10% or more.

電解液は、例えば、カーボネート溶媒にLiPFを溶解させたものが好ましい。LiPFの濃度は、例えば、1mol/Lである。ポリイミド樹脂が芳香族を多く含む場合、ポリイミド樹脂がソフトカーボンのような充電挙動を示すことがある。電解液が、環状カーボネートを含むカーボネート電解液溶媒の場合、均一にポリイミドにリチウムを反応させることができる。この場合、環状カーボネートは、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネートが好ましい。 The electrolyte is preferably, for example, LiPF6 dissolved in a carbonate solvent. The concentration of LiPF6 is, for example, 1 mol/L. When the polyimide resin contains a large amount of aromatics, the polyimide resin may exhibit charging behavior similar to that of soft carbon. When the electrolyte is a carbonate electrolyte solvent containing a cyclic carbonate, lithium can be reacted uniformly with the polyimide. In this case, the cyclic carbonate is preferably ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, or vinylene carbonate.

<外装体>
外装体50は、その内部に発電素子40及び非水電解液を密封する。外装体50は、非水電解液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止する。
<Exterior body>
The exterior body 50 seals the power generating element 40 and the non-aqueous electrolyte solution inside. The exterior body 50 prevents the non-aqueous electrolyte solution from leaking to the outside and prevents moisture and the like from entering the lithium-ion secondary battery 100 from the outside.

外装体50は、例えば図1に示すように、金属箔52と、金属箔52の各面に積層された樹脂層54と、を有する。外装体50は、金属箔52を高分子膜(樹脂層54)で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムである。 As shown in Figure 1, the exterior body 50 has a metal foil 52 and a resin layer 54 laminated on each side of the metal foil 52. The exterior body 50 is a metal laminate film in which the metal foil 52 is coated on both sides with a polymer film (resin layer 54).

金属箔52としては例えばアルミ箔を用いることができる。樹脂層54には、ポリプロピレン等の高分子膜を利用できる。樹脂層54を構成する材料は、内側と外側とで異なっていてもよい。例えば、外側の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド(PA)等を用い、内側の高分子膜の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等を用いることができる。 The metal foil 52 can be, for example, aluminum foil. The resin layer 54 can be a polymer film such as polypropylene. The materials constituting the inner and outer resin layers 54 can be different. For example, the outer material can be a polymer with a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA), while the inner polymer film can be made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), or the like.

<端子>
端子60、62は、それぞれ正極20と負極30とに接続されている。正極20に接続された端子60は正極端子であり、負極30に接続された端子62は負極端子である。端子60、62は、外部との電気的接続を担う。端子60、62は、アルミニウム、ニッケル、銅等の導電材料から形成されている。接続方法は、溶接でもネジ止めでもよい。端子60、62は短絡を防ぐために、絶縁テープで保護することが好ましい。
<Terminal>
Terminals 60 and 62 are connected to the positive electrode 20 and the negative electrode 30, respectively. The terminal 60 connected to the positive electrode 20 is a positive electrode terminal, and the terminal 62 connected to the negative electrode 30 is a negative electrode terminal. The terminals 60 and 62 are responsible for electrical connection to the outside. The terminals 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum, nickel, or copper. The connection method may be welding or screw fastening. It is preferable to protect the terminals 60 and 62 with insulating tape to prevent short circuits.

「リチウムイオン二次電池の製造方法」
リチウムイオン二次電池100は、負極30、正極20、セパレータ10、電解液、外装体50をそれぞれ準備し、これらを組み上げて作製される。以下、リチウムイオン二次電池100の製造方法の一例を説明する。
"Method of manufacturing lithium-ion secondary batteries"
The lithium ion secondary battery 100 is fabricated by assembling the negative electrode 30, the positive electrode 20, the separator 10, the electrolyte, and the exterior body 50. An example of a method for manufacturing the lithium ion secondary battery 100 will be described below.

負極30は、例えば、スラリー作製工程、電極塗布工程、乾燥工程、圧延工程を順に行って作製される。 The negative electrode 30 is produced, for example, by sequentially performing a slurry preparation process, an electrode application process, a drying process, and a rolling process.

