JPWO2020067504A1 - Electrodes for lithium-ion secondary batteries, their manufacturing methods, and lithium-ion secondary batteries - Google Patents
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Abstract
リチウムイオン二次電池用電極１０は、集電体と、集電体の一方の表面上に設けられる第１の電極活物質層１２と、第１の電極活物質層１２の上に設けられる第１の絶縁層１３とを備え、集電体が、第１の電極活物質層１２により被覆されない端部１１Ａを有し、集電体の端部１１Ａにおいて、第１の絶縁層１３の端部１３Ａが、第１の電極活物質層１２からはみ出して、集電体の端部１１Ａの一部を被覆しており、かつ複数の細長の凸部１３Ｘが並列した波型形状を有しており、凸部１３Ｘの長さＤが５ｍｍ以下である。The electrode 10 for a lithium ion secondary battery is provided on a current collector, a first electrode active material layer 12 provided on one surface of the current collector, and a first electrode active material layer 12. The current collector has an end portion 11A which is provided with the insulating layer 13 of 1 and is not covered by the first electrode active material layer 12, and at the end portion 11A of the current collector, the end portion of the first insulating layer 13 is provided. 13A protrudes from the first electrode active material layer 12 and covers a part of the end portion 11A of the current collector, and has a wavy shape in which a plurality of elongated convex portions 13X are arranged in parallel. The length D of the convex portion 13X is 5 mm or less.
Description
本発明は、絶縁層を備える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に関する。 The present invention relates to an electrode for a lithium ion secondary battery provided with an insulating layer, a method for manufacturing the electrode, 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、金属箔などの集電体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。セパレータは、従来、電極との接触面において酸化劣化することが知られており、特に、正極側において劣化が顕著になる傾向にある。 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 is generally provided with both electrodes having an electrode active material layer formed on the surface of a current collector such as 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. Conventionally, it is known that the separator is oxidatively deteriorated on the contact surface with the electrode, and the deterioration tends to be remarkable especially on the positive electrode side.
また、従来、リチウムイオン二次電池には、電極活物質層の表面に多孔質の絶縁層が設けられることがある（例えば、特許文献１参照）。絶縁層は、一般的には、セパレータの代わりに電極間の絶縁性を確保するために、あるいは、セパレータと併用されてセパレータが収縮したときなどでも、良好な短絡抑制機能を持たせるために設けられる。
絶縁層は、例えば絶縁性微粒子とバインダーとが配合された絶縁層用スラリーを電極活物質層の上に塗布することで形成される。Further, conventionally, in a lithium ion secondary battery, a porous insulating layer may be provided on the surface of an electrode active material layer (see, for example, Patent Document 1). The insulating layer is generally provided in order to secure the insulating property between the electrodes instead of the separator, or to have a good short-circuit suppressing function even when the separator shrinks in combination with the separator. Be done.
The insulating layer is formed by, for example, applying a slurry for an insulating layer containing insulating fine particles and a binder onto the electrode active material layer.
ところで、電極活物質層が表面に形成された集電体は、電極活物質層により被覆されない端部（「未被覆端部」ともいう）を有し、未被覆端部が纏められて電極タブに取り付けられている。そのような未被覆端部においては、隣接する電極に短絡することを防止するために、電極活物質層の上に形成された絶縁層が、電極活物質層の端部からはみ出し、未被覆端部の一部を被覆するように形成されることが検討されている。 By the way, the current collector in which the electrode active material layer is formed on the surface has an end portion (also referred to as an “uncoated end portion”) that is not covered by the electrode active material layer, and the uncoated end portion is put together to form an electrode tab. It is attached to. In such an uncoated end portion, the insulating layer formed on the electrode active material layer protrudes from the end portion of the electrode active material layer in order to prevent short-circuiting to the adjacent electrode, and the uncoated end portion It is being studied to be formed so as to cover a part of the portion.
一方、絶縁層は、間欠塗工により形成されることが多く、上記した集電体の端部において、塗工の開始部分である塗工始端や、塗工の終了部分である塗工終端となることがある。しかし、絶縁層を形成するための塗工液は、塗工の終了部分である塗工終端では、塗工終了とともに直ちに液切れせずに、塗工液が部分的に細長に延ばされる、いわゆる液引きが生じることがある。液引きが生じると、絶縁層の端部は、複数の細長の凸部が並列した波型形状の輪郭を有することになる。 On the other hand, the insulating layer is often formed by intermittent coating, and at the end of the current collector described above, the coating start end, which is the start portion of the coating, and the coating end, which is the end portion of the coating. May become. However, the coating liquid for forming the insulating layer does not run out immediately at the end of the coating, which is the end of the coating, and the coating liquid is partially elongated in a slender shape. Liquidation may occur. When liquidation occurs, the end of the insulating layer has a wavy contour in which a plurality of elongated protrusions are arranged side by side.
上記のように、絶縁層の端部が波型形状となる場合に、集電体の未被覆端部を短くすると、絶縁材料で構成される凸部の上に電極タブが重ねられることになり、電極タブの強度が低下する。一方で、集電体の未被覆端部を長くすると、電極タブが絶縁材料に重なることが防止されるが、各集電体あたりの電極活物質層の面積が低下して、エネルギー密度が低下するという問題が生じる。 As described above, when the end of the insulating layer has a wavy shape, if the uncovered end of the current collector is shortened, the electrode tab will be overlapped on the convex portion made of the insulating material. , The strength of the electrode tab is reduced. On the other hand, if the uncovered end of the current collector is lengthened, the electrode tabs are prevented from overlapping the insulating material, but the area of the electrode active material layer per current collector is reduced, and the energy density is reduced. The problem arises.
そこで、本発明は、エネルギー密度を低下させることなく、電極タブの強度も向上させることが可能なリチウムイオン二次電池用電極を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of improving the strength of an electrode tab without lowering the energy density.
本発明者らは、鋭意検討の結果、絶縁層スラリーの塗工条件を適宜調整して、液引き（すなわち、波型形状の凸部）の長さを所定値以下とすることで、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。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１６］を提供する。
［１］集電体と、前記集電体の一方の表面上に設けられる第１の電極活物質層と、前記第１の電極活物質層の上に設けられる第１の絶縁層とを備え、
前記集電体が、前記第1の電極活物質層により被覆されない端部を有し、
前記集電体の前記端部において、前記第１の絶縁層の端部が、前記第１の電極活物質層からはみ出して、前記集電体の前記端部の一部を被覆しており、かつ複数の細長の凸部が並列した波型形状を有しており、
前記凸部の長さＤが５ｍｍ以下である、リチウムイオン二次電池用電極。
［２］前記集電体の前記端部の前記第１の電極活物質層、及び前記凸部を含む前記第１の絶縁層のいずれにも被覆されない部分の長さＡが、３〜１０ｍｍである上記［１］に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
［３］前記第1の電極活物質層からはみ出る、前記第1の絶縁層の端部の長さＢが、１〜５ｍｍである上記［１］又は［２］に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
［４］前記集電体の他方の表面上に設けられる第２の電極活物質層と、前記第２の電極活物質層の上に設けられる第２の絶縁層とをさらに備え、
前記集電体の前記端部において、前記第２の絶縁層の端部が、前記第２の電極活物質層からはみ出し、前記他方の表面において前記集電体の前記端部の一部を被覆し、かつその縁部が略直線状に形成される上記［１］〜［３］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。
［５］前記集電体の前記端部が、電極タブに取り付けられる上記［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］前記電極タブと、第１の電極活物質層の距離Ｃが、３〜８ｍｍである上記［５］に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
［７］前記凸部の長さをＤ、前記第1の電極活物質層からはみ出る、前記第1の絶縁層の端部の長さをＢ、前記電極タブと前記第１の電極活物質層の距離をＣとすると、Ｄ／（Ｃ−Ｂ）が１．５以下である上記［５］又は［６］に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
［８］前記第１の電極活物質層が、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］前記第１の絶縁層が、絶縁性微粒子と、絶縁層用バインダーとを含む上記［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。
［１０］上記［１］〜［９］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。
［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いずれか一方の電極が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、各層を構成する前記いずれか一方の電極の前記集電体の前記端部が纏められて電極タブに接続される上記［１０］に記載のリチウムイオン二次電池。
［１２］一方の表面上に第１の電極活物質層が設けられた、集電体シートの前記第１の電極活物質層上に、第１の絶縁層用塗工液を塗工して、第１の絶縁層を形成するリチウムイオン二次電池用電極の製造方法であって、
前記集電体シートが前記第１の電極活物質層により被覆されない未被覆部分を有しており、
前記第１の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分において塗工終端となるように行われ、
前記塗工終端よりなる前記第１の絶縁層の端部が、前記一方の表面において、前記第１の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成され、
前記塗工終端における液引き長さが５ｍｍ以下である、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
［１３］前記絶縁層用塗工液の塗工時の粘度が２０００〜４０００ｍＰａ・ｓである上記［１２］に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
［１４］前記集電体シートの他方の表面上に第２の電極活物質層が設けられた、前記集電体シートの第２の電極活物質層上に、第２の絶縁層用塗工液を塗工して、第２の絶縁層を形成し、
前記未被覆部分が、前記集電体シートの両面において前記第１及び第２の電極活物質層により被覆されない部分であり、
前記第２の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分の前記塗工終端となる位置において、塗工始端となるように行われ、
前記塗工始端よりなる前記第２の絶縁層の端部が、前記他方の表面において、前記第２の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成される、上記［１２］又は［１３］に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
［１５］前記集電体シートを送りながら、前記第１及び第２の絶縁層用塗工液の一方を前記一方又は他方の表面上に塗工して、前記第１及び第２の絶縁層の一方を形成し、ロール状に巻き取り、
そのロール状に巻き取った前記集電体シートを繰り出しながら、前記第１及び第２の絶縁層用塗工液の他方を前記一方又は他方の表面上に塗工して、前記第１及び第２の絶縁層の他方を形成する上記［１４］に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
［１６］前記第１の絶縁層用塗工液を塗工するときの集電体への接液部のせん断速度が、０．５×１０4〜４０×１０4(１／ｓ)である上記［１２］〜［１５］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の製造方法。As a result of diligent studies, the present inventors have adjusted the coating conditions of the insulating layer slurry appropriately so that the length of the liquid drainage (that is, the convex portion having a wavy shape) is set to a predetermined value or less. The following invention was completed by finding that it can be solved. That is, the present invention provides the following [1] to [16].
[1] A current collector, a first electrode active material layer provided on one surface of the current collector, and a first insulating layer provided on the first electrode active material layer are provided. ,
The current collector has an end that is not covered by the first electrode active material layer.
At the end of the current collector, the end of the first insulating layer protrudes from the first electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector. Moreover, it has a wavy shape in which a plurality of elongated convex parts are arranged in parallel.
An electrode for a lithium ion secondary battery in which the length D of the convex portion is 5 mm or less.
[2] The length A of the portion of the current collector that is not covered with any of the first electrode active material layer and the first insulating layer including the convex portion is 3 to 10 mm. The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [1].
[3] The lithium ion secondary battery according to the above [1] or [2], wherein the length B of the end portion of the first insulating layer protruding from the first electrode active material layer is 1 to 5 mm. Electrode for.
[4] Further provided with a second electrode active material layer provided on the other surface of the current collector and a second insulating layer provided on the second electrode active material layer.
At the end of the current collector, the end of the second insulating layer protrudes from the second electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector on the other surface. The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [3], wherein the edge thereof is formed substantially linearly.
[5] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [4] above, wherein the end portion of the current collector is attached to an electrode tab.
[6] The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [5], wherein the distance C between the electrode tab and the first electrode active material layer is 3 to 8 mm.
