JP6378108B2 - Electrode body and method for producing electrode body - Google Patents

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Description

本発明は、電極体及び電極体の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrode body and a method for manufacturing the electrode body.

従来、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体としては、基材と、基材上に形成された修飾層と、修飾層上に形成された活物質材料とを備え、修飾層が活物質と化学結合された電極体が知られている(特許文献1参照)。特許文献1には、活物質材料としてマンガン酸リチウムが例示されている(段落[0028]参照)。   Conventionally, as an electrode body used for a lithium ion secondary battery, a base material, a modification layer formed on the base material, and an active material formed on the modification layer are provided. A chemically bonded electrode body is known (see Patent Document 1). Patent Document 1 exemplifies lithium manganate as an active material (see paragraph [0028]).

特開2014−60075号公報JP 2014-60075 A

ところで、リチウムイオン二次電池の使用時において、活物質材料は、リチウムイオンの出入りや温度変化により膨張又は収縮する。このような活物質材料の体積変化が大きくなると、活物質材料にクラックが発生し易くなる。例えば、活物質材料の厚さをより薄い薄膜状に形成することで、活物質材料の体積変化が緩和されるため、クラックの発生を抑制することは可能である。ところが、活物質材料の厚さをより薄くすることは、電極体の単位面積当たりの活物質の量を低下させることになる。これにより、二次電池において、例えば、体積エネルギー密度を確保することが困難となる。   By the way, when the lithium ion secondary battery is used, the active material expands or contracts due to the entry / exit of lithium ions or a temperature change. When the volume change of such an active material increases, cracks are likely to occur in the active material. For example, since the volume change of the active material is mitigated by forming the thickness of the active material in a thin film shape, it is possible to suppress the occurrence of cracks. However, reducing the thickness of the active material further reduces the amount of active material per unit area of the electrode body. Thereby, in the secondary battery, for example, it becomes difficult to ensure the volume energy density.

本発明の一観点によれば、集電体と、前記集電体に積層され、マンガン酸リチウムを含む活物質材料と、を備えてなり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体であって、前記活物質材料は、複数の活物質突出部を備え、前記活物質突出部は、前記集電体の主面から突出する第1突出部と、前記第1突出部の外面から突出する複数の第2突出部とを有し、前記複数の第2突出部は、多面体形状であるAccording to one aspect of the present invention, there is provided an electrode body for use in a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and an active material material laminated on the current collector and containing lithium manganate. The active material material includes a plurality of active material protrusions, and the active material protrusion includes a first protrusion protruding from a main surface of the current collector and a plurality of protrusions protruding from an outer surface of the first protrusion. have a second protrusion, the second protrusion of the plurality is polyhedral shape.

本発明の一観点によれば、活物質材料の体積変化が緩和され易くなるとともに、単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。   According to one aspect of the present invention, the volume change of the active material is easily relaxed, and the amount of the active material per unit area is easily secured.

(a)は、第1実施形態の電極体を示す概略端面図、(b)は、第1実施形態の電極体を上方から観察した走査型電子顕微鏡写真、(c)は、第1実施形態の電極体の要部を拡大して観察した走査型電子顕微鏡写真。(A) is a schematic end view showing the electrode body of the first embodiment, (b) is a scanning electron micrograph of the electrode body of the first embodiment observed from above, and (c) is the first embodiment. The scanning electron micrograph which expanded and observed the principal part of this electrode body. (a)は、第1実施形態のめっき基板を示す概略端面図、(b)は、第1実施形態のめっき基板を上方から観察した走査型電子顕微鏡写真。(A) is a schematic end view which shows the plating substrate of 1st Embodiment, (b) is the scanning electron micrograph which observed the plating substrate of 1st Embodiment from upper direction. 第1実施形態の電極体における活物質材料のXRDチャート。The XRD chart of the active material in the electrode body of 1st Embodiment. (a)は、第2実施形態の電極体を示す概略端面図、(b)は、第2実施形態のめっき基板を示す概略端面図。(A) is a schematic end view which shows the electrode body of 2nd Embodiment, (b) is a schematic end view which shows the plating substrate of 2nd Embodiment.

以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、構成の特徴を分かり易くするために特徴となる部分を便宜上拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かり易くするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示している。   Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, in order to make the characteristics of the configuration easy to understand, the characteristic portions may be enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios and the like of the respective components are not always the same. Further, in the cross-sectional view, in order to make the cross-sectional structure of each member easy to understand, the hatching of some members is shown in place of a satin pattern.

(第1実施形態)
以下、図1〜図3に従って第1実施形態を説明する。
図1(a)〜(c)に示すように、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体10は、集電体Cと、集電体Cに積層される活物質材料11とを備えている。活物質材料11は、マンガン酸リチウムを含む。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1A to 1C, an electrode body 10 used for a lithium ion secondary battery includes a current collector C and an active material 11 stacked on the current collector C. . The active material 11 includes lithium manganate.

集電体Cは、周知の材料から構成される。集電体Cは、例えば、Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge、及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含む金属材料により構成される。汎用性の高い金属材料としては、例えば、プラチナ、ステンレス鋼、アルミニウム又はアルミニウム合金が挙げられる。集電体Cの形状としては、例えば、薄膜状、及び板状が挙げられる。   The current collector C is made of a known material. The current collector C is made of, for example, a metal material containing at least one element selected from Cu, Ni, Al, V, Au, Pt, Mg, Fe, Ti, Co, Cr, Zn, Ge, and In. The Examples of highly versatile metal materials include platinum, stainless steel, aluminum, and aluminum alloys. Examples of the shape of the current collector C include a thin film shape and a plate shape.

活物質材料11は、複数の活物質突出部12を備えている。また、活物質材料11(マンガン酸リチウムの連続した結晶構造)は、集電体Cと接した構成であり、活物質材料11と集電体Cとの間における直接的な電子伝導経路が確保されている。   The active material 11 includes a plurality of active material protrusions 12. The active material 11 (a continuous crystal structure of lithium manganate) is in contact with the current collector C, and a direct electron conduction path is ensured between the active material 11 and the current collector C. Has been.

活物質突出部12は、集電体Cの主面C1から突出する第1突出部12aと、第1突出部12aの外面から突出する複数の第2突出部12bとを有している。
第1突出部12aは、集電体Cの主面C1と接した下面と、その下面とは反対面に位置する上面と、第1突出部12aの上面及び下面を連結する側面とを備えている。
The active material protruding portion 12 includes a first protruding portion 12a protruding from the main surface C1 of the current collector C and a plurality of second protruding portions 12b protruding from the outer surface of the first protruding portion 12a.
The 1st protrusion part 12a is provided with the lower surface which contact | connected the main surface C1 of the electrical power collector C, the upper surface located in the surface opposite to the lower surface, and the side surface which connects the upper surface and lower surface of the 1st protrusion part 12a. Yes.

複数の第2突出部12bは、第1突出部12aを中心として放射状となるように延在している。具体的には、第1突出部12aの上面及び側面において、外側に向かって放射状となるように延在している。また、各第2突出部12bは、多面体形状(多角柱状)を有している。   The plurality of second protrusions 12b extend radially from the first protrusion 12a. Specifically, the upper surface and the side surface of the first protrusion 12a extend radially outward. Moreover, each 2nd protrusion part 12b has polyhedron shape (polygonal column shape).