スラリー作製工程は、負極活物質(シリコン又はシリコン化合物)、バインダー、導電助剤及び溶媒を混合してスラリーを作る工程である。バインダーは、上述のものを用いる。スラリーに分散安定剤を添加すると、負極活物質の凝集を抑制できる。 The slurry preparation process involves mixing the negative electrode active material (silicon or silicon compound), binder, conductive additive, and solvent to create a slurry. The binder used is the one described above. Adding a dispersion stabilizer to the slurry can prevent the negative electrode active material from agglomerating.

スラリーは、具体的には以下の手順で作製する。まずバインダーとなるポリアミック酸を樹脂容器内でN-メチルー2-ピロリドン(NMP)溶液で希釈する。樹脂容器は、主溶媒との接触角が低いものが良く、例えばフッ素樹脂の容器が好ましい。樹脂容器を用いることで、容器とスラリーとが反応することを抑制できる。 Specifically, the slurry is prepared using the following procedure. First, polyamic acid, which will serve as the binder, is diluted with an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution in a resin container. The resin container should have a low contact angle with the main solvent, and a fluororesin container, for example, is preferable. Using a resin container can prevent the container from reacting with the slurry.

次いで、溶液内でポリアミック酸が均一に分散するように1000rpm以上で撹拌する。導電助剤は、溶液に複数回に分けて加え、導電助剤を添加するごとに1000rpm以上で数分撹拌する。分散安定化剤は、例えば、導電性助剤と同時に加える。 Then, stir the solution at 1000 rpm or more to ensure that the polyamic acid is uniformly dispersed within the solution. The conductive additive is added to the solution in multiple batches, stirring at 1000 rpm or more for several minutes after each addition. The dispersion stabilizer is added, for example, at the same time as the conductive additive.

次いで、ポリアミック酸と導電助剤が含まれるスラリーに、負極活物質を複数回に分けて加え、負極活物質を添加するごとに1000rpm以上で数分撹拌する。スラリーを作製する際の最適な攪拌回転数は装置によって異なるため、均一分散液が作製できれば手段はどのような方法でも良い。 Next, the negative electrode active material is added in multiple batches to the slurry containing the polyamic acid and conductive additive, and the mixture is stirred at 1000 rpm or higher for several minutes after each addition of the negative electrode active material. The optimal stirring speed for preparing the slurry varies depending on the equipment used, so any method that can produce a uniform dispersion is acceptable.

バインダーが水溶性の場合は、希釈溶液を水に変え同等の処理を行うことで目的のスラリーを作製できる。水を主溶媒として用いる場合は、フッ素樹脂よりポリプロピレン等の樹脂容器を用いることが望ましい。 If the binder is water-soluble, the desired slurry can be produced by replacing the diluted solution with water and carrying out the same process. When using water as the main solvent, it is preferable to use a resin container such as polypropylene rather than a fluororesin container.

スラリーの分散性を高めることで、充放電のリチウムイオンが負極活物質及び負極バインダーと反応できるようになる。 By increasing the dispersibility of the slurry, lithium ions during charging and discharging can react with the negative electrode active material and negative electrode binder.

電極塗布工程は、負極集電体32の表面に、スラリーを塗布する工程である。スラリーの塗布方法は、特に制限はない。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法をスラリーの塗布方法として用いることができる。スラリーは、例えば、室温で塗布する。 The electrode coating process is a process of coating the surface of the negative electrode current collector 32 with a slurry. There are no particular limitations on the method for coating the slurry. For example, slit die coating or doctor blade coating can be used as a method for coating the slurry. The slurry is applied, for example, at room temperature.

乾燥工程は、スラリーから溶媒を除去する工程である。例えば、スラリーが塗布された負極集電体32を、80℃~350℃の雰囲気下で乾燥させる。また乾燥工程で、前駆体であるポリアミック酸の閉環反応を進行させてもよい。この場合、乾燥工程を200℃以上350℃以下で行うことが好ましい。スラリーを乾燥させる又は閉環反応を進行させることで、負極集電体32上に負極活物質層34が形成される。 The drying process is a process of removing the solvent from the slurry. For example, the negative electrode current collector 32 coated with the slurry is dried in an atmosphere at 80°C to 350°C. The drying process may also promote a ring-closing reaction of the precursor polyamic acid. In this case, the drying process is preferably carried out at a temperature of 200°C or higher and 350°C or lower. By drying the slurry or promoting the ring-closing reaction, a negative electrode active material layer 34 is formed on the negative electrode current collector 32.

