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JP6936419B2 - Electrodes for lithium-ion secondary batteries and lithium-ion secondary batteries - Google Patents

Electrodes for lithium-ion secondary batteries and lithium-ion secondary batteries Download PDF

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JP6936419B2 JP2021504049A JP2021504049A JP6936419B2 JP 6936419 B2 JP6936419 B2 JP 6936419B2 JP 2021504049 A JP2021504049 A JP 2021504049A JP 2021504049 A JP2021504049 A JP 2021504049A JP 6936419 B2 JP6936419 B2 JP 6936419B2
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Description

本発明は、電極活物質層の端部に隣接し、かつ該端部を覆うように配置された絶縁層を備えるリチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to an electrode for a lithium ion secondary battery having an insulating layer arranged adjacent to the end portion of the electrode active material layer and arranged so as to cover the end portion, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、電力貯蔵用の大型定置用電源、電気自動車用等の電源として利用されており、近年では電池の小型化及び薄型化の研究が進展している。リチウムイオン二次電池は、金属箔の表面に電極活物質層を形成した両電極と、両電極の間に配置されるセパレータを備えるものが一般的である。セパレータは、両電極間の短絡防止や電解液を保持する役割を果たす。 Lithium-ion secondary batteries are used as large-scale stationary power sources for power storage, power sources for electric vehicles, etc., and in recent years, research on miniaturization and thinning of batteries has been progressing. A lithium ion secondary battery generally includes both electrodes having an electrode active material layer formed on the surface of a metal foil and a separator arranged between the electrodes. The separator plays a role of preventing a short circuit between both electrodes and holding an electrolytic solution.

リチウムイオン二次電池では、特に、集電体上の活物質層の端部近傍で短絡の発生率が高くなる。これに対し、両電極間の短絡をより確実に防止するために、上記短絡の発生率が高い部分を絶縁テープで被覆した非水系二次電池が従来技術として知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の非水系二次電池では、集電体の露出部と正極合剤層の塗布部との境目部分に絶縁テープを貼り付けることにより、内部短絡を防止している。 In a lithium ion secondary battery, the occurrence rate of short circuits is particularly high near the end of the active material layer on the current collector. On the other hand, in order to more reliably prevent a short circuit between both electrodes, a non-aqueous secondary battery in which a portion having a high occurrence rate of the short circuit is coated with an insulating tape is known as a prior art (for example, Patent Document). 1). In the non-aqueous secondary battery described in Patent Document 1, an insulating tape is attached to the boundary portion between the exposed portion of the current collector and the coating portion of the positive electrode mixture layer to prevent an internal short circuit.

特開2009−134915号公報JP-A-2009-134915

リチウムイオン二次電池用電極は、製造時に例えば切断などされることで端部にバリが発生することがある。しかし、積層型電池の場合、電極端部にバリがあると、電極のバリが、その電極に対向する電極に設けられた絶縁テープを突き破って、両電極間の短絡が発生する場合がある。 The electrode for a lithium ion secondary battery may have burrs at its end due to, for example, cutting during manufacturing. However, in the case of a laminated battery, if there is a burr at the end of the electrode, the burr of the electrode may break through the insulating tape provided on the electrode facing the electrode, causing a short circuit between the two electrodes.

そこで、本発明は、電極にバリがあっても、両電極間の短絡を確実に防止できるリチウムイオン二次電池用電極及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of reliably preventing a short circuit between both electrodes even if the electrode has burrs, and a lithium ion secondary battery provided with the electrode. ..

本発明者は、鋭意検討の結果、電極活物質層の端部に隣接し、かつその端部を覆うように配置された絶縁層を、所定の引張弾性率及び破断伸びとすることにより、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下の[1]〜[11]である。
[1]集電体と、前記集電体の表面上に設けられる電極活物質層及び絶縁層とを備え、
前記絶縁層が、前記電極活物質層の端部に隣接し、かつ該端部を覆うように設けられるリチウムイオン二次電池用電極であって、
前記絶縁層は、JIS K 7161に準拠して測定される引張弾性率が2.0〜7.0GPaであり、かつJIS K 7161に準拠して測定される破断伸びが15%以上である、リチウムイオン二次電池用電極。
[2]前記絶縁層が、ポリイミド系樹脂を含む上記[1]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[3]前記絶縁層が、さらにフッ素樹脂を含む上記[2]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[4]前記絶縁層における前記ポリイミド系樹脂の含有量が、前記絶縁層全量基準で、45質量%以上100質量%以下である上記[2]又は[3]に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[5]前記絶縁層が、前記集電体の表面及び前記電極活物質層の端部に対して被膜された絶縁コーティング層である上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[6]前記集電体が、アルミニウム及びステンレスから選択されるいずれかから形成される上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[7]前記絶縁層と前記集電体との間の密着強度が200N/m以上である上記[1]〜[6]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[8]前記電極活物質層が正極活物質層である上記[1]〜[7]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
[9]上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極を備えるリチウムイオン二次電池。
[10]負極と、正極とを備え、
前記正極が、前記リチウムイオン二次電池用電極である上記[9]に記載のリチウムイオン二次電池。
[11]正極と、負極とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置され、各層を構成する正極それぞれの集電体の端部が纏められて正極端子に接続され、かつ各層を構成する負極それぞれの集電体の端部が纏められ負極端子に接続されるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極、又は前記負極の少なくとも一方が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、
前記絶縁層は、前記集電体の纏められた端部側において、前記電極活物質層の端部に隣接するよう配置される請求項9又は10に記載のリチウムイオン二次電池。
As a result of diligent studies, the present inventor has determined that the insulating layer arranged adjacent to the end portion of the electrode active material layer and covering the end portion has a predetermined tensile elastic modulus and elongation at break. We have found that the problem can be solved and completed the following invention. The gist of the present invention is the following [1] to [11].
[1] A current collector and an electrode active material layer and an insulating layer provided on the surface of the current collector are provided.
An electrode for a lithium ion secondary battery in which the insulating layer is provided so as to be adjacent to and cover the end of the electrode active material layer.
The insulating layer is lithium having a tensile elastic modulus of 2.0 to 7.0 GPa measured according to JIS K 7161 and a breaking elongation of 15% or more measured according to JIS K 7161. Electrode for ion secondary battery.
[2] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1], wherein the insulating layer contains a polyimide resin.
[3] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [2], wherein the insulating layer further contains a fluororesin.
[4] The lithium ion secondary battery according to the above [2] or [3], wherein the content of the polyimide resin in the insulating layer is 45% by mass or more and 100% by mass or less based on the total amount of the insulating layer. electrode.
[5] The item according to any one of [1] to [4] above, wherein the insulating layer is an insulating coating layer coated on the surface of the current collector and the end portion of the electrode active material layer. Electrode for lithium ion secondary battery.
[6] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [5], wherein the current collector is formed of any one selected from aluminum and stainless steel.
[7] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [6], wherein the adhesion strength between the insulating layer and the current collector is 200 N / m or more.
[8] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [7], wherein the electrode active material layer is a positive electrode active material layer.
[9] A lithium ion secondary battery comprising the electrode for the lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [8].
[10] A negative electrode and a positive electrode are provided.
The lithium ion secondary battery according to the above [9], wherein the positive electrode is an electrode for the lithium ion secondary battery.
[11] The positive electrode and the negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided, and the ends of the current collectors of the positive electrodes constituting each layer are collectively connected to the positive electrode terminal and constitute each layer. A lithium-ion secondary battery in which the ends of the current collectors of each of the negative electrodes are grouped together and connected to the negative electrode terminals.
At least one of the positive electrode and the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery.
The lithium ion secondary battery according to claim 9 or 10, wherein the insulating layer is arranged so as to be adjacent to the end portion of the electrode active material layer on the bundled end side of the current collector.

本発明によれば、電極端部にバリがあっても、両電極間の短絡を確実に防止できるリチウムイオン二次電池用電極及びその電極を備えたリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of reliably preventing a short circuit between both electrodes even if there is a burr at the end of the electrode, and a lithium ion secondary battery provided with the electrode. ..

図1(a)は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の概略断面図であり、図1(b)は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の概略平面図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of an electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. It is a schematic plan view. 絶縁層用原料の塗布に用いるダイヘッドの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the die head used for coating the raw material for an insulating layer. 絶縁層用原料の塗布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the application of the raw material for an insulating layer. 電極活物質層及び絶縁層を形成した集電体の分割を説明するための図である。It is a figure for demonstrating division of the current collector which formed the electrode active material layer and the insulating layer. 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の変形例の概略断面図である。It is schematic cross-sectional view of the modification of the electrode for a lithium ion secondary battery in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の変形例の概略断面図である。It is schematic cross-sectional view of the modification of the electrode for a lithium ion secondary battery in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の概略断面図である。It is the schematic sectional drawing of the lithium ion secondary battery in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の変形例の概略断面図である。It is schematic cross-sectional view of the modification of the lithium ion secondary battery in one Embodiment of this invention. 実施例の短絡テストに用いた装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the apparatus used for the short circuit test of an Example.

[リチウムイオン二次電池用電極]
以下、図1を参照して本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極について説明する。図1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極の概略断面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は、集電体20と、集電体20の両側の表面上に設けられる電極活物質層30及び絶縁層40とを備える。各絶縁層40は、電極活物質層30の端部31に隣接し、かつその端部31を覆うように配置される。これにより、絶縁層40は、電極活物質層30の表面と、電極活物質層30が設けられない集電体20の表面に跨るように設けられる。また、絶縁層40は、電極活物質層30の端部のみを覆うように設けられ、端部以外の箇所は絶縁層40によって覆われなくてよい。
[Electrodes for lithium-ion secondary batteries]
Hereinafter, the electrode for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention includes a current collector 20, an electrode active material layer 30 and an insulating layer provided on the surfaces of both sides of the current collector 20. 40 and. Each insulating layer 40 is arranged so as to be adjacent to the end portion 31 of the electrode active material layer 30 and to cover the end portion 31 thereof. As a result, the insulating layer 40 is provided so as to straddle the surface of the electrode active material layer 30 and the surface of the current collector 20 in which the electrode active material layer 30 is not provided. Further, the insulating layer 40 is provided so as to cover only the end portion of the electrode active material layer 30, and the portion other than the end portion does not have to be covered by the insulating layer 40.

本発明において、絶縁層40は、JIS K 7161に準拠して測定される引張弾性率が2.0〜7.0GPaであり、かつJIS K 7161に準拠して測定される破断伸びが15%以上である。
本発明では、電極活物質層30を所定の引張弾性率と所定の破断伸びを有する絶縁層40によって覆うことで、電極10に対向する別の電極の端部にバリがあっても、そのバリが絶縁層40を突き破りにくくなる。そのため、電極のバリによる両電極間の短絡を防止できる。
In the present invention, the insulating layer 40 has a tensile elastic modulus of 2.0 to 7.0 GPa measured according to JIS K 7161 and a breaking elongation of 15% or more measured according to JIS K 7161. Is.
In the present invention, by covering the electrode active material layer 30 with an insulating layer 40 having a predetermined tensile elastic modulus and a predetermined elongation at break, even if there is a burr at the end of another electrode facing the electrode 10, the burr is the burr. Is less likely to break through the insulating layer 40. Therefore, it is possible to prevent a short circuit between the two electrodes due to electrode burrs.