[7] The length of the convex portion is D, the length of the end portion of the first insulating layer protruding from the first electrode active material layer is B, the electrode tab and the first electrode active material layer. The electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [5] or [6], wherein D / (CB) is 1.5 or less, where C is defined as.
[8] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [7], wherein the first electrode active material layer is a positive electrode active material layer.
[9] The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [8] above, wherein the first insulating layer contains insulating fine particles and a binder for an insulating layer.
[10] A lithium ion secondary battery comprising the electrode for the lithium ion secondary battery according to any one of the above [1] to [9].
[11] A lithium ion secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are alternately arranged so that a plurality of layers are provided.
At least one electrode of the positive electrode or the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery, and the end portion of the current collector of the one electrode constituting each layer is put together. The lithium ion secondary battery according to the above [10], which is connected to the electrode tab.
[12] A coating liquid for a first insulating layer is applied onto the first electrode active material layer of the current collector sheet provided with the first electrode active material layer on one surface. , A method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery that forms a first insulating layer.
The current collector sheet has an uncoated portion that is not covered by the first electrode active material layer.
The coating of the coating liquid for the first insulating layer is performed so as to be the coating termination at the uncoated portion of the current collector sheet.
The end portion of the first insulating layer made of the coating end protrudes from the first electrode active material layer on the one surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. Formed like
A method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery, wherein the liquid drawing length at the end of coating is 5 mm or less.
[13] The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [12], wherein the viscosity of the coating liquid for the insulating layer at the time of coating is 2000 to 4000 mPa · s.
[14] Coating for a second insulating layer on the second electrode active material layer of the current collector sheet provided with the second electrode active material layer on the other surface of the current collector sheet. The liquid is applied to form a second insulating layer,
The uncoated portion is a portion that is not covered by the first and second electrode active material layers on both sides of the current collector sheet.
The coating of the coating liquid for the second insulating layer is performed so as to be the coating start end at the position of the uncoated portion of the current collector sheet at the coating end.
The end portion of the second insulating layer made of the coating start end protrudes from the second electrode active material layer on the other surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [12] or [13], which is formed as described above.
[15] While feeding the current collector sheet, one of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the one or the other surface to coat the first and second insulating layers. Form one and wind it into a roll,
While feeding out the current collector sheet wound up in a roll shape, the other of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the one or the other surface, and the first and second coating liquids are applied. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [14], which forms the other side of the insulating layer of 2.
[16] The shear rate of the wetted portion with the current collector when the first coating liquid for the insulating layer is applied is 0.5 × 10 4 to 40 × 10 4 (1 / s). The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of the above [12] to [15].
本発明によれば、エネルギー密度を低下させることなく、電極タブの強度を向上させることが可能なリチウムイオン二次電池用電極を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode for a lithium ion secondary battery capable of improving the strength of an electrode tab without lowering the energy density.
［リチウムイオン二次電池用電極］
＜第１の実施形態＞
以下、本発明のリチウムイオン二次電池用電極について詳細に説明する。
図１〜３は、本発明の第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極１０を示す。
図１、２に示すように、第１の実施形態のリチウムイオン二次電池用電極（以下、単に「電極」ということがある）１０は、集電体１１と、集電体１１の一方の表面１１Ｘに設けられる第１の電極活物質層１２と、第１の電極活物質層１２の上に設けられる第１の絶縁層１３を備える。また、リチウムイオン二次電池用電極１０は、さらに、図１、３に示すように、集電体１１の他方の表面１１Ｙ上に設けられる第２の電極活物質層２２と、第２の電極活物質層２２の上に設けられる第２の絶縁層２３とをさらに備える。
以下、第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池電極１０について詳細に説明する。[Electrodes for lithium-ion secondary batteries]
<First Embodiment>
Hereinafter, the electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail.
FIGS. 1 to 3
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrode for a lithium ion secondary battery (hereinafter, may be simply referred to as “electrode”) 10 of the first embodiment is one of a
Hereinafter, the lithium ion
（第１の電極活物質層及び第１の絶縁層）
第１の電極活物質層１２は、一方の表面１１Ｘにおいて、集電体１１の一端部１１Ｚには被覆しないように形成される。そのため、集電体１１の一端部１１Ｚの一方の表面１１Ｘは、第１の電極活物質層１２が被覆されない端部（以下、「未被覆端部１１Ａ」ともいう）となる。
第１の絶縁層１３は、第１の電極活物質層１２の上に設けられるとともに、未被覆端部１１Ａにおいて、その端部が第１の電極活物質層１２の縁部１２Ｂよりはみ出すように形成されている。はみ出すように形成された端部（以下、「はみ出し端部１３Ａ」ともいう）は、集電体１１の未被覆端部１１Ａの表面を被覆する。(First electrode active material layer and first insulating layer)
The first electrode
The first insulating
はみ出し端部１３Ａは、未被覆端部１１Ａの一部を被覆し、未被覆端部１１Ａの先端側（すなわち、集電体１１の縁部１１Ｂ側）の領域を被覆しない。なお、以下の説明では、未被覆端部１１Ａの先端側のはみ出し端部１３Ａ（第１の絶縁層１３）に被覆されない領域は、未被覆先端部１１Ｃとして説明することがある。
The
集電体１１の一端部１１Ｚには、図２、３に示すように、電極タブ１５に取り付けられる。電極タブ１５は、集電体１１の未被覆先端部１１Ｃに重ねられるように配置される。なお、リチウムイオン二次電池において、電極１０は好ましくは複数層重なられて構成され、その場合には、集電体１１の一端部１１Ｚも複数重ねられた上で電極タブ１５に取り付けられる。なお、一端部１１Ｚが複数重ねられる場合、未被覆先端部１１Ｃが、他の電極の未被覆先端部１１Ｃに重ねられて融着などにより接合されたうえで、電極タブ１５が取り付けられるとよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the one end portion 11Z of the
未被覆端部１１Ａにおいて、第１の絶縁層１３のはみ出し端部１３Ａは、図２に示すように、平面視すると、複数の細長の凸部１３Ｘが並列して、波型形状を有している。具体的に説明すると、はみ出し端部１３Ａは、第１の絶縁層１３の縁部を構成するベースライン１３Ｂを有し、各凸部１３Ｘは、そのベースライン１３Ｂから突出するように、集電体１１の縁部１１Ｂに向かって延在する。ここで、各凸部１３Ｘは、細長形状であり、その長さｄが各凸部１３Ｘの幅に対して、十分に大きく（例えば３倍以上）、そのような細長形状の凸部１３Ｘがベースライン１３Ｂに沿って複数並ぶことで波型形状となる。
ベースライン１３Ｂは、線状に形成された集電体１１の端面１１Ｂに対して略平行である。なお、略平行とは、後述するようにベースライン１３Ｂに沿う直線を引いたときに、その直線が、縁部１１Ｂに対して殆ど傾かない（例えば、傾斜角度８°未満、好ましくは４°未満）ことを意味する。In the
The
リチウムイオン二次電池電極の絶縁層は、通常、スラリーが塗工されて形成されるが、スラリーは一定の粘度を有する。そのため、塗工液の塗り終わり部分である塗工終端では、液切れせずに、部分的に塗工液が延ばされる、いわゆる液引きが生じることがある。第１の絶縁層１３のはみ出し端部１３Ａは、後述するように、塗工終端であり、それゆえ、不可避的に液引きが生じて、上記のように凸部１３Ｘが複数形成され波型形状となる。
The insulating layer of the lithium ion secondary battery electrode is usually formed by coating a slurry, but the slurry has a constant viscosity. Therefore, at the end of coating, which is the end of coating of the coating liquid, so-called dripping may occur in which the coating liquid is partially extended without running out. As will be described later, the
（凸部の長さ）
本発明では、凸部１３Ｘの長さＤが５ｍｍ以下となるものである。長さＤが５ｍｍ以下となることで、一方の表面１１Ｘにおいて未被覆端部１１Ａの長さを短くしても、凸部１３Ｘの先端側に、絶縁層１３が被覆されない一定の大きさの領域が確保される。そのため、未被覆先端部１１Ｃに電極タブ１５が取り付けられても、電極タブ１５はほとんど凸部１３Ｘの上に重ねられることがなくなり、電極タブ１５の強度が向上する。電極タブ１５の強度が向上すると、電極の耐久性などが高くなると共に、集電も良好となり容量が高くなる。
一方で、長さＤが５ｍｍより大きくなると、電極タブ１５が多くの凸部１３Ｘの上に重ねられ、電極タブ１５の強度が低下する。また、電極タブ１５が重ねられる凸部１３Ｘの面積を少なくしようとすると、一方の表面１１Ｘにおいて未被覆端部１１Ａの長さが大きくなり、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度が低下する。なお、未被覆端部１１Ａの長さは、上記した長さＤと後述する長さＡと長さＢの合計長さであり、長さ（Ａ＋Ｂ＋Ｄ）ということがある。(Length of convex part)
In the present invention, the length D of the
On the other hand, when the length D is larger than 5 mm, the
凸部１３Ｘの長さＤは、３ｍｍ以下が好ましい。３ｍｍ以下とすると、一方の表面１１Ｘにおける未被覆端部１１Ａの長さ（Ａ＋Ｂ＋Ｄ）をより一層短くでき、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を向上させやすい。また、凸部１３Ｘの上に電極タブ１５が重ねられにくくなり、電極１５のタブの強度がより一層向上しやすくなる。長さＤは、短ければ短いほうがよいが、上記したように塗工時に不可避的に形成されるものであり、例えば０．５ｍｍ以上程度の長さになる。
なお、凸部１３Ｘの長さＤとは、後述するように、集電体１１の一端部１１Ｚに設けられる複数の凸部１３Ｘ全ての長さｄの平均値を長さＤとする。なお、長さｄは凸部１３Ｘの先端とベースライン１３Ｂとの最短距離であり、凸部１３Ｘの高さに相当する。また、長さ／幅が３以上のものをそれぞれ凸部とする。The length D of the
As the length D of the
（長さＡ，Ｂ，距離Ｃ）
第１の絶縁層１３のはみ出し端部１３Ａの長さＢは、１〜５ｍｍであることが好ましい。長さＢが１ｍｍ以上であることで、安全性が確保しやすくなる。一方で、５ｍｍ以下とすることで、はみ出し端部１３Ａが必要以上に長くなることを防止し、一方の表面１１Ｘにおいて未被覆先端部１１Ｃの長さＡを一定量以上確保しやすくなる。また、５ｍｍ以下とすると、集電体１１上の第１の電極活物質層１２の面積が小さくなることを防止し、エネルギー密度の低下を防ぐ。
以上の観点から、長さＢは、２〜４ｍｍがより好ましい。なお、測定方法の詳細は実施例に記載するとおりである。(Lengths A, B, distance C)
The length B of the
From the above viewpoint, the length B is more preferably 2 to 4 mm. The details of the measurement method are as described in Examples.