圧延工程は、必要に応じて行われる。圧延工程は、負極活物質層34に圧力を加え、負極活物質層34の密度を調整する工程である。圧延工程は、例えば、ロールプレス装置等で行われる。圧延工程後に、負極の抵抗を電気抵抗測定器で測定したり、走査型電子顕微鏡で断面を観察することで、各構成要素が負極活物質層内に均一に分散していることを確認できる。 The rolling process is performed as needed. The rolling process applies pressure to the negative electrode active material layer 34 to adjust the density of the negative electrode active material layer 34. The rolling process is performed, for example, using a roll press device. After the rolling process, the resistance of the negative electrode can be measured with an electrical resistance meter or the cross section can be observed with a scanning electron microscope to confirm that each component is uniformly dispersed within the negative electrode active material layer.

正極20は、負極30と同様の手順で作製できる。セパレータ10及び外装体50は、市販のものを用いることができる。 The positive electrode 20 can be produced using the same procedure as the negative electrode 30. The separator 10 and outer casing 50 can be commercially available.

次いで、作製した正極20及び負極30の間にセパレータ10が位置するようにこれらを積層して、発電素子40を作製する。発電素子40が捲回体の場合は、正極20、負極30及びセパレータ10の一端側を軸として、これらを捲回する。 Next, the prepared positive electrode 20 and negative electrode 30 are stacked with the separator 10 positioned between them to prepare the power generating element 40. If the power generating element 40 is a wound body, the positive electrode 20, negative electrode 30, and separator 10 are wound around one end of the electrode as the axis.

最後に、発電素子40を外装体50に封入する。非水電解液は外装体50内に注入する。非水電解液を注入後に減圧、加熱等を行うことで、発電素子40内に非水電解液が含浸する。熱等を加えて外装体50を封止することで、リチウムイオン二次電池100が得られる。なお、外装体50に電解液を注入するのではなく、発電素子40を電解液に含浸してもよい。発電素子への注液後は、24時間静置することが好ましい。 Finally, the power generation element 40 is sealed in the exterior body 50. The non-aqueous electrolyte is poured into the exterior body 50. After pouring the non-aqueous electrolyte, the pressure is reduced, heating, etc. is performed, and the non-aqueous electrolyte is impregnated into the power generation element 40. The lithium-ion secondary battery 100 is obtained by sealing the exterior body 50 by applying heat, etc. Note that instead of pouring the electrolyte into the exterior body 50, the power generation element 40 may be impregnated with the electrolyte. After pouring the electrolyte into the power generation element, it is preferable to leave it to stand for 24 hours.

第1実施形態にかかるリチウムイオン二次電池100は、バインダーがポリアクリル酸(PAA)等と比較して高強度なポリイミドであり、負極活物質が膨張、収縮しても追従できる。また負極活物質層内で、ポリイミドが十分均一に分散していることで、ポリイミドが均一にリチウムを吸蔵し、サイクル特性が向上する。ポリイミドのリチウム吸蔵が不均一な場合は、NMRで所定のピークが生じない。ポリイミドのリチウム吸蔵が不均一な場合は、電極の反応も不均一となり、リチウムイオン二次電池は十分なサイクル特性を発揮できない。 In the lithium-ion secondary battery 100 according to the first embodiment, the binder is a polyimide, which has higher strength than polyacrylic acid (PAA) and the like, and can accommodate the expansion and contraction of the negative electrode active material. Furthermore, since the polyimide is dispersed sufficiently uniformly within the negative electrode active material layer, the polyimide absorbs lithium uniformly, improving cycle characteristics. If the lithium absorption in the polyimide is uneven, the specified peak will not appear in NMR. If the lithium absorption in the polyimide is uneven, the electrode reaction will also be uneven, and the lithium-ion secondary battery will not be able to exhibit sufficient cycle characteristics.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 The above describes embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings. However, the configurations and combinations thereof in each embodiment are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications to the configurations are possible without departing from the spirit of the present invention.

