JP2002042787A - リチウム二次電池およびその製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池およびその製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極活物質層と集電体との結着強度や負極活
物質同士の結着強度及びセパレータとの結着強度に優
れ、放電特性やサイクル寿命特性に優れたリチウム二次
電池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 負極活物質の炭素材料と結着剤粉末粒子
を圧力、せん断作用を与えながら混合することによっ
て、前記炭素材料の表面の一部もしくは全部を結着剤粉
末粒子で被覆する。
物質同士の結着強度及びセパレータとの結着強度に優
れ、放電特性やサイクル寿命特性に優れたリチウム二次
電池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 負極活物質の炭素材料と結着剤粉末粒子
を圧力、せん断作用を与えながら混合することによっ
て、前記炭素材料の表面の一部もしくは全部を結着剤粉
末粒子で被覆する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
及びその製造方法に関し、負極の活物質である炭素材料
の表面改質に関する。
及びその製造方法に関し、負極の活物質である炭素材料
の表面改質に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の発展はめざましく、各
種の機器が小型軽量化されてきている。それに伴い電源
となる電池に対しても小型軽量化の要望が非常に大き
い。そこで、小型軽量で、かつ高容量で充放電可能な電
池としてリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料
を負極活物質とし、リチウム含有複合酸化物を正極活物
質として用いたリチウム二次電池が実用化されている。
種の機器が小型軽量化されてきている。それに伴い電源
となる電池に対しても小型軽量化の要望が非常に大き
い。そこで、小型軽量で、かつ高容量で充放電可能な電
池としてリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料
を負極活物質とし、リチウム含有複合酸化物を正極活物
質として用いたリチウム二次電池が実用化されている。
【０００３】さらにリチウム二次電池を薄型化する方法
として、電解液を保持するセパレータ材料にポリマーを
用いたリチウムポリマー電池が、米国特許第５２９６３
１８号公報に開示されている。
として、電解液を保持するセパレータ材料にポリマーを
用いたリチウムポリマー電池が、米国特許第５２９６３
１８号公報に開示されている。
【０００４】このような、リチウム二次電池の正極及び
負極の電極板は、電極活物質に必要に応じて、導電剤を
加えた粉末状電極形成材料に、結着剤（バインダー）を
混合し、適切な有機溶媒に混練・分散させて得られる電
極活物質合剤ペーストを、集電体上に塗布して電極活物
質層を形成させることにより得られる。
負極の電極板は、電極活物質に必要に応じて、導電剤を
加えた粉末状電極形成材料に、結着剤（バインダー）を
混合し、適切な有機溶媒に混練・分散させて得られる電
極活物質合剤ペーストを、集電体上に塗布して電極活物
質層を形成させることにより得られる。
【０００５】結着剤は、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート等を非水溶媒とする非水電解液に対す
る耐久性を必要とし、従来、ポリテトラフルオロエチレ
ンなどのフッ素系樹脂やスチレン−ブタジエン共重合体
などが用いられていたが、近年、より固有抵抗が小さく
薄膜形成性も良好なフッ化ビニリデン系重合体（ＰＶＤ
Ｆ）を結着剤としたリチウム二次電池が実用化されてい
る。しかしながら、これら結着剤と電極活物質との結着
性は十分ではなく、特に負極活物質に炭素材料を用いた
場合には、結着性が悪いために、負極活物質層が集電体
から剥離しやすいばかりでなく、負極活物質同士の結着
強度が弱い為に、負極活物質粒子が負極活物質層から脱
落して遊離し、電池のサイクル寿命特性が悪くなるとい
った問題があった。微視的に見れば、ある部分は黒鉛だ
けが存在し、ある部分は結着剤だけが存在し、必ずしも
均一に混合された状態ではない為である。
レンカーボネート等を非水溶媒とする非水電解液に対す
る耐久性を必要とし、従来、ポリテトラフルオロエチレ
ンなどのフッ素系樹脂やスチレン−ブタジエン共重合体
などが用いられていたが、近年、より固有抵抗が小さく
薄膜形成性も良好なフッ化ビニリデン系重合体（ＰＶＤ
Ｆ）を結着剤としたリチウム二次電池が実用化されてい
る。しかしながら、これら結着剤と電極活物質との結着
性は十分ではなく、特に負極活物質に炭素材料を用いた
