JP2011249254A - Positive electrode body for nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof - Google Patents
Positive electrode body for nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011249254A JP2011249254A JP2010123668A JP2010123668A JP2011249254A JP 2011249254 A JP2011249254 A JP 2011249254A JP 2010123668 A JP2010123668 A JP 2010123668A JP 2010123668 A JP2010123668 A JP 2010123668A JP 2011249254 A JP2011249254 A JP 2011249254A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- current collector
- electrode active
- electrode body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、非水電解質電池の正極層に利用される正極体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode body used for a positive electrode layer of a nonaqueous electrolyte battery and a method for producing the same.
携帯情報端末、電動車両及び家庭用電力貯蔵装置などの電気機器の電源には、正極集電体と正極活物質層とを有する正極層、負極集電体と負極活物質層とを有する負極層、及びこれら電極層の間に配される電解質層を備える非水電解質電池が利用されている。非水電解質電池のなかでも、正負極間のリチウムイオンの移動により充放電を行うリチウムイオン電池は、特に、充放電特性に優れる。そのため、リチウムイオン電池は、活発に研究開発が進められている。 As a power source for electric devices such as portable information terminals, electric vehicles, and household power storage devices, a positive electrode layer having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, and a negative electrode layer having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer In addition, a nonaqueous electrolyte battery including an electrolyte layer disposed between these electrode layers is used. Among nonaqueous electrolyte batteries, a lithium ion battery that charges and discharges by movement of lithium ions between positive and negative electrodes is particularly excellent in charge and discharge characteristics. Therefore, research and development of lithium ion batteries are being actively conducted.
例えば、特許文献1には、リチウム複合酸化物の焼結体を非水電解質電池の正極活物質層に利用する技術が開示されている。これにより、正極での導電性、活物質充填密度及び反応面積が大きくなり、電池の充放電効率が改善され、エネルギー密度が向上する効果が得られることが開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a technique of using a sintered body of a lithium composite oxide for a positive electrode active material layer of a nonaqueous electrolyte battery. Thereby, it is disclosed that the conductivity, the active material filling density and the reaction area at the positive electrode are increased, the charge / discharge efficiency of the battery is improved, and the energy density is improved.
ところで、正極層を構成する正極集電体には、アルミニウム箔を用いる場合が知られているほか、三次元的に多孔を有する多孔質金属体を用いる場合が知られている。その多孔質金属体としては、繊維状のアルミニウムを絡み合わせたアルミニウム不織布や、溶融したアルミニウム金属を発泡させることにより作られたアルミニウム発泡体が知られる。アルミニウム発泡体の例として、特許文献2には、アルミニウム金属を溶融させた状態で発泡剤及び増粘剤を加えて攪拌するというアルミニウム発泡体の製造方法が開示されている。このアルミニウム発泡体は、その製造方法の特質上、多数の独立気泡(閉気孔)を含んでいる。 By the way, the case where an aluminum foil is used for the positive electrode current collector constituting the positive electrode layer is known, and the case where a porous metal body having three-dimensional porosity is used. As the porous metal body, an aluminum nonwoven fabric entangled with fibrous aluminum and an aluminum foam made by foaming molten aluminum metal are known. As an example of the aluminum foam, Patent Document 2 discloses a method for producing an aluminum foam in which a foaming agent and a thickener are added and stirred in a state where aluminum metal is melted. This aluminum foam contains a large number of closed cells (closed pores) due to the characteristics of the manufacturing method.