本発明では、未被覆端部１１Ａにおいて、第１の電極活物質層１２、及び凸部１３Ｘを含む第１の絶縁層１１のいずれにも被覆されない長さＡが、３〜１０ｍｍであることが好ましい。ここで、長さＡは、集電体１１の未被覆端部１１Ａの長さから、上記長さＢと長さＤの合計長さを引いた長さである。長さＡを３ｍｍ以上とすることで、電極タブ１５は凸部１３Ｘの上に重ねられにくくなり、電極タブの強度が向上する。
一方で、長さＡを１０ｍｍ以下とすることで、エネルギー密度を大きく低下させることなく、第１の絶縁層１３のはみ出し端部１３Ａの長さを一定量確保でき、安全性が向上する。また、１０ｍｍ以下とすることで、集電体１１上の第１の電極活物質層１２の面積が小さくなることを防止し、エネルギー密度の低下を防ぐ。以上の観点から、長さＡは５〜８ｍｍであることがより好ましい。In the present invention, the length A of the
On the other hand, by setting the length A to 10 mm or less, a certain amount of the length of the
未被覆端部１１Ａの長さは、上記したとおり、長さＡ，Ｂ，Ｄの合計長さ（Ａ＋Ｂ＋Ｄ）である。未被覆端部１１Ａの長さ（Ａ＋Ｂ＋Ｄ）は、４〜１４ｍｍが好ましく、８〜１３ｍｍがより好ましく、９〜１２ｍｍがさらに好ましい。長さをこれら上限値以下とすることで、集電体１１上の第１の電極活物質層１２の面積が小さくなることを防止し、エネルギー密度の低下を防ぐ。また、これら下限値以上とすることで、電極タブ１５が凸部１３Ｘの上に重ねられにくくなり、電極タブ１５の強度が向上する。
The length of the
集電体１１の端部１１Ａに取り付けられる電極タブ１５と、第１の電極活物質層１２の距離Ｃは、３〜８ｍｍであることが好ましい。距離Ｃを３ｍｍ以上とすると、電極タブ１５は凸部１３Ｘの上に重ねられにくくなり、電極タブの強度が向上する。一方で、距離Ｃを８ｍｍ以下とすると、集電体１１の上に形成された第１の電極活物質層１２の面積が大きくなり、エネルギー密度が高くなりやすい。以上の観点から、距離Ｃは４〜７ｍｍがより好ましい。
なお、以上述べた長さＡ、Ｂ，Ｄ及び距離Ｃの測定方法の詳細は実施例に記載するとおりである。The distance C between the
The details of the methods for measuring the lengths A, B, D and the distance C described above are as described in the examples.
本発明では、Ｄ／（Ｃ−Ｂ）で表される、第１の絶縁層１３の縁部（すなわち、べースライン１３Ｂ）と電極タブ１５の距離に対する、凸部１３Ｘの長さＤの比が、１．５以下であることが好ましい。Ｄ／（Ｃ−Ｂ）を１．５以下とすると、電極タブ１５が凸部１３Ｘの上に重ねられにくくなり、電極タブ１５の強度が向上する。
電極タブ１５の強度を向上させる観点から、Ｄ／（Ｃ−Ｂ）は、１．４以下がより好ましいが、１未満がさらに好ましく、０．８以下がよりさらに好ましい。１未満とすると、電極タブ１５が凸部１３Ｘにより一層重ならなりにくくなる。
Ｄ／（Ｃ−Ｂ）は、低ければ低いほうがよいが、例えば、０．１以上であり、実用的には０．３以上である。In the present invention, the ratio of the length D of the
From the viewpoint of improving the strength of the
The lower the D / (CB), the lower the better, but for example, it is 0.1 or more, and practically 0.3 or more.
また、本発明では、Ａ／（Ａ＋Ｂ）で表される長さ比が、０．２〜０．９であることが好ましい。この長さ比を０．２以上とすることで、未被覆先端部１１Ｃに凸部１３Ｘが設けられない領域を十分に確保でき、電極タブ１５の強度を十分に確保できる。また、０．９以下とすることで、第１の絶縁層１３のはみ出し端部１３Ａの長さを十分に確保でき、安全性が向上する。これら観点から、Ａ／（Ａ＋Ｂ）は、０．５〜０．８がより好ましい。
さらに、Ｂ／（Ａ＋Ｂ＋Ｄ）で表される長さ比は、０．１〜０．４が好ましく、より好ましくは０．２〜０．４である。これら範囲内とすることで、第１の絶縁層１３のはみ出し端部１３Ａの長さを十分に確保しつつ、電極活物質層１２の面積を大きくすることができる。Further, in the present invention, the length ratio represented by A / (A + B) is preferably 0.2 to 0.9. By setting this length ratio to 0.2 or more, it is possible to sufficiently secure a region where the
Further, the length ratio represented by B / (A + B + D) is preferably 0.1 to 0.4, more preferably 0.2 to 0.4. Within these ranges, the area of the electrode
（第２の電極活物質層、第２の絶縁層）
上記したとおり、第１の実施形態では、集電体１１の他方の表面１１Ｙ上には第２の電極活物質層２２が設けられ、第２の電極活物質層２２の上にはさらに第２の絶縁層２３が設けられる。第２の電極活物質層２２は、集電体１１の一端部１１Ｚには被覆しないように形成され、集電体１１の一端部１１Ｚにおける他方の表面１１Ｙは、一方の表面１１Ｘと同様に電極活物質層に被覆されない端部となる。すなわち、集電体１１は、一端部１１Ｚの両表面１１Ｘ，１１Ｙが、未被覆端部１１Ａになる。なお、両表面１１Ｘ，１１Ｙにおいて、未被覆端部１１Ａの領域は完全に一致する必要はなく、したがって、第１の電極活物質層１２の縁部１２Ｂと、第２の電極活物質層２２の縁部２２Ｂの位置は適宜ずれていてもよい。(Second electrode active material layer, second insulating layer)
As described above, in the first embodiment, the second electrode
未被覆端部１１Ａにおいて、第２の絶縁層２３の端部は、第２の電極活物質層２２よりはみ出すように形成されており、その端部（以下、「はみ出し端部２３Ａ」ともいう）が、集電体１１の未被覆端部１１Ａの一部を被覆する。そして、はみ出し端部２３Ａよりも先端側（すなわち、集電体１１の縁部１１Ｂ側）の領域は、第２の絶縁層２３にも被覆されない領域となる。すなわち、集電体１１は、両表面１１Ｘ，１１Ｙにおいて、はみ出し端部１３Ａ，２３Ａの先端側に、電極活物質層及び絶縁層が被覆されない未被覆先端部１１Ｃを有することになる。なお、両表面１１Ｘ，１１Ｙにおいて、未被覆先端部１１Ｃの領域は完全に一致する必要はなく、したがって、ベースライン１３Ｂ（すなわち、第１の絶縁層１３の縁部）と、縁部２３Ｂの位置は適宜ずれていてもよい。
In the
未被覆端部２１Ａにおいて、第２の絶縁層２３のはみ出し端部２３Ａの縁部２３Ｂは、図３に示すように、平面視すると、略直線状に形成される。ここで、略直線状とは、縁部２３Ｂに沿って直線を引くと、その直線からずれる凹凸が全くないか、凹凸があるとしても微細な凹凸がある程度であり、一方の表面１１Ｘに設けられたはみ出し端部１３Ａのように細長の凸部が複数設けられることはない。また、縁部２３Ｂは、集電体１１の縁部１１Ｂに略平行である。略平行であるとは、縁部２３Ｂに沿う直線を引いたときに、その直線が、集電体１１の縁部１１Ｂに対して殆ど傾かない（例えば、傾斜角度８°未満、好ましくは４°未満）ことを意味する。
In the uncovered end portion 21A, the
リチウムイオン二次電池電極の絶縁層は、通常、一定の粘度を有するスラリーが塗工されて形成されるが、塗工始端では、塗工終端とは異なり液引きが生じない。第２の絶縁層２３のはみ出し端部２３Ａは、後述するように、塗工始端となり、それゆえ、液引きが生じず、上記のように縁部２３Ｂは略直線状となる。
すなわち、本実施形態では、集電体１１の一端部１１Ｚは、一方の表面１１Ｘ側が第１の絶縁層１３の塗工終端となり、他方の表面側が第２の絶縁層２３の塗工始端となる。このような態様によれば、後述するように、巻き返しすることなく、両表面に絶縁層用塗工液を塗工すればよいので、簡単な方法で集電体１１の両面に絶縁層を形成できるようになる。The insulating layer of the lithium ion secondary battery electrode is usually formed by coating a slurry having a constant viscosity, but unlike the end of coating, liquidation does not occur at the beginning of coating. As will be described later, the
That is, in the present embodiment, one end portion 11Z of the
集電体１１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が好ましい。第１及び第２の電極活物質層１２、２２の厚さはそれぞれ、特に限定されないが、１０〜１００μｍが好ましく、２０〜８０μｍがより好ましい。また、第１及び第１及び第２の絶縁層１３、２３の厚さはそれぞれ、好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。
The
本実施形態において、上記したリチウムイオン二次電池用電極１０は、正極を構成することが好ましい。したがって、集電体１１は正極集電体となり、第１及び第２の電極活物質層１２、２２は、正極活物質層となる。
正極は、一般的に負極よりも面積が小さくなるので、正極の端部（すなわち、一端部１１Ｚ）は、負極と重ねり合い、短絡が発生しやすい。したがって、そのような端部において第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれを、図２，３に示すように、第１及び第２の電極活物質層１２、２２からはみ出すように形成することで、短絡を有効に防止できる。
ただし、リチウムイオン二次電池用電極１０は、負極を構成してよい。この場合、集電体１１は負極集電体となり、第１及び第２の電極活物質層１２、２２は、負極活物質層となる。In the present embodiment, the lithium ion
Since the positive electrode generally has a smaller area than the negative electrode, the end portion of the positive electrode (that is, one end portion 11Z) overlaps with the negative electrode, and a short circuit is likely to occur. Therefore, at such an end, the first and second insulating
However, the
次に、各部材を構成する材料について詳細に説明する。
（集電体）
電極が正極である場合、集電体１１は正極集電体となる。正極集電体を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性を有する金属が挙げられ、これらの中ではアルミニウム又は銅が好ましく、アルミニウムがより好ましい。
一方で、電極が負極であれば、集電体１１は負極集電体となる。負極集電体となる材料は、上記正極集電体に使用される化合物と同様であるが、好ましくはアルミニウム又は銅、より好ましくは銅が使用される。Next, the materials constituting each member will be described in detail.
(Current collector)
When the electrode is a positive electrode, the
On the other hand, if the electrode is a negative electrode, the
第１及び第２の電極活物質層１２、２２は、それぞれ、電極活物質と、電極用バインダーとを含む。電極１０が正極である場合、電極活物質が正極活物質となり、第１及び第２の電極活物質層１２、２２は、いずれも正極活物質層となる。正極活物質層は、さらに導電助剤を含有することが好ましい。
また、電極１０が負極である場合、電極活物質が負極活物質となり、第１及び第２の電極活物質層１２、２２は、いずれも負極活物質層となる。負極活物質層は導電助剤を含有してよいし、含有してなくてもよい。The first and second electrode active material layers 12 and 22 contain an electrode active material and an electrode binder, respectively. When the
When the
（電極活物質）
正極活物質層に使用される正極活物質としては、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（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）等が例示できる。また、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）などであってもよい。さらに、リチウム以外の金属を複数使用したものでもよく、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）系酸化物などを使用してもよい。これら中では、ＮＣＡ系酸化物が好ましい。正極活物質は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。(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, it may be olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) or the like. Further, a plurality of metals other than lithium may be used, and an NCM (nickel cobalt manganese) oxide, an NCA (nickel cobalt aluminum) oxide, or the like, which is called a ternary system, may be used. Among these, NCA-based oxides are preferable. The positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
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、ハードカーボンなどの炭素材料、スズ化合物とシリコンと炭素の複合体、リチウムなどが挙げられるが、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。 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, and lithium. Among these, carbon materials are preferable, and graphite is preferable. More preferred. The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
第１及び第２の電極活物質層１２、２２それぞれ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、５０〜９９質量％が好ましく、７０〜９８質量％がより好ましい。 The content of the electrode active material in each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 70 to 98% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer.
電極活物質は、粒子状であることが好ましい。電極活物質は、特に限定されないが、その平均粒子径が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い。なお、電極活物質及び後述する絶縁性微粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた絶縁性微粒子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 electrode active material is preferably in the form of particles. The electrode active material is not particularly limited, but its average particle size is preferably 0.5 to 50 μm, and more preferably 1 to 30 μm. The average particle size of the electrode active material and the insulating fine particles described later means the particle size (D50) at a volume integration of 50% in the particle size distribution of the insulating fine particles obtained by the laser diffraction / scattering method.
