JPWO2014157010A1 - 集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 - Google Patents
集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2014157010A1 JPWO2014157010A1 JP2015508440A JP2015508440A JPWO2014157010A1 JP WO2014157010 A1 JPWO2014157010 A1 JP WO2014157010A1 JP 2015508440 A JP2015508440 A JP 2015508440A JP 2015508440 A JP2015508440 A JP 2015508440A JP WO2014157010 A1 JPWO2014157010 A1 JP WO2014157010A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- resin layer
- conductive resin
- active material
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 148
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 148
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 84
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 6
- 239000010450 olivine Substances 0.000 claims description 5
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 141
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 10
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 2
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006713 insertion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M methyl carbonate Chemical compound COC([O-])=O CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical class CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N triethyl(methyl)azanium Chemical class CC[N+](C)(CC)CC SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/665—Composites
- H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
第一に、特許文献1および特許文献2に記載の技術では、より高い荷重でのプレスによって正極集電体に伸びや反りが発生しその後の製造工程にて正極集電体の破断等の支障をきたすため、高強度のアルミニウム箔を用いている。その結果、高強度のアルミニウム箔に活物質が食い込むことが出来ずに、電極層/集電体界面の抵抗が増加していた。
第二に、特許文献3に記載の技術では、LiFePO4の粒子を微細化するため、プレス時の圧力が分散して活物質がアルミニウム箔に食い込むことが出来ずに、接触点(面積)が低下して電極層/集電体界面の抵抗が増加するとの問題点が新たに生じる場合がある。
この構成によれば、上記の電極構造体を備えるため、良好なハイレート特性および優れた耐久性が得られる非水電解質電池又は蓄電部品が得られる。
図1は、本実施形態の集電体100の構造を示す断面図である。本実施形態の集電体100は、リチウムイオン二次電池等の各種非水電解質電池又は蓄電部品等に用いられるもので、公知の集電体と同様に使用することができ、アルミニウム箔102が使用されるものであるが、このアルミニウム箔102の表面に導電樹脂層103を更に具備してなるもので、この導電樹脂層103は後述するように活物質層とは異なる層である。
また、図2は、本実施形態の集電体を用いて形成された電極構造体の構造を示す断面図で、本実施形態の集電体100の導電樹脂層103側に更に活物質層105が形成された構成になっている。
図1に示すように、本実施形態における集電体100は、アルミニウム箔102の少なくとも片面に導電性を有する導電樹脂層103を有する集電体100である。
また、図2に示すように、本実施形態の集電体100の導電樹脂層103上には、活物質層105を形成することによって、リチウムイオン二次電池の非水電解質電池として好適な電極構造体110を形成することができる。
本実施形態の集電体100は、導電樹脂層103の硬さが適正であるために、集電体100の導電樹脂層103上に活物質層105を形成した後にプレスをする際に、活物質粒子120が導電樹脂層103に食い込むことで(図3参照)、活物質粒子120と導電性粒子115との接触面積が大きくなり、導電樹脂層103と活物質層105との界面の抵抗を低減することができる。したがって、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池用の集電体100を用いた非水電解質電池は、抵抗が低く、良好なハイレート特性および優れた耐久性を得ることができる。
なお、導電樹脂層103を有する集電体100の表面における押し込み硬さは、導電樹脂層103等の乾燥条件や導電樹脂層用樹脂と導電性粒子115との配合量などを適宜調整することによって操作できる。