多孔質金属体としては、連通気孔を持ち、気孔率が90%以上もあるニッケル多孔体が広く知られている。ニッケル多孔体は、発泡ウレタン等の連通孔を有する発泡樹脂の骨格表面にニッケル層を形成した後、発泡樹脂を熱分解し、その後、熱分解で酸化しているニッケルを還元処理することによって製造されている。この製造方法において、発泡樹脂の骨格表面にニッケル層を形成する方法は、発泡樹脂の骨格表面にカーボン粉末等を塗布して導電化処理した後、電気めっきによってニッケルを析出させることにより行われている。しかし、このニッケル多孔体を、有機電解液系リチウムイオン電池の正極集電体に用いた場合、ニッケル多孔体の電位が貴になった際に、ニッケル多孔体の耐電解液性が劣るという問題が指摘されている。一方、正極集電体の材質がアルミニウムであれば、このような問題を生じない。 As a porous metal body, a nickel porous body having continuous air holes and a porosity of 90% or more is widely known. A nickel porous body is manufactured by forming a nickel layer on the surface of a foamed resin skeleton having communicating holes such as urethane foam, then pyrolyzing the foamed resin, and then reducing the oxidized nickel by thermal decomposition. Has been. In this manufacturing method, the nickel layer is formed on the surface of the foamed resin skeleton by applying carbon powder or the like to the surface of the foamed resin skeleton and conducting a conductive treatment, and then depositing nickel by electroplating. Yes. However, when this nickel porous body is used as a positive electrode current collector of an organic electrolyte-based lithium ion battery, when the potential of the nickel porous body becomes noble, the resistance to electrolytic solution of the nickel porous body is poor. Has been pointed out. On the other hand, when the material of the positive electrode current collector is aluminum, such a problem does not occur.
そこで、ニッケル多孔体の製造方法を応用したアルミニウム多孔体の製造方法も開発されている。たとえば、特許文献3には、「三次元網目状構造を有する発泡樹脂の骨格に、メッキ法もしくは蒸着法、スパッタ法、CVD法などの気相法より、Alの融点以下で共晶合金を形成する金属による皮膜を形成した後、Al粉末と結着剤及び有機溶剤を主成分としたペーストを上記皮膜を形成した発泡樹脂に含浸塗着し、次いで非酸化性雰囲気において550℃以上750℃以下の温度で熱処理をする金属多孔体の製造方法」が開示されている。 In view of this, a method for producing a porous aluminum body using a method for producing a nickel porous body has also been developed. For example, Patent Document 3 states that “a eutectic alloy is formed on a foamed resin skeleton having a three-dimensional network structure at a temperature lower than the melting point of Al by a vapor phase method such as a plating method, a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method. After forming a film made of a metal to be applied, a paste mainly composed of Al powder, a binder, and an organic solvent is impregnated and applied to the foamed resin formed with the film, and then 550 ° C. or higher and 750 ° C. or lower in a non-oxidizing atmosphere. Discloses a method for producing a porous metal body that is heat-treated at a temperature of 5 ° C.
しかし、正極活物質層を焼結体で構成した非水電解質電池では、十分な放電容量を得られない虞がある。これは、正極活物質の粒界界面における電子伝導性とリチウムイオン伝導性が低いためである。また、電池の充放電に伴い、焼結体からなる正極活物質層が膨張・収縮を繰り返し、正極活物質層に割れなどの破損が生じたり、正極活物質層と正極集電体との接合が剥離したりすることがある。特に、電池を高率放電させる場合、上記不具合が顕著となる傾向にある。このような不具合が生じると、充放電サイクルに従い、電池の放電容量が低下し易い電池(いわゆる、サイクル特性の悪い電池)となってしまう。 However, in a nonaqueous electrolyte battery in which the positive electrode active material layer is formed of a sintered body, there is a possibility that sufficient discharge capacity cannot be obtained. This is because the electron conductivity and lithium ion conductivity at the grain boundary interface of the positive electrode active material are low. In addition, as the battery is charged and discharged, the positive electrode active material layer made of a sintered body repeatedly expands and contracts, and the positive electrode active material layer is damaged such as cracking, or the positive electrode active material layer is bonded to the positive electrode current collector. May peel off. In particular, when the battery is discharged at a high rate, the above problem tends to be remarkable. When such a malfunction occurs, the battery is likely to have a reduced discharge capacity (so-called battery with poor cycle characteristics) according to the charge / discharge cycle.