(絶縁層)
絶縁層40は、正極及び負極間の短絡を確実に防止するために設けられた層である。上述したように、絶縁層40は、電極活物質層30の端部31に隣接し、かつその端部31を覆うように配置される。これにより、対向する電極にバリがある場合、そのバリは、絶縁層40に当接することになる。そして、そのバリは絶縁層40を突き抜けにくくなるため、電極のバリに起因する短絡を確実に防止することができる。
(Insulation layer)
The insulating layer 40 is a layer provided for surely preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. As described above, the insulating layer 40 is arranged so as to be adjacent to the end portion 31 of the electrode active material layer 30 and to cover the end portion 31 thereof. As a result, if there are burrs on the opposing electrodes, the burrs will come into contact with the insulating layer 40. Then, since the burr is less likely to penetrate the insulating layer 40, a short circuit due to the burr of the electrode can be reliably prevented.

絶縁層40は、JIS K 7161に準拠して測定される引張弾性率が2.0〜7.0GPaであり、かつJIS K 7161に準拠して測定される破断伸びが15%以上である。絶縁層40の引張弾性率が2.0GPa未満となり又は7.0GPaより大きくなったり、破断伸びが15%未満となったりすると、絶縁層40の強度や柔軟性が不足して、対向する電極のバリにより絶縁層40が突き抜けられて、バリに起因する短絡が発生しやすくなる。また、密着強度も低下しやすくなる。 The insulating layer 40 has a tensile elastic modulus of 2.0 to 7.0 GPa measured according to JIS K 7161 and a breaking elongation of 15% or more measured according to JIS K 7161. If the tensile elastic modulus of the insulating layer 40 is less than 2.0 GPa, or greater than 7.0 GPa, or the elongation at break is less than 15%, the strength and flexibility of the insulating layer 40 are insufficient, and the opposing electrodes have insufficient strength and flexibility. The insulating layer 40 is pierced by the burrs, and a short circuit due to the burrs is likely to occur. In addition, the adhesion strength tends to decrease.

短絡の発生をより確実に防止する観点から、引張弾性率は2.5GPa以上が好ましく、3.0GPa以上がより好ましく、また、破断伸び、及び集電体との密着強度を一定値以上としやすくする観点から、引張弾性率は6.7GPa以下が好ましく、6.2GPa以下がより好ましい。
短絡の発生をより確実に防止し、かつ集電体に対する密着強度を高めやすくする観点から、破断伸びは40%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、60%以上がさらに好ましい。また、引張弾性率を所定の範囲内としやすくする観点から、200%以下が好ましく、150%以下がより好ましく、120%以下がさらに好ましい。
From the viewpoint of more reliably preventing the occurrence of a short circuit, the tensile elastic modulus is preferably 2.5 GPa or more, more preferably 3.0 GPa or more, and it is easy to set the breaking elongation and the adhesion strength with the current collector to a certain value or more. From this point of view, the tensile elastic modulus is preferably 6.7 GPa or less, more preferably 6.2 GPa or less.
From the viewpoint of more reliably preventing the occurrence of a short circuit and facilitating the enhancement of the adhesion strength to the current collector, the breaking elongation is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, still more preferably 60% or more. Further, from the viewpoint of facilitating the tensile elastic modulus within a predetermined range, 200% or less is preferable, 150% or less is more preferable, and 120% or less is further preferable.

集電体上に形成された絶縁層の引張弾性率及び破断伸びは、例えば、化学エッチングにより集電体を除去することにより測定することができる。化学エッチングには、例えば、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液、過酸化水素水/希硫酸溶液などのエッチング溶液を使用することができる。 The tensile elastic modulus and the elongation at break of the insulating layer formed on the current collector can be measured, for example, by removing the current collector by chemical etching. For chemical etching, for example, an etching solution such as a ferric chloride aqueous solution, a cupric chloride aqueous solution, or a hydrogen peroxide solution / dilute sulfuric acid solution can be used.

絶縁層40と集電体20との間の密着強度は、好ましくは200N/m以上である。密着強度を200N/m以上とすると、絶縁層40の剥がれを防止して、絶縁層40の信頼性を高めることができる。また、電極のバリによる短絡の発生をより確実に防止できる。これら観点から、上記密着強度は、300N/m以上がより好ましく、430N/m以上がさらに好ましい。また、密着強度は、高ければ高いよいが、実用的には、例えば2000N/m以下であり、また、1200N/m以下であってもよい。 The adhesion strength between the insulating layer 40 and the current collector 20 is preferably 200 N / m or more. When the adhesion strength is 200 N / m or more, it is possible to prevent the insulating layer 40 from peeling off and improve the reliability of the insulating layer 40. In addition, it is possible to more reliably prevent the occurrence of a short circuit due to electrode burrs. From these viewpoints, the adhesion strength is more preferably 300 N / m or more, further preferably 430 N / m or more. Further, the adhesion strength may be high as long as it is high, but practically, it may be, for example, 2000 N / m or less, or 1200 N / m or less.

本発明における絶縁層40は、樹脂により構成されることが好ましい。すなわち、絶縁層40は、絶縁樹脂層であることが好ましい。絶縁層40が樹脂により構成されることで、絶縁層の絶縁性を確保しつつ、絶縁層40の破断伸び、引張弾性率及び密着強度を所定の範囲内に調整しやすくなる。
絶縁層40を構成する樹脂は、絶縁性を確保しつつ、上記した破断伸び及び引張弾性率を所定の範囲内に調整できる限り特に限定されないが、フッ素樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。
The insulating layer 40 in the present invention is preferably made of a resin. That is, the insulating layer 40 is preferably an insulating resin layer. Since the insulating layer 40 is made of resin, it becomes easy to adjust the breaking elongation, tensile elastic modulus, and adhesion strength of the insulating layer 40 within a predetermined range while ensuring the insulating property of the insulating layer.
The resin constituting the insulating layer 40 is not particularly limited as long as the above-mentioned breaking elongation and tensile elasticity can be adjusted within a predetermined range while ensuring the insulating property, but is not particularly limited, but is a fluororesin, a polyimide resin, and a polymethyl acrylate (PMA). ), Polymethylmethacrylate (PMMA) and other acrylic resins, polyvinyl acetate, polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polyether nitrile (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacrylonitrile (PAN). ), Acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), poly (meth) acrylic acid, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol and the like. These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, carboxymethyl cellulose and the like may be used in the form of a salt such as a sodium salt.

絶縁層を構成する樹脂は、破断伸び、及び引張弾性率を所望の範囲内に調整しやすくする観点から、ポリイミド系樹脂が好ましい。また、ポリイミド系樹脂を使用することで密着強度も向上しやすい。
ポリイミド系樹脂としては、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子であり、ポリイミドであってもよいし、イミド結合とアミド結合を有するポリアミドイミド、イミド結合とエーテル結合を有するポリエーテルイミドなどであってもよい。これらのなかでは、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドが好ましい。
また、ポリイミド系樹脂は、イミド結合により直接結合された芳香族環を有する芳香族ポリイミド系樹脂が好ましい。芳香族ポリイミド系樹脂を使用することで絶縁層の引張弾性率及び破断伸びを上記した所定の範囲内に調整しやすくなる。
ポリイミド系樹脂は、絶縁層の引張弾性率及び破断伸びが所望の範囲になるように、分子量や樹脂の種類を適宜選択して使用すればよい。例えば、絶縁層の弾性率を向上させるために分子骨格中に剛直な分子を導入することにより向上することができる。弾性率を向上させすぎないためには、回転運動の可能なエーテル骨格、イソプロピリデン骨格、脂肪族鎖の導入及び、分子間の自由体積が大きなねじれ骨格を有するベンゾフェノンやスルホニル基の導入が有効である。破断伸び率を向上させるためには分子鎖の絡み合いを向上させることが必要であり、数平均分子量(Mn)が好ましくは5000以上、さらに好ましくは10000以上が好適である。数平均分子量(Mn)は、その上限が特に限定されず例えば50万以下であるとよいが、10万以下でもよい。重量平均分子量は、例えばゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ(GPC)を使用しポリスチレン換算で測定できる。破断伸び率を向上させすぎないためには、弾性率を向上させる手段と同様に、分子骨格中に剛直な分子を導入すればよい。
ポリイミド系樹脂は、市販品も使用可能であり、ポリアミドイミドとして例えば東洋紡株式会社製の「バイロマックス」、ポリエーテルイミドとしてSABIC社製の「ULTEM」などが挙げられる。
ポリイミド系樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The resin constituting the insulating layer is preferably a polyimide resin from the viewpoint of facilitating the elongation at break and the tensile elastic modulus within a desired range. Further, the adhesion strength can be easily improved by using the polyimide resin.
The polyimide-based resin is a polymer containing an imide bond in a repeating unit, and may be a polyimide, a polyamide-imide having an imide bond and an amide bond, a polyetherimide having an imide bond and an ether bond, and the like. May be good. Of these, polyamideimide and polyetherimide are preferable.
Further, the polyimide-based resin is preferably an aromatic polyimide-based resin having an aromatic ring directly bonded by an imide bond. By using the aromatic polyimide-based resin, the tensile elastic modulus and the elongation at break of the insulating layer can be easily adjusted within the above-mentioned predetermined ranges.
The polyimide resin may be used by appropriately selecting the molecular weight and the type of resin so that the tensile elastic modulus and the elongation at break of the insulating layer are within a desired range. For example, it can be improved by introducing rigid molecules into the molecular skeleton in order to improve the elastic modulus of the insulating layer. In order not to improve the elastic modulus too much, it is effective to introduce an ether skeleton capable of rotational movement, an isopropylidene skeleton, an aliphatic chain, and a benzophenone or a sulfonyl group having a twisted skeleton having a large free volume between molecules. be. In order to improve the elongation at break, it is necessary to improve the entanglement of the molecular chains, and the number average molecular weight (Mn) is preferably 5000 or more, more preferably 10000 or more. The upper limit of the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited and may be, for example, 500,000 or less, but may be 100,000 or less. The weight average molecular weight can be measured in terms of polystyrene using, for example, gel permeation chromatography (GPC). In order not to improve the elastic modulus too much, a rigid molecule may be introduced into the molecular skeleton in the same manner as the means for improving the elastic modulus.
Commercially available products can also be used as the polyimide resin, and examples thereof include "Vilomax" manufactured by Toyobo Co., Ltd. as a polyamide-imide and "ULTEM" manufactured by SABIC as a polyetherimide.
The polyimide resin may be used alone or in combination of two or more.

ポリイミド系樹脂を使用する場合、絶縁層を構成する樹脂成分の全量をポリイミド系樹脂で構成してもよいが、ポリイミド系樹脂と他の樹脂成分の両方を使用してもよい。他の樹脂成分を使用することで、絶縁層に種々の機能を付与しやすくなり、例えば、引張弾性率を所定の範囲に維持しつつ、上記した破断伸びを高くしやすくなる。
なお、絶縁層がポリイミド系樹脂を含有しているか否かは後述する実施例で示すように、絶縁層表面の赤外線吸収スペクトルを測定することによって判別できる。
When a polyimide resin is used, the entire amount of the resin component constituting the insulating layer may be composed of the polyimide resin, but both the polyimide resin and other resin components may be used. By using another resin component, it becomes easy to impart various functions to the insulating layer, and for example, it becomes easy to increase the above-mentioned breaking elongation while maintaining the tensile elastic modulus within a predetermined range.
Whether or not the insulating layer contains a polyimide resin can be determined by measuring the infrared absorption spectrum on the surface of the insulating layer, as shown in Examples described later.