本実施形態の電極体10は、活物質材料11を含んで構成される凹凸構造を有している。詳述すると、電極体10は、集電体Cの主面と第1突出部12aとにより構成される凹凸(第1凹凸構造)、及び第1突出部12aの外面と第2突出部12bとにより構成される凹凸(第2凹凸構造)とを備えている。第1凹凸構造の凹部分における内底面は、集電体Cの主面により構成され、第1凹凸構造の凸部分は、第1突出部12aにより構成されている。また、第2凹凸構造の凹部分における内底面は、第1突出部12aの外面により構成され、第2凹凸構造の凸部分は、第2突出部12bにより構成されている。   The electrode body 10 of the present embodiment has a concavo-convex structure including the active material 11. More specifically, the electrode body 10 has an unevenness (first uneven structure) constituted by the main surface of the current collector C and the first protrusion 12a, and an outer surface of the first protrusion 12a and the second protrusion 12b. And the unevenness | corrugation comprised by (2nd uneven structure). The inner bottom surface of the concave portion of the first concavo-convex structure is constituted by the main surface of the current collector C, and the convex portion of the first concavo-convex structure is constituted by the first protruding portion 12a. The inner bottom surface of the concave portion of the second concavo-convex structure is constituted by the outer surface of the first projecting portion 12a, and the convex portion of the second concavo-convex structure is constituted by the second projecting portion 12b.

第2凹凸構造は、第1凹凸構造の凸部分上に位置し、第1凹凸構造よりも相対的に微細である。このように、電極体10は、少なくとも2つの異なる種類の凹凸構造(表面粗さ)を有している。そして、活物質材料11の外面は、第2凹凸構造により構成されている。   The second concavo-convex structure is located on the convex portion of the first concavo-convex structure and is relatively finer than the first concavo-convex structure. Thus, the electrode body 10 has at least two different types of uneven structures (surface roughness). And the outer surface of the active material 11 is comprised by the 2nd uneven structure.

電極体10の活物質材料11は、隣り合う活物質突出部12同士が互いに離間した構成と、隣り合う活物質突出部12同士が部分的に接した構成とを含んでいてもよい。具体的には、電極体10の隣り合う活物質突出部12において、第2突出部12bの先端同士が離間した構成と、第2突出部12bの先端同士が接触した構成とを含んでいてもよい。また、電極体10の活物質材料11の全体において、隣り合う活物質突出部12同士の全てが互いに離間し、集電体Cの主面C1が露出した構成であってもよいし、隣り合う活物質突出部12同士の全てが部分的に接した構成であってもよい。   The active material 11 of the electrode body 10 may include a configuration in which adjacent active material protrusions 12 are separated from each other and a configuration in which adjacent active material protrusions 12 are partially in contact with each other. Specifically, the adjacent active material projections 12 of the electrode body 10 may include a configuration in which the tips of the second projections 12b are separated from each other and a configuration in which the tips of the second projections 12b are in contact with each other. Good. Further, in the entire active material 11 of the electrode body 10, the adjacent active material protrusions 12 may be separated from each other and the main surface C <b> 1 of the current collector C may be exposed, or may be adjacent to each other. A configuration in which all of the active material protrusions 12 are partially in contact with each other may be employed.

複数の活物質突出部12は、その基端(集電体Cと接している下面)から先端(第2突出部12bの先端)までマンガン酸リチウムの連続した結晶構造を有している。また、本実施形態の複数の活物質突出部12(活物質材料11)は、その露出部分のみではなく内部に至る全体がマンガン酸リチウムの結晶で構成されている。なお、活物質材料11(複数の活物質突出部12)には、必要に応じて、マンガン酸リチウム以外に導電助剤及び結着剤を含有させてもよい。しかしながら、高密度の活物質材料に基づいてリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を高めるという観点から、本実施形態のように活物質材料11(複数の活物質突出部12)は、導電助剤及び結着剤を含まない構成であることが好ましい。   The plurality of active material protrusions 12 have a continuous crystal structure of lithium manganate from the base end (the lower surface in contact with the current collector C) to the tip (the tip of the second protrusion 12b). In addition, the plurality of active material protrusions 12 (active material 11) of the present embodiment are not only the exposed portions but the entire interiors are made of lithium manganate crystals. In addition, you may make the active material material 11 (the several active material protrusion part 12) contain a conductive support agent and a binder other than lithium manganate as needed. However, from the viewpoint of increasing the energy density of the lithium ion secondary battery based on the high-density active material, as in the present embodiment, the active material 11 (the plurality of active material protrusions 12) includes the conductive assistant and It is preferable that the structure does not include a binder.

活物質材料11としては、例えば、LiMn(124型のマンガン酸リチウム)、LiMnO(213型のマンガン酸リチウム)、及びLiMnO(112型のマンガン酸リチウム)が挙げられる。マンガン酸リチウムは、単体であってもよいし、例えば、マンガン酸リチウム(例えば、LiMnO)と、LiNiOやLiCoOとの固溶体であってもよい。 Examples of the active material 11 include LiMn 2 O 4 (124 type lithium manganate), Li 2 MnO 3 (213 type lithium manganate), and LiMnO 2 (112 type lithium manganate). The lithium manganate may be a simple substance or, for example, a solid solution of lithium manganate (for example, Li 2 MnO 3 ) and LiNiO 2 or LiCoO 2 .

次に、電極体10の製造方法について説明する。
図2(a)及び図2(b)に示すように、本実施形態の電極体10の製造方法は、集電体Cの主面C1にサブトラクティブ工法又はセミアディティブ工法を用いたマンガン又はマンガン合金めっきにより、複数のめっき突出部22を形成する工程を有している。さらに、本実施形態の電極体10の製造方法は、フラックス法により、めっき突出部22とリチウム化合物を含む活物質原料とから活物質材料11を生成する工程を有している。電極体10の製造方法において、活物質材料11を生成する際に、めっき突出部22の形状に基づく第1突出部12aと、第1突出部12aの外面から突出し、第1突出部12aよりも微細な第2突出部12bとが形成される。また、電極体10の製造方法で形成される第2突出部12bは、マンガン酸リチウムの結晶からなるとともに、第1突出部12aの上面及び側面において、外側に向かって放射状となるように延在している。
Next, a method for manufacturing the electrode body 10 will be described.
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the manufacturing method of the electrode body 10 of this embodiment is manganese or manganese using a subtractive method or a semi-additive method on the main surface C1 of the current collector C. It has the process of forming the several plating protrusion part 22 by alloy plating. Furthermore, the manufacturing method of the electrode body 10 of this embodiment has the process of producing | generating the active material 11 from the plating protrusion part 22 and the active material raw material containing a lithium compound by the flux method. In the manufacturing method of the electrode body 10, when generating the active material 11, the first protrusion 12 a based on the shape of the plating protrusion 22 and the outer surface of the first protrusion 12 a protrude from the first protrusion 12 a. A fine second protrusion 12b is formed. The second protrusion 12b formed by the method of manufacturing the electrode body 10 is made of lithium manganate crystals and extends radially outward on the top and side surfaces of the first protrusion 12a. doing.

まず、複数のめっき突出部22を形成する工程で得られるめっき基板について説明する。
めっき基板は、集電体Cと、その集電体Cの主面C1に積層されたマンガン又はマンガン合金(例えば、マンガン−ニッケル合金、マンガン−鉄合金等)のめっき層とを有している。
First, the plating substrate obtained in the step of forming the plurality of plating protrusions 22 will be described.
The plating substrate has a current collector C and a plating layer of manganese or a manganese alloy (for example, manganese-nickel alloy, manganese-iron alloy, etc.) laminated on the main surface C1 of the current collector C. .

図2(a)及び図2(b)に示すように、めっき基板20の有するめっき層21は、集電体Cの主面C1から突出する複数のめっき突出部22を備えている。複数のめっき突出部22は、第1突出部12aの原型となるパターンを備えている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the plating layer 21 of the plating substrate 20 includes a plurality of plating protrusions 22 protruding from the main surface C <b> 1 of the current collector C. The plurality of plating protrusions 22 include a pattern that serves as a prototype of the first protrusion 12a.

めっき基板20の有する複数のめっき突出部22の平面形状は点状であり、同めっき突出部22の立体形状は柱状(円柱状又は多角柱状)で多面体形状である。複数のめっき突出部22の表面積は、集電体Cの主面C1の面積100mmに存在するめっき突出部22の表面積に換算した場合、110〜190mmの範囲であることが好ましい。 The planar shape of the plurality of plating protrusions 22 of the plating substrate 20 is a dot shape, and the three-dimensional shape of the plating protrusions 22 is a columnar shape (cylindrical or polygonal column shape) and a polyhedral shape. The surface area of the plurality of plating protrusions 22 is preferably in the range of 110 to 190 mm 2 when converted to the surface area of the plating protrusion 22 existing in the area 100 mm 2 of the main surface C1 of the current collector C.