（導電助剤）
第１及び第２の電極活物質層１２、２２それぞれにおいて使用する導電助剤は、例えば、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等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェン、フラーレン等の炭素質材料などが挙げられる。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。
電極活物質層における導電助剤の含有量は、電極活物質層全量基準で、１〜１５質量％が好ましく、２〜１０質量％がより好ましい。導電助剤の含有量をこれら範囲内とすることで、電極活物質層の導電性を適切に向上できる。(Conductive aid)
As the conductive auxiliary agent used in each of the first and second electrode active material layers 12 and 22, for example, a material having higher conductivity than the above-mentioned electrode active material is used, and specifically, Ketjen black and acetylene black. Such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanohorns, graphene, carbonaceous materials such as fullerenes, and the like. The conductive auxiliary agent may be used alone or in combination of two or more.
The content of the conductive auxiliary agent in the electrode active material layer is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 2 to 10% by mass, based on the total amount of the electrode active material layer. By setting the content of the conductive auxiliary agent within these ranges, the conductivity of the electrode active material layer can be appropriately improved.
（電極用バインダー）
第１及び第２の電極活物質層１２、２２それぞれは、電極活物質及び導電助剤が電極用バインダーによって結着されて構成される。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）等のフッ素含有樹脂、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）などのアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（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、ポリ（メタ）アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、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などは、ナトリウム塩などの塩の態様にて使用されていてもよい。(Binder for electrodes)
Each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 is configured by binding the electrode active material and the conductive auxiliary agent with an electrode binder. Specific examples of the binder for the electrode include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and polymethyl acrylate (PMA). ), Acrylic resin such as polyvinylidene methacrylate (PMMA), polyvinylidene acetate, polyimide (PI), polyamide (PA), polyvinylidene chloride (PVC), polyethernitrile (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP) , Polyacrylonitrile (PAN), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene butadiene rubber, poly (meth) acrylic acid, carboxymethyl cellulose, 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.
第１及び第２の電極活物質層１２、２２それぞれ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、１〜４０質量％であることが好ましく、２〜２０質量％がより好ましい。電極用バインダーの含有量をこれら下限値以上とすることで、電極活物質及び導電助剤が、バインダーによって適切に保持される。また、上限値以下とすることで、電極活物質、又は電極活物質及び導電助剤を一定量以上電極活物質層に含有させることが可能になる。 The content of the electrode binder in each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, based on the total amount of the electrode active material layers. .. By setting the content of the electrode binder to these lower limit values or more, the electrode active material and the conductive auxiliary agent are appropriately retained by the binder. Further, by setting the value to the upper limit or less, the electrode active material, or the electrode active material and the conductive auxiliary agent can be contained in the electrode active material layer in a certain amount or more.
第１及び第２の電極活物質層１２、２２はそれぞれ、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く、１００質量％であることがさらに好ましい。 Each of the first and second electrode active material layers 12 and 22 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 effects of the present invention are not impaired. However, the total content of the electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the electrode binder in the total mass of the electrode active material layer is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more. , 100% by mass is more preferable.
第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれは、典型的には、絶縁性微粒子と、絶縁層用バインダーとを含む。第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれは、絶縁性微粒子が絶縁層用バインダーによって結着されて構成される層であり、多孔質構造を有する。
Each of the first and second insulating
（絶縁性微粒子）
第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれに含有される絶縁性微粒子は、絶縁性であれば特に限定されず、有機粒子、無機粒子の何れであってもよい。具体的な有機粒子としては、例えば、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋スチレン−アクリル酸共重合体、架橋アクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸リチウム）、ポリアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の有機化合物から構成される粒子が挙げられる。無機粒子としては二酸化ケイ素、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（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、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粒子が挙げられる。また、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。
絶縁性微粒子は、上記した各材料が１種単独で使用される粒子であってもよいし、２種以上が併用される粒子であってもよい。また、絶縁性微粒子は、無機化合物と有機化合物の両方を含む微粒子であってもよい。例えば、有機化合物からなる粒子の表面に無機酸化物をコーティングした無機有機複合粒子であってもよい。
これらの中では、無機粒子が好ましく、中でもアルミナ粒子、ベーマイト粒子が好ましく、アルミナ粒子がより好ましい。(Insulating fine particles)
The insulating fine particles contained in each of the first and second insulating
The insulating fine particles may be particles in which one of the above materials is used alone, or particles in which two or more of the above materials are used in combination. Further, the insulating fine particles may be fine particles containing both an inorganic compound and an organic compound. For example, it may be an inorganic-organic composite particle in which the surface of a particle made of an organic compound is coated with an inorganic oxide.
Among these, inorganic particles are preferable, alumina particles and boehmite particles are preferable, and alumina particles are more preferable.
絶縁性微粒子の平均粒子径は、絶縁層の厚さよりも小さければ特に限定されず、例えば０．００１〜１μｍ、好ましくは０．０５〜０．８μｍ、より好ましくは０．１〜０．６μｍである。フィラーの平均粒子径をこれら範囲内にすることで、空隙率を適度な範囲にしてセパレータの酸化劣化を防止しやすくなる。
また、絶縁性微粒子は、平均粒子径が上記範囲内の１種が単独で使用されてもよいし、平均粒子径の異なる２種の絶縁性微粒子が混合されて使用されてもよい。The average particle size of the insulating fine particles is not particularly limited as long as it is smaller than the thickness of the insulating layer, and is, for example, 0.001 to 1 μm, preferably 0.05 to 0.8 μm, and more preferably 0.1 to 0.6 μm. is there. By setting the average particle size of the filler within these ranges, the porosity can be set within an appropriate range to easily prevent oxidative deterioration of the separator.
Further, as the insulating fine particles, one type having an average particle diameter within the above range may be used alone, or two types of insulating fine particles having different average particle diameters may be mixed and used.
第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれに含有される絶縁性微粒子の含有量は、絶縁層成分全量基準で、３０〜９６質量％が好ましく、より好ましくは４５〜９４質量％、さらに好ましくは６５〜９３質量％である。絶縁性微粒子の含有量が上記範囲内であると、第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれは、均一な多孔質構造を形成でき、短絡を防止しやすくなる。
The content of the insulating fine particles contained in each of the first and second insulating
（絶縁層用バインダー）
絶縁層用バインダーの具体例は、電極用バインダーで使用可能な化合物として例示された化合物が挙げられる。絶縁層に使用されるバインダーは、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。(Binder for insulating layer)
Specific examples of the binder for the insulating layer include compounds exemplified as compounds that can be used in the binder for electrodes. The binder used for the insulating layer may be used alone or in combination of two or more.
第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれに含有される絶縁層用バインダーの含有量は、絶縁層成分全量基準で、４〜６０質量％が好ましく、より好ましくは５〜５０質量％、さらに好ましくは６〜３５質量％である。上記範囲内であると、絶縁層には、均一な多孔質構造を形成でき、かつ短絡を防止しやすくなる。
第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれは、本発明の効果を損なわない範囲内において、絶縁性微粒子及び絶縁層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、第１及び第２の絶縁層１３、２３それぞれの総質量のうち、絶縁性微粒子及び絶縁層用バインダーの総含有量は、８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。The content of the binder for the insulating layer contained in each of the first and second insulating
Each of the first and second insulating
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極について、第１の実施形態との相違点を説明する。
第１の実施形態においては、集電体１１の両表面１１Ｘ、１１Ｙそれぞれに、第１の電極活物質層１２及び第１の絶縁層１３、並びに第２の電極活物質層２２及び第２の絶縁層２３が設けられていたが、図４に示すように、第２の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極３０においては、他方の面１１Ｙに設けられていた第２の電極活物質層２２及び第２の絶縁層２３が省略される。
本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、未被覆端部１１Ａに形成された第１の絶縁層１３の凸部１３Ｘの長さＤ（図２、３参照）を所定値以下とすることで、エネルギー密度が低下させることなく、電極タブの強度も向上させることができる。<Second embodiment>
Next, the difference between the lithium ion secondary battery electrode according to the second embodiment of the present invention and the first embodiment will be described.
In the first embodiment, on both
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the length D (see FIGS. 2 and 3) of the
なお、本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、上記第１及び第２の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極１０、３０に限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第１の実施形態では、第２の絶縁層２３の縁部２３Ｂは、略直線状であったが、直線状に限定されず、第１の絶縁層１３の縁部と同様に波型形状としてもよい。この場合、他方の表面１０Ｙ上に形成される第２の絶縁層２３の構成は、上記した第１の絶縁層１３で説明したとおりであり、その詳細は省略する。
このような構成により、後述するように、第１及び第２の絶縁層１３、２３のはみ出し端部１３Ａ、２３Ａは、いずれも塗工終端となる。また、各表面１１Ｘ，１１Ｙにおいて、未被覆端部１１Ａに形成された第１及び第２の絶縁層１３、２３の凸部１３Ｘの長さＤを所定値以下とすることで、エネルギー密度が低下させることなく、電極タブの強度も向上させることができる。The electrodes for lithium ion secondary batteries of the present invention are not limited to the
With such a configuration, as will be described later, the protruding ends 13A and 23A of the first and second insulating
［リチウムイオン二次電池用電極の製造方法］
次に、本発明の第１の実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法について図５、６を参考にして説明する。本発明の第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、図５に示すように、集電体シート５１の一方の表面５１Ｘ上に、第１の電極活物質層５２を形成し、その第１の電極活物質層５２上に第１の絶縁層用塗工液を塗工して、第１の絶縁層５３を形成する。[Manufacturing method of electrodes for lithium-ion secondary batteries]
Next, a method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In the method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the first electrode
（第１の電極活物質層の形成）
第１の電極活物質層５２の形成においては、まず、電極活物質と、電極用バインダーと、溶媒とを含む第１の電極活物質層用塗工液を用意する。電極活物質層用塗工液は、必要に応じて配合される導電助剤など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、導電助剤などは上記で説明したとおりである。第１の電極活物質層用塗工液は、スラリーとなる。
第１の電極活物質層用塗工液における溶媒は、水または有機溶剤を使用する。有機溶剤の具体例としては、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。これらの中では、Ｎ−メチルピロリドンが特に好ましい。
第１の電極活物質層用塗工液の固形分濃度は、好ましくは５〜７５質量％、より好ましくは２０〜６５質量％である。(Formation of the first electrode active material layer)
In the formation of the first electrode
Water or an organic solvent is used as the solvent in the coating liquid for the first electrode active material layer. Specific examples of the organic solvent include one or more selected from N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide. Of these, N-methylpyrrolidone is particularly preferred.
The solid content concentration of the coating liquid for the first electrode active material layer is preferably 5 to 75% by mass, more preferably 20 to 65% by mass.
