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JP2007280911A5 - - Google Patents

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JP2007280911A5
JP2007280911A5 JP2006171450A JP2006171450A JP2007280911A5 JP 2007280911 A5 JP2007280911 A5 JP 2007280911A5 JP 2006171450 A JP2006171450 A JP 2006171450A JP 2006171450 A JP2006171450 A JP 2006171450A JP 2007280911 A5 JP2007280911 A5 JP 2007280911A5
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非水電解質電池及びその製造方法Non-aqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof

本発明は、リチウムイオン電池或いはポリマー電池等の非水電解質電池及びその製造方法の改良に関し、特に高温におけるサイクル特性及び保存特性に優れ、高容量を特徴とする電池構成においても高い信頼性を発揮できる電池構造等に関するものである。   The present invention relates to an improvement in a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion battery or a polymer battery and a method for producing the same, and particularly excellent in cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures, and exhibits high reliability even in a battery configuration characterized by high capacity. It is related with the battery structure etc. which can be performed.

近年、携帯電話、ノートパソコン、PDA等の移動情報端末の小型・軽量化が急速に進展しており、その駆動電源としての電池にはさらなる高容量化が要求されている。充放電に伴い、リチウムイオンが正、負極間を移動することにより充放電を行うリチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような移動情報端末の駆動電源として広く利用されている。   In recent years, mobile information terminals such as mobile phones, notebook personal computers, and PDAs have been rapidly reduced in size and weight, and batteries as drive power sources are required to have higher capacities. Lithium ion batteries that charge and discharge by moving between positive and negative electrodes along with charge and discharge have high energy density and high capacity. Widely used.

ここで、上記移動情報端末は、動画再生機能、ゲーム機能といった機能の充実に伴って、更に消費電力が高まる傾向にあり、その駆動電源であるリチウムイオン電池には長時間再生や出力改善等を目的として、更なる高容量化や高性能化が強く望まれるところである。   Here, the mobile information terminal has a tendency to further increase the power consumption with enhancement of functions such as a video playback function and a game function. As a purpose, further increase in capacity and performance are strongly desired.

こうした背景の中で、リチウムイオン電池の高容量化を図るために、発電要素に関与しない電池缶、セパレータ、正負両極の集電体(アルミ箔や銅箔)の薄型化(例えば、下記特許文献1参照)や、活物質の高充填化(電極充填密度の向上)を中心に研究、開発がなされてきたが、これらの対策もほぼ限界に近づきつつあり、今後の高容量化対策には材料の変更等の本質的な改良が必要となってきている。しかしながら、正負両活物質の変更による高容量化において、負極活物質ではSiやSn等の合金系負極が期待されるものの、正極活物質では、現状のコバルト酸リチウムを超える容量を有し、且つ、性能も同等以上である材料は殆ど見当たらない。   Against this background, in order to increase the capacity of lithium ion batteries, battery cans, separators, and positive and negative current collectors (aluminum foil and copper foil) that are not involved in power generation elements are made thinner (for example, the following patent documents) 1) and higher packing of active materials (improvement of electrode packing density) have been researched and developed, but these measures are almost approaching the limit. Essential improvements such as changes are required. However, in the increase in capacity by changing both the positive and negative active materials, although the negative electrode active material is expected to be an alloy-based negative electrode such as Si or Sn, the positive electrode active material has a capacity exceeding the current lithium cobalt oxide, and There is almost no material with the same or better performance.

このような状況の中で、我々はコバルト酸リチウムを正極活物質として用いた電池の充電終止電圧を、現状の4.2V更に上の領域に利用深度(充電深度)を高めることによって高容量化が可能な電池を開発した。このように利用深度を高めることによって高容量化できる理由を簡単に説明すると、コバルト酸リチウムの理論容量は約273mAh/gであるが、4.2V仕様の電池(充電終止電圧が4.2Vの電池)ではこのうち160mAh/g程度しか利用しておらず、4.4Vまで充電終止電圧を引き上げることにより約200mAh/gまで使用することが可能であるという理由による。このように、4.4Vまで充電終止電圧を引き上げることにより、電池全体として10%程度の高容量化を達成できる。   In this situation, we have increased the end-of-charge voltage of batteries using lithium cobalt oxide as the positive electrode active material by increasing the depth of use (charging depth) in the region above the current 4.2V. Developed a battery that can The reason why the capacity can be increased by increasing the depth of use in this way will be briefly explained. The theoretical capacity of lithium cobaltate is about 273 mAh / g, but the battery of 4.2V specification (with a charge end voltage of 4.2V). This is because only about 160 mAh / g is used in the battery, and it is possible to use up to about 200 mAh / g by raising the end-of-charge voltage to 4.4V. In this way, by raising the end-of-charge voltage to 4.4 V, a high capacity of about 10% can be achieved as a whole battery.

しかしながら、コバルト酸リチウムを上記の如く高電圧で使用した場合には、充電された正極活物質の酸化力が強まり、電解液の分解が加速されるばかりでなく、脱リチウムされた正極活物質自体の結晶構造の安定性が失われ、結晶の崩壊によるサイクル劣化や保存劣化が最大の課題であった。我々が検討したところ、コバルト酸リチウムにジルコニア、
アルミニウム、マグネシウムを添加することによって高電圧の室温条件下では4.2Vと類似の性能を出せることが解かっているが、前述したように、近年の起動端末は消費電力が大きく、高温環境下での連続使用に耐え得る等の高温駆動条件下での性能確保が必須であり、その意味では室温に限らず、高温での信頼性を確保できる技術の開発が急務であった。
However, when lithium cobaltate is used at a high voltage as described above, the oxidization power of the charged positive electrode active material is strengthened and the decomposition of the electrolytic solution is accelerated, and the delithiated positive electrode active material itself The stability of the crystal structure was lost, and cycle deterioration and storage deterioration due to crystal collapse were the biggest problems. When we studied, zirconia, lithium cobaltate,
It has been found that by adding aluminum and magnesium, a performance similar to 4.2 V can be obtained under a high-voltage room temperature condition, but as mentioned above, recent start-up terminals consume a large amount of power, and in high temperature environments It is essential to secure performance under high temperature driving conditions such as being able to withstand continuous use, and in that sense, there is an urgent need to develop a technology that can ensure reliability not only at room temperature but also at high temperatures.

特開2002−141042号公報JP 2002-141042 A

上述の如く、充電終止電圧を向上させた電池の正極では、結晶構造の安定性が失われて、特に高温での電池性能の劣化が顕著であることが解かった。このような現象について、詳細な原因は不明であるが、分析結果を見る限りでは、電解液の分解物や正極活物質からの元素の溶出(コバルト酸リチウムを用いた場合にはコバルトの溶出)が認められており、これが高温でのサイクル特性や保存特性が悪化する主要因となっているものと推測される。   As described above, it has been found that in the positive electrode of a battery having an improved end-of-charge voltage, the stability of the crystal structure is lost, and the battery performance is deteriorated particularly at high temperatures. The detailed cause of this phenomenon is unknown, but as far as the analysis results are concerned, elution of the element from the decomposition product of the electrolyte and the positive electrode active material (cobalt elution when lithium cobaltate is used) It is speculated that this is the main factor that deteriorates cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures.

特に、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、或いは、ニッケル−コバルト−マンガンのリチウム複合酸化物等の正極活物質を用いた電池系では、高温保存すると、コバルトやマンガンがイオンとなって正極から溶出し、これらの元素が負極で還元されることにより、負極やセパレータヘ析出し、電池内部抵抗の増加やそれに伴う容量低下等が問題となっている。更に、上述の如く、リチウムイオン電池の充電終止電圧を上昇させた場合には、結晶構造の不安定さが増加し、上記問題点が一層顕在化し、これまで4.2V仕様の電池系で問題のなかった50℃付近の温度でもこれらの現象が強まる傾向にある。また、セパレータの膜厚が薄く、空孔率の低いセパレータを用いた場合には、これらの現象がより強まる傾向にある。   In particular, in battery systems using a positive electrode active material such as lithium cobaltate, lithium manganate, or nickel-cobalt-manganese lithium composite oxide, cobalt and manganese are ionized and eluted from the positive electrode when stored at high temperatures. When these elements are reduced at the negative electrode, they are deposited on the negative electrode and the separator, which causes problems such as an increase in battery internal resistance and a corresponding decrease in capacity. Furthermore, as described above, when the end-of-charge voltage of a lithium ion battery is increased, the instability of the crystal structure increases, and the above problems become more apparent. These phenomena tend to be strengthened even at temperatures around 50 ° C. where there was no slag. In addition, when a separator having a thin film thickness and a low porosity is used, these phenomena tend to become stronger.

例えば4.4V仕様の電池において、正極活物質としてコバルト酸リチウム、負極活物質として黒鉛を用い、保存試験(試験条件は、充電終止電圧4.4V、保存温度60℃、保存期間5日間)を行った場合には、保存後の残存容量が大幅に低下し、時には略ゼロまで低下する。そこで、この電池を解体したところ、負極、セパレータから多量のコバルトが検出されていることから、正極から溶出したコバルト元素により、劣化のモードが加速されていると考えられる。これは、コバルト酸リチウムの如く層状の正極活物質は、リチウムイオンの引き抜きにより価数が増加するが、4価のコバルトは不安定であることから結晶そのものが安定せず、安定な構造に変化しようとするため、コバルトイオンが結晶から溶出し易くなるということに起因するものと推測される。また、正極活物質としてスピネル型マンガン酸リチウムを用いた場合においても、一般に、マンガンの3価が不均化して2価のイオンで溶出し、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合と同様の問題が生じることが知られている。   For example, in a battery having a specification of 4.4 V, lithium cobaltate is used as a positive electrode active material, graphite is used as a negative electrode active material, and a storage test (the test conditions are a charge end voltage of 4.4 V, a storage temperature of 60 ° C., a storage period of 5 days). If done, the remaining capacity after storage is significantly reduced, sometimes to nearly zero. Therefore, when this battery was disassembled, a large amount of cobalt was detected from the negative electrode and the separator. Therefore, it is considered that the deterioration mode was accelerated by the cobalt element eluted from the positive electrode. This is because a layered positive electrode active material such as lithium cobaltate increases in valence due to extraction of lithium ions, but tetravalent cobalt is unstable, so the crystal itself is not stable and changes to a stable structure. This is presumed to be due to the fact that cobalt ions are likely to elute from the crystal. Further, when spinel type lithium manganate is used as the positive electrode active material, generally, trivalent manganese is disproportionated and eluted with divalent ions, and is the same as when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material. It is known that this problem will occur.

このように、充電された正極活物質の構造が不安定な場合には、特に高温での保存劣化やサイクル劣化が顕著になる傾向がある。そして、この傾向は正極活物質層の充填密度が高いほど起こり易いことも判明していることから、高容量設計の電池での問題が顕著となる。尚、負極のみならず、セパレータの物性にまで関与する理由としては、正負極での反応副生成物がセパレータを通じて反対側の電極に移動し、更にそこで2次的な反応を生じるなど、セパレータ中の移動のし易さ、距離が大きく関与しているものと推測される。   Thus, when the structure of the charged positive electrode active material is unstable, there is a tendency for storage deterioration and cycle deterioration particularly at high temperatures to become remarkable. Since this tendency has been found to occur more easily as the packing density of the positive electrode active material layer is higher, a problem with a battery having a high capacity design becomes significant. The reason for being involved not only in the negative electrode but also in the physical properties of the separator is that the reaction by-product in the positive and negative electrodes moves to the opposite electrode through the separator and further causes a secondary reaction there. It is presumed that the ease of movement and distance are greatly involved.

これらの対策として、正極活物質粒子表面を無機物で物理的に被覆したり、正極活物質粒子表面を有機物で化学的に被覆したりして、コバルト等が正極から溶出するのを抑制する試みがなされている。しかしながら、正極活物質は多少なりとも充放電に伴い膨張収縮
を繰り返すために、上記の如く物理的に被覆した場合は、無機物等が脱落して被覆効果の消失が懸念される。一方、化学的に被覆した場合には、被覆膜の厚み制御が困難であって、被覆層の厚みが大きいときには、電池の内部抵抗の増加により本来の性能が出し難くなって電池容量の低下を招き、しかも、粒子全体を完全に被覆処理することが困難であるため、被覆効果が限定的となるといった課題が残る。したがって、これらに変わる手法が必要であった。
As measures for these, attempts are made to suppress elution of cobalt or the like from the positive electrode by physically coating the surface of the positive electrode active material particles with an inorganic substance or chemically coating the surface of the positive electrode active material particles with an organic substance. Has been made. However, since the positive electrode active material repeatedly expands and contracts due to charging and discharging, when physically coated as described above, there is a concern that the inorganic material and the like may fall off and the coating effect may be lost. On the other hand, when chemically coated, it is difficult to control the thickness of the coating film, and when the thickness of the coating layer is large, it is difficult to achieve the original performance due to an increase in the internal resistance of the battery, resulting in a decrease in battery capacity. Moreover, since it is difficult to completely coat the entire particle, there remains a problem that the coating effect is limited. Therefore, an alternative method is necessary.

したがって、本発明は、高温におけるサイクル特性及び保存特性に優れ、高容量を特徴とする電池構成においても高い信頼性を発揮できる非水電解質電池及びその製造方法の提供を目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery that is excellent in cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures, and that can exhibit high reliability even in a battery configuration characterized by high capacity, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために本発明は、正極活物質を含む正極活物質層を有する正極、負極活物質を有する負極、及びこれら両極間に介装されたセパレータから成る電極体と、この電極体に含浸された非水電解質とを備えた非水電解質電池において、上記正極活物質には、少なくともコバルト又はマンガンが含まれると共に、上記セパレータは多孔質のセパレータ本体と、このセパレータ本体の負極側の表面に形成された被覆層とから成り、且つ、この被覆層にはフィラー粒子と非水溶性バインダーと水溶性バインダーとが含まれていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides an electrode body comprising a positive electrode having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a separator interposed between the two electrodes, and the electrode body. In the non-aqueous electrolyte battery comprising the non-aqueous electrolyte impregnated in the above, the positive electrode active material contains at least cobalt or manganese, and the separator is a porous separator main body and a negative electrode side of the separator main body. The coating layer is formed on the surface, and the coating layer includes filler particles, a water-insoluble binder, and a water -soluble binder.

上記構成であれば、セパレータ本体の表面に配置された被覆層に含まれるバインダーが電解液を吸収して膨潤することにより、膨潤したバインダーによってフィラー粒子間が適度に埋められ、フィラー粒子とバインダーとを含む被覆層が適度なフィルター機能を発揮する。したがって、正極で反応した電解液の分解物や正極活物質から溶出したコバルトイオンやマンガンイオンが被覆層でトラップされて、コバルトやマンガンがセパレータ及び/又は負極で析出するのを抑制できる。これにより、負極やセパレータが受けるダメージが軽減されるので、高温でのサイクル特性の劣化や高温での保存特性の劣化を抑制することができる。また、バインダーにより、フィラー粒子同士及び被覆層とセパレータ本体とが強固に接着されているので、セパレータ本体から被覆層が脱落するのを抑制でき、上記の効果が長期間にわたって持続される。   If it is the said structure, when the binder contained in the coating layer arrange | positioned at the surface of a separator main body absorbs electrolyte solution and swells, between filler particles will be moderately filled with the swelled binder, filler particle | grains and binder The covering layer containing the material exhibits an appropriate filter function. Therefore, it is possible to suppress the decomposition of the electrolytic solution reacted at the positive electrode and the cobalt ions and manganese ions eluted from the positive electrode active material from being trapped by the coating layer and depositing cobalt and manganese at the separator and / or the negative electrode. Thereby, since the damage which a negative electrode and a separator receive is reduced, deterioration of cycling characteristics at high temperature and deterioration of storage characteristics at high temperature can be suppressed. Moreover, since the filler particles and the coating layer and the separator main body are firmly bonded to each other by the binder, it is possible to prevent the coating layer from dropping from the separator main body, and the above-described effect is maintained for a long period of time.

ところで、非水電解質電池においては、その性質上、微多孔の閉塞による電流遮断機構(所謂、シャットダウン機構)をセパレータが有することは安全性の確保上必須であり、この機構は、セパレータ(例えばポリエチレン)の融点を利用している。したがって、被覆層を形成する際に、所定温度以上にまでセパレータを加熱すると、当該機能が損なわれることがある。  By the way, in a non-aqueous electrolyte battery, it is indispensable for ensuring safety that a separator has a current interruption mechanism (so-called shutdown mechanism) due to microporous clogging. ) Melting point. Therefore, when the coating layer is formed, the function may be impaired if the separator is heated to a predetermined temperature or higher.

ここで、被覆層を形成する際のバインダー(結着剤)としては、PVDFやアクリル系ポリマーを始めとする非水溶性バインダーのみを用いることも可能である。しかしながら、このような非水溶性バインダーのみを用いた場合の溶剤としては、一般的に、沸点が200℃以上のNMP(Nメチルピロリドン)が用いられることが多く、この結果、溶剤の除去乾燥工程でセパレータが収縮するという問題を生じることがある。このようなことを考慮して、汎用的な溶剤であるエルソルブ等の比較的低沸点なアルコール系の溶剤、シクロペンタノン等を使用することもできるが、これらの溶剤は引火性を有し保管量が制限される等、取扱が困難で、設備コストが高騰するという問題がある。  Here, as the binder (binder) for forming the coating layer, it is also possible to use only a water-insoluble binder such as PVDF or an acrylic polymer. However, as a solvent in the case of using only such a water-insoluble binder, generally, NMP (N-methylpyrrolidone) having a boiling point of 200 ° C. or more is often used. This may cause a problem that the separator contracts. Considering this, it is also possible to use alcohol solvents with relatively low boiling points, such as Elsolve, a general-purpose solvent, such as cyclopentanone, but these solvents are flammable and can be stored. There is a problem that handling is difficult and the equipment cost is so high that the amount is limited.

これに対して、上記構成の如く、溶剤としての水に水溶性バインダーと非水溶性バインダーとを混合して分散させる場合には、水の乾燥温度は比較的低いので、セパレータの物性(収縮等)に対する影響が少なくなる。加えて、水は取扱が極めて容易であり、しかも、設備コストも最小限で済むので電池の製造コストを低減できる。更に、水に分散した非水  On the other hand, when the water-soluble binder and the water-insoluble binder are mixed and dispersed in water as a solvent as described above, the water drying temperature is relatively low, so the physical properties of the separator (shrinkage etc. ) Is less affected. In addition, water is extremely easy to handle, and the cost of manufacturing the battery can be reduced because the equipment cost is minimized. In addition, non-water dispersed in water
溶性バインダーはエマルジョンで存在するため、フィラー粒子全体を覆うような接着形態ではなく、点接着のようなイメージに近い(接触面積が小さい)。したがって、適度な柔軟性と接着強度とを少量で確保できる点でも優れている。Since the soluble binder exists as an emulsion, it is not an adhesive form that covers the entire filler particles, but is close to an image like point adhesion (small contact area). Therefore, it is excellent in that moderate flexibility and adhesive strength can be secured in a small amount.

但し、このような被覆層を有するセパレータを用いた電池において、被覆層を正極側に配置すると、高温で保存した場合や、充電深度を高めた場合には、正極による高酸化雰囲気により、被覆層に含まれるバインダー等の分解が生じ、電池特性が著しく低下する。したがって、上述の被覆層を有するセパレータを用いた電池においては、被覆層を負極側に配置する必要がある。  However, in a battery using a separator having such a coating layer, when the coating layer is disposed on the positive electrode side, when the battery is stored at a high temperature or when the charging depth is increased, the coating layer is formed in a highly oxidized atmosphere by the positive electrode. Decomposition of the binder and the like contained in the battery occurs, and the battery characteristics are significantly deteriorated. Therefore, in a battery using a separator having the above-described coating layer, it is necessary to dispose the coating layer on the negative electrode side.

上記フィラー粒子に対する非水溶性バインダーの濃度が50質量%以下、望ましくは10質量%以下、更に望ましくは5質量%以下となるように規制するのが好ましい。  It is preferable to regulate the concentration of the water-insoluble binder with respect to the filler particles to 50% by mass or less, desirably 10% by mass or less, and more desirably 5% by mass or less.
このように規制するのが好ましいのは、非水溶性バインダーの濃度が余り高くなると、リチウムイオンの透過性が極端に低下し、電極間の抵抗が増加することにより、充放電容量の低下を招くからである。  It is preferable to regulate in this way, when the concentration of the water-insoluble binder becomes too high, the lithium ion permeability is extremely lowered and the resistance between the electrodes is increased, thereby causing a decrease in charge / discharge capacity. Because.

上記非水溶性バインダーが、アクリロニトリル単位を含む共重合体及び/又はポリアクリル酸誘導体から成ることが望ましい。  The water-insoluble binder is preferably composed of a copolymer containing acrylonitrile units and / or a polyacrylic acid derivative.
上記アクリロニトリル単位を含む共重合体等は、電解液を吸収した後の膨潤によってフィラー粒子間の隙間を充填することができる他、フィラー粒子との結着力が強く、且つ、フィラー粒子の分散性を十分に確保してフィラー粒子の再凝集を防止することができ、しかも、非水電解質への溶出が少ないという特性を有するので、バインダーとして要求される機能を十分に備えているからである。  The copolymer containing the acrylonitrile unit can fill the gaps between the filler particles by swelling after absorbing the electrolytic solution, has a strong binding force with the filler particles, and has a dispersibility of the filler particles. This is because it has sufficient properties to prevent re-aggregation of filler particles and has little elution into the non-aqueous electrolyte, and thus has sufficient functions required as a binder.

上記非水溶性バインダーが非フッ素含有ポリマーから成り、上記水溶性バインダーがセルロース系ポリマー又はこのアンモニウム塩、アルカリ金属塩、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩から成る群から選択される少なくとも1種から構成されることが好ましい。
非水溶性バインダーが非フッ素含有ポリマーから構成されていれば、少量添加での結着力と柔軟性とを発揮でき、また、水溶性バインダーがセルロース系ポリマー等から構成されていれば、分散能を十分に発揮することができる。
The water-insoluble binder is made of a non-fluorine-containing polymer, and the water-soluble binder is at least one selected from the group consisting of cellulosic polymers or ammonium salts, alkali metal salts, polyacrylic acid ammonium salts, and polycarboxylic acid ammonium salts. It is preferably composed of seeds.
If the water-insoluble binder is composed of a non-fluorine-containing polymer, the binding power and flexibility can be exhibited with a small amount of addition, and if the water-soluble binder is composed of a cellulose-based polymer, the dispersibility is improved. Can fully demonstrate.

上記被覆層には界面活性剤が含まれていることが望ましい。
現状では、セパレータとしてポリエチレン(PE)が用いられており、このポリエチレンは水を弾く。したがって、界面活性作用を発揮させる界面活性剤を被覆層に添加しておくことが望ましい。但し、セパレータとして水を弾かない材質のものを用いたり、上記バインダーに界面活性作用を発揮させるものを用いた場合には、界面活性剤の添加は不要である。
The coating layer preferably contains a surfactant.
At present, polyethylene (PE) is used as a separator, and this polyethylene repels water. Therefore, it is desirable to add a surfactant that exerts a surface active action to the coating layer. However, when a separator that does not repel water is used, or a separator that exhibits a surface-active action is used, it is not necessary to add a surfactant.

固形分の総量に対する上記非水溶性バインダーの割合が10質量%以下、好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下であることが望ましい。
このように規制するのが好ましいのは、非水溶性バインダーの濃度が余り高くなると、リチウムイオンの透過性が極端に低下し、電極間の抵抗が増加することにより、充放電容量の低下を招くからである。尚、固形分とは、フィラー粒子と非水溶性バインダーと水溶性バインダーとをいい、また、界面活性剤が含まれている場合には界面活性剤を含むものである。
また、同様の理由により、フィラー粒子の量に対するフィラー粒子を除く固形分の総量は30質量%以下であることが望ましい。
The ratio of the water-insoluble binder to the total amount of the solid content is 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less.
It is preferable to regulate in this way, when the concentration of the water-insoluble binder becomes too high, the lithium ion permeability is extremely lowered, and the resistance between the electrodes is increased, thereby causing a decrease in charge / discharge capacity. Because. In addition, solid content means a filler particle, a water-insoluble binder, and a water-soluble binder, and when a surfactant is contained, it contains a surfactant.
For the same reason, the total amount of solids excluding filler particles relative to the amount of filler particles is preferably 30% by mass or less.

上記セパレータ本体の厚みをx(μm)とし、上記セパレータ本体の空孔率をy(%)
とした場合に、xとyとを乗じた値が1500(μm・%)以下となるように規制されることが望ましい。
このように規制するのは、セパレータ本体の空孔体積が小さいものほど析出物や副反応物の影響を受けやすく、特性劣化が著しくなるため、このように規制されたセパレータ本体を有する電池に本発明を適用することにより、顕著な効果を発揮しうるからである。
The thickness of the separator body is x (μm), and the porosity of the separator body is y (%).
In this case, it is desirable that the value obtained by multiplying x and y is regulated to be 1500 (μm ·%) or less.
The reason for this restriction is that the smaller the pore volume of the separator body is, the more easily affected by the precipitates and side reactants, and the characteristic deterioration becomes significant. It is because a remarkable effect can be exhibited by applying the invention.

上記xとyとを乗じた値が800(μm・%)以下となるように規制されることが望ましい。
このようなセパレータ本体を用いた電池では、特性劣化が一層著しくなるため、このように規制されたセパレータ本体を有する電池に本発明を適用することにより、より顕著な効果を発揮しうるからである。
尚、このような電池ではセパレータの薄型化を達成できるので、電池のエネルギー密度の向上を図ることもできる。
It is desirable that the value obtained by multiplying x and y is regulated to be 800 (μm ·%) or less.
This is because in such a battery using a separator body, the characteristic deterioration becomes more remarkable, and therefore, by applying the present invention to a battery having a separator body regulated in this way, a more remarkable effect can be exhibited. .
In such a battery, since the separator can be thinned, the energy density of the battery can be improved.

上記フィラー粒子が無機粒子から成り、特にルチル型のチタニア及び/又はアルミナから構成されるのが望ましい。
このように、フィラー粒子として無機粒子、特にルチル型のチタニア及び/又はアルミナに限定するのは、これらのものは、電池内での安定性に優れ(リチウムとの反応性が低く)、しかもコストが安価であるという理由によるものである。また、ルチル構造のチタニアとするのは、アナターゼ構造のチタニアはリチウムイオンの挿入離脱が可能であり、環境雰囲気、電位によっては、リチウムを吸蔵して電子伝導性を発現するため、容量低下や、短絡の危険性があるからである。
It is desirable that the filler particles are composed of inorganic particles, and particularly composed of rutile type titania and / or alumina.
Thus, the filler particles are limited to inorganic particles, particularly rutile-type titania and / or alumina, which are excellent in stability in the battery (low reactivity with lithium) and cost. This is because is cheap. Also, rutile-structured titania, anatase-structured titania is capable of inserting and removing lithium ions, and depending on the environmental atmosphere and potential, it absorbs lithium and expresses electronic conductivity. This is because there is a risk of short circuit.

但し、フィラー粒子の種類による本作用効果への影響は非常に小さいので、フィラー粒子としては上述のものの他に、ジルコニア、マグネシア等の無機粒子の他、ポリイミド、ポリアミド、或いは、ポリエチレン等の有機物から成るサブミクロン粒子等を用いても良い。   However, since the effect of this kind of filler particles on the effect is very small, in addition to the above-mentioned filler particles, inorganic particles such as zirconia and magnesia, as well as organic substances such as polyimide, polyamide, and polyethylene Submicron particles or the like may be used.

上記フィラー粒子の平均粒径が上記セパレータ本体の平均孔径より大きくなるように規制されるのが望ましい。
このように規制するのは、フィラー粒子の平均粒径が上記セパレータ本体の平均孔径より小さい場合には、電池を作成する際の巻き潰し時にセパレータ本体が一部貫通して、セパレータ本体に大きなダメージを与えることがあり、しかも、セパレータ本体の微多孔内へフィラー粒子が侵入して、電池の諸特性を低下させることがあるため、これらの不都合を回避するためである。
尚、フィラー粒子の平均粒径は1μm以下のものが好ましく、また、スラリーの分散性を考慮すると、アルミニウム、シリコン、チタンで表面処理がなされているものが好ましい。
It is desirable that the average particle size of the filler particles be regulated so as to be larger than the average pore size of the separator body.
In this way, if the average particle size of the filler particles is smaller than the average pore size of the separator body, a part of the separator body penetrates when the battery is crushed and the separator body is greatly damaged. In addition, the filler particles may enter the micropores of the separator main body, which may deteriorate various characteristics of the battery, thereby avoiding these disadvantages.
The average particle size of the filler particles is preferably 1 μm or less, and in consideration of the dispersibility of the slurry, those having a surface treatment with aluminum, silicon, or titanium are preferable.

上記被覆層の厚みが4μm以下、特に2μm以下であることが望ましい。
上述した作用効果は、被覆層の厚みが大きい程発揮されるとはいうものの、被覆層の厚みが大きくなり過ぎると、電池内部抵抗の増大により負荷特性が低下したり、正負両極の活物質量が少なくなることによる電池エネルギー密度の低下を招来したりすることになる。したがって、被覆層の厚みが4μm以下、特に2μm以下であることが望ましい。尚、被覆層は複雑に入り組んでいるため、厚みが小さい場合であっても上記トラップ効果は十分に発揮される。また、上記被覆層の厚みとは、被覆層がセパレータの片面に形成されている場合には当該厚みをいい、被覆層がセパレータの両面に形成されている場合には片面側の厚みをいうものとする。
It is desirable that the coating layer has a thickness of 4 μm or less, particularly 2 μm or less.
Although the above-described effects are exhibited as the thickness of the coating layer increases, if the thickness of the coating layer becomes too large, the load characteristics decrease due to an increase in the internal resistance of the battery, or the amount of positive and negative active materials As a result, the battery energy density is reduced due to the decrease in the battery life. Therefore, it is desirable that the thickness of the coating layer is 4 μm or less, particularly 2 μm or less. In addition, since the coating layer is complicated and complicated, the trapping effect is sufficiently exhibited even when the thickness is small. The thickness of the coating layer refers to the thickness when the coating layer is formed on one side of the separator, and the thickness on one side when the coating layer is formed on both sides of the separator. And

上記正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上であるのが望ましい。
このように規制するのは、充填密度が3.40g/cc未満である場合には、正極での反応は局所的な反応でなく全体的に反応するため、正極での劣化も均一に進行し、保存後の充放電反応に対してもさほど大きな影響はない。これに対して、充填密度が3.40g/cc以上である場合には、正極での反応は最表面層での局所的な反応に限定されるため、正極での劣化も最表面層での劣化が中心となる。このため、放電時の正極活物質中へのリチウムイオンの侵入、拡散が律速となるため、劣化の程度が大きくなる。このことから、正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上の場合に、本発明の作用効果が十分に発揮されることになる。
The packing density of the positive electrode active material layer is preferably 3.40 g / cc or more.
In this way, when the packing density is less than 3.40 g / cc, the reaction at the positive electrode reacts as a whole rather than a local reaction, so the deterioration at the positive electrode also proceeds uniformly. There is not much influence on the charge / discharge reaction after storage. On the other hand, when the packing density is 3.40 g / cc or more, the reaction at the positive electrode is limited to the local reaction at the outermost surface layer. Deterioration is central. For this reason, since the penetration | invasion of lithium ion in the positive electrode active material at the time of discharge and a spreading | diffusion become rate control, the grade of deterioration becomes large. From this, when the filling density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more, the effects of the present invention are sufficiently exhibited.

リチウム参照極電位に対して4.30V以上、好ましくは4.40V以上、特に好ましくは4.45V以上となるまで上記正極が充電されるような構成であることが好ましい。
これは、正極がリチウム参照極電位に対して4.30V未満で充電されるような構成の電池では、被覆層の有無によって高温特性の差異は余りないが、正極がリチウム参照極電位に対して4.30V以上で充電されるような電池では、被覆層の有無によって高温特性の差異が顕著に現れるからである。特に、正極がリチウム参照極電位に対して4.40V以上、或いは4.45V以上で充電されるような電池では、この差異が顕著に出現する。
It is preferable that the positive electrode be charged until it becomes 4.30 V or higher, preferably 4.40 V or higher, particularly preferably 4.45 V or higher with respect to the lithium reference electrode potential.
This is because, in a battery having a configuration in which the positive electrode is charged at less than 4.30 V with respect to the lithium reference electrode potential, there is not much difference in high-temperature characteristics depending on the presence or absence of the coating layer, but the positive electrode is in relation to the lithium reference electrode potential. This is because, in a battery that is charged at 4.30 V or more, a difference in high-temperature characteristics appears remarkably depending on the presence or absence of a coating layer. In particular, in a battery in which the positive electrode is charged at 4.40 V or more, or 4.45 V or more with respect to the lithium reference electrode potential, this difference appears remarkably.

また、上記正極活物質には、少なくともアルミニウム或いはマグネシウムが固溶されたコバルト酸リチウムが含まれており、且つ、このコバルト酸リチウム表面には、コバルト酸リチウムと電気的に接触したジルコニアが固着されていることが望ましい。
このような構造とするのは、以下に示す理由による。即ち、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合には、充電深度が高まるにつれて、結晶構造は不安定になり、高温雰囲気ではより劣化が早まることになる。そこで、アルミニウム或いはマグネシウムを正極活物質(結晶内部)に固溶させることで、正極における結晶歪みの緩和を図っている。但し、これらの元素は結晶構造の安定化には大きく寄与するものの、初回充放電効率の低下や放電作動電圧の低下等を招来する。そこで、このような問題を緩和すべく、コバルト酸リチウム表面にコバルト酸リチウムと電気的に接触したジルコニアを固着している。
The positive electrode active material includes at least lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved, and zirconia in electrical contact with the lithium cobaltate is fixed to the surface of the lithium cobaltate. It is desirable that
The reason for such a structure is as follows. That is, when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material, the crystal structure becomes unstable as the charging depth increases, and the deterioration is accelerated in a high temperature atmosphere. Thus, aluminum or magnesium is dissolved in the positive electrode active material (inside the crystal) to reduce crystal distortion in the positive electrode. However, although these elements greatly contribute to the stabilization of the crystal structure, the initial charge / discharge efficiency is lowered and the discharge operating voltage is lowered. Therefore, in order to alleviate such a problem, zirconia in electrical contact with the lithium cobaltate is fixed to the lithium cobaltate surface.

更に、50℃以上の雰囲気下で使用されることがある電池に適用することが望ましい。
これは、50℃以上の雰囲気下で使用された場合に電池の劣化が早くなるため、本発明を適用する効果が大きいからである。
Furthermore, it is desirable to apply to a battery that may be used in an atmosphere of 50 ° C. or higher.
This is because the battery is rapidly deteriorated when used in an atmosphere of 50 ° C. or higher, so that the effect of applying the present invention is great.

また、本発明は上記目的を達成するために、多孔質のセパレータ本体における一方の表面に、フィラー粒子と非水溶性バインダーと水溶性バインダーと水とを含むスラリーを塗布、乾燥し、セパレータ本体における一方の表面に被覆層を形成することにより、セパレータを作製するステップと、少なくともコバルト又はマンガンとリチウムとを含む正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極との間に、上記被覆層が負極側に配置された状態で両極間にセパレータを配置して電極体を作製するステップと、上記電極体に非水電解質を含浸させるステップと、を有することを特徴とする。
このような製造方法により、セパレータの被覆層を形成する際のバインダーとして非水溶性バインダーと水溶性バインダーとを用いた非水電解質電池を作製することができる。
In order to achieve the above object, the present invention applies a slurry containing filler particles, a water-insoluble binder, a water-soluble binder, and water on one surface of the porous separator body, and dries the slurry. The coating layer is formed between a step of forming a separator by forming a coating layer on one surface, a positive electrode having a positive electrode active material containing at least cobalt or manganese and lithium, and a negative electrode having a negative electrode active material. The electrode body is manufactured by disposing a separator between both electrodes in a state where the electrode body is disposed on the negative electrode side, and the step of impregnating the electrode body with a nonaqueous electrolyte.
By such a manufacturing method, a non-aqueous electrolyte battery using a water-insoluble binder and a water-soluble binder as a binder for forming a separator coating layer can be produced.

上記スラリー中には、更に界面活性剤が含まれているのが望ましい。
これは上述した理由と同様の理由によるものである。
It is desirable that a surfactant is further contained in the slurry.
This is for the same reason as described above.

上記セパレータを作製するステップにおいて、被覆層の形成方法としてドクターブレード法、グラビアコート法、転写法又はダイコート法を用いるのが望ましい。
ディップコート法ではセパレータの両両塗工をせざるを得ないが、ドクターブレード法等であればセパレータの片面塗工を容易にできるからである。
In the step of producing the separator, it is desirable to use a doctor blade method, a gravure coating method, a transfer method or a die coating method as a method for forming the coating layer.
This is because, in the dip coating method, both sides of the separator must be applied, but if the doctor blade method or the like is used, it is possible to easily apply the separator on one side.

本発明によれば、セパレータ本体の表面に配置された被覆層が適度なフィルター機能を発揮するので、正極で反応した電解液の分解物や正極活物質から溶出するコバルトイオンやマンガンイオンが被覆層でトラップされて、コバルトやマンガンが負極やセパレータで析出するのを抑制できる。これにより、負極やセパレータが受けるダメージが軽減されるので、高温でのサイクル特性の劣化や高温での保存特性の劣化を抑制することができるという優れた効果を奏する。   According to the present invention, since the coating layer disposed on the surface of the separator body exhibits an appropriate filter function, cobalt ions and manganese ions eluted from the decomposition product of the electrolytic solution reacted at the positive electrode and the positive electrode active material are covered with the coating layer. It is possible to suppress the precipitation of cobalt and manganese by the negative electrode and the separator. Thereby, since the damage which a negative electrode and a separator receive is reduced, there exists an outstanding effect that the deterioration of the cycling characteristics at high temperature and the deterioration of the storage characteristics at high temperature can be suppressed.

以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited to the following best modes, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention.

(第1の参考形態)
本第1の参考形態では、セパレータの被覆層のバインダーとして非水溶性バインダーのみを用いた場合の形態について説明する。なお、バインダーとして非水溶性バインダーを用いれば、非水溶性バインダー、フィラー粒子、及び有機溶媒を用いるだけで、フィラー粒子の分散性を確保できるので、被覆層を容易に作製することができる。
(First reference form)
In the first reference embodiment, an embodiment in which only a water-insoluble binder is used as a binder for the separator coating layer will be described. If a water-insoluble binder is used as the binder, the dispersibility of the filler particles can be secured only by using the water-insoluble binder, the filler particles, and the organic solvent, so that the coating layer can be easily produced.

〔正極の作製〕
先ず、正極活物質であるコバルト酸リチウム(Al及びMgがそれぞれ1.0mol%固溶されており、且つZrが0.05mol%表面に存在している)と、炭素導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのPVDFとを、95:2.5:2.5の質量比で混合した後、NMPを溶剤として特殊機化製コンビミックスを用いてこれらを攪拌し、正極合剤スラリーを調製した。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体であるアルミニウム箔の両面に塗着し、更に、乾燥、圧延することにより、アルミニウム箔の両面に正極活物質層が形成された正極を作製した。尚、正極活物質層の充填密度は3.60g/ccとした。
[Production of positive electrode]
First, lithium cobalt oxide as a positive electrode active material (Al and Mg are respectively solid-dissolved in 1.0 mol% and Zr is present on the surface of 0.05 mol%), acetylene black as a carbon conductive agent, Then, PVDF as a binder was mixed at a mass ratio of 95: 2.5: 2.5, and then these were stirred using a special machine-made combination mix using NMP as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. Prepared. Next, this positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil as a positive electrode current collector, and further dried and rolled to produce a positive electrode in which a positive electrode active material layer was formed on both surfaces of the aluminum foil. . The packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc.

〔負極の作製〕
炭素材料(人造黒鉛)と、CMC(カルボキシメチルセルロースナトリウム)と、SBR(スチレンブタジエンゴム)とを、98:1:1の質量比で水溶液中にて混合して負極スラリーを作製した後、負極集電体である銅箔の両面に負極スラリーを塗着し、更に、乾燥、圧延することにより負極を作製した。尚、負極活物質層の充填密度は1.60g/ccとした。
(Production of negative electrode)
A carbon material (artificial graphite), CMC (carboxymethylcellulose sodium), and SBR (styrene butadiene rubber) were mixed in an aqueous solution at a mass ratio of 98: 1: 1 to prepare a negative electrode slurry. A negative electrode slurry was applied to both surfaces of a copper foil as an electric body, and further, dried and rolled to produce a negative electrode. The filling density of the negative electrode active material layer was 1.60 g / cc.

〔非水電解液の調製〕
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とが容積比で3:7の割合で混合された混合溶媒に、主としてLiPF6を1.0モル/リットルの割合で溶解させて調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 was mainly dissolved at a ratio of 1.0 mol / liter in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 3: 7.

〔セパレータの作製〕
先ず、溶剤としてアセトンに、フィラー粒子であるTiO〔ルチル型であって粒径0.38μm、チタン工業(株)製KR380〕をアセトンに対して10質量%、アクリロニトリル構造(単位)を含む共重合体(ゴム性状高分子)をTiOに対して10質量%混合し、特殊機化製Filmicsを用いて混合分散処理を行い、TiOが分散されたスラリーを調製した。次に、ポリエチレン(以下、PEと略すことがある)製微多孔膜(膜厚:18μm、平均孔径0.6μm、空孔率45%)から成るセパレータ本体の両面に、上記スラリーをディップコート法を用いて塗布し、スラリーの溶剤を乾燥、除去することにより、セパレータ本体の両面に被覆層を形成した。尚、この被覆層の厚みは両面で2
μmであり、また、上述の如くセパレータ本体の膜厚は18μmであるということから、セパレータの総膜厚は20μmである。
[Preparation of separator]
First, a solvent containing TiO 2 (rutile type, particle size 0.38 μm, KR380 manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), 10% by mass, and an acrylonitrile structure (unit) based on acetone. A polymer (rubber-like polymer) was mixed in an amount of 10% by mass with respect to TiO 2 and mixed and dispersed using Special Mechanics Films to prepare a slurry in which TiO 2 was dispersed. Next, the slurry is dip-coated on both surfaces of a separator body made of polyethylene (hereinafter sometimes abbreviated as PE) microporous film (film thickness: 18 μm, average pore diameter 0.6 μm, porosity 45%). The coating layer was formed on both sides of the separator body by drying and removing the solvent of the slurry. The thickness of this coating layer is 2 on both sides.
In addition, since the film thickness of the separator body is 18 μm as described above, the total film thickness of the separator is 20 μm.

〔電池の組立〕
正、負極それぞれにリード端子を取り付け、セパレータを介して渦巻状に巻き取ったものをプレスして、扁平状に押し潰した電極体を作製した後、電池外装体としてのアルミニウムラミネートフィルムの収納空間内に電極体を装填し、更に、当該空間内に非水電解液を注液した後に、アルミニウムラミネートフィルム同士を溶着して封止することにより電池を作製した。尚、この電池設計においては、正負両極の活物質量を調整することにより、充電終止電圧が4.4Vになるように規定し、且つ、この電位で正負極の容量比(負極の初回充電容量/正極の初回充電容量)が1.08になるように規定した。また、上記電池の設計容量は780mAhである。
[Battery assembly]
A lead terminal is attached to each of the positive and negative electrodes, and a spiral wound electrode is pressed through a separator to produce a flattened electrode body, and then a storage space for an aluminum laminate film as a battery exterior body An electrode body was loaded therein, and a non-aqueous electrolyte was poured into the space, and then an aluminum laminate film was welded and sealed to prepare a battery. In this battery design, the charge end voltage is regulated to 4.4V by adjusting the amount of active material of both positive and negative electrodes, and the capacity ratio of positive and negative electrodes (the initial charge capacity of the negative electrode) at this potential. / The initial charge capacity of the positive electrode) was defined to be 1.08. The design capacity of the battery is 780 mAh.

(第最良の形態)
最良の形態では、セパレータの被覆層のバインダーとして非水溶性バインダーと水溶性バインダーとを用いた場合の形態について説明する。
以下のようにしてセパレータ作製し、且つ、下記セパレータの被覆層を負極側に配置する以外は、上記第1の参考形態と同様にして電池を作製した。
先ず、フィラー粒子であるTiO〔ルチル型であって粒径0.38μm、チタン工業(株)製KR380〕を10質量%と、結着剤であるアクリロニトリル構造(単位)を含む共重合体(非水溶性ポリマー)を1質量%と、増粘剤であるCMC(カルボキシメチルセルロースナトリウムであり、水溶性ポリマー)を1質量%と、ポリアルキレン型非イオン性界面活性剤を1質量%と、溶剤としての水を87質量%とを混合し、特殊機化製Filmicsを用いて混合分散処理を行い、TiOが分散されたスラリーを調製した。次に、ポリエチレン(以下、PEと略すことがある)製微多孔膜(膜厚:18μm、平均孔径0.6μm、空孔率45%)から成るセパレータ本体の一方の面に、上記スラリーをドクターブレード法を用いて塗布し、スラリーの溶剤を乾燥、除去することにより、セパレータ本体の片面に被覆層を形成した。尚、この被覆層の厚みは2μmであり、また、セパレータ本体の膜厚は18μmであるということから、セパレータの総膜厚は20μmである。
(First best mode)
In the first best mode, a mode in which a water-insoluble binder and a water-soluble binder are used as the binder of the coating layer of the separator will be described.
A battery was prepared in the same manner as in the first reference embodiment except that the separator was prepared as follows and the coating layer of the following separator was disposed on the negative electrode side.
First, a copolymer containing 10% by mass of filler particles of TiO 2 [rutile type with a particle size of 0.38 μm, KR380 manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.] and an acrylonitrile structure (unit) as a binder ( 1% by mass of water-insoluble polymer), 1% by mass of CMC (sodium carboxymethyl cellulose, water-soluble polymer) as a thickener, 1% by mass of polyalkylene-type nonionic surfactant, solvent Was mixed with 87% by mass of water, and mixed and dispersed using a special machine Films to prepare a slurry in which TiO 2 was dispersed. Next, the slurry is applied to one surface of a separator body made of a microporous membrane (thickness: 18 μm, average pore diameter 0.6 μm, porosity 45%) made of polyethylene (hereinafter abbreviated as PE). Coating was performed using a blade method, and the solvent of the slurry was dried and removed to form a coating layer on one side of the separator body. In addition, since the thickness of this coating layer is 2 μm and the film thickness of the separator body is 18 μm, the total film thickness of the separator is 20 μm.

〔予備実験1−1〕
セパレータの被覆層を作製する際に用いる非水溶性バインダー(結着剤)の種類と分散処理方法とを変更して、どのような非水溶性バインダー及び分散処理方法を用いればスラリーの分散性に優れるのかを検討したので、その結果を表1に示す。本実験においては、スラリー作製時の溶剤として有機溶剤(具体的にはアセトン)を用いた。
[Preliminary Experiment 1-1]
By changing the type of water-insoluble binder (binder) used in the production of the separator coating layer and the dispersion treatment method, what kind of water-insoluble binder and dispersion treatment method can be used to improve the dispersibility of the slurry. Since it was examined whether it is excellent, the result is shown in Table 1. In this experiment, an organic solvent (specifically acetone) was used as a solvent for slurry preparation.

(使用した非水溶性バインダー及び分散処理方法)
[1]使用した非水溶性バインダー
PVDF(呉羽化学工業製KF1100であって、通常、リチウムイオン電池用正極に用いられるもの。以下、正極用PVDFと略すときがある)と、ゲルポリマー電解質用PVDF(PVDF−HFP−PTFE共重合体。以下、ゲル電解質用PVDFと略すときがある)と、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子との3種類を用いた。
(Water-insoluble binder used and dispersion treatment method)
[1] Water-insoluble binder used PVDF (KF1100 manufactured by Kureha Chemical Industry, which is usually used for a positive electrode for a lithium ion battery. Hereinafter, PVDF for a positive electrode may be abbreviated) and PVDF for a gel polymer electrolyte (PVDF-HFP-PTFE copolymer. Hereinafter, it may be abbreviated as PVDF for gel electrolyte) and three kinds of rubbery polymer containing acrylonitrile units were used.

[2]分散処理方法
ディスパー分散処理方法(3000rpmで30分)と、特殊機化製Filmicsによる分散処理方法(40m/minで30秒)と、ビーズミル分散処理方法(1500rpmで10分)とを用いた。尚、参考として、未処理のものについても調べた。
[2] Dispersion treatment method Disper dispersion treatment method (at 3000 rpm for 30 minutes), special machine Filmics dispersion treatment method (40 m / min for 30 seconds), and bead mill dispersion treatment method (at 1500 rpm for 10 minutes) It was. For reference, untreated samples were also examined.

(具体的な実験内容)
上記非水溶性バインダーの種類と添加濃度とを変えつつ、上記分散処理方法にて処理を行い、1日経過後のフィラー粒子(ここでは酸化チタン〔TiO〕粒子)の沈殿状況を判定した。
(Details of the experiment)
While changing the kind of the water-insoluble binder and the addition concentration, the dispersion treatment method was used to determine the state of precipitation of filler particles (here, titanium oxide [TiO 2 ] particles) after one day.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

(実験結果)
[1]非水溶性バインダーの種類に関する実験結果
表1から明らかなように、両PVDF(正極用PVDFとゲル電解質用PVDF)では
、両PVDFの添加量が増加するにつれて沈殿し難くなる傾向はあるものの、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子に比べて沈殿し易い傾向にあるということが認められた。このことから、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子を非水溶性バインダーとして用いるのが好ましい。この理由を以下に述べる。
(Experimental result)
[1] Experimental results on types of water-insoluble binder As is clear from Table 1, both PVDFs (positive electrode PVDF and gel electrolyte PVDF) tend to be more difficult to precipitate as the amount of both PVDFs increases. However, it was recognized that it tends to precipitate more easily than the rubbery polymer containing acrylonitrile units. Therefore, it is preferable to use a rubbery polymer containing an acrylonitrile unit as a water-insoluble binder. The reason for this will be described below.

本発明の作用効果を発揮するためには、可能な限り緻密な被覆層をつくることが好ましく、その意味では、サブミクロン以下のフィラー粒子を使用することが好ましい。但し、粒径に依存するとはいうものの、フィラー粒子は凝集し易く、粒子を解砕(分散)した後に再凝集を防止する必要がある。   In order to exhibit the effects of the present invention, it is preferable to form a coating layer as dense as possible, and in that sense, it is preferable to use filler particles of submicron or less. However, although it depends on the particle size, the filler particles easily aggregate and it is necessary to prevent reaggregation after the particles are crushed (dispersed).

一方、本作用効果を発揮するためには、非水溶性バインダーとして、以下の機能或いは特性が要求される。
(I)電池の製造工程に耐え得る結着性を確保する機能
(II)電解液を吸収した後の膨潤によるフィラー粒子間の隙間を充填する機能
(III)フィラー粒子の分散性を確保(再凝集防止)する機能
(IV)電解液への溶出が少ないという特性
On the other hand, in order to exhibit this effect, the following functions or characteristics are required as a water-insoluble binder.
(I) Function to ensure binding property that can withstand battery manufacturing process (II) Function to fill gaps between filler particles due to swelling after absorbing electrolyte (III) Ensure dispersibility of filler particles (Aggregation prevention) function (IV) Characteristic of less elution into electrolyte

ここで、フィラー粒子として用いるチタニア、アルミナ等から成る無機粒子を用いた場合には、アクリロニトリル系の分子構造を有するものとの親和性が高く、これらの基(分子構造)を有する非水溶性バインダーの方が分散能が高い。したがって、少量の添加でも上記(I)(II)の機能を満たし、且つ、(IV)の特性をも兼ね備えると共に、(III)の機能を満足させることができるアクリロニトリル単位を含む共重合体が望ましい。また、セパレータ本体へ接着した後の柔軟性等を考慮すると(簡単に割れたりしないような強度を確保するためには)、ゴム性状高分子であることが好ましい。以上より、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子であることが最も好ましい。   Here, when inorganic particles made of titania, alumina or the like used as filler particles are used, the water-insoluble binder having high affinity with those having an acrylonitrile molecular structure and having these groups (molecular structures) The dispersibility is higher. Therefore, a copolymer containing an acrylonitrile unit that satisfies the functions of (I) and (II) and has the characteristics of (IV) and can satisfy the function of (III) even when added in a small amount is desirable. . In consideration of flexibility after bonding to the separator body (in order to ensure strength that does not easily break), a rubbery polymer is preferable. From the above, the rubbery polymer containing an acrylonitrile unit is most preferable.

[2]分散方法に関する実験結果
表1から明らかなように、サブミクロン単位の粒子の解砕(分散)を行う場合には、ディスパー分散法では殆どの場合に沈殿が生じているのに対して、Filmics法やビーズミル法等の解砕(分散)方法(塗料業界で一般に用いられる分散方法)では、殆どの場合に沈殿が生じていないことが認められる。特に、セパレータ本体への均一な塗工を行うためにはスラリーの分散性の確保は極めて重要であることを考慮すれば、Filmics法やビーズミル法等の分散処理法を用いるのが望ましい。尚、表1には示していないが、超音波法による分散を行なった場合には、十分な分散性能を有していないことを確認した。
[2] Experimental results on dispersion method As is clear from Table 1, when disintegrating (dispersing) particles in submicron units, precipitation is almost always generated in the disper dispersion method. In the pulverization (dispersion) method (dispersion method generally used in the paint industry) such as the Filmics method and the bead mill method, it is recognized that precipitation does not occur in most cases. In particular, in order to perform uniform coating on the separator body, it is desirable to use a dispersion treatment method such as the Filmics method or the bead mill method in consideration of ensuring the dispersibility of the slurry. Although not shown in Table 1, it was confirmed that sufficient dispersion performance was not obtained when dispersion was performed by the ultrasonic method.

〔予備実験1−2〕
セパレータの被覆層を作製する際に用いる非水溶性バインダーの種類と分散処理方法とを変更して、どのような非水溶性バインダー及び分散処理方法を用いればスラリーの分散性に優れるのかを検討したので、その結果を表2に示す。本実験においては、スラリー作製時の溶剤として水を用いた点で、上記予備実験1−1とは大きく異なる。
[Preliminary Experiment 1-2]
By changing the type of water-insoluble binder used in the production of the separator coating layer and the dispersion treatment method, we examined what kind of water-insoluble binder and dispersion treatment method can be used to achieve excellent slurry dispersibility. The results are shown in Table 2. This experiment is greatly different from the preliminary experiment 1-1 in that water is used as a solvent during slurry preparation.

(使用した非水溶性バインダー及び分散処理方法)
[1]使用した非水溶性バインダー
非水溶性バインダー(具体的には非水溶性ポリマーであり、結着剤としての機能を有する)として、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)と、SBR(スチレンブタジエンゴム)と、アクリロニトリル構造(単位)を含む共重合体との3種類を用いた。
(Water-insoluble binder used and dispersion treatment method)
[1] Water-insoluble binder used Water-insoluble binder (specifically, a water-insoluble polymer having a function as a binder) PTFE (polytetrafluoroethylene) and SBR (styrene butadiene rubber) ) And a copolymer containing an acrylonitrile structure (unit).

[2]分散処理方法
ディスパー分散処理方法(3000rpmで30分)と、特殊機化製Filmicsに
よる分散処理方法(40m/minで30秒)と、ビーズミル分散処理方法(1500rpmで10分)とを用いた。尚、参考として、未処理のものについても調べた。
[2] Dispersion treatment method Disper dispersion treatment method (at 3000 rpm for 30 minutes), special machine Filmics dispersion treatment method (40 m / min for 30 seconds), and bead mill dispersion treatment method (at 1500 rpm for 10 minutes) It was. For reference, untreated samples were also examined.

(具体的な実験内容)
上記非水溶性バインダーの種類と添加濃度とを変えつつ、上記分散処理方法にて処理を行い、1日経過後のフィラー粒子(ここでは酸化チタン〔TiO〕粒子)の沈殿状況を判定した。尚、上記分散処理を行なうに際し、水溶性バインダー(増粘剤)としてのCMC(カルボキシメチルセルロースナトリウムであって、添加割合はスラリーの総量に対して1質量%)と、界面活性剤としてのポリアルキレン型非イオン性界面活性剤(添加割合はスラリーの総量に対して1質量%)とを用いた。
(Details of the experiment)
While changing the kind of the water-insoluble binder and the addition concentration, the dispersion treatment method was used to determine the state of precipitation of filler particles (here, titanium oxide [TiO 2 ] particles) after one day. When performing the above dispersion treatment, CMC (sodium carboxymethyl cellulose, the addition ratio is 1% by mass with respect to the total amount of the slurry) as a water-soluble binder (thickener) and polyalkylene as a surfactant Type nonionic surfactant (addition ratio is 1% by mass with respect to the total amount of slurry) was used.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

(実験結果)
[1]非水溶性バインダーの種類に関する実験結果
表2から明らかなように、前述の予備実験1−1とは異なり、非水溶性バインダーの種
類に依らず比較的分散性の確保はなされていることが認められる。これは、本実験においては、上述の如く水溶性バインダー(増粘剤)を添加していることに起因しているものと考えられる。
(Experimental result)
[1] Experimental results on the type of water-insoluble binder As is clear from Table 2, unlike the above-described preliminary experiment 1-1, relatively dispersibility is ensured regardless of the type of water-insoluble binder. It is recognized that This is considered to be due to the addition of the water-soluble binder (thickener) as described above in this experiment.

その中でも特に、アクリロニトリル構造を含む共重合体を用いた場合には優れた分散性を示すことが認められる。これはアクリロニトリルの構造上、親水性の部分と親油性の部分とが適度にポリマー分子内に存在するため、フィラー粒子の再凝集を抑制する効果を発揮するためと推測される。したがって、アクリロニトリル構造を含む共重合体は前記予備実験1−1で示した(III)の機能を満たし、且つ、前述の如く前記予備実験1−1で示した(I)(II)の機能と(IV)の特性とを兼ね備えるということに起因するものと考えられる。尚、スラリーの放置日数を延ばした場合の沈殿の有無についても調べたところ、アクリロニトリル構造を含む共重合体はSBRやPTFEに比べて沈殿が少ないことも確認した。   In particular, it is recognized that excellent dispersibility is exhibited when a copolymer containing an acrylonitrile structure is used. This is presumed to be due to the effect of suppressing reaggregation of the filler particles because the hydrophilic part and the lipophilic part are appropriately present in the polymer molecule due to the structure of acrylonitrile. Therefore, the copolymer containing the acrylonitrile structure satisfies the function of (III) shown in the preliminary experiment 1-1, and also has the functions of (I) and (II) shown in the preliminary experiment 1-1 as described above. This is considered to be due to having the characteristics of (IV). In addition, when the presence or absence of precipitation when the number of days of the slurry was extended was examined, it was also confirmed that the copolymer containing the acrylonitrile structure had less precipitation than SBR and PTFE.

また、分散性には直接関係しないが、SBRやアクリロニトリル構造を含む共重合体はPTFEに比べて乾燥後の柔軟性に優れており、特に、薄膜で自由度の高さを要求されるセパレータ上でのハンドリング性を確保する上では、塗工後の被覆層の柔軟性や強度は重要である。その意味ではゴム性状のような柔軟性が必須であり、このような点からはSBRやアクリロニトリル構造を含む共重合体が望ましい。但し、SBRは正極の電位で分解することが公知であり、正極に接する面に被覆層は配置されない(即ち、被覆層はセパレータの負極側の面に配置される)ものの、電気化学的に不安定なものを非水溶性バインダーとして用いることは好ましくない。これらのことから、非水溶性バインダーとしてはアクリロニトリル構造を含む共重合体が最も望ましい。   Although not directly related to dispersibility, a copolymer containing an SBR or acrylonitrile structure is superior in flexibility after drying compared to PTFE, especially on a separator that requires a high degree of freedom in a thin film. In order to ensure the handleability in the coating, the flexibility and strength of the coating layer after coating are important. In that sense, flexibility such as rubber properties is essential, and from this point, a copolymer containing SBR or an acrylonitrile structure is desirable. However, SBR is known to decompose at the potential of the positive electrode, and a coating layer is not disposed on the surface in contact with the positive electrode (that is, the coating layer is disposed on the surface on the negative electrode side of the separator). It is not preferable to use a stable material as the water-insoluble binder. For these reasons, the water-insoluble binder is most preferably a copolymer containing an acrylonitrile structure.

[2]分散方法に関する実験結果
表1から明らかなように、ディスパー分散法では若干の沈殿が生じているのに対して、Filmics法やビーズミル法等の解砕(分散)方法(塗料業界で一般に用いられる分散方法)では、全く沈殿が生じていないことが認められる。特に、本発明では使用する無機粒子の粒径が小さく、ある程度機械的に分散処理を施さないとスラリーの沈降が激しく、均質な膜を作製することができないため、Filmics法やビーズミル法等の解砕(分散)方法等、機械的応力をかけてセラミックス等の粒子を解砕できる分散方法が好ましい。尚、ディスバー分散方法ではセラミックス等の小粒径粒子を解砕できる能力は低いため、上記のような結果となったものと考えられる。
[2] Experimental results on dispersion method As is apparent from Table 1, some precipitation occurs in the disperse dispersion method, whereas crushing (dispersion) methods such as Filmics method and bead mill method (generally in the paint industry). It can be seen that no precipitation has occurred in the dispersion method used). In particular, in the present invention, the particle size of the inorganic particles used is small, and if the dispersion treatment is not performed to some extent mechanically, the slurry settles down and a homogeneous film cannot be produced. Therefore, solutions such as the Filmics method and the bead mill method can be used. A dispersion method capable of crushing particles such as ceramics by applying mechanical stress such as a crushing (dispersing) method is preferred. In addition, it is considered that the above result was obtained because the ability to disintegrate small particle size particles such as ceramics is low in the disperser dispersion method.

〔予備実験2〕
セパレータ本体にスラリーを塗工して被覆層を形成する際の塗工方法を変更して、どのような塗工方法であれ良いのかを検討した。尚、本実験においては、スラリー作製時の溶剤として水を用い場合と、有機溶剤を用い場合とについて調べた。
(使用した塗工方法)
ディップコート法、グラビアコート法、ダイコート法、ドクターブレード法、転写法を用いて、セパレータ本体の両面にスラリーを塗工した。
[Preliminary experiment 2]
The coating method for forming the coating layer by applying slurry to the separator body was changed, and what kind of coating method could be used was examined. In this experiment, the case where water was used as the solvent during slurry preparation and the case where an organic solvent was used were examined.
(Coating method used)
The slurry was applied to both surfaces of the separator body using a dip coating method, a gravure coating method, a die coating method, a doctor blade method, and a transfer method.

(実験結果)
(a)溶剤として有機溶剤を用いた場合(バインダーとして非水溶性バインダーのみを用いた場合)
ディップコート法を除く方法では、微多孔膜から成るセパレータ本体の片面ずつスラリーを塗工しなければならないため、一方の面にスラリーを塗工する際に裏面方向へ非水溶性バインダーが浸透する。このため、被覆層において非水溶性バインダー濃度が変化(希簿化)したり、両面塗工時にセパレータ本体内部の非水溶性バインダー濃度が増加して、透気度が悪化する等の問題が生じる。こうした問題を回避するためには、ディップコート
法を採用することが望ましい。
(Experimental result)
(A) When an organic solvent is used as a solvent (when only a water-insoluble binder is used as a binder)
In the method other than the dip coating method, the slurry must be applied to each side of the separator body made of a microporous film. Therefore, when the slurry is applied to one surface, the water-insoluble binder permeates in the back surface direction. For this reason, the water-insoluble binder concentration in the coating layer changes (dilutes), or the water-insoluble binder concentration inside the separator body increases during double-sided coating, resulting in deterioration of air permeability. . In order to avoid such problems, it is desirable to employ a dip coating method.

この方式では、上記問題を抑制できる他、一度に両面塗工が可能であるので、塗工工程を簡素化でき、しかも、スラリー濃度及び塗工スピードを変更することで、両面に均一な被覆層を形成できるといった利点も発揮できる。尚、均一な被覆層が形成されなかった場合に、セパレータを圧縮することも考えられるが、圧縮した場合にはピンホールの発生等の危険性も高いため好ましくない。   In this method, the above problem can be suppressed and double-sided coating is possible at one time, so the coating process can be simplified, and the coating layer can be uniformly applied to both sides by changing the slurry concentration and coating speed. The advantage that can be formed can also be exhibited. In addition, when a uniform coating layer is not formed, it is possible to compress the separator. However, when compressed, there is a high risk of occurrence of pinholes and the like, which is not preferable.

加えて、電池性能を十分に確保するためには、適度にフィラー粒子の充填性が確保されていることが好ましくが、ディップコート法は塗布密度が低くなるように制御できるので、その意味でも当該方法を用いるのが好ましい。   In addition, in order to sufficiently secure the battery performance, it is preferable that the filler particles are adequately filled, but the dip coating method can be controlled so that the coating density is low. The method is preferably used.

尚、ディップコート法を採用した場合、円滑に塗工するためにはスラリー中の固形分濃度(フィラー粒子と非水溶性バインダーとの濃度)が低いことが好ましいが、スラリー中の固形分濃度がある程度高くても、掻き落とし等により塗工厚みを制御できる。したがって、スラリー中の固形分濃度としては、最大で60質量%程度までのものを用いることができる。   In addition, when the dip coating method is adopted, it is preferable that the solid content concentration in the slurry (concentration of filler particles and water-insoluble binder) is low in order to apply smoothly, but the solid content concentration in the slurry is Even if it is high to some extent, the coating thickness can be controlled by scraping off or the like. Therefore, the solid content concentration in the slurry can be up to about 60% by mass.

ここで、セパレータ本体はPE(ポリエチレン)やPP(ポリプロピレン)で構成されることが多く、乾燥時に加える温度により収縮等を生じることがあるということを考慮すれば、使用する設備やスラリーの条件によっても異なるものの、一般的には、スラリーの乾燥温度は60℃以下であることが望ましい。また、過熱する際に、セパレータ本体に全く負荷がかかっていなければ収縮が生じ易いということを考慮すれば、セパレータ本体に一定のテンションを加えつつ乾燥するのが有効である。更に、こうした状況を鑑みれば、フィラー粒子を分散させる溶剤は揮発性の高いものが良く、一般に電池に用いられるNMPよりも揮発性の高いもの、沸点の低いものが好ましい。このようなものとしては、アセトンやシクロヘキサン等が例示される。
また、加熱以外の方式としては乾燥空気による揮発や、風量制御による乾燥等が挙げられる。
Here, the separator body is often composed of PE (polyethylene) or PP (polypropylene), and considering that shrinkage may occur depending on the temperature applied during drying, depending on the equipment used and the conditions of the slurry In general, however, the drying temperature of the slurry is desirably 60 ° C. or lower. In consideration of the fact that when the separator body is overloaded, if the separator body is not subjected to any load, shrinkage is likely to occur, and it is effective to dry the separator body while applying a certain tension. Further, in view of such a situation, the solvent in which the filler particles are dispersed is preferably highly volatile, and generally has higher volatility and lower boiling point than NMP used in batteries. Examples of such include acetone and cyclohexane.
Examples of methods other than heating include volatilization by dry air and drying by air volume control.

(a)溶剤として水を用いた場合(バインダーとして非水溶性バインダーと水溶性バインダーとを用いた場合)
前述の如く、溶剤として水を用いた被覆層では、当該被覆層をセパレータにおける負極側に配置すると良好な電池特性を得られるが、当該被覆層をセパレータにおける正極側に配置した場合には電池特性が極めて低下する。したがって、溶剤として水を用いた被覆層を作製する場合には、セパレータの両両塗工をせざるを得ないディップコート法は望ましくなく、セパレータの片面塗工を容易にできるドクターブレード法、ダイコート法、グラビアコート法、転写法を用いるのが望ましい。
(A) When water is used as a solvent (when a water-insoluble binder and a water-soluble binder are used as a binder)
As described above, in a coating layer using water as a solvent, good battery characteristics can be obtained when the coating layer is disposed on the negative electrode side of the separator. However, when the coating layer is disposed on the positive electrode side of the separator, battery characteristics are obtained. Is extremely reduced. Therefore, when producing a coating layer using water as a solvent, the dip coating method, in which both sides of the separator must be applied, is not desirable, and the doctor blade method, die coating that makes it easy to apply one side of the separator. It is desirable to use a method, a gravure coating method, or a transfer method.

尚、これらの塗工方法を採用した場合、薄膜形成が必要な関係上、スラリー中の固形分濃度(フィラー粒子と非水溶性バインダーと水溶性バインダーとの濃度)が低いことが好ましいが、スラリー中の固形分濃度がある程度高くても、掻き落とし等により塗工厚みを制御できる。したがって、スラリー中の固形分濃度としては、最大で60質量%程度までのものを用いることができる。   In addition, when these coating methods are adopted, it is preferable that the solid content concentration in the slurry (concentration of filler particles, water-insoluble binder, and water-soluble binder) is low due to the necessity of forming a thin film. Even if the solid content concentration is high to some extent, the coating thickness can be controlled by scraping off or the like. Therefore, the solid content concentration in the slurry can be up to about 60% by mass.

また、上記塗工方法により均一な被覆層が形成されなかった場合に、セパレータを圧縮することも考えられるが、圧縮した場合にはピンホールの発生等の危険性も高いため好ましくない。   In addition, the separator may be compressed when a uniform coating layer is not formed by the above coating method. However, when compressed, there is a high risk of pinholes and the like, which is not preferable.

〔予備実験3〕
セパレータ本体にスラリーを塗工して被覆層を形成する際に、セパレータ本体の孔径を変更して、スラリー中のフィラー粒子(ここでは酸化チタン〔TiO2〕粒子)がどのような粒子サイズであれ良いのかを検討したので、その結果を表3に示す。尚、参考のため、表3には、被覆層を形成していないものの結果も併せて示す。尚、本実験においては、スラリー作製時の溶剤として有機溶剤を用いた。
(使用したセパレータ本体)
平均孔径が、各0.1μm、0.3μm、0.6μmのセパレータ本体を用いた。
[Preliminary experiment 3]
When the slurry is applied to the separator body to form a coating layer, the pore size of the separator body is changed, and the filler particles (here, titanium oxide [TiO2] particles) in the slurry may have any particle size. The results are shown in Table 3. For reference, Table 3 also shows the results for the case where no coating layer was formed. In this experiment, an organic solvent was used as a solvent for slurry preparation.
(Separator body used)
Separator bodies having average pore sizes of 0.1 μm, 0.3 μm, and 0.6 μm were used.

(具体的な実験内容)
セパレータ本体の両面に、ディップコート法を用いてスラリーを塗工した後、セパレータの断面をSEM観察した。尚、スラリー中の酸化チタン粒子の平均粒径は0.38μmである。
また、各セパレータ本体にスラリーを塗工して被覆層を形成したセパレータを用いてラミネート型電池を作製し(但し、非水電解液は注入せず)、各電池に200Vを印加して電池内部でのショートの有無を確認するという耐圧検査も実施した。
(実験結果)
(Details of the experiment)
After applying the slurry on both sides of the separator body using the dip coating method, the cross section of the separator was observed with an SEM. The average particle diameter of the titanium oxide particles in the slurry is 0.38 μm.
In addition, a laminate type battery is manufactured using a separator in which a slurry is applied to each separator body to form a coating layer (however, a non-aqueous electrolyte is not injected), and 200 V is applied to each battery to A pressure resistance test was also conducted to confirm the presence or absence of a short circuit.
(Experimental result)

Figure 2007280911
Figure 2007280911

各セパレータの断面をSEM観察したところ、フィラー粒子の平均粒径がセパレータ本体の平均孔径よりも大きいもの(セパレータ本体の平均孔径が、各0.1μm、0.3μmのもの)では、全体的にセパレータ本体の微多孔を塞ぐことなく、セパレータ本体内部へのフィラー粒子の侵入も殆どみられないのに対して、フィラー粒子の平均粒径がセパレータ本体の平均孔径よりも小さいもの(セパレータの平均孔径が0.6μmのもの)では、セパレータ本体の表層から内部方向へ、フィラー粒子がかなり侵入していることが確認された。   When the cross section of each separator was observed by SEM, the average particle diameter of the filler particles was larger than the average pore diameter of the separator body (the average pore diameter of the separator body was 0.1 μm and 0.3 μm, respectively). The filler particles have a mean particle size smaller than the average pore size of the separator body (the average pore size of the separator) whereas the filler particles hardly enter the separator body without blocking the micropores of the separator body. Is 0.6 μm), it was confirmed that filler particles invaded considerably from the surface layer of the separator body toward the inside.

また、表3から明らかなように、耐圧検査を実施した結果、フィラー粒子の平均粒径がセパレータ本体の平均孔径よりも小さいものは、被覆層が形成されていないものと比べて不良率が高い傾向にあるのに対して、フィラー粒子の平均粒径がセパレータの平均孔径よりも大きいものは、被覆層が形成されていないものと比べて不良率が同等であることが判明した。これは、前者の場合には、巻取りテンションの影響や、巻き潰し時にセパレータ本体を一部貫通して抵抗が小さい箇所が部分的に形成されるのに対して、後者の場合には
、セパレータ本体の表面に均一な被覆層が形成されており、セパレータ本体内部へフィラー粒子が殆ど侵入しないため、セパレータ本体の貫通が抑制されるという理由によるものと推測される。
Further, as apparent from Table 3, as a result of the pressure resistance test, those having an average particle size of the filler particles smaller than the average pore size of the separator body have a higher defect rate than those having no coating layer formed. On the other hand, it was found that the filler particles having an average particle size larger than the average pore size of the separator have the same defective rate as compared with the case where the coating layer is not formed. This is because, in the former case, the influence of the winding tension and the portion where the resistance is small by partially penetrating the separator body at the time of crushing are partially formed, whereas in the latter case, the separator A uniform coating layer is formed on the surface of the main body, and filler particles hardly penetrate into the inside of the separator main body, so that it is assumed that the penetration of the separator main body is suppressed.

以上のことから、フィラー粒子の平均粒径は、セパレータ本体の平均孔径より大きいことが望ましいことがわかる。
尚、フィラー粒子の平均粒径はBET法にて測定した値である。
また、本実験においては、スラリー作製時の溶剤として有機溶剤を用いたが、スラリー作製時の溶剤として水を用いた場合であっても、同様の効果を得られるものと考えられる。
From the above, it can be seen that the average particle size of the filler particles is preferably larger than the average pore size of the separator body.
The average particle size of the filler particles is a value measured by the BET method.
In this experiment, an organic solvent was used as a solvent during slurry preparation, but it is considered that the same effect can be obtained even when water is used as a solvent during slurry preparation.

〔予備実験4〕
被覆層の有無、被覆層の厚み等により、セパレータの透気度がどの程度異なるかを調べるために、透気度測定を行なった。尚、本実験においては、スラリー作製時の溶剤として有機溶剤を用いた。
(使用したセパレータ)
この実験をするにあたり、PE製の微多孔膜のみから成るセパレータ(セパレータCS1〜CS6であって、平均孔径と、膜厚と、空孔率とを変化させている)、及び、PE製の微多孔膜から成るセパレータ本体(上記セパレータCS1、CS2、CS5から選択)の表面に被覆層を形成したセパレータ(セパレータIS1〜IS6であって、被覆層の膜厚を変化させている)を用いた。
[Preliminary experiment 4]
In order to investigate how much the air permeability of the separator differs depending on the presence / absence of the coating layer, the thickness of the coating layer, etc., air permeability measurement was performed. In this experiment, an organic solvent was used as a solvent for slurry preparation.
(Separator used)
In carrying out this experiment, a separator made only of a microporous membrane made of PE (separators CS1 to CS6, in which the average pore diameter, film thickness, and porosity are changed), and PE microporous membrane A separator (separators IS1 to IS6, in which the film thickness of the coating layer was changed) in which a coating layer was formed on the surface of a separator body made of a porous film (selected from the separators CS1, CS2, and CS5) was used.

(具体的な実験内容)
[1]セパレータの空孔率の測定
下記セパレータの透気度測定に先立って、以下のようにしてセパレータ(セパレータIS1〜IS6においてはセパレータ本体)の空孔率を測定した。
先ず、フィルム(セパレータ又はセパレータ本体)を一辺の長さが10cmとなるような正方形状に切り取り、質量(Wg)と厚み(Dcm)を測定する。更に、サンプル中の各材料の質量を計算で割り出し、それぞれの材質の質量〔Wi(i=1〜n)〕を真比重で除し、それぞれの材質の体積を仮定して、下記(1)式により空孔率(%)を算出する。
空孔率(%)=100−{(W1/真比重1)+(W2/真比重2)+…+(Wn/真比重n)}100/(100D)・・・(1)
(Details of the experiment)
[1] Measurement of porosity of separator Prior to measuring the air permeability of the following separator, the porosity of the separator (the separator body in separators IS1 to IS6) was measured as follows.
First, a film (separator or separator body) is cut into a square shape having a side length of 10 cm, and mass (Wg) and thickness (Dcm) are measured. Further, by calculating the mass of each material in the sample, dividing the mass [Wi (i = 1 to n)] of each material by the true specific gravity, and assuming the volume of each material, the following (1) The porosity (%) is calculated by the formula.
Porosity (%) = 100-{(W1 / true specific gravity 1) + (W2 / true specific gravity 2) + ... + (Wn / true specific gravity n)} 100 / (100D) (1)

但し、本発明におけるセパレータ(セパレータ本体)は、PEのみから構成されているので、下記(2)式により算出することができる。
空孔率(%)= 100−{(PEの質量/PEの真比重)}100/(100D)・・・(2)
However, since the separator (separator body) in the present invention is composed only of PE, it can be calculated by the following equation (2).
Porosity (%) = 100 − {(PE mass / PE true specific gravity)} 100 / (100D) (2)

[2]セパレータの透気度測定
本測定は、JIS P8177に準じて測定し、また測定装置としてはB型ガーレーデンソーメータ(東洋精機社製)を用いた。
具体的には、内筒(質量567g)の円孔(直径28.6mm、面積645mm)に試料片を締め付け、外筒内の空気(100cc)が試験管円孔部から筒外へ透過させるのに要する時間を測定し、これを透気度とした。
(実験結果)
[2] Air Permeability Measurement of Separator This measurement was performed according to JIS P8177, and a B-type Gurley Densometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) was used as a measuring device.
Specifically, a sample piece is fastened to a circular hole (diameter 28.6 mm, area 645 mm 2 ) of the inner cylinder (mass 567 g), and air (100 cc) in the outer cylinder is transmitted from the test tube circular hole portion to the outside of the cylinder. The time required for this was measured, and this was taken as the air permeability.
(Experimental result)

Figure 2007280911
Figure 2007280911

表4から明らかなように、同一の平均孔径、膜厚、空孔率を有するセパレータ同士を比較した場合に、被覆層を有するセパレータは被覆層を有しないセパレータに比べて透気度が低下していることが認められる(セパレータCS1とセパレータIS1〜IS3との比較、セパレータCS2とセパレータIS4との比較、及び、セパレータCS5とセパレータIS5との比較)。また、被覆層を有するセパレータ同士を比較した場合に、被覆層の
厚みが大きくなるほど透気度が低下していることが認められる(セパレータIS1〜IS3の比較)。
As is clear from Table 4, when separators having the same average pore diameter, film thickness, and porosity are compared, the separator having the coating layer has a lower air permeability than the separator having no coating layer. (The comparison between the separator CS1 and the separators IS1 to IS3, the comparison between the separator CS2 and the separator IS4, and the comparison between the separator CS5 and the separator IS5). Moreover, when the separators having the coating layer are compared with each other, it is recognized that the air permeability decreases as the thickness of the coating layer increases (comparison of separators IS1 to IS3).

また、被覆層を有しないセパレータにおいて、セパレータの平均孔径が小さくなると、透気度が低下していることが認められる(例えば、セパレータCS2、CS4)。但し、セパレータの平均孔径が小さくても、空孔率が大きくなれば透気度の低下が抑制される(セパレータCS2とセパレータCS3との比較)。更に、セパレータの膜厚が大きくなれば、透気度が低下することも認められる(セパレータCS5とセパレータCS6との比較)。   Moreover, in the separator which does not have a coating layer, when the average hole diameter of a separator becomes small, it is recognized that the air permeability is falling (for example, separators CS2 and CS4). However, even if the average pore diameter of the separator is small, a decrease in air permeability is suppressed if the porosity is large (comparison between the separator CS2 and the separator CS3). Furthermore, it is recognized that the air permeability decreases as the thickness of the separator increases (comparison between the separator CS5 and the separator CS6).

尚、溶剤として水を用いた被覆層を有するセパレータ(バインダーとして非水溶性バインダーと水溶性バインダーとを用いた被覆層を有するセパレータ)については、被覆層を形成した後の透気度は測定していないが、後述の実施例および参考例において各電池がどのようなセパレータを用いたかの理解を容易とするために、表5に各セパレータと各電池との対応関係を示す。尚、表5における透気度はセパレータ本体のみ(被覆層が形成されていない状態)での透気度である。 For a separator having a coating layer using water as a solvent (a separator having a coating layer using a water-insoluble binder and a water-soluble binder as a binder), the air permeability after forming the coating layer is measured. However, in order to facilitate understanding of what separator each battery used in Examples and Reference Examples described later, Table 5 shows the correspondence between each separator and each battery. In addition, the air permeability in Table 5 is the air permeability in the separator main body only (in a state where the coating layer is not formed).

Figure 2007280911
Figure 2007280911

〔予備実験5〕
上記背景技術の項で説明したように、電池の高容量化を図るためには正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いることが好ましいが、問題点もある。そこで、当該問題点を解決、緩和すべく、コバルト酸リチウムに種々の元素を添加し、いかなる元素が好ましいかを検討した。
[Preliminary experiment 5]
As described in the background section above, it is preferable to use lithium cobalt oxide as the positive electrode active material in order to increase the capacity of the battery, but there are also problems. Therefore, in order to solve and alleviate the problem, various elements were added to lithium cobalt oxide to investigate what elements are preferable.

(添加元素選定における前提)
添加元素を選定するにあたり、先ず、コバルト酸リチウムの結晶構造を解析したので、その結果を図1〔参考文献:T.Ozuku et.al,J.Electrochem.Soc.Vol.141,2972(1994)〕に示す。
図1から明らかなように、リチウム参照極電位に対して約4.5V(電池電圧はリチウム参照極電位より0.1V低いので4.4V)以上にまで正極が充電されると結晶構造(特に、c軸における結晶構造)が大きく崩壊することがわかった。したがって、コバルト酸リチウムにおいては、充電深度が高まるにつれて結晶構造は不安定になることが認められ、更に、高温雰囲気に晒された場合には、より劣化が早まることもわかった。
(Premises for selecting additive elements)
In selecting the additive element, first, the crystal structure of lithium cobaltate was analyzed, and the results are shown in FIG. Ozuku et. al, J. et al. Electrochem. Soc. Vol. 141, 2972 (1994)].
As is clear from FIG. 1, when the positive electrode is charged to about 4.5 V or higher than the lithium reference electrode potential (4.4 V because the battery voltage is 0.1 V lower than the lithium reference electrode potential), the crystal structure (particularly , The crystal structure in the c-axis) was found to collapse significantly. Therefore, in lithium cobaltate, it was recognized that the crystal structure became unstable as the charging depth increased, and further, it was also found that deterioration is accelerated more when exposed to a high temperature atmosphere.

(添加元素選定の具体的内容)
上記結晶構造の崩壊を緩和すべく、鋭意検討した結果、Mg或いはAlを結晶内部に固溶させることが非常に有効であることがわかった。尚、両者の効果は略同じであるが、後述する他の特性面の低下割合はMgの方が影響が小さい。したがって、Mgを固溶させる方がより好ましい。
(Specific contents of additive element selection)
As a result of intensive studies to alleviate the collapse of the crystal structure, it has been found that it is very effective to dissolve Mg or Al in the crystal. The effects of both are substantially the same, but Mg has a smaller influence on the reduction rate of other characteristics described later. Therefore, it is more preferable to dissolve Mg in solid solution.

しかし、これらの元素は結晶構造の安定化には大きく寄与するものの、初回充放電効率の低下や放電作動電圧の低下等を招くことがある。そこで、これらの問題を緩和すべく、本発明者が鋭意実験を行ったところ、Zr、Sn、Ti、Nb等の4価又は5価の元素を添加することで、放電作動電圧が大きく改善されることがわかった。そこで、4価又は5価の元素が添加されたコバルト酸リチウムを分析したところ、これらの元素はコバルト酸リチウム粒子の表面に存在し、基本的にはコバルト酸リチウムと固溶しておらず、電気的に直接接触した状態を保持していた。詳細は不明な点も多いが、これらの元素はコバルト酸リチウムと電解液との界面の抵抗である界面電荷移動抵抗を大幅に低下させており、これが放電作動電圧の向上に寄与しているものと推測される。   However, although these elements greatly contribute to the stabilization of the crystal structure, they may cause a decrease in initial charge / discharge efficiency and a decrease in discharge operating voltage. In order to alleviate these problems, the present inventor conducted extensive experiments and found that the discharge operating voltage was greatly improved by adding tetravalent or pentavalent elements such as Zr, Sn, Ti, and Nb. I found out. Therefore, when lithium cobaltate to which a tetravalent or pentavalent element was added was analyzed, these elements were present on the surface of the lithium cobaltate particles, and were basically not dissolved in lithium cobaltate, The state of direct electrical contact was maintained. Although there are many unclear points in detail, these elements greatly reduce the interfacial charge transfer resistance, which is the resistance at the interface between lithium cobalt oxide and the electrolyte, which contributes to the improvement of the discharge operating voltage. It is guessed.

ただ、コバルト酸リチウムと上記元素とが電気的に直接接触している状態を確保するためには、上記元素材料を添加した後に焼成する必要がある。この場合、通常、上記元素のうちSn、Ti、Nb等は、コバルト酸リチウムの結晶成長を阻害するように働くため、コバルト酸リチウム自体の安全性が低下する傾向にある(結晶子が小さいと安全性は低下傾向にある)。こうした中で、Zrはコバルト酸リチウムの結晶成長を阻害させることなく、しかも、放電作動電圧の改善が出来る点で優れていることがわかった。   However, in order to ensure a state in which lithium cobaltate and the element are in direct electrical contact, it is necessary to fire after adding the element material. In this case, Sn, Ti, Nb, etc. among the above elements usually work to inhibit the crystal growth of lithium cobalt oxide, so that the safety of lithium cobalt oxide itself tends to decrease (if the crystallite is small) Safety is on the decline). Under these circumstances, it was found that Zr is excellent in that the discharge operating voltage can be improved without inhibiting the crystal growth of lithium cobalt oxide.

以上のことから、リチウム参照極電位で4.3V以上、特に4.4V以上でコバルト酸リチウムを使用する際には、Al或いはMgをコバルト酸リチウムの結晶内部に固溶させてコバルト酸リチウムの結晶構造を安定化し、且つ、これらの元素を固溶させることに起因する特性低下を補完するために、Zrがコバルト酸リチウムの粒子表面に電気的に直接接触しうる構造であることが好ましいことがわかった。
尚、Al、Mg、及びZr添加比率は特に限定するものではない。
From the above, when lithium cobaltate is used at a lithium reference electrode potential of 4.3 V or higher, particularly 4.4 V or higher, Al or Mg is dissolved in the lithium cobaltate crystal so that lithium cobaltate In order to stabilize the crystal structure and supplement the characteristic deterioration caused by dissolving these elements in solid solution, it is preferable that Zr has a structure capable of being in direct electrical contact with the lithium cobaltate particle surface. I understood.
In addition, the addition ratio of Al, Mg, and Zr is not particularly limited.

〔後述の実験を行う前提(動作環境について)〕
前記背景技術の項で説明したように、近年、携帯機器は高容量化と高出力化とが進展している。特に、携帯電話では、カラー映像化や動画、ゲームに使用できる等の高機能化が
要求されており、消費電力は一層増加する傾向にある。現在、こうした高機能携帯電話の機能の充実に伴って、これらの電源である電池の高容量化等が望まれるところであるが、そこまでは電池性能が向上していないため、ユーザーは充電をしながらテレビを見たり、ゲームをしたり等の使用することが多い。このような状況下では、電池は常にフル充電で使用されることになり、また、消費電力が大きくなる等の影響で50〜60℃の仕様環境になることが多い。
[Prerequisites for performing the experiment described later (operation environment)]
As described in the background section above, in recent years, portable devices have increased in capacity and output. In particular, mobile phones are required to have high functionality such as color video, video, and use in games, and power consumption tends to increase further. Currently, with the enhancement of the functions of these high-function mobile phones, it is desired to increase the capacity of the battery, which is the power source, but since the battery performance has not improved so far, the user needs to charge it. However, it is often used for watching TV or playing games. Under such circumstances, the battery is always used at full charge, and often has a specification environment of 50 to 60 ° C. due to the effect of increased power consumption.

このように、従来の通話やメールだけの使用環境から、動画、ゲーム等の携帯機器の高機能化に伴って使用環境が大きく変化したため、電池においては、室温から50〜60℃付近まで幅広い作動温度域を保障することが必要になってきている。特に、高容量化、高出力化は電池内部で発生する熱量も多く、電池の動作環境も高温化しつつあり、高温での信頼性を確保する必要がある。   In this way, the usage environment has changed greatly from the conventional usage environment for calls and e-mails as mobile devices such as movies and games have become highly functional, so the battery operates in a wide range from room temperature to around 50-60 ° C. It has become necessary to guarantee the temperature range. In particular, higher capacity and higher output generate more heat inside the battery, and the operating environment of the battery is also getting higher, and it is necessary to ensure reliability at high temperatures.

このようなことを考慮して、我々は40〜60℃環境下でのサイクル試験や60℃雰囲気での保存試験による性能の改善に力を入れている。具体的には、従来の保存試験は、室温放置の加速度的な試験の意味合いが強かったが、電池の高性能化に伴い、材料の限界レベルまで能力を引き出すこともあって、室温放置の加速試験的意味合いは徐々に薄れており、実使用レベルの耐久性試験に近い試験へと移行しつつある。こうした状況を鑑み、今回は、充電保存試験(作製した電池の充電終止電圧が高いほど劣化の条件は厳しくなるため、4.2V設計の電池は80℃で4日間、それ以上の設計の電池は60℃で5日間)での比較を重視して従来技術との差異を検討することとした。   In consideration of this, we are focusing on improving performance through cycle tests in a 40-60 ° C. environment and storage tests in a 60 ° C. atmosphere. Specifically, the conventional storage test had a strong implication of an accelerated test at room temperature, but with the performance of the battery, the ability to reach the limit level of the material may be brought out. The test implications have gradually faded and are moving to tests that are close to the durability test at the actual use level. In view of these circumstances, this time, the charge storage test (the higher the end-of-charge voltage of the manufactured battery, the more severe the condition of deterioration, so the battery with 4.2V design is at 80 ° C for 4 days, and the battery with more design is not It was decided to study the difference from the prior art with an emphasis on comparison at 60 ° C. for 5 days.

尚、本発明の効果を具体的にわかり易く説明するために、4つの参考例と4つの実施例に分けて、以下で説明する。尚、第1参考例〜第4参考例はバインダーとして非水溶性バインダーのみを用いた場合(溶剤として有機溶剤を用いた場合であって、第1の参考形態に対応する場合)、第実施例〜第実施例はバインダーとして非水溶性バインダーと水溶性バインダーとを用いた場合(溶剤として水を用いた場合であって、第最良の形態に対応する場合)である。 In order to explain the effect of the present invention in a concrete and easy-to-understand manner, it will be described below by dividing it into four reference examples and four examples . In the first reference example to the fourth reference example, when only a water-insoluble binder is used as a binder (when an organic solvent is used as a solvent and corresponds to the first reference embodiment), the first implementation is performed. Examples to the fourth example are cases where a water-insoluble binder and a water-soluble binder are used as binders (when water is used as a solvent and corresponds to the first best mode).

〔第1参考例〕
充電終止電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/cc、セパレータ本体の表面に形成された被覆層の物性(酸化チタンに対する非水溶性バインダー濃度及び被覆層の厚み)を固定する一方、セパレータ(第1参考例に係る電池の場合にはセパレータ本体)を変化させ、セパレータの物性と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[First Reference Example]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the packing density of the positive electrode active material layer is 3.60 g / cc, and the physical properties of the coating layer formed on the surface of the separator body (water-insoluble binder concentration with respect to titanium oxide and coating layer thickness) On the other hand, the separator ( the separator body in the case of the battery according to the first reference example ) was changed, and the relationship between the physical properties of the separator and the charge storage characteristics was examined. The results are shown below.

参考例1)
参考例1としては、第1の参考形態で示した電池を用いた。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池A1と称する。
( Reference Example 1)
As Reference Example 1, the battery shown in the first reference embodiment was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery A1.

参考例2)
セパレータ本体として、平均孔径0.1μm、膜厚12μm、空孔率38%のものを用いた他は、参考例1と同様にして電池を作製した。尚、被覆層の厚みは両面で2μmであるので、セパレータの総膜厚は14μmとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池A2と称する。
( Reference Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1, except that a separator body having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 12 μm, and a porosity of 38% was used. In addition, since the thickness of a coating layer is 2 micrometers on both surfaces, the total film thickness of a separator is 14 micrometers.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery A2.

参考例3)
セパレータ本体として、平均孔径0.6μm、膜厚23μm、空孔率48%のものを用いた他は、参考例1と同様にして電池を作製した。尚、被覆層の厚みは両面で2μmであるので、セパレータの総膜厚は25μmとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池A3と称する。
( Reference Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1, except that a separator body having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 23 μm, and a porosity of 48% was used. In addition, since the thickness of a coating layer is 2 micrometers on both surfaces, the total film thickness of a separator is 25 micrometers.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery A3.

(比較例1)
セパレータに被覆層を設けない他は、上記参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1 except that the separator was not provided with a coating layer.
The battery thus manufactured is hereinafter referred to as a comparative battery Z1.

(比較例2)
セパレータとして、平均孔径0.1μm、膜厚12μm、空孔率38%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 12 μm, and a porosity of 38% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as a comparative battery Z2.

(比較例3)
セパレータとして、平均孔径0.1μm、膜厚16μm、空孔率47%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z3と称する。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 16 μm, and a porosity of 47% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z3.

(比較例4)
セパレータとして、平均孔径0.05μm、膜厚20μm、空孔率38%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z4と称する。
(Comparative Example 4)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.05 μm, a film thickness of 20 μm, and a porosity of 38% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z4.

(比較例5)
セパレータとして、平均孔径0.6μm、膜厚23μm、空孔率48%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z5と称する。
(Comparative Example 5)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 23 μm, and a porosity of 48% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z5.

(比較例6)
セパレータとして、平均孔径0.6μm、膜厚27μm、空孔率52%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z6と称する。
(Comparative Example 6)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 27 μm, and a porosity of 52% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z6.

(実験)
参考電池A1〜A3及び比較電池Z1〜Z6の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表6に示す。また、ここで得られた結果をもとに、セパレータ(セパレータ本体)の物性と充電保存後の残存容量の相関について検討したので、その結果を図2に示す。尚、充放電条件及び保存条件は、下記の通りである。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries A1 to A3 and the comparative batteries Z1 to Z6 were examined, the results are shown in Table 6. Further, based on the results obtained here, the correlation between the physical properties of the separator (separator body) and the remaining capacity after storage after charging was examined, and the results are shown in FIG. In addition, charging / discharging conditions and storage conditions are as follows.

[充放電条件]
・充電条件
1.0It(750mA)の電流で、電池電圧が設定電圧(電池の設計電圧であり、本実験では全ての電池において4.40V)となるまで定電流充電を行なった後、設定電圧で電流値が1/20It(37.5mA)になるまで充電を行うという条件。
・放電条件
1.0It(750mA)の電流で、電池電圧が2.75Vまで定電流放電を行なうという条件。
尚、充放電の間隔は10分である。
[Charging / discharging conditions]
-Charging conditions After a constant current charge at a current of 1.0 It (750 mA) until the battery voltage becomes a set voltage (battery design voltage, 4.40 V in all batteries in this experiment), the set voltage And charging until the current value becomes 1/20 It (37.5 mA).
-Discharge condition The condition that constant current discharge is performed up to a battery voltage of 2.75 V at a current of 1.0 It (750 mA).
The charging / discharging interval is 10 minutes.

[保存条件]
上記充放電条件で充放電を1回行い、再度、上記充電で設定電圧まで充電した電池を60℃で5日間放置するという条件である。
[残存容量の算出]
上記電池を室温まで冷却し、上記放電条件と同一の条件で放電を行って残存容量を測定し、保存試験後1回目の放電容量と保存試験前の放電容量とを用いて、下記(3)式より、残存容量を算出した。
残存容量(%)=保存試験後1回目の放電容量/保存試験前の放電容量×100・・・(3)
[Storage conditions]
The charging / discharging is performed once under the above charging / discharging conditions, and the battery charged to the set voltage by the above charging is left again at 60 ° C. for 5 days.
[Calculation of remaining capacity]
The battery is cooled to room temperature, discharged under the same conditions as the above discharge conditions, the remaining capacity is measured, and using the first discharge capacity after the storage test and the discharge capacity before the storage test, the following (3) The remaining capacity was calculated from the equation.
Remaining capacity (%) = first discharge capacity after storage test / discharge capacity before storage test × 100 (3)

Figure 2007280911
Figure 2007280911

[考察]
(1)被覆層を設けたことの利点に関する考察
表6の結果から明らかなように、全ての電池において、電池の設計電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/ccとしているにも関わらず、被覆層が形成された参考電池A1〜A3は、比較電池Z1〜Z6に比べて残存容量が大きく改善されることがわかる。このような実験結果となった理由を、以下、詳述する。
[Discussion]
(1) Consideration regarding advantages of providing coating layer As is clear from the results in Table 6, in all batteries, the design voltage of the battery was 4.40 V, and the packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc. In spite of this, it can be seen that the remaining capacity of the reference batteries A1 to A3 formed with the coating layer is greatly improved compared to the comparative batteries Z1 to Z6. The reason for such experimental results will be described in detail below.

充電保存特性が低下する要因としてはいくつか考えられるが、リチウム参照極基準で正極活物質を4.5V(電池電圧はこれより0.1V低いため、4.4V)付近まで使用していることを考慮すれば、
(I)正極の充電電位が高くなることによる強酸化雰囲気での電解液の分解
(II)充電された正極活物質の構造が不安定化することによる劣化
といった点が主たる要因として考えられる。
There are several possible causes for the deterioration of the charge storage characteristics, but the positive electrode active material is used up to around 4.5V (the battery voltage is 0.1V lower than this, 4.4V) based on the lithium reference electrode standard. If you consider
The main factors are considered to be (I) decomposition of the electrolyte in a strong oxidizing atmosphere due to an increase in the charging potential of the positive electrode, and (II) deterioration due to destabilization of the structure of the charged positive electrode active material.

これらは、単に、正極や電解液が劣化するという問題を引き起こすだけではなく、特に、(I)や(II)により起こると考えられる電解液の分解物や正極活物質からの元素の溶出等に起因して、セパレータの目詰まりや負極への堆積による負極活物質の劣化等にも影響するものと考えられる。詳細は後述するが、特に本結果を考慮すると、後者のセパレータや負極に関する影響が大きいと考えられる。   These not only cause the problem of deterioration of the positive electrode and the electrolytic solution, but particularly, due to the decomposition of the electrolytic solution considered to be caused by (I) and (II) and the elution of elements from the positive electrode active material. This is considered to affect the clogging of the separator and the deterioration of the negative electrode active material due to deposition on the negative electrode. Although details will be described later, it is considered that the influence on the latter separator and the negative electrode is particularly large in consideration of this result.

特に、空孔体積が小さいセパレータを用いた電池(比較電池Z2、Z3)においては、これらの副反応物が少量でも目詰まりすると、セパレータの性能が大きく低下する他、セパレータを介して正極から負極へこれらの反応物が移動する割合が速く、多くなると考えられ、この結果、劣化の程度が大きくなったものと考えられる。したがって、電池の劣化の程度は、セパレータの空孔体積に依存するものと考えられる。   In particular, in batteries using a separator with a small pore volume (comparative batteries Z2 and Z3), if these by-products are clogged even in a small amount, the performance of the separator is greatly reduced, and the positive electrode is connected to the negative electrode through the separator. It is thought that the rate at which these reactants move is high and increases, and as a result, the degree of deterioration is considered to have increased. Therefore, the degree of deterioration of the battery is considered to depend on the pore volume of the separator.

被覆層が形成されたセパレータを有する参考電池A1〜A3で充電保存性能が改善する理由は、正極上で分解された電解液や正極から溶出したCo等が被覆層でトラップされるので、セパレータ本体や負極へ移動し、堆積→反応(劣化)、目詰まりすることを抑制している、即ち、被覆層がフィルター機能を発揮しているためと推測される。 The reason why the charge storage performance is improved in the reference batteries A1 to A3 having the separator on which the coating layer is formed is that the electrolytic solution decomposed on the positive electrode or Co eluted from the positive electrode is trapped by the coating layer, so the separator body This is presumed to be due to the fact that the film moves to the negative electrode, prevents deposition → reaction (deterioration), and clogging, that is, the coating layer exhibits a filter function.

被覆層の非水溶性バインダーは、セパレータ作製時には透気性を阻害するほどではないが、電解液注液後に約2倍以上に膨潤するものが多く、これにより、適度に被覆層のフィラー粒子間が充填される。この被覆層は、複雑に入り組んでおり、また、非水溶性バインダー成分により粒子同士が強固に接着されているため、強度が向上すると共に、フィルター効果が十分に発揮される(厚みが小さくても入り組んだ構造であり、トラップ効果が高くなる)。電解液の吸液性については、判断指標が難しいが、PCを一滴滴下して消失するまでの時間でおおよそ把握できる。   The water-insoluble binder in the coating layer does not inhibit the air permeability at the time of separator preparation, but many of them swell about twice or more after injecting the electrolyte solution. Filled. This coating layer is intricately complicated, and since the particles are firmly bonded to each other by the water-insoluble binder component, the strength is improved and the filter effect is sufficiently exhibited (even if the thickness is small). It is an intricate structure that increases the trapping effect). The determination index of the electrolyte absorbability is difficult, but it can be roughly grasped by the time required for dropping one drop of PC to disappear.

尚、単にポリマー層のみでフィルター層を形成した場合でも充電保存特性はある程度改善するが、この場合、フィルター効果はポリマー層の厚みに依存するため、ポリマー層の厚みを大きくしなければ効果が十分に発揮されず、しかも、ポリマーの膨潤で完全に無多孔の構造になっていないとフィルターの機能は小さくなる。更に、セパレータ本体の全面を覆うことになるので、そのセパレータ本体への電解液の浸透性が悪化し、負荷特性が低下する等の悪影響が大きくなる。したがって、フィルター効果を発揮しつつ、他の特性への影響を最小限にするためには、単にポリマーのみでフィルター層を形成するよりも、フィラー粒子(本例では、酸化チタン)を含むフィルター層を形成することが有利である。   In addition, even if the filter layer is formed only with the polymer layer, the charge storage characteristics are improved to some extent. However, in this case, the filter effect depends on the thickness of the polymer layer. In addition, the function of the filter is reduced if the polymer is not completely porous due to swelling of the polymer. Furthermore, since the whole surface of the separator body is covered, the penetrability of the electrolytic solution into the separator body is deteriorated, and adverse effects such as deterioration of load characteristics are increased. Therefore, in order to minimize the influence on other characteristics while exhibiting the filter effect, the filter layer containing filler particles (in this example, titanium oxide) rather than simply forming the filter layer with a polymer alone. It is advantageous to form

上記のことを考慮すると、被覆層が形成されたセパレータを備えた電池では、セパレータ本体の種類には殆ど関係なく、劣化の程度は同等であり、その劣化要因としては、電解
液の変質や正極そのもののダメージによるものと考えることができる。
In consideration of the above, in a battery provided with a separator with a coating layer formed, the degree of deterioration is almost the same regardless of the type of the separator body. It can be thought of as a result of the damage itself.

・充電保存特性の改善効果が上記フィルター効果である根拠
上記試験終了後に電池を解体し、セパレータ(セパレータ本体)および負極面の変色等を観察したところ、被覆層が形成されていない比較電池では、充電保存後はセパレータが茶色っぽく変色しており、負極にも同様に堆積物が確認できたのに対して、被覆層が形成された本発明電池では、セパレータ本体および負極表面への堆積物、変色は観測されず、被覆層に変色がみられた。この結果より、正極での反応物が被覆層で移動抑制されることにより、セパレータ本体および負極のダメージが軽減されているものと推測される。
-Grounds that the effect of improving the charge storage characteristics is the filter effect After disassembling the battery after the above test was completed and observing the color change of the separator (separator body) and the negative electrode surface, in the comparative battery in which the coating layer was not formed, The separator turned brownish after storage under charge, and deposits were confirmed on the negative electrode as well, whereas in the battery of the present invention in which the coating layer was formed, deposits on the separator body and the negative electrode surface, No discoloration was observed, and discoloration was seen in the coating layer. From this result, it is presumed that damage to the separator body and the negative electrode is reduced by suppressing the movement of the reaction product at the positive electrode in the coating layer.

また、これらの反応物は負極へ移動することにより還元され、さらに次の反応が進行する自己放電などの循環的な副反応に発展する可能性が高いが、正極近傍でトラップされることにより、反応物の循環反応を抑制できる他、反応物自身が皮膜形成剤的な効果を示している可能性も考えられる。   In addition, these reactants are reduced by moving to the negative electrode, and are more likely to develop into cyclic side reactions such as self-discharge in which the next reaction proceeds, but by being trapped near the positive electrode, In addition to being able to suppress the circulatory reaction of the reactant, there is a possibility that the reactant itself exhibits an effect as a film forming agent.

(2)セパレータ本体に関する考察
また、上述の如く、被覆層を有するセパレータを用いた参考電池A1〜A3では充電保存特性が改善されるが、その改善率は、セパレータ(セパレータ本体)の膜厚が薄いものほど高い。更に、セパレータの物性の一つであって膜厚が大きく関与する空孔体積(膜厚×空孔率)を指標にした場合、図2に示すように、約800(単位:μm・%)を境に本発明の効果が顕著に現れることがわかった。
(2) Consideration on the separator main body As described above, in the reference batteries A1 to A3 using the separator having the coating layer, the charge storage characteristics are improved, but the improvement rate is determined by the film thickness of the separator (separator main body). Thinner is higher. Furthermore, when the pore volume (film thickness x porosity), which is one of the physical properties of the separator and greatly affects the film thickness, is used as an index, as shown in FIG. 2, about 800 (unit: μm ·%) It has been found that the effect of the present invention appears remarkably at the boundary.

ここで、全体的に、被覆層が形成されていないセパレータを用いた比較電池Z1〜Z6では、セパレータの膜厚との相関は完全には一致するものではないが、傾向として、セパレータの膜厚を薄くしていった場合に保存劣化の程度が非常に大きくなる。一般に、セパレータは電池内部での絶縁性の確保の他に、電池作製上の工程に耐え得る程度の強度が必要となる。セパレータの膜厚を小さくすると、電池のエネルギー密度は向上するが、膜の強度(引張強度や突き刺し強度)が低下するため、微多孔の平均孔径は小さくせざるを得ず、その結果、空孔率は減少する。これに対して、セパレータの膜厚が大きい場合には、膜の強度はある程度確保できるため、微多孔の平均孔径や空孔率は比較的自由に選択できる。   Here, as a whole, in the comparative batteries Z1 to Z6 using the separator in which the coating layer is not formed, the correlation with the film thickness of the separator does not completely match, but as a tendency, the film thickness of the separator When the thickness is reduced, the degree of storage deterioration becomes very large. In general, the separator needs to be strong enough to withstand the steps in manufacturing the battery, in addition to ensuring insulation inside the battery. When the separator film thickness is reduced, the energy density of the battery is improved, but the membrane strength (tensile strength and piercing strength) is reduced, so that the average pore diameter of the micropores must be reduced. The rate decreases. On the other hand, when the thickness of the separator is large, the strength of the film can be secured to some extent, so that the average pore diameter and porosity of the microporous can be selected relatively freely.

但し、前述したように膜厚を増加させた場合は電池のエネルギー密度の低下に直結するため、ある程度の厚み(一般的には20μm前後)を保持して、平均孔径を大きくすることにより、空孔率を上げることが一般的に好まれる。しかしながら、微多孔の平均孔径を増加させつつ被覆層を設けた場合は、前述したように、微多孔内部へのフィラー粒子の侵入により電池の不良率が増加する傾向にあるため、実質的には孔径は小さくしつつ、空孔率を上げていく必要がある。   However, as described above, increasing the film thickness directly leads to a decrease in the energy density of the battery. Therefore, by maintaining a certain thickness (generally around 20 μm) and increasing the average pore diameter, It is generally preferred to increase the porosity. However, when the coating layer is provided while increasing the average pore diameter of the microporous, as described above, the defective rate of the battery tends to increase due to the penetration of the filler particles into the microporous, so that the It is necessary to increase the porosity while reducing the hole diameter.

我々は、こうした状況を鑑み、鋭意検討した結果、被覆層を設置できるセパレータは、(I)エネルギー密度が確保できる程度の膜厚であること
(II)フィラー粒子の微多孔内部への侵入による電池不良の削減可能な微多孔の平均孔径を有することを
(III)セパレータ本体の強度が保持可能な空孔率を有すること
という3点から、本発明が適用できるセパレータ本体の空孔体積は、膜厚×空孔率で算出して1500(単位:μm・%)以下であることを見出した。
As a result of intensive investigations in view of such circumstances, the separator on which the coating layer can be installed is (I) a film thickness sufficient to ensure the energy density. (II) A battery by infiltration of filler particles into the microporous interior. The pore volume of the separator body to which the present invention can be applied is based on the fact that it has a microporous average pore diameter capable of reducing defects and (III) has a porosity that can maintain the strength of the separator body. It was found to be 1500 (unit: μm ·%) or less calculated by thickness × porosity.

(3)まとめ
以上の結果から、4.4V仕様の電池において、セパレータ本体の材質に関係なく、被覆層が形成されたセパレータを有する電池では充電保存特性は大きく向上し、特に、セパ
レータ本体の空孔体積(膜厚×空孔率)が1500(単位:μm・%)以下、その中でも800(単位:μm・%)以下であるとその効果を顕著に発揮できる。
(3) Summary From the above results, in the 4.4V specification battery, regardless of the material of the separator body, the battery having the separator with the coating layer has greatly improved charge storage characteristics. If the pore volume (film thickness x porosity) is 1500 (unit: μm ·%) or less, and particularly 800 (unit: μm ·%) or less, the effect can be remarkably exhibited.

〔第2参考例〕
セパレータ(第2参考例に係る電池の場合にはセパレータ本体)を2種類用い、正極活物質層の充填密度を3.60g/ccとし、セパレータ本体の表面に形成された被覆層の物性(酸化チタンに対する非水溶性バインダー濃度及び被覆層の厚み)を固定する一方、充電終止電圧を変化させ、充電終止電圧と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[Second Reference Example]
Two types of separators (separator body in the case of the battery according to the second reference example ) were used, the packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc, and the physical properties (oxidation) of the coating layer formed on the surface of the separator body While fixing the water-insoluble binder concentration with respect to titanium and the thickness of the coating layer, the end-of-charge voltage was changed and the relationship between the end-of-charge voltage and the charge storage characteristics was examined. The results are shown below.

参考例1)
充電終止電圧が4.20Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B1と称する。
( Reference Example 1)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.20V, and the positive / negative capacity ratio was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Reference Example 1 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B1.

参考例2)
充電終止電圧が4.20Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B2と称する。
( Reference Example 2)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.20 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, as in Reference Example 2 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B2.

参考例3)
充電終止電圧が4.30Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B3と称する。
( Reference Example 3)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.30 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, as in Reference Example 1 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B3.

参考例4)
充電終止電圧が4.30Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B4と称する。
( Reference Example 4)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.30 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as Reference Example 2 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B4.

参考例5)
充電終止電圧が4.35Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B5と称する。
( Reference Example 5)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.35 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Reference Example 1 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B5.

参考例6)
充電終止電圧が4.35Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B6と称する。
( Reference Example 6)
The battery was designed such that the end-of-charge voltage was 4.35 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Reference Example 2 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B6.

(比較例1〜6)
セパレータに被覆層を形成しない他は、それぞれ、上記参考例1〜6と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下それぞれ、比較電池Y1〜Y6と称する。
(Comparative Examples 1-6)
Batteries were produced in the same manner as in Reference Examples 1 to 6, respectively, except that no coating layer was formed on the separator.
The batteries thus produced are hereinafter referred to as comparative batteries Y1 to Y6, respectively.

(実験)
参考電池B1〜B6及び比較電池Y1〜Y6の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表7及び表8に示す。尚、同表には、前記参考電池A1、A2及び前記比較電池Z1、Z2の結果についても示す。
また、代表的な例として、比較電池Z2及び参考電池A2における充放電特性の比較を行なったので、前者の特性を図3に、後者の特性を図4に示す。
尚、充放電条件及び保存条件は、下記の通りである。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries B1 to B6 and the comparative batteries Y1 to Y6 were examined, the results are shown in Tables 7 and 8. The table also shows the results of the reference batteries A1 and A2 and the comparative batteries Z1 and Z2.
Further, as a representative example, since the charge / discharge characteristics of the comparative battery Z2 and the reference battery A2 were compared, the former characteristic is shown in FIG. 3, and the latter characteristic is shown in FIG.
In addition, charging / discharging conditions and storage conditions are as follows.

[充放電条件]
前記第1参考例の実験と同様の条件である。
[保存条件]
参考電池A1、A2、B3〜B6及び比較電池Z1、Z2、Y3〜Y6については前記第1参考例の実験と同様の条件であり、参考電池B1、B2及び比較電池Y1、Y2については、80℃で4日間放置するという条件である。
[Charging / discharging conditions]
The conditions are the same as in the experiment of the first reference example.
[Storage conditions]
The reference batteries A1, A2, B3 to B6 and the comparative batteries Z1, Z2, Y3 to Y6 have the same conditions as the experiment of the first reference example, and the reference batteries B1 and B2 and the comparative batteries Y1 and Y2 are 80 The condition is that it is left at 4 ° C. for 4 days.

[残存容量の算出]
前記第1参考例の実験と同様にして算出した。
[Calculation of remaining capacity]
Calculation was performed in the same manner as in the experiment of the first reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

Figure 2007280911
Figure 2007280911

[考察]
表7及び表8から明らかなように、充電保存試験において、セパレータ(本発明電池の場合はセパレータ本体)が同一であるにも関わらず、セパレータ本体の表面に被覆層が形成された参考電池は、被覆層が形成されていない比較電池に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる(例えば、参考電池B1と比較電池Y1を比較した場合や、参考電池B2と比較電池Y2を比較した場合)。特に、セパレータの空孔体積が800μm・%よりも小さく、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池Y4、Y6、Z2では、充電保存特性の劣化の程度が非常に大きくなる傾向があるのに対して、これらの電池のセパレータに被覆層を設けた参考電池B4、B6、A2では、充電保存特性の劣化が抑制されていることが認められる。
[Discussion]
As is clear from Tables 7 and 8, in the charge storage test, the reference battery in which the coating layer was formed on the surface of the separator body despite the same separator (the separator body in the case of the battery of the present invention) was It can be seen that the remaining capacity after charging and storage is significantly improved compared to the comparative battery in which the coating layer is not formed (for example, when the reference battery B1 and the comparative battery Y1 are compared or compared with the reference battery B2). When comparing battery Y2). In particular, in the comparative batteries Y4, Y6, and Z2 in which the separator pore volume is smaller than 800 μm ·% and the end-of-charge voltage is 4.30 V or more, the degree of deterioration of charge storage characteristics tends to be very large. On the other hand, in the reference batteries B4, B6, and A2 in which a coating layer is provided on the separator of these batteries, it is recognized that the deterioration of the charge storage characteristics is suppressed.

また、表7から明らかなように、セパレータの空孔体積が800μm・%よりも小さく、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池Y4、Y6、Z2では、残存容量確認後の再充電の際に、充電カーブが蛇行し、充電量が大幅に増加する挙動が確認された(比較電池Z2の充放電特性を示す図3における蛇行部1参照)。一方、これらの電池のセパレータ(セパレータ本体)に被覆層を設けた参考電池B4、B6、A2では、上記挙動は確認されなかった(参考電池A2の充放電特性を示す図4参照)。 Further, as is apparent from Table 7, in comparative batteries Y4, Y6, and Z2 having a separator pore volume smaller than 800 μm ·% and a charge end voltage of 4.30 V or more, when recharging after confirming the remaining capacity In addition, it was confirmed that the charging curve meanders and the charge amount greatly increases (see the meandering portion 1 in FIG. 3 showing the charge / discharge characteristics of the comparative battery Z2). On the other hand, in the reference batteries B4, B6, and A2 in which the separator (separator body) of these batteries was provided with a coating layer, the above behavior was not confirmed (see FIG. 4 showing the charge / discharge characteristics of the reference battery A2).

更に、セパレータ(セパレータ本体)の空孔体積が800μm・%を超える場合についても調べたところ、充電終止電圧が4.30V及び4.35Vの比較電池Y3、Y5では上記挙動は確認されなかったが、充電終止電圧が4.40Vの比較電池Z1では上記挙動が確認された。一方、これらの電池のセパレータ本体に被覆層を設けた参考電池B3、B5、A1では、上記挙動は確認されなかった。尚、充電終止電圧が4.20Vの場合は、セパレータの空孔体積の大小に関わらず(比較電池Y1のみならず比較電池Y2の場合であっても)、上記挙動は確認されなかった。 Further, when the pore volume of the separator (separator body) exceeds 800 μm ·%, the above behavior was not confirmed in the comparative batteries Y3 and Y5 with the end-of-charge voltages of 4.30V and 4.35V. In the comparative battery Z1 having a charge end voltage of 4.40V, the above behavior was confirmed. On the other hand, in the reference batteries B3, B5, and A1 in which a coating layer was provided on the separator body of these batteries, the above behavior was not confirmed. When the end-of-charge voltage was 4.20 V, the above behavior was not confirmed regardless of the pore volume of the separator (in the case of not only the comparative battery Y1 but also the comparative battery Y2).

上記の結果は、セパレータ(セパレータ本体)の空孔体積が小さいものほど劣化の程度が大きいことを示している。また、電池の充電保存電圧が高いほど劣化の程度は顕著になることも示しているが、充電終止電圧が4.20Vと充電終止電圧が4.30Vとの挙動を比較する限りでは、両者の劣化モードは大きく異なり、劣化の程度は明らかに充電終止電圧が4.30Vで顕著になっていることがわかる。   The above results indicate that the smaller the pore volume of the separator (separator body), the greater the degree of deterioration. Moreover, although it has also shown that the degree of deterioration becomes so remarkable that the charge storage voltage of a battery is high, as long as the behavior with a charge end voltage of 4.20V and a charge end voltage of 4.30V is compared, both of them are shown. It can be seen that the deterioration modes are greatly different, and the degree of deterioration is clearly noticeable when the end-of-charge voltage is 4.30V.

これは推測の範囲を出ないが、充電終止電圧が4.20Vの保存試験では、正極の構造はさほど負荷がかかっておらず、その影響で電解液の分解に起因する影響はあるものの、正極からのCoの溶出等の影響は小さいものと推測される。したがって、被覆層の有無による改善効果の程度はある程度低いものに留まる。これに対して、電池の充電終止電圧(保存電圧)が高くなるほど、充電された正極の結晶構造の安定性は低下するばかりでなく、一般にリチウムイオン電池に用いられる環状カーボネートや鎖状カーボネートの耐酸化電位の限界にも近づくため、これまでにリチウムイオン電池が使用されてきた電圧で予想される以上の副反応物や電解液の分解が進行し、その影響で負極やセパレータのダメージが増加したためと推測される。   Although this does not go beyond the scope of estimation, in the storage test where the end-of-charge voltage is 4.20 V, the structure of the positive electrode is not so much loaded, and there is an influence due to the decomposition of the electrolyte. It is presumed that the influence of elution of Co, etc. from Therefore, the degree of improvement effect due to the presence or absence of the coating layer remains low to some extent. In contrast, the higher the end-of-charge voltage (storage voltage) of the battery, the lower the stability of the crystal structure of the charged positive electrode, and the acid resistance of cyclic carbonates and chain carbonates generally used in lithium ion batteries. Because it approaches the limit of the conversion potential, decomposition of side reactions and electrolytes progressed more than expected at the voltage at which lithium ion batteries have been used so far, resulting in increased damage to the negative electrode and separator It is guessed.

また異常充電の挙動については、その詳細は不明であるが、数サイクル経過すると全く挙動が消失すること等を考慮すると、LiやCo、Mn等の析出による導通やセパレータの破損によるものではなく、高酸化雰囲気に起因する一種のシャトル反応(副反応物としてシャトル物質の生成)やセパレータの目詰まりによる充放電不良等が原因と推測される(4.30V以上の電池電圧で生成される副反応物の酸化還元反応)。この挙動の根本は、正極と負極間の酸化還元反応で生じるものと推測され、被覆層がフィルター効果を発揮することにより、正極から負極への生成物等の移動を抑制することで、異常が発生しない
ように改善できる。
The details of the behavior of abnormal charging are unknown, but considering that the behavior disappears after several cycles, it is not due to conduction due to precipitation of Li, Co, Mn, etc., or damage to the separator, Presumed to be caused by a kind of shuttle reaction (generation of shuttle material as a side reaction product) caused by a highly oxidized atmosphere or charge / discharge failure due to clogging of the separator (a side reaction generated at a battery voltage of 4.30 V or more) Redox reaction of the product). The basis of this behavior is presumed to be caused by the oxidation-reduction reaction between the positive electrode and the negative electrode, and the coating layer exhibits a filter effect, thereby suppressing the movement of products and the like from the positive electrode to the negative electrode. It can be improved so that it does not occur.

以上の結果から、本作用効果は、セパレータ(セパレータ本体)の空孔体積が800μm・%以下である場合に特に有効であり、更に充電保存電圧が4.30V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.40V以上)、特に4.35V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.45V以上)の場合に、放電作動電圧の改善、残存・復帰率の改善、異常充電挙動の撲滅が出来る点で有効である。   From the above results, this effect is particularly effective when the pore volume of the separator (separator body) is 800 μm ·% or less, and the charge storage voltage is 4.30 V or more (the positive electrode potential with respect to the lithium reference electrode potential). Is 4.40V or higher), especially 4.35V or higher (positive electrode potential is 4.45V or higher with respect to the lithium reference electrode potential), the discharge operating voltage can be improved, the remaining / recovery rate can be improved, and abnormal charging behavior can be eradicated. Effective in terms.

〔第3参考例〕
充電終止電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/cc、セパレータ(第3参考例に係る電池の場合にはセパレータ本体)をCS1に固定する一方、セパレータ本体の表面に形成された被覆層の物性(酸化チタンに対する非水溶性バインダー濃度及び被覆層の厚み)を変化させ、被覆層の物性と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[Third reference example]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the packing density of the positive electrode active material layer is 3.60 g / cc, and the separator ( the separator body in the case of the battery according to the third reference example ) is fixed to CS1, while the surface of the separator body The physical properties (water-insoluble binder concentration with respect to titanium oxide and the thickness of the coating layer) of the formed coating layer were changed, and the relationship between the physical properties of the coating layer and the charge storage characteristics was examined. The results are shown below.

参考例1)
セパレータの被覆層形成時に用いるスラリーとして、アセトンに対する酸化チタンの固形分濃度が10質量%で、酸化チタンに対する非水溶性バインダー濃度が2質量%のものを用いると共に、被覆層の厚みを両面で1μmとした他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池C1と称する。
( Reference Example 1)
As the slurry used for forming the coating layer of the separator, the solid content concentration of titanium oxide with respect to acetone is 10% by mass and the water-insoluble binder concentration with respect to titanium oxide is 2% by mass, and the thickness of the coating layer is 1 μm on both sides. A battery was fabricated in the same manner as Reference Example 1 of the first reference example except that.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery C1.

参考例2)
セパレータの被覆層形成時に用いるスラリーとして、アセトンに対する酸化チタンの固形分濃度が10質量%で、酸化チタンに対する非水溶性バインダー濃度が30質量%のものを用いると共に、被覆層の厚みを両面で4μmとした他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池C2と称する。
( Reference Example 2)
As the slurry used for forming the coating layer of the separator, a slurry having a solid content concentration of titanium oxide with respect to acetone of 10% by mass and a water-insoluble binder concentration with respect to titanium oxide of 30% by mass is used, and the thickness of the coating layer is 4 μm on both sides. A battery was fabricated in the same manner as Reference Example 1 of the first reference example except that.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery C2.

(実験)
参考電池C1、C2の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表9に示す。尚、同表には、前記参考電池A1及び前記比較電池Z1の結果についても示す。
尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1参考例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries C1 and C2 were examined, the results are shown in Table 9. The table also shows the results of the reference battery A1 and the comparative battery Z1.
The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

[考察]
表9から明らかなように、充電保存試験において、セパレータ本体の表面に被覆層が形成された参考電池A1、C1、C2は、被覆層が形成されていない比較電池Z1に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる。また、参考電池A1、C1、C2を比べると、充電保存後の残存容量は被覆層内部に含まれる非水溶性バインダーの量で効果は多少変動するが、被覆層の厚みには殆ど影響されないことが認められた。
[Discussion]
As is apparent from Table 9, in the charge storage test, the reference batteries A1, C1, and C2 in which the coating layer was formed on the surface of the separator main body were compared with the comparative battery Z1 in which the coating layer was not formed. It can be seen that the remaining capacity is greatly improved. In addition, when the reference batteries A1, C1, and C2 are compared, the remaining capacity after charge storage varies slightly depending on the amount of the water-insoluble binder contained in the coating layer, but is hardly affected by the thickness of the coating layer. Was recognized.

第3参考例に係る電池についての作用効果を考慮した場合、被覆層の厚みが大きいほど、また、非水溶性バインダーの濃度が高いほど、フィルターの機能は高まるものと推測されるが、電極間の抵抗増加(距離が長くなり且つリチウムイオン透過性が悪化することに起因)とのトレードオフの関係にあると考えられ、表9には示していないが、酸化チタンに対する非水溶性バインダー濃度が50質量%を超える場合には、電池は設計容量の半分程度しか充放電できず、電池としての機能が大幅に低下することがわかった。これは、被覆層の粒子間を非水溶性バインダーが充填しており、リチウムイオンの透過性が極端に低下したためと推測される。このように非水溶性バインダーの量が多いと、電解液を吸収して膨潤する以前でも、透気度は大きく低下していることが認められる。 In consideration of the operational effects of the battery according to the third reference example, it is estimated that the function of the filter increases as the thickness of the coating layer increases and the concentration of the water-insoluble binder increases. It is considered that there is a trade-off relationship with an increase in resistance (due to longer distance and deterioration of lithium ion permeability). Although not shown in Table 9, the concentration of the water-insoluble binder with respect to titanium oxide is When it exceeds 50% by mass, it was found that the battery can be charged / discharged only about half of the design capacity, and the function as a battery is greatly reduced. This is presumably because the water-insoluble binder was filled between the particles of the coating layer, and the lithium ion permeability was extremely lowered. When the amount of the water-insoluble binder is large as described above, it is recognized that the air permeability is greatly lowered even before the electrolyte solution is absorbed and swollen.

経験的には、透気度測定の経過時間に関して、被覆層を有さないセパレータの2.0倍以下、好ましくは1.5倍以下、特に好ましくは1.2倍以下となるように非水溶性バインダー量を調整することが好ましい。また、非水溶性バインダー量は1質量%でも、前述のFilmics法等の分散処理法により、非水溶性バインダーは被覆層にかなり均一に分散しており、わずか2質量%の添加量でも、接着強度の他、フィルターとしての機能も非常に高く発揮することがわった。非水溶性バインダー量は可能な限り少ないことが好ましいが、電池作製時の加工に耐え得る物理的強度やフィルターの効果、スラリー中の無機粒子の分散性の確保等を考慮すると、フィラー粒子に対して1〜50質量%、好ましくは1〜10質量%、特に好ましくは2〜5質量%の範囲に規制することが好ましい。
一方、被覆層の厚みとしては、電池の負荷特性の低下やエネルギー密度の低下を抑制するために、片面で2μm以下(両面で4μm以下)に規制することが好ましく、特に、片面で1μm以下(両面で2μm以下)に規制することが望ましい。
Empirically, the water permeability is such that the elapsed time of the air permeability measurement is 2.0 times or less, preferably 1.5 times or less, particularly preferably 1.2 times or less that of the separator having no coating layer. It is preferable to adjust the amount of the conductive binder. Even if the amount of the water-insoluble binder is 1% by mass, the water-insoluble binder is fairly uniformly dispersed in the coating layer by the dispersion treatment method such as the Filmics method described above. In addition to strength, the filter function is very high. The amount of the water-insoluble binder is preferably as small as possible, but considering the physical strength that can withstand the processing during battery production, the effect of the filter, ensuring the dispersibility of the inorganic particles in the slurry, etc. It is preferable to regulate in the range of 1 to 50 mass%, preferably 1 to 10 mass%, particularly preferably 2 to 5 mass%.
On the other hand, the thickness of the coating layer is preferably controlled to 2 μm or less on one side (4 μm or less on both sides) in order to suppress a decrease in load characteristics and energy density of the battery, and in particular, 1 μm or less on one side ( It is desirable to regulate to 2 μm or less on both sides.

〔第4参考例〕
充電終止電圧を4.40V、被覆層の厚みを2μm、セパレータとして、第4参考例に係る電池ではIS4を、比較電池ではCS2を用い、正極活物質層の充填密度を変化させ、正極活物質層の充填密度と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[Fourth Reference Example]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the thickness of the coating layer is 2 μm, the separator according to the fourth reference example uses IS4, the comparative battery uses CS2, and the positive electrode active material layer filling density is changed. The relationship between the packing density of the layer and the charge storage characteristics was examined, and the results are shown below.

参考例1)
正極活物質層の充填密度を3.20g/ccとした他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池D1と称する。
( Reference Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 2 of the first reference example, except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.20 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery D1.

参考例2)
正極活物質層の充填密度を3.40g/ccとした他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池D2と称する。
( Reference Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 2 of the first reference example except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.40 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery D2.

(比較例1)
正極活物質層の充填密度を3.20g/ccとした他は、前記第1参考例の比較例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as Comparative Example 2 of the first reference example, except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.20 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery X1.

(比較例2)
正極活物質層の充填密度を3.40g/ccとした他は、前記第1参考例の比較例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as Comparative Example 2 of the first reference example, except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.40 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery X2.

(比較例3)
正極活物質層の充填密度を3.80g/ccとした他は、前記第1参考例の比較例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X3と称する。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 2 of the first reference example, except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.80 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery X3.

(実験)
参考電池D1、D2及び比較電池X1〜X3の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表10に示す。尚、同表には、前記参考電池A2及び前記比較電池Z2の結果についても示す。
尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1参考例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries D1 and D2 and the comparative batteries X1 to X3 were examined, the results are shown in Table 10. The table also shows the results of the reference battery A2 and the comparative battery Z2.
The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

表10から明らかなように、正極活物質層の充填密度が3.20g/ccの場合には、
参考電池D1のみならず、比較電池X1においてもある程度の残存容量であることが認められるが、正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上の場合には、参考電池A2、D2ではある程度の残存容量であることが認められるものの、比較電池Z2、X2、X3では残存容量が極めて低下していることが認められる。これは電解液に接する表面積の問題と、副反応の生じる箇所の劣化の程度に起因した現象と推測される。
As is clear from Table 10, when the packing density of the positive electrode active material layer is 3.20 g / cc,
Not only the reference battery D1 but also the comparative battery X1 has a certain remaining capacity. However, when the positive electrode active material layer has a packing density of 3.40 g / cc or more, the reference batteries A2 and D2 have some remaining capacity. It is recognized that the remaining capacity of the comparative batteries Z2, X2, and X3 is extremely low. This is presumed to be a phenomenon caused by the problem of the surface area in contact with the electrolyte and the degree of deterioration at the site where the side reaction occurs.

具体的には、正極活物質層の充填密度が低い場合(3.40g/cc未満の場合)には、局所的な反応でなく、全体的に均一に劣化が進行するため、保存後の充放電反応に対してもさほど大きな影響は出ない。したがって、参考電池D1のみならず、比較電池X1においても容量劣化が抑制される。これに対して、充填密度が高い場合(3.40g/cc以上の場合)には最表面層での劣化が中心となり、比較電池Z2、X2、X3では、放電時の正極活物質中へのリチウムイオンの侵入・拡散が律速になって劣化の程度が大きくなる一方、参考電池A2、D2では被覆層の存在により、最表面層での劣化が抑制されるので、放電時の正極活物質中へのリチウムイオンの侵入・拡散が律速とならず、劣化の程度が小さくなるものと推測される。 Specifically, when the packing density of the positive electrode active material layer is low (less than 3.40 g / cc), the deterioration proceeds uniformly, not locally, so the charge after storage is not increased. There is no significant effect on the discharge reaction. Therefore, capacity deterioration is suppressed not only in the reference battery D1 but also in the comparative battery X1. On the other hand, when the packing density is high (in the case of 3.40 g / cc or more), the deterioration at the outermost surface layer is the center, and in the comparative batteries Z2, X2, and X3, While the penetration / diffusion of lithium ions becomes rate limiting and the degree of deterioration increases, in the reference batteries A2 and D2, the deterioration of the outermost surface layer is suppressed due to the presence of the coating layer. It is presumed that the penetration / diffusion of lithium ions into the metal does not become rate limiting, and the degree of deterioration becomes small.

尚、正極活物質層の充填密度を固定して、負極活物質層の充填密度を1.30g/ccから1.80g/ccまで変更したところ、正極活物質層の充填密度ほどの差は見られず、また、セパレータの種類に依存していなかった。本質的には、正極上で生成した副反応物や溶解物は、本被覆層でトラップされ、セパレータや負極へ移動することが阻害されているため、負極活物質層の充填密度には効果が依存しない。負極は副生成物や溶解物の還元反応に寄与するのみであり、黒鉛に限らず、酸化還元反応を起こしうる物質であれば特に制約はない。
以上の結果から、特に正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上である場合に特に効果的に発揮される。負極活物質層の充填密度や活物質の種類については特に限定するものではない。
In addition, when the packing density of the positive electrode active material layer was fixed and the packing density of the negative electrode active material layer was changed from 1.30 g / cc to 1.80 g / cc, there was no difference as much as the packing density of the positive electrode active material layer. It was not dependent on the type of separator. Essentially, the side reaction product or dissolved product generated on the positive electrode is trapped by the coating layer and is prevented from moving to the separator or the negative electrode, so that the packing density of the negative electrode active material layer is effective. Do not depend. The negative electrode only contributes to the reduction reaction of by-products and dissolved substances, and is not limited to graphite as long as it is a substance that can cause an oxidation-reduction reaction.
From the above results, it is particularly effective when the packing density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more. The packing density of the negative electrode active material layer and the type of active material are not particularly limited.

〔第実施例〕
充電終止電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/cc、セパレータ本体の表面に形成された被覆層の物性(スラリーの総量に対する酸化チタンの濃度、ポリマー濃度、CMC濃度、界面活性剤濃度、及び、被覆層の厚み)を固定する一方、セパレータ(本発明電池の場合にはセパレータ本体)を変化させ、セパレータの物性と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
First Embodiment]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the packing density of the positive electrode active material layer is 3.60 g / cc, the physical properties of the coating layer formed on the surface of the separator body (the concentration of titanium oxide, the polymer concentration, the CMC concentration relative to the total amount of slurry) While fixing the surfactant concentration and the thickness of the coating layer, the separator (in the case of the battery of the present invention, the separator body) was changed, and the relationship between the physical properties of the separator and the charge storage characteristics was examined. Is shown below.

(実施例1)
実施例1としては、第最良の形態で示した電池を用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池E1と称する。
Example 1
As Example 1, the battery shown in the first best mode was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery E1.

(実施例2)
セパレータ本体として、平均孔径0.1μm、膜厚12μm、空孔率38%のものを用いた他は、実施例1と同様にして電池を作製した。尚、被覆層の厚みは2μmであるので、セパレータの総膜厚は14μmとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池E2と称する。
(Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a separator body having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 12 μm, and a porosity of 38% was used. Since the thickness of the coating layer is 2 μm, the total film thickness of the separator is 14 μm.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery E2.

(実施例3)
セパレータ本体として、平均孔径0.6μm、膜厚23μm、空孔率48%のものを用いた他は、実施例1と同様にして電池を作製した。尚、被覆層の厚みは2μmであるので、セパレータの総膜厚は25μmとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池E3と称する。
(Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a separator body having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 23 μm, and a porosity of 48% was used. Since the thickness of the coating layer is 2 μm, the total film thickness of the separator is 25 μm.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery E3.

(比較例1)
セパレータの被覆層を正極側に配置した他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池W1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the separator coating layer was disposed on the positive electrode side.
The battery thus produced is hereinafter referred to as a comparative battery W1.

(比較例2)
セパレータの被覆層を正極側に配置した他は、上記実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池W2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the separator coating layer was disposed on the positive electrode side.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery W2.

(実験)
本発明電池E1〜E3及び比較電池W1、W2の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表11に示す。尚、同表には、前記比較電池Z1〜比較電池Z6の結果についても示す。また、ここで得られた結果をもとに、セパレータ(セパレータ本体)の物性と充電保存後の残存容量の相関について検討したので、その結果を図5に示す。尚、充放電条件及び保存条件は、前記第1参考例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Table 11 shows the results obtained by examining the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the present invention batteries E1 to E3 and the comparative batteries W1 and W2. The table also shows the results of the comparative batteries Z1 to Z6. Further, based on the results obtained here, the correlation between the physical properties of the separator (separator body) and the remaining capacity after charge storage was examined, and the results are shown in FIG. The charge / discharge conditions and the storage conditions are the same as those in the experiment of the first reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

[考察]
(1)被覆層を設けたことの利点に関する考察
表11の結果から明らかなように、全ての電池において、電池の設計電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/ccとしているにも関わらず、負極側に被覆層が形成された本発明電池E1〜E3は、被覆層が形成されていない比較電池Z1〜Z6に比べて残存容量が大きく改善されることがわかる。このような実験結果となった理由は、前記第1参考例の実験で示したように、正極上で分解された電解液や正極から溶出したCo等が被覆層でトラップされるので、セパレータ本体や負極へ移動することによる堆積→反応(劣化)、目詰まりすることを抑制している、即ち、被覆層がフィルター機能を発揮しているためと推測される。
[Discussion]
(1) Consideration regarding advantages of providing coating layer As is clear from the results in Table 11, in all batteries, the design voltage of the battery was 4.40 V, and the packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc. In spite of this, it can be seen that the batteries E1 to E3 of the present invention in which the coating layer is formed on the negative electrode side have a significantly improved remaining capacity compared to the comparative batteries Z1 to Z6 in which the coating layer is not formed. The reason for this experimental result is that, as shown in the experiment of the first reference example, the electrolytic solution decomposed on the positive electrode, Co eluted from the positive electrode and the like are trapped by the coating layer, so that the separator body It is presumed that the deposition → reaction (deterioration) and clogging due to movement to the negative electrode are suppressed, that is, the coating layer exhibits the filter function.

一方、正極側に被覆層を配置した比較電池W1、W2では、負極側に被覆層を配置した本発明電池E1〜E3のみならず、被覆層を配置していない比較電池Z1〜Z6に比べても残存容量が小さくなっていることが認められる。これは、被覆層に含まれる界面活性剤や増粘剤(CMC)の電気化学的な安定性に起因する現象であり、正極による高酸化雰囲気でこれらの材質が分解したためと推測される。   On the other hand, in the comparison batteries W1 and W2 in which the coating layer is arranged on the positive electrode side, not only the invention batteries E1 to E3 in which the coating layer is arranged on the negative electrode side but also the comparison batteries Z1 to Z6 in which the coating layer is not arranged. It can also be seen that the remaining capacity is reduced. This is a phenomenon caused by the electrochemical stability of the surfactant and thickener (CMC) contained in the coating layer, and it is presumed that these materials were decomposed in a highly oxidizing atmosphere by the positive electrode.

尚、今回用いた非水溶性バインダーはCV特性で電気化学的に安定なことを確認しているが、総じて溶剤として水を用いると酸化に対して弱い傾向にある。溶剤として水を用いたときには、上記の結着剤と増粘剤と界面活性剤とが必要となる場合が多いが、酸化(分解)原因については、3種の物質のうちどの物質が強く影響しているかは現時点では不明であり、組合せによる影響である可能性も大きい。また、具体的な分解電位については不明であるが、種々の材料や条件を振った限りでは、温度に関しては50℃付近、電位的なものではLi参照極電位で正極電位が4.40V以上になるとこの傾向が強くなることがわかった。   In addition, although the water-insoluble binder used this time has been confirmed to be electrochemically stable with CV characteristics, when water is generally used as a solvent, it tends to be weak against oxidation. When water is used as a solvent, the above binder, thickener and surfactant are often required, but which of the three substances has a strong influence on the cause of oxidation (decomposition). Whether this is done is unknown at this time, and it is highly possible that this is due to the effect of the combination. Further, although the specific decomposition potential is unknown, as long as various materials and conditions are used, the temperature is about 50 ° C., and in the case of potential, the positive electrode potential is 4.40 V or more at the Li reference electrode potential. It became clear that this tendency became stronger.

更に、保存特性の他に45℃や60℃でのサイクル特性による安定性も評価を行ったが、同様の傾向を示した。即ち、負極側に被覆層を形成したセパレータを用いた電池では、被覆層を形成しないセパレータを用いた電池と同等以上の性能を示すが、正極側に被覆層を形成したセパレータを用いた電池では、数サイクルで分解によるガス発生や容量劣化が認められた。但し、正極側に被覆層を形成した場合であっても、通常の電池性能の評価(例えば25℃条件下の性能評価や4.2V設計電池での性能評価)では、特に異常は見られなかった。   Furthermore, in addition to the storage characteristics, the stability by the cycle characteristics at 45 ° C. and 60 ° C. was also evaluated, and the same tendency was shown. In other words, a battery using a separator with a coating layer on the negative electrode side shows performance equal to or better than a battery using a separator without a coating layer, but a battery using a separator with a coating layer on the positive electrode side. In several cycles, gas generation and capacity degradation due to decomposition were observed. However, even when a coating layer is formed on the positive electrode side, there is no abnormality in normal battery performance evaluation (for example, performance evaluation under 25 ° C. condition or performance evaluation with a 4.2 V design battery). It was.

(2)セパレータ本体に関する考察
また、上述の如く、被覆層を有するセパレータを用いた本発明電池E1〜E3では充電保存特性が改善されるが、その改善率は、セパレータ(セパレータ本体)の膜厚が薄いものほど高い。更に、セパレータの物性の一つであって膜厚が大きく関与する空孔体積(膜厚×空孔率)を指標にした場合、図5に示すように、約1500(単位:μm・%)以下で本発明の効果が十分に現れ、特に、約800(単位:μm・%)を境に本発明の効果が顕著に現れることがわかった。これは、前記第1参考例の実験で示した理由と同様の理由によるものと考えられる。
したがって、セパレータ本体の空孔体積(膜厚×空孔率)は1500(単位:μm・%)以下であることが望ましく、特に800(単位:μm・%)以下であることが望ましい。
(2) Consideration on the separator main body As described above, in the present invention batteries E1 to E3 using the separator having the coating layer, the charge storage characteristics are improved, but the improvement rate is the film thickness of the separator (separator main body). The thinner is the higher. Furthermore, when the pore volume (film thickness x porosity), which is one of the physical properties of the separator and greatly affects the film thickness, is used as an index, as shown in FIG. 5, about 1500 (unit: μm ·%) In the following, it was found that the effect of the present invention appears sufficiently, and in particular, the effect of the present invention appears remarkably at about 800 (unit: μm ·%). This is considered to be due to the same reason as shown in the experiment of the first reference example.
Therefore, the pore volume (film thickness x porosity) of the separator body is desirably 1500 (unit: μm ·%) or less, and particularly desirably 800 (unit: μm ·%) or less.

〔第実施例〕
セパレータ(本発明電池の場合にはセパレータ本体)を2種類用い、正極活物質層の充填密度を3.60g/ccとし、セパレータ本体の表面に形成された被覆層の物性(スラリーの総量に対する、酸化チタン、アクリロニトリル構造(単位)を含む共重合体、CM
C、及び、界面活性剤の各濃度及び被覆層の厚み)を固定する一方、充電終止電圧を変化させ、充電終止電圧と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[ Second Embodiment]
Using two types of separators (separator body in the case of the present invention battery), the packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc, and the physical properties of the coating layer formed on the surface of the separator body (relative to the total amount of slurry) Titanium oxide, copolymer containing acrylonitrile structure (unit), CM
C and each concentration of the surfactant and the thickness of the coating layer were fixed, while the charge end voltage was changed to examine the relationship between the charge end voltage and the charge storage characteristics. The results are shown below.

(実施例1)
充電終止電圧が4.20Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第実施例の実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池F1と称する。
Example 1
The battery was designed such that the end-of-charge voltage was 4.20 V, and the positive / negative capacity ratio was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Example 1 of the first example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery F1.

(実施例2)
充電終止電圧が4.20Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第実施例の実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池F2と称する。
(Example 2)
The battery was designed such that the end-of-charge voltage was 4.20 V, and the positive / negative capacity ratio was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Example 2 of the first example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery F2.

(実施例3)
充電終止電圧が4.30Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第実施例の実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池F3と称する。
(Example 3)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.30 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Example 1 of the first example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery F3.

(実施例4)
充電終止電圧が4.30Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第実施例の実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池F4と称する。
Example 4
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.30 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, as in Example 2 of the first example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery F4.

(実施例5)
充電終止電圧が4.35Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第実施例の実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池F5と称する。
(Example 5)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.35V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, as in Example 2 of the first example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery F5.

(比較例1)
セパレータの被覆層を正極側に配置した他は、上記実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池V1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the separator coating layer was disposed on the positive electrode side.
The battery thus produced is hereinafter referred to as a comparative battery V1.

(比較例2)
セパレータの被覆層を正極側に配置した他は、上記実施例4と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池V2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 4 except that the separator coating layer was disposed on the positive electrode side.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery V2.

(比較例3)
セパレータの被覆層を正極側に配置した他は、上記実施例5と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池V3と称する。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 5 except that the separator coating layer was disposed on the positive electrode side.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery V3.

(実験)
本発明電池F1〜F5及び比較電池V1〜V3の充電保存特性(充電保存後の残存容量
)について調べたので、その結果を表12及び表13に示す。尚、同表には、前記本発明電池E1、E2及び前記比較電池Y1〜Y6、W1、W2、Z1、Z2の結果についても示す。
尚、充放電条件及び保存条件は、前記第2参考例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the present invention batteries F1 to F5 and the comparative batteries V1 to V3 were examined, the results are shown in Tables 12 and 13. The table also shows the results of the batteries E1 and E2 of the present invention and the comparative batteries Y1 to Y6, W1, W2, Z1 and Z2.
The charge / discharge conditions and the storage conditions are the same as those in the experiment of the second reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

Figure 2007280911
Figure 2007280911

[考察]
表12及び表13から明らかなように、充電保存試験において、セパレータ(本発明電池F1〜F5、E1、E2及び比較電池V1〜V3、W1、W2の場合はセパレータ本体)が同一であるにも関わらず、セパレータ本体の負極側に被覆層が形成された本発明電池F1〜F5、E1、E2は、被覆層が形成されていない比較電池Y1〜Y6、Z1、Z2に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる(例えば、本発明電池F1と比較電池Y1を比較した場合や、本発明電池F2と比較電池Y2を比較した場合)。特に、セパレータの空孔体積が800μm・%よりも小さく、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池Y4、Y6、Z2では、充電保存特性の劣化の程度が非常に大きくなる傾向があるのに対して、これらの電池のセパレータ本体の負極側に被覆層を設けた本発明電池F4、F5、E2では、充電保存特性の劣化が抑制されていることが認められる。
[Discussion]
As is clear from Table 12 and Table 13, in the charge storage test, the separators (the separator bodies in the case of the present invention batteries F1 to F5, E1, and E2 and comparative batteries V1 to V3, W1, and W2) are the same. Regardless, the batteries F1 to F5, E1, and E2 of the present invention in which the coating layer is formed on the negative electrode side of the separator main body are after the charge storage compared to the comparative batteries Y1 to Y6, Z1, and Z2 in which the coating layer is not formed. It is recognized that the remaining capacity is greatly improved (for example, when the present invention battery F1 is compared with the comparative battery Y1, or when the present invention battery F2 is compared with the comparative battery Y2). In particular, in the comparative batteries Y4, Y6, and Z2 in which the separator pore volume is smaller than 800 μm ·% and the end-of-charge voltage is 4.30 V or more, the degree of deterioration of charge storage characteristics tends to be very large. On the other hand, in the batteries F4, F5 and E2 of the present invention in which the coating layer is provided on the negative electrode side of the separator body of these batteries, it is recognized that the deterioration of the charge storage characteristics is suppressed.

また、表12及び表13から明らかなように、セパレータの空孔体積が800μm・%よりも小さく、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池Y4、Y6、Z2では、残存容量確認後の再充電の際に、充電カーブが蛇行し、充電量が大幅に増加する挙動(異常充電挙動)が確認された(比較電池Z2の充放電特性を示す前記図3における蛇行部1参照)。更に、セパレータ(セパレータ本体)の空孔体積が800μm・%を超える場合についても調べたところ、充電終止電圧が4.40Vの比較電池Z1では上記挙動が確認された。一方、これらの電池のセパレータ本体の負極側に被覆層を設けた本発明電池F1〜F5、E1、E2では、上記挙動は確認されなかった。これは、前記第2参考例の実験で示した理由と同様の理由によるものと考えられる。 Further, as is clear from Tables 12 and 13, in comparative batteries Y4, Y6, and Z2, in which the separator pore volume is smaller than 800 μm ·% and the end-of-charge voltage is 4.30 V or more, the remaining capacity is confirmed after confirmation. During charging, the charging curve was meandering, and a behavior (abnormal charging behavior) in which the amount of charge was significantly increased was confirmed (see the meandering portion 1 in FIG. 3 showing the charge / discharge characteristics of the comparative battery Z2). Furthermore, when the pore volume of the separator (separator body) exceeded 800 μm ·% was examined, the above behavior was confirmed in the comparative battery Z1 having a charge end voltage of 4.40V. On the other hand, in the batteries F1 to F5, E1, and E2 of the present invention in which the coating layer was provided on the negative electrode side of the separator body of these batteries, the above behavior was not confirmed. This is considered to be due to the same reason as shown in the experiment of the second reference example.

更に、表12及び表13から明らかなように、セパレータ本体の負極側に被覆層が形成された本発明電池F2、F4、F5、E1、E2は、セパレータ本体の正極側に被覆層が形成された比較電池V1〜V3、W1、W2に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる(例えば、本発明電池F2と比較電池V1とを比較した場合や、本発明電池F4と比較電池V2とを比較した場合)。特に、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池V2、V3、W1、W2では、充電保存特性の劣化の程度が非常に大きくなる傾向があるのに対して、本発明電池F4、F5、E1、E2では、充電保存特性の劣化が抑制されていることが認められる。これは、前記第実施例の実験で示した理由と同様の理由によるものと考えられる。 Further, as is apparent from Tables 12 and 13, the batteries F2, F4, F5, E1, and E2 of the present invention in which the coating layer was formed on the negative electrode side of the separator body had the coating layer formed on the positive electrode side of the separator body. It can be seen that the remaining capacity after charge storage is significantly improved compared to the comparative batteries V1 to V3, W1, and W2 (for example, when the present invention battery F2 is compared with the comparison battery V1 or the present invention battery F4 and comparative battery V2 are compared). In particular, in comparison batteries V2, V3, W1, and W2 having a charge end voltage of 4.30 V or more, the degree of deterioration of charge storage characteristics tends to be very large, whereas the batteries F4, F5, and E1 of the present invention. In E2, it is recognized that the deterioration of the charge storage characteristics is suppressed. This is considered to be due to the same reason as shown in the experiment of the second embodiment.

以上の結果から、本作用効果は、セパレータ(セパレータ本体)の空孔体積が800μm・%以下である場合に特に有効であり、更に充電保存電圧が4.30V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.40V以上)、特に4.35V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.45V以上)の場合に、放電作動電圧の改善、残存・復帰率の改善、異常充電挙動の撲滅が出来る点で有効である。   From the above results, this effect is particularly effective when the pore volume of the separator (separator body) is 800 μm ·% or less, and the charge storage voltage is 4.30 V or more (the positive electrode potential with respect to the lithium reference electrode potential). Is 4.40V or higher), especially 4.35V or higher (positive electrode potential is 4.45V or higher with respect to the lithium reference electrode potential), the discharge operating voltage can be improved, the remaining / recovery rate can be improved, and abnormal charging behavior can be eradicated. Effective in terms.

〔第実施例〕
充電終止電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/cc、セパレータ(本発明電池の場合にはセパレータ本体)をCS1に固定する一方、セパレータ本体の表面に形成された被覆層の物性(スラリーの総量に対するアクリロニトリル構造を含む共重合体濃度)を変化させ、被覆層の物性と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[ Third embodiment]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the packing density of the positive electrode active material layer is 3.60 g / cc, and the separator (the separator body in the case of the battery of the present invention) is fixed to CS1, while the coating formed on the surface of the separator body The relationship between the physical properties of the coating layer and the charge storage characteristics was examined by changing the physical properties of the layer (concentration of the copolymer containing the acrylonitrile structure relative to the total amount of the slurry), and the results are shown below.

(実施例1)
セパレータの被覆層形成時に用いるスラリーとして、スラリーの総量に対するアクリロニトリル構造を含む共重合体濃度が0.5質量%のものを用いた他は、前記第実施例の実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池G1と称する。
Example 1
The battery was used in the same manner as in Example 1 of the first example except that the slurry used for forming the separator coating layer had a copolymer concentration containing an acrylonitrile structure of 0.5% by mass relative to the total amount of the slurry. Was made.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery G1.

(実施例2)
セパレータの被覆層形成時に用いるスラリーとして、スラリーの総量に対するアクリロニトリル構造を含む共重合体濃度が2質量%のものを用いた他は、前記第実施例の実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池G2と称する。
(Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 of the first example except that the slurry used for forming the separator coating layer had a concentration of 2% by mass of a copolymer containing an acrylonitrile structure with respect to the total amount of the slurry. did.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery G2.

(実施例3)
セパレータの被覆層形成時に用いるスラリーとして、スラリーの総量に対するアクリロニトリル構造を含む共重合体濃度が5質量%のものを用い、且つ、被覆層の厚みを3μmとした他は、前記第実施例の実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池G3と称する。
(Example 3)
The slurry used for forming the separator coating layer is the same as that of the first embodiment except that the concentration of the copolymer containing the acrylonitrile structure is 5% by mass with respect to the total amount of the slurry and the thickness of the coating layer is 3 μm. A battery was produced in the same manner as in Example 1.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery G3.

(実験)
本発明電池G1〜G3の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表14に示す。尚、同表には、前記本発明電池E1及び前記比較電池Z1の結果についても示す。
尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1参考例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Table 14 shows the results obtained by examining the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the batteries G1 to G3 of the present invention. The table also shows the results of the battery E1 of the present invention and the comparative battery Z1.
The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

[考察]
表14から明らかなように、充電保存試験において、セパレータ本体の負極側に被覆層が形成された本発明電池E1、G1〜G3は、被覆層が形成されていない比較電池Z1に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる。また、本発明電池E1、G1〜G3を比べると、充電保存後の残存容量は、スラリーの総量に対するアクリロニトリル構造を含む共重合体(非水溶性バインダー)の濃度や、被覆層の厚みには殆ど影響されないことが認められた。
[Discussion]
As is clear from Table 14, in the charge storage test, the batteries E1, G1 to G3 of the present invention in which the coating layer was formed on the negative electrode side of the separator body were charged and stored compared to the comparative battery Z1 in which the coating layer was not formed. It can be seen that the remaining residual capacity is greatly improved. Further, when the present invention batteries E1, G1 to G3 are compared, the remaining capacity after charge storage is almost equal to the concentration of the copolymer (insoluble binder) containing the acrylonitrile structure relative to the total amount of the slurry and the thickness of the coating layer. It was found that it was not affected.

ここで、被覆層の厚みが大きいほど、また、非水溶性バインダーの濃度が高いほど、電極間の抵抗増加(距離が長くなり且つリチウムイオン透過性が悪化することに起因)が生じるため、固形分の総量(酸化チタン、アクリロニトリル構造を含む共重合体、CMC、及び界面活性剤の総量)に対するアクリロニトリル構造を含む共重合体(非水溶性バインダー)の濃度が10質量%以下であることが好ましく、望ましくは5質量%以下、特に望ましくは3質量%以下であることが好ましい。   Here, the greater the thickness of the coating layer and the higher the concentration of the water-insoluble binder, the more the resistance between the electrodes increases (because the distance becomes longer and the lithium ion permeability deteriorates). The concentration of the copolymer (non-water-soluble binder) containing the acrylonitrile structure with respect to the total amount (total amount of titanium oxide, copolymer containing the acrylonitrile structure, CMC, and surfactant) is preferably 10% by mass or less. Desirably, it is preferably 5% by mass or less, particularly preferably 3% by mass or less.

一方、被覆層の厚みとしては、電池の負荷特性の低下やエネルギー密度の低下を抑制するために、4μm以下に規制することが好ましく、特に、2μm以下に規制することが望ましい。尚、被覆層の厚みが1μm程度あれば、本発明の作用効果を発揮することを確認している。   On the other hand, the thickness of the coating layer is preferably regulated to 4 μm or less, and more preferably 2 μm or less, in order to suppress a decrease in battery load characteristics and a decrease in energy density. In addition, if the thickness of a coating layer is about 1 micrometer, it has confirmed that the effect of this invention is exhibited.

〔第実施例〕
充電終止電圧を4.40V、被覆層の厚みを2μm、セパレータとして、本発明電池ではIS15を、比較電池ではCS2を用い、正極活物質層の充填密度を変化させ、正極活物質層の充填密度と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[ Fourth embodiment]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the thickness of the coating layer is 2 μm, the separator of the present invention is IS15, the comparative battery is CS2, and the packing density of the cathode active material layer is changed. And the relationship between the charge storage characteristics and the results are shown below.

(実施例1)
正極活物質層の充填密度を3.20g/ccとした他は、前記第実施例の実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池H1と称する。
Example 1
A battery was fabricated in the same manner as in Example 2 of the first example except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.20 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery H1.

(実施例2)
正極活物質層の充填密度を3.40g/ccとした他は、前記第実施例の実施例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池H2と称する。
(Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 2 of the first example except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.40 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery H2.

(実験)
本発明電池H1、H2の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表15に示す。尚、同表には、前記本発明電池E2及び前記比較電池Z2、X1〜X3、W2の結果についても示す。
尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1参考例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Since the storage characteristics (remaining capacity after storage) of the batteries H1 and H2 of the present invention were examined, the results are shown in Table 15. The table also shows the results of the battery E2 of the present invention and the comparative batteries Z2, X1 to X3, and W2.
The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first reference example.

Figure 2007280911
Figure 2007280911

表15から明らかなように、正極活物質層の充填密度が3.20g/ccの場合には、本発明電池H1のみならず、比較電池X1においてもある程度の残存容量であることが認められるが、正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上の場合には、本発明電池H2、E2ではある程度の残存容量であることが認められるものの、比較電池Z2、X2、X3では残存容量が極めて低下していることが認められる。これは電解液に接する表面積の問題と、副反応の生じる箇所の劣化の程度に起因した現象と推測される。具体的な理由は、前記第4参考例の実験で示した理由と同様の理由によるものと考えられる。
以上の結果から、特に正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上である場合に特に効果的に発揮される。但し、負極活物質層の充填密度や活物質の種類については特に限定するものではない。
As apparent from Table 15, when the packing density of the positive electrode active material layer is 3.20 g / cc, it is recognized that the remaining capacity is not only in the present invention battery H1 but also in the comparative battery X1. When the positive electrode active material layer has a packing density of 3.40 g / cc or more, the batteries H2 and E2 of the present invention have a certain remaining capacity, but the comparative batteries Z2, X2 and X3 have a remaining capacity. It can be seen that it is very low. This is presumed to be a phenomenon caused by the problem of the surface area in contact with the electrolyte and the degree of deterioration at the site where the side reaction occurs. The specific reason is considered to be the same as the reason shown in the experiment of the fourth reference example.
From the above results, it is particularly effective when the packing density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more. However, the packing density of the negative electrode active material layer and the type of the active material are not particularly limited.

〔その他の事項〕
[a]溶剤として有機溶剤を用いた場合(バインダーとして非水溶性バインダーを用いた場合)に特有の事項
(1)非水溶性バインダーの材質としては、アクリロニトリル単位を含む共重合体に限定するものではなく、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PAN(ポリアクリロニトリル)、SBR(スチレンブタジエンゴム)等やその変性体及び誘導体、ポリアクリル酸誘導体等であっても良い。ただし、少量添加で非水溶性バインダーとしての効果を発揮するには、アクリロニトリル単位を含む共重合体やポリアクリル酸誘導体が好ましい。
[Other matters]
[A] Items specific to the case where an organic solvent is used as a solvent (when a water-insoluble binder is used as a binder) (1) The material of the water-insoluble binder is limited to a copolymer containing an acrylonitrile unit. Instead, PTFE (polytetrafluoroethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), PAN (polyacrylonitrile), SBR (styrene butadiene rubber) and the like, modified products and derivatives thereof, polyacrylic acid derivatives, and the like may be used. However, a copolymer or polyacrylic acid derivative containing an acrylonitrile unit is preferable in order to exhibit the effect as a water-insoluble binder with a small amount of addition.

(2)被覆層は、セパレータ本体の両面に形成することに限定するものではなく、片面にのみ形成しても良い。このように、片面にのみ形成した場合には、セパレータの厚みが小さくなって、電池容量が低下するのを抑制できる。また、片面にのみ形成する場合には、よりトラップ効果を高めるために、正極側のセパレータ本体に形成することが望ましい。すなわち、被覆層は正極側のセパレータ本体の表面に形成されていれば、正極で反応した電解液の分解物や正極活物質から溶出するコバルトイオンやマンガンイオンが、即座に(セパレータに移動する前に)トラップされるので、上記効果を一層発揮できるからである。 (2) The coating layer is not limited to being formed on both sides of the separator body, and may be formed only on one side. Thus, when it forms only in one side, the thickness of a separator becomes small and it can suppress that a battery capacity falls. Moreover, when forming only on one side, in order to raise a trap effect more, forming in the separator main body by the side of a positive electrode is desirable. That is, if the coating layer is formed on the surface of the separator body on the positive electrode side, cobalt ions and manganese ions eluted from the electrolytic solution reacted with the positive electrode and the positive electrode active material immediately (before moving to the separator). This is because the above effect can be further exhibited.

[b]溶剤として水を用いた場合(バインダーとして非水溶性バインダーと水溶性バインダーとを用いた場合)に特有の事項
(1)非水溶性バインダーの材質としては、アクリロニトリル単位を含む共重合体に限定するものではなく、その他のアクリル系ポリマー、ニトリル系ポリマー、ジエン系ポリマー、またこれらの共重合体等の非フッ素含有ポリマーが望ましい。PVDFやPTFE等のフッ素含有ポリマーも用いることはできるが、少量添加で結着力を発揮できること、柔軟性に富んでいることという機能を十分発揮するためには、非フッ素含有ポリマーを用いることが望ましく、特に、アクリル系ポリマーを用いることが好ましい。尚、非水溶性ポリマーの添加量は、固形分の総量(多孔質層を形成する粒子であって、上記実施例ではフィラー粒子、非水溶性バインダー、水溶性バインダー、及び界面活性剤の総量)に対して10質量%以下、好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下であることが望ましい。また、結着性を十分に発揮するには0.5質量%以上であることが望ましい。また、被覆層はセパレータの負極側に配置されるので、正極とは直接接触せず、正極電位に対する安定性は特段の配慮は必要ない。但し、4.1V程度で電気化学的に不安定なSBR等、正極電位で分解することが予めわかっている材料を使用することは好ましくない。
[B] Items peculiar when water is used as a solvent (when a water-insoluble binder and a water-soluble binder are used as a binder) (1) The material of the water-insoluble binder is a copolymer containing an acrylonitrile unit. However, other acrylic polymers, nitrile polymers, diene polymers, and non-fluorine-containing polymers such as copolymers thereof are desirable. Fluorine-containing polymers such as PVDF and PTFE can also be used, but it is desirable to use a non-fluorine-containing polymer in order to sufficiently exhibit the function of being able to exert a binding force with a small amount of addition and being flexible. In particular, it is preferable to use an acrylic polymer. The addition amount of the water-insoluble polymer is the total amount of solids (particles forming the porous layer, and in the above examples, the total amount of filler particles, water-insoluble binder, water-soluble binder, and surfactant). 10 mass% or less, preferably 5 mass% or less, more preferably 3 mass% or less. Moreover, in order to fully exhibit binding property, it is desirable that it is 0.5 mass% or more. Moreover, since the coating layer is disposed on the negative electrode side of the separator, it does not come into direct contact with the positive electrode, and the stability with respect to the positive electrode potential does not require special consideration. However, it is not preferable to use a material that is known in advance to decompose at the positive electrode potential, such as electrochemically unstable SBR at about 4.1 V.

(2)水溶性ポリマーとしてはCMCをはじめとするセルロース系ポリマー、及び、これらのアンモニウム塩、アルカリ金属塩、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩などが挙げられる。これらの水溶性ポリマーの添加量は、固形分の総量に
対して、10質量%以下、好ましくは0.5質量%以上3質量%以下であることが望ましい。
(2) Examples of the water-soluble polymer include cellulose-based polymers including CMC, and ammonium salts, alkali metal salts, polyacrylic acid ammonium salts, polycarboxylic acid ammonium salts, and the like thereof. The addition amount of these water-soluble polymers is 10% by mass or less, preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less, based on the total amount of solids.

(3)界面活性剤の種類には特に制約はないが、リチウムイオン電池内部での電池性能への影響等を考慮すると非イオン性の界面活性剤が好ましい。また、これらの界面活性剤の添加量は、固形分の総量に対して、3質量%以下、好ましくは0.5質量%以上1質量%以下であることが望ましい。 (3) Although there is no restriction | limiting in particular in the kind of surfactant, A nonionic surfactant is preferable when the influence on the battery performance inside a lithium ion battery, etc. are considered. Moreover, the addition amount of these surfactants is 3% by mass or less, preferably 0.5% by mass or more and 1% by mass or less, based on the total amount of solids.

(4)固形分の総量に対するフィラー粒子を除く固形分の総量(上記実施例では非水溶性バインダー、水溶性バインダー、及び界面活性剤の総量)は30質量%以下であることが望ましい。 (4) The total amount of solids excluding filler particles relative to the total amount of solids (total amount of water-insoluble binder, water-soluble binder, and surfactant in the above examples) is desirably 30% by mass or less.

[c]両者に共通の事項
(1)正極活物質としては、上記コバルト酸リチウムに限定するものではなく、コバルト−ニッケル−マンガンのリチウム複合酸化物、アルミニウム−ニッケル−マンガンのリチウム複合酸化物、アルミニウム−ニッケル−コバルトの複合酸化物等のコバルト或いはマンガンを含むリチウム複合酸化物や、スピネル型マンガン酸リチウム等でも構わない。好ましくはリチウム参照極電位で4.3Vの比容量に対して、それ以上の充電により容量増加する正極活物質であり、且つ層状構造であることが好ましい。また、これらの正極活物質は単独で用いても良く、他の正極活物質と混合されていても良い。
[C] Items common to both (1) The positive electrode active material is not limited to the lithium cobalt oxide, but is a cobalt-nickel-manganese lithium composite oxide, an aluminum-nickel-manganese lithium composite oxide, A lithium composite oxide containing cobalt or manganese, such as an aluminum-nickel-cobalt composite oxide, or spinel type lithium manganate may be used. Preferably, it is a positive electrode active material whose capacity increases by further charging with respect to a specific capacity of 4.3 V at the lithium reference electrode potential, and preferably has a layered structure. Moreover, these positive electrode active materials may be used independently and may be mixed with the other positive electrode active material.

(2)正極合剤の混合方法としては、湿式混合法に限定するものではなく、事前に正極活物質と導電剤を乾式混合した後に、PVDFとNMPを混合、攪拌するような方法であっても良い。 (2) The method of mixing the positive electrode mixture is not limited to the wet mixing method, and is a method in which the positive electrode active material and the conductive agent are dry mixed in advance, and then PVDF and NMP are mixed and stirred. Also good.

(3)負極活物質としては、上記黒鉛に限定されるものではなく、グラファイト、コークス、酸化スズ、金属リチウム、珪素、及びそれらの混合物等、リチウムイオンを挿入脱離できうるものであればその種類は問わない。 (3) The negative electrode active material is not limited to the above graphite, and any material that can insert and desorb lithium ions, such as graphite, coke, tin oxide, metallic lithium, silicon, and a mixture thereof. Any type.

(4)電解液のリチウム塩としては、上記LiPFに限定されるものではなく、LiBF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiPF6−X(C2n+1[但し、1<x<6、n=1又は2]等でも良く、これら2種以上を混合して使用することもできる。リチウム塩の濃度は特に限定されないが、電解液1リットル当り0.8〜1.5モルに規制するのが望ましい。また、電解液の溶媒としては上記エチレンカーボネート(EC)やジエチルカーボネート(DEC)に限定するものではないが、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。 (4) The lithium salt of the electrolytic solution is not limited to the above LiPF 6 , but LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiPF 6-X ( C n F 2n + 1) X [ where, 1 <x <6, n = 1 or 2] may be such, it is also possible to use a mixture of two or more thereof. The concentration of the lithium salt is not particularly limited, but is preferably regulated to 0.8 to 1.5 mol per liter of the electrolyte. The solvent of the electrolytic solution is not limited to ethylene carbonate (EC) or diethyl carbonate (DEC), but propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GBL), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate. A carbonate-based solvent such as (DMC) is preferable, and a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate is more preferable.

(5)本発明は液系の電池に限定するものではなく、ゲル系のポリマー電池にも適用することができる。この場合のポリマー材料としては、ポリエーテル系固体高分子、ポリカーボネート系固体高分子、ポリアクリロニトリル系固体高分子、オキセタン系ポリマー、エポキシ系ポリマー及びこれらの2種以上からなる共重合体もしくは架橋した高分子若しくはPVDFが例示され、このポリマー材料とリチウム塩と電解質を組合せてゲル状にした固体電解質を用いることができる。 (5) The present invention is not limited to a liquid battery, but can be applied to a gel polymer battery. Examples of the polymer material in this case include polyether solid polymer, polycarbonate solid polymer, polyacrylonitrile solid polymer, oxetane polymer, epoxy polymer, a copolymer composed of two or more of these, or a crosslinked polymer. A molecule or PVDF is exemplified, and a solid electrolyte in which this polymer material, a lithium salt, and an electrolyte are combined into a gel can be used.

本発明は、例えば携帯電話、ノートパソコン、PDA等の移動情報端末の駆動電源で、特に高容量が必要とされる用途に適用することができる。また、高温での連続駆動が要求される高出力用途で、HEVや電動工具といった電池の動作環境が厳しい用途にも展開が
期待できる。
The present invention can be applied to a drive power source of a mobile information terminal such as a mobile phone, a notebook personal computer, and a PDA, for example, in applications that require a particularly high capacity. In addition, it can be expected to be used in high output applications that require continuous driving at high temperatures and applications where the battery operating environment is severe, such as HEVs and electric tools.

コバルト酸リチウムの結晶構造の変化と電位との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the change of the crystal structure of lithium cobaltate, and electric potential. 充電保存後の残存容量とセパレータの空孔体積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the residual capacity | capacitance after charge storage, and the void | hole volume of a separator. 比較電池Z2における充放電容量と電池電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and battery voltage in the comparison battery Z2. 本発明電池A2における充放電容量と電池電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between charging / discharging capacity | capacitance and battery voltage in this invention battery A2. 充電保存後の残存容量とセパレータの空孔体積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the residual capacity | capacitance after charge storage, and the void | hole volume of a separator.

1 蛇行部
1 Meandering part

Claims (22)

正極活物質を含む正極活物質層を有する正極、負極活物質を有する負極、及びこれら両極間に介装されたセパレータから成る電極体と、この電極体に含浸された非水電解質とを備えた非水電解質電池において、
上記正極活物質には、少なくともコバルト又はマンガンが含まれると共に、上記セパレータは多孔質のセパレータ本体と、このセパレータ本体の負極側の表面に形成された被覆層とから成り、且つ、この被覆層にはフィラー粒子と非水溶性バインダーと水溶性バインダーとが含まれていることを特徴とする非水電解質電池。
An electrode body comprising a positive electrode having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a separator interposed between the two electrodes, and a nonaqueous electrolyte impregnated in the electrode body In non-aqueous electrolyte batteries,
The positive electrode active material contains at least cobalt or manganese, and the separator includes a porous separator body and a coating layer formed on the negative electrode side surface of the separator body. Is a nonaqueous electrolyte battery comprising filler particles, a water-insoluble binder, and a water -soluble binder.
上記フィラー粒子に対する非水溶性バインダーの濃度が50質量%以下である、請求項記載の非水電解質電池。 The concentration of the water-insoluble binder to said filler particles is less than 50 wt%, the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein. 上記非水溶性バインダーが、アクリロニトリル単位を含む共重合体及び/又はポリアクリル酸誘導体から成る、請求項1又は2記載の非水電解質電池。 The non-water-soluble binder, a copolymer and / or polyacrylic acid derivatives including acrylonitrile units, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2, wherein. 上記非水溶性バインダーが非フッ素含有ポリマーから成り、上記水溶性バインダーがセルロース系ポリマー又はこのアンモニウム塩、アルカリ金属塩、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩から成る群から選択される少なくとも1種から成る、請求項記載の非水電解質電池。 The water-insoluble binder is made of a non-fluorine-containing polymer, and the water-soluble binder is at least one selected from the group consisting of cellulosic polymers or ammonium salts, alkali metal salts, polyacrylic acid ammonium salts, and polycarboxylic acid ammonium salts. consists seeds, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein. 上記被覆層には界面活性剤が含まれている、請求項記載の非水電解質電池。 The above coating layer contains a surfactant, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein. 固形分の総量に対する上記非水溶性バインダーの割合が10質量%以下である、請求項記載の非水電解質電池。 The proportion of the non-water-soluble binder to the total amount of solids is less than 10 wt%, the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein. フィラー粒子の量に対するフィラー粒子を除く固形分の総量が30質量%以下である、請求項記載の非水電解質電池。 The total amount of solids excluding the filler particles to the amount of filler particles is less than 30 wt%, the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein. 上記セパレータ本体の厚みをx(μm)とし、上記セパレータ本体の空孔率をy(%)
とした場合に、xとyとを乗じた値が1500(μm・%)以下となるように規制される、請求項1〜記載の非水電解質電池。
The thickness of the separator body is x (μm), and the porosity of the separator body is y (%).
And when a value obtained by multiplying the x and y is regulated so that the 1500 (·% μm) or less, the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1-7, wherein.
上記xとyとを乗じた値が800(μm・%)以下となるように規制される、請求項記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 8 , wherein a value obtained by multiplying x and y is regulated to be 800 (μm ·%) or less. 上記フィラー粒子が無機粒子から成る、請求項1〜記載の非水電解質電池。 It said filler particles comprise inorganic particles, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1-9, wherein. 上記無機粒子がルチル型のチタニア及び/又はアルミナから成る、請求項10記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 10 , wherein the inorganic particles are made of rutile type titania and / or alumina. 上記フィラー粒子の平均粒径が上記セパレータ本体の平均孔径より大きくなるように規制される、請求項1〜11記載の非水電解質電池。 The average particle size of the filler particles is regulated to be larger than the average pore diameter of the separator body, a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 to 11 wherein. 上記被覆層の厚みが4μm以下である、請求項1〜12記載の非水電解質電池。 The thickness of the coating layer is 4μm or less, the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 to 12 wherein. 上記正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上である、請求項1〜13記載の非水電解質電池。 The filling density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more, the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 to 13 wherein. リチウム参照極電位に対して4.30V以上となるまで上記正極が充電される、請求項1〜14記載の非水電解質電池。 The positive electrode until the above 4.30V against the lithium reference electrode potential is charged, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1-14, wherein. リチウム参照極電位に対して4.40V以上となるまで上記正極が充電される、請求項1〜14記載の非水電解質電池。 The positive electrode until the above 4.40V against the lithium reference electrode potential is charged, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1-14, wherein. リチウム参照極電位に対して4.45V以上となるまで上記正極が充電される、請求項1〜14記載の非水電解質電池。 The positive electrode until the above 4.45V against the lithium reference electrode potential is charged, non-aqueous electrolyte battery according to claim 1-14, wherein. 上記正極活物質には、少なくともアルミニウム或いはマグネシウムが固溶されたコバルト酸リチウムが含まれており、且つ、このコバルト酸リチウム表面には、コバルト酸リチウムと電気的に接触したジルコニウムが固着されている、請求項1〜17記載の非水電解質電池。 The positive electrode active material contains at least lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved, and zirconium in electrical contact with the lithium cobaltate is fixed to the lithium cobaltate surface. the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 to 17 wherein. 50℃以上の雰囲気下で使用されることがある、請求項1〜18記載の非水電解質電池。 It may be used in an atmosphere of more than 50 ° C., the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 to 18 wherein. 多孔質のセパレータ本体における一方の表面に、フィラー粒子と非水溶性バインダーと水溶性バインダーと水とを含むスラリーを塗布、乾燥し、セパレータ本体における一方の表面に被覆層を形成することにより、セパレータを作製するステップと、
少なくともコバルト又はマンガンとリチウムとを含む正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極との間に、上記被覆層が負極側に配置された状態で両極間にセパレータを配置して電極体を作製するステップと、
上記電極体に非水電解質を含浸させるステップと、
を有することを特徴とする非水電解質電池の製造方法。
A separator containing filler particles, a water-insoluble binder, a water-soluble binder, and water is applied to one surface of the porous separator body and dried to form a coating layer on one surface of the separator body. Creating a step;
An electrode body in which a separator is disposed between both electrodes between a positive electrode having a positive electrode active material containing at least cobalt or manganese and lithium and a negative electrode having a negative electrode active material with the coating layer disposed on the negative electrode side. Creating a step;
Impregnating the electrode body with a non-aqueous electrolyte;
A method for producing a nonaqueous electrolyte battery, comprising:
上記スラリー中には、更に界面活性剤が含まれている、請求項20記載の非水電解質電池の製造方法。 The method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to claim 20 , wherein the slurry further contains a surfactant. 上記セパレータを作製するステップにおいて、被覆層の形成方法としてドクターブレード法、グラビアコート法、転写法又はダイコート法を用いる、請求項20又は21記載の
非水電解質電池の製造方法。
The method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to claim 20 or 21 , wherein, in the step of producing the separator, a doctor blade method, a gravure coating method, a transfer method or a die coating method is used as a method for forming the coating layer.
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