本実施形態の集電体100の製造方法は、アルミニウム箔102の少なくとも片面に導電樹脂層103を形成すればよく、特に制限されるものではないが、例えば、導電樹脂層用の樹脂を適当な溶剤に溶解させ導電性粒子115を混合してペーストを構成し、アルミニウム箔102上に塗布乾燥する方法を用いることができる。導電性粒子115と微粉状の樹脂を混合したものをアルミニウム箔102上に塗布して樹脂を加熱溶融させる方法などがあげられる。
本実施形態の電極構造体は、例えば、図2に示すように、本実施形態の集電体100の導電樹脂層103上に活物質層105を形成することによって、本実施形態の電極構造体110を得ることができる。すなわち、本実施形態における電極構造体110は、上記集電体100と、その集電体100の導電樹脂層103上に設けられている活物質粒子120を含有する活物質層105とを備える。この電極構造体110は、上記アルミニウム箔102を用いた集電体100の導電樹脂層103上に活物質粒子120を含有する活物質層105を備えているため、良好なハイレート特性および優れた耐久性を兼ね備える非水電解質電池を製造するために用いることができる。
本実施形態の非水電解質電池は、上記の電極構造体110を備える構成を有し、セパレータ、電解液等の電池用内容物がケース内に収容されたもので、リチウムイオン二次電池や、リチウムイオンキャパシタ等が挙げられる。本実施形態の非水電解質電池は、上記の電極構造体110を備えるため、良好なハイレート特性および優れた耐久性が得られる。この非水電解質電池がリチウムイオン二次電池である場合には、上記の電極構造体110を正極側の電極構造体として用いて、別途リチウムイオン二次電池に適した負極側の電極構造体を用意する。そして、これらの正極側の電極構造体110と負極側の電極構造体の間に電解液を含浸させたセパレータを挟むことにより、リチウムイオン二次電池を構成することができる。リチウムイオン二次電池用の電解液およびセパレータは、公知のものを適宜使用可能であるが、例えば、電解液としては、EC(エチレンカーボネイト)とEMC(エチルメチルカーボネイト)の混合液に電解質としてLiPF6やLiBF4を溶解したものを用いることができる。セパレータとしては、例えばポリオレフィン製のマイクロポーラスを有する膜を用いることができる。
<集電体の作製>
引張強さが265MPaである箔厚15μmのアルミニウム合金箔を準備した。次いで、樹脂としてのニトロセルロース系樹脂溶液と導電材(導電性粒子)としてのアセチレンブラック(AB)とを用意して、固形分の質量比が、導電樹脂層用樹脂:導電材=60:40となるように調整して、分散・混錬装置(プライミクス社製、設備名:T.K.コンビミックス)を用いて粒径を調整した導電性樹脂溶液を得た。この導電性樹脂溶液を前記アルミニウム箔の片面に、塗布し、熱風で乾燥させて導電樹脂層を形成し、集電体を作製した。
正極活物質としてメジアン径(D50)が2.8μmのリン酸鉄リチウムを用意し、PVDF(ポリフッ化ビニリデン) をNMP(N-メチルピロリドン)に溶解させたPVDF溶液と導電助剤としてのカーボンとを、固形分の質量比がLiFePO4/AB/PVDF=89.5/5/5.5となるように混合して、高速混練機(プライミクス社製、設備名: フィルミックス)にて均一分散して活物質スラリーを作製した。次いで、集電体に塗工・乾燥し、ロールプレスにて密度醸成を行い、厚さ約60μmの電極層を形成し、電極構造体を作製した。
これらの電極構造体にポリプロピレン製マイクロポーラスセパレータを挟んで電池ケースに収め、単層ラミネート電池を作製した。なお、電解液としては、1M-LiPF6、炭酸エチレン(EC)/炭酸エチルメチル(MEC)=3/7を用いた。
<集電体の作製>
引張強さが265MPaである箔厚15μmのアルミニウム合金箔を準備した。次いで、樹脂としてのPVDF樹脂溶液と導電材としてのアセチレンブラックとを用意して、固形分の質量比が、導電樹脂層用樹脂:導電材=70:30となるように調整して、分散・混錬装置(プライミクス社製、設備名:T.K.コンビミックス)を用いて粒径を調整した導電性樹脂溶液を得た。この導電性樹脂溶液を前記アルミニウム箔の片面に、塗布し、熱風で乾燥させて導電樹脂層を形成し、集電体を作製した。この集電体を用い、電極構造体および単層ラミネート電池を、実施例1と同様な方法によって作成した。
<集電体の作製>
引張強さが195MPaである箔厚15μmのアルミニウム合金箔を準備した。次いで、樹脂としてのキトサン系樹脂溶液と導電材としてのアセチレンブラックとを用意して、固形分の質量比が、導電樹脂層用樹脂:導電材=67:33となるように調整して、分散・混錬装置(プライミクス社製、設備名:T.K.コンビミックス)を用いて粒径を調整した導電性樹脂溶液を得た。この導電性樹脂溶液を前記アルミニウム箔の片面に、塗布し、熱風で乾燥させて導電樹脂層を形成し、集電体を作製した。この集電体を用い、電極構造体および単層ラミネート電池については、実施例1と同様に作製した。
準備したアルミニウム合金箔の引張り強さが異なること以外は、実施例3と同様に、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
粒径の異なる正極活物質を使用したこと以外は、実施例1と同様に、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
導電材の粒径が異なる導電性樹脂溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様に、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
集電体として、導電樹脂層を有さない引張強さが163MPaで箔厚15μmのアルミニウム合金箔を使用したこと以外は、実施例1と同様に、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
引張強さが163MPaで箔厚15μmのアルミニウム合金箔を使用したこと以外は、実施例1と同様に、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
