JP2005011594A - Electrode mixture, electrode, and battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極活物質と結着剤とを含む電極合剤,電極および電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、リチウム金属、リチウム化合物、あるいはリチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な物質を負極活物質として用いたリチウムイオン二次電池が、その高い電圧と優れた可逆性とにより注目されている。中でも、正極活物質としてリチウム(Li)と遷移金属との複合酸化物を用い、負極活物質として炭素系材料を用いたリチウムイオン二次電池は、従来の鉛二次電池やニッケル−カドミウム二次電池などに比べ、軽量で放電容量も大きいことから、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの電子機器に広く使用されている。
【0003】
そのような状況の中で、正極活物質に関しても様々な検討がなされてきている。例えば、正極活物質としては、従来より、リチウムコバルト複合酸化物が用いられているが、コストや資源問題の観点から、スピネル型結晶構造のリチウムマンガン系複合酸化物も検討されている。また、高温での充放電サイクル特性に優れるといわれる層状岩塩型結晶構造を有するリチウムニッケル系複合酸化物も注目されている。更に、産出量が多く安価な鉄(Fe)を含むオリビン型リチウム酸化物も、コスト、更には安定供給の面でも注目されている。
【0004】
これら正極活物質は、通常、電子伝導性が低いため、カーボンブラックやアセチレンブラックなどの導電性物質と共に正極に用いられる。正極は、主に、正極集電体に、正極活物質と導電性物質と結着剤とを溶媒を用いて混合した正極合剤を塗布することにより作製される(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−333558号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら導電性物質は嵩高いので、多量に用いると、正極合剤の流動性を低下させてしまう他、時間経過に伴い正極合剤の粘度を上昇させてしまい、正極合剤を正極集電体に塗布することが難しくなる。流動性を改善するには溶媒を多量に使用することが必要となるが、そうすると、乾燥工程において溶媒が一斉に揮発するため、正極に激しくひびが発生してしまう。このひびは、正極を脆弱にし、結果として充放電サイクル特性あるいは重負荷放電特性などの電池特性全般に大きな悪影響を及ぼす。
【0007】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、流動性を向上させることができると共に、粘度の上昇を抑制することができる電極合剤を提供することにある。また、強度が高く、充放電サイクル特性あるいは重負荷放電特性などを向上させることができる電極およびそれを用いた電池を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による電極合剤は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含むものである。
【0009】
本発明による第1の電極は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含むものである。
【0010】
本発明による第2の電極は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含む電極合剤を用いて形成されたものである。
【0011】
本発明による第1の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、正極は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含むものである。
【0012】
本発明による第2の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、正極は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含むものである。
【0013】
本発明による電極合剤では、多価の有機酸を含んでいるので、流動性が高く、かつ時間経過に伴う粘度の上昇が抑制される。
【0014】
本発明による第1の電極では、多価の有機酸を含んでいるので、また、本発明による第2の電極では、多価の有機酸を含む電極合剤を用いて形成されているので、表面性状および強度が向上されている。
【0015】
本発明による第1の電池では、正極が多価の有機酸を含み、表面性状および強度が向上されているので、また、本発明による第2の電池では、正極が多価の有機酸を含む電極合剤を用いて形成され、表面性状および強度が向上されているので、優れた充放電サイクル特性および重負荷放電特性が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0017】
本発明の一実施の形態に係る正極合剤は、粒子状の正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電性物質および溶剤とを含んでいる。ここで、正極合剤が本発明における「電極合剤」の一具体例に対応し、正極活物質が本発明における「電極活物質」の一具体例に対応している。
【0018】
正極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料が挙げられ、これらのいずれか1種または2種以上が用いられる。リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン(TiS2 ),硫化モリブデン(MoS2 ),セレン化ニオブ(NbSe2 )あるいは酸化バナジウム(V2 O5 )などのリチウムを含有しない金属硫化物あるいは金属酸化物など、またはリチウムを含有するリチウム複合酸化物、またはポリアセチレンあるいはポリピロールなどの高分子材料が挙げられる。
【0019】
中でも、リチウム複合酸化物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム複合酸化物としては、例えば、化学式Lix MIO2 で表されるリチウム酸化物、あるいはLiy MIIPO4 で表されるリチウムリン酸化物が挙げられる。式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属を表し、特にコバルト(Co),ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。xおよびyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。化学式Lix MIO2 で表されるリチウム酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LiNiz Co1−z O2 (0<z<1))、あるいはリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 O4 )などが挙げられる。また、Liy MIIPO4 で表されるリチウムリン酸化物としては、例えば、LiFePO4 が挙げられる。
【0020】
結着剤は、正極活物質と後述の正極集電体などを接合させるものである。この結着剤としては、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂が挙げられる。結着剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0021】
導電性物質は、正極の導電性を向上させるためのものである。導電性物質としては、例えば、カーボンブラックあるいはアセチレンブラックが挙げられる。導電性物質は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。溶剤は、正極合剤の調製に用いられるものである。溶剤としてはN−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。溶剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0022】