絶縁層におけるポリイミド系樹脂の含有量は、絶縁層全量基準で、30質量%以上であることが好ましい。30質量%以上とすることで、引張弾性率及び破断伸びを上記した所定の範囲内に調整しやすくなる。また、ポリイミド系樹脂の含有量は、45質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましい。
絶縁層におけるポリイミド系樹脂の上記含有量は、100質量%以下であればよいが、ポリイミド系樹脂以外の樹脂を含有する場合には、そのポリイミド系樹脂以外の樹脂を含有させる効果を発揮させるために、90質量%以下が好ましく、75質量%以下が好ましく、60質量%以下がさらに好ましい。
The content of the polyimide resin in the insulating layer is preferably 30% by mass or more based on the total amount of the insulating layer. When it is set to 30% by mass or more, the tensile elastic modulus and the elongation at break can be easily adjusted within the above-mentioned predetermined ranges. The content of the polyimide resin is more preferably 45% by mass or more, further preferably 50% by mass or more.
The content of the polyimide resin in the insulating layer may be 100% by mass or less, but when a resin other than the polyimide resin is contained, the effect of containing the resin other than the polyimide resin is exhibited. In addition, 90% by mass or less is preferable, 75% by mass or less is preferable, and 60% by mass or less is more preferable.

絶縁層を構成する樹脂として、ポリイミド系樹脂と、ポリイミド系樹脂以外の樹脂を併用する場合、ポリイミド系樹脂以外の樹脂としては、フッ素樹脂であることが好ましい。フッ素樹脂を使用することで、絶縁層の絶縁性を確保しつつ、破断伸び、及び集電体や電極活物質層に対する密着強度を良好にしやすくなる。これら観点から、絶縁層がフッ素樹脂を含む場合、フッ素樹脂の含有量は、絶縁層全量基準で、10質量%以上であることが好ましい。10質量%以上とすることで、引張弾性率、及び集電体や電極活物質層に対する密着強度を所望の範囲に維持しつつ、破断伸びを良好にしやすくなる。これら観点からフッ素樹脂の含有量は、25質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましい。
また、絶縁層におけるフッ素樹脂の含有量は、引張弾性率、破断伸び、及び集電体や電極活物質層に対する密着強度の観点から、70質量%以下が好ましく、55質量%以下がさらに好ましい。
When a polyimide resin and a resin other than the polyimide resin are used in combination as the resin constituting the insulating layer, the resin other than the polyimide resin is preferably a fluororesin. By using the fluororesin, it becomes easy to improve the breaking elongation and the adhesion strength to the current collector and the electrode active material layer while ensuring the insulating property of the insulating layer. From these viewpoints, when the insulating layer contains a fluororesin, the content of the fluororesin is preferably 10% by mass or more based on the total amount of the insulating layer. When it is set to 10% by mass or more, it becomes easy to improve the elongation at break while maintaining the tensile elastic modulus and the adhesion strength to the current collector and the electrode active material layer within a desired range. From these viewpoints, the content of the fluororesin is more preferably 25% by mass or more, further preferably 40% by mass or more.
The content of the fluororesin in the insulating layer is preferably 70% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, from the viewpoint of tensile elastic modulus, elongation at break, and adhesion strength to the current collector and the electrode active material layer.

絶縁層において使用するフッ素樹脂は、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素化ポリイミド等を使用できるが、これらのなかでは、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)が好ましい。フッ素樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 As the fluororesin used in the insulating layer, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated polyimide and the like can be used. Of these, polyvinylidene fluoride (PVdF) is preferable. The fluororesin may be used alone or in combination of two or more.

絶縁層は、樹脂成分を膜状にすることで構成される層であり、樹脂成分単独で構成されてもよいし、本発明の効果を奏する限り、適宜添加成分が配合されてもよい。絶縁層における樹脂成分の含有量は、絶縁層全量基準で例えば、例えば70質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。 The insulating layer is a layer formed by forming a film-like resin component, and may be composed of the resin component alone, or may be appropriately blended with additional components as long as the effects of the present invention are exhibited. The content of the resin component in the insulating layer is, for example, 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more based on the total amount of the insulating layer.

絶縁層で使用される添加成分としては、フィラーが挙げられる。また、添加成分としては、フィラー以外にも、ポリイミド系樹脂などの樹脂成分と併用できる公知の添加剤を使用してもよい。
フィラーは、絶縁性を有する絶縁性フィラーである限り特に限定されないが、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、窒化ホウ素、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、フッ化カリウム、フッ化リチウム、クレイ、ゼオライト、炭酸カルシウム等の無機化合物から構成される無機粒子などが挙げられる。無機粒子は、ニオブ−タンタル複合酸化物、マグネシウム−タンタル複合酸化物等の公知の複合酸化物から構成される粒子であってもよい。また、フィラーは、有機粒子であってもよい。
Examples of the additive component used in the insulating layer include a filler. Further, as the additive component, in addition to the filler, a known additive that can be used in combination with a resin component such as a polyimide resin may be used.
The filler is not particularly limited as long as it is an insulating filler having an insulating property, but silicon dioxide, silicon nitride, alumina, boehmite, titania, zirconia, boron nitride, zinc oxide, tin dioxide, niobium oxide (Nb 2 O 5 ), Examples thereof include inorganic particles composed of inorganic compounds such as tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), potassium fluoride, lithium fluoride, clay, zeolite, and calcium carbonate. The inorganic particles may be particles composed of known composite oxides such as niobium-tantalum composite oxide and magnesium-tantalum composite oxide. Further, the filler may be organic particles.

絶縁層40は、集電体20の表面及び電極活物質層30の端部に対して被膜された絶縁コーティング層であることが好ましい。絶縁コーティング層は、後述するように、液状ないし流動性を有する絶縁層用原料を、集電体に塗布して、その絶縁層用原料を固化ないし硬化させることで、集電体20の表面及び電極活物質層30の端部を被膜する。そのため、絶縁層40は、例えば、絶縁テープのような粘着テープによって集電体に貼付されたものではなく、絶縁層40の厚さを薄くできる。また、集電体20及び電極活物質層30に対する密着強度も高くしやすくなる。 The insulating layer 40 is preferably an insulating coating layer coated on the surface of the current collector 20 and the end portion of the electrode active material layer 30. As will be described later, the insulating coating layer is formed by applying a liquid or fluid insulating layer raw material to a current collector and solidifying or curing the insulating layer raw material to form the surface of the current collector 20 and the current collector 20. The end portion of the electrode active material layer 30 is coated. Therefore, the insulating layer 40 is not attached to the current collector by an adhesive tape such as an insulating tape, and the thickness of the insulating layer 40 can be reduced. In addition, the adhesion strength to the current collector 20 and the electrode active material layer 30 can be easily increased.

絶縁層40の厚さは、1〜100μmが好ましい。絶縁層40の厚さを1μm以上とすることで短絡抑制効果を得やすくなる。また、100μm以下とすることで、電極の端部が厚くなることでリチウムイオン二次電池が部分的に膨れたりすることを防止できる。これら観点から絶縁層40の厚さは、2〜50μmがより好ましい。
なお、絶縁層40の厚さは、絶縁層40の活物質層30に接していない、集電体20上の絶縁層部分の厚さ(図1の符号d参照)の平均値である。また、CP(Cross−section Polisher)法やミクロトーム、FIB(Focused Ion Beam)法により電極断面を作製し、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)などを用いて、絶縁層40の厚さを測定する。
The thickness of the insulating layer 40 is preferably 1 to 100 μm. By setting the thickness of the insulating layer 40 to 1 μm or more, it becomes easy to obtain the short circuit suppressing effect. Further, when the thickness is 100 μm or less, it is possible to prevent the lithium ion secondary battery from partially swelling due to the thickening of the end portion of the electrode. From these viewpoints, the thickness of the insulating layer 40 is more preferably 2 to 50 μm.
The thickness of the insulating layer 40 is an average value of the thickness of the insulating layer portion on the current collector 20 (see reference numeral d in FIG. 1) that is not in contact with the active material layer 30 of the insulating layer 40. Further, an electrode cross section is prepared by a CP (Cross-section Polisher) method, a microtome, or a FIB (Focused Ion Beam) method, and the thickness of the insulating layer 40 is measured using a scanning electron microscope (FE-SEM) or the like. ..

対向する電極の積層位置が積層時に想定からズレてバリが絶縁層40に重ならなかったり、積層状態で予期せぬ外力によりバリが動いて絶縁層40が突き破られたりすると、電池の安全性の低下につながる。このような事態を防いで電池の安全性を担保するため、絶縁層40のリチウムイオン二次電池用電極10における長手方向の長さ(図1の符号L参照)は電極活物質層30の高さ(図1(a)の符号h参照)の2倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。一方、絶縁層40のリチウムイオン二次電池用電極10における長手方向の長さの上限値には特に制約はないが、電極の有効面積を確保して電極間のイオン伝導性を担保するためには、絶縁層40のリチウムイオン二次電池用電極10における長手方向の長さは広くなりすぎないことが好ましい。一例として、絶縁層のリチウムイオン二次電池用電極10における長手方向の長さは3mm以上10mm以下である。なお、図1において、x方向がリチウムイオン二次電池用電極10における長手方向であり、y方向がリチウムイオン二次電池用電極10における幅方向であり、z方向がリチウムイオン二次電池用電極10における厚さ方向である。x方向、y方向及びz方向は相互に垂直の方向である。 Battery safety if the stacking positions of the opposing electrodes deviate from the assumption during stacking and the burrs do not overlap the insulating layer 40, or if the burrs move due to an unexpected external force in the stacked state and the insulating layer 40 is pierced. Leads to a decline in. In order to prevent such a situation and ensure the safety of the battery, the length of the insulating layer 40 in the electrode 10 for the lithium ion secondary battery in the longitudinal direction (see reference numeral L in FIG. 1) is the height of the electrode active material layer 30. (See reference numeral h in FIG. 1A) is preferably twice or more, and more preferably five times or more. On the other hand, the upper limit of the length of the lithium ion secondary battery electrode 10 of the insulating layer 40 in the longitudinal direction is not particularly limited, but in order to secure the effective area of the electrodes and ensure the ionic conductivity between the electrodes. It is preferable that the length of the insulating layer 40 in the electrode 10 for a lithium ion secondary battery in the longitudinal direction is not too wide. As an example, the length of the insulating layer of the lithium ion secondary battery electrode 10 in the longitudinal direction is 3 mm or more and 10 mm or less. In FIG. 1, the x direction is the longitudinal direction of the lithium ion secondary battery electrode 10, the y direction is the width direction of the lithium ion secondary battery electrode 10, and the z direction is the lithium ion secondary battery electrode. 10 is the thickness direction. The x, y, and z directions are perpendicular to each other.

絶縁層40が設けられるリチウムイオン二次電池用電極10は、正極であってもよいし、負極であってもよいが、正極であることが好ましい。正極の電極面積よりも負極の電極面積が通常大きいので、負極のバリが正極の集電体に触れることで短絡が生じやすい。そのため、絶縁層40を正極に設けることで効果的に短絡を防止できる。 The electrode 10 for a lithium ion secondary battery provided with the insulating layer 40 may be a positive electrode or a negative electrode, but is preferably a positive electrode. Since the electrode area of the negative electrode is usually larger than the electrode area of the positive electrode, a short circuit is likely to occur when the burr of the negative electrode comes into contact with the current collector of the positive electrode. Therefore, by providing the insulating layer 40 on the positive electrode, a short circuit can be effectively prevented.