集電体として、導電樹脂層を有さない引張強さが265MPaで箔厚15μmのアルミニウム合金箔を使用したこと以外は、実施例1と同様に、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
粒径の異なる正極活物質を使用したこと以外は、比較例3と同様に、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
<集電体の作製>
引張強さが265MPaで箔厚15μmのアルミニウム合金箔を準備した。次いで、PAI系樹脂溶液と導電材からなる導電性樹脂溶液を用意して、この導電性樹脂溶液を上記アルミニウム箔の片面に、塗布し、熱風で乾燥させて導電樹脂層を形成し、集電体を作製した。なお、電極構造体および単層ラミネート電池については、実施例1と同様に作成した。
導電性樹脂層の押込み硬さが本発明の条件を逸脱する以外は、実施例1と同様に、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
導電性樹脂層の押込み硬さが本発明の条件を逸脱する以外は、実施例2と同様な方法を用いて、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
導電性樹脂層の押込み硬さが本発明の条件を逸脱する以外は、実施例3と同様な方法を用いて、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
ニトロセルロース系樹脂と導電材との固形分の質量比が、導電樹脂層用樹脂:導電材=67:33としたこと、および導電性粒子の面積占有率が本発明の条件を逸脱する以外は、実施例1と同様な方法を用いて、集電体、電極構造体、単層ラミネート電池を作製した。
導電樹脂層形成前のアルミニウム箔の引張強さを、島津製作所製インストロン型引張試験機AG-10kNXを使用して測定した。測定条件は、チャック間距離50mm、クロスヘッド速度10mm/分とした。結果を表1に示す。
押し込み硬さ(HIT)をエリオニクス製超微小押し込み硬さ試験機 ENT-2100を使用して測定した。測定荷重は5mNとした。結果を表1に示す。なお、導電樹脂層を有するアルミニウム箔集電体の押し込み硬さは、導電樹脂層が形成されている面を測定した。
測定には、堀場製作所製のレーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950V2を用いた。なお、カーボンブラック粒子の屈折率は、2.00-0.40iとして測定した。結果を表1に示す。
集電体における導電樹脂層の表面の導電性粒子の面積占有率は、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製VHX-500にVH-Z100レンズ) を用いて、倍率1000倍で撮影した画像を、輝度にて2値化処理を実施して、暗部(カーボン存在部)の面積占有率を測定した。集電体における導電樹脂層の表面の導電性粒子の面積占有率は、45%以上を合格とした。
測定には、堀場製作所製のレーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950V2を用いた。
活物質スラリーを集電体に塗工、乾燥した。その後、ロールプレスにて線圧150kg/cmでプレスして、厚さ約60μmの電極層を作製した。この電極層について、重量と厚みを測定し、充填密度を算出した。
プレス後の電極構造体について、外観は波うち状の筋等の表面欠陥発生の有無を目視にて判定した。なお、表面欠陥が発生したものを「波うち」と記載し、不合格とする。結果を表2に示す。
初期の正極板として電池に組み込む前の正極板、および耐久後の正極板としてサイクル試験後に電池を解体して取り出した正極板について、三菱化学製「ロレスターAX」を用いて、2端子法にて測定した。なお、サイクル試験後に取り出した正極板は、アセトンで洗浄して、真空乾燥(100℃×10h)を行った後に抵抗測定を行った。結果を表2に示す。なお、初期の電池における抵抗は、250Ω以下として、サイクル試験後の正極板の抵抗は、600Ω以下を合格とした。サイクル試験の条件は、表4に示す。
単層ラミネート電池を用い、初期及びサイクル試験(300サイクル)後のハイレート特性を確認した。ハイレート特性試験及びサイクル試験の条件は、表3、4に示す。
また、ハイレート特性は、試験温度25℃で、0.2Cおよび10Cの2レートにて充放電を実施して、10Cでの放電容量を0.2C基準(100%)で算出した。初期における10Cの放電容量(%)は、80%以上、サイクル試験後の10Cの放電容量(%)は、70%以上を合格とした。
比較例2では、プレス時において変形すると共に電極層の密度を上げることができなかった。
比較例3では、抵抗低減できないため、初期およびサイクル試験後の電極抵抗が高く、初期およびサイクル試験後のハイレート特性が悪い。また、耐久性が低い。
比較例4では、初期およびサイクル試験後のハイレート特性が悪い。
比較例5では、抵抗を低減することができず、初期およびサイクル試験後の電極抵抗が高く、サイクル試験後のハイレート特性が悪い。また、耐久性が低い。
比較例6では、抵抗低減できず、初期およびサイクル試験後の電極抵抗が高く、サイクル試験後のハイレート特性が悪い。また、耐久性が低い。
比較例7では、サイクル試験後の電極抵抗が高く、サイクル試験後のハイレート特性が悪い。また、耐久劣化が大きい。
比較例8では、抵抗を低減することができず、初期およびサイクル試験後の電極抵抗が高く、サイクル試験後のハイレート特性が悪い。また、耐久性が低い。
比較例9では、サイクル試験後の電極抵抗が高くなり、サイクル試験後のハイレート特性が悪い。また、耐久劣化が大きい。
102:アルミニウム箔
103:導電樹脂層
105:活物質層
110:電極構造体
115:導電性粒子
116:樹脂層
120:活物質粒子
Claims (6)
- アルミニウム箔の少なくとも片面に導電樹脂層を有する集電体であって、