上記表面積に換算した複数のめっき突出部22の表面積が110mm以上の場合、電極体10において、活物質材料11の表面積が十分に確保され易い。上記表面積に換算した複数のめっき突出部22の表面積が190mm以下の場合、隣り合う活物質突出部12同士が、互いに離間した構成を有する電極体10が得られ易い。 When the surface area of the plurality of plating protrusions 22 converted to the surface area is 110 mm 2 or more, the surface area of the active material 11 is easily secured in the electrode body 10. When the surface area of the plurality of plating protrusions 22 converted to the surface area is 190 mm 2 or less, it is easy to obtain the electrode body 10 having a configuration in which the adjacent active material protrusions 12 are separated from each other.

複数のめっき突出部22は、互いに離間して配置されている。隣り合うめっき突出部22の間隔は、めっき基板20の平面視において、0.5〜5μmの範囲であることが好ましい。隣り合うめっき突出部22の間隔が0.5μm以上の場合、電極体10を備えるリチウムイオン二次電池において、電解質の進入経路が確保され易い。隣り合うめっき突出部22の間隔が5μm以下の場合、電極体10において、単位面積当たりの活物質の量を増大させることが容易となる。   The plurality of plating protrusions 22 are arranged apart from each other. The spacing between adjacent plating protrusions 22 is preferably in the range of 0.5 to 5 μm in plan view of the plating substrate 20. When the interval between the adjacent plating protrusions 22 is 0.5 μm or more, in the lithium ion secondary battery including the electrode body 10, an electrolyte entry path is easily secured. When the interval between the adjacent plating protrusions 22 is 5 μm or less, it is easy to increase the amount of the active material per unit area in the electrode body 10.

めっき基板20の有する複数のめっき突出部22の突出長さは、2〜15μmの範囲であることが好ましい。複数のめっき突出部22の突出長さが2μm以上の場合、電極体10において、単位面積当たりの活物質の量を増大させることが容易となる。複数のめっき突出部22の突出長さが15μm以下の場合、電極体10において、複数の活物質突出部12の形状が安定化され易い。   It is preferable that the protrusion length of the some plating protrusion part 22 which the plating board | substrate 20 has is the range of 2-15 micrometers. When the protrusion length of the plurality of plating protrusions 22 is 2 μm or more, it is easy to increase the amount of the active material per unit area in the electrode body 10. When the protrusion length of the plurality of plating protrusions 22 is 15 μm or less, the shape of the plurality of active material protrusions 12 in the electrode body 10 is easily stabilized.

めっき層21は、サブトラクティブ工法又はセミアディティブ工法によって集電体Cの主面C1に積層される。サブトラクティブ工法では、集電体Cの主面C1にめっき層21を積層しためっき積層体を用いる。サブトラクティブ工法の一例では、めっき積層体にドライフィルムレジストを積層した後、所定の領域を露光及び現像することで、ドライフィルムレジストに開口部を形成する。その開口部内に露出するめっき層21をエッチングで除去した後に、ドライフィルムレジストをめっき層21から剥離することで、複数のめっき突出部22を有するめっき基板20が得られる。   The plating layer 21 is laminated on the main surface C1 of the current collector C by a subtractive method or a semi-additive method. In the subtractive construction method, a plating laminate in which the plating layer 21 is laminated on the main surface C1 of the current collector C is used. In an example of the subtractive construction method, after a dry film resist is laminated on the plating laminate, an opening is formed in the dry film resist by exposing and developing a predetermined region. After the plating layer 21 exposed in the opening is removed by etching, the dry film resist is peeled from the plating layer 21 to obtain the plating substrate 20 having a plurality of plating protrusions 22.

セミアディティブ工法の一例では、集電体Cの主面C1にドライフィルムレジストを積層したレジスト積層体を用いる。そのレジスト積層体の有するドライフィルムレジストの所定の領域を露光及び現像することで、ドライフィルムレジストに開口部を形成する。その開口部内に露出する集電体Cにめっき層21を積層した後、ドライフィルムレジストを集電体Cから剥離することで、複数のめっき突出部22を有するめっき基板20が得られる。   In an example of the semi-additive method, a resist laminate in which a dry film resist is laminated on the main surface C1 of the current collector C is used. An opening is formed in the dry film resist by exposing and developing a predetermined region of the dry film resist included in the resist laminate. After the plating layer 21 is laminated on the current collector C exposed in the opening, the dry film resist is peeled from the current collector C, whereby the plating substrate 20 having a plurality of plating protrusions 22 is obtained.

なお、サブトラクティブ工法又はセミアディティブ工法では、ドライフィルムレジストを液状レジストに変更してもよい。また、レジスト材料は、現像型に限定されず、例えば熱硬化型であってもよい。また、集電体Cには、例えば、下地めっきが施されていてもよい。   In the subtractive method or the semi-additive method, the dry film resist may be changed to a liquid resist. Further, the resist material is not limited to a developing type, and may be a thermosetting type, for example. Further, the current collector C may be subjected to base plating, for example.

めっき層21は、高精密なめっき突出部22を形成するという観点から、セミアディティブ工法を用いて得られることが好ましい。
また、めっき層21(めっき突出部22)の表面に粗化処理を行ってもよい。粗化処理としては、例えば、エッチングを用いることができる。めっき層21(めっき突出部22)の表面を粗化した凹凸面を形成することで、表面積が増えるため、フラックスとの反応効率を高めることができる。
The plating layer 21 is preferably obtained using a semi-additive construction method from the viewpoint of forming a highly precise plating protrusion 22.
Moreover, you may perform a roughening process on the surface of the plating layer 21 (plating protrusion part 22). As the roughening treatment, for example, etching can be used. Since the surface area is increased by forming a rough surface obtained by roughening the surface of the plating layer 21 (plating protrusion 22), the reaction efficiency with the flux can be increased.

続いて、めっき基板20の有する複数のめっき突出部22とリチウム化合物を含む活物質原料とから活物質材料11を生成する工程について説明する。
活物質材料11は、フラックス法により生成される。フラックス法は、マンガン又はマンガン合金と、マンガン又はマンガン合金の融点よりも低い融点を有するリチウム化合物(フラックス)とを接触させた状態でエネルギーを与え、マンガン酸リチウムを含む活物質を生成する方法である。
Then, the process of producing | generating the active material 11 from the some plating protrusion part 22 which the plating substrate 20 has, and the active material raw material containing a lithium compound is demonstrated.
The active material 11 is produced by a flux method. The flux method is a method in which energy is applied in a state where manganese or a manganese alloy and a lithium compound (flux) having a melting point lower than that of manganese or the manganese alloy are brought into contact with each other to generate an active material containing lithium manganate. is there.

活物質原料として用いられるリチウム化合物としては、例えば、LiOH・HO、LiCO、LiCl、LiNO、LiSO、LiBO、LiF、及びLiが挙げられる。これらのリチウム原料は、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the lithium compound used as the active material raw material include LiOH.H 2 O, Li 2 CO 3 , LiCl, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , LiBO 2 , LiF, and Li 6 B 4 O 9 . These lithium raw materials may be used alone or in combination of two or more.