(集電体)
集電体20を構成する材料には、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス等の導電性を有する金属が挙げられる。これらの中では、集電体20が正極集電体の場合、アルミニウム、チタン、ニッケル及びステンレスが好ましく、ステンレス、アルミニウムがより好ましく、アルミニウムがさらに好ましい。集電体をステンレス、アルミニウム、特にアルミニウムにすると、例えば絶縁層にポリイミド系樹脂を使用した場合には、密着強度を向上させやすくなる。集電体20が負極集電体の場合、銅、チタン、ニッケル及びステンレスが好ましく、銅がより好ましい。
なお、リチウムイオン二次電池用電極10は、上記のとおり、正極であることが好ましく、集電体20も正極集電体であることが好ましい。したがって、集電体20は、アルミニウム、チタン、ニッケル及びステンレスから選択される材料で形成されることが好ましく、ステンレス、アルミニウムから選択される材料で形成されることがより好ましく、アルミニウムにより形成されることがさらに好ましい。
集電体20は、一般的に金属箔からなり、その厚さは、特に限定されないが、1〜50μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。集電体20の厚さが1〜50μmであると、集電体20のハンドリングが容易になるとともに、エネルギー密度の低下を抑制できる。
(Current collector)
Examples of the material constituting the current collector 20 include conductive metals such as copper, aluminum, titanium, nickel, and stainless steel. Among these, when the current collector 20 is a positive current collector, aluminum, titanium, nickel and stainless steel are preferable, stainless steel and aluminum are more preferable, and aluminum is further preferable. When the current collector is made of stainless steel or aluminum, particularly aluminum, for example, when a polyimide resin is used for the insulating layer, the adhesion strength can be easily improved. When the current collector 20 is a negative electrode current collector, copper, titanium, nickel and stainless steel are preferable, and copper is more preferable.
As described above, the electrode 10 for the lithium ion secondary battery is preferably a positive electrode, and the current collector 20 is also preferably a positive electrode current collector. Therefore, the current collector 20 is preferably formed of a material selected from aluminum, titanium, nickel and stainless steel, more preferably formed of a material selected from stainless steel and aluminum, and is formed of aluminum. Is even more preferable.
The current collector 20 is generally made of a metal foil, and its thickness is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm. When the thickness of the current collector 20 is 1 to 50 μm, the current collector 20 can be easily handled and a decrease in energy density can be suppressed.

(電極活物質層)
電極活物質層30は、典型的には、電極活物質と、電極用バインダーとを含む。電極が正極である場合、電極活物質層は正極活物質層となり、電極活物質は正極活物質となる。一方、電極が負極の場合、電極活物質層は負極活物質層となり、電極活物質は負極活物質となる。
リチウムイオン二次電池では、通常、リチウムを保有する正極の正極活物質に比べて、リチウムを受け入れる負極の負極活物質が多めに搭載される。すなわち、正極の正極活物質量に比べて負極活物質量を多くした負極を使用する。これは、充電時に負極がリチウムイオンを受け入れられず、負極上にリチウム金属が析出することを防止するためである。このため、対向する正極と負極とでは、負極活物質量が正極活物質量よりも多く存在するように構成することが好ましい。同様の理由で対向した正極と負極の面積は正極よりも負極を大きく設計することが好ましい。これは位置ずれした場合にも常に負極活物質量が多い状態を維持するためである。そして、負極活物質層に比べて面積の小さい正極活物質層の領域と正極活物質層の形成されていない領域との境界部分に絶縁層を形成することで、バリが対向する電極の集電体などに接触して起こる内部短絡をより確実に防止できる。したがって、絶縁層40を設ける電極は、上記したように正極であることが好ましく、活物質層30は好ましくは正極活物質層であり、電極活物質は好ましくは正極活物質である。
(Electrode active material layer)
The electrode active material layer 30 typically contains an electrode active material and an electrode binder. When the electrode is a positive electrode, the electrode active material layer becomes a positive electrode active material layer, and the electrode active material becomes a positive electrode active material. On the other hand, when the electrode is a negative electrode, the electrode active material layer becomes a negative electrode active material layer, and the electrode active material becomes a negative electrode active material.
In a lithium ion secondary battery, a larger amount of negative electrode active material of a negative electrode that accepts lithium is usually mounted than that of a positive electrode active material of a positive electrode that holds lithium. That is, a negative electrode is used in which the amount of the negative electrode active material is larger than the amount of the positive electrode active material of the positive electrode. This is to prevent the negative electrode from accepting lithium ions during charging and depositing lithium metal on the negative electrode. Therefore, it is preferable that the positive electrode and the negative electrode facing each other are configured so that the amount of the negative electrode active material is larger than the amount of the positive electrode active material. For the same reason, it is preferable to design the negative electrode to have a larger area of the positive electrode and the negative electrode facing each other than the positive electrode. This is to maintain a state in which the amount of the negative electrode active material is always large even when the position is displaced. Then, by forming an insulating layer at the boundary between the region of the positive electrode active material layer having a smaller area than the negative electrode active material layer and the region where the positive electrode active material layer is not formed, the current is collected by the electrodes facing the burrs. It is possible to more reliably prevent an internal short circuit that occurs when it comes into contact with the body. Therefore, the electrode on which the insulating layer 40 is provided is preferably a positive electrode as described above, the active material layer 30 is preferably a positive electrode active material layer, and the electrode active material is preferably a positive electrode active material.

電極活物質層30の厚さは、特に限定されないが、集電体の片面あたり、10〜100μmが好ましく、20〜80μmがより好ましい。なお、断面出し加工した測定試料をSEMで観察するなどの公知の方法によって、電極活物質層30の厚さを測定する。 The thickness of the electrode active material layer 30 is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 μm, more preferably 20 to 80 μm per one side of the current collector. The thickness of the electrode active material layer 30 is measured by a known method such as observing the cross-sectioned measurement sample with SEM.

<正極活物質>
正極活物質層に使用される正極活物質としては、例えば、金属酸リチウム化合物が挙げられる。金属酸リチウム化合物としては、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(LiMn)等が例示できる。また、正極活物質として、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)等を使用してもよい。さらに、正極活物質として、リチウム以外の金属を複数使用したものを使用してもよく、三元系と呼ばれるNCM(ニッケルコバルトマンガン)系酸化物、NCA(ニッケルコバルトアルミニウム系)系酸化物等を使用してもよい。正極活物質として、これらの物質を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Positive electrode active material>
Examples of the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer include a lithium metallic acid compound. Examples of the lithium metal acid compound include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and the like. Further, as the positive electrode active material, olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) or the like may be used. Further, as the positive electrode active material, a material using a plurality of metals other than lithium may be used, and NCM (nickel cobalt manganese) oxide, NCA (nickel cobalt aluminum) oxide, etc., which are called ternary oxides, may be used. You may use it. As the positive electrode active material, these substances may be used alone or in combination of two or more.

<負極活物質>
負極活物質層に使用される負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウム等が挙げられるが、これら中では炭素材料が好ましく、グラファイトがより好ましい。負極活物質として、上記物質を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer include carbon materials such as graphite and hard carbon, composites of tin compounds, silicon and carbon, lithium and the like. Among these, carbon materials are preferable, and graphite is preferable. More preferred. As the negative electrode active material, the above substances may be used alone or in combination of two or more.

電極活物質の平均粒子径は、特に限定されないが、0.5〜50μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましく、5〜25μmであることがさらに好ましい。なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた電極活物質の粒度分布において、体積積算が50%での粒径(D50)を意味する。 The average particle size of the electrode active material is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 30 μm, and even more preferably 5 to 25 μm. The average particle size means the particle size (D50) when the volume integration is 50% in the particle size distribution of the electrode active material obtained by the laser diffraction / scattering method.

電極活物質層30における電極活物質の含有量は、電極活物質層全量基準で、60〜99質量%が好ましく、80〜99質量%がより好ましく、90〜98質量%がさらに好ましい。 The content of the electrode active material in the electrode active material layer 30 is preferably 60 to 99% by mass, more preferably 80 to 99% by mass, still more preferably 90 to 98% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer.

<電極用バインダー>
電極用バインダーの具体例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース、及びポリビニルアルコール等が挙げられる。これらバインダーは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、カルボキシメチルセルロース等は、ナトリウム塩等の塩の態様にて使用されていてもよい。
<Binder for electrodes>
Specific examples of the binder for the electrode include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and polymethyl acrylate (PMA). , Polymethylmethacrylate (PMMA) and other acrylic resins, polyvinylidene acetate, polyimide (PI), polyamideimide, polyetherimide and other polyimide resins, polyamide (PA), polyvinylidene chloride (PVC), polyethernitrile (PEN) ), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyacrylonitrile (PAN), Acrylonitrile-butadiene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), poly (meth) acrylic acid, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, etc. Can be mentioned. These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, carboxymethyl cellulose and the like may be used in the form of a salt such as a sodium salt.

電極活物質層30における電極用バインダーの含有量は、電極活物質層全量基準で、0.5〜20質量%であることが好ましく、1.0〜10質量%がより好ましい。 The content of the binder for the electrode in the electrode active material layer 30 is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1.0 to 10% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer.

電極活物質層30に含まれる電極用バインダーの少なくとも1種は、その電極活物質層30の端部に隣接し、かつ該端部を覆うように設けられる絶縁層40に含まれる樹脂の少なくとも1種と同じ物質であることが好ましい。これにより、絶縁層40と電極活物質層30との間の密着強度を高め、絶縁層40の信頼性を高めることができる。たとえば、絶縁層40にポリアミドイミドが含まれるとき、電極活物質層30にも、ポリアミドイミドが含まれることが好ましい。また、絶縁層40にポリエーテルイミドが含まれるとき、電極活物質層30にも、ポリエーテルイミドが含まれることが好ましい。 At least one kind of electrode binder contained in the electrode active material layer 30 is at least one of the resins contained in the insulating layer 40 provided adjacent to the end portion of the electrode active material layer 30 and covering the end portion. It is preferably the same substance as the seed. As a result, the adhesion strength between the insulating layer 40 and the electrode active material layer 30 can be increased, and the reliability of the insulating layer 40 can be increased. For example, when the insulating layer 40 contains polyamide-imide, it is preferable that the electrode active material layer 30 also contains polyamide-imide. Further, when the insulating layer 40 contains the polyetherimide, it is preferable that the electrode active material layer 30 also contains the polyetherimide.

<導電助剤>
電極活物質層30は、導電助剤をさらに含んでもよく、正極活物質層は、導電助剤を含むことが好ましい。導電助剤は、上記電極活物質よりも導電性が高い材料が使用され、具体的には、ケッチェンブラック、アセチレンブラック(AB)、カーボンナノチューブ、棒状カーボン等の炭素材料等が挙げられる。導電助剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。電極活物質層30において、導電助剤が含有される場合、導電助剤の含有量は、電極活物質層全量基準で、0.5〜15質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。導電助剤の含有量が0.5〜15質量%であると、電気抵抗が上昇して出力性能が低下することを抑制できるとともに、導電助剤がバインダーを吸収して粉落ちが発生することを抑制できる。
<Conductive aid>
The electrode active material layer 30 may further contain a conductive auxiliary agent, and the positive electrode active material layer preferably contains a conductive auxiliary agent. As the conductive auxiliary agent, a material having higher conductivity than the above-mentioned electrode active material is used, and specific examples thereof include carbon materials such as Ketjen black, acetylene black (AB), carbon nanotubes, and rod-shaped carbon. The conductive auxiliary agent may be used alone or in combination of two or more. When the conductive auxiliary material is contained in the electrode active material layer 30, the content of the conductive auxiliary agent is preferably 0.5 to 15% by mass based on the total amount of the electrode active material layer, and is preferably 1 to 10% by mass. Is more preferable. When the content of the conductive auxiliary agent is 0.5 to 15% by mass, it is possible to suppress an increase in electrical resistance and a decrease in output performance, and the conductive auxiliary agent absorbs the binder to cause powder falling. Can be suppressed.

