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JP2014096238A - Process of manufacturing positive electrode for power storage device and positive electrode - Google Patents

Process of manufacturing positive electrode for power storage device and positive electrode Download PDF

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JP2014096238A
JP2014096238A JP2012246088A JP2012246088A JP2014096238A JP 2014096238 A JP2014096238 A JP 2014096238A JP 2012246088 A JP2012246088 A JP 2012246088A JP 2012246088 A JP2012246088 A JP 2012246088A JP 2014096238 A JP2014096238 A JP 2014096238A
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JP
Japan
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positive electrode
alginate
film
binder
mass
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Application number
JP2012246088A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kudo
聡 工藤
yasuyuki Kitani
泰行 木谷
Takeshi Baba
健 馬場
Takahiro Sakuraba
孝仁 桜庭
Daisuke Morita
大輔 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Toda Kogyo Corp
Original Assignee
Toda Kogyo Corp
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】環境負荷と、製造コストが小さい、リチウムイオン蓄電デバイスの正極の製造方法、及び正極を提供する。
【解決手段】スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを混合する混合工程と、前記混合物を製膜してフィルムとする製膜工程と、前記フィルムを乾燥する乾燥工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイスの正極の製造方法、及びスピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを含むことを特徴とする正極。
【選択図】 図1
A positive electrode manufacturing method and a positive electrode for a lithium ion electricity storage device are provided that have low environmental burden and low manufacturing cost.
A mixing step of mixing a spinel type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder, a film forming step of forming the mixture into a film, and a drying step of drying the film. A positive electrode comprising a method for producing a positive electrode for an electricity storage device, a spinel-type lithium nickel manganese composite oxide, and an alginate binder.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、蓄電デバイスに用いられる正極、特にリチウムイオン二次電池に用いられる正極、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a positive electrode used for an electricity storage device, particularly a positive electrode used for a lithium ion secondary battery, and a method for producing the same.

リチウムイオン二次電池等の蓄電デバイスは、近年、電気機器等の電源として使用されており、さらに、電気自動車(EV、HEV等)の電源としても使用されつつある。そして、リチウムイオン二次電池等の蓄電デバイスは、その更なる特性向上、例えばエネルギー密度の向上(高容量化)、出力密度の向上(高出力化)やサイクル特性の向上(サイクル寿命の向上)、高い安全性等が望まれている。   In recent years, power storage devices such as lithium ion secondary batteries have been used as power sources for electric devices and the like, and are also being used as power sources for electric vehicles (EV, HEV, etc.). Power storage devices such as lithium ion secondary batteries further improve their characteristics, such as energy density (high capacity), output density (high output), and cycle characteristics (cycle life). High safety is desired.

蓄電デバイスの電極の製造においては、主に粉末状の正極又は負極活物質に、結合剤(バインダー)及び溶媒を添加して混合することにより、電極材料スラリーが得られる。更に、これを成形し、乾燥することにより、電極が製造される。   In the production of an electrode of an electricity storage device, an electrode material slurry is obtained by adding and mixing a binder (binder) and a solvent mainly into a powdery positive electrode or negative electrode active material. Furthermore, an electrode is manufactured by shape | molding and drying this.

電極材料の製造に用いられる結合剤としては、接着性及び柔軟性に優れる有機材料が用いられることが一般的であるため、これを溶解する有機溶媒が用いられる。   As the binder used for manufacturing the electrode material, an organic material having excellent adhesiveness and flexibility is generally used, and an organic solvent that dissolves the organic material is used.

特に、非水系の蓄電デバイスの正極は、一般に、水との反応性の高いリチウムイオン等を含む正極活物質が用いられることも多いため、正極の製造には十分に脱水処理を施した有機溶媒を用いることが前提とされている。   In particular, since the positive electrode of a non-aqueous storage device generally uses a positive electrode active material containing lithium ions and the like that are highly reactive with water, an organic solvent that has been sufficiently dehydrated in the production of the positive electrode Is assumed to be used.

このように成形される電極からは、成形・乾燥の各工程で、電極から有機溶媒が放出されるため、人体及び環境に与える影響が懸念される。このため、有機溶媒を用いた電極の製造には、溶媒回収装置の設置が不可避でありコスト増につながる。   Since the organic solvent is released from the electrode formed in this way in each step of forming and drying, there is a concern about the influence on the human body and the environment. For this reason, in manufacture of the electrode using an organic solvent, installation of a solvent recovery device is unavoidable, leading to an increase in cost.

そこで、電極の製造を低コストで行い、人体及び環境を保護し、安全性を確保するための方法が提案されている。   Thus, a method has been proposed for manufacturing electrodes at low cost, protecting the human body and the environment, and ensuring safety.

例えば、特許文献1では、機能性粉体(正極活物質、負極活物質)と、バインダーとを有し、溶媒を含まない、低環境負荷型スラリーを調製することにより電極等を製造する、固体リチウムイオン二次電池の製造方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1, a solid that has a functional powder (positive electrode active material, negative electrode active material) and a binder and does not contain a solvent, and manufactures an electrode or the like by preparing a low environmental load slurry. A method for manufacturing a lithium ion secondary battery is disclosed.

更に、特許文献2には、グラファイト等の炭素負極活物質に対し、アルギン酸塩またはアルギン酸エステルによる結着剤と水媒体とを適用した非水系電解液二次電池の負極塗膜形成用スラリー及び負極塗膜が開示されている。この負極塗膜形成用スラリーないし負極塗膜は、取扱い上の安全性に優れ、合成炭素材料や黒鉛材料と集電体との密着性に優れている旨が記載されている。   Furthermore, Patent Document 2 discloses a slurry for forming a negative electrode coating film and a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a binder with an alginate or an alginate and an aqueous medium are applied to a carbon negative electrode active material such as graphite. A coating is disclosed. It is described that the slurry for forming a negative electrode coating film or the negative electrode coating film is excellent in safety in handling and excellent in adhesion between the synthetic carbon material or graphite material and the current collector.

また、非特許文献1には、シリコン合金負極活物質に、バインダーとしてアルギン酸ナトリウムを用い、溶媒として水を用いたリチウムイオン二次電池の負極が開示されている。   Non-Patent Document 1 discloses a negative electrode of a lithium ion secondary battery using sodium alginate as a binder and water as a solvent in a silicon alloy negative electrode active material.

特開2009−252629号JP 2009-252629 特開2001−15114号JP 2001-15114

Igor Kovalenko, et al., Science 334, 75 (2011); “A Major Constituent of Brown Algae for Use in High-Capacity Li-Ion Batteries”Igor Kovalenko, et al., Science 334, 75 (2011); “A Major Constituent of Brown Algae for Use in High-Capacity Li-Ion Batteries”

しかしながら、特許文献1の方法では、電極の製造に溶媒を用いないため環境負荷は低減されているが、溶融したバインダーと活物質を含む混合物からの電極の形成では、成形時にも上記混合物を加温することが必要となり、作業性に向上の余地があり、製造コストが嵩む。   However, in the method of Patent Document 1, the environmental load is reduced because no solvent is used in the production of the electrode. However, in the formation of an electrode from a mixture containing a molten binder and an active material, the above mixture is added even during molding. It is necessary to warm, there is room for improvement in workability, and the manufacturing cost increases.

また、特許文献2及び非特許文献1では、負極の製造において水を溶媒とし、環境負荷を低減し、かつ製造コストを低下させることは可能とされるものの、正極の製造についての環境負荷低減や製造コスト低下についての提案は何らなされていない。   Further, in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, although water can be used as a solvent in the production of the negative electrode, it is possible to reduce the environmental load and reduce the production cost, No proposals have been made for lowering manufacturing costs.

しかるに、本発明は、環境負荷と、製造コストが小さい、リチウムイオン蓄電デバイスの正極の製造方法、及び正極を提供することを目的とする。   However, an object of the present invention is to provide a positive electrode manufacturing method and a positive electrode for a lithium ion power storage device, which are low in environmental load and manufacturing cost.

上記目的を達成するため、本発明者等は、スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを混合する混合工程と、前記混合物を製膜してフィルムとする製膜工程と、前記フィルムを乾燥する乾燥工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイスの正極の製造方法、及び
スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを含むことを特徴とする正極を見出した。
In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors mixed a spinel type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder, a film forming step of forming the mixture into a film, A method for producing a positive electrode for an electricity storage device, comprising a drying step of drying a film, and a positive electrode comprising a spinel type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder.

本発明の正極の製造方法、及び正極は、環境負荷及び製造コストを最小限に抑えられる。   The positive electrode manufacturing method and the positive electrode of the present invention can minimize the environmental load and the manufacturing cost.

また、アルギン酸塩バインダーは柔軟性に富むため、充放電における正極の比較的大きな体積変化に追従可能である。すなわち、正極が十分に膨張/収縮可能な状態で構成される。   Moreover, since an alginate binder is rich in flexibility, it can follow a relatively large volume change of the positive electrode during charge and discharge. That is, the positive electrode is configured in a state where it can sufficiently expand / contract.

更に、本発明における正極は、アルギン酸塩バインダーを含むことにより、正極としての安定性を確保するに十分な耐酸化性を有する。   Furthermore, the positive electrode in the present invention includes an alginate binder, and thus has sufficient oxidation resistance to ensure the stability as the positive electrode.

本発明の正極の製造方法ないし正極には有機溶媒が含まれないため、環境に対する負荷が低減される。更に、有機溶媒回収装置の使用の必要もないため、製造コストも低減される。   Since the organic solvent is not contained in the manufacturing method of a positive electrode of this invention thru | or a positive electrode, the load with respect to an environment is reduced. Furthermore, since it is not necessary to use an organic solvent recovery device, the manufacturing cost is also reduced.

また、本発明による正極は優れた柔軟性と耐酸化性とを有する。更に、本発明の正極を含むリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度及びサイクル特性に優れる。   The positive electrode according to the present invention has excellent flexibility and oxidation resistance. Furthermore, the lithium ion secondary battery including the positive electrode of the present invention is excellent in energy density and cycle characteristics.

本発明の蓄電デバイス(リチウムイオン二次電池)の実施形態の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of embodiment of the electrical storage device (lithium ion secondary battery) of this invention. 本発明の蓄電デバイス(リチウムイオン二次電池)の実施形態の別の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of embodiment of the electrical storage device (lithium ion secondary battery) of this invention.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の蓄電デバイスの正極の製造方法は、
スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを混合して正極スラリーを製造する混合工程と、
正極スラリーを製膜してフィルムとする製膜工程と、
このフィルムを乾燥する乾燥工程と、
を含むことを特徴とする。
The method for producing the positive electrode of the electricity storage device of the present invention is as follows.
A mixing step of producing a positive electrode slurry by mixing a spinel type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder;
A film forming step of forming a positive electrode slurry into a film; and
A drying step of drying the film;
It is characterized by including.

本発明の正極活物質として使用されるスピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物とは、スピネル型の結晶構造(金属元素A及びBと酸素から構成されるAB2O4の組成からなる8面体の結晶構造)を有するリチウムニッケルマンガン複合酸化物であり、特にLi Ni0.5Mn1.5O4 を挙げることができる。 The spinel type lithium nickel manganese composite oxide used as the positive electrode active material of the present invention has a spinel type crystal structure (octahedral crystal structure composed of AB2O4 composed of metal elements A and B and oxygen). Examples of the lithium nickel manganese composite oxide include Li Ni 0.5 Mn 1.5 O 4 .

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物は、ニッケルとマンガンを含む酸化物原料とリチウム化合物粉末とを混合し、焼成することにより得られる材料であり、4.5V以上の高電圧を印加可能な、エネルギー密度の高い正極活物質である。   The spinel type lithium nickel manganese composite oxide is a material obtained by mixing and firing an oxide raw material containing nickel and manganese and a lithium compound powder, and is capable of applying a high voltage of 4.5 V or higher. It is a high density positive electrode active material.

この正極活物質に対して、本発明では、アルギン酸塩バインダー、特にアルギン酸ナトリウムを用いる。アルギン酸塩バインダーを使用することにより、正極の製造における溶媒を水とすることができる。一般的に正極の製造に用いられている有機溶媒に比べ、水は沸点が低いために、正極の乾燥温度も低下し、製造の低コスト化が実現する。   In the present invention, an alginate binder, particularly sodium alginate is used for this positive electrode active material. By using an alginate binder, the solvent in the production of the positive electrode can be water. In general, since water has a lower boiling point than an organic solvent used for manufacturing a positive electrode, the drying temperature of the positive electrode is also reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、スピネル型ニッケルマンガン複合酸化物は、水に対して反応性の高い活物質ではないために、ドライルーム内での塗工等の水分管理が不要である点でも、ハンドリング及び製造コストの点で有利に用いられる。   In addition, since spinel-type nickel manganese composite oxide is not an active material that is highly reactive with water, it does not require water management such as coating in a dry room. Is advantageously used.

アルギン酸塩は、バインダーとしての接着力に優れ、柔軟性も高いため、負極と比べて、目付けの厚い正極中において活物質を保持することが可能である。例えば、負極で用いられる代表的な水溶性バインダーの1種であるSBR(スタジエン・ブタン・ゴム)を正極に用いた場合、バインダの接着力は優れているものの、柔軟性が無いため厚い目付けを保持することが出来ず、割れが発生し、活物質の滑落が発生する。   Alginates are excellent in adhesive strength as a binder and high in flexibility, and thus can hold an active material in a positive electrode having a larger basis weight than a negative electrode. For example, when SBR (Stadien / Butane / Rubber), one of the typical water-soluble binders used in the negative electrode, is used for the positive electrode, the binder has excellent adhesive strength, but it is not flexible, so it has a large weight. It cannot be held, cracks occur, and the active material slides down.

また、アルギン酸塩は水分散性に優れるために取り扱いが便利であり、適度な分散性を有することから正極合剤中に均一に配合されるため、組成に偏りのない正極フィルムが容易に製造される。例えば、負極で用いられる代表的な水溶性バインダーであるSBRを用いる場合は、SBRに粘性が無く分散性に乏しいため、CMC(カルボキシ・メチル・セルロース)水溶液を増粘剤とし添加し、分散性を向上する必要がある。   Alginates are easy to handle because they are excellent in water dispersibility, and since they are moderately dispersible, they are blended uniformly in the positive electrode mixture, so that a positive electrode film with no bias in composition can be easily produced. The For example, when using SBR, which is a typical water-soluble binder used in negative electrodes, SBR has no viscosity and poor dispersibility, so a CMC (carboxymethylmethylcellulose) aqueous solution is added as a thickener to add dispersibility. Need to improve.

この他、本発明では、1種類以上のアルギン酸塩、例えばアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、及びアルギン酸アンモニウムの他、更に1種類以上のアルギン酸エステル、例えばプロピレングリコールエステルを混合して用いてもよい。   In addition, in the present invention, in addition to one or more kinds of alginates such as sodium alginate, potassium alginate, and ammonium alginate, one or more kinds of alginate esters such as propylene glycol ester may be mixed and used.

正極活物質は、例えばアルギン酸塩又はアルギン酸エステルを溶媒に溶解させた後に、これをスピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物に添加、混合してスラリーを製造するか、又はスピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩又はアルギン酸エステルと、溶媒とを同時に混合して正極スラリーとすることができる。   The positive electrode active material is prepared, for example, by dissolving an alginate or an alginate in a solvent and then adding the mixture to a spinel type lithium nickel manganese composite oxide to produce a slurry, or a spinel type lithium nickel manganese composite oxide Then, alginate or alginate and a solvent can be mixed simultaneously to form a positive electrode slurry.

上記バインダーの溶媒としては、水、特に蒸留水を用いることができ、正極の調製用溶媒としては水のみを用いることが好ましい。しかしながら、バインダーや正極活物質の性質や環境に悪影響を与えない限り、水混和性溶媒、例えば低級アルコール、例えばエタノール等を、水に対して0〜30の割合で添加して用いることが可能とされる。   As the solvent for the binder, water, particularly distilled water can be used, and it is preferable to use only water as the solvent for preparing the positive electrode. However, as long as the properties and environment of the binder and the positive electrode active material are not adversely affected, a water-miscible solvent such as a lower alcohol such as ethanol can be added at a ratio of 0 to 30 with respect to water. Is done.

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーと、溶媒との混合割合は60〜90:1〜20:80〜150、好ましくは70〜90:5〜10:95〜120(質量基準)である。   The mixing ratio of the spinel type lithium nickel manganese composite oxide, the alginate binder, and the solvent is 60 to 90: 1 to 20:80 to 150, preferably 70 to 90: 5 to 10:95 to 120 (mass basis). It is.

上記正極スラリーを製造するための混合器としては、プラネタリーディスパー、特に自転公転式ミキサーを使用することができる(混合工程)。   As a mixer for producing the positive electrode slurry, a planetary disper, particularly a rotation / revolution mixer can be used (mixing step).

このように得られた正極スラリーを、正極集電体に塗布することによりフィルム状(スラリーフィルム)に成形し(製膜工程)、これを60℃以上100℃以下の温度で10分〜60分間乾燥することにより(乾燥工程)、本発明の正極が製造される。   The positive electrode slurry thus obtained is applied to a positive electrode current collector to form a film (slurry film) (film formation step), and this is performed at a temperature of 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower for 10 minutes to 60 minutes. By drying (drying step), the positive electrode of the present invention is manufactured.

更に、製膜工程後、乾燥工程の前に、前記フィルムの体積密度が2.0〜4.0g/cm3となるまで、ロールプレス等によりプレスすると、充放電容量を維持したまま、正極を小型化することができる。また、製膜工程後、乾燥工程前に、プレスを行うと、フィルムの接着性が向上し、加工が容易となる。 Further, after the film forming step and before the drying step, when the film is pressed by a roll press or the like until the volume density of the film becomes 2.0 to 4.0 g / cm 3 , the positive electrode is maintained while maintaining the charge / discharge capacity. It can be downsized. Further, if the pressing is performed after the film forming process and before the drying process, the adhesiveness of the film is improved and the processing becomes easy.

乾燥工程は、通常100℃〜120℃で、真空状態で1時間〜24時間行うことが好ましい。   It is preferable to perform a drying process normally at 100 to 120 degreeC and a vacuum state for 1 hour-24 hours.

このように、本発明では、例えば上述の方法により、スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物、アルギン酸塩バインダーとを含むことを特徴とする正極が得られる。   Thus, in the present invention, a positive electrode containing a spinel-type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder can be obtained by the above-described method, for example.

正極の総質量に対する、アルギン酸塩バインダーの含有量(乾質量)は1〜20質量%、特に3〜10質量%の範囲にあることが好ましい。この範囲の質量とすることにより、バインダーの接着力が十分に得られ、正極が必要な柔軟性を有するようになる。   The content (dry mass) of the alginate binder with respect to the total mass of the positive electrode is preferably in the range of 1 to 20 mass%, particularly 3 to 10 mass%. By setting it as the mass of this range, the adhesive force of a binder is fully acquired and a positive electrode comes to have a required softness | flexibility.

バインダーの乾燥質量が正極の総質量に対して1質量%を下回ると、製膜が困難となり、20質量%を超過すると、正極全体に占める正極活物質の割合が低下するためエネルギー密度の低下を生ずるほか、多量のバインダーがリチウムイオンの移動を阻害する抵抗として働くこともある。   If the dry mass of the binder is less than 1% by mass with respect to the total mass of the positive electrode, film formation becomes difficult. If the dry mass exceeds 20% by mass, the proportion of the positive electrode active material in the entire positive electrode decreases, so the energy density decreases. In addition to this, a large amount of binder may act as a resistance to inhibit lithium ion migration.

このように得られた本発明の正極は、エネルギー密度とサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を構成することができる。   The positive electrode of the present invention thus obtained can constitute a lithium ion secondary battery excellent in energy density and cycle characteristics.

以下に本発明のリチウムイオン蓄電デバイスの実施形態の一例として、リチウムイオン二次電池の例を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an example of a lithium ion secondary battery will be described as an example of an embodiment of a lithium ion electricity storage device of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るリチウムイオン二次電池の実施形態の一例を示す概略断面図である。図示のように、リチウムイオン二次電池20では、正極21と、負極22とがセパレータ23を介して対向配置されている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of a lithium ion secondary battery according to the present invention. As shown in the figure, in the lithium ion secondary battery 20, a positive electrode 21 and a negative electrode 22 are disposed to face each other with a separator 23 interposed therebetween.

正極21は、本発明の正極を含む正極合材層21aと、正極集電体21bとから構成されている。正極合材層21aは、正極集電体21bのセパレータ23側の面に形成されている。負極22は、負極合材層22aと、負極集電体22bとから構成されている。   The positive electrode 21 includes a positive electrode mixture layer 21a including the positive electrode of the present invention and a positive electrode current collector 21b. The positive electrode mixture layer 21a is formed on the separator 23 side surface of the positive electrode current collector 21b. The negative electrode 22 includes a negative electrode mixture layer 22a and a negative electrode current collector 22b.

負極合材層22aは、負極集電体22bのセパレータ23側の面に形成されている。これら正極21、負極22、セパレータ23は、図示しない外装容器に封入されており、外装容器内には非水電解液が充填されている。外装材としては例えば電池缶やラミネートフィルム等が挙げられる。また、正極集電体21bと負極集電体22bとには、必要に応じて、それぞれ外部端子接続用の図示しないリードが接続されている。   The negative electrode mixture layer 22a is formed on the separator 23 side surface of the negative electrode current collector 22b. The positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are sealed in an outer container (not shown), and the outer container is filled with a non-aqueous electrolyte. Examples of the exterior material include a battery can and a laminate film. Further, leads (not shown) for connecting external terminals are respectively connected to the positive electrode current collector 21b and the negative electrode current collector 22b as necessary.

次に、図2は、本発明に係るリチウムイオン二次電池の実施形態の別の一例を示す概略断面図である。図示のように、リチウムイオン二次電池30は、正極31と負極32とが、セパレータ33を介して交互に複数積層された電極ユニット34を備えている。正極31は、正極合材層31aが、正極集電体31bの両面に設けられて構成されている。負極32は、負極合材層32aが負極集電体32bの両面に設けられて構成されている(ただし、最上部および最下部の負極32については、負極合材層32aは片面のみ)。   Next, FIG. 2 is a schematic sectional view showing another example of the embodiment of the lithium ion secondary battery according to the present invention. As shown in the figure, the lithium ion secondary battery 30 includes an electrode unit 34 in which a plurality of positive electrodes 31 and negative electrodes 32 are alternately stacked via separators 33. The positive electrode 31 is configured by providing a positive electrode mixture layer 31a on both surfaces of a positive electrode current collector 31b. The negative electrode 32 is configured such that the negative electrode mixture layer 32a is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 32b (however, for the uppermost and lowermost negative electrodes 32, the negative electrode mixture layer 32a is only on one side).

また、正極集電体31bは図示しないが突出部分を有しており、複数の正極集電体31bの各突出部分はそれぞれ重ね合わされ、その重ね合わされた部分にリード36が溶接されている。負極集電体32bも同様に突出部分を有しており、複数の負極集電体32bの各突出部分が重ね合わされた部分にリード37が溶接されている。リチウムイオン二次電池30は、図示しないラミネートフィルム等の外装容器内に電極ユニット34と非水電解液が封入されて構成されている。リード36,37は外部機器との接続のため、外装容器の外部に露出される。   Further, although not shown, the positive electrode current collector 31b has a protruding portion, the protruding portions of the plurality of positive electrode current collectors 31b are overlapped, and the lead 36 is welded to the overlapped portion. Similarly, the negative electrode current collector 32b has a protruding portion, and a lead 37 is welded to a portion where the protruding portions of the plurality of negative electrode current collectors 32b are overlapped. The lithium ion secondary battery 30 is configured by enclosing an electrode unit 34 and a non-aqueous electrolyte in an exterior container such as a laminate film (not shown). The leads 36 and 37 are exposed to the outside of the outer container for connection with an external device.

また、リチウムイオン二次電池30は、最上部および最下部に負極を配置させたが、これに限定されず、最上部および最下部に正極を配置させる構成を有してもよい。   In addition, the lithium ion secondary battery 30 has the negative electrode disposed at the uppermost part and the lowermost part. However, the present invention is not limited thereto, and the positive electrode may be disposed at the uppermost part and the lowermost part.

[正極の製造]
本発明では、正極活物質として、スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物が用いられ、具体例としては、Li Ni0.5Mn1.5O4が特に好ましく用いられる。
[Production of positive electrode]
In the present invention, a spinel type lithium nickel manganese composite oxide is used as the positive electrode active material, and as a specific example, Li Ni 0.5 Mn 1.5 O 4 is particularly preferably used.

正極合材層の形成には、上記材料の他、更に結合剤(バインダー)、導電助剤及び溶剤が用いられる。   In addition to the above materials, a binder (binder), a conductive additive, and a solvent are used for forming the positive electrode mixture layer.

本発明の正極合材層の形成には、バインダーとして1種類以上のアルギン酸塩バインダー、好ましくは、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、及びアルギン酸アンモニウム、特に好ましくはアルギン酸ナトリウムが用いられる。更にスピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物の活性を阻害しないものであれば、アルギン酸塩バインダー以外の水溶性バインダーを更に混合してもよい。添加可能なバインダーの例としては、1種類以上のアルギン酸エステル、例えばプロピレングリコールエステルが挙げられる。   In the formation of the positive electrode mixture layer of the present invention, one or more alginate binders, preferably sodium alginate, potassium alginate, and ammonium alginate, particularly preferably sodium alginate, is used as a binder. Further, a water-soluble binder other than the alginate binder may be further mixed as long as it does not inhibit the activity of the spinel type lithium nickel manganese composite oxide. Examples of binders that can be added include one or more alginate esters, such as propylene glycol esters.

バインダーの配合量は、上記正極合材量に対して1〜20質量%(乾燥質量)、特に3〜10質量%であることが好ましい。   It is preferable that the compounding quantity of a binder is 1-20 mass% (dry mass) with respect to the said positive electrode compound material amount, especially 3-10 mass%.

正極合材層の形成に用いる導電助剤としては、例えばケッチェンブラック等の導電性カーボン、銅、鉄、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、インジウム及びタングステン等の金属、酸化インジウム及び酸化スズ等の導電性金属酸化物等が使用できる。導電材の配合量は、上記正極活物質に対して1〜30質量%が好ましい。   Examples of the conductive assistant used for forming the positive electrode mixture layer include conductive carbon such as ketjen black, metals such as copper, iron, silver, nickel, palladium, gold, platinum, indium and tungsten, indium oxide and tin oxide. Conductive metal oxides such as can be used. As for the compounding quantity of an electrically conductive material, 1-30 mass% is preferable with respect to the said positive electrode active material.

上記高電圧正極活物質、結合剤、及び導電助剤を含む混合物を溶媒に分散させた正極スラリーを、正極集電体上に塗布によりフィルム状に製膜し、乾燥することにより正極合材層を形成する。乾燥工程後にプレス加圧等を行っても良い。これにより正極合材層が均一且つ強固に集電体に圧着される。   A positive electrode mixture layer in which a positive electrode slurry in which a mixture containing the high-voltage positive electrode active material, a binder, and a conductive additive is dispersed in a solvent is coated on a positive electrode current collector to form a film and dried. Form. You may press-press etc. after a drying process. As a result, the positive electrode mixture layer is uniformly and firmly pressed onto the current collector.

正極合材層の厚さは10〜200μm、好ましくは20〜100μmである。   The thickness of the positive electrode mixture layer is 10 to 200 μm, preferably 20 to 100 μm.

正極集電体は正極合材層と接する面が導電性を示す導電性基体であれば良く、例えば、金属、導電性金属酸化物、導電性カーボン等の導電性材料で形成された導電性基体や導電性の箔、非導電性の基体本体を上記の導電性材料で被覆したものが使用できる。導電性材料としては、銅、金、アルミニウムもしくはそれらの合金又は導電性カーボンが好ましい。   The positive electrode current collector need only be a conductive substrate whose surface in contact with the positive electrode mixture layer exhibits conductivity. For example, a conductive substrate formed of a conductive material such as metal, conductive metal oxide, or conductive carbon. In addition, a conductive foil or a non-conductive base body covered with the conductive material can be used. As the conductive material, copper, gold, aluminum, an alloy thereof, or conductive carbon is preferable.

正極集電体は、上記材料のエキスパンドメタル、パンチングメタル、箔、網、発泡体等を用いることができる。多孔質体の場合の貫通孔の形状や個数等は特に制限はなく、リチウムイオンの移動を阻害しない範囲で適宜設定できる。   As the positive electrode current collector, an expanded metal, a punching metal, a foil, a net, a foam, or the like of the above materials can be used. The shape and number of through holes in the case of a porous body are not particularly limited, and can be appropriately set within a range that does not inhibit the movement of lithium ions.

また、本発明においては、正極合材層の目付けを4mg/cm2以上、25mg/cm2以下とすることで、優れたサイクル特性を得ることができる。目付けが4mg/cm2未満または25mg/cm2を超えると、サイクル劣化が生じる。なお、目付けが大きいほど高容量が得られる。正極合材層の目付けは10mg/cm2以上、20mg/cm2以下であることがさらに好ましい。なお、ここでいう目付けとは正極集電体の一方の面側の正極合材層の目付けを意味する。正極合材層を正極集電体の両面に形成する場合には、一方の面および他方の面の正極合材層がそれぞれ上記範囲に含まれるよう形成される。 Moreover, in this invention, the outstanding cycling characteristics can be acquired by making the fabric weight of a positive electrode compound-material layer into 4 mg / cm < 2 > or more and 25 mg / cm < 2 > or less. When the basis weight is less than 4 mg / cm 2 or more than 25 mg / cm 2 , cycle deterioration occurs. Note that the larger the basis weight, the higher the capacity. The basis weight of the positive electrode mixture layer is more preferably 10 mg / cm 2 or more and 20 mg / cm 2 or less. Note that the basis weight here means the basis weight of the positive electrode mixture layer on one surface side of the positive electrode current collector. In the case where the positive electrode mixture layer is formed on both surfaces of the positive electrode current collector, the positive electrode mixture layer on one surface and the other surface is formed so as to be included in the above ranges.

[負極の製造]
本発明において負極は、特に制限はなく、公知の材料を用いて作製することができる。
[Manufacture of negative electrode]
In the present invention, the negative electrode is not particularly limited, and can be produced using a known material.

負極活物質としては、リチウムイオンを脱挿入可能な材料であればいずれも使用可能であり、例えば、炭素系材料、シリコン系材料、スズ系材料、又はポリアセン系物質を挙げることができる。   Any material can be used as the negative electrode active material as long as it is a material capable of removing and inserting lithium ions, and examples thereof include a carbon-based material, a silicon-based material, a tin-based material, and a polyacene-based material.

更に具体的には、炭素系材料としては、例えば、リチウム・インタカレーション炭素材料(リチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な物質)、例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、及び易黒鉛化炭素を、
シリコン系材料としては、例えば、シリコン、及びシリコン合金を、
スズ系材料としては、例えば、スズ、及びスズ合金を、
リチウム系金属材料としては、例えばリチウム合金(Li−Al合金等)、及びリチウム化合物(窒化リチウム等)を、
ポリアセン系有機半導体としては、例えば、ポリアセン系骨格を有する不溶且つ不融性のPAS等を挙げることができる。
More specifically, as the carbon-based material, for example, lithium intercalation carbon material (substance capable of reversibly removing and inserting lithium ions) such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon,
Examples of silicon-based materials include silicon and silicon alloys.
Examples of tin-based materials include tin and tin alloys.
Examples of lithium metal materials include lithium alloys (Li-Al alloys and the like) and lithium compounds (lithium nitride and the like)
Examples of the polyacene organic semiconductor include insoluble and infusible PAS having a polyacene skeleton.

このうち、本発明では炭素系材料、シリコン系材料、スズ系材料が好ましく使用される。   Of these, carbon-based materials, silicon-based materials, and tin-based materials are preferably used in the present invention.

これら負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵能力に優れ、大充放電容量のリチウムイオン蓄電デバイスを構成可能である。   These negative electrode active materials are excellent in the ability to occlude lithium ions, and can constitute a lithium ion electricity storage device having a large charge / discharge capacity.

負極活物質は1種類の材料から構成されても、2種類以上の材料の混合物であってもよい。   The negative electrode active material may be composed of one type of material or a mixture of two or more types of materials.

本発明における負極の製造は、上述の負極活物質及び結合剤を含む混合物を溶媒に分散させた負極スラリーを、負極集電体上に塗布、乾燥等することにより負極合材層を形成する。なお、結合剤(バインダー)、溶媒及び集電体は上述の正極の場合と同様なものが使用できる。   In the production of the negative electrode in the present invention, a negative electrode mixture layer is formed by applying a negative electrode slurry in which a mixture containing the negative electrode active material and the binder described above is dispersed in a solvent and drying the mixture on a negative electrode current collector. Note that the same binder (binder), solvent, and current collector as those for the positive electrode described above can be used.

負極合材層の厚さは一般に10〜200μm、好ましくは20〜100μmである。   The thickness of the negative electrode mixture layer is generally 10 to 200 μm, preferably 20 to 100 μm.

また、本発明においては、負極合材層の目付けは、正極合材層の目付けに合わせて適宜設計される。通常、リチウムイオン二次電池では、正負極の容量バランスやエネルギー密度の観点から正極と負極の容量(mAh)がおおよそ同じになるように設計される。よって、負極合材層の目付けは、負極活物質の種類や正極の容量等に基づいて設定される。   In the present invention, the basis weight of the negative electrode mixture layer is appropriately designed in accordance with the basis weight of the positive electrode mixture layer. Usually, a lithium ion secondary battery is designed so that the capacity (mAh) of the positive electrode and the negative electrode is approximately the same from the viewpoint of capacity balance and energy density of the positive and negative electrodes. Therefore, the basis weight of the negative electrode mixture layer is set based on the type of the negative electrode active material, the capacity of the positive electrode, and the like.

[非水電解液]
本発明における非水電解液は、特に制限はなく、公知の材料を使用できる。例えば、高電圧でも電気分解を起こさないという点、リチウムイオンが安定に存在できるという点から、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液を使用できる。
[Non-aqueous electrolyte]
There is no restriction | limiting in particular in the non-aqueous electrolyte in this invention, A well-known material can be used. For example, an electrolytic solution in which a general lithium salt is used as an electrolyte and is dissolved in an organic solvent can be used from the viewpoint that electrolysis does not occur even at a high voltage and that lithium ions can exist stably.

電解質としては、例えば、CF3SO3Li、C49SO8Li、(CF3SO22NLi、(CF3SO23CLi、LiBF4、LiPF6、LiClO4等又はこれらの2種以上の混合物が挙げられる。 Examples of the electrolyte include CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 8 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 3 CLi, LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4, etc. The mixture of 2 or more types is mentioned.

有機溶媒としては、例えば、
C1−C10アルキレンカーボネート、好ましくはC1−C6アルキレンカーボネート、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、
C1−C10アルキルカーボネート、好ましくはC1−C6アルキルカーボネート、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及び
フルオロエチレンカーボネート、ビニルカーボネート、トリフルオロメチルプロピレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4-メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、及びプロピオトリルが挙げられる。
As an organic solvent, for example,
C 1 -C 10 alkylene carbonate, preferably C 1 -C 6 alkylene carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate,
C 1 -C 10 alkyl carbonate, preferably C 1 -C 6 alkyl carbonates, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and fluoroethylene carbonate, vinyl carbonate, trifluoromethyl propylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, Examples include 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, and propiotolyl.

本発明では、これらのいずれか1種類、又は2種以上の混合溶媒が用いられる。   In the present invention, any one of these or a mixed solvent of two or more thereof is used.

このうち、本発明では、特に、C1−C10アルキルカーボネート及びC1−C10アルキレンカーボネートの一種類以上を含むことが好ましく、これらのカーボネートを電解液に用いることにより、リチウムイオン伝導性の良好なSEI被膜の生成が可能となる。 Among these, in the present invention, in particular, it is preferable to include one or more of C 1 -C 10 alkyl carbonate and C 1 -C 10 alkylene carbonate, and by using these carbonates in the electrolyte, lithium ion conductive A good SEI film can be produced.

非水電解液中の電解質濃度は0.1〜5.0mol/Lが好ましく、0.5〜3.0mol/Lが更に好ましい。   The electrolyte concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.5 to 3.0 mol / L.

非水電解液は液状でも良く、可塑剤やポリマー等を混合し、固体電解質又はポリマーゲル電解質としたものでも良い。   The non-aqueous electrolyte may be liquid, or may be a solid electrolyte or polymer gel electrolyte mixed with a plasticizer or a polymer.

[セパレータ]
本発明で使用するセパレータは、特に制限はなく、公知のセパレータを使用できる。例えば、電解液、正極活物質、負極活物質に対して耐久性があり、連通気孔を有する電子伝導性の無い多孔質体等を好ましく使用できる。このような多孔質体として例えば、織布、不織布、合成樹脂性微多孔膜、ガラス繊維などが挙げられる。合成樹脂性の微多孔膜が好ましく用いられ、特にポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン製微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗の面で好ましい。
[Separator]
The separator used in the present invention is not particularly limited, and a known separator can be used. For example, a porous body having durability against an electrolytic solution, a positive electrode active material, and a negative electrode active material and having continuous air holes and having no electronic conductivity can be preferably used. Examples of such a porous body include woven fabric, non-woven fabric, synthetic resin microporous membrane, and glass fiber. A synthetic resin microporous membrane is preferably used, and a polyolefin microporous membrane such as polyethylene or polypropylene is particularly preferable in terms of thickness, membrane strength, and membrane resistance.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to this embodiment.

I.コインセルの製造
[実施例1]
[正極]
以下の材料から正極合材を調整した。
I. Manufacture of coin cell [Example 1]
[Positive electrode]
A positive electrode mixture was prepared from the following materials.

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn1.54 )85質量部
アルギン酸ナトリウム 5質量部
カーボンブラック 10質量部
蒸留水 100質量部
Spinel type lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) 85 parts by mass Sodium alginate 5 parts by mass Carbon black 10 parts by mass Distilled water 100 parts by mass

アルギン酸ナトリウムを水に溶解させた後、これを正極活物質(LiNi0.5Mn1.54 )に添加し、残りの材料を混合して、正極合材スラリーを得た。 After sodium alginate was dissolved in water, this was added to the positive electrode active material (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ), and the remaining materials were mixed to obtain a positive electrode mixture slurry.

正極合材スラリーをアルミニウム箔(厚さ10μm)の正極集電体に、ドクターブレード法により厚さ400μmで塗布し、予備乾燥し、正極集電体上に正極合材層を形成した。正極合材層の目付けは(片面当たり)20mg/cm2とした。 The positive electrode mixture slurry was applied to a positive electrode current collector made of aluminum foil (thickness 10 μm) at a thickness of 400 μm by a doctor blade method and pre-dried to form a positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector. The basis weight of the positive electrode mixture layer was 20 mg / cm 2 (per one side).

予備乾燥した電極を、ロールプレスによりプレスし、真空乾燥機を用いて120℃にて真空状態12時間にわたり本乾燥に付した。体積密度2.7g/cm3の本発明による正極が得られた。 The pre-dried electrode was pressed by a roll press and subjected to main drying at 120 ° C. in a vacuum state for 12 hours using a vacuum dryer. A positive electrode according to the invention having a volume density of 2.7 g / cm 3 was obtained.

[負極]
負極として、厚さ38μmのLi金属箔を負極として使用した。
[Negative electrode]
As the negative electrode, a 38 μm thick Li metal foil was used as the negative electrode.

[電解液]
EC/DMC/MEC/FEC(混合割合=(5:5:5:1)に対して1.2MLiPF6を溶解させた電解液を使用した。
[Electrolyte]
An electrolyte solution in which 1.2 M LiPF6 was dissolved in EC / DMC / MEC / FEC (mixing ratio = (5: 5: 5: 1)) was used.

[コインセルの作製]
上述のように作製した正極2枚と、負極1枚とを用いて、図1で示したようなリチウムイオン二次電池を作製した。具体的には、正極と負極の間に、ポリエチレンセパレータを介して積層し、上記非水電解液を注液し、真空含浸にて電極内部に電解液を浸透させた後、R2032型コインセル(リチウムイオン二次電池)を作製した。
[Production of coin cell]
A lithium ion secondary battery as shown in FIG. 1 was produced using two positive electrodes produced as described above and one negative electrode. Specifically, it is laminated between a positive electrode and a negative electrode via a polyethylene separator, and the non-aqueous electrolyte is injected, and the electrolyte is infiltrated into the electrode by vacuum impregnation. An ion secondary battery) was produced.

[実施例2]
正極合剤の組成を以下のように変更した以外は、実施例1と同様の操作により本発明のリチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 2]
A lithium ion secondary battery of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition of the positive electrode mixture was changed as follows.

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn1.54 )80質量部
アルギン酸ナトリウム 10質量部
カーボンブラック 10質量部
蒸留水 100質量部
Spinel type lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) 80 parts by mass Sodium alginate 10 parts by mass Carbon black 10 parts by mass Distilled water 100 parts by mass

[比較例1]
正極合剤の組成を以下のように変更した以外は、実施例1と同様の操作により、比較用のリチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 1]
A comparative lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition of the positive electrode mixture was changed as follows.

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn1.54 )85質量部
スチレンブタジエンゴム(SBR) 3質量部
カルボキシメチルセルロース(CMC) 2質量部
カーボンブラック 10質量部
蒸留水 100質量部
Spinel type lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) 85 parts by mass Styrene butadiene rubber (SBR) 3 parts by mass Carboxymethylcellulose (CMC) 2 parts by mass Carbon black 10 parts by mass Distilled water 100 parts by mass

[比較例2]
正極合剤の組成を以下のように変更し、本乾燥を125℃、真空状態にて12時間に変更した以外は実施例1と同様の操作により、比較用のリチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 2]
A comparative lithium ion secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the positive electrode mixture was changed as follows, and the main drying was changed to 125 ° C. and 12 hours in a vacuum state. .

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn1.54 )85質量部
ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 5質量部
カーボンブラック 10質量部
N−メチル2−ピロリドン(NMP:沸点202℃) 100質量部
Spinel type lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) 85 parts by mass Polyvinylidene fluoride (PVDF) 5 parts by mass Carbon black 10 parts by mass N-methyl 2-pyrrolidone (NMP: boiling point 202 ° C.) 100 parts by mass

各実施例及び比較例において、電極剥離は観察されず、電極剥離の生じないバインダーの最小量は5質量部(乾燥質量5質量%)以下であることがわかった。   In each Example and Comparative Example, no electrode peeling was observed, and it was found that the minimum amount of binder that did not cause electrode peeling was 5 parts by mass (dry mass 5% by mass) or less.

II.充放電試験
実施例1、2、比較例1及び2により得られたリチウムイオン二次電池を、充放電装置により、電流0.1Cにて電圧4.9Vまで、24時間定電流定電圧充電し、電流0.2Cにて電圧3Vまで放電した(一回目充放電)。その後、電流0.2Cにて電圧4.9Vまで、7.5時間定電流定電圧充電し、電流0.2Cにて電圧3Vまで放電した(二回目目充放電)。更に二回目充放電と同様の条件で三回目充放電を行った。
II. Charge / Discharge Test The lithium ion secondary batteries obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were charged to a voltage of 4.9 V at a current of 0.1 C and a constant current constant voltage for 24 hours using a charge / discharge device. The battery was discharged to a voltage of 3 V at a current of 0.2 C (first charge / discharge). Thereafter, the battery was charged at a constant current and a constant voltage for 7.5 hours at a current of 0.2 C to a voltage of 4.9 V, and discharged to a voltage of 3 V at a current of 0.2 C (second charge / discharge). Further, the third charge / discharge was performed under the same conditions as the second charge / discharge.

この後、電流0.7Cにて電圧4.9Vまで、3時間定電流定電圧充電し、電流0.5Cにて電圧3Vまで放電するサイクルを更に1〜100サイクル繰り返した。なお、実施例2については40サイクルまでしか試験を行っていない。   Thereafter, a cycle of constant current and constant voltage charging at a current of 0.7 C to a voltage of 4.9 V for 3 hours and discharging to a voltage of 3 V at a current of 0.5 C was further repeated for 1 to 100 cycles. In addition, about Example 2, it has tested only to 40 cycles.

1サイクル目の放電容量を測定し、40サイクル目又は100サイクル目で得られた放電容量の比率を算出した。結果を表1に記載する。   The discharge capacity at the first cycle was measured, and the ratio of the discharge capacity obtained at the 40th or 100th cycle was calculated. The results are listed in Table 1.

Figure 2014096238
Figure 2014096238

上記表より、本発明のリチウムイオン二次電池は、40サイクル後も、放電容量に変化が見られず、100サイクル後も、比較例2のリチウムイオン二次電池と同等のサイクル特性を有していることがわかる。   From the above table, the lithium ion secondary battery of the present invention shows no change in discharge capacity even after 40 cycles, and has cycle characteristics equivalent to those of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 even after 100 cycles. You can see that

また、水溶性バインダーとして、スチレンブタジエンゴムとカルボキシメチルセルロースとの混合物を用いた正極は、製膜をすることは可能であったが、これを含むリチウムイオン二次電池(比較例1)を構成しても、充放電を行うことができなかった。   In addition, a positive electrode using a mixture of styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose as a water-soluble binder could be formed into a film, but constituted a lithium ion secondary battery (Comparative Example 1) containing this. However, charging / discharging could not be performed.

上記のように水溶性バインダーであるアルギン酸ナトリウムを用いたリチウムイオン二次電池は、有機溶媒を用いる必要がないために環境に対する負荷もが小さいのみならず、サイクル特性に優れることがわかる。   As described above, it is understood that the lithium ion secondary battery using sodium alginate which is a water-soluble binder does not need to use an organic solvent and thus has a small environmental load and is excellent in cycle characteristics.

また、有機溶媒は水に比べて沸点が高いことにより、比較例2による正極は、本乾燥に要する乾燥温度が高い。これに対して、実施例1及び2では正極の乾燥温度が低く、節電にもつながると考えられる。   In addition, since the organic solvent has a higher boiling point than water, the positive electrode according to Comparative Example 2 has a high drying temperature required for the main drying. On the other hand, in Examples 1 and 2, the drying temperature of the positive electrode is low, which is considered to lead to power saving.

本発明は上記の実施の形態の構成及び実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。   The present invention is not limited to the configurations and examples of the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the invention.

20、30 リチウムイオン二次電池
21、31 正極
21a、31a 正極合材層
21b、31b 正極集電体
22、32 負極
22a、32a 負極合材層
22b、32b 負極集電体
23、33 セパレータ
34 電極ユニット
36、37 リード
20, 30 Lithium ion secondary battery 21, 31 Positive electrode 21a, 31a Positive electrode mixture layer 21b, 31b Positive electrode collector 22, 32 Negative electrode 22a, 32a Negative electrode mixture layer 22b, 32b Negative electrode collector 23, 33 Separator 34 Electrode Unit 36, 37 lead

Claims (8)

スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを混合する混合工程と、
前記混合物を製膜してフィルムとする製膜工程と、
前記フィルムを乾燥する乾燥工程と、
を含むことを特徴とする蓄電デバイスの正極の製造方法。
A mixing step of mixing a spinel type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder;
A film forming step of forming the mixture into a film;
A drying step of drying the film;
The manufacturing method of the positive electrode of the electrical storage device characterized by the above-mentioned.
スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物がLi Ni0.5Mn1.5O4であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 The process according to claim 1, spinel type lithium-nickel-manganese composite oxide is characterized by a Li Ni 0.5 Mn 1.5 O 4. アルギン酸塩が、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、及びアルギン酸アンモニウムから選択される1種類以上の材料であることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the alginate is one or more materials selected from sodium alginate, potassium alginate, and ammonium alginate. 前記乾燥工程におけるフィルムの乾燥を60℃以上120℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the film is dried in the drying step at a temperature of 60C or higher and 120C or lower. 前記製膜工程の後、前記乾燥工程の前に、前記フィルムの体積密度が2.0〜4.0g/cm3となるまで加圧する加圧工程を更に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。 The method further comprises a pressurizing step of pressurizing the film until the volume density of the film becomes 2.0 to 4.0 g / cm 3 after the film forming step and before the drying step. 5. The production method according to any one of 4 above. スピネル型リチウムニッケルマンガン複合酸化物と、アルギン酸塩バインダーとを含むことを特徴とする正極。   A positive electrode comprising a spinel type lithium nickel manganese composite oxide and an alginate binder. アルギン酸塩が、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、及びアルギン酸アンモニウムから選択される1種類以上の材料であることを特徴とする請求項6に記載の正極。   The positive electrode according to claim 6, wherein the alginate is one or more materials selected from sodium alginate, potassium alginate, and ammonium alginate. 正極の総質量に対するアルギン酸塩バインダーの含有量(乾質量)が、1〜20質量%の範囲にあることを特徴とする請求項6又は7に記載の正極。   The positive electrode according to claim 6 or 7, wherein the content (dry mass) of the alginate binder with respect to the total mass of the positive electrode is in the range of 1 to 20% by mass.
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