前記導電樹脂層は、樹脂および導電性粒子を含み、
前記アルミニウム箔の引張強さが180MPa以上であり、
前記集電体の前記導電樹脂層の表面における押し込み硬さが600MPa以下であり、
前記導電樹脂層の表面における前記導電性粒子の面積占有率が45%以上である、
集電体。 - 前記導電性粒子は、前記導電樹脂層中において凝集して2次粒子を形成しており、
前記2次粒子のメジアン径は、1〜10μmである、
請求項1に記載の集電体。 - 前記導電性粒子は、炭素粒子である、
請求項1または2に記載の集電体。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の集電体と、
前記集電体の前記導電樹脂層上に設けられている、活物質粒子を含有する活物質層又は電極材層と、
を備え、
前記活物質粒子のメジアン径が5μm以下である、
電極構造体。 - 前記活物質粒子がオリビン型リン酸リチウムを含む、
請求項4に記載の電極構造体。 - 請求項4または5に記載の電極構造体を備える、非水電解質電池又は蓄電部品。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013074107 | 2013-03-29 | ||
JP2013074107 | 2013-03-29 | ||
PCT/JP2014/057904 WO2014157010A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-03-20 | 集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2014157010A1 true JPWO2014157010A1 (ja) | 2017-02-16 |
JP6185984B2 JP6185984B2 (ja) | 2017-08-23 |
Family
ID=51623987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015508440A Expired - Fee Related JP6185984B2 (ja) | 2013-03-29 | 2014-03-20 | 集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160126557A1 (ja) |
EP (1) | EP2980897A1 (ja) |
JP (1) | JP6185984B2 (ja) |
KR (1) | KR20150135434A (ja) |
CN (1) | CN105074979B (ja) |
TW (1) | TW201503476A (ja) |
WO (1) | WO2014157010A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6851711B2 (ja) * | 2015-03-26 | 2021-03-31 | 株式会社Gsユアサ | 蓄電素子 |
EP3352253B1 (en) | 2015-09-16 | 2020-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack |
JP2018006589A (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 太陽誘電株式会社 | 電気化学デバイス用電極、電気化学デバイス及び電気化学デバイス用電極の製造方法 |
WO2018083917A1 (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 日産自動車株式会社 | 電池用電極及び電池 |
TWI617073B (zh) * | 2016-11-25 | 2018-03-01 | 財團法人工業技術研究院 | 電池電極結構及其製作方法 |
JP6965737B2 (ja) * | 2017-12-27 | 2021-11-10 | トヨタ自動車株式会社 | 電極集電体および全固体電池 |
US11742492B2 (en) * | 2018-03-09 | 2023-08-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Secondary battery positive electrode, secondary battery positive electrode current collector, and secondary battery |
US11348754B2 (en) * | 2019-05-06 | 2022-05-31 | Eaton Intelligent Power Limited | Aluminum alloy miniature cartridge fuses |
WO2022113498A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電極、及び電極の製造方法 |
CN116802854A (zh) * | 2021-11-09 | 2023-09-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 集流体及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0997625A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Seiko Instr Inc | 非水電解質二次電池およびその製造方法 |
JP2009048876A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池 |
JP2010251159A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型二次電池 |