このようなサイクル特性の悪い電池とならないようにするための対策として、正極活物質層を三次元的に正極集電体で取り囲むことにより、割れや破損を防止することが試みられた。しかし、ニッケル多孔体を用いるとすれば前述のような耐電解液性に劣るという問題を生じるし、アルミニウムからなる多孔質集電体を採用しようとしても、さらに別の問題を生じることがわかった。 As a measure for preventing such a battery having poor cycle characteristics, an attempt has been made to prevent cracking and breakage by three-dimensionally surrounding the positive electrode active material layer with a positive electrode current collector. However, it was found that if a nickel porous body is used, the above-described problem of poor resistance to electrolyte solution occurs, and even if a porous current collector made of aluminum is used, another problem arises. .
すなわち、多孔質集電体のうちアルミニウム発泡体は、閉気孔を有するので、集電体として採用するには適しない。その表面全てを有効に利用することができないからである。ニッケル多孔体の製造方法をアルミニウムに応用させたアルミニウム多孔体については、その製造方法において、アルミニウムを融点以上の温度に加熱する必要があるため、冷却するまでの間に、アルミニウムの酸化が進みやすく、表面に酸化皮膜ができやすい。したがって、このような従来のアルミニウム多孔体は、その表面の酸素量が多い。つまり、アルミニウム多孔体の表面に酸化物が形成されている。このように、酸化物が多いアルミニウム多孔体を正極集電体として利用した正極は、非水電解質電池に使用された場合に放電特性が劣るという問題があった。しかも、アルミニウムの融点以下で共晶合金を形成する金属が、アルミニウム多孔体に含まれざるを得ないという問題もあった。 That is, among the porous current collectors, the aluminum foam has closed pores and is not suitable for use as a current collector. This is because the entire surface cannot be used effectively. With regard to aluminum porous bodies in which the nickel porous body manufacturing method is applied to aluminum, it is necessary to heat the aluminum to a temperature equal to or higher than the melting point in the manufacturing method. It is easy to form an oxide film on the surface. Therefore, such a conventional aluminum porous body has a large amount of oxygen on its surface. That is, an oxide is formed on the surface of the aluminum porous body. Thus, the positive electrode using an aluminum porous body rich in oxides as a positive electrode current collector has a problem that discharge characteristics are inferior when used in a non-aqueous electrolyte battery. In addition, a metal that forms a eutectic alloy below the melting point of aluminum must be included in the porous aluminum body.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質電池、さらには高率放電特性に優れた非水電解質電池を作製するための正極体およびその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to produce a nonaqueous electrolyte battery having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics, and further a nonaqueous electrolyte battery excellent in high rate discharge characteristics. An object of the present invention is to provide a positive electrode body and a manufacturing method thereof.
(1)本発明は、金属からなる多孔質集電体と、前記多孔質集電体の空孔部に担持される正極活物質相とを備える非水電解質電池用正極体であって、前記正極活物質相は、正極活物質の粒子群とこれら粒子群を固める固体電解質とを有し、かつ、隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合っており、前記正極活物質相と接触している前記多孔質集電体の表面の酸素量が、3.1質量%以下であることを特徴とする。 (1) The present invention is a positive electrode body for a non-aqueous electrolyte battery comprising a porous current collector made of a metal and a positive electrode active material phase carried in a pore portion of the porous current collector, The positive electrode active material phase has a group of particles of the positive electrode active material and a solid electrolyte that hardens these particle groups, and a part of the contour line between adjacent particles is along each other via the solid electrolyte, The amount of oxygen on the surface of the porous current collector in contact with the positive electrode active material phase is 3.1% by mass or less.