活物質原料には、例えば、KOH、NaCl、KCl、KNO、KF、KI、NaNO、KCO、及びNaCOから選ばれる少なくとも一種を含有させてもよい。
活物質原料が二つのフラックス成分を含む場合の具体例としては、LiCl−LiNO、LiCl−KCl、LiNO−LiF、LiOH−KOH、LiOH−LiBr、LiOH−LiCl、LiOH−LiF、LiCO−LiOH、LiOH−LiSO、LiOH−NaOH、LiNO−LiSO、LiCO−LiNO、LiBO−LiSiO、NaCl−KCl、及びKI−KClが挙げられる。
The active material raw material may contain, for example, at least one selected from KOH, NaCl, KCl, KNO 3 , KF, KI, NaNO 3 , K 2 CO 3 , and Na 2 CO 3 .
Specific examples in the case where the active material raw material includes two flux components include LiCl—LiNO 3 , LiCl—KCl, LiNO 3 —LiF, LiOH—KOH, LiOH—LiBr, LiOH—LiCl, LiOH—LiF, Li 2 CO. 3 -LiOH, include LiOH-Li 2 SO 4, LiOH -NaOH, LiNO 3 -Li 2 SO 4, Li 2 CO 3 -LiNO 3, Li 3 BO 3 -LiSiO 4, NaCl-KCl, and KI-KCl .

活物質原料が三つのフラックス成分を含む場合の具体例としては、LiF−NaCl−KCl、及びKF−KI−KClが挙げられる。
活物質原料には、必要に応じて、蒸発抑制剤、増粘剤、上記以外の金属化合物等を含有させることもできる。
Specific examples of the case where the active material raw material includes three flux components include LiF-NaCl-KCl and KF-KI-KCl.
The active material raw material may contain an evaporation inhibitor, a thickener, a metal compound other than those described above, if necessary.

活物質原料は、より高純度のマンガン酸リチウムの結晶からなる活物質材料11を得るという観点から、導電助剤及び結着剤を含まないことが好ましい。
活物質原料は、必要に応じて水等の溶媒に溶解され、めっき基板20の有するめっき層21に塗布される。なお、活物質原料は、粉体やペーストの剤型でめっき基板20塗布されてもよい。
From the viewpoint of obtaining an active material 11 made of higher purity lithium manganate crystals, the active material material preferably does not contain a conductive additive and a binder.
The active material raw material is dissolved in a solvent such as water as necessary and applied to the plating layer 21 of the plating substrate 20. The active material raw material may be applied to the plating substrate 20 in a powder or paste dosage form.

活物質原料をめっき層21に塗布する方法としては、例えば、ディップコート法、スクリーニング法、溶液滴下法、印刷法、ロール・ツー・ロール法、スピンコート法、転写法、バーコート法、スキージ法、及びインクジェット法が挙げられる。   Examples of the method for applying the active material raw material to the plating layer 21 include a dip coating method, a screening method, a solution dropping method, a printing method, a roll-to-roll method, a spin coating method, a transfer method, a bar coating method, and a squeegee method. And an inkjet method.

活物質原料が塗布されためっき基板20は、例えば、500〜1000℃の温度範囲で加熱される。加熱の際の昇温速度は、例えば、0.1〜100℃/分、好ましくは15℃/分程度である。活物質原料が塗布されためっき基板20は、上記の温度範囲で、例えば、1〜50時間維持された後、徐冷される。徐冷の際の降温速度は、例えば、0.1〜2000℃/分、好ましくは200℃/時程度である。加熱及び徐冷は、例えば、電気炉の温度制御により行われる。なお、徐冷については、電気炉を用いずに行ってもよい。   The plated substrate 20 coated with the active material material is heated in a temperature range of 500 to 1000 ° C., for example. The heating rate during heating is, for example, about 0.1 to 100 ° C./min, preferably about 15 ° C./min. The plated substrate 20 coated with the active material material is maintained in the above temperature range, for example, for 1 to 50 hours, and then gradually cooled. The rate of temperature decrease during slow cooling is, for example, about 0.1 to 2000 ° C./min, preferably about 200 ° C./hour. Heating and gradual cooling are performed by temperature control of an electric furnace, for example. Note that the slow cooling may be performed without using an electric furnace.

上記の加熱及び徐冷により、マンガン又はマンガン合金とリチウム化合物とからマンガン酸リチウムが生成される。これにより、マンガン酸リチウムを含む活物質材料11を有する電極体10が得られる。詳述すると、加熱により融解したリチウム化合物に、マンガン又はマンガン合金が溶解した後、その溶解液が徐冷されることで、マンガン酸リチウムの緻密な結晶が生成する。めっき層21(めっき突出部22)の表面から外側に突出して生成した緻密な結晶が第2突出部12bとなる。   By the above heating and slow cooling, lithium manganate is produced from manganese or a manganese alloy and a lithium compound. Thereby, the electrode body 10 which has the active material material 11 containing a lithium manganate is obtained. More specifically, after manganese or a manganese alloy is dissolved in a lithium compound melted by heating, the solution is gradually cooled to produce dense crystals of lithium manganate. Dense crystals generated by protruding outward from the surface of the plating layer 21 (plating protrusion 22) serve as the second protrusion 12b.

なお、フラックス法では、加熱以外の方法でエネルギーを与えてマンガン酸リチウムを生成することも可能である。エネルギーを与える方法としては、例えば、加熱処理、活性エネルギー線照射又はプラズマ処理が挙げられる。活性エネルギー線照射やプラズマ処理としては、例えば、レーザー照射、真空紫外光照射、紫外光照射、大気圧プラズマジェット、大気圧マイクロプラズマジェット等が挙げられる。   In the flux method, it is also possible to generate lithium manganate by applying energy by a method other than heating. Examples of the method for applying energy include heat treatment, active energy ray irradiation, and plasma treatment. Examples of active energy ray irradiation and plasma treatment include laser irradiation, vacuum ultraviolet light irradiation, ultraviolet light irradiation, atmospheric pressure plasma jet, and atmospheric pressure microplasma jet.

マンガン酸リチウムの結晶の生成後、必要に応じて、水等を用いた洗浄工程及びドライエアー等を用いた乾燥工程が行われる。
次に、電極体10の一製造例について説明する。
After the production of the lithium manganate crystal, a washing step using water or the like and a drying step using dry air or the like are performed as necessary.
Next, a manufacturing example of the electrode body 10 will be described.

まず、集電体Cとしての白金(Pt)製の基板に、セミアディティブ工法を用いてマンガンのめっき層21を積層することで図2(b)に示されるめっき基板20を得た。次に、めっき基板20の有するめっき層21に1MのLiOH−KCl水溶液を滴下した後、900℃/時の昇温速度で900℃まで電気炉中で加熱した。この温度でめっき基板20を1時間保持した後、200℃/時の徐冷速度で室温まで徐冷することで図1(b)及び図1(c)に示される電極体10を得た。なお、この電極体10は、残留していたLiOH−KClを温水で洗浄することで除去し、さらに100℃の温度条件で乾燥したものである。得られた電極体10の活物質材料11は、図3に示すXRD(X線回折)チャートからマンガン酸リチウムであることが確認された。   First, a plating substrate 20 shown in FIG. 2B was obtained by laminating a manganese plating layer 21 on a platinum (Pt) substrate as the current collector C using a semi-additive method. Next, after dropping a 1M LiOH-KCl aqueous solution onto the plating layer 21 of the plating substrate 20, it was heated in an electric furnace to 900 ° C. at a temperature rising rate of 900 ° C./hour. After holding the plated substrate 20 at this temperature for 1 hour, the electrode body 10 shown in FIGS. 1B and 1C was obtained by gradually cooling to room temperature at a slow cooling rate of 200 ° C./hour. In addition, this electrode body 10 removes remaining LiOH-KCl by washing with warm water, and is further dried under a temperature condition of 100 ° C. The active material 11 of the obtained electrode body 10 was confirmed to be lithium manganate from the XRD (X-ray diffraction) chart shown in FIG.