第１の電極活物質層５２は、第１の電極活物質層用塗工液を使用して公知の方法で形成すればよく、例えば、第１の電極活物質層用塗工液を集電体シート５１の一方の表面５１Ｘ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。
また、第１の電極活物質層５２は、第１の電極活物質層用塗工液を、集電体シート５１以外の基材上に塗布し、乾燥することにより形成してもよい。集電体シート以外の基材としては、公知の剥離シートが挙げられる。基材の上に形成した第１の電極活物質層は、基材から剥がして集電体シートの一方の表面５１Ｘ上に転写すればよい。
集電体シート５１の上に形成した第１の電極活物質層５２は、好ましくは加圧プレスする。加圧プレスすることで、電極密度を高めることが可能になる。加圧プレスは、ロールプレスなどにより行えばよい。The first electrode
Further, the first electrode
The first electrode
第１の電極活物質層５２は、好ましくは間欠塗工により、集電体シート５１上に塗布される。間欠塗工により塗布されることで、図５に示すように、集電他シート５１は、ＭＤ方向に沿って、第１の電極活物質層５２に被覆される被覆部分５１Ａと、第１の電極活物質層５２に被覆さない未被覆部分５１Ｂを交互に有することになる。なお、図５において、第１の電極活物質層５２が形成される領域は、破線の斜線で示す。
The first electrode
（第１の絶縁層の形成）
上記したように、第１の電極活物質層５２を形成した後に、第１の電極活物質層５２の表面上に、第１の絶縁層用塗工液を塗布して第１の絶縁層５３を形成する。
第１の絶縁層５３の形成に使用する第１の絶縁層用塗工液は、絶縁性微粒子と、絶縁層用バインダーと、溶媒とを含む。溶媒としては、水又は有機溶剤を使用すればよく、有機溶剤の詳細は、電極活物質層用塗工液で説明したとおりである。第１の絶縁層用塗工液はスラリー（絶縁層用スラリー）となる。
第１の絶縁層用塗工液の固形分濃度は、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは１０〜４０質量％である。固形分濃度をこれら範囲内に調整することで、粘度を後述する所望の範囲に調整しやすくなる。(Formation of first insulating layer)
As described above, after the first electrode
The first insulating layer coating liquid used for forming the first insulating
The solid content concentration of the first insulating layer coating liquid is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass. By adjusting the solid content concentration within these ranges, it becomes easy to adjust the viscosity to a desired range described later.
第１の絶縁層５３は、第１の絶縁層用塗工液を、第１の電極活物質層５２の表面に塗工した後、乾燥することによって形成できる。第１の絶縁層用塗工液を第１の電極活物質層５２の表面に塗工する方法は特に限定されず、公知の塗工装置で行えばよく、例えば、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。これらの中では、絶縁層を均一に塗布する観点などから、グラビアコート法が好ましい。
また、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５０〜１３０℃、好ましくは６０〜１００℃である。また、乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、３０秒〜３０分間、好ましくは２〜２０分間である。The first insulating
The drying temperature is not particularly limited as long as the solvent can be removed, but is, for example, 50 to 130 ° C, preferably 60 to 100 ° C. The drying time is not particularly limited, but is, for example, 30 seconds to 30 minutes, preferably 2 to 20 minutes.
ここで、第１の絶縁層用塗工液の塗工は、集電体シート５１を送りながら行うとよい。集電体シート５１は、例えば、図５における左から右に送ることで、第１の絶縁層用塗工液の塗工は右から左に行われることになる。第１の絶縁層用塗工液の塗工は、第１の絶縁層１３が第１の電極活物質層５２（被覆部分５１Ａ）の両側からはみ出すように行われ、そのはみ出した第１の絶縁層５３の端部（はみ出し部分５３Ａ）が、未被覆部分５１Ｂの一部を被覆するように形成される。すなわち、各第１の絶縁層５３を形成するための塗工の開始部分である塗工始端５５、及び、塗工の終了部分である塗工終端５４は、未被覆部分５１Ｂ上に配置されることになる。なお、第１の絶縁層５３が形成される領域は、図５において実線の斜線で示す。
Here, the coating of the first insulating layer coating liquid may be performed while feeding the
塗工終端５４では、直ちに液切れせずに、塗工液が部分的に細長に延ばされる、いわゆる液引きが不可避的に生じる。液引きが生じると、塗工終端５４（第１の絶縁層５２の端部）は、図２に示すように、複数の細長の凸部１３Ｘが並列した波型形状の輪郭を有することになる。
本製造方法では、不可避的に生じる液引き長さ（すなわち、凸部１３Ｘの長さ）を短くすることで、上記したように、エネルギー密度を低下させることなく、電極タブ１５の強度が低くなることを防止する。具体的な液引き長さは、上記したとおりに、５ｍｍ以下であり、好ましくは３ｍｍ以下である。また、液引き長さは例えば０．５ｍｍ以上程度の長さになる。At the end of
In the present manufacturing method, by shortening the unavoidably generated liquid drainage length (that is, the length of the
本製造方法において、液引き長さを短く方法としては、第１の絶縁層用塗工液の粘度、及び第１の絶縁層用塗工液の塗布時のせん断速度を調整する方法がある。
第１の絶縁層用塗工液の粘度は、好ましくは２０００〜４０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２５００〜３５００ｍＰａ・ｓである。粘度をこれら上限値以下とすることで、液引きが長くなることを抑制し、電極タブの強度低下やエネルギー密度の低下を抑制する。また、粘度をこれら下限値以上とすることで、絶縁層の厚みムラの増大を抑制し、安全性低下を抑制する。なお、粘度とは、Ｂ型粘度計で６０ｒｐｍ、塗工時の温度条件で測定した粘度である。In the present manufacturing method, as a method of shortening the liquid drawing length, there is a method of adjusting the viscosity of the coating liquid for the first insulating layer and the shear rate at the time of applying the coating liquid for the first insulating layer.
The viscosity of the coating liquid for the first insulating layer is preferably 2000 to 4000 mPa · s, more preferably 2500 to 3500 mPa · s. By setting the viscosity to these upper limit values or less, it is possible to suppress the long liquidation, and to suppress the decrease in the strength of the electrode tab and the decrease in the energy density. Further, by setting the viscosity to be equal to or higher than these lower limit values, it is possible to suppress an increase in thickness unevenness of the insulating layer and suppress a decrease in safety. The viscosity is a viscosity measured with a B-type viscometer at 60 rpm under the temperature conditions at the time of coating.
また、第１の絶縁層用組成物の塗工時の集電体シートへの接液部のせん断速度は、好ましくは０．５×１０４〜４０×１０４（１／ｓ）であり、より好ましくは０．７×１０４〜２０×１０４（１／ｓ）であり、さらに好ましくは１．０×１０４〜１０×１０４（１／ｓ）である。なお、せん断速度は、集電体シート５１の搬送速度、接液部の集電体シート５１との液面距離により調整することができる。また、塗布時のせん断速度は、例えば下記式により算定可能である。せん断速度を上記上限値以下とすることで、液引きが長くなることを抑制し、タブの強度低下やエネルギー密度の低下を抑制する。また、せん断速度をこれら下限値以上とすることで、生産性が高くなる。
なお、接液部とは、塗工装置の集電体シートに塗工された塗工液に接触する部位であり、グラビアコートでは、図６に示すグラビアロール６０の集電体シート５１に最も近接している先端部６０Ａを意味し、液面距離とは、その接液部（先端部６０Ａ）において塗工される塗工液の液厚みであり、ロール６０の表面に溝が設けられる場合、その溝深さである。
（せん断速度（１／ｓ））＝（搬送速度ｍ／ｓｅｃ）÷（液面距離ｍ）Further, the shear rate of the wetted portion with the current collector sheet at the time of coating the composition for the first insulating layer is preferably 0.5 × 10 4 to 40 × 10 4 (1 / s). It is more preferably 0.7 × 10 4 to 20 × 10 4 (1 / s), and even more preferably 1.0 × 10 4 to 10 × 10 4 (1 / s). The shear rate can be adjusted by the transfer speed of the
The wetted portion is a portion that comes into contact with the coating liquid applied to the current collector sheet of the coating device, and in the gravure coat, the
(Shear velocity (1 / s)) = (Transport rate m / sec) ÷ (Liquid level distance m)
（第２の電極活物質層、及び第２の絶縁層の形成）
本製造方法では、上記のように集電体シート５１の一方の表面５１Ｘに、第１の絶縁層５３を形成した後に、図６に示すように他方の表面５１Ｙに第２の絶縁層６３を形成する。
本製造方法では、第２の絶縁層６３を形成する前に、集電体シート５１の他方の表面５１Ｙに第２の電極活物質層６２を形成すればよい。ここで、第２の電極活物質層６２の形成は、第１の絶縁層５３を形成する前に行ってもよいし、第１の絶縁層５３を形成した後に行ってもよい。
本製造方法では、両表面５１Ｘ，５１Ｙに第１及び第２の絶縁層５３、６３が形成された集電シート５１は、図５に示す１点鎖線に沿って切断されることで分割され、電極１０となる。(Formation of a second electrode active material layer and a second insulating layer)
In the present manufacturing method, after forming the first insulating
In the present manufacturing method, the second electrode
In the present manufacturing method, the
第２の電極活物質層６２及び第２の絶縁層６３は、それぞれ、第２の電極活物質層用塗工液、及び第２の絶縁層用塗工液により形成されればよいが、形成方法は、以下で言及する点を除いて、第１の電極活物質層５２及び第１の絶縁層５３を形成する方法と同様である。
また、第２の電極活物質層用塗工液及び第２の絶縁層用塗工液の詳細は、それぞれ上記した第１の電極活物質層用塗工液及び第１の絶縁層用塗工液で説明したとおりであり、その説明は省略する。したがって、第２の絶縁層用塗工液の粘度、及び塗工時のせん断速度も上記で説明したとおりである。
ただし、各電極を作製する際に使用される、第２の電極活物質層用塗工液及び第２の絶縁層用塗工液は、それぞれ第１の電極活物質層用塗工液及び第１の絶縁層用塗工液の組成と同一であってもよいし、異なっていてもよい。The second electrode
The details of the coating liquid for the second electrode active material layer and the coating liquid for the second insulating layer are as described above for the coating liquid for the first electrode active material layer and the coating liquid for the first insulating layer, respectively. This is as described for the liquid, and the description thereof will be omitted. Therefore, the viscosity of the coating liquid for the second insulating layer and the shear rate at the time of coating are also as described above.
However, the coating liquid for the second electrode active material layer and the coating liquid for the second insulating layer used when manufacturing each electrode are the coating liquid for the first electrode active material layer and the first coating liquid, respectively. It may be the same as or different from the composition of the coating liquid for the insulating layer of 1.