本発明正極体では、正極活物質相において、塑性変形した正極活物質粒子同士の隙間に配される固体電解質により、近接する活物質粒子間のリチウムイオンの伝導を確保することができる。もともと、接触し合う正極活物質粒子の界面におけるリチウムイオン伝導性は、粒子中におけるリチウムイオン伝導性に大きく劣るので、単に粒子同士を接触させるだけではリチウムイオン伝導性の低い正極体になってしまう。 In the positive electrode body of the present invention, the conduction of lithium ions between adjacent active material particles can be ensured by the solid electrolyte disposed in the gap between the plastically deformed positive electrode active material particles in the positive electrode active material phase. Originally, the lithium ion conductivity at the interface between the positive electrode active material particles in contact with each other is greatly inferior to the lithium ion conductivity in the particles, so that simply contacting the particles results in a positive electrode body with low lithium ion conductivity. .
これに対して、本発明正極体のように、粒子間の隙間に固体電解質が配置されていれば、近接する粒子間でのリチウムイオンの遣り取りが円滑になるので、電池の放電容量を向上させることができる。なお、活物質粒子を焼結すると、粒界界面におけるリチウムイオン伝導性は、単に粒子同士を接触させるよりも高いが、本発明のように粒子間に固体電解質を介在させるよりも低い。 On the other hand, if the solid electrolyte is arranged in the gap between the particles as in the positive electrode body of the present invention, the exchange of lithium ions between the adjacent particles becomes smooth, so that the discharge capacity of the battery is improved. be able to. When the active material particles are sintered, the lithium ion conductivity at the grain boundary interface is higher than simply bringing the particles into contact with each other, but lower than interposing the solid electrolyte between the particles as in the present invention.
また、本発明の構成では、正極活物質の膨張・収縮による応力を、正極活物質粒子の隙間に配される固体電解質で吸収することができるので、本発明正極体を非水電解質電池に利用したときに、電池のサイクル特性を向上させることができる。 Further, in the configuration of the present invention, stress due to expansion / contraction of the positive electrode active material can be absorbed by the solid electrolyte disposed in the gap between the positive electrode active material particles, and therefore the positive electrode body of the present invention is used for a non-aqueous electrolyte battery. In this case, the cycle characteristics of the battery can be improved.
また、本発明の構成では、本発明正極体の正極活物質相において、活物質粒子が塑性変形することで粒子同士の輪郭線の一部が沿い合っているので、粒子間のリチウムイオン伝導性が向上する。固体電解質を介して沿い合っている結果、粒子間の距離も均一となっている。その結果、本発明正極体を非水電解質電池に利用したときに、電池の内部抵抗の増加を抑制することができ、電池の放電容量を向上させることができる。しかも、塑性変形により正極活物質粒子にクラックを生じさせ、このクラックにより電池の充放電に伴う粒子の膨張・収縮を吸収できる。 Further, in the configuration of the present invention, in the positive electrode active material phase of the positive electrode body of the present invention, the active material particles are plastically deformed so that part of the contour lines of the particles are aligned with each other. Will improve. As a result of the alignment through the solid electrolyte, the distance between the particles is also uniform. As a result, when the positive electrode body of the present invention is used for a nonaqueous electrolyte battery, an increase in the internal resistance of the battery can be suppressed, and the discharge capacity of the battery can be improved. In addition, the positive electrode active material particles are cracked by plastic deformation, and the expansion and contraction of the particles accompanying charging / discharging of the battery can be absorbed by the cracks.
また、本発明の構成によれば、多孔質集電体の空隙部に正極活物質相が形成されているため、正極活物質相に対して三次元的に集電体を接触させることができる。つまり、本発明の構成では、多孔質でない層状又は板状の集電体を使用するよりも集電面積を大きくできるので、電池の電流密度を向上させることができる。そして、多孔質集電体が骨格の役割をして、正極活物質相の膨張・収縮に起因する正極体の割れを押さえ込むので、電池のサイクル特性を向上させることができる。 Further, according to the configuration of the present invention, since the positive electrode active material phase is formed in the void portion of the porous current collector, the current collector can be brought into contact with the positive electrode active material phase in three dimensions. . That is, in the configuration of the present invention, the current collection area can be increased as compared with the use of a non-porous layered or plate-like current collector, so that the current density of the battery can be improved. And since a porous electrical power collector plays the role of frame | skeleton and suppresses the crack of the positive electrode body resulting from expansion | swelling and shrinkage | contraction of a positive electrode active material phase, the cycling characteristics of a battery can be improved.