JP2011219865A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-11-04 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用純アルミニウム硬質箔 |
JP2012021205A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用アルミニウム硬質箔 |
JP2012038518A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用アルミニウム合金硬質箔 |
WO2012086447A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 古河スカイ株式会社 | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
WO2012086448A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 古河スカイ株式会社 | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1361194B1 (en) * | 2001-01-25 | 2014-06-25 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Artificial graphite particle and method for producing the same, nonaqueous electrolyte secondary battery negative electrode and method for producing the same, and lithium secondary battery |
CN100338795C (zh) * | 2003-01-22 | 2007-09-19 | 日立麦克赛尔株式会社 | 锂二次电池用负极及其制造方法以及使用其的锂二次电池 |
JP5083799B2 (ja) | 2006-12-15 | 2012-11-28 | 三菱アルミニウム株式会社 | 耐折り曲げ性に優れたリチウムイオン電池電極材用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
JP5813910B2 (ja) | 2008-11-05 | 2015-11-17 | 古河電池株式会社 | リチウム二次電池用正極の製造法及びリチウム二次電池 |
JP5495649B2 (ja) | 2009-07-24 | 2014-05-21 | 株式会社Uacj製箔 | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
US9705126B2 (en) * | 2010-10-21 | 2017-07-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery electrode and use thereof |
EP2738853B1 (en) * | 2011-07-29 | 2017-11-08 | UACJ Corporation | Collector, electrode structure, non-aqueous electrolyte cell, and electricity storage component |
KR101947566B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2019-02-13 | 가부시키가이샤 유에이씨제이 | 집전체 및 그것을 이용한 전극 구조체, 비수전해질 전지, 전기 이중층 커패시터, 리튬이온 커패시터 또는 축전 부품 |
-
2014
- 2014-03-20 CN CN201480019197.1A patent/CN105074979B/zh active Active
- 2014-03-20 JP JP2015508440A patent/JP6185984B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2014-03-20 EP EP14774406.4A patent/EP2980897A1/en not_active Withdrawn
- 2014-03-20 KR KR1020157030467A patent/KR20150135434A/ko unknown
- 2014-03-20 US US14/779,552 patent/US20160126557A1/en not_active Abandoned
- 2014-03-20 WO PCT/JP2014/057904 patent/WO2014157010A1/ja active Application Filing
- 2014-03-26 TW TW103111170A patent/TW201503476A/zh unknown
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0997625A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Seiko Instr Inc | 非水電解質二次電池およびその製造方法 |
JP2009048876A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池 |
JP2010251159A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型二次電池 |
JP2011219865A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-11-04 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用純アルミニウム硬質箔 |
JP2012021205A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用アルミニウム硬質箔 |