この正極合剤は、また、多価の有機酸を含んでいる。正極合剤の流動性を向上させることができる共に、時間経過に伴い正極合剤の粘度が上昇するのを抑制することができるからである。多価の有機酸としては、例えば、シュウ酸,マロン酸,コハク酸,グルタル酸,アジピン酸,ピメリン酸,スベリン酸,アゼライン酸,セバシン酸,フタル酸あるいはフマル酸が好ましい。多価の有機酸は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0023】
多価の有機酸の含有量は、正極活物質1kgに対して3.5mol×10−2mol以下であることが好ましい。正極合剤の流動性をより向上させることができると共に、正極合剤の粘度が上昇するのをより抑制することができるからである。
【0024】
この正極合剤は次のようにして用いられる。
【0025】
図1は、本実施の形態に係る正極合剤を用いて形成されたリチウムイオン二次電池を分解して表すものである。この二次電池は、正極リード線11および負極リード線12が取り付けられた電池素子20をフィルム状の外装部材30の内部に封入したものである。
【0026】
正極リード線11および負極リード線12は、外装部材30の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード線11および負極リード線12は、例えば、アルミニウム(Al),銅(Cu),ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
【0027】
外装部材30は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電池素子20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材30と正極リード線11および負極リード線12との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極リード線11および負極リード線12に対して密着性を有する材料により構成され、例えば、正極リード線11および負極リード線12が上述した金属材料により構成される場合には、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
【0028】
なお、外装部材30は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
【0029】
図2は、図1に示した電池素子20のII−II線に沿った断面構造を表すものである。電池素子20は、正極21と負極22とをセパレータ23および電解質層24を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。
【0030】
正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aと、正極集電体21Aの両面あるいは片面に設けられた正極合剤層21Bとを有している。正極集電体21Aには、長手方向における一方の端部に正極合剤層21Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に正極リード線11が取り付けられている。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【0031】
正極合剤層21Bは、本実施の形態に係る正極合剤を用いて形成されており、粒子状の正極活物質,結着剤および導電性物質に加えて多価の有機酸を含んでいる。よって、表面性状および強度、具体的には、正極集電体21Aからの剥離強度が大きく改善されている。多価の有機酸の含有量は、その揮発性によって異なるが、揮発性が低いものの場合、例えば、正極活物質1kgに対して3.5mol×10−2mol以下とされていることが好ましい。
【0032】
負極22は、例えば、正極21と同様に、対向する一対の面を有する負極集電体22Aと、負極集電体22Aの両面あるいは片面に設けられた負極合剤層22Bとを有している。負極集電体22Aには、長手方向における一方の端部に負極合剤層22Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に負極リード線12が取り付けられている。負極集電体22Aは、例えば、銅箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【0033】
負極合剤層22Bは、例えば、負極活物質としてリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、炭素材料,金属酸化物あるいは高分子材料などが挙げられる。炭素材料としては、人造黒鉛,天然黒鉛,易黒鉛化性炭素あるいは難黒鉛化性炭素などが挙げられる。また、金属酸化物としては、酸化鉄,酸化ルテニウム,酸化モリブデンあるいは酸化タングステンなどが挙げられ、高分子材料としては、ポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【0034】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物が挙げられる。なお、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。
【0035】
リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ヒ素(As),アルミニウム,ガリウム(Ga),インジウム(In),ケイ素(Si),ゲルマニウム(Ge),スズ(Sn),鉛(Pb),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),銀(Ag),亜鉛(Zn),ハフニウム(Hf),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば化学式Mas Mbt で表されるものが挙げられる。この化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはMa以外の元素のうちの少なくとも1種を表す。sおよびtの値はそれぞれs>0、t≧0である。
【0036】
中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【0037】
このような合金あるいは化合物について具体的に例を挙げれば、LiAl,AlSb,CuMgSb,SiB4 ,SiB6 ,Mg2 Si,Mg2 Sn,Ni2 Si,TiSi2 ,MoSi2 ,CoSi2 ,NiSi2 ,CaSi2 ,CrSi2 ,Cu5 Si,FeSi2 ,MnSi2 ,NbSi2 ,TaSi2 ,VSi2 ,WSi2 ,ZnSi2 ,SiC,Si3 N4 ,Si2 N2 O,SiOv (0<v≦2),SnOw (0<w≦2),SnSiO3 ,LiSiOあるいはLiSnOなどがある。
【0038】
セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
【0039】
電解質層24は、高分子材料に電解液を保持させたいわゆるゲル状の電解質により構成されている。高分子材料としては、例えばポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデンの共重合体が挙げられ、その共重合体モノマーとしてはヘキサフルオロプロピレンあるいはテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。これらポリフッ化ビニリデンおよびその共重合体は高い電池特性を得ることができるので好ましく、中でも、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体は特に好ましい。
【0040】
高分子材料としては、他にも、例えばポリアクリロニトリルおよびポリアクリロニトリルの共重合体を用いることができ、その共重合体モノマー、例えばビニル系モノマーとしては酢酸ビニル,メタクリル酸メチル,メタクリル酸ブチル,アクリル酸メチル,アクリル酸ブチル,イタコン酸,水素化メチルアクリレート,水素化エチルアクリレート,アクリルアミド,塩化ビニル,フッ化ビニリデンあるいは塩化ビニリデンなどが挙げられる。また他にも、アクリロニトリルブタジエンゴム,アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂,アクリロニトリル塩化ポリエチレンプロピレンジエンスチレン樹脂,アクリロニトリル塩化ポリエチレンプロピレンジエンスチレン樹脂,アクリロニトリル塩化ビニル樹脂,アクリロニトリルメタアクリレート樹脂あるいはアクリロニトリルアクリレート樹脂などを用いてもよい。
【0041】
高分子材料としては、更に、例えばポリエチレンオキサイドおよびポリエチレンオキサイドの共重合体を用いてもよく、その共重合モノマーとしては、ポリプロピレンオキサイド,メタクリル酸メチル,メタクリル酸ブチル,アクリル酸メチルあるいはアクリル酸ブチルなどが挙げられる。また他にも、ポリエーテル変性シロキサンおよびその共重合体を用いてもよい。
【0042】
電解液は、溶媒と、溶媒に溶解された電解質塩とを含んでおり、必要に応じて各種添加剤を含んでいてもよい。溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート,エチレンカーボネート,ブチレンカーボネート,ジメチルカーボネート,ジエチルカーボネート,エチルメチルカーボネート,γ−ブチロラクトン,スルホラン,2−メチルテトラヒドロフランあるいはジメトキシエタンが挙げられる。溶媒は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0043】
電解質塩は、溶媒に溶解してイオンを生ずるものであればいずれを用いてもよく、1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。例えばリチウム塩であれば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 ),四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 ),六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 ),過塩素酸リチウム(LiClO4 ),トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 ),ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(SO2 CF3 )2 ),トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム(LiC(SO2 CF3 )3 ),四フッ化アルミン酸リチウム(LiAlCl4 )あるいは六フッ化ケイ酸リチウム(LiSiF6 )などが挙げられる。
【0044】
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極合剤層21Bからリチウムイオンが放出され、電解質層24を介して負極合剤層22Bに吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極合剤層22Bからリチウムイオンが放出され、電解質層24を介して正極合剤層21Bに吸蔵される。ここでは、正極合剤層21Bの表面性状および正極合剤層21Bの正極集電体21Aからの剥離強度が改善されているので、優れた充放電サイクル特性および重負荷放電特性が得られる。
【0045】
このような構成を有する二次電池は、本実施の形態の正極合剤を用いて、例えば次のようにして製造することができる。
【0046】
まず、正極活物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料と結着剤と導電性物質とを混合したのち、多価の有機酸を添加し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより本実施の形態に係る正極合剤を調製する。続いて、この正極合剤を正極集電体21Aの両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層21Bを形成し、正極21を作製する。
【0047】
また、例えば、負極活物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料と結着剤とを混合し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより負極合剤を調製する。続いて、この負極合剤を負極集電体22Aの両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極合剤層22Bを形成し、負極22を作製する。
【0048】
次いで、正極21および負極22のそれぞれに、電解質層24を形成する。そののち、正極集電体21Aの端部に正極リード線11を溶接により取り付けると共に、負極集電体22Aの端部に負極リード線12を溶接により取り付ける。
【0049】
次いで、電解質層24が形成された正極21と負極22とをセパレータ23を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して電池素子20を形成する。
【0050】
最後に、例えば、外装部材30に電池素子20を挟み込み、外装部材30の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード線11および負極リード線12と外装部材30との間には密着フィルム31を挿入する。これにより、図1および図2に示した二次電池が完成する。
【0051】
このように本実施の形態に係る正極合剤では、多価の有機酸を含むようにしたので、流動性を向上させることができると共に、時間経過に伴う粘度の上昇を抑制することができる。よって、例えばリチウムリン酸化物などの嵩高い正極活物質、またはカーボンブラックあるいはアセチレンブラックなどの嵩高い導電性物質を用いると、流動性が低く、時間経過に伴う粘度の上昇が大きくなる傾向があるが、この場合にも、塗布精度を向上させることができ、正極合剤層21Bの表面性状を向上し、電極反応の均一性を高めることができる。また、正極合剤層21Bの正極集電体21Aからの剥離強度を向上させることができる。従って、電池の充放電サイクル特性および重負荷放電特性などの電池特性を向上させることができる。
【0052】
特に、多価の有機酸の含有量を、正極活物質1kgに対して3.5mol×10−2mol以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。
【0053】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【0054】
(実施例1〜15)
まず、リン酸リチウムとリン酸化鉄(II)・八水和物とをリチウムと鉄との元素比率が1:1になるよう混合し、この混合物にアセチレンブラック粉末を添加して混合試料とした。その際、アセチレンブラック粉末の添加量は混合試料全体の10質量%となるようにした。次いで、この混合試料をアルミナ製容器に投入し、アルミナボールを混合試料に対して50質量%の質量比率で用い、回転速度250rpm、運転時間10時間の条件で遊星型ボールミルによるミリングを行った。そののち、これをセラミックるつぼに投入し、窒素雰囲気中の電気炉にて600℃で5時間焼成を行い、LiFePO4 を得た。
【0055】
次いで、LiFePO4 を正極活物質とし、LiFePO4 85質量部と、導電性物質であるアセチレンブラック10質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン粉末5質量部とを混合し、更に多価の有機酸を添加したのち、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の正極合剤を作製した。その際、多価の有機酸の種類およびその含有量は実施例1〜15で表1に示したように変化させた。なお、表1において、多価の有機酸の含有量は、正極活物質1kgに対する割合で示している。
【0056】
【表1】
【0057】
この作製した正極合剤について、室温25℃で2時間保存したのち、室温においてB型粘度計にて粘度を測定した。その結果を表1および図3に示す。なお、粘度が15Pa・s以下の場合には、粘度上昇が殆ど見られないと判断し、表1には粘度上昇抑制効果が「 強い」 と記載し、16Pa・s〜25Pa・sの場合には、やや粘度上昇抑制効果があると判断し、表1には粘度上昇抑制効果が「 有り」 と記載し、26Pa・s以上の場合には、粘度上昇抑制効果がないものと判断し、表1には粘度上昇抑制効果が「 無し」 と記載した。
【0058】
また、作製した正極合剤を用いて、次のようにしてリチウムイオン二次電池を作製した。まず、作製した正極合剤を厚み20μmの帯状のアルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布して乾燥させたのち、ローラープレス機により圧縮成型し、正極合剤層21Bを形成した。そののち、適当な幅に裁断し、帯状の正極21を作製した。作製した実施例1〜15の正極21について、JISB 7721に規定される180°剥離強度測定法により正極合剤層21Bの正極集電体21Aからの剥離強度を測定した。その結果を表1および図3に示す。
【0059】
また、粉砕したピッチコークスを負極活物質とし、このピッチコークスと結着剤であるポリフッ化ビニリデン粉末とを90:10の質量比で混合し、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤を作製した。次いで、この負極合剤を厚み10μmの帯状の銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布して乾燥させたのち、ローラープレス機により圧縮成型して負極合剤層22Bを形成した。そののち、適当な幅に裁断し、帯状の負極22を作製した。
【0060】
更に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを混合した溶媒に電解質塩であるLiPF6 を溶解させ電解液を作製した。そののち、この電解液と、高分子材料と、溶剤であるジメチルカーボネートとを混合攪拌し電解質を得た。続いて、正極集電体21Aに正極リード線11を取り付けると共に、正極合剤層21Bの上に電解質を塗布し、ジメチルカーボネートを揮発させ、電解質層24を形成した。また、負極集電体22Aに負極リード線12を取り付けると共に、負極合剤層22Bの上に電解質を塗布し、ジメチルカーボネートを揮発させ、電解質層24を形成した。続いて、厚み10μmの微孔性ポリプロピレンフィルムよりなるセパレータ23を用意し、セパレータ23,正極21,セパレータ23,負極22の順に積層して巻回し、電池素子20とした。次いで、この電池素子20を、アルミラミネートフィルムよりなる外装部材30の内部に真空パックした。以上の工程により図1および図2に示した二次電池を完成させた。
【0061】
作製した実施例1〜15の二次電池について、充電電流を100mAの定電流とし、電池電圧が3.6Vに達するまで充電を行ったのち、放電電流を100mAの定電流とし、電池電圧が2.0Vに達するまで放電を行うという充放電サイクル試験を行い、充放電容量が安定する10サイクル目の放電容量を測定した。表1および図4にその10サイクル目の放電容量を示す。また、充電電流を100mAの定電流とし、電池電圧が3.6Vに達するまで充電を行ったのち、放電電流を1000mAの定電流とし電池電圧が2.0Vに達するまで放電を行うという重負荷充放電試験を行い、放電容量を測定した。表1および図4にその重負荷放電容量を示す。
【0062】
また、実施例1〜15に対する比較例1として、多価の有機酸を添加しないことを除き、他は実施例1〜15と同様にして正極合剤を作製すると共に、この正極合剤を用いて二次電池を作製した。更に、実施例1〜15に対する比較例2として、多価の有機酸の代わりに1価の有機酸である酢酸を正極活物質1kgに対して2.0×10−2molの割合で用いたことを除き、他は実施例1〜15と同様にして正極合剤を作製すると共に、この正極合剤を用いて二次電池を作製した。比較例1,2についても、実施例1〜15と同様にして、正極合剤の粘度、正極合剤層の正極集電体からの剥離強度、10サイクル目の放電容量および重負荷放電容量を調べた。表1,図3および図4にそれらの結果を合わせて示す。
【0063】
表1,図3および図4に示したように、多価の有機酸を用いた実施例1〜15によれば、比較例1に比べて正極合剤の粘度を低くすることができた。また、比較例1に比べて、正極合剤層21Bの正極集電体21からの剥離強度および重負荷放電容量を向上させることができ、10サイクル目の放電容量についても比較例1と同等あるいはそれよりも大きくすることができた。これに対して、1価の有機酸である酢酸を用いた比較例2では、正極合剤層の正極集電体からの剥離強度、10サイクル目の放電容量および重負荷放電容量のいずれも大きく劣化してしまった。また、正極合剤作製時、塗布時および乾燥時に不快な刺激臭を伴うなどの不具合が生じた。すなわち、正極合剤に多価の有機酸を含むようにすれば、正極合剤の粘度を低下させることができ、正極合剤層21Bの正極集電体21からの剥離強度、充放電サイクル特性および重負荷放電特性を向上させることができると共に、プロセス的にも好ましいことが分かった。
【0064】
また、正極合剤の粘度はシュウ酸またはコハク酸の含有量を増加させると低下し、極大値を示したのち増大する傾向が見られ、正極合剤層21Bの正極集電体21からの剥離強度、10サイクル目放電容量および重負荷放電容量はシュウ酸またはコハク酸の含有量を増加させると増大し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、多価の有機酸の含有量は、正極活物質1kgに対して3.5×10−2mol以下とすることが好ましいことが分かった。また、シュウ酸の含有量は2.0×10−3mol以上とすることが好ましく、コハク酸の含有量は1.0×10−2mol以上とすることが好ましいことも分かった。
【0065】
なお、上記実施例では、多価の有機酸について具体的に例を挙げて説明したが、他の多価の有機酸を用いても同様の結果を得ることができる。
【0066】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、いわゆるゲル状の電解質を用いる場合について説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、電解液、窒化リチウムあるいはヨウ化リチウムなどの無機固体電解質、あるいは電解液,ゲル状の電解質,無機固体電解質のいずれか1種または2種以上を混合したものが挙げられる。
【0067】
また、本発明は、正極合剤に限らず負極合剤などの電極合剤一般に適用することができる。
【0068】
更に、上記実施の形態および実施例では、巻回ラミネート型の二次電池について説明したが、本発明は、積層ラミネート型の二次電池についても同様に適用することができる。加えて、いわゆる円筒型、角型、コイン型、ボタン型などの他の形状の二次電池についても適用することができる。更にまた、二次電池に限らず、一次電池についても適用することができる。
【0069】
加えてまた、上記実施の形態および実施例では、電解質塩としてリチウム塩を用いる場合について説明したが、ナトリウム塩あるいはカリウム塩などの長周期型周期表における他の1族元素の塩、またはマグネシウム塩あるいはカルシウム塩などの長周期型周期表における他の2族元素の塩、またはアルミニウム塩などの他の軽金属塩を用いる場合についても本発明を適用することができる。その際、正極活物質、負極活物質および溶媒などは、その電解質塩に応じて選択される。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による電極合剤によれば、多価の有機酸を含むようにしたので、流動性を向上させることができると共に、時間経過に伴う粘度の上昇を抑制することができる。よって、塗布精度を向上させることができる。
【0071】
また、本発明による第1の電極によれば、多価の有機酸を含むようにしたので、また、本発明による第2の電極によれば、多価の有機酸を含む電極合剤を用いて形成されたものであるので、電極の表面性状を向上させることができ、それにより電極反応の均一性を高めることができると共に、強度を向上させることができる。
【0072】
更に、本発明による第1の電池によれば、多価の有機酸を含む正極を備えるようにしたので、また、本発明による第2の電池によれば、多価の有機酸を含む電極合剤を用いて形成された正極を備えるようにしたので、充放電サイクル特性および重負荷放電特性などの電池特性を向上させることができる。
【0073】
特に、多価の有機酸の含有量を、電極活物質1kgに対して3.5mol×10−2mol以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る二次電池を分解して表す斜視図である。
【図2】図1に示した電池素子のII−II線に沿った断面図である。
【図3】本発明の実施例1〜12に係る多価の有機酸の含有量と粘度および剥離強度との関係を示す特性図である。
【図4】本発明の実施例1〜12に係る多価の有機酸の含有量と10サイクル目の放電容量および重負荷放電容量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
11…正極リード線、12…負極リード線、20…電池素子、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極合剤層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極合剤層、23…セパレータ、24…電解質層、25…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode mixture containing an electrode active material and a binder, an electrode, and a battery.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a lithium ion secondary battery using a lithium metal, a lithium compound, or a substance capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material has attracted attention due to its high voltage and excellent reversibility. Among them, lithium ion secondary batteries using a composite oxide of lithium (Li) and a transition metal as a positive electrode active material and a carbon-based material as a negative electrode active material are conventional lead secondary batteries and nickel-cadmium secondary batteries. Since it is lighter and has a larger discharge capacity than batteries, it is widely used in electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers.
[0003]
Under such circumstances, various studies have been made on the positive electrode active material. For example, lithium cobalt composite oxide has been conventionally used as the positive electrode active material, but a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure has also been studied from the viewpoint of cost and resource problems. In addition, lithium nickel-based composite oxides having a layered rock salt type crystal structure, which is said to be excellent in charge / discharge cycle characteristics at high temperatures, have attracted attention. Furthermore, olivine-type lithium oxide containing iron (Fe), which has a large production amount and is inexpensive, has also attracted attention in terms of cost and stable supply.
[0004]
Since these positive electrode active materials usually have low electron conductivity, they are used for positive electrodes together with conductive materials such as carbon black and acetylene black. The positive electrode is mainly produced by applying a positive electrode mixture obtained by mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder using a solvent to a positive electrode current collector (see, for example, Patent Document 1). ).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-333558
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since these conductive substances are bulky, if they are used in a large amount, the fluidity of the positive electrode mixture is lowered and the viscosity of the positive electrode mixture is increased with the passage of time. It becomes difficult to apply to the electric body. In order to improve the fluidity, it is necessary to use a large amount of a solvent. However, in this case, the solvent volatilizes all at once in the drying step, so that the positive electrode is severely cracked. This crack makes the positive electrode brittle, and as a result, the battery characteristics such as charge / discharge cycle characteristics or heavy load discharge characteristics are adversely affected.
[0007]
This invention is made | formed in view of this problem, The objective is to provide the electrode mixture which can improve a fluidity and can suppress a raise of a viscosity. Another object of the present invention is to provide an electrode having high strength and capable of improving charge / discharge cycle characteristics or heavy load discharge characteristics, and a battery using the electrode.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The electrode mixture according to the present invention contains a binder and a polyvalent organic acid together with an electrode active material.
[0009]
The 1st electrode by this invention contains a binder and a polyvalent organic acid with an electrode active material.
[0010]
The 2nd electrode by this invention is formed using the electrode mixture containing a binder and a polyvalent organic acid with an electrode active material.
[0011]
A first battery according to the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode includes a binder and a polyvalent organic acid together with an electrode active material.
[0012]
A second battery according to the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode includes a binder and a polyvalent organic acid together with an electrode active material.
[0013]
Since the electrode mixture according to the present invention contains a polyvalent organic acid, the fluidity is high and an increase in viscosity with time is suppressed.
[0014]
Since the first electrode according to the present invention contains a polyvalent organic acid, and the second electrode according to the present invention is formed using an electrode mixture containing a polyvalent organic acid, Surface properties and strength are improved.
[0015]
In the first battery according to the present invention, the positive electrode contains a polyvalent organic acid, and the surface properties and strength are improved. In the second battery according to the present invention, the positive electrode contains a polyvalent organic acid. Since it is formed using an electrode mixture and has improved surface properties and strength, excellent charge / discharge cycle characteristics and heavy load discharge characteristics can be obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
The positive electrode mixture according to one embodiment of the present invention includes a particulate positive electrode active material, a binder, and, if necessary, a conductive material and a solvent. Here, the positive electrode mixture corresponds to a specific example of “electrode mixture” in the present invention, and the positive electrode active material corresponds to a specific example of “electrode active material” in the present invention.
[0018]
As a positive electrode active material, the positive electrode material which can occlude and discharge | release lithium is mentioned, for example, These 1 type (s) or 2 or more types are used. As a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, titanium sulfide (TiS 2 ), Molybdenum sulfide (MoS) 2 ), Niobium selenide (NbSe) 2 ) Or vanadium oxide (V 2 O 5 ) And the like, or a lithium-containing metal sulfide or metal oxide, or a lithium composite oxide containing lithium, or a polymer material such as polyacetylene or polypyrrole.
[0019]
Among these, lithium composite oxides are preferable because there are those that can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium composite oxide include a chemical formula Li x MIO 2 Lithium oxide represented by y MIIPO 4 The lithium phosphorus oxide represented by these is mentioned. In the formula, MI and MII represent one or more transition metals, and preferably contain at least one of cobalt (Co), nickel (Ni), and manganese (Mn). The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10. Chemical formula Li x MIO 2 As a specific example of the lithium oxide represented by the formula, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), Lithium nickel composite oxide (LiNiO) 2 ), Lithium nickel cobalt composite oxide (LiNi z Co 1-z O 2 (0 <z <1)) or lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) And the like. Li y MIIPO 4 As the lithium phosphorus oxide represented by, for example, LiFePO 4 Is mentioned.
[0020]
The binder joins a positive electrode active material and a positive electrode current collector described later. Examples of the binder include a fluororesin such as polyvinylidene fluoride. Any one kind of binder may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used.
[0021]
The conductive substance is for improving the conductivity of the positive electrode. Examples of the conductive material include carbon black and acetylene black. Any one of the conductive substances may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used. The solvent is used for preparing the positive electrode mixture. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone. Any one kind of solvents may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used.
[0022]
This positive electrode mixture also contains a polyvalent organic acid. This is because the fluidity of the positive electrode mixture can be improved and an increase in the viscosity of the positive electrode mixture with time can be suppressed. As the polyvalent organic acid, for example, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid or fumaric acid is preferable. Any one kind of polyvalent organic acids may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
[0023]
The content of the polyvalent organic acid is 3.5 mol × 10 5 per 1 kg of the positive electrode active material. -2 It is preferably less than or equal to mol. This is because the fluidity of the positive electrode mixture can be further improved, and an increase in the viscosity of the positive electrode mixture can be further suppressed.
[0024]
This positive electrode mixture is used as follows.
[0025]
FIG. 1 is an exploded view of a lithium ion secondary battery formed using the positive electrode mixture according to the present embodiment. In the secondary battery, a
[0026]
The positive
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
FIG. 2 shows a cross-sectional structure along the line II-II of the
[0030]
The
[0031]
The positive
[0032]
The
[0033]
The negative
[0034]
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include simple elements, alloys or compounds of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium. In addition to the alloy composed of two or more metal elements, the alloy includes an alloy composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.
[0035]
Examples of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium include magnesium (Mg), boron (B), arsenic (As), aluminum, gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), Germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), Examples thereof include yttrium (Y), palladium (Pd), and platinum (Pt). These alloys or compounds include, for example, the chemical formula Ma s Mb t The thing represented by is mentioned. In this chemical formula, Ma represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, and Mb represents at least one of elements other than Ma. The values of s and t are s> 0 and t ≧ 0, respectively.
[0036]
Among them, a simple substance, alloy or compound of a group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table is preferable, and silicon or tin, or an alloy or compound thereof is particularly preferable. These may be crystalline or amorphous.
[0037]
Specific examples of such alloys or compounds include LiAl, AlSb, CuMgSb, SiB. 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2 , MnSi 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO or LiSnO.
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
As the polymer material, for example, polyacrylonitrile and a copolymer of polyacrylonitrile can be used, and the copolymer monomers such as vinyl monomers include vinyl acetate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, acrylic Examples include methyl acrylate, butyl acrylate, itaconic acid, hydrogenated methyl acrylate, hydrogenated ethyl acrylate, acrylamide, vinyl chloride, vinylidene fluoride, and vinylidene chloride. In addition, acrylonitrile butadiene rubber, acrylonitrile butadiene styrene resin, acrylonitrile chlorinated polyethylene propylene diene styrene resin, acrylonitrile chlorinated polyethylene propylene diene styrene resin, acrylonitrile vinyl chloride resin, acrylonitrile methacrylate resin or acrylonitrile acrylate resin may be used.
[0041]
As the polymer material, for example, polyethylene oxide and a copolymer of polyethylene oxide may be used. Examples of the copolymerized monomer include polypropylene oxide, methyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, and butyl acrylate. Is mentioned. In addition, polyether-modified siloxane and copolymers thereof may be used.
[0042]
The electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent, and may contain various additives as necessary. Examples of the solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, 2-methyltetrahydrofuran, and dimethoxyethane. Any one type of solvent may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
[0043]
Any electrolyte salt may be used as long as it dissolves in a solvent to generate ions, and one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. For example, in the case of a lithium salt, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), Lithium tetrafluoroborate (LiBF) 4 ), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF) 6 ), Lithium perchlorate (LiClO) 4 ), Lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF) 3 SO 3 ), Bis (trifluoromethanesulfonyl) imidolithium (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ), Tris (trifluoromethanesulfonyl) methyllithium (LiC (SO 2 CF 3 ) 3 ), Lithium tetrafluoroaluminate (LiAlCl) 4 ) Or lithium hexafluorosilicate (LiSiF) 6 ) And the like.
[0044]
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive
[0045]
The secondary battery having such a configuration can be manufactured, for example, as follows using the positive electrode mixture of the present embodiment.
[0046]
First, after mixing a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, which is a positive electrode active material, a binder and a conductive material, a polyvalent organic acid is added, and N-methyl-2-pyrrolidone, etc. The positive electrode mixture according to the present embodiment is prepared by dispersing in a solvent. Subsequently, the positive electrode mixture is applied to both surfaces or one surface of the positive electrode
[0047]
Also, for example, a negative electrode material can be prepared by mixing a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium, which is a negative electrode active material, and a binder, and dispersing in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. To do. Subsequently, the negative electrode mixture is applied to both surfaces or one surface of the negative electrode
[0048]
Next, the
[0049]
Next, the
[0050]
Finally, for example, the
[0051]
As described above, since the positive electrode mixture according to the present embodiment includes a polyvalent organic acid, the fluidity can be improved and the increase in viscosity with time can be suppressed. Therefore, for example, when a bulky positive electrode active material such as lithium phosphorus oxide or a bulky conductive material such as carbon black or acetylene black is used, the fluidity is low, and the viscosity tends to increase with time. However, also in this case, the coating accuracy can be improved, the surface property of the positive
[0052]
In particular, the polyvalent organic acid content is 3.5 mol × 10 5 per 1 kg of the positive electrode active material. -2 If the amount is less than or equal to mol, a higher effect can be obtained.
[0053]
【Example】
Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
[0054]
(Examples 1 to 15)
First, lithium phosphate and iron (II) phosphate octahydrate are mixed so that the element ratio of lithium and iron becomes 1: 1, and acetylene black powder is added to this mixture to obtain a mixed sample. . At that time, the amount of acetylene black powder added was 10% by mass of the entire mixed sample. Next, this mixed sample was put into an alumina container, and alumina balls were used at a mass ratio of 50 mass% with respect to the mixed sample, and milling was performed using a planetary ball mill under conditions of a rotational speed of 250 rpm and an operating time of 10 hours. After that, this was put into a ceramic crucible and baked at 600 ° C. for 5 hours in an electric furnace in a nitrogen atmosphere. 4 Got.
[0055]
Next, LiFePO 4 LiFePO as a positive electrode active material 4 85 parts by mass, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive material, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride powder as a binder are added, and after adding a polyvalent organic acid, N- A paste-like positive electrode mixture was prepared by dispersing in methyl-2-pyrrolidone. At that time, the type and content of the polyvalent organic acid were changed as shown in Table 1 in Examples 1-15. In Table 1, the content of polyvalent organic acid is shown as a ratio with respect to 1 kg of the positive electrode active material.
[0056]
[Table 1]
[0057]
The prepared positive electrode mixture was stored at room temperature of 25 ° C. for 2 hours, and then the viscosity was measured with a B-type viscometer at room temperature. The results are shown in Table 1 and FIG. In addition, when the viscosity is 15 Pa · s or less, it is determined that almost no increase in viscosity is observed. Table 1 describes that the effect of suppressing the increase in viscosity is “strong”, and in the case of 16 Pa · s to 25 Pa · s. Is determined to have a slight viscosity increase inhibitory effect, and Table 1 describes that the viscosity increase inhibitory effect is “Yes”. If the viscosity is 26 Pa · s or more, it is determined that the viscosity increase inhibitory effect is not present. In No. 1, the viscosity increase inhibiting effect was described as “None”.
[0058]
Moreover, the lithium ion secondary battery was produced as follows using the produced positive electrode mixture. First, the prepared positive electrode mixture was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode
[0059]
The pulverized pitch coke is used as a negative electrode active material, and the pitch coke and the polyvinylidene fluoride powder as a binder are mixed at a mass ratio of 90:10 and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Thus, a negative electrode mixture was prepared. Next, the negative electrode mixture was uniformly applied to both surfaces of a negative electrode
[0060]
Furthermore, LiPF which is an electrolyte salt is added to a solvent in which ethylene carbonate and propylene carbonate are mixed. 6 Was dissolved to prepare an electrolytic solution. After that, this electrolytic solution, the polymer material, and dimethyl carbonate as a solvent were mixed and stirred to obtain an electrolyte. Subsequently, the positive
[0061]
For the fabricated secondary batteries of Examples 1 to 15, the charging current was set to a constant current of 100 mA, the battery was charged until the battery voltage reached 3.6 V, the discharging current was set to a constant current of 100 mA, and the battery voltage was 2 A charge / discharge cycle test was performed in which discharge was performed until the voltage reached 0.0 V, and the discharge capacity at the 10th cycle at which the charge / discharge capacity was stabilized was measured. Table 1 and FIG. 4 show the discharge capacity at the 10th cycle. Moreover, the charging current is set to a constant current of 100 mA, charging is performed until the battery voltage reaches 3.6 V, and then the discharging current is set to a constant current of 1000 mA and discharging is performed until the battery voltage reaches 2.0 V. A discharge test was performed and the discharge capacity was measured. Table 1 and FIG. 4 show the heavy load discharge capacity.
[0062]
Further, as Comparative Example 1 with respect to Examples 1 to 15, a positive electrode mixture was prepared in the same manner as in Examples 1 to 15 except that a polyvalent organic acid was not added, and this positive electrode mixture was used. A secondary battery was manufactured. Furthermore, as Comparative Example 2 with respect to Examples 1 to 15, acetic acid, which is a monovalent organic acid, was used instead of the polyvalent organic acid in an amount of 2.0 × 10 × -2 A positive electrode mixture was prepared in the same manner as in Examples 1 to 15 except that it was used in a molar ratio, and a secondary battery was prepared using this positive electrode mixture. For Comparative Examples 1 and 2, as in Examples 1 to 15, the viscosity of the positive electrode mixture, the peel strength from the positive electrode current collector of the positive electrode mixture layer, the discharge capacity at the 10th cycle, and the heavy load discharge capacity Examined. These results are shown together in Table 1, FIG. 3 and FIG.
[0063]
As shown in Table 1, FIG. 3 and FIG. 4, according to Examples 1 to 15 using a polyvalent organic acid, the viscosity of the positive electrode mixture could be lowered as compared with Comparative Example 1. Compared with Comparative Example 1, the peel strength and heavy load discharge capacity of the positive
[0064]
Further, the viscosity of the positive electrode mixture decreases when the content of oxalic acid or succinic acid is increased, and shows a tendency to increase after showing a maximum value. The peeling of the positive
[0065]
In the above-described examples, the polyvalent organic acid has been described with specific examples. However, similar results can be obtained using other polyvalent organic acids.
[0066]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where a so-called gel electrolyte is used has been described, but another electrolyte may be used. Examples of other electrolytes include an electrolyte, an inorganic solid electrolyte such as lithium nitride or lithium iodide, or a mixture of one or more of an electrolyte, a gel electrolyte, and an inorganic solid electrolyte.
[0067]
In addition, the present invention is not limited to the positive electrode mixture, and can be generally applied to electrode mixtures such as a negative electrode mixture.
[0068]
Further, in the above-described embodiments and examples, the wound laminate type secondary battery has been described. However, the present invention can be similarly applied to a laminated laminate type secondary battery. In addition, the present invention can also be applied to secondary batteries having other shapes such as a so-called cylindrical shape, square shape, coin shape, and button shape. Furthermore, not only the secondary battery but also the primary battery can be applied.
[0069]
In addition, in the above-described embodiment and examples, the case where a lithium salt is used as the electrolyte salt has been described. However, a salt of another group element in a long-period periodic table such as a sodium salt or a potassium salt, or a magnesium salt Alternatively, the present invention can also be applied to the case of using a salt of another
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the electrode mixture of the present invention, since it contains a polyvalent organic acid, it is possible to improve fluidity and to suppress an increase in viscosity over time. . Therefore, application accuracy can be improved.
[0071]
Also, according to the first electrode of the present invention, since the polyhydric organic acid is included, the electrode mixture containing the polyvalent organic acid is used according to the second electrode of the present invention. Therefore, the surface properties of the electrode can be improved, whereby the uniformity of the electrode reaction can be improved and the strength can be improved.
[0072]
Furthermore, according to the first battery of the present invention, since the positive electrode containing a polyvalent organic acid is provided, the second battery according to the present invention also has an electrode combination containing a polyvalent organic acid. Since the positive electrode formed using the agent is provided, battery characteristics such as charge / discharge cycle characteristics and heavy load discharge characteristics can be improved.
[0073]
In particular, the polyvalent organic acid content is 3.5 mol × 10 5 per 1 kg of the electrode active material. -2 If the amount is less than or equal to mol, a higher effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the battery element shown in FIG.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the content of a polyvalent organic acid, viscosity, and peel strength according to Examples 1 to 12 of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the content of polyvalent organic acid according to Examples 1 to 12 of the present invention, the discharge capacity at the 10th cycle, and the heavy load discharge capacity.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記正極は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含むことを特徴とする電池。A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The battery, wherein the positive electrode contains a binder and a polyvalent organic acid together with an electrode active material.
前記正極は、電極活物質と共に、結着剤および多価の有機酸を含む電極合剤を用いて形成されたことを特徴とする電池。A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The battery, wherein the positive electrode is formed using an electrode mixture containing a binder and a polyvalent organic acid together with an electrode active material.
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