さらに、本発明の構成では、多孔体集電体の表面の酸素量が3.1質量%以下であることによって多孔質集電体の表面に金属酸化物が生成していないことになるので、電子の授受が迅速におこなわれる。そのため、本発明の非水電解質電池用正極は、放電特性に優れる。ここでいう酸素量は、多孔体集電体の表面を15kVの加速電圧でEDX分析することにより特定される。具体的な測定方法は、後述する。 Furthermore, in the configuration of the present invention, since the amount of oxygen on the surface of the porous current collector is 3.1% by mass or less, no metal oxide is generated on the surface of the porous current collector. Electronic transfer is performed quickly. Therefore, the positive electrode for nonaqueous electrolyte batteries of the present invention is excellent in discharge characteristics. The amount of oxygen here is specified by EDX analysis of the surface of the porous body current collector with an acceleration voltage of 15 kV. A specific measuring method will be described later.
「多孔体集電体の表面の酸素量を3.1質量%以下」とするためには、後述(7)のように、多孔質集電体を製造する工程において「樹脂を溶融塩に浸漬した状態で、金属層をその金属の標準電極電位より卑な電位に保ちながら加熱分解する」ことによる必要がある。このような製造方法を経ることにより、多孔体集電体の表面の酸素量を、EDXの分解検出以下に抑えることができる。EDXの分解検出以下ということは、多孔体集電体の表面の酸素量が3.1質量%以下であることを意味する。 In order to set the oxygen content on the surface of the porous current collector to 3.1 mass% or less, as described later in (7), in the step of manufacturing the porous current collector, “immerse the resin in the molten salt”. In this state, it is necessary to perform thermal decomposition while keeping the metal layer at a lower potential than the standard electrode potential of the metal. By passing through such a manufacturing method, the amount of oxygen on the surface of the porous current collector can be suppressed to be equal to or less than the detection of EDX decomposition. The term “below detection of decomposition of EDX” means that the amount of oxygen on the surface of the porous body current collector is 3.1 mass% or less.
(2)本発明の非水電解質電池用正極体では、多孔質集電体がアルミニウムからなることを特徴とする。 (2) The positive electrode body for a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is characterized in that the porous current collector is made of aluminum.
アルミニウムからなる多孔質集電体である場合には、さらに、本発明の非水電解質電池用正極体を有機電解液系の非水電解質電池に使用しその正極の電位を貴にしたとしても、多孔質集電体の耐電解液性に問題を生じない。 In the case of a porous current collector made of aluminum, even if the positive electrode body for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention is used for an organic electrolyte-based nonaqueous electrolyte battery and the potential of the positive electrode is made noble, There is no problem in the resistance to electrolyte of the porous current collector.
(3)本発明の非水電解質電池では、多孔質集電体の骨格が中空糸状であることを特徴とする。 (3) The nonaqueous electrolyte battery of the present invention is characterized in that the porous current collector has a hollow fiber skeleton.
本発明に使用される多孔質集電体については、後述(7)のような製造方法で製造されており、当初は樹脂であった部分が最終的に空洞状態となるため、多孔質集電体の骨格が中空糸状となる。この点で、本発明の非水電解質電池用正極に用いられる多孔質集電体は、従来の発泡体(たとえば、アルミニウム発泡体)とは異なる構造を備える。 The porous current collector used in the present invention is manufactured by a manufacturing method as described in (7) below, and the portion that was originally a resin finally becomes a hollow state, so the porous current collector The body skeleton has a hollow fiber shape. In this respect, the porous current collector used in the positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention has a structure different from that of a conventional foam (for example, an aluminum foam).