「実施例1」
厚さ15μmのアルミニウム箔の一面に、正極スラリーを塗布した。正極スラリーは、正極活物質と導電助剤とバインダーと溶媒とを混合して作製した。
"Example 1"
One surface of an aluminum foil having a thickness of 15 μm was coated with a positive electrode slurry prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and a solvent.

正極活物質は、LiCoOを用いた。導電助剤は、アセチレンブラックを用いた。バインダーは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた。溶媒は、N-メチル-2-ピロリドンを用いた。97質量部の正極活物質と、1質量部の導電助剤と、2質量部のバインダーと、70質量部の溶媒を混合して、正極スラリーを作製した。乾燥後の正極活物質層における正極活物質の担持量は、25mg/cmとした。正極スラリーから乾燥炉内で溶媒を除去し、正極活物質層を作成した。正極活物質層をロールプレスで加圧し、正極を作製した。 Li x CoO 2 was used as the positive electrode active material. Acetylene black was used as the conductive additive. Polyvinylidene fluoride (PVDF) was used as the binder. N-methyl-2-pyrrolidone was used as the solvent. 97 parts by mass of the positive electrode active material, 1 part by mass of the conductive additive, 2 parts by mass of the binder, and 70 parts by mass of the solvent were mixed to prepare a positive electrode slurry. The amount of positive electrode active material supported in the positive electrode active material layer after drying was 25 mg/cm 2. The solvent was removed from the positive electrode slurry in a drying furnace to prepare a positive electrode active material layer. The positive electrode active material layer was pressed with a roll press to prepare a positive electrode.

次いで、負極スラリーを作製した。負極活物質は、平均粒子径が3μmのシリコンとした。導電助剤は、カーボンブラックを用いた。バインダーは、下記の化学式(1)のポリアミック酸を重合したものを用いた。バインダーの重量平均分子量は35,000とした。 Next, a negative electrode slurry was prepared. The negative electrode active material was silicon with an average particle size of 3 μm. Carbon black was used as the conductive additive. The binder was a polymerized polyamic acid of the following chemical formula (1). The weight-average molecular weight of the binder was 35,000.

まず上記の化合物を樹脂容器内でN-メチルー2-ピロリドン(NMP)溶液で希釈した。次いで、溶液内で上記の化合物が均一に分散するように1000rpmで1分間撹拌した。次いで、導電助剤及び分散化安定剤を溶液に複数回に分けて加え、導電助剤を添加するごとに1000rpmで数分間撹拌した。分散安定化剤は、ポリビニルピロリドンとした。次いで、スラリーに、シリコンを複数回に分けて加え、シリコンを添加するごとに1000rpmで数分間撹拌した。 First, the above compound was diluted with an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution in a resin container. The solution was then stirred at 1000 rpm for 1 minute to ensure the above compound was uniformly dispersed within the solution. Next, the conductive additive and dispersion stabilizer were added to the solution in multiple batches, with stirring at 1000 rpm for several minutes after each addition of the conductive additive. The dispersion stabilizer was polyvinylpyrrolidone. Next, silicon was added to the slurry in multiple batches, with stirring at 1000 rpm for several minutes after each silicon addition.

そして、スラリーを厚さ10μmの銅箔の一面に、負極スラリーを塗布し、乾燥させた。乾燥後の負極活物質層における負極活物質の担持量は、2.5mg/cmとした。負極活物質層は、ロールプレスで加圧した後、窒素雰囲気下、300℃以上で5時間熱焼成した。 The negative electrode slurry was then applied to one side of a 10 μm-thick copper foil and dried. The amount of negative electrode active material supported in the negative electrode active material layer after drying was 2.5 mg/ cm2 . The negative electrode active material layer was pressed with a roll press and then thermally baked at 300°C or higher for 5 hours in a nitrogen atmosphere.

次いで、電解液を作製した。電解液の溶媒は、フルオロエチレンカーボネート(FEC):エチレンカーボネート(EC):ジエチルカーボネート(DEC)=10体積%:20体積%:70体積%とした。また電解液には、出力向上用添加剤、ガス抑制添加剤、サイクル特性改善添加剤、安全性能改善添加剤などを添加した。電解塩は、LiPFを用いた。LiPFの濃度は1mol/Lとした。 Next, an electrolyte solution was prepared. The solvent of the electrolyte solution was fluoroethylene carbonate (FEC): ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC) = 10 vol %: 20 vol %: 70 vol %. In addition, additives for improving output, gas suppression additives, cycle characteristic improvement additives, safety performance improvement additives, etc. were added to the electrolyte solution. LiPF 6 was used as the electrolyte salt. The concentration of LiPF 6 was 1 mol/L.