第２の電極活物質層６２は、好ましくは間欠塗工により、第１の電極活物質層５２と同様に、図６に示すように、集電体シート５１の他方の表面５１Ｙは、ＭＤ方向に沿って、第２の電極活物質層６２が形成される部分と、形成されない部分が設けられることになる。
ここで、他方の表面５１Ｙにおいて、第２の電極活物質層６２が形成される位置は、一方の表面５１Ｘにおいて第１の電極活物質層５２が形成される位置に一致する。したがって、上記した被覆部分５１Ａは、両表面５１Ｘ，５１Ｙに電極活物質層が被覆される部分となる。また、未被覆部分５１Ｂは、両表面５１Ｘ，５１Ｙに電極活物質層が被覆されない部分となる。ただし、両表面５１Ｘ，５１Ｙに電極活物質層が被覆される部分は、完全に一致する必要はなく、本発明の効果を損なわない範囲内において適宜ずれていてもよい。The second electrode
Here, the position where the second electrode
また、集電体シート５１の一方の表面５１Ｘに第１の絶縁層用塗工液を塗工して第１の絶縁層５３を形成した後、集電体シートはロール状に巻き取るとよい。そして、ロール状に巻き取った集電体シート５１は、そのまま繰り出されて、塗工装置に送られ、図６に示すように、他方の表面５１Ｙに第２の絶縁層用塗工液を塗工し、その後適宜乾燥などすることで第２の絶縁層６３を形成するとよい。なお、図６では、塗工装置がグラビアコータであり、グラビアロール６０により塗工液が給液される態様が示されるが、他の塗工装置により塗工されてもよい。
Further, after applying the coating liquid for the first insulating layer to one
塗工始端５５を構成する第２の絶縁層６３の端部は、他方の表面５１Ｙにおいて、第２の電極活物質層６２からはみ出して集電体シートの未被覆部分５１Ｂを部分的に被覆するように形成される。同様に、塗工終端５４を構成する第２の絶縁層６３の端部は、他方の表面５１Ｙにおいて、第２の電極活物質層６２からはみ出して集電体シート５１の未被覆部分５１Ｂを部分的に被覆するように形成される。
The end of the second insulating
また、本実施形態では、上記のように、ロール状に巻き取られた集電体シート５１をそのまま繰り出して他方の面５１Ｙに第２の絶縁層用塗工液が塗工されるので、一方の表面５１Ｘの未被覆部分５１において塗工終端５４となっていた位置が、他方の面５１Ｙでは塗工始端５５となる。また、一方の表面５１Ｘの未被覆部分５１において塗工始端５５となっていた位置が、他方の面５１Ｙでは塗工終端５４となる。
これにより、本製造方法では、集電体シート５１を切断して各電極１０とすると、集電体１１の一端部１１Ｚは、一方の表面１１Ｘ側が第１の絶縁層５３の塗工終端となり、他方の表面側が第２の絶縁層２３の塗工始端となる（図１参照）。Further, in the present embodiment, as described above, the
As a result, in the present manufacturing method, when the
また、ロール状に巻き取られた集電体シート５１は、巻き返しをすることなく、そのまま繰り出すのみでよいので、その工程を簡略化することができる。また、巻き返しを行わずに、集電体１１の一端部１１Ｚの両面に塗工終端と塗工始端が設けられても、上記したとおりに塗工終端における液引き長さが短い。そのため、その液引きを考慮して、電極タブ１５を取り付けたとしても、液引きが形成されない集電体１１の他方の面１１Ｙ側において、必要以上に電極タブ１５と第２の電極活物質層２３を離間させる必要がなくなる。
Further, since the
なお、以上の説明では、集電体シート５１の一方の表面５１Ｘに形成される電極活物質層、絶縁層を、第１の電極活物質層５２、第１の絶縁層５３とし、集電体シート５１の他方の表面５１Ｙに形成される電極活物質層、絶縁層を、第２の電極活物質層６２、第２の絶縁層６３として便宜上説明した。ただし、上記したように切断して電極１０を作製すると、第１の電極活物質層５２、第１の絶縁層５３が、電極１０においては、第２の電極活物質層２２、第２の絶縁層２３となることもあるし、第２の電極活物質層６２、第２の絶縁層６３が、電極１０においては、第１の電極活物質層１２、第１の絶縁層１３となることもある。
言い換えると、電極１０において第２の絶縁層２３となる絶縁層が、第１の絶縁層５３として、塗工された後に、電極１０において第１の絶縁層１３となる絶縁層が第２の絶縁層６３として塗工されることもある。In the above description, the electrode active material layer and the insulating layer formed on one
In other words, after the insulating layer to be the second insulating
また、以上の説明は、電極の両表面に、第１及び第２の電極活物質層、及び第１及び第２の絶縁層が設けられる第１の実施形態の電極１０の製造方法を示すが、第２の電極活物質層の形成、及び第２の絶縁層の形成を省略することで、図４に示す第２の実施形態の電極３０を製造できる。
Further, the above description shows a method for manufacturing the
また、以上の製造方法では、巻き返しを行わずに、他方の表面５１Ｙ上に第２の絶縁層６２を形成したが、巻き返しを行って第２の絶縁層を形成してもよい。すなわち、第１の絶縁層５３を一方の表面５１Ｘ上に形成し、かつロール状に巻き取った集電体シート５１を繰り出した後再度ロール状に巻き取り、次いで、そのロールから繰り出して塗工装置に送って他方の表面５１Ｙ上に第２の絶縁層用塗工液を塗工するとよい。
巻き返しを行うと、一方の表面５１Ｘの未被覆部分５１において塗工終端となっていた位置が、他方の面５１Ｙでも塗工終端となる。また、一方の表面５１Ｘの未被覆部分５１において塗工始端となっていた位置が、他方の面５１Ｙでも塗工始端となる。したがって、電極１１の一端部１１Ｚでは、両表面１１Ｘ、１１Ｙの第１及び第２の絶縁層１３、２３がいずれも、塗工終端（図２に示す波型形状の縁部）、又は塗工始端（図３に示す直線状の縁部）を構成することになる。したがって、上記したように、第１の絶縁層１３に加えて、第２の絶縁層２３が波型形状を有する電極が得られる。Further, in the above manufacturing method, the second insulating
When the rollback is performed, the position where the coating end is on the
＜リチウムイオン二次電池＞
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極を有するものである。具体的には、本発明のリチウムイオン二次電池は、互いに対向するように配置された正極、及び負極を備え、負極及び正極の少なくとも一方の電極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極となる。また、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であることが好ましいが、正極及び負極の両方が、本発明のリチウムイオン二次電池用電極であってもよい。<Lithium-ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present invention has the above-described electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention. Specifically, the lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode arranged so as to face each other, and at least one electrode of the negative electrode and the positive electrode is the above-mentioned lithium ion secondary battery of the present invention. It becomes an electrode for use. Further, the positive electrode is preferably the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention described above, but both the positive electrode and the negative electrode may be the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention.
本発明のリチウムイオン二次電池は、好ましくは正極及び負極の間に配置されるセパレータをさらに備える。セパレータが設けられることで、正極及び負極の間の短絡がより一層効果的に防止される。また、セパレータは、後述する電解質を保持してもよい。正極又は負極に設けられる第１の絶縁層、又は第１及び第２の絶縁層は、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。
セパレータとしては、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などすることがあるが、そのような熱収縮時でも、上記した絶縁層が設けられることで短絡が抑制しやすくなる。
また、本発明のリチウムイオン二次電池では、セパレータが省略されてもよい。セパレータが省略されても、負極又は正極の少なくともいずれか一方に設けられた絶縁層により、負極と正極の間の絶縁性が確保されるとよい。The lithium ion secondary battery of the present invention preferably further includes a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode. By providing the separator, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode is more effectively prevented. Further, the separator may retain an electrolyte described later. The first insulating layer or the first and second insulating layers provided on the positive electrode or the negative electrode may or may not be in contact with the separator, but are preferably in contact with each other.
Examples of the separator 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 may be heated by heat generated when the lithium ion secondary battery is driven and may undergo heat shrinkage. Even during such heat shrinkage, the above-mentioned insulating layer makes it easier to suppress a short circuit.
Further, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the separator may be omitted. Even if the separator is omitted, it is preferable that the insulating layer provided on at least one of the negative electrode and the positive electrode ensures the insulating property between the negative electrode and the positive electrode.
リチウムイオン二次電池は、負極、正極がそれぞれ複数積層された多層構造であることが好ましい。この場合、負極及び正極は、積層方向に沿って交互に設けられればよい。また、セパレータが使用される場合、セパレータは各負極と各正極の間に配置されればよい。
多層構造とする場合も、各正極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極であることが好ましく、その際、リチウムイオン二次電池用電極は、第１の実施形態で示したように、両表面のいずれにも絶縁層（すなわち、第１及び第２絶縁層）が設けられる電極１０とするとよい（図１参照）。そして、上述したように、各電極１０の一端部１１Ｚの未被覆先端部１１Ｃが纏められたうえで、電極タブ１５が取り付けられるとよい。The lithium ion secondary battery preferably has a multilayer structure in which a plurality of negative electrodes and a plurality of positive electrodes are laminated. In this case, the negative electrode and the positive electrode may be provided alternately along the stacking direction. When a separator is used, the separator may be arranged between each negative electrode and each positive electrode.
Even in the case of a multi-layer structure, it is preferable that each positive electrode is the electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention described above, and in this case, the electrode for the lithium ion secondary battery is as shown in the first embodiment. In addition, it is preferable that the
また、多層構造とする場合、各負極が、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極であってもよい。その際、リチウムイオン二次電池用電極は、第１の実施形態で示したように、両表面のいずれにも絶縁層（すなわち、第１及び第２絶縁層）が設けられる電極１０とするとよく、また、各電極１０の一端部１１Ｚの未被覆先端部１１Ｃは、纏められて負極用の電極タブ１５に取り付けられるとよい（図１参照）。勿論、正極及び負極の両方が上記した本発明のリチウムイオン二次電池用電極で構成されてもよい。
Further, in the case of a multilayer structure, each negative electrode may be the above-mentioned electrode for the lithium ion secondary battery of the present invention. At that time, as shown in the first embodiment, the electrode for the lithium ion secondary battery is preferably an
なお、リチウムイオン二次電池において、上記した負極及び正極、又は負極、正極、及びセパレータは、上記したように電極タブを取り付けてケーシング内に収納するとよい。バッテリーセルは、角型、円筒型、ラミネート型などのいずれでもよい。したがって、ケーシングとしては、特に限定されないが、外装缶などであてもよいし、外装フィルムであってもよい。外装フィルムは、２枚の外装フィルムの間、或いは、１枚の外装フィルムが例えば２つ折りで折り畳まれ、その外装フィルムの間に負極、及び正極、又は負極、正極及びセパレータを配置するとよい。 In the lithium ion secondary battery, the above-mentioned negative electrode and positive electrode, or the negative electrode, positive electrode, and separator may be housed in the casing with electrode tabs attached as described above. The battery cell may be a square type, a cylindrical type, a laminated type, or the like. Therefore, the casing is not particularly limited, but may be an outer can or the like, or may be an outer film. As the exterior film, it is preferable that the negative electrode and the positive electrode, or the negative electrode, the positive electrode and the separator are arranged between the two exterior films or one exterior film is folded in half and the negative electrode and the positive electrode are arranged between the exterior films.
上記したリチウムイオン二次電池は、電解質を備える。電解質は特に限定されず、リチウムイオン二次電池で使用される公知の電解質を使用すればよい。電解質としては例えば電解液を使用する。
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、プロピレンカーボネート、ジ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、テトロヒドラフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテートなどの極性溶媒、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、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ３）２及びＬｉＮ（ＣＯＣＦ２ＣＦ３）２、リチウムビスオキサレートボラート（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２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、ＬｉＢＨ４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、電解質は、上記電解液に更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。
電解質は、負極及び正極間に配置されればよく、例えば、電解質は、上記した負極及び正極、又は負極、正極、及びセパレータが内部に収納されたケーシング内に充填される。また、電解質は、例えば、負極又は正極上に塗布されて負極及び正極間に配置されてもよい。The above-mentioned lithium ion secondary battery includes an electrolyte. The electrolyte is not particularly limited, and a known electrolyte used in a lithium ion secondary battery may be used. As the electrolyte, for example, an electrolytic solution is used.
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, propylene carbonate, dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and tetrohydra. Examples include polar solvents such as furan, 2-methyltetraethane, dioxolane, and methylacetamide, or mixtures of two or more of these solvents. 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 may be a gel-like electrolyte in which the above-mentioned electrolyte 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.
The electrolyte may be arranged between the negative electrode and the positive electrode. For example, the electrolyte is filled in the above-mentioned negative electrode and positive electrode, or in a casing in which the negative electrode, the positive electrode, and the separator are housed. Further, the electrolyte may be applied on the negative electrode or the positive electrode and arranged between the negative electrode and the positive electrode, for example.