電極活物質層30は、本発明の効果を損なわない範囲内において、電極活物質、導電助剤、及び電極用バインダー以外の他の任意成分を含んでもよい。ただし、電極活物質層の総質量のうち、電極活物質、導電助剤、及び電極用バインダーの総含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。 The electrode active material layer 30 may contain an optional component other than the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder for the electrode as long as the effect of the present invention is not impaired. However, the total content of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder for the electrode is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more, based on the total mass of the electrode active material layer. ..

[リチウムイオン二次電池用電極の製造方法]
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極は、例えば、以下の製造方法により製造することができる。まず、電極活物質層用組成物を集電体上に塗布して集電体上に電極活物質層を形成する(電極活物質層形成工程)。その後、塗布した絶縁層用原料が電極活物質層の端部に隣接し、かつその端部を覆うように絶縁層用原料を塗布して絶縁層を形成する(絶縁層形成工程)。以下、各工程についてより詳細に説明する。
[Manufacturing method of electrodes for lithium-ion secondary batteries]
The electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can be manufactured, for example, by the following manufacturing method. First, the composition for the electrode active material layer is applied onto the current collector to form the electrode active material layer on the current collector (electrode active material layer forming step). After that, the coated raw material for the insulating layer is applied so as to be adjacent to the end portion of the electrode active material layer and to cover the end portion to form the insulating layer (insulation layer forming step). Hereinafter, each step will be described in more detail.

(電極活物質層形成工程)
電極活物質層形成工程においては、まず、電極活物質と、電極用バインダーと、溶媒とを含む電極活物質層用組成物を用意する。電極活物質層用組成物に使用する溶媒には、例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエン、イソプロピルアルコール、N−メチルピロリドン(NMP)、エタノール、水等が挙げられる。電極活物質層用組成物は、必要に応じて配合される導電助剤等のその他成分を含んでもよい。電極活物質、電極用バインダー等の詳細は上記で説明したとおりである。電極活物質層用組成物は通常スラリーの状態である。
(Electrode active material layer forming process)
In the electrode active material layer forming step, first, a composition for an electrode active material layer containing an electrode active material, an electrode binder, and a solvent is prepared. Examples of the solvent used in the composition for the electrode active material layer include cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, toluene, isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), ethanol, water and the like. The composition for the electrode active material layer may contain other components such as a conductive additive to be blended if necessary. Details of the electrode active material, the binder for the electrode, and the like are as described above. The composition for the electrode active material layer is usually in the state of a slurry.

電極活物質層は、例えば、公知のコーティング方法で、上記電極活物質層用組成物を集電体の上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。上記電極活物質層用組成物を集電体用シートの上に塗布する方法には、例えば、ダイコート法、スリットコート法、コンマコート法、リップコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、バーコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
また、集電体の上に塗布した電極活物質層用組成物を乾燥する際の乾燥温度は、上記溶媒を除去できれば特に限定されないが、例えば40〜120℃、好ましくは50〜90℃である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、30秒〜10分間である。
The electrode active material layer can be formed, for example, by applying the composition for an electrode active material layer on a current collector and drying it by a known coating method. Examples of the method of applying the composition for the electrode active material layer on the current collector sheet include a die coating method, a slit coating method, a comma coating method, a lip coating method, a dip coating method, a spray coating method, and a roll coating method. Examples include the method, the doctor blade method, the bar coating method, the gravure coating method, and the screen printing method.
The drying temperature at the time of drying the composition for the electrode active material layer applied on the current collector is not particularly limited as long as the solvent can be removed, but is, for example, 40 to 120 ° C., preferably 50 to 90 ° C. .. The drying time is not particularly limited, but is, for example, 30 seconds to 10 minutes.

(絶縁層形成工程)
次に、絶縁層を形成するための絶縁層用原料を塗布する。絶縁層用原料は、絶縁層を形成するための樹脂成分を含む。絶縁層用原料は、集電体に塗布する際に液状ないし流動性を有すればよく、樹脂成分単体から構成されてもよいが、好ましくは樹脂成分に加えて、樹脂成分を希釈するための溶媒を含む。また、樹脂成分は、絶縁層用原料を集電体に塗布し、塗布後に硬化することで絶縁層を構成する樹脂となる樹脂前駆体でもよい。硬化は、例えば、塗布後の乾燥時の加熱などによって行うとよい。
絶縁層用原料における溶媒の具体例としては、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、及びジメチルホルムアミドから選択される1種又は2種以上が挙げられる。また、絶縁層用原料は、必要に応じて配合されるその他の添加成分を含んでいてもよい。樹脂成分、添加成分の詳細は上記で説明したとおりである。
絶縁層用原料の固形分濃度は、特に限定されないが、例えば5〜50質量%、好ましくは10〜30質量%程度である。
(Insulation layer forming process)
Next, a raw material for an insulating layer for forming an insulating layer is applied. The raw material for the insulating layer contains a resin component for forming the insulating layer. The raw material for the insulating layer may be liquid or fluid when applied to the current collector, and may be composed of a single resin component, but is preferably used for diluting the resin component in addition to the resin component. Contains solvent. Further, the resin component may be a resin precursor that becomes a resin constituting the insulating layer by applying the raw material for the insulating layer to the current collector and curing after the application. Curing may be performed, for example, by heating during drying after application.
Specific examples of the solvent in the raw material for the insulating layer include one or more selected from N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide. In addition, the raw material for the insulating layer may contain other additive components to be blended as needed. Details of the resin component and the additive component are as described above.
The solid content concentration of the raw material for the insulating layer is not particularly limited, but is, for example, about 5 to 50% by mass, preferably about 10 to 30% by mass.

絶縁層は、絶縁層用原料を使用して公知の方法で形成すればよく、例えば、上記絶縁層用原料を集電体の電極活物質層の端部付近に塗布し、適宜乾燥などすることによって形成することができる。絶縁層用原料を集電体の上に塗布する方法は、例えば、ダイコート法、スリットコート法、コンマコート法、リップコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、バーコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。これらの塗布方法の中で、電極活物質層の端部付近に精度よく絶縁層用原料を塗布できるという観点から、ダイコート法が好ましい。
絶縁層用原料が塗布された集電体を乾燥する際の乾燥温度は、例えば40〜150℃、好ましくは60〜130℃である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、30秒〜10分間である。塗布された絶縁層用原料は、乾燥により溶媒が除去されればよい。
The insulating layer may be formed by a known method using a raw material for an insulating layer. For example, the raw material for an insulating layer may be applied to the vicinity of the end of the electrode active material layer of the current collector and appropriately dried. Can be formed by. The method of applying the raw material for the insulating layer on the current collector is, for example, the die coating method, the slit coating method, the comma coating method, the lip coating method, the dip coating method, the spray coating method, the roll coating method, the doctor blade method, and the bar. Examples include a coating method, a gravure coating method, and a screen printing method. Among these coating methods, the die coating method is preferable from the viewpoint that the raw material for the insulating layer can be accurately applied to the vicinity of the end portion of the electrode active material layer.
The drying temperature at the time of drying the current collector coated with the raw material for the insulating layer is, for example, 40 to 150 ° C., preferably 60 to 130 ° C. The drying time is not particularly limited, but is, for example, 30 seconds to 10 minutes. The solvent of the applied raw material for the insulating layer may be removed by drying.

以下、ダイコート法を例に挙げて、図2及び図3を参照して絶縁層用原料の塗布方法を詳細に説明する。
図2は、絶縁層用原料の塗布に用いるダイヘッドの一例を示す図である。図2に示すように、ダイヘッド60には、2つの吐出口61,62が設けられている。2つの吐出口61,62の位置は、電極活物質層130の端部付近の位置にそれぞれ相当する。
図3に示すように、電極活物質層130が形成された集電体120は、矢印121の方向に移動しており、その移動する集電体120に対して、ダイヘッド60から吐出される絶縁層用原料を塗布する。絶縁層用原料は、電極活物質層130の端部付近に塗布される。
絶縁層用原料が塗布された集電体120は、必要に応じて、乾燥機(図示しない)の中を通過させ、それにより、集電体120の上に塗布された絶縁層用原料が乾燥され、絶縁層140が形成される。
本方法では、絶縁層用原料が電極活物質層130の端部付近に塗布されることで、絶縁層140は、電極活物質層130の端部131に隣接し、かつ端部131を覆うように形成される。
絶縁層140の形成後、同様な方法で、集電体120の反対側の表面上にも絶縁層140を形成するとよい。
Hereinafter, the method of applying the raw material for the insulating layer will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 by taking the die coating method as an example.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a die head used for coating a raw material for an insulating layer. As shown in FIG. 2, the die head 60 is provided with two discharge ports 61 and 62. The positions of the two discharge ports 61 and 62 correspond to the positions near the ends of the electrode active material layer 130, respectively.
As shown in FIG. 3, the current collector 120 on which the electrode active material layer 130 is formed moves in the direction of the arrow 121, and the moving current collector 120 is insulated from the die head 60. Apply the layering material. The raw material for the insulating layer is applied near the end of the electrode active material layer 130.
The current collector 120 coated with the raw material for the insulating layer is passed through a dryer (not shown) as needed, whereby the raw material for the insulating layer coated on the current collector 120 is dried. And the insulating layer 140 is formed.
In this method, the raw material for the insulating layer is applied near the end of the electrode active material layer 130 so that the insulating layer 140 is adjacent to the end 131 of the electrode active material layer 130 and covers the end 131. Is formed in.
After forming the insulating layer 140, the insulating layer 140 may be formed on the surface opposite to the current collector 120 in the same manner.

(加圧プレス工程)
電極活物質層130及び絶縁層140が形成された集電体120は、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスは、ロールプレス等により行えばよい。加圧プレスの圧力は、所望の電極密度を達成でき、集電体120にシワ等が発生しなければ特に限定されない。加圧プレスの圧力は、例えばロールプレスの場合、線圧で、好ましくは100〜2000kN/m、より好ましくは200〜1000kN/mである。
(Pressure press process)
The current collector 120 on which the electrode active material layer 130 and the insulating layer 140 are formed is preferably pressure-pressed. The pressure press may be performed by a roll press or the like. The pressure of the pressure press is not particularly limited as long as the desired electrode density can be achieved and wrinkles or the like do not occur in the current collector 120. In the case of a roll press, for example, the pressure of the pressure press is a linear pressure, preferably 100 to 2000 kN / m, and more preferably 200 to 1000 kN / m.

(分割工程)
電極活物質層130及び絶縁層140が形成された集電体120は、例えば、図4に示すように、点線150に沿って切断され、複数のリチウムイオン二次電池用電極に分割される。これにより、図1に示す、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10を製造することができる。
(Division process)
As shown in FIG. 4, for example, the current collector 120 in which the electrode active material layer 130 and the insulating layer 140 are formed is cut along the dotted line 150 and divided into a plurality of electrodes for a lithium ion secondary battery. As a result, the electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 can be manufactured.

以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は、以下のように変形することができる。
(変形例1)
以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10は集電体20の両面上に、電極活物質層30及び絶縁層40を形成していた。しかし、図5に示すリチウムイオン二次電池用電極10Aのように、集電体20の一方の面上にのみ、電極活物質層30及び絶縁層40を形成してもよい。
The electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the above embodiment of the present invention can be deformed as follows.
(Modification example 1)
The electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the above embodiment of the present invention has an electrode active material layer 30 and an insulating layer 40 formed on both surfaces of the current collector 20. However, as in the lithium ion secondary battery electrode 10A shown in FIG. 5, the electrode active material layer 30 and the insulating layer 40 may be formed only on one surface of the current collector 20.

(変形例2)
本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法の上記一例では、本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極を製造する際、電極活物質層用組成物及び絶縁層用原料を別々に塗布した。しかし、電極活物質層用組成物及び絶縁層用原料を同時に塗布してもよい。
(Modification 2)
In the above example of the method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, when the electrode for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention is manufactured, the composition for an electrode active material layer and insulation are used. The layering material was applied separately. However, the composition for the electrode active material layer and the raw material for the insulating layer may be applied at the same time.

(変形例3)
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極では、電極活物質層30の端部31を覆うが全面は覆わないように、絶縁層40を形成していた。しかし、図6に示すリチウムイオン二次電池用電極10Bのように、電極活物質層30の端部31のみならず全面を覆うように、絶縁層40Bを形成してもよい。また、この場合も、上記変形例1のように、集電体の一方の面上にのみ、電極活物質層及び絶縁層を形成してもよい。
(Modification example 3)
In the electrode for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention, the insulating layer 40 is formed so as to cover the end portion 31 of the electrode active material layer 30 but not the entire surface. However, as in the lithium ion secondary battery electrode 10B shown in FIG. 6, the insulating layer 40B may be formed so as to cover not only the end portion 31 of the electrode active material layer 30 but also the entire surface. Further, also in this case, as in the above-mentioned modification 1, the electrode active material layer and the insulating layer may be formed only on one surface of the current collector.

本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極の一実施形態にすぎない。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極を限定しない。 The electrode for a lithium ion secondary battery and a modification thereof in one embodiment of the present invention are only one embodiment of the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention. Therefore, the electrode for a lithium ion secondary battery and a modification thereof in one embodiment of the present invention do not limit the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention.

[リチウム二次イオン電池]
本発明のリチウム二次イオン電池は、上記したリチウムイオン二次電池用電極を備える。また、リチウム二次イオン電池は、負極と、正極とを備え、少なくとも正極が、リチウムイオン二次電池用電極であることが好ましい。以下、図7を参照して、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池を説明する。
図7は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の概略断面図である。図7に示すように、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1は、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池用電極10を正極及び負極として備える。
[Lithium secondary ion battery]
The lithium secondary ion battery of the present invention includes the above-mentioned electrode for the lithium ion secondary battery. Further, it is preferable that the lithium secondary ion battery includes a negative electrode and a positive electrode, and at least the positive electrode is an electrode for a lithium ion secondary battery. Hereinafter, the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the lithium ion secondary battery 1 according to the embodiment of the present invention includes the lithium ion secondary battery electrode 10 according to the embodiment of the present invention as a positive electrode and a negative electrode.

本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池1では、正極10Xとしてのリチウムイオン二次電池用電極10と、負極10Yとしてのリチウムイオン二次電池用電極10とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置されている。そして、各層を構成する正極10Xとしてのリチウムイオン二次電池用電極10それぞれの集電体20の端部が纏められて正極端子2に接続され、かつ各層を構成する負極10Yとしてのリチウムイオン二次電池用電極10それぞれの集電体20の端部が纏められ負極端子3に接続されている。さらに、絶縁層40は、集電体120の纏められた端部側において、電極活物質層30の端部に隣接するよう配置されている。これにより、リチウムイオン二次電池用電極10にバリがあった場合でも、正極及び負極の間の短絡をより確実に防止することができる。なお、リチウムイオン二次電池は、正極10X,負極10Yなどのリチウムイオン二次電池を構成する部材が筐体6,7内に収納される。筐体6,7は、角型、円筒型、ラミネート型等のいずれでもよい。 In the lithium ion secondary battery 1 according to the embodiment of the present invention, the electrode 10 for the lithium ion secondary battery as the positive electrode 10X and the electrode 10 for the lithium ion secondary battery as the negative electrode 10Y are each provided with a plurality of layers. Are arranged alternately in. Then, the ends of the current collectors 20 of each of the electrodes 10 for the lithium ion secondary battery 10 as the positive electrode 10X constituting each layer are collectively connected to the positive electrode terminal 2, and the lithium ion 2 as the negative electrode 10Y constituting each layer. The ends of the current collectors 20 of each of the electrodes 10 for the next battery are grouped together and connected to the negative electrode terminal 3. Further, the insulating layer 40 is arranged so as to be adjacent to the end portion of the electrode active material layer 30 on the bundled end portion side of the current collector 120. As a result, even if the lithium ion secondary battery electrode 10 has burrs, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be more reliably prevented. In the lithium ion secondary battery, members constituting the lithium ion secondary battery such as the positive electrode 10X and the negative electrode 10Y are housed in the housings 6 and 7. The housings 6 and 7 may be square, cylindrical, laminated or the like.

本発明の一実施形態のおけるリチウムイオン二次電池1は、好ましくは正極10X及び負極10Yの間に配置されるセパレータ8をさらに備える。セパレータ8が設けられることで、正極10X及び負極10Yの間の短絡がより一層効果的に防止される。また、セパレータ8は、後述する電解質9を保持してもよい。正極10X又は負極10Yに設けられる絶縁層40は、セパレータに接触していてもよいし、接触していなくてもよいが、接触することが好ましい。 The lithium ion secondary battery 1 in one embodiment of the present invention preferably further includes a separator 8 arranged between the positive electrode 10X and the negative electrode 10Y. By providing the separator 8, a short circuit between the positive electrode 10X and the negative electrode 10Y is more effectively prevented. Further, the separator 8 may hold the electrolyte 9 described later. The insulating layer 40 provided on the positive electrode 10X or the negative electrode 10Y may or may not be in contact with the separator, but is preferably in contact with the separator.

セパレータ8としては、多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が挙げられ、これらの中では多孔性の高分子膜が好ましい。多孔性の高分子膜としては、オレフィン系多孔質フィルムが例示される。セパレータ8は、リチウムイオン二次電池駆動時の発熱により加熱されて熱収縮等することがあるが、そのような熱収縮時でも、上記絶縁層が設けられることで短絡が抑制しやすくなる。 Examples of the separator 8 include a porous polymer film, a non-woven fabric, and glass fiber, and among these, a porous polymer film is preferable. Examples of the porous polymer film include an olefin-based porous film. The separator 8 may be heated by heat generated when the lithium ion secondary battery is driven and may undergo heat shrinkage or the like. Even during such heat shrinkage, the provision of the insulating layer makes it easier to suppress a short circuit.

本は発明のリチウムイオン二次電池は、電解質9を備える。電解質は特に限定されず、リチウムイオン二次電池1で使用される公知の電解質9を使用すればよい。電解質9としては例えば電解液を使用する。電解質9は、例えば、積層した電極10を筐体6,7に収納した後に、筐体6,7の中に充填される。 The lithium ion secondary battery of the present invention comprises an electrolyte 9. The electrolyte is not particularly limited, and a known electrolyte 9 used in the lithium ion secondary battery 1 may be used. As the electrolyte 9, for example, an electrolytic solution is used. The electrolyte 9 is filled in the housings 6 and 7, for example, after the laminated electrodes 10 are housed in the housings 6 and 7.

電解液としては、有機溶媒と、電解質塩を含む電解液が例示できる。有機溶媒としては、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、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、又はこれら溶媒の2種類以上の混合物が挙げられる。
電解質塩としては、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFCO、LiN(SOCF、LiN(SOCFCF、LiN(COCF及びLiN(COCFCF、リチウムビスオキサレートボラート(LiB(C等のリチウムを含む塩が挙げられる。また、有機酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、LiBH等の錯体水素化物等の錯体が挙げられる。これらの塩又は錯体は、1種単独で使用してもよいが、2種以上の混合物であってもよい。
また、電解質9は、上記電解液にさらに高分子化合物を含むゲル状電解質であってもよい。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等のポリアクリル系ポリマーが挙げられる。なお、ゲル状電解質は、セパレータとして使用されてもよい。
Examples of the electrolytic solution include an organic solvent and an electrolytic solution containing an electrolyte salt. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-. Polar solvents such as dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and methylacetamide, or mixtures of two or more of these solvents can be mentioned.
Electrolyte salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiN (COCF 3 ). Examples include lithium-containing salts such as 2 and LiN (COCF 2 CF 3 ) 2 , lithium bisoxalate boronate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ), and lithium organic acid salt-boron trifluoride complex, LiBH. Complexes such as 4 and the like Complexes such as hydrides can be mentioned. These salts or complexes may be used alone or in admixture of two or more.
Further, the electrolyte 9 may be a gel-like electrolyte in which the above-mentioned electrolytic solution further contains a polymer compound. Examples of the polymer compound include a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride and a polyacrylic polymer such as methyl poly (meth) acrylate. The gel electrolyte may be used as a separator.

以上の本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は以下のように変形することができる。
(変形例1)
本発明の上記一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、正極及び負極として、集電体の両面に活物質層及び絶縁層を備える、本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10を備えていたが、正極及び負極として本発明の変形例1のリチウムイオン二次電池用電極10Aを備えてもよい。すなわち、正極及び負極の少なくとも一部を、集電体の片面のみに活物質層及び絶縁層を備えるリチウムイオン二次電池用電極10Aとしてもよい。また、正極及び負極として本発明の変形例3のリチウムイオン二次電池用電極10Bを備えてもよい。
The lithium ion secondary battery according to the above embodiment of the present invention can be modified as follows.
(Modification example 1)
The lithium ion secondary battery according to the above embodiment of the present invention is provided with an active material layer and an insulating layer on both sides of a current collector as a positive electrode and a negative electrode. The electrode 10 for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention. However, the lithium ion secondary battery electrode 10A of the first modification of the present invention may be provided as the positive electrode and the negative electrode. That is, at least a part of the positive electrode and the negative electrode may be the electrode 10A for a lithium ion secondary battery having an active material layer and an insulating layer on only one side of the current collector. Further, as the positive electrode and the negative electrode, the electrode 10B for the lithium ion secondary battery of the modification 3 of the present invention may be provided.

(変形例2)
本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、正極及び負極として本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10を備えていたが、正極及び負極のいずれか一方の電極として本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10を備えていればよい。また、正極及び負極のいずれか一方の電極として、本発明の変形例10Aの一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10Aもしくは本発明の変形例10Bの一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10Bを備えてもよい。
なお、上述したように、負極よりも正極の方が通常、電極面積が小さいので、絶縁層40は、負極よりも正極に設けるほうが内部短絡をより確実に防止できる。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、少なくとも正極が上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極10(又は10Aもしくは10B)であることが好ましい。
例えば、図8に示すリチウムイオン二次電池1Aのように、正極10Xのみに本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用電極10を使用し、負極10Yには絶縁層が形成されていない電極10Cを使用してもよい。なお、この場合、正極にバリがあっても、正極のバリが負極の集電体に直接触れることを負極活物質層が抑制するので、短絡が生じにくい。
(Modification 2)
The lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention includes the electrode 10 for the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention as the positive electrode and the negative electrode, but the present invention is used as one of the positive electrode and the negative electrode. The electrode 10 for the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention may be provided. Further, as either the positive electrode or the negative electrode, the electrode 10A for the lithium ion secondary battery of one embodiment of the modified example 10A of the present invention or the lithium ion secondary battery of the modified example 10B of the present invention is used. The electrode 10B may be provided.
As described above, since the electrode area of the positive electrode is usually smaller than that of the negative electrode, the insulating layer 40 can be more reliably prevented from internal short circuit by providing the insulating layer 40 on the positive electrode than on the negative electrode. Therefore, in the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention, it is preferable that at least the positive electrode is the electrode 10 (or 10A or 10B) for the lithium ion secondary battery of the present invention described above.
For example, as in the lithium ion secondary battery 1A shown in FIG. 8, the electrode 10 for the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention is used only for the positive electrode 10X, and the negative electrode 10Y is not formed with an insulating layer. Electrode 10C may be used. In this case, even if there are burrs on the positive electrode, the negative electrode active material layer suppresses the burrs on the positive electrode from coming into direct contact with the current collector on the negative electrode, so that a short circuit is unlikely to occur.