(評価用リチウムイオン二次電池の作製)
作製した負極と正極とを、正極活物質層と負極活物質層とが互いに対向するように、セパレータ(多孔質ポリエチレンシート)を介して積層して積層体を得た。この積層体を、アルミラミネートフィルムの外装体内に挿入して周囲の1箇所を除いてヒートシールすることにより閉口部を形成した。そして、最後に、外装体内に上記電解液を注入した後に、残りの1箇所を真空シール機によって減圧しながらヒートシールで密封して、リチウムイオン二次電池を作製した。作製後のリチウムイオン二次電池は、24時間静置した。同条件のリチウムイオン二次電池を2つ作製し、一方はサイクル特性の評価用、他方はNMR測定用とした。
(Preparation of Lithium-ion Secondary Battery for Evaluation)
The prepared negative electrode and positive electrode were laminated with a separator (porous polyethylene sheet) between them so that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer faced each other to obtain a laminate. This laminate was inserted into an aluminum laminate film exterior and heat-sealed except for one peripheral location to form a closed opening. Finally, the above-mentioned electrolyte solution was injected into the exterior, and the remaining location was heat-sealed while reducing the pressure using a vacuum sealer to produce a lithium-ion secondary battery. The fabricated lithium-ion secondary battery was left to stand for 24 hours. Two lithium-ion secondary batteries were fabricated under the same conditions; one was used for evaluating cycle characteristics, and the other was used for NMR measurement.

(300サイクル後容量維持率の測定)
リチウムイオン二次電池のサイクル特性を測定した。サイクル特性は、二次電池充放電試験装置(北斗電工株式会社製)を用いて行った。
(Measurement of capacity retention rate after 300 cycles)
The cycle characteristics of the lithium ion secondary battery were measured using a secondary battery charge/discharge tester (manufactured by Hokuto Denko Corporation).

充電レート1C(25℃で定電流充電を行ったときに1時間で充電終了となる電流値)の定電流充電で電池電圧が4.2Vとなるまで充電を行い、放電レート1.0Cの定電流放電で電池電圧が2.5Vとなるまで放電を行った。充放電終了後の放電容量を検出し、サイクル試験前の電池容量Qを求めた。 The battery was charged at a constant current charge rate of 1 C (a current value at which charging is completed in 1 hour when constant current charging is performed at 25° C.) until the battery voltage reached 4.2 V, and then discharged at a constant current discharge rate of 1.0 C until the battery voltage reached 2.5 V. The discharge capacity after charging and discharging was detected to determine the battery capacity Q1 before the cycle test.

上記で電池容量Qを求めた電池を、再び二次電池充放電試験装置を用い、充電レート1Cの定電流充電で電池電圧が4.2Vとなるまで充電を行い、放電レート1Cの定電流放電で電池電圧が2.5Vとなるまで放電を行った。上記充放電を1サイクルとカウントし、300サイクルの充放電を行った。その後、300サイクル充放電終了後の放電容量を検出し、300サイクル後の電池容量Qを求めた。上記で求めた容量Q、Qから、300サイクル後の容量維持率Eを求めた。容量維持率Eは、E=Q/Q×100で求められる。実施例1の容量維持率は、82.4%であった。 The battery whose battery capacity Q1 was determined above was again charged using a secondary battery charge/discharge tester at a constant current charge rate of 1C until the battery voltage reached 4.2V, and then discharged at a constant current discharge rate of 1C until the battery voltage reached 2.5V. This charge/discharge cycle was counted as one cycle, and 300 charge/discharge cycles were performed. The discharge capacity after 300 charge/discharge cycles was then detected, and the battery capacity Q2 after 300 cycles was determined. The capacity retention rate E after 300 cycles was calculated from the capacities Q1 and Q2 determined above. The capacity retention rate E was calculated by E = Q2 / Q1 × 100. The capacity retention rate of Example 1 was 82.4%.

(NMR測定)
作製したリチウムイオン二次電池を5時間かけて満充電状態まで充電し、満充電状態で12時間静置した。その後、満充電状態のリチウムイオン二次電池を5時間かけて放電した。ついで、放電後の試料をアルゴンガス雰囲気のグローブボックス内で分解し、負極を取り出した。負極は、ジメチルカーボネート(DMC)で洗浄した。そして、負極活物質層をテフロン(登録商標)性のスパチュラを用いて、銅箔(負極集電体)から剥がし、乾燥させた。
(NMR measurement)
The fabricated lithium-ion secondary battery was charged to a fully charged state over 5 hours and then left to stand in the fully charged state for 12 hours. The fully charged lithium-ion secondary battery was then discharged over 5 hours. The discharged sample was then disassembled in a glove box under an argon gas atmosphere, and the negative electrode was removed. The negative electrode was washed with dimethyl carbonate (DMC). The negative electrode active material layer was then peeled off from the copper foil (negative electrode current collector) using a Teflon (registered trademark) spatula and dried.

乾燥後の負極活物質層をジルコニア製のサンプルチューブ内に格納し700MHzで固体NMR測定を行った。Li核はSP-MAS法、13C核はCP-MAS法で測定した。図2~図5は、実施例1の評価結果である。図2~図5に示すように、第1ピークから第3ピークのいずれも確認された。第1ピークのピークトップは、化学シフトが0.95ppmの位置であった。第2ピークのピークトップは、化学シフトが2.4ppmの位置であった。第3ピークのピークトップは、化学シフトが130ppmの位置であった。 The dried negative electrode active material layer was placed in a zirconia sample tube and subjected to solid-state NMR measurement at 700 MHz. 7 Li nuclei were measured using the SP-MAS method, and 13 C nuclei were measured using the CP-MAS method. Figures 2 to 5 show the evaluation results for Example 1. As shown in Figures 2 to 5, all of the first to third peaks were confirmed. The peak top of the first peak was at a chemical shift of 0.95 ppm. The peak top of the second peak was at a chemical shift of 2.4 ppm. The peak top of the third peak was at a chemical shift of 130 ppm.

「比較例1」
比較例1は、スラリーを作製する際に、N-メチルー2-ピロリドン(NMP)溶液に、ポリアミック酸、シリコン、導電助剤を一度に添加し、分散化安定剤を添加しなかった点が、実施例1と異なる。スラリーは、N-メチルー2-ピロリドン(NMP)溶液に、ポリアミック酸、シリコン、導電助剤を一度に添加した後に、1000rpm未満で数分間撹拌した。
"Comparative Example 1"
Comparative Example 1 differs from Example 1 in that, when preparing the slurry, polyamic acid, silicon, and a conductive additive were added all at once to an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution, and no dispersion stabilizer was added. The slurry was prepared by adding polyamic acid, silicon, and a conductive additive all at once to an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution, and then stirring the mixture at less than 1000 rpm for several minutes.

比較例1の容量維持率は、54.3%であった。また比較例1の負極活物質層からは、第1ピーク及び第3ピークが確認されなかった。第2ピークは、比較例1の負極活物質層でも確認された。 The capacity retention rate of Comparative Example 1 was 54.3%. Furthermore, the first and third peaks were not observed in the negative electrode active material layer of Comparative Example 1. The second peak was also observed in the negative electrode active material layer of Comparative Example 1.

「実施例2」
実施例2では、ポリイミドの材料を変更した点が実施例1と異なる。実施例2は、下記の化学式(2)で表されるポリアミック酸を重合したものをバインダーとして用いた。化学式(2)は、イミド環をフェニル基で結合させている点が異なる。実施例2のその他の条件は、実施例1と同じとした。
"Example 2"
Example 2 differs from Example 1 in that the polyimide material was changed. In Example 2, a polymerized polyamic acid represented by the following chemical formula (2) was used as the binder. Chemical formula (2) differs in that the imide rings are bonded via phenyl groups. Other conditions in Example 2 were the same as those in Example 1.

実施例2の容量維持率は、81.2%であった。また実施例2の負極活物質層をNMR分析すると、第1ピークから第3ピークのいずれも確認された。第1ピークのピークトップは、化学シフトが0.5ppmの位置であった。第2ピークのピークトップは、化学シフトが2.4ppmの位置であった。第3ピークのピークトップは、化学シフトが140ppmの位置であった。 The capacity retention rate of Example 2 was 81.2%. Furthermore, when the negative electrode active material layer of Example 2 was subjected to NMR analysis, all of the first to third peaks were confirmed. The peak top of the first peak was at a chemical shift of 0.5 ppm. The peak top of the second peak was at a chemical shift of 2.4 ppm. The peak top of the third peak was at a chemical shift of 140 ppm.

「実施例3」
実施例3では、水溶液系の芳香族ポリイミドバインダーを用いた点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同じとした。
"Example 3"
Example 3 differs from Example 1 in that an aqueous aromatic polyimide binder was used. The other conditions were the same as those of Example 1.

実施例3の容量維持率は、80.4%であった。また実施例2の負極活物質層をNMR分析すると、第1ピークから第3ピークのいずれも確認された。第1ピークのピークトップは、化学シフトが1.5ppmの位置であった。第2ピークのピークトップは、化学シフトが2.4ppmの位置であった。第3ピークのピークトップは、化学シフトが130ppmの位置であった。 The capacity retention rate of Example 3 was 80.4%. Furthermore, when the negative electrode active material layer of Example 2 was subjected to NMR analysis, all of the first to third peaks were confirmed. The peak top of the first peak was at a chemical shift of 1.5 ppm. The peak top of the second peak was at a chemical shift of 2.4 ppm. The peak top of the third peak was at a chemical shift of 130 ppm.

「比較例2」
比較例2では、下記化学式(3)で表される非芳香族環状イミド重合体をバインダーに使用した点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同じとした。
"Comparative Example 2"
Comparative Example 2 differs from Example 1 in that a non-aromatic cyclic imide polymer represented by the following chemical formula (3) was used as the binder. The other conditions were the same as those of Example 1.

比較例2の容量維持率は、63.2%であった。また比較例1の負極活物質層からは、0.15ppmに弱い第1ピークが検出された。第2ピークは、比較例1の負極活物質層でも確認された。 The capacity retention rate of Comparative Example 2 was 63.2%. Furthermore, a weak first peak at 0.15 ppm was detected in the negative electrode active material layer of Comparative Example 1. A second peak was also observed in the negative electrode active material layer of Comparative Example 1.

実施例及び比較例の結果を以下にまとめた。 The results of the examples and comparative examples are summarized below.

表1において、brはブロードなピーク、shはシャープなピークを意味する。<50shは、50ppm以下にシャープなピークを有することを意味する。第1ピークと第2ピークはLi核NMRのピークであり、フォークト関数でピーク分離した結果であるため、ブロードやシャープの区別をしない。第3ピークは13C核NMRの観測ピークを記載したため、H核NMRの表記の慣例に従い、ブロードやシャープの区別とした。慣例としては、有機化合物のスペクトルによる同定法 第6版を参考とした。 In Table 1, br means a broad peak and sh means a sharp peak. <50sh means that there is a sharp peak below 50 ppm. The first and second peaks are 7Li NMR peaks, and are the result of peak separation using the Voigt function, so there is no distinction between broad and sharp. The third peak is an observed peak in 13C NMR, so it is distinguished as broad or sharp in accordance with the convention for 1H NMR. The convention used was based on Spectroscopic Identification of Organic Compounds, 6th Edition.

10 セパレータ
20 正極
22 正極集電体
24 正極活物質層
30 負極
32 負極集電体
34 負極活物質層
40 発電素子
50 外装体
52 金属箔
54 樹脂層
60、62 端子
100 リチウムイオン二次電池
REFERENCE SIGNS LIST 10 Separator 20 Positive electrode 22 Positive electrode current collector 24 Positive electrode active material layer 30 Negative electrode 32 Negative electrode current collector 34 Negative electrode active material layer 40 Power generating element 50 Exterior body 52 Metal foil 54 Resin layers 60, 62 Terminal 100 Lithium ion secondary battery

Claims (3)

正極と、負極と、前記正極と前記負極との間にあるセパレータと、電解液と、を有し、
前記負極は、シリコン又はシリコン化合物とバインダーとを含み、
前記バインダーは、芳香族ポリイミドを含み、
シングルパルスマジックアングルスピニング法(SP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析で放電後の前記負極を観測し、ガウス関数、ローレンツ関数又はフォークト関数でピーク分離すると、固体Li核のNMRスペクトルは、第1ピークを有し、
前記第1ピークは、LiCoOのLiを-0.5ppmに設定した際の化学シフトが0.5ppm以上1.5ppm以下の範囲にピークトップを有する、リチウムイオン二次電池。
a positive electrode, a negative electrode, a separator between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte;
the negative electrode comprises silicon or a silicon compound and a binder;
the binder comprises an aromatic polyimide;
The negative electrode after discharge is observed by nuclear magnetic resonance (NMR) analysis using a single pulse magic angle spinning method (SP-MAS method), and peak separation is performed using a Gaussian function, a Lorentz function, or a Voigt function. The NMR spectrum of the solid 7 Li nucleus has a first peak,
The first peak has a peak top in a chemical shift range of 0.5 ppm to 1.5 ppm when the Li of LiCoO 2 is set to −0.5 ppm.
前記固体Li核のNMRスペクトルは、第2ピークをさらに有し、
前記第2ピークは、LiCoOのLiを-0.5ppmに設定した際の化学シフトが1.6ppm以上3.2ppm以下の位置にピークトップを有する、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
The NMR spectrum of the solid 7 Li nucleus further has a second peak;
The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the second peak has a peak top at a chemical shift position of 1.6 ppm or more and 3.2 ppm or less when the Li of LiCoO 2 is set to −0.5 ppm.
交差分極マジックアングルスピニング法(CP-MAS法)を用いた核磁気共鳴(NMR)分析で充電後及び放電後の前記負極を観測すると、固体13C核のMAS NMRスペクトルは、第3ピークを有し、
前記第3ピークは、ヘキサメチルベンゼンのNMRスペクトルの高磁場側ピークを16.81ppmに設定した際の化学シフトが100ppm以上170ppm以下の範囲にピークトップを有する、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
When the negative electrode was observed after charging and discharging by nuclear magnetic resonance (NMR) analysis using a cross polarization magic angle spinning (CP-MAS) method, the MAS NMR spectrum of the solid 13C nucleus had a third peak,
2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the third peak has a peak top in a chemical shift range of 100 ppm to 170 ppm when the upfield peak of the NMR spectrum of hexamethylbenzene is set to 16.81 ppm.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006222073A (en) 2005-01-11 2006-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous secondary battery and method for producing negative electrode thereof
CN104282881A (en) 2013-07-11 2015-01-14 浙江万向亿能动力电池有限公司 Flexible package lithium ion battery silicon negative pole and manufacturing method thereof
JP2016001603A (en) 2014-05-23 2016-01-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Negative electrode active material and power storage device
WO2016051784A1 (en) 2014-09-30 2016-04-07 三井化学株式会社 Negative electrode for secondary battery and manufacturing method therefor, and lithium-ion secondary battery provided with said negative electrode
JP2017117656A (en) 2015-12-24 2017-06-29 信越化学工業株式会社 Negative electrode active material, negative electrode, lithium ion secondary battery, negative electrode active material manufacturing method, and lithium ion secondary battery manufacturing method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4138923B2 (en) * 1997-12-01 2008-08-27 Tdk株式会社 Electrode manufacturing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006222073A (en) 2005-01-11 2006-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous secondary battery and method for producing negative electrode thereof
CN104282881A (en) 2013-07-11 2015-01-14 浙江万向亿能动力电池有限公司 Flexible package lithium ion battery silicon negative pole and manufacturing method thereof
JP2016001603A (en) 2014-05-23 2016-01-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Negative electrode active material and power storage device
WO2016051784A1 (en) 2014-09-30 2016-04-07 三井化学株式会社 Negative electrode for secondary battery and manufacturing method therefor, and lithium-ion secondary battery provided with said negative electrode
JP2017117656A (en) 2015-12-24 2017-06-29 信越化学工業株式会社 Negative electrode active material, negative electrode, lithium ion secondary battery, negative electrode active material manufacturing method, and lithium ion secondary battery manufacturing method

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