(4)本発明は、金属からなる多孔質集電体と、前記多孔質集電体の空孔部に担持される正極活物質相とを備える非水電解質電池用正極体であって、前記正極活物質相は、正極活物質の粒子群とこれら粒子群を固める固体電解質とを有し、かつ、隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合っており、前記多孔質集電体が、連通孔を有し、閉気孔を有さず、前記多孔質集電体は、アルミニウムのみからなることを特徴とする。 (4) The present invention is a positive electrode body for a non-aqueous electrolyte battery comprising a porous current collector made of a metal and a positive electrode active material phase carried in the pores of the porous current collector, The positive electrode active material phase has a group of particles of the positive electrode active material and a solid electrolyte that hardens these particle groups, and a part of the contour line between adjacent particles is along each other via the solid electrolyte, The porous current collector has communication holes, does not have closed pores, and the porous current collector is made of only aluminum.
本発明正極体では、前述と同様に、正極活物質相において、塑性変形した正極活物質粒子同士の隙間に配される固体電解質により、近接する活物質粒子間のリチウムイオンの伝導を確保することができる。また、多孔質集電体が、連通孔を有する一方で閉気孔を有していないので、その表面のすべてが活物質との接触に利用され、効率が高い。さらに、多孔質集電体がアルミニウムのみからなるので、本発明正極体を有機電解液系の非水電解質電池に使用しその正極電位を貴にしたとしても、多孔質集電体の耐電解液性に問題を生じない。 In the positive electrode body of the present invention, as described above, in the positive electrode active material phase, lithium ion conduction between adjacent active material particles is ensured by the solid electrolyte disposed in the gap between the plastically deformed positive electrode active material particles. Can do. Further, since the porous current collector has communication holes but does not have closed pores, the entire surface is used for contact with the active material, and the efficiency is high. Furthermore, since the porous current collector is made of only aluminum, even if the positive electrode body of the present invention is used in an organic electrolyte-based nonaqueous electrolyte battery and the positive electrode potential is made noble, the electrolyte solution of the porous current collector No problem with sex.
本発明において「多孔質集電体が連通孔を有し、閉気孔を有さず、また、多孔質集電体がアルミニウムのみからなる」ようにするためには、後述(7)のように、多孔質集電体を製造する工程において「樹脂を溶融塩に浸漬した状態で、金属層に対応するアルミニウム層をアルミニウムの標準電極電位より卑な電位に保ちながら加熱分解する」ことによる必要がある。 In the present invention, in order to make “the porous current collector has communication holes, no closed pores, and the porous current collector is made of only aluminum”, as described in (7) below In the process of manufacturing a porous current collector, it is necessary to “decompose the aluminum layer corresponding to the metal layer by heating and decomposing while maintaining the potential lower than the standard electrode potential of aluminum in a state where the resin is immersed in the molten salt”. is there.
なお、本発明における「アルミニウムのみからなる」という記載は、アルミニウム以外に不可避的に含まれざるを得ないような元素が混入した場合を、本発明の範囲から排除する趣旨ではない。 In addition, the description “consisting only of aluminum” in the present invention is not intended to exclude from the scope of the present invention the case where elements other than aluminum are inevitably contained.
(5)本発明正極体において、正極活物質相の任意断面に占める固体電解質の面積割合が20%以下であることが好ましい。 (5) In the positive electrode body of the present invention, the area ratio of the solid electrolyte in an arbitrary cross section of the positive electrode active material phase is preferably 20% or less.