続いて、電極体10の用途について説明する。
電極体10は、リチウムイオン二次電池の正極として用いられる。リチウムイオン二次電池は、電極体10、負極、セパレーター、及び電解質(電解液又は固体電解質)を備えている。こうしたリチウムイオン二次電池において、電極体10の有する活物質材料11は、正極活物質となり、充電時にはリチウムイオンを放出し、放電時にはリチウムイオンを吸蔵する。詳述すると、正極活物質であるマンガン酸リチウムは、例えば、スピネル型結晶構造を有している。スピネル構造を有するマンガン酸リチウムは、例えば、コバルト酸リチウム等の層状化合物とは異なり、リチウムイオンの拡散経路が結晶面で大きく制限されないという特徴を有する。また、こうしたマンガン酸リチウムは、コバルト酸リチウムと異なり、マンガン酸リチウム中の全てのリチウムを放出したとしても、結晶構造が崩壊せず、また充放電時の酸素の脱離も起こり難いため、サイクル特性や安全性に優れる。さらにマンガンはコバルトよりも安価であるため、低コストのリチウムイオン二次電池を提供することができる。
Then, the use of the electrode body 10 is demonstrated.
The electrode body 10 is used as a positive electrode of a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery includes an electrode body 10, a negative electrode, a separator, and an electrolyte (electrolytic solution or solid electrolyte). In such a lithium ion secondary battery, the active material 11 included in the electrode body 10 becomes a positive electrode active material, releases lithium ions during charging, and occludes lithium ions during discharging. More specifically, lithium manganate, which is a positive electrode active material, has, for example, a spinel crystal structure. Unlike a layered compound such as lithium cobaltate, for example, lithium manganate having a spinel structure has a feature that the diffusion path of lithium ions is not greatly limited on the crystal plane. In addition, unlike lithium cobaltate, such lithium manganate does not collapse the crystal structure even if all lithium in lithium manganate is released, and it is difficult for oxygen to desorb during charge / discharge. Excellent properties and safety. Further, since manganese is cheaper than cobalt, a low-cost lithium ion secondary battery can be provided.

次に、電極体10の作用について説明する。
リチウムイオン二次電池の使用時において、活物質材料は、リチウムイオンの出入りや温度変化により膨張又は収縮する。このような活物質材料の体積変化が大きくなると、活物質材料にクラックが発生し易くなる。例えば、活物質材料が隙間なく一様に形成されている場合、活物質材料の体積変化が大きく影響してクラックが発生し易くなる。しかし本実施形態の電極体10の有する活物質材料11は、複数の活物質突出部12からなるパターン(第1凹凸構造)を備えているため、活物質材料11の体積変化が緩和され易い。
Next, the operation of the electrode body 10 will be described.
When the lithium ion secondary battery is used, the active material expands or contracts due to the entry / exit of lithium ions and temperature changes. When the volume change of such an active material increases, cracks are likely to occur in the active material. For example, when the active material is uniformly formed without a gap, a change in volume of the active material greatly affects and cracks are likely to occur. However, since the active material 11 included in the electrode body 10 of the present embodiment has a pattern (first uneven structure) including a plurality of active material protrusions 12, the volume change of the active material 11 is easily mitigated.

また、単一の膜状を有する従来の活物質材料の場合、その活物質材料を薄膜状に形成することで、活物質材料の体積変化が緩和されるため、クラックの発生は抑制されるが、活物質材料の厚さをより薄くすることは、電極体の単位面積当たりの活物質の量を低下させることになる。しかし本実施形態の活物質材料11は、複数の活物質突出部12を備えている。さらに活物質突出部12は、第1突出部12aと、第1突出部12aの外面から突出する複数の第2突出部12bを有しているため、電極体10の単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。   In addition, in the case of a conventional active material having a single film shape, since the volume change of the active material is reduced by forming the active material in a thin film shape, the generation of cracks is suppressed. If the thickness of the active material is further reduced, the amount of the active material per unit area of the electrode body is reduced. However, the active material 11 of this embodiment includes a plurality of active material protrusions 12. Furthermore, since the active material protrusion part 12 has the 1st protrusion part 12a and the several 2nd protrusion part 12b which protrudes from the outer surface of the 1st protrusion part 12a, the active material per unit area of the electrode body 10 is shown. It becomes easy to secure the amount.

以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)電極体10の有する活物質材料11は、複数の活物質突出部12を備えているため、活物質材料11の体積変化が緩和され易い。さらに、活物質突出部12は、第1突出部12aと第1突出部12aの外面から突出する複数の第2突出部12bとを有しているため、電極体10の単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。従って、本実施形態の電極体10によれば、活物質材料11の体積変化が緩和され易くなるとともに、単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。これにより、リチウムイオン二次電池において、良好な電池特性が発揮され易くなる。
According to 1st Embodiment described above, there can exist the following effects.
(1) Since the active material 11 included in the electrode body 10 includes a plurality of active material protrusions 12, the volume change of the active material 11 is easily mitigated. Furthermore, since the active material protrusion part 12 has the 1st protrusion part 12a and the some 2nd protrusion part 12b which protrudes from the outer surface of the 1st protrusion part 12a, the active material per unit area of the electrode body 10 is shown. It is easy to ensure the amount of Therefore, according to the electrode body 10 of the present embodiment, the volume change of the active material 11 can be easily relaxed, and the amount of the active material per unit area can be easily secured. Thereby, in a lithium ion secondary battery, it becomes easy to exhibit a favorable battery characteristic.

(2)複数の第2突出部12bは、第1突出部12aを中心として放射状となるように延在している。詳述すると、複数の第2突出部12bは、第1突出部12aの上面及び側面において、外側に向かって放射状となるように延在していることで、単位面積当たりの活物質の量を確保することがさらに容易となる。   (2) The plurality of second protrusions 12b extend radially from the first protrusion 12a. Specifically, the plurality of second protrusions 12b extend radially outward on the upper surface and side surfaces of the first protrusion 12a, thereby reducing the amount of active material per unit area. It is even easier to ensure.

(3)複数の第2突出部12bは多面体形状であるため、単位面積当たりの活物質の量を確保することがさらに容易となる。
(4)複数の活物質突出部12の基端は、集電体Cに直接、接しているため、例えば、密着層などを介する場合よりも、活物質材料11と集電体Cとの間の導電性が十分に確保され易い。
(3) Since the plurality of second protrusions 12b have a polyhedral shape, it becomes easier to secure the amount of active material per unit area.
(4) Since the base ends of the plurality of active material protrusions 12 are in direct contact with the current collector C, for example, between the active material 11 and the current collector C, rather than through an adhesion layer or the like. It is easy to ensure sufficient conductivity.

(5)活物質材料11は、隣り合う活物質突出部12同士が互いに離間した構成を含んでいる。この場合、活物質突出部12の先端部から基端部まで連通する空間が確保され易くなるため、そうした空間に電解質が浸入し易くなる。これにより、活物質突出部12の先端部から基端部までの部分において、リチウムイオンが出入りし得るため、リチウムイオン二次電池において高い出力特性が期待される。   (5) The active material 11 includes a configuration in which adjacent active material protrusions 12 are separated from each other. In this case, since a space communicating from the distal end portion to the proximal end portion of the active material protruding portion 12 is easily secured, the electrolyte easily enters the space. Thereby, since lithium ions can enter and exit in the portion from the distal end portion to the proximal end portion of the active material protruding portion 12, high output characteristics are expected in the lithium ion secondary battery.

(6)電極体10は、活物質材料11を含んで構成される凹凸構造を有している。その凹凸構造は、第1凹凸構造と、第1凹凸構造上に位置するとともに第1凹凸構造よりも相対的に微細な第2凹凸構造とを有している。そして、活物質材料11の外面は、第2凹凸構造により構成されている。これにより、電極体10の単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。従って、本実施形態の電極体10によれば、活物質材料11の体積変化が緩和され易くなるとともに、単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。これにより、リチウムイオン二次電池において、良好な電池特性が発揮され易くなる。   (6) The electrode body 10 has a concavo-convex structure including the active material 11. The concavo-convex structure has a first concavo-convex structure and a second concavo-convex structure which is located on the first concavo-convex structure and is relatively finer than the first concavo-convex structure. And the outer surface of the active material 11 is comprised by the 2nd uneven structure. Thereby, it becomes easy to ensure the amount of the active material per unit area of the electrode body 10. Therefore, according to the electrode body 10 of the present embodiment, the volume change of the active material 11 can be easily relaxed, and the amount of the active material per unit area can be easily secured. Thereby, in a lithium ion secondary battery, it becomes easy to exhibit a favorable battery characteristic.