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記の製造方法により得られたリチウムイオン二次電池用電極を用いて製造するとよい。リチウムイオン二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池用電極を作製し、そのリチウムイオン二次電池用電極の集電体の端部に電極タブを取り付け、かつケーシング内に収納し製造するとよい。
この際、ケーシング内には、負極及び正極、又は負極、正極及びセパレータを収納するとよく、負極及び正極の少なくとも一方が、上記した製造方法により得られたリチウムイオン二次電池用電極であればよい。
また、正極及び負極がそれぞれ複数層設けられる場合には、正極及び負極の間に必要に応じてセパレータを配置させたうえで、複数層重ねられた正極及び負極を、ケーシング内に配置させるとよい。この場合、複数の正極の集電体は端部（例えば、未被覆先端部１１Ｃ）が融着などにより接合された上で電極タブが取り付けられるとよい。同様に、複数の負極の集電体は端部が融着などにより接合された上で電極タブが取り付けられるとよい。The lithium ion secondary battery of the present invention may be manufactured using the electrodes for the lithium ion secondary battery obtained by the above manufacturing method. The lithium ion secondary battery may be manufactured, for example, by producing an electrode for a lithium ion secondary battery, attaching an electrode tab to the end of a current collector of the electrode for the lithium ion secondary battery, and storing the electrode in a casing. ..
At this time, the negative electrode and the positive electrode, or the negative electrode, the positive electrode, and the separator may be housed in the casing, and at least one of the negative electrode and the positive electrode may be an electrode for a lithium ion secondary battery obtained by the above-mentioned manufacturing method. ..
When a plurality of layers of the positive electrode and the negative electrode are provided, it is preferable to arrange a separator between the positive electrode and the negative electrode as necessary, and then arrange the positive electrode and the negative electrode in which the plurality of layers are stacked in the casing. .. In this case, it is preferable that the electrode tabs are attached to the current collectors of the plurality of positive electrodes after the end portions (for example, the
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
各長さ及び距離の測定方法は、以下のとおりである。
［長さＢ］
各実施例、比較例で得られた電極を１枚用意し、図２に示すように、複数の凸部１３Ｘにより構成された波型形状を有する、絶縁層のはみ出し端部１３Ａが設けられた側の表面を、表側を向くように配置した。次に、電極活物質層１２の縁部１２Ｂとなる部分に直線を引いた。直線は、縁部１２Ｂにできる限り近似する直線とし、以下、直線を引く場合は同様であった。また、第１の絶縁層１３のベースライン１３Ｂに沿って直線を引いて、その直線間の長さを３箇所測定して、平均値をはみ出し端部１３Ａの長さＢとした。
［長さＤ］
次に、ベースライン１３Ｂに沿って引かれた直線から、各凸部１３Ｘの先端部までの長さｄを計測し、未被覆先端部１１Ｃに形成された全ての凸部１３Ｘの長さｄの平均値を、凸部の長さＤ（液引き長さ）とした。
［長さＡ］
電極活物質層１２の縁部１２Ｂに沿って引いた直線と、集電体１１の縁部１１Ｂまでの長さを求めた。その長さは３箇所測定して、平均値を縁部１２Ｂから縁部１１Ｂまでの長さとした。その長さから上記長さＤ及び上記長さＢを引くことにより、長さＡを求めた。
［距離Ｃ］
電極タブ１５が取り付けられた電極において、平面視した際に、電極活物質層１２の縁部１２Ｂに沿って引いた直線から、電極タブの端部までの距離を３箇所測定して、その平均値を距離Ｃとした。The measurement method of each length and distance is as follows.
[Length B]
One electrode obtained in each Example and Comparative Example was prepared, and as shown in FIG. 2, a
[Length D]
Next, the length d from the straight line drawn along the
[Length A]
The straight line drawn along the
[Distance C]
In the electrode to which the
本実施例における評価方法は、以下のとおりである。
［タブ強度］
各実施例、比較例で得られた正極を２５枚積層して、ネッツ社製のアルミタブ（型番「Ａ１０５０−Ｈ２４」、サイズ３０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍ）を以下の条件で溶接した。
（溶接条件）
日本エマソン社製の「ＢＲＡＮＳＯＮ」（２０００Ｘｅａ ２５００Ｗ）を用いて、超音波溶接法により２０ｍｍ×４ｍｍの面積の中に１８０点の溶接点を設けるように溶接を行った。条件は下記とした。
溶接時間：０．４秒、圧力：０．１ＭＰａ、振幅：７０％
溶接後、下記試験にて強度を測定した。
株式会社島津製作所製オートグラフ「ＥＺ−ＬＸシリーズ」を用いて、剥離速度１０ｍｍ／ｍｉｎで１８０°剥離試験を行い、最大強度をタブ強度とした。
また、第１及び第２の絶縁層を形成しない以外は、各実施例、比較例と同様の条件にて正極を作製して、同様に最大強度を測定してブランク強度とした。
タブ強度をブランク強度で除してタブ強度維持率を求めて、以下の評価基準で評価した。
（評価基準）
Ａ：９５％以上
Ｂ：９０％以上９５％未満
Ｃ：８０％以上９０％未満
Ｄ：８０％未満The evaluation method in this example is as follows.
[Tab strength]
Twenty-five positive electrodes obtained in each Example and Comparative Example were laminated, and an aluminum tab (model number "A1050-H24",
(Welding conditions)
Welding was performed using "BRANSON" (2000Xea 2500W) manufactured by Emerson Japan, Ltd. so as to provide 180 welding points in an area of 20 mm × 4 mm by an ultrasonic welding method. The conditions were as follows.
Welding time: 0.4 seconds, pressure: 0.1 MPa, amplitude: 70%
After welding, the strength was measured by the following test.
A 180 ° peeling test was performed at a peeling speed of 10 mm / min using an autograph "EZ-LX series" manufactured by Shimadzu Corporation, and the maximum strength was defined as the tab strength.
Further, a positive electrode was prepared under the same conditions as in each Example and Comparative Example except that the first and second insulating layers were not formed, and the maximum strength was measured in the same manner to obtain a blank strength.
The tab strength was divided by the blank strength to obtain the tab strength retention rate, which was evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
A: 95% or more B: 90% or more and less than 95% C: 80% or more and less than 90% D: less than 80%
［安全性評価］
各実施例、比較例で作製したリチウムイオン二次電池に対して、４０Ａの定電流充電を行い、次いで４．２Ｖ到達次第電流を減少させ２Ａとなった時点で充電完了する定電圧充電を行った。その後、電池を加熱し１３０℃にした。１３０℃到達後１時間保持し、その１時間における電池の最高温度を測定し、以下の評価基準で評価した。
（評価基準）
Ａ：最高温度１３５℃未満
Ｂ：最高温度１３５℃以上１４５℃未満
Ｃ：最高温度１４５℃以上２００℃未満
Ｄ：最高温度２００℃以上[Safety evaluation]
The lithium-ion secondary batteries produced in each of the Examples and Comparative Examples are charged with a constant current of 40 A, and then the current is reduced as soon as 4.2 V is reached, and the constant voltage charge is completed when the current reaches 2 A. It was. Then, the battery was heated to 130 ° C. After reaching 130 ° C., the battery was held for 1 hour, and the maximum temperature of the battery in that 1 hour was measured and evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
A: Maximum temperature less than 135 ° C B: Maximum temperature 135 ° C or more and less than 145 ° C C: Maximum temperature 145 ° C or more and less than 200 ° C D: Maximum temperature 200 ° C or more
［エネルギー密度］
波型形状を有する絶縁層が設けられる電極の表面において、集電体の面積に対する、電極活物質層の面積割合（％）を算出した。電極は、電極活物質層の面積比が高いほど、エネルギー密度が高くなることから、上記面積割合により以下の評価基準で、エネルギー密度を評価した。
（評価基準）
Ａ：面積割合が９６％以上
Ｃ：面積割合が９６％未満[Energy density]
The area ratio (%) of the electrode active material layer to the area of the current collector was calculated on the surface of the electrode provided with the insulating layer having a wavy shape. Since the energy density of the electrode increases as the area ratio of the electrode active material layer increases, the energy density was evaluated by the following evaluation criteria based on the above area ratio.
(Evaluation criteria)
A: Area ratio is 96% or more C: Area ratio is less than 96%
実施例１
（正極の作製）
正極活物質として平均粒子径１０μｍのＬｉ（Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ）Ｏ２（ＮＣＡ系酸化物）を１００質量部と、導電助剤としてアセチレンブラックを４質量部と、電極用バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４質量部と、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン(ＮＭＰ)とを混合し、固形分濃度６０質量％に調整した正極活物質層用塗工液を得た。この正極活物質層用塗工液を、集電体シートとしての厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に間欠塗工して、予備乾燥後、１２０℃で真空乾燥した。その後、両表面に正極活物質層用塗工液を塗布した集電体シートを、４００ｋＮ／ｍで加圧プレスし、両表面それぞれに第１及び第２の正極活物質層を有する集電体シートを作製した。集電体シートの各表面における各第１及び第２の正極活物質層の厚さは、５０μｍであった。Example 1
(Preparation of positive electrode)
100 parts by mass of Li (Ni-Co-Al) O 2 (NCA-based oxide) having an average particle diameter of 10 μm as the positive electrode active material, 4 parts by mass of acetylene black as the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride as the electrode binder. 4 parts by mass of (PVdF) and N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent were mixed to obtain a coating liquid for a positive electrode active material layer adjusted to a solid content concentration of 60% by mass. This coating liquid for the positive electrode active material layer was intermittently applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a current collector sheet, pre-dried, and then vacuum dried at 120 ° C. Then, a current collector sheet coated with a coating liquid for a positive electrode active material layer on both surfaces is pressure-pressed at 400 kN / m, and a current collector having first and second positive electrode active material layers on both surfaces. A sheet was prepared. The thickness of each of the first and second positive electrode active material layers on each surface of the current collector sheet was 50 μm.
また、絶縁層用塗工液として、アルミナ１００質量部と、樹脂バインダー７質量部とを含み、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドンで希釈した、濃度４２質量％のスラリー液を用意した。絶縁層用塗工液の２５℃における（すなわち、塗工時の）粘度は、３０００ｍＰａ・ｓであった。グラビアコート式塗工装置を用いて、絶縁層用塗工液を、集電体シートの一方の表面上の第１の正極活物質層上に間欠塗工により塗工した。この際、絶縁層用塗工液は、図５、６に示すように，両側それぞれから３ｍｍはみ出るように塗工して、９０℃、１分間の条件で乾燥して、一方の表面上に第１の絶縁層を形成し、ロール状に巻き取った。なお、塗工装置において、転写ロールの外径は６０ｃｍ、軸方向における長さ７０ｃｍ、溝の容積は２５ｃｃ／ｍ２であった。また、塗工部温度２５℃、塗工速度は２０ｍ／秒とし、塗工時のせん断速度は、表１に示すとおりであった。
ロール状に巻き取った集電体シートを繰り出して、そのまま再度グラビアコート式塗工装置に送り、第１の絶縁層を形成した条件と同様の条件で、第２の絶縁層を形成し、その後、集電体シートを切断することで正極を得た。正極において、集電体のサイズは１１０ｍｍ×２９０ｍｍであり、正極活物質層が形成された部分のサイズは１１０ｍｍ×２７９ｍｍであった。また、正極活物質の未塗布部（未被覆部分）の長さ（Ａ＋Ｂ＋Ｄ）は、１１ｍｍであった。さらに、第１及び第２の絶縁層の厚さは４μｍであった。その他の長さ、距離は表１に示すとおりである。Further, as the coating liquid for the insulating layer, a slurry liquid containing 100 parts by mass of alumina and 7 parts by mass of the resin binder and diluted with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to have a concentration of 42% by mass was prepared. The viscosity of the coating liquid for the insulating layer at 25 ° C. (that is, at the time of coating) was 3000 mPa · s. Using a gravure coat type coating device, the coating liquid for the insulating layer was applied intermittently on the first positive electrode active material layer on one surface of the current collector sheet. At this time, as shown in FIGS. 5 and 6, the coating liquid for the insulating layer was applied so as to protrude 3 mm from each of the both sides, dried at 90 ° C. for 1 minute, and then on one surface. The insulating layer of No. 1 was formed and wound into a roll. In the coating apparatus, the outer diameter of the transfer roll was 60 cm, the length in the axial direction was 70 cm, and the volume of the groove was 25 cc / m 2 . The coating part temperature was 25 ° C., the coating speed was 20 m / sec, and the shear rate at the time of coating was as shown in Table 1.