本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池の一実施形態にすぎない。したがって、本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池及びその変形例は、本発明のリチウムイオン二次電池を限定しない。 The lithium ion secondary battery and its modifications according to the embodiment of the present invention are only one embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention. Therefore, the lithium ion secondary battery and its modifications in one embodiment of the present invention do not limit the lithium ion secondary battery of the present invention.

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら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, but the present invention is not limited to these Examples.

得られたリチウムイオン二次電池用電極は、以下の方法により物性を測定し、また性能評価を行った。
(引張弾性率及び破断伸び)
絶縁層を有する正極から化学エッチングにより集電体を除去し、測定用の絶縁層を得た。この絶縁層について、JIS K 7161に準拠した方法により、引張り開始直後の弾性率を引張弾性率とし、破断したときの伸びを破断伸びとして測定した。なお、化学エッチングには過酸化水素水/希硫酸溶液を用いた。
The physical properties of the obtained electrode for a lithium ion secondary battery were measured and the performance was evaluated by the following method.
(Tensile modulus and elongation at break)
The current collector was removed from the positive electrode having an insulating layer by chemical etching to obtain an insulating layer for measurement. With respect to this insulating layer, the elastic modulus immediately after the start of tension was defined as the tensile elastic modulus, and the elongation at break was measured as the fracture elongation by a method according to JIS K 7161. A hydrogen peroxide solution / dilute sulfuric acid solution was used for chemical etching.

(絶縁層の厚さ)
イオンミリング方式で、アルミニウム箔上に形成された絶縁層の断面を露出させた。次に、露出させた絶縁層の断面を、FE−SEM(電界放出型走査型電子顕微鏡)を用いて、絶縁層全体が観察できる倍率で観察し、絶縁層の画像を得た。得られたSEM画像から絶縁層の厚さを測定し、その平均値を絶縁層の厚さとした。
(Thickness of insulation layer)
The cross section of the insulating layer formed on the aluminum foil was exposed by the ion milling method. Next, the cross section of the exposed insulating layer was observed using an FE-SEM (field emission scanning electron microscope) at a magnification at which the entire insulating layer could be observed, and an image of the insulating layer was obtained. The thickness of the insulating layer was measured from the obtained SEM image, and the average value was taken as the thickness of the insulating layer.

(絶縁層の正極集電体に対する密着強度)
集電体の絶縁層を形成した部分を幅5mmの帯状に切り出し、帯状試料を作製した。ローラを用いて強粘着テープを帯状試料の絶縁層に貼り付けた。そして、強粘着テープを貼り付けた帯状試料について、オートグラフを用いて、室温(25℃)の下、10mm/秒の剥離試験速度で、180°方向の剥離試験を行った。なお、剥離試験では、絶縁層と集電体との間で、強粘着テープは集電体から剥離した。
(Adhesion strength of the insulating layer to the positive electrode current collector)
A strip-shaped sample having a width of 5 mm was cut out from the portion of the current collector on which the insulating layer was formed. A strong adhesive tape was attached to the insulating layer of the strip-shaped sample using a roller. Then, a strip-shaped sample to which the strong adhesive tape was attached was subjected to a peeling test in the 180 ° direction at a peeling test speed of 10 mm / sec at room temperature (25 ° C.) using an autograph. In the peeling test, the strong adhesive tape was peeled from the current collector between the insulating layer and the current collector.

(ポリイミド系樹脂の有無)
フーリエ変換赤外分光光度計(日本分光株式会社製「FT/IR620」)を用い、ATR反射法にて、絶縁層表面の赤外線吸収スペクトルを測定することによって、絶縁層がポリイミド系樹脂を含有するか否かを判別した。具体的な判別方法としては、1720cm-1(C=0伸縮振動)、1380cm-1 (C−N伸縮)、1300〜1100cm-1(C−O結合に属する吸収帯)の吸収帯を全て満たすものをポリイミド系樹脂とした。
(Presence / absence of polyimide resin)
The insulating layer contains a polyimide resin by measuring the infrared absorption spectrum on the surface of the insulating layer by the ATR reflection method using a Fourier transform infrared spectrophotometer (“FT / IR620” manufactured by Nippon Spectroscopy Co., Ltd.). It was determined whether or not. As a specific discrimination method, the absorption bands of 1720 cm -1 (C = 0 expansion / contraction vibration), 1380 cm -1 (CN expansion / contraction), and 1300 to 1100 cm -1 (absorption band belonging to the CO bond) are all satisfied. The one was a polyimide resin.

(短絡テスト)
図9に示す試験装置を用いて、短絡テストを実施した。試験装置は、押圧治具81と、受け板82を備える。図9に示すように、受け板82の上に、正極75、ニッケル小片73、セパレータ72、及び両面に負極活物質層が形成された負極71をこの順に配置した。正極75及び負極71は、各実施例、比較例で作製したものであった。したがって、正極75は、正極集電体の一方の面(上面)に絶縁層74が形成されたものであった。セパレータ72としてはポリエチレン製多孔質フィルムを使用した。ニッケル小片73として、JIS C 8714:2007の強制内部短絡の試験で用いるニッケル小片を用いた。押圧治具81は、負極71と正極75とが互いに接近する方向に圧力を印加する治具である。
押圧治具81を下降させて負極71を正極75に押し付ける圧力を増大させると、ニッケル小片73がセパレータ72及び絶縁層74を貫通して導通(短絡)が生じる。短絡テストは、負極71と正極75との間に2Vの電圧を印加し、押圧治具81を下降させながら正極75と負極71との間の抵抗値を測定し、抵抗値が10Ω以下になったとき、導通したと判断した。20個以上の試料について、30N加圧した際、導通しなかった確率に基づいて、以下のように評価した。
A:95%以上
B:80%以上95%未満
C:80%未満
(Short circuit test)
A short circuit test was performed using the test apparatus shown in FIG. The test device includes a pressing jig 81 and a receiving plate 82. As shown in FIG. 9, a positive electrode 75, a nickel piece 73, a separator 72, and a negative electrode 71 having negative electrode active material layers formed on both sides thereof were arranged in this order on the receiving plate 82. The positive electrode 75 and the negative electrode 71 were produced in each Example and Comparative Example. Therefore, the positive electrode 75 had an insulating layer 74 formed on one surface (upper surface) of the positive electrode current collector. A polyethylene porous film was used as the separator 72. As the nickel small piece 73, the nickel small piece used in the test of forced internal short circuit of JIS C 8714: 2007 was used. The pressing jig 81 is a jig that applies pressure in a direction in which the negative electrode 71 and the positive electrode 75 approach each other.
When the pressing jig 81 is lowered to increase the pressure for pressing the negative electrode 71 against the positive electrode 75, the nickel small pieces 73 penetrate the separator 72 and the insulating layer 74 to cause conduction (short circuit). In the short-circuit test, a voltage of 2 V is applied between the negative electrode 71 and the positive electrode 75, and the resistance value between the positive electrode 75 and the negative electrode 71 is measured while lowering the pressing jig 81, and the resistance value becomes 10 Ω or less. At that time, it was judged that the conductor was conducting. Twenty or more samples were evaluated as follows based on the probability that they did not conduct when pressurized with 30 N.
A: 95% or more B: 80% or more and less than 95% C: less than 80%

[実施例1]
(負極の作製)
負極活物質としてグラファイト(平均粒子径10μm)100質量部と、負極用バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(CMC)のナトリウム塩を1.5質量部及びスチレンブタジエンゴム(SBR)1.5質量部と、溶媒として水とを混合し、固形分50質量%に調整した負極活物質層用スラリーを得た。この負極活物質層用スラリーを、負極集電体としての厚さ12μmの銅箔の両面に塗布して100℃で真空乾燥した。その後、両面に負極活物質層用スラリーを塗布した負極集電体を、300kN/mの線圧でローラにより加圧プレスし、さらに電極寸法の110mm×210mm角に打ち抜いて、両面に負極活物質層を有する負極とした。該寸法のうち、負極活物質が塗布された面積は110mm×190mmであった。なお、両面に形成された負極活物質層の厚さは、片面あたり50μmであった。また、負極には絶縁層を形成しなかった。
[Example 1]
(Preparation of negative electrode)
100 parts by mass of graphite (average particle diameter 10 μm) as the negative electrode active material, 1.5 parts by mass of sodium salt of carboxymethyl cellulose (CMC) and 1.5 parts by mass of styrene butadiene rubber (SBR) as the binder for the negative electrode, and as a solvent. It was mixed with water to obtain a slurry for a negative electrode active material layer adjusted to have a solid content of 50% by mass. This slurry for the negative electrode active material layer was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 12 μm as a negative electrode current collector and vacuum dried at 100 ° C. After that, the negative electrode current collector coated with the slurry for the negative electrode active material layer on both sides is pressure-pressed by a roller at a linear pressure of 300 kN / m, and further punched into an electrode size of 110 mm × 210 mm square, and the negative electrode active material is punched on both sides. A negative electrode having a layer was used. Of the dimensions, the area to which the negative electrode active material was applied was 110 mm × 190 mm. The thickness of the negative electrode active material layer formed on both sides was 50 μm per side. Moreover, no insulating layer was formed on the negative electrode.

(絶縁層の形成)
正極集電体としての厚さ15μmのアルミニウム箔に、絶縁層用原料として、ポリアミドイミドのNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−11NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度15質量%、数平均分子量:15000)を塗布した。そして、その塗膜を120℃で10分間乾燥することによって、アルミニウム箔に絶縁層を形成した。その後、絶縁層を形成したアルミニウム箔を、400kN/mの線圧でローラにより加圧プレスし、さらに電極寸法の100mm×200mm角に打ち抜いて、絶縁層を有する正極とした。なお、絶縁層の厚さは5μmであった。この絶縁層を有する正極を用いて、密着強度を測定するとともに、短絡テストを行って絶縁層の性能を評価した。また、絶縁層を剥離して、剥離した絶縁層の引張弾性率、破断伸びを測定し、さらにはポリイミド系樹脂の有無も判別した。
(Formation of insulating layer)
NMP solution of polyamide-imide (trade name "Vilomax HR-11NN", manufactured by Toyobo Co., Ltd., solid content concentration 15% by mass, number average) as a raw material for an insulating layer on an aluminum foil with a thickness of 15 μm as a positive electrode current collector. Molecular weight: 15000) was applied. Then, the coating film was dried at 120 ° C. for 10 minutes to form an insulating layer on the aluminum foil. Then, the aluminum foil on which the insulating layer was formed was pressure-pressed by a roller at a linear pressure of 400 kN / m, and further punched into an electrode size of 100 mm × 200 mm square to obtain a positive electrode having an insulating layer. The thickness of the insulating layer was 5 μm. Using the positive electrode having this insulating layer, the adhesion strength was measured and a short circuit test was performed to evaluate the performance of the insulating layer. Further, the insulating layer was peeled off, the tensile elastic modulus and the elongation at break of the peeled insulating layer were measured, and the presence or absence of the polyimide resin was also determined.