(7)電極体10の製造方法は、集電体Cの主面C1にサブトラクティブ工法又はセミアディティブ工法を用いたマンガン又はマンガン合金めっきにより、複数のめっき突出部22を形成する工程を有している。さらに、この製造方法は、フラックス法により、めっき突出部22とリチウム化合物を含む活物質原料とから活物質材料11を生成する工程を有している。そして、この製造方法では、活物質材料11を生成する際に、めっき突出部22の形状に基づく第1突出部12aと、第1突出部12aの外面から突出し、第1突出部12aよりも微細な第2突出部12bとが形成される。この製造方法によれば、第1突出部12aと第2突出部12bとを含む活物質突出部12を有した電極体10を容易に製造することができる。   (7) The manufacturing method of the electrode body 10 includes a step of forming a plurality of plating protrusions 22 on the main surface C1 of the current collector C by manganese or manganese alloy plating using a subtractive method or a semi-additive method. ing. Furthermore, this manufacturing method has the process of producing | generating the active material 11 from the plating protrusion part 22 and the active material raw material containing a lithium compound by the flux method. And in this manufacturing method, when producing | generating the active material 11, the 1st protrusion part 12a based on the shape of the plating protrusion part 22 protrudes from the outer surface of the 1st protrusion part 12a, and is finer than the 1st protrusion part 12a. Second projecting portion 12b is formed. According to this manufacturing method, the electrode body 10 having the active material protrusions 12 including the first protrusions 12a and the second protrusions 12b can be easily manufactured.

(8)電極体10の有する活物質材料11に含まれるマンガン酸リチウムは、スピネル型結晶構造を有することが好ましい。この場合、コバルト酸リチウム等の層状化合物とは異なり、リチウムイオンの拡散経路が結晶面で大きく制限されないという特徴を有する。また、こうしたマンガン酸リチウムは、コバルト酸リチウムと異なり、マンガン酸リチウム中の全てのリチウムを放出したとしても、結晶構造が崩壊せず、また充放電時の酸素の脱離も起こり難いため、サイクル特性や安全性に優れる。さらにマンガンはコバルトよりも安価であるため、低コストのリチウムイオン二次電池を提供することができる。   (8) The lithium manganate contained in the active material 11 included in the electrode body 10 preferably has a spinel crystal structure. In this case, unlike a layered compound such as lithium cobaltate, the lithium ion diffusion path is not greatly limited on the crystal plane. In addition, unlike lithium cobaltate, such lithium manganate does not collapse the crystal structure even if all lithium in lithium manganate is released, and it is difficult for oxygen to desorb during charge / discharge. Excellent properties and safety. Further, since manganese is cheaper than cobalt, a low-cost lithium ion secondary battery can be provided.

(9)電極体10は、集電体Cと、その集電体Cの主面C1に積層されたマンガン又はマンガン合金のめっき層21とを有するめっき基板20を用いて得られるものである。めっき層21は、集電体Cの主面C1から突出する複数のめっき突出部22を備えている。活物質材料11は、複数のめっき突出部22を有するめっき層21とリチウム化合物を含む活物質原料とから得られる。この場合、単一の膜状を有する従来の活物質材料よりも、活物質材料11の体積変化が緩和され易くなるとともに、単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。   (9) The electrode body 10 is obtained by using a plating substrate 20 having a current collector C and a manganese or manganese alloy plating layer 21 laminated on the main surface C1 of the current collector C. The plating layer 21 includes a plurality of plating protrusions 22 protruding from the main surface C1 of the current collector C. The active material 11 is obtained from a plating layer 21 having a plurality of plating protrusions 22 and an active material material containing a lithium compound. In this case, the volume change of the active material 11 becomes easier to relax than the conventional active material having a single film shape, and the amount of the active material per unit area is easily secured.

(10)複数のめっき突出部22の表面積は、集電体Cの主面C1の面積100mmに存在するめっき突出部22の表面積に換算した場合、110〜190mmの範囲であることが好ましい。この場合、電極体10において活物質材料11の表面積が十分に確保され易く、また、隣り合う活物質突出部12同士が互いに離間した構成を含む電極体10が得られ易い。従って、良好な電池特性が得られ易くなる。 (10) The surface area of the plurality of plating protrusions 22 is preferably in the range of 110 to 190 mm 2 when converted to the surface area of the plating protrusion 22 existing in the area 100 mm 2 of the main surface C1 of the current collector C. . In this case, it is easy to ensure a sufficient surface area of the active material 11 in the electrode body 10, and it is easy to obtain the electrode body 10 including a configuration in which the adjacent active material protrusions 12 are separated from each other. Therefore, good battery characteristics are easily obtained.

(11)めっき基板20の有するめっき突出部22の平面形状は点状であるため、電極体10において活物質材料11(活物質突出部12)の表面積が十分に確保され易くなる。また、活物質材料11(活物質突出部12)の表面には、生成したスピネル型の緻密な結晶が突出してなる第2突出部12b(第2凹凸構造)が集電体Cと接する面を除く全面(上面及び側面)に形成されている。従って、良好な電池特性が得られ易くなる。   (11) Since the planar shape of the plating protrusion 22 of the plating substrate 20 is a dot shape, a sufficient surface area of the active material 11 (active material protrusion 12) is easily secured in the electrode body 10. The surface of the active material 11 (active material protrusion 12) has a surface in contact with the current collector C by the second protrusion 12b (second uneven structure) formed by protruding generated spinel-type dense crystals. Except for the entire surface (upper surface and side surface). Therefore, good battery characteristics are easily obtained.

(12)単一の膜状の活物質材料を有する従来の電極体では、単位面積当たりの活物質の量を十分に確保できるように厚さを厚く形成すると、その活物質材料は、電極体が湾曲された場合に応力が緩和され難く、活物質材料にクラックが生じ易い。この点、本実施形態の活物質材料11では、隣り合う活物質突出部12同士の隙間により応力が緩和される。これにより、電極体10の湾曲等の変形に対して活物質材料11の耐久性が得られ易い。   (12) In the conventional electrode body having a single film-like active material, when the thickness is formed so as to ensure a sufficient amount of the active material per unit area, the active material becomes an electrode body. When the is bent, the stress is not easily relaxed, and the active material material is likely to crack. In this regard, in the active material 11 of this embodiment, the stress is relieved by the gap between the adjacent active material protrusions 12. Thereby, durability of the active material 11 is easily obtained with respect to deformation such as bending of the electrode body 10.

(13)めっき基板20は、複数のめっき突出部22を有しているため、単一の膜状を有する従来のめっき層よりもリチウム化合物との接触面積を増大させることが可能である。このように接触面積を増大させためっき層21では、活物質材料11(マンガン酸リチウム)の生成が進行し易い。従って、マンガン又はマンガン合金の残留を低減し、活物質材料11の生成量を増大させた電極体10を容易に得ることができる。   (13) Since the plating substrate 20 has a plurality of plating protrusions 22, it is possible to increase the contact area with the lithium compound as compared with a conventional plating layer having a single film shape. Thus, in the plating layer 21 with the increased contact area, the generation of the active material 11 (lithium manganate) is likely to proceed. Therefore, it is possible to easily obtain the electrode body 10 in which the residual amount of manganese or a manganese alloy is reduced and the amount of the active material 11 generated is increased.

(第2実施形態)
以下、図4に従って第2実施形態を説明する。この実施形態の電極体10は、活物質材料11の構成が上記第1実施形態と異なっているため、その相違点を中心に説明する。なお、先の図1及び図2に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. The electrode body 10 of this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the active material 11 and will be described mainly with respect to the difference. The same members as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of these elements is omitted.

図4(a)に示すように、電極体10の有する活物質材料11は、集電体Cの主面C1を覆う被覆活物質材料13と、複数の活物質突出部12とを備えている。活物質突出部12を構成する第1突出部12aは、被覆活物質材料13から突出している。活物質材料11は、集電体Cの主面C1に被覆活物質材料13が接合された構成を有している。活物質材料11は、被覆活物質材料13と第1突出部12aとが接合された構成を有し、被覆活物質材料13と複数の活物質突出部12は一体となっている。こうした活物質材料11は、集電体Cと接した構成であり、活物質材料11と集電体Cとの間における直接的な電子伝導経路が確保されている。本実施形態の電極体10についても、第1凹凸構造及び第2凹凸構造を有している。本実施形態の第1凹凸構造の凹部分における内底面は、被覆活物質材料13により構成されている。また、本実施形態の第2凹凸構造は、第1凹凸構造の凸部分上、及び第1凹凸構造の凹部分における内底面上に位置している。そして、活物質材料11の外面は、第2凹凸構造により構成されている。   As shown in FIG. 4A, the active material 11 included in the electrode body 10 includes a coated active material 13 that covers the main surface C <b> 1 of the current collector C and a plurality of active material protrusions 12. . The first projecting portion 12 a constituting the active material projecting portion 12 projects from the coated active material material 13. The active material 11 has a configuration in which a coated active material 13 is bonded to the main surface C1 of the current collector C. The active material 11 has a configuration in which the coated active material 13 and the first protruding portion 12a are joined, and the coated active material 13 and the plurality of active material protruding portions 12 are integrated. Such an active material 11 is in contact with the current collector C, and a direct electron conduction path between the active material 11 and the current collector C is secured. The electrode body 10 of this embodiment also has a first uneven structure and a second uneven structure. The inner bottom surface of the concave portion of the first concavo-convex structure of the present embodiment is constituted by the coated active material 13. Moreover, the 2nd uneven structure of this embodiment is located on the convex part of a 1st uneven structure, and the inner bottom face in the recessed part part of a 1st uneven structure. And the outer surface of the active material 11 is comprised by the 2nd uneven structure.

図4(b)は、第2実施形態の電極体10を得るために用いられるめっき基板20を示している。このめっき基板20の有するめっき層21は、集電体Cの主面C1を覆う被覆めっき層23と、その被覆めっき層23から突出するめっき突出部22とを備えている。   FIG. 4B shows a plated substrate 20 used for obtaining the electrode body 10 of the second embodiment. The plating layer 21 of the plating substrate 20 includes a coating plating layer 23 that covers the main surface C <b> 1 of the current collector C, and a plating protrusion 22 that protrudes from the coating plating layer 23.

被覆めっき層23の露出面は全体として平坦状を有している。その被覆めっき層23の厚さは、1〜7μmの範囲であることが好ましい。被覆めっき層23の厚さが1μm以上の場合、電極体10において、単位面積当たりの活物質の量を増大させることが容易となる。被覆めっき層23の厚さが7μm以下の場合、電極体10において、活物質材料11の体積変化がより緩和され易くなる。   The exposed surface of the coating plating layer 23 has a flat shape as a whole. The thickness of the coating plating layer 23 is preferably in the range of 1 to 7 μm. When the thickness of the coating plating layer 23 is 1 μm or more, it becomes easy to increase the amount of the active material per unit area in the electrode body 10. When the thickness of the coating plating layer 23 is 7 μm or less, the volume change of the active material 11 is more easily relaxed in the electrode body 10.

以上説明した第2実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(13)の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
(14)本実施形態の電極体10は、被覆活物質材料13を有するため、このような被覆活物質材料13に基づいて単位面積当たりの活物質の量を確保することが容易となる。
According to 2nd Embodiment demonstrated above, in addition to the effect of (1)-(13) of 1st Embodiment, there can exist the following effects.
(14) Since the electrode body 10 of the present embodiment includes the coated active material 13, it is easy to ensure the amount of active material per unit area based on the coated active material 13.

(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態では、複数のめっき突出部22の立体形状は略同一形状であるが、異なる立体形状のめっき突出部22を組みあわせてもよい。
(Other embodiments)
In addition, each said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
In each of the above embodiments, the three-dimensional shapes of the plurality of plating protrusions 22 are substantially the same, but the plating protrusions 22 having different three-dimensional shapes may be combined.

・上記各実施形態では、めっき突出部22の平面形状は点状であるが、例えば、線状に変更してもよい。線状のめっき突出部22は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。なお、このように変更した場合であっても、異なる平面形状のめっき突出部22を組みあわせてもよい。   In each of the above embodiments, the planar shape of the plating protrusion 22 is a dot shape, but may be changed to a linear shape, for example. The linear plating protrusion 22 may be linear or curved. Even in such a case, the plating protrusions 22 having different planar shapes may be combined.

・上記各実施形態の複数のめっき突出部22は互いに離間しているが、部分的に連結されていてもよい。但し、表面積をより増大させた活物質材料11を得るという観点から、めっき層21は、点状又は線状のめっき突出部22が互いに離間している構成を含むことが好ましく、円柱又は多角柱のめっき突出部22が互いに離間している構成を含むことがさらに好ましい。   -Although several plating protrusion part 22 of said each embodiment is mutually spaced apart, you may be partially connected. However, from the viewpoint of obtaining the active material 11 having a further increased surface area, the plating layer 21 preferably includes a configuration in which the dotted or linear plating protrusions 22 are separated from each other. It is further preferable to include a configuration in which the plating protrusions 22 are separated from each other.

・上記活物質材料11中にマンガン又はマンガン合金が残留していてもよい。つまり、活物質材料11にめっき層21の一部が残留した構成であってもよい。
・上記電極体10には、マンガン酸リチウムの結晶における配向性の向上等を目的としたアニール処理が施されてもよい。
-Manganese or a manganese alloy may remain in the active material 11. That is, a configuration in which a part of the plating layer 21 remains in the active material 11 may be used.
The electrode body 10 may be subjected to an annealing treatment for the purpose of improving the orientation of the lithium manganate crystal.

・上記電極体10の製造方法は、第1実施形態に記載した製造方法に限定されず、例えば、集電体Cの主面C1に複数のめっき突出部22を形成する工程等を省略することも可能である。例えば、集電体Cの主面C1に活物質材料(活物質突出部12)を直接設けることで、電極体10を製造してもよい。但し、第1突出部12a及び第2突出部12bを備えた活物質突出部12を容易に製造できるという観点から、電極体10は、第1実施形態の(7)欄で述べた製造方法で製造されることが好ましい。   -The manufacturing method of the said electrode body 10 is not limited to the manufacturing method described in 1st Embodiment, For example, the process etc. which form the some plating protrusion part 22 in the main surface C1 of the electrical power collector C are abbreviate | omitted. Is also possible. For example, the electrode body 10 may be manufactured by directly providing an active material (active material protrusion 12) on the main surface C1 of the current collector C. However, from the viewpoint that the active material protrusion 12 including the first protrusion 12a and the second protrusion 12b can be easily manufactured, the electrode body 10 is manufactured by the manufacturing method described in the section (7) of the first embodiment. Preferably it is manufactured.

以上の様々な実施の形態をまとめると、以下のようになる。
(付記1)
集電体と、前記集電体に積層され、マンガン酸リチウムを含む活物質材料と、を備えてなり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体であって、前記電極体は、前記集電体と、前記集電体の主面に積層されたマンガン又はマンガン合金のめっき層とを有するめっき基板を用いて得られるものであり、前記めっき層は、前記集電体の主面から突出する複数のめっき突出部を備え、前記活物質材料は、前記めっき層と、リチウム化合物を含む活物質原料とから得られたものであることを特徴とする電極体。
(付記2)
集電体と、前記集電体に積層され、マンガン酸リチウムを含む活物質材料と、を備えてなり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体であって、前記電極体は、前記集電体と前記集電体の主面に積層されたマンガン又はマンガン合金のめっき層とを有するめっき基板を用いて得られるものであり、前記めっき層は、前記集電体の主面を覆う被覆めっき層と、前記被覆めっき層から突出する複数のめっき突出部を備え、前記活物質材料は、前記めっき層と、リチウム化合物を含む活物質原料とから得られたものであることを特徴とする電極体。
(付記3)
前記複数のめっき突出部の表面積は、前記集電体の主面の面積100mmに存在するめっき突出部の表面積に換算した場合、110〜190mmの範囲であることを特徴とする付記1又は付記2に記載の電極体。
(付記4)
前記めっき基板の有するめっき突出部の平面形状は、点状又は線状であることを特徴とする付記1〜3のいずれか一項に記載の電極体。
(付記5)
前記平面形状が点状のめっき突出部は、円柱又は多角柱の立体形状を有することを特徴とする付記4に記載の電極体。
The various embodiments described above can be summarized as follows.
(Appendix 1)
An electrode body for use in a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and an active material material laminated on the current collector and containing lithium manganate, wherein the electrode body comprises the current collector And a plating substrate having a manganese or manganese alloy plating layer laminated on the main surface of the current collector, the plating layer protruding from the main surface of the current collector An electrode body comprising a plurality of plating protrusions, wherein the active material is obtained from the plating layer and an active material material containing a lithium compound.
(Appendix 2)
An electrode body for use in a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and an active material material laminated on the current collector and containing lithium manganate, wherein the electrode body comprises the current collector Body and a plating substrate having a manganese or manganese alloy plating layer laminated on the main surface of the current collector, the plating layer covering the main surface of the current collector And an electrode having a plurality of protruding protrusions protruding from the coating plating layer, wherein the active material is obtained from the plating layer and an active material material containing a lithium compound. body.
(Appendix 3)
The surface area of the plurality of plating protrusions is 110 to 190 mm 2 when converted to the surface area of the plating protrusion existing in an area of 100 mm 2 on the main surface of the current collector. The electrode body according to Appendix 2.
(Appendix 4)
4. The electrode body according to claim 1, wherein a planar shape of the plating protrusion of the plating substrate is a dot or a line.
(Appendix 5)
5. The electrode body according to appendix 4, wherein the plating protrusion having a dotted shape in a planar shape has a three-dimensional shape of a cylinder or a polygonal column.

C 集電体
C1 主面
10 電極体
11 活物質材料
12 活物質突出部
12a 第1突出部
12b 第2突出部
13 被覆活物質材料
22 めっき突出部
C current collector C1 main surface 10 electrode body 11 active material 12 active material protrusion 12a first protrusion 12b second protrusion 13 coated active material 22 plating protrusion

Claims (12)

集電体と、前記集電体に積層され、マンガン酸リチウムを含む活物質材料と、を備えてなり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体であって、
前記活物質材料は、複数の活物質突出部を備え、
前記活物質突出部は、前記集電体の主面から突出する第1突出部と、前記第1突出部の外面から突出する複数の第2突出部とを有し、前記複数の第2突出部は、多面体形状であることを特徴とする電極体。
An electrode body used for a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and an active material laminated on the current collector and containing lithium manganate,
The active material includes a plurality of active material protrusions,
The active material protrusion includes a first protrusion protruding from a main surface of the current collector, and a plurality of second protrusions protruding from an outer surface of the first protrusion, and the plurality of second protrusions. The electrode body has a polyhedral shape.
集電体と、前記集電体に積層され、マンガン酸リチウムを含む活物質材料と、を備えてなり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体であって、
前記活物質材料は、前記集電体の主面を覆う被覆活物質材料と、複数の活物質突出部とを備え、
前記活物質突出部は、前記被覆活物質材料から突出する第1突出部と、前記第1突出部の外面から突出する複数の第2突出部とを有し、前記複数の第2突出部は、多面体形状であることを特徴とする電極体。
An electrode body used for a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and an active material laminated on the current collector and containing lithium manganate,
The active material includes a coated active material covering the main surface of the current collector, and a plurality of active material protrusions,
The active material protrusion includes a first protrusion protruding from the coated active material and a plurality of second protrusions protruding from an outer surface of the first protrusion, and the plurality of second protrusions are An electrode body having a polyhedral shape.
前記複数の第2突出部は、マンガン酸リチウムの結晶からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電極体。3. The electrode body according to claim 1, wherein the plurality of second protrusions are made of lithium manganate crystals. 4. 前記複数の第2突出部は、前記第1突出部を中心として放射状となるように延在していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極体。 The electrode body according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of second projecting portions extend radially from the first projecting portion. 前記複数の第2突出部は、前記第1突出部の上面及び側面において、外側に向かって放射状となるように延在していることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の電極体。 Second protrusions of the plurality of the upper surface and a side surface of the first projecting portion, to any one of claims 1 to 4, characterized in that extending so as to be radially outwardly The electrode body as described. 前記活物質材料は、前記集電体に接していることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の電極体。 The active material, the electrode body according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in contact with the current collector. 前記活物質材料は、隣り合う活物質突出部同士が互いに離間した構成を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の電極体。 The active material, the electrode body according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a structure in which an active material protruding portion between the adjacent spaced apart. 前記マンガン酸リチウムは、スピネル型結晶構造を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の電極体。 The lithium manganate, the electrode body according to any one of claim 1 to 7, characterized in that it has a spinel type crystal structure. 集電体と、前記集電体に積層され、マンガン酸リチウムを含む活物質材料と、を備えてなり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極体であって、
前記電極体は、前記活物質材料を含んで構成される凹凸構造を有し、
前記凹凸構造は、第1凹凸構造と、前記第1凹凸構造上に位置するとともに前記第1凹凸構造よりも相対的に微細な第2凹凸構造とを有し、前記第2凹凸構造の複数の凸部分は、多面体形状であることを特徴とする電極体。
An electrode body used for a lithium ion secondary battery, comprising: a current collector; and an active material laminated on the current collector and containing lithium manganate,
The electrode body has a concavo-convex structure including the active material,
The concavo-convex structure has a first concavo-convex structure and a second concavo-convex structure that is located on the first concavo-convex structure and is relatively finer than the first concavo-convex structure, and a plurality of the concavo-convex structures The convex portion has a polyhedral shape.
前記第2凹凸構造の複数の凸部分は、マンガン酸リチウムの結晶からなることを特徴とする請求項9に記載の電極体。The electrode body according to claim 9, wherein the plurality of convex portions of the second concavo-convex structure are made of lithium manganate crystals. リチウムイオン二次電池に用いられる電極体の製造方法であって、
集電体の主面にサブトラクティブ工法又はセミアディティブ工法を用いたマンガン又はマンガン合金めっきにより、複数のめっき突出部を形成する工程と、
フラックス法により、前記めっき突出部とリチウム化合物を含む活物質原料とから活物質材料を生成する工程と、を有し、
前記活物質材料を生成する際に、前記めっき突出部の形状に基づく第1突出部と、前記第1突出部の外面から突出し、前記第1突出部よりも微細な第2突出部とが形成されることを特徴とする電極体の製造方法。
A method for producing an electrode body used in a lithium ion secondary battery,
Forming a plurality of plating protrusions by manganese or manganese alloy plating using a subtractive method or a semi-additive method on the main surface of the current collector;
A step of generating an active material from the plating protrusion and an active material containing a lithium compound by a flux method,
When generating the active material, a first protrusion based on the shape of the plating protrusion and a second protrusion that protrudes from the outer surface of the first protrusion and is finer than the first protrusion are formed. A method for manufacturing an electrode body.
前記第2突出部は、マンガン酸リチウムの結晶からなるとともに、前記第1突出部の上面及び側面において、外側に向かって放射状となるように延在していることを特徴とする請求項11に記載の電極体の製造方法。 The second protrusion, together comprising a crystal of lithium manganate, the upper surface and a side surface of the first projecting portion, to claim 11, wherein the extending so as to be radially outwardly The manufacturing method of the electrode body of description.
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