The current collector sheet wound in a roll shape is unwound and sent to the gravure coat type coating device as it is to form a second insulating layer under the same conditions as the condition for forming the first insulating layer, and then the second insulating layer is formed. , A positive electrode was obtained by cutting the current collector sheet. In the positive electrode, the size of the current collector was 110 mm × 290 mm, and the size of the portion where the positive electrode active material layer was formed was 110 mm × 279 mm. The length (A + B + D) of the uncoated portion (uncoated portion) of the positive electrode active material was 11 mm. Further, the thickness of the first and second insulating layers was 4 μm. Other lengths and distances are as shown in Table 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、バインダーとしてスチレンブタジエンゴム１．５質量部と、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組成物を得た。この負極活物質層用組成物を、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組成物を塗布した負極集電体を、線圧５００ｋＮ／ｍで加圧プレスし、その後、切断することで負極とした。負極活物質層の密度は１．５５ｇ／ｃｃであった。なお、負極の寸法は１２０ｍｍ×３００ｍｍであり、該寸法のうち、負極活物質層が塗布された面積は１２０ｍｍ×２９０ｍｍであった。(Preparation of negative electrode)
A mixture of 100 parts by mass of graphite (
Then, the negative electrode current collector coated with the composition for the negative electrode active material layer on both sides was pressure-pressed at a linear pressure of 500 kN / m, and then cut to obtain a negative electrode. The density of the negative electrode active material layer was 1.55 g / cc. The size of the negative electrode was 120 mm × 300 mm, and the area on which the negative electrode active material layer was applied was 120 mm × 290 mm.
（電解液の調製）
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３：７の体積比（ＥＣ：ＤＥＣ）で混合した溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ６を１モル／リットルとなるように溶解して、電解液を調製した。(Preparation of electrolyte)
LiPF 6 as an electrolyte salt was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 3: 7 (EC: DEC) so as to be 1 mol / liter to prepare an electrolytic solution. Prepared.
（リチウムイオン二次電池の製造）
上記で得た正極２５枚と、ポリエチレン製の多孔膜セパレータ５０枚、正極２４枚を交互に積層し仮積層体を得た。ここで、負極と正極は交互に配置した。平板型ホットプレス機を用いて１分間プレスし積層体を得た。
各正極の集電体の未被覆先端部を纏めて超音波融着で接合するとともに、外部に突出する正極タブを接合した。同様に、各負極の負極集電体の露出部の端部を纏めて超音波融着で接合するとともに、外部に突出する負極タブを接合した。
次いで、アルミラミネートフィルムで上記積層体を挟み、正極タブを外部に突出させ、三辺をラミネート加工によって封止した。封止せずに残した一辺から、上記で得た電解液を注入し、真空封止することによってラミネート型のセルを製造した。(Manufacturing of lithium-ion secondary batteries)
The 25 positive electrodes obtained above, 50 polyethylene porous membrane separators, and 24 positive electrodes were alternately laminated to obtain a temporary laminate. Here, the negative electrode and the positive electrode were arranged alternately. A laminate was obtained by pressing for 1 minute using a flat plate type hot press machine.
The uncoated tips of the current collectors of each positive electrode were joined together by ultrasonic fusion, and the positive electrode tabs protruding to the outside were joined. Similarly, the exposed ends of the negative electrode current collectors of each negative electrode were joined together by ultrasonic fusion, and the negative electrode tabs protruding to the outside were joined.
Next, the laminate was sandwiched between aluminum laminate films, the positive electrode tabs were projected to the outside, and the three sides were sealed by laminating. A laminated cell was manufactured by injecting the electrolytic solution obtained above from one side left unsealed and vacuum-sealing.
実施例２
絶縁層用塗工液の固形分濃度を３５質量％に変更し、２５℃における粘度を２２００ｍＰａ・ｓとした。Example 2
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 35% by mass, and the viscosity at 25 ° C. was set to 2200 mPa · s.
実施例３
絶縁層用塗工液の固形分濃度を３５質量％に変更し、２５℃における粘度を２２００ｍＰａ・ｓとし、また、正極活物質の未塗布部（未被覆部分）の長さを１２ｍｍに変更した。Example 3
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 35% by mass, the viscosity at 25 ° C. was changed to 2200 mPa · s, and the length of the uncoated portion (uncoated portion) of the positive electrode active material was changed to 12 mm. ..
比較例１
絶縁層用塗工液の固形分濃度を２５質量％に変更し、２５℃における粘度は１０００ｍＰａ・ｓとした。Comparative Example 1
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 25% by mass, and the viscosity at 25 ° C. was 1000 mPa · s.
比較例２
絶縁層用塗工液の固形分濃度を２５質量％に変更し、２５℃における粘度は１０００ｍＰａ・ｓとし、また、正極活物質の未塗布部（未被覆部分）の長さを１５ｍｍに変更した。Comparative Example 2
The solid content concentration of the coating liquid for the insulating layer was changed to 25% by mass, the viscosity at 25 ° C. was changed to 1000 mPa · s, and the length of the uncoated part (uncoated part) of the positive electrode active material was changed to 15 mm. ..
実施例１〜３においては、第１の絶縁層の端部が、複数の細長の凸部が並列した波型形状を有し、かつその凸部の長さＤを小さくすることで、エネルギー密度を良好に維持しつつ、タブ強度を高くすることができた。それに対して、比較例１，２では、凸部の長さＤが大きいので、タブ強度、及びエネルギー密度の両方を良好にすることが難しかった。 In Examples 1 to 3, the end portion of the first insulating layer has a wavy shape in which a plurality of elongated convex portions are arranged in parallel, and the length D of the convex portions is reduced to reduce the energy density. It was possible to increase the tab strength while maintaining good performance. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was difficult to improve both the tab strength and the energy density because the length D of the convex portion was large.
１０、３０ リチウムイオン二次電池用電極
１１ 集電体
１１Ａ 未被覆端部
１１Ｂ 縁部
１１Ｃ 未被覆先端部
１１Ｘ、５１Ｘ 一方の表面
１１Ｙ、５１Ｙ 他方の表面
１１Ｚ 一端部
１２、５２ 第１の電極活物質層
１２Ｂ 縁部
１３、５３ 第１の絶縁層
１３Ａ はみ出し端部
１３Ｂ ベースライン（縁部）
１３Ｘ 凸部
１５ 電極タブ
２２、６２ 第２の電極活物質層
２３、６３ 第２の絶縁層
２３Ａ はみ出し端部
２３Ｂ 縁部
５１ 集電体シート
５１Ａ 被覆部分
５１Ｂ 未被覆部分
５４ 塗工終端
５５ 塗工始端
６０ グラビアロール
10, 30 Electrodes for lithium-ion
Claims (16)
前記集電体が、前記第１の電極活物質層により被覆されない端部を有し、
前記集電体の前記端部において、前記第１の絶縁層の端部が、前記第１の電極活物質層からはみ出して、前記集電体の前記端部の一部を被覆しており、かつ複数の細長の凸部が並列した波型形状を有しており、
前記凸部の長さＤが５ｍｍ以下である、リチウムイオン二次電池用電極。A current collector, a first electrode active material layer provided on one surface of the current collector, and a first insulating layer provided on the first electrode active material layer are provided.
The current collector has an end that is not covered by the first electrode active material layer.
At the end of the current collector, the end of the first insulating layer protrudes from the first electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector. Moreover, it has a wavy shape in which a plurality of elongated convex parts are arranged in parallel.
An electrode for a lithium ion secondary battery in which the length D of the convex portion is 5 mm or less.
前記集電体の前記端部において、前記第２の絶縁層の端部が、前記第２の電極活物質層からはみ出し、前記他方の表面において前記集電体の前記端部の一部を被覆し、かつその縁部が略直線状に形成される請求項１〜３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。Further comprising a second electrode active material layer provided on the other surface of the current collector and a second insulating layer provided on the second electrode active material layer.
At the end of the current collector, the end of the second insulating layer protrudes from the second electrode active material layer and covers a part of the end of the current collector on the other surface. The electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the edge thereof is formed substantially linearly.
前記正極、又は前記負極の少なくともいずれか一方の電極が、前記リチウムイオン二次電池用電極により構成され、各層を構成する前記いずれか一方の電極の前記集電体の前記端部が纏められて電極タブに接続される請求項１０に記載のリチウムイオン二次電池。A lithium ion secondary battery in which positive electrodes and negative electrodes are alternately arranged so that a plurality of layers are provided.
At least one electrode of the positive electrode or the negative electrode is composed of the electrode for a lithium ion secondary battery, and the end portion of the current collector of the one electrode constituting each layer is put together. The lithium ion secondary battery according to claim 10, which is connected to an electrode tab.
前記集電体シートが前記第１の電極活物質層により被覆されない未被覆部分を有しており、
前記第１の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分において塗工終端となるように行われ、
前記塗工終端よりなる前記第１の絶縁層の端部が、前記一方の表面において、前記第１の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成され、
前記塗工終端における液引き長さが５ｍｍ以下である、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。A coating liquid for a first insulating layer is applied onto the first electrode active material layer of the current collector sheet provided with the first electrode active material layer on one surface, and the first This is a method for manufacturing electrodes for lithium-ion secondary batteries that form an insulating layer.
The current collector sheet has an uncoated portion that is not covered by the first electrode active material layer.
The coating of the coating liquid for the first insulating layer is performed so as to be the coating termination at the uncoated portion of the current collector sheet.
The end portion of the first insulating layer made of the coating end protrudes from the first electrode active material layer on the one surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. Formed like
A method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery, wherein the liquid drawing length at the end of coating is 5 mm or less.
前記未被覆部分が、前記集電体シートの両面において前記第１及び第２の電極活物質層により被覆されない部分であり、
前記第２の絶縁層用塗工液の塗工は、前記集電体シートの前記未被覆部分の前記塗工終端となる位置において、塗工始端となるように行われ、
前記塗工始端よりなる前記第２の絶縁層の端部が、前記他方の表面において、前記第２の電極活物質層からはみ出して前記集電体シートの前記未被覆部分の一部を被覆するように形成される、請求項１２又は１３に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。A coating liquid for a second insulating layer is applied onto the second electrode active material layer of the current collector sheet, which is provided with the second electrode active material layer on the other surface of the current collector sheet. Work to form a second insulating layer,
The uncoated portion is a portion that is not covered by the first and second electrode active material layers on both sides of the current collector sheet.
The coating of the coating liquid for the second insulating layer is performed so as to be the coating start end at the position of the uncoated portion of the current collector sheet at the coating end.
The end portion of the second insulating layer made of the coating start end protrudes from the second electrode active material layer on the other surface and covers a part of the uncoated portion of the current collector sheet. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 12 or 13, which is formed as described above.
そのロール状に巻き取った前記集電体シートを繰り出しながら、前記第１及び第２の絶縁層用塗工液の他方を前記一方又は他方の表面上に塗工して、前記第１及び第２の絶縁層の他方を形成する請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。While feeding the current collector sheet, one of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the surface of the one or the other, and one of the first and second insulating layers is applied. Form, roll up,
While feeding out the current collector sheet wound up in a roll shape, the other of the first and second insulating layer coating liquids is applied onto the one or the other surface, and the first and second coating liquids are applied. The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 14, wherein the other of the insulating layers of 2 is formed.
Claim 12 that the shear rate of the wetted portion with the current collector when the coating liquid for the first insulating layer is applied is 0.5 × 10 4 to 40 × 10 4 (1 / s). The method for manufacturing an electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of Items to 15.
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