場合には、結着性が悪いために、負極活物質層が集電体
から剥離しやすいばかりでなく、負極活物質同士の結着
強度が弱い為に、負極活物質粒子が負極活物質層から脱
落して遊離し、電池のサイクル寿命特性が悪くなるとい
った問題があった。微視的に見れば、ある部分は黒鉛だ
けが存在し、ある部分は結着剤だけが存在し、必ずしも
均一に混合された状態ではない為である。
【０００６】上述の問題を解決するために、シラン変性
したフッ化ビニリデン系重合体（特開平６−９３０２５
号公報）、カルボキシル基またはカーボネート基を含有
するフッ化ビニリデン系重合体（特開平６−１７２４５
２号公報）、スルホン化したフッ化ビニリデン系重合体
（特開平１０−２９８３８６号公報）などが開示されて
いる。
したフッ化ビニリデン系重合体（特開平６−９３０２５
号公報）、カルボキシル基またはカーボネート基を含有
するフッ化ビニリデン系重合体（特開平６−１７２４５
２号公報）、スルホン化したフッ化ビニリデン系重合体
（特開平１０−２９８３８６号公報）などが開示されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように共重合等に
より極性基を導入して得られたフッ化ビニリデン重合体
は、結着性が向上するが、電極合剤層は前に述べたよう
に、必要に応じて、電極活物質に、結着剤、導電剤を混
合し、適切な有機溶媒に、混練分散して電極活物質合剤
ペーストにするために、必ずしも均一に混合された状態
であるとはいえず、均一な結着剤分布ができないままで
電極活物質が存在していた。
より極性基を導入して得られたフッ化ビニリデン重合体
は、結着性が向上するが、電極合剤層は前に述べたよう
に、必要に応じて、電極活物質に、結着剤、導電剤を混
合し、適切な有機溶媒に、混練分散して電極活物質合剤
ペーストにするために、必ずしも均一に混合された状態
であるとはいえず、均一な結着剤分布ができないままで
電極活物質が存在していた。
【０００８】本発明は、少ない結着剤の量でも、負極活
物質層と集電体との結着強度や負極活物質同士の結着強
度及びセパレータとの結着強度に優れ、放電特性やサイ
クル寿命特性に優れたリチウム二次電池及びその製造方
法を提供することを主たる目的とする。
物質層と集電体との結着強度や負極活物質同士の結着強
度及びセパレータとの結着強度に優れ、放電特性やサイ
クル寿命特性に優れたリチウム二次電池及びその製造方
法を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のリチウム二次電池は、リチウム含有複合酸
化物を活物質とする正極と、リチウムイオンの吸蔵・放
出が可能な炭素材料を活物質とする負極と、セパレータ
と、これらに含浸させた非水電解液からなるリチウム二
次電池において、前記炭素材料の表面の一部もしくは全
部を結着剤で被覆したことを特徴とするものである。
めの本発明のリチウム二次電池は、リチウム含有複合酸
化物を活物質とする正極と、リチウムイオンの吸蔵・放
出が可能な炭素材料を活物質とする負極と、セパレータ
と、これらに含浸させた非水電解液からなるリチウム二
次電池において、前記炭素材料の表面の一部もしくは全
部を結着剤で被覆したことを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明のリチウム二次電池の製造方
法は、リチウム含有複合酸化物を活物質とする正極と、
リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料からなる
活物質と結着剤からなる負極と、セパレータと、これら
に含浸させた非水電解液からなるリチウム二次電池の製
造方法において、前記炭素材料と結着剤粉末粒子を圧
力、せん断作用を与えながら混合することによって、前
記炭素材料の表面の一部もしくは全部を樹脂粉末粒子で
被覆したことを特徴とする製造方法である。
法は、リチウム含有複合酸化物を活物質とする正極と、
リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料からなる
活物質と結着剤からなる負極と、セパレータと、これら
に含浸させた非水電解液からなるリチウム二次電池の製
造方法において、前記炭素材料と結着剤粉末粒子を圧
力、せん断作用を与えながら混合することによって、前
記炭素材料の表面の一部もしくは全部を樹脂粉末粒子で
被覆したことを特徴とする製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図１は本発明によるリチ
ウムポリマー電池の構成断面図である。正極板１は、正
極活物質層４と正極活物質層に埋没した正極集電体５か
ら構成される。負極板２も同様に負極活物質層６と負極
活物質層に埋没した負極集電体７から構成される。非水
電解液を吸収、保持するポリマーからなるセパレータ３
は、正極板と負極板との間にあり正極板、負極板と熱溶
着により積層一体化されている。
図面を参照しながら説明する。図１は本発明によるリチ
ウムポリマー電池の構成断面図である。正極板１は、正
極活物質層４と正極活物質層に埋没した正極集電体５か
ら構成される。負極板２も同様に負極活物質層６と負極
活物質層に埋没した負極集電体７から構成される。非水
電解液を吸収、保持するポリマーからなるセパレータ３
は、正極板と負極板との間にあり正極板、負極板と熱溶
着により積層一体化されている。
【００１２】正極集電体５は、アルミニウム製の箔、パ
ンチングメタル、及びエキスパンドメタルからなり、負
極集電体７は、銅製あるいはニッケル製の箔、パンチン
グメタル、及びエキスパンドメタルからなる。
ンチングメタル、及びエキスパンドメタルからなり、負
極集電体７は、銅製あるいはニッケル製の箔、パンチン
グメタル、及びエキスパンドメタルからなる。
【００１３】前記正極活物質層は、正極活物質、導電
剤、結着剤、可塑剤を有機溶媒で混合してなるペースト
を、前記集電体に塗布した後に有機溶媒を乾燥除去して
作製する。また、前記負極活物質層は、負極活物質、結
着剤、必要に応じて導電剤、可塑剤を有機溶媒で混練分
散させたペーストを、前記集電体に塗布した後に有機溶
媒を乾燥除去して作製する。
剤、結着剤、可塑剤を有機溶媒で混合してなるペースト
を、前記集電体に塗布した後に有機溶媒を乾燥除去して
作製する。また、前記負極活物質層は、負極活物質、結
着剤、必要に応じて導電剤、可塑剤を有機溶媒で混練分
散させたペーストを、前記集電体に塗布した後に有機溶
媒を乾燥除去して作製する。
【００１４】正極活物質としては、リチウムイオンをゲ
ストとして受け入れ得るリチウム含有複合酸化物が使用
される。例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロ
ム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種類
の金属とリチウムとの複合金属酸化物、ＬｉＣｏＯ2、
ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＣｏxＮｉ(1-x)Ｏ
2（０＜ｘ＜１）、ＬｉＣｒＯ2、αＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ
ＶＯ2等が好ましい。
ストとして受け入れ得るリチウム含有複合酸化物が使用
される。例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロ
ム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種類
の金属とリチウムとの複合金属酸化物、ＬｉＣｏＯ2、
ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＣｏxＮｉ(1-x)Ｏ
2（０＜ｘ＜１）、ＬｉＣｒＯ2、αＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ
ＶＯ2等が好ましい。
【００１５】導電剤としてはアセチレンブラック、グラ
ファイト、炭素繊維等の炭素系導電剤が好ましい。
ファイト、炭素繊維等の炭素系導電剤が好ましい。
【００１６】負極活物質としての炭素材料としては、黒
鉛、活性炭、あるいはフェノール樹脂やピッチ等を焼成
炭化したものがあげられるが、特にこれらに限定される
ものではない。
鉛、活性炭、あるいはフェノール樹脂やピッチ等を焼成
炭化したものがあげられるが、特にこれらに限定される
ものではない。
【００１７】結着剤としては、ポリテトラフルオロエチ
レン、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ化ビニリデ
ン重合体（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンとヘキサフル
オロプロピレンの共重合体Ｐ（ＶＤＦ＋ＨＦＰ）等があ
げられるが、電解液を吸収・保持するセパレータと同じ
ポリマーを用いることが好ましく、そのポリマーとして
はフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重
合体Ｐ（ＶＤＦ＋ＨＦＰ）が好ましい。
レン、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ化ビニリデ
ン重合体（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンとヘキサフル
オロプロピレンの共重合体Ｐ（ＶＤＦ＋ＨＦＰ）等があ
げられるが、電解液を吸収・保持するセパレータと同じ
ポリマーを用いることが好ましく、そのポリマーとして
はフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重
合体Ｐ（ＶＤＦ＋ＨＦＰ）が好ましい。