JP2012038518A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用アルミニウム合金硬質箔 |
WO2012086447A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 古河スカイ株式会社 | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
WO2012086448A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 古河スカイ株式会社 | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20150135434A (ko) | 2015-12-02 |
EP2980897A1 (en) | 2016-02-03 |
CN105074979A (zh) | 2015-11-18 |
TW201503476A (zh) | 2015-01-16 |
WO2014157010A1 (ja) | 2014-10-02 |
CN105074979B (zh) | 2018-04-06 |
JP6185984B2 (ja) | 2017-08-23 |
US20160126557A1 (en) | 2016-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6185984B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 | |
US10923707B2 (en) | Dry process method for producing electrodes for electrochemical devices and electrodes for electrochemical devices | |
JP4593488B2 (ja) | 二次電池用集電体、二次電池用正極、二次電池用負極、二次電池及びそれらの製造方法 | |
KR101812824B1 (ko) | 축전 소자용의 전극체 및 축전 소자 | |
JP5549672B2 (ja) | 電気化学素子用電極および電気化学素子 | |
JP6399921B2 (ja) | 非水電解質二次電池用電極巻回素子、それを用いた非水電解質二次電池、及び非水電解質二次電池用電極巻回素子の製造方法 | |
JP7031249B2 (ja) | 二次電池用電極の製造方法および二次電池の製造方法 | |
JP6121325B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品 | |
WO2014157405A1 (ja) | 集電体、電極構造体、電池およびキャパシタ | |
JP2010135338A (ja) | 二次電池用集電体、二次電池用正極、二次電池用負極、二次電池及びそれらの製造方法 | |
JP6805374B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池 | |
EP3038186B1 (en) | Separator for non-aqueous electrolyte rechargeable battery, non-aqueous electrolyte rechargeable lithium battery including same, method of preparing same | |
JP2016192398A (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
TW201843870A (zh) | 蓄電裝置用集電體、其製造方法,及用於其製造的塗覆液 | |
JP5169720B2 (ja) | 電気化学素子用電極の製造方法および電気化学素子 | |
KR102330766B1 (ko) | 전기 화학 소자 전극용 복합 입자 | |
JP6529700B1 (ja) | 蓄電デバイス用集電体、その製造方法、およびその製造に用いる塗工液 | |
JP2016119222A (ja) | 非水電解質二次電池用電極巻回素子、それを用いた非水電解質二次電池、及び非水電解質二次電池用電極巻回素子の製造方法 | |
JP2016054277A (ja) | 集電体、当該集電体を備えた電極構造体、ならびに、当該電極構造体を備えた非水電解質電池、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオンキャパシタから選択される蓄電部品 | |
TW201405924A (zh) | 集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電構件 | |
JP2017224562A (ja) | 導電性組成物、蓄電デバイス用下地層付き集電体、蓄電デバイス用電極、及び蓄電デバイス | |
JP2020140896A (ja) | 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 | |
WO2017204077A1 (ja) | 電池用電極、該電極を備えた電池および前記電極の製造方法 | |
JP6197725B2 (ja) | 二次電池用スラリー組成物の製造方法 | |
JP5788985B2 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池、蓄電部品、硝化綿系樹脂材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170728 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6185984 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |