JP5924925B2 - 二次電池用正極及び二次電池 - Google Patents
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Description
まず、図1及び図2に基づいて、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池1の構成を説明する。リチウムイオン二次電池1は、正極集電体2と、正極3と、電解質層4と、負極5と、負極集電体6とを備える。
リチウムイオン二次電池1の製造方法は、特に限定されず、公知の方法が任意に適用される。例えば、正極3及び負極5は、各電極の材料を含むスラリーを作製し、このスラリーを集電体上に塗布し、スラリーを乾燥させ、乾燥後の積層体を圧延することで作製される。電解質層4は、電解液をセパレータに含浸させることで作製される。
次に、本実施形態の実施例及び比較例について説明する。リチウムイオン二次電池を構成する各材料の種類及び質量を変更して以下の各工程を行うことで、実施例1〜11、比較例1〜9に係るリチウムイオン二次電池を製造した。
平均粒径16μmのLi・Co系複合酸化物(LiCoO2)と第1の繊維状炭素とをノビルタNOB−130(ホソカワミクロン株式会社製)により乾式で複合化することで複合化正極活物質を得た。このときの負荷動力は1.5kWであり、複合化処理は10分行われた。ここで、リチウムコバルト複合酸化物の平均粒径は、各粒子を球体とみなした時の粒度(直径)、いわゆる球相当径を算術平均した値である。平均粒径は、レーザ回折・散乱式粒度分析計MT3000(マイクロトラック製)により測定された。
負極活物質である黒鉛と、結着剤であるスチレンブタジエンゴム(SBR)と、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース(CMC)水溶液とを、負極活物質と結着剤と増粘剤との質量比が98:1:1になるように調製した。ついで、これらを混練することで負極スラリーを作製した。
エチレンカーボネート(EC)及びジメチルカーボネート(DMC)を体積比3:7で混合した溶媒に対し、LiPF6を1モル/リットルとなるように溶解することでLiPF6溶液を作製した。ついで、LiPF6溶液100質量部に対し1質量部のビニレンカーボネートを混合することで、電解液を作製した。
上記の方法で作製した正極及び負極を所定の大きさに切り出し、集電体である金属箔に集電タブを取付けた。次いで、正極及び負極の間にポリオレフィン系微多孔膜(ND525(旭化成イーマテリアルズ株式会社製))からなる厚さ25μmのセパレータを挟むことで、平板状電極体とした。この平板状電極体を、PET(ポリエチレンテレフタート)及びアルミニウムの積層体で構成されたラミネート容器中に挿入し、開口部から集電タブが外部に突き出る状態とした後、外装体の封止部を封止した。次に、上記の外装体の開口部から、上記電解液を注入し、その後、開口部を封止することにより、電池を作製した。
室温環境下0.5Cの定電流定電圧充電を上限電圧4.35Vまで行った後、0.2Cの定電流放電を下限電圧3.0Vまで行うことで0.2C放電容量を測定した。次に0.5Cの定電流定電圧充電を上限電圧4.35Vまで行った後、1Cの定電流放電を下限電圧3.0Vまで行うことで1C放電容量を測定した。
室温環境下上限電圧4.35V、0.5Cの定電流定電圧充電と下限電圧3.0Vまでの1Cの定電流放電を300サイクル行い、1サイクル目の放電容量に対する300サイクル目の放電容量維持率をサイクル特性として求めた。
正極が正極集電体に保持されるために必要な結着剤量を、得られた正極と正極集電体との180°剥離強度測定を行うことで導き出した。剥離強度測定は、以下のように行われた。
正極側に粘着テープを貼り、180°ピール試験を行った。ピール速度は100mm/minとした。同様の試験を2回行い、得られた値の算術平均値を測定値とした。
また、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液を用いる場合について説明したが、電解液を高分子化合物などの保持体に保持させたゲル状の電解質を用いるようにしてもよい。このような高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル,ポリフッ化ビニリデン,フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体,ポリテトラフルオロエチレン,ポリヘキサフルオロプロピレン,ポリエチレンオキサイド,ポリプロピレンオキサイド,ポリフォスファゼン,ポリシロキサン,ポリ酢酸ビニル,ポリビニルアルコール,ポリメタクリル酸メチル,ポリアクリル酸,ポリメタクリル酸,スチレン−ブタジエンゴム,ニトリル−ブタジエンゴム,ポリスチレンあるいはポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的安定性の点からはポリアクリロニトリル,ポリフッ化ビニリデン,ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
2 正極集電体
3 正極
4 電解質層
5 負極
6 負極集電体
Claims (6)
- 正極活物質及び前記正極活物質の表面に複合化された第1の繊維状炭素を含む複合化正極活物質と、第2の繊維状炭素と、カーボンブラックと、を含み、
前記第1の繊維状炭素の前記複合化正極活物質の質量に対する質量%は0.3〜2.0質量%であり、
前記第2の繊維状炭素の前記第1の繊維状炭素及び前記第2の繊維状炭素の総質量に対する質量%は20〜80質量%であり、
前記カーボンブラックの前記第2の繊維状炭素及び前記カーボンブラックの総質量に対する質量%は10〜60質量%であることを特徴とする、二次電池用正極。 - 前記正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物であることを特徴とする、請求項1記載の二次電池用正極。
- 前記第1の繊維状炭素及び第2の繊維状炭素は、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、及びこれらとカーボンブラックとの複合体からなる群より選択されるいずれか1つであることを特徴とする、請求項1または2記載の二次電池用正極。
- 前記第1の繊維状炭素及び第2の繊維状炭素の平均繊維径は10〜150nmであり、平均繊維長は5〜30μmであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用正極。
- 前記カーボンブラックは、ケッチェンブラック及びアセチレンブラックからなる群から選択されるいずれか1つからなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用正極。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池用正極を備えることを特徴とする、二次電池。
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