[実施例2]
絶縁層用原料として、ポリアミドイミドのNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−16NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度14質量%、数平均分子量:30000)を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
[Example 2]
Example 1 and Example 1 except that an NMP solution of polyamide-imide (trade name "Vilomax HR-16NN", manufactured by Toyobo Co., Ltd., solid content concentration 14% by mass, number average molecular weight: 30,000) was used as a raw material for an insulating layer. It was carried out in the same manner.

[実施例3]
絶縁層原料としてポリエーテルイミド(商品名「ULTEM」、SABIC社製)のペレットをNMPに溶解させ固形分濃度15質量%のワニスとした。その後実施例1と同様に実施した。
[Example 3]
As a raw material for the insulating layer, pellets of polyetherimide (trade name "ULTEM", manufactured by SABIC) were dissolved in NMP to obtain a varnish having a solid content concentration of 15% by mass. After that, it was carried out in the same manner as in Example 1.

[実施例4]
絶縁層用原料として、ポリアミドイミドのNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−16NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度14質量%、数平均分子量:30000)と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のNMP溶液(商品名「クレハKFポリマー L#1120」、株式会社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製、固形分濃度12質量%)とをポリアミドイミドとPVdFの割合が固形分基準で50:50(質量比)となるように、混合して得た混合物を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
[Example 4]
NMP solution of polyamide-imide (trade name "Vilomax HR-16NN", manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd., solid content concentration 14% by mass, number average molecular weight: 30,000) and polyvinylidene fluoride (PVdF) NMP as raw materials for the insulating layer. The ratio of polyamide-imide and PVdF to the solution (trade name "Kureha KF Polymer L # 1120", manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd., solid content concentration 12% by mass) is 50:50 (mass). The same procedure as in Example 1 was carried out except that the mixture obtained by mixing was used so as to have a ratio of).

[実施例5]
絶縁層用原料として、ポリアミドイミドのNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−11NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度15質量%、数平均分子量:15000)と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のNMP溶液(商品名「クレハKFポリマー L#1120」、株式会社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製、固形分濃度12質量%)とをポリアミドイミドとPVdFの割合が固形分基準で50:50(質量比)となるように、混合して得た混合物を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
[Example 5]
NMP solution of polyamide-imide (trade name "Vilomax HR-11NN", manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd., solid content concentration 15% by mass, number average molecular weight: 15000) and polyvinylidene fluoride (PVdF) NMP as raw materials for the insulating layer. The ratio of polyamide-imide and PVdF to the solution (trade name "Kureha KF Polymer L # 1120", manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd., solid content concentration 12% by mass) is 50:50 (mass). The same procedure as in Example 1 was carried out except that the mixture obtained by mixing was used so as to have a ratio of).

[実施例6]
絶縁層用原料として、ポリアミドイミドのNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−16NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度14質量%、数平均分子量:30000)と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のNMP溶液(商品名「クレハKFポリマー L#1120」、株式会社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製、固形分濃度12質量%)とをポリアミドイミドとPVdFの割合が固形分基準で65:35(質量比)となるように、混合して得た混合物を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
[Example 6]
NMP solution of polyamide-imide (trade name "Vilomax HR-16NN", manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd., solid content concentration 14% by mass, number average molecular weight: 30,000) and polyvinylidene fluoride (PVdF) NMP as raw materials for the insulating layer. The ratio of polyamide-imide and PVdF to the solution (trade name "Kureha KF Polymer L # 1120", manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd., solid content concentration 12% by mass) is 65:35 (mass). The same procedure as in Example 1 was carried out except that the mixture obtained by mixing was used so as to have a ratio of).

[実施例7]
絶縁層用原料として、ポリアミドイミドのNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−11NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度15質量%、数平均分子量:15000)と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のNMP溶液(商品名「クレハKFポリマー L#1120」、株式会社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製、固形分濃度12質量%)とをポリアミドイミドとPVdFの割合が固形分基準で65:35(質量比)となるように、混合して得た混合物を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
[Example 7]
NMP solution of polyamide-imide (trade name "Vilomax HR-11NN", manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd., solid content concentration 15% by mass, number average molecular weight: 15000) and polyvinylidene fluoride (PVdF) NMP as raw materials for the insulating layer. The ratio of polyamide-imide and PVdF to the solution (trade name "Kureha KF Polymer L # 1120", manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd., solid content concentration 12% by mass) is 65:35 (mass). The same procedure as in Example 1 was carried out except that the mixture obtained by mixing was used so as to have a ratio of).

[比較例1]
絶縁層用原料として、ポリイミド系樹脂(ポリアミドイミド)のNMP溶液(商品名「バイロマックス HR−17NN」、東洋紡株式会社製、固形分濃度35質量%)を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
[Comparative Example 1]
Same as Example 1 except that an NMP solution of a polyimide resin (polyamideimide) (trade name "Vilomax HR-17NN", manufactured by Toyobo Co., Ltd., solid content concentration 35% by mass) was used as a raw material for an insulating layer. It was carried out in.

[比較例2]
絶縁層用原料として、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液(商品名「ユピア U−ワニスS」、宇部興産株式会社製)を使用し、120℃で10分乾燥後に300℃で30分真空中にて硬化化処理を行った以外は実施例1と同様に実施した。
[Comparative Example 2]
A polyamic acid solution (trade name "Yupia U-Varnish S", manufactured by Ube Industries, Ltd.), which is a precursor of polyimide, is used as a raw material for the insulating layer, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then vacuumed at 300 ° C. for 30 minutes. It was carried out in the same manner as in Example 1 except that the hardening treatment was carried out in.

[比較例3]
絶縁層用原料として、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)のNMP溶液(商品名「クレハKFポリマー L#1120」、株式会社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製、固形分濃度12質量%)を使用した以外は実施例1と同様に実施した。
[Comparative Example 3]
Except for using an NMP solution of polyvinylidene fluoride (PVdF) (trade name "Kureha KF Polymer L # 1120", manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd., solid content concentration 12% by mass) as a raw material for an insulating layer. Was carried out in the same manner as in Example 1.

測定結果及び評価結果を以下の表1に示す。

Figure 0006936419

※表1の樹脂1、2欄に示した質量%は、絶縁層全量基準の各樹脂の含有量を示す。The measurement results and evaluation results are shown in Table 1 below.
Figure 0006936419

* The mass% shown in columns 1 and 2 of the resin in Table 1 indicates the content of each resin based on the total amount of the insulating layer.

実施例及び比較例に示すように、絶縁層の引張弾性率及び破断伸びを所定の範囲内に調整することにより、短絡を確実に防止することができた。 As shown in Examples and Comparative Examples, short-circuiting could be reliably prevented by adjusting the tensile elastic modulus and the elongation at break of the insulating layer within a predetermined range.

1,1A リチウムイオン二次電池
2 正極端子
3 負極端子
6,7 筐体
8 セパレータ
9 電解質
10,10A,10B,10C リチウムイオン二次電池用電極
10X 正極
10Y 負極
20,120 集電体
30,130 電極活物質層
31,131 端部
40,40B,140 絶縁層
50,60 ダイヘッド
51,61,62 吐出口
71 負極
72 セパレータ
73 ニッケル小片
74 絶縁層
75 正極
81 押圧治具
82 受け板
1,1A lithium ion secondary battery 2 positive electrode terminal 3 negative electrode terminal 6,7 housing 8 separator 9 electrolyte 10, 10A, 10B, 10C electrode for lithium ion secondary battery 10X positive electrode 10Y negative electrode 20,120 current collector 30,130 Electrode active material layer 31,131 Ends 40,40B, 140 Insulation layer 50,60 Die head 51,61,62 Discharge port 71 Negative electrode 72 Separator 73 Nickel small piece 74 Insulation layer 75 Positive electrode 81 Pressing jig 82 Receiving plate

Claims (11)

集電体と、前記集電体の表面上に設けられる電極活物質層及び絶縁層とを備え、
前記絶縁層が、前記電極活物質層の端部に隣接し、かつ該端部を覆うように設けられるリチウムイオン二次電池用電極であって、
前記絶縁層は、JIS K 7161に準拠して測定される引張弾性率が2.0〜7.0GPaであり、かつJIS K 7161に準拠して測定される破断伸びが15%以上である、リチウムイオン二次電池用電極。
A current collector and an electrode active material layer and an insulating layer provided on the surface of the current collector are provided.
An electrode for a lithium ion secondary battery in which the insulating layer is provided so as to be adjacent to and cover the end of the electrode active material layer.
The insulating layer is lithium having a tensile elastic modulus of 2.0 to 7.0 GPa measured according to JIS K 7161 and a breaking elongation of 15% or more measured according to JIS K 7161. Electrode for ion secondary battery.
前記絶縁層が、ポリイミド系樹脂を含む請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the insulating layer contains a polyimide resin. 前記絶縁層が、さらにフッ素樹脂を含む請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 2, wherein the insulating layer further contains a fluororesin. 前記絶縁層における前記ポリイミド系樹脂の含有量が、前記絶縁層全量基準で、45質量%以上100質量%以下である請求項2又は3に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 2 or 3, wherein the content of the polyimide resin in the insulating layer is 45% by mass or more and 100% by mass or less based on the total amount of the insulating layer. 前記絶縁層が、前記集電体の表面及び前記電極活物質層の端部に対して被膜された絶縁コーティング層である請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulating layer is an insulating coating layer coated on the surface of the current collector and the end portion of the electrode active material layer. electrode. 前記集電体が、アルミニウム及びステンレスから選択されるいずれかから形成される請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the current collector is formed of any one selected from aluminum and stainless steel. 前記絶縁層と前記集電体との間の密着強度が200N/m以上である請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the adhesion strength between the insulating layer and the current collector is 200 N / m or more. 前記電極活物質層が正極活物質層である請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。 The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrode active material layer is a positive electrode active material layer. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極を備えるリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 8. 負極と、正極とを備え、
前記正極が、前記リチウムイオン二次電池用電極である請求項9に記載のリチウムイオン二次電池。
It has a negative electrode and a positive electrode,
The lithium ion secondary battery according to claim 9, wherein the positive electrode is an electrode for the lithium ion secondary battery.
正極と、負極とがそれぞれが複数層設けられるように交互に配置され、各層を構成する正極それぞれの集電体の端部が纏められて正極端子に接続され、かつ各層を構成する負極それぞれの集電体の端部が纏められ負極端子に接続されるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極、又は前記負極の少なくとも一方が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、
前記絶縁層は、前記集電体の纏められた端部側において、前記電極活物質層の端部に隣接するよう配置される請求項9又は10に記載のリチウムイオン二次電池。
The positive electrode and the negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided, and the ends of the current collectors of the positive electrodes constituting each layer are collectively connected to the positive electrode terminal, and each of the negative electrodes constituting each layer is connected. A lithium-ion secondary battery in which the ends of the current collector are grouped together and connected to the negative electrode terminal.
At least one of the positive electrode and the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery.
The lithium ion secondary battery according to claim 9 or 10, wherein the insulating layer is arranged so as to be adjacent to the end portion of the electrode active material layer on the bundled end side of the current collector.
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