正極活物質相に占める固体電解質の割合が上記範囲にあれば、正極活物質相において十分な量の活物質粒子を確保できる。活物質粒子の割合が高くなるほど、電池としたときの容量は向上するものの、粒子間のリチウムイオンの伝導を媒介する固体電解質も確保しなければならないため、固体電解質の面積割合は5%以上とすることが好ましい。 When the proportion of the solid electrolyte in the positive electrode active material phase is within the above range, a sufficient amount of active material particles can be secured in the positive electrode active material phase. As the proportion of the active material particles increases, the capacity as a battery improves, but a solid electrolyte that mediates the conduction of lithium ions between the particles must also be secured, so the area proportion of the solid electrolyte is 5% or more. It is preferable to do.
(6)本発明正極体は、多孔質集電体における空孔部の占める割合である空孔率は、90〜98体積%であることが好ましい。 (6) The positive electrode body of the present invention preferably has a porosity of 90 to 98% by volume, which is the proportion of the pores in the porous current collector.
上記空孔率の設定は、板状の正極集電体と正極活物質層を備える一般的な電池における両者の体積比を考慮して決定される。例えば、高出力用途の電池であれば、板状正極集電体の体積:正極活物質層の体積=1:7〜1:12であるので、この体積比を参考にして、本発明正極体を作製する際に、多孔質集電体の空孔率を90〜98体積%にすると、本発明正極体を高出力用途の電池に利用できる。空孔率が上記範囲であれば、正極体における活物質成分と集電成分のバランスが良い。そのため、この正極体を使用すれば高出力の電池を作製することができる。より好ましい空孔率は95〜98体積%である。 The setting of the porosity is determined in consideration of the volume ratio of both in a general battery including a plate-like positive electrode current collector and a positive electrode active material layer. For example, in the case of a battery for high output use, the volume of the plate-like positive electrode current collector: the volume of the positive electrode active material layer = 1: 7 to 1:12, so the positive electrode body of the present invention is referred to with reference to this volume ratio. When the porosity of the porous current collector is set to 90 to 98% by volume in producing the positive electrode body of the present invention, the positive electrode body of the present invention can be used for a battery for high output use. When the porosity is in the above range, the active material component and the current collecting component in the positive electrode body are well balanced. Therefore, if this positive electrode body is used, a high output battery can be produced. A more preferable porosity is 95 to 98% by volume.
(7)本発明正極体の製造方法は、非水電解質電池用正極体の製造方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。 (7) The manufacturing method of the positive electrode body of the present invention is a manufacturing method of a positive electrode body for a non-aqueous electrolyte battery, and includes the following steps.
・縮重合することでリチウムイオン伝導性の固体電解質となる金属アルコキシド又は金属アルコキシドの加水分解物を溶媒に溶解したアルコキシド溶液を用意する工程。
・前記アルコキシド溶液に活物質粒子を混合して原料ゾルを作製する工程。
・連通孔を有する樹脂の表面に金属層を形成し、前記樹脂を溶融塩に浸漬した状態で、前記金属層をその金属の標準電極電位より卑な電位に保ちながら前記樹脂を加熱分解することによって金属からなる多孔質集電体を得る工程。
・前記多孔質集電体の空孔部に前記原料ゾルを充填する工程。
・熱処理により前記原料ゾルに含まれる金属アルコキシド又は金属アルコキシドの加水分解物を縮重合させて固体電解質とすることで、活物質粒子を固体電解質で固めた正極活物質相を前記空孔部に形成する工程。
・正極活物質相を加圧して、正極活物質相における隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合うように各粒子を塑性変形させる工程。
A step of preparing an alkoxide solution in which a metal alkoxide or a hydrolyzate of metal alkoxide that becomes a lithium ion conductive solid electrolyte by condensation polymerization is dissolved in a solvent.
A step of preparing a raw material sol by mixing active material particles in the alkoxide solution.
-Forming a metal layer on the surface of the resin having communication holes, and thermally decomposing the resin while maintaining the metal layer at a base potential lower than the standard electrode potential of the metal while the resin is immersed in a