【００１８】有機溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘ
キサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセト
ン、メチルエチルケトン等の有機系有機溶媒や水であれ
ばよく、これら単独で用いても、混合して用いてもよ
い。
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘ
キサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセト
ン、メチルエチルケトン等の有機系有機溶媒や水であれ
ばよく、これら単独で用いても、混合して用いてもよ
い。
【００１９】セパレータは、ポリマーと可塑剤を有機溶
媒で混合してなるペーストを、例えばポリエチレンテレ
フタレート樹脂製のフィルム上に塗布した後に有機溶媒
を乾燥除去して作製する。ポリマーとしてはＰＶＤＦあ
るいはＰ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）が好ましく、Ｐ（ＶＤＦ−
ＨＦＰ）が最適である。
媒で混合してなるペーストを、例えばポリエチレンテレ
フタレート樹脂製のフィルム上に塗布した後に有機溶媒
を乾燥除去して作製する。ポリマーとしてはＰＶＤＦあ
るいはＰ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）が好ましく、Ｐ（ＶＤＦ−
ＨＦＰ）が最適である。
【００２０】上述した、正極、負極、セパレータを積層
一体化した構成電池をキシレン中に浸漬して可塑剤を抽
出除去し、キシレンを乾燥させる。これをケースに挿入
し非水電解液を注入してリチウム二次電池を作製する。
一体化した構成電池をキシレン中に浸漬して可塑剤を抽
出除去し、キシレンを乾燥させる。これをケースに挿入
し非水電解液を注入してリチウム二次電池を作製する。
【００２１】ここで、本発明のリチウム二次電池に用い
られる非水電解液は、電解質を非水溶媒中に溶解したも
のである。電解質としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、Ｌ
ｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩が用いられる。一
方、非水溶媒としては、例えばプロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ビ
ニレンカーボネート等の非水溶媒を単独および複数類混
合したものが用いられる。
られる非水電解液は、電解質を非水溶媒中に溶解したも
のである。電解質としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、Ｌ
ｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩が用いられる。一
方、非水溶媒としては、例えばプロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ビ
ニレンカーボネート等の非水溶媒を単独および複数類混
合したものが用いられる。
【００２２】なお、本発明のリチウム二次電池は、上述
の正極、負極、セパレータ、非水電解液を適宣組み合わ
せて構成されるもので、電池自体の形状は、シート状、
円筒型、角型、コイン型、ボタン型等任意の形状に適用
できる。
の正極、負極、セパレータ、非水電解液を適宣組み合わ
せて構成されるもので、電池自体の形状は、シート状、
円筒型、角型、コイン型、ボタン型等任意の形状に適用
できる。
【００２３】図２は、メカノフュージョン装置の概略図
で、処理ケース８内に、炭素材料と結着剤粉末粒子を入
れ、駆動モーター１０にて、撹拌せん断羽根９を回転さ
せることにより、圧力、せん断作用を与えながら混合す
る装置である。
で、処理ケース８内に、炭素材料と結着剤粉末粒子を入
れ、駆動モーター１０にて、撹拌せん断羽根９を回転さ
せることにより、圧力、せん断作用を与えながら混合す
る装置である。
【００２４】
【実施例】以下、実施例、比較例を用いて詳細に説明す
る。
る。
【００２５】（実施例１）負極の活物質材料として黒鉛
を用い、この粉体表面に結着剤としてＰ（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）粉末を圧力やせん断作用がかけられるメカノフュー
ジョン装置にて混合し、黒鉛粒子表面にＰ（ＶＤＦ−Ｈ
ＦＰ）粉末粒子を被覆した。この被覆条件は以下の通り
に行なった。
を用い、この粉体表面に結着剤としてＰ（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）粉末を圧力やせん断作用がかけられるメカノフュー
ジョン装置にて混合し、黒鉛粒子表面にＰ（ＶＤＦ−Ｈ
ＦＰ）粉末粒子を被覆した。この被覆条件は以下の通り
に行なった。
【００２６】黒鉛１００重量部に対し、Ｐ（ＶＤＦ−Ｈ
ＦＰ）１０重量部混合し、図２に示すようなメカノフュ
ージョン装置にて、高速撹拌せん断羽根を１０００ｒｐ
ｍで回転させながら１０分間処理を行ない負極活物質合
剤を作製した。得られた黒鉛の表面には、０．６μｍの
Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）の被覆層が形成されていた。
ＦＰ）１０重量部混合し、図２に示すようなメカノフュ
ージョン装置にて、高速撹拌せん断羽根を１０００ｒｐ
ｍで回転させながら１０分間処理を行ない負極活物質合
剤を作製した。得られた黒鉛の表面には、０．６μｍの
Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）の被覆層が形成されていた。
【００２７】このようにして作製した負極活物質合剤１
００重量部に有機溶媒であるＮ−メチル−２―ピロリド
ン４５重量部と可塑剤のフタル酸ｎ−ブチル（ＤＢＰ）
１５重量部を混合しペースト化した。ここではこのペー
ストをドクターブレード法にて、厚さ１５μｍの銅箔の
両面に均一に塗布して乾燥させた後に圧延機で圧延し厚
さ２３０μｍの負極板を作製した。このようにして作製
した負極板を負極板ａとする。正極板は、正極活物質と
してＬｉＣｏＯ2１００重量部に、結着剤であるＰ（Ｖ
ＤＦ−ＨＦＰ）８重量部及び導電剤であるアセチレンブ
ラック５重量部を、Ｎ−メチルピロリドン５０重量部と
可塑剤のＤＢＰ１５重量部を混合しペースト化した。こ
のペーストをドクターブレード法にて、厚さ２０μｍの
アルミニウム箔の両面に均一に塗布して乾燥させた後に
圧延機で圧延し、厚さ２５０μｍの正極板を作製した。
００重量部に有機溶媒であるＮ−メチル−２―ピロリド
ン４５重量部と可塑剤のフタル酸ｎ−ブチル（ＤＢＰ）
１５重量部を混合しペースト化した。ここではこのペー
ストをドクターブレード法にて、厚さ１５μｍの銅箔の
両面に均一に塗布して乾燥させた後に圧延機で圧延し厚
さ２３０μｍの負極板を作製した。このようにして作製
した負極板を負極板ａとする。正極板は、正極活物質と
してＬｉＣｏＯ2１００重量部に、結着剤であるＰ（Ｖ
ＤＦ−ＨＦＰ）８重量部及び導電剤であるアセチレンブ
ラック５重量部を、Ｎ−メチルピロリドン５０重量部と
可塑剤のＤＢＰ１５重量部を混合しペースト化した。こ
のペーストをドクターブレード法にて、厚さ２０μｍの
アルミニウム箔の両面に均一に塗布して乾燥させた後に
圧延機で圧延し、厚さ２５０μｍの正極板を作製した。
【００２８】また、Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）１０重量部を
有機溶媒であるアセトン５０重量部で溶解し、可塑剤の
ＤＢＰ１０重量部を添加した混合溶液を調整し、これを
ポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレ
ード法にて塗布し、ポリマー電解質のセパレータシート
を作製する。これら、負極、正極、セパレータを積層
し、加熱ローラーに通して一体化し構成電池を作製す
る。前記の積層一体化した構成電池をキシレン中に浸漬
し、ＤＢＰを抽出除去し、真空乾燥の後、アルミニウム
箔を中間の一層に用いたラミネートフィルム袋に挿入
し、電解液を注入し、封口し、電池容量が５００ｍＡｈ
の電池Ａを得た。
有機溶媒であるアセトン５０重量部で溶解し、可塑剤の
ＤＢＰ１０重量部を添加した混合溶液を調整し、これを
ポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレ
ード法にて塗布し、ポリマー電解質のセパレータシート
を作製する。これら、負極、正極、セパレータを積層
し、加熱ローラーに通して一体化し構成電池を作製す
る。前記の積層一体化した構成電池をキシレン中に浸漬
し、ＤＢＰを抽出除去し、真空乾燥の後、アルミニウム
箔を中間の一層に用いたラミネートフィルム袋に挿入
し、電解液を注入し、封口し、電池容量が５００ｍＡｈ
の電池Ａを得た。
【００２９】（実施例２）Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）の量を
２０重量部にして負極活物質合剤を作製した以外は、実
施例１と同様に作製し、負極板ｂ及び電池Ｂを得た。得
られた黒鉛の表面には、１．０μｍのＰ（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）の被覆層が形成されていた。
２０重量部にして負極活物質合剤を作製した以外は、実
施例１と同様に作製し、負極板ｂ及び電池Ｂを得た。得
られた黒鉛の表面には、１．０μｍのＰ（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）の被覆層が形成されていた。
【００３０】（比較例１）負極活物質材料の黒鉛表面に
結着剤であるＰ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）粉末粒子をメカノフ
ュージョン装置にて混合しなかった。すなわち、黒鉛と
Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）粉末を撹拌しただけの負極活物質
合剤を用いた以外は、実施例１と同様にて作製し、負極
板ｃ及び電池Ｃを得た。
結着剤であるＰ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）粉末粒子をメカノフ
ュージョン装置にて混合しなかった。すなわち、黒鉛と
Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）粉末を撹拌しただけの負極活物質
合剤を用いた以外は、実施例１と同様にて作製し、負極
板ｃ及び電池Ｃを得た。
【００３１】（比較例２）Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）の量を
２０重量部とした以外は、比較例１と同様に作製し、負
極板ｄ及び電池Ｄを得た。
２０重量部とした以外は、比較例１と同様に作製し、負
極板ｄ及び電池Ｄを得た。
【００３２】（結着強度の測定）実施例１〜２、比較例
１〜２で得られた電極ａ、電極ｂ、電極ｃ及び電極ｄを
用いて、負極活物質層表面に粘着テープを接着し、引っ
張り試験機を用いた９０度剥離試験により、集電体と負
極活物質層との結着強度を測定した結果を表１に示す。
１〜２で得られた電極ａ、電極ｂ、電極ｃ及び電極ｄを
用いて、負極活物質層表面に粘着テープを接着し、引っ
張り試験機を用いた９０度剥離試験により、集電体と負
極活物質層との結着強度を測定した結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１より明らかなように、実施例１〜２で
得られた電極ａ及び電極ｂは、比較例１〜２で得られた
電極ｃ及び電極ｄに比べて結着強度が強いことがわか
る。このように、電極ｃ及び電極ｄの結着強度が低いの
は、負極活物質である黒鉛と結着剤であるＰ（ＶＤＦ−
ＨＦＰ）が個々に存在し、微視的に見ると不均一であ
り、負極活物質粒子間の結着強度が劣っていることによ
るものと考えられる。一方、電極ａ及び電極ｂは、メカ
ノフュージョン装置を用いて、圧力やせん断作用を与え
ながら混合されているので負極活物質表面に結着剤粉末
粒子が均一に被覆されているために負極活物質粒子間の
結着強度及び集電体との結着強度が向上したものと考え
られる。
得られた電極ａ及び電極ｂは、比較例１〜２で得られた
電極ｃ及び電極ｄに比べて結着強度が強いことがわか
る。このように、電極ｃ及び電極ｄの結着強度が低いの
は、負極活物質である黒鉛と結着剤であるＰ（ＶＤＦ−
ＨＦＰ）が個々に存在し、微視的に見ると不均一であ
り、負極活物質粒子間の結着強度が劣っていることによ
るものと考えられる。一方、電極ａ及び電極ｂは、メカ
ノフュージョン装置を用いて、圧力やせん断作用を与え
ながら混合されているので負極活物質表面に結着剤粉末
粒子が均一に被覆されているために負極活物質粒子間の
結着強度及び集電体との結着強度が向上したものと考え
られる。
【００３５】（放電特性及びサイクル寿命特性）次に、
実施例１〜２、比較例１〜２で得られた電池Ａ、電池
Ｂ、電池Ｃ及び電池Ｄを用いて、放電特性及びサイクル
寿命特性を評価し、その結果を表２及び図３に示す。放
電特性は、温度２０℃の環境で、３００ｍＡ（０．６
Ｃ）で４．２Ｖ定電流定電圧充電を行なって電流値が５
０ｍＡ（０．１Ｃ）になった時点で充電を終了させた。
その後温度２０℃の環境で３．０Ｖまで定電流放電を行
なった。この時、放電電流の電流値を１００ｍＡ（０．
２Ｃ）、５００ｍＡ（１．０Ｃ）、１０００ｍＡ（２．
０Ｃ）の３通りで行なった。また、サイクル寿命特性
は、温度２０℃の環境で、３００ｍＡ（０．６Ｃ）で
４．２Ｖ定電流定電圧充電を行なって電流値が５０ｍＡ
（０．１Ｃ）になった時点で充電を終了させ、温度２０
℃の環境で３００ｍＡ（０．６Ｃ）の定電流で３．０Ｖ
まで放電を行うというサイクルを４００サイクル繰り返
した。
実施例１〜２、比較例１〜２で得られた電池Ａ、電池
Ｂ、電池Ｃ及び電池Ｄを用いて、放電特性及びサイクル
寿命特性を評価し、その結果を表２及び図３に示す。放
電特性は、温度２０℃の環境で、３００ｍＡ（０．６
Ｃ）で４．２Ｖ定電流定電圧充電を行なって電流値が５
０ｍＡ（０．１Ｃ）になった時点で充電を終了させた。
その後温度２０℃の環境で３．０Ｖまで定電流放電を行
なった。この時、放電電流の電流値を１００ｍＡ（０．
２Ｃ）、５００ｍＡ（１．０Ｃ）、１０００ｍＡ（２．
０Ｃ）の３通りで行なった。また、サイクル寿命特性
は、温度２０℃の環境で、３００ｍＡ（０．６Ｃ）で
４．２Ｖ定電流定電圧充電を行なって電流値が５０ｍＡ
（０．１Ｃ）になった時点で充電を終了させ、温度２０
℃の環境で３００ｍＡ（０．６Ｃ）の定電流で３．０Ｖ
まで放電を行うというサイクルを４００サイクル繰り返
した。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２より、実施例１〜２で得られた電池Ａ
及び電池Ｂは、比較例１〜２で得られた電池Ｃ及び電池
Ｄと比較して、放電特性、特に１０００ｍＡ（２．０
Ｃ）の放電特性が優れていることがわかる。また、図３
から明らかなように、電池Ａ、電池Ｂは、電池Ｃ及び電
池Ｄと比較して、サイクル寿命特性が優れていることが
わかる。このように電池Ａ及び電池Ｂの放電特性が優れ
ている理由は、結着強度の測定において述べたように負
極活物質表面が結着剤粉末粒子で被覆され、均一に分布
しているため負極活物質粒子間の結着強度及び集電体と
の結着強度が向上したと考えられ、サイクル寿命特性に
優れているのは、上記理由と結着剤とセパレータに用い
たポリマーが同材質なので充放電サイクルを繰り返して
も剥がれない為と考えられる。
及び電池Ｂは、比較例１〜２で得られた電池Ｃ及び電池
Ｄと比較して、放電特性、特に１０００ｍＡ（２．０
Ｃ）の放電特性が優れていることがわかる。また、図３
から明らかなように、電池Ａ、電池Ｂは、電池Ｃ及び電
池Ｄと比較して、サイクル寿命特性が優れていることが
わかる。このように電池Ａ及び電池Ｂの放電特性が優れ
ている理由は、結着強度の測定において述べたように負
極活物質表面が結着剤粉末粒子で被覆され、均一に分布
しているため負極活物質粒子間の結着強度及び集電体と
の結着強度が向上したと考えられ、サイクル寿命特性に
優れているのは、上記理由と結着剤とセパレータに用い
たポリマーが同材質なので充放電サイクルを繰り返して
も剥がれない為と考えられる。
【００３８】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
のリチウム二次電池及びその製造方法によれば、負極活
物質が結着剤粉末粒子で被覆されているため、放電特性
及びサイクル寿命特性に優れた高性能なリチウム二次電
池を提供することができる。
のリチウム二次電池及びその製造方法によれば、負極活
物質が結着剤粉末粒子で被覆されているため、放電特性
及びサイクル寿命特性に優れた高性能なリチウム二次電
池を提供することができる。
【図１】電池の構成断面図
【図２】メカノフュージョン装置の概略図
【図３】サイクル寿命特性図
１ 正極板 ２ 負極板 ３ セパレータ ４ 正極活物質層 ５ 正極集電体 ６ 負極活物質層 ７ 負極集電体 ８ 処理ケース ９ 撹拌せん断羽根 １０ 駆動モーター
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H021 EE10 EE15 5H029 AJ02 AJ05 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ13 CJ03 CJ08 DJ08 DJ12 DJ16 EJ12 EJ14 5H050 AA02 AA07 BA17 CA07 CA08 CA09 CB08 DA03 DA09 DA11 DA19 EA10 EA24 EA28 FA12 FA17 FA18 GA03 GA05 GA10 GA22 GA27
Claims (4)
- 【請求項１】 リチウム含有複合酸化物を活物質とする
正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料
からなる活物質と結着剤からなる負極と、セパレータ
と、これらに含浸させた非水電解液からなるリチウム二
次電池において、前記炭素材料の表面の一部もしくは全
部が結着剤で被覆されていることを特徴とするリチウム
二次電池。 - 【請求項２】 リチウム含有複合酸化物を活物質とする
正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料
からなる活物質と結着剤からなる負極と、セパレータ
と、これらに含浸させた非水電解液からなるリチウム二
次電池の製造方法において、前記炭素材料と結着剤粉末
粒子を圧力、せん断作用を与えながら混合することによ
って、前記炭素材料の表面の一部もしくは全部を結着剤
粉末粒子で被覆したことを特徴とするリチウム二次電池
の製造方法。 - 【請求項３】 前記セパレータおよび結着剤が、同材質
のポリマーであることを特徴とする請求項１乃至請求項
２のいずれかに記載のリチウム二次電池およびその製造
方法。 - 【請求項４】 前記ポリマーがフッ化ビニリデンとヘキ
サフルオロプロピレンの共重合体であることを特徴とす
る請求項３に記載のリチウム二次電池およびその製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228606A JP2002042787A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228606A JP2002042787A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002042787A true JP2002042787A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=18721856
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000228606A Pending JP2002042787A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002042787A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004006285A (ja) * | 2002-03-28 | 2004-01-08 | Tdk Corp | リチウム二次電池 |
| JP2006504234A (ja) * | 2002-10-23 | 2006-02-02 | イドロ−ケベック | グラファイトを基材とし、少なくとも一層の連続層または不連続層で被覆された核を含む粒子、それらの製法及び使用 |
| CN102623702A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-08-01 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池及其负极极片及其制备方法 |
| CN104335397A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-02-04 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池用负极活性物质及包含该物质的锂二次电池 |
| JP2017525087A (ja) * | 2014-06-03 | 2017-08-31 | アーケマ・インコーポレイテッド | 無溶媒の電極製造 |
| US9812705B2 (en) | 2012-05-30 | 2017-11-07 | Lg Chem, Ltd. | Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same |
| US10547044B2 (en) * | 2015-09-01 | 2020-01-28 | Worcester Polytechnic Institute | Dry powder based electrode additive manufacturing |
| US10700341B2 (en) | 2012-12-19 | 2020-06-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative electrode for rechargeable lithium battery, method of preparing the same and rechargeable lithium battery including the same |
| CN115117341A (zh) * | 2021-03-18 | 2022-09-27 | 荣盛盟固利新能源科技有限公司 | 一种软包装锂离子二次电池及其制备方法 |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000228606A patent/JP2002042787A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015520921A (ja) * | 2012-05-30 | 2015-07-23 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム二次電池用負極活物質及びこれを含むリチウム二次電池 |
| US9601760B2 (en) | 2012-05-30 | 2017-03-21 | Lg Chem, Ltd. | Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same |
| US9812705B2 (en) | 2012-05-30 | 2017-11-07 | Lg Chem, Ltd. | Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same |
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| CN115117341A (zh) * | 2021-03-18 | 2022-09-27 | 荣盛盟固利新能源科技有限公司 | 一种软包装锂离子二次电池及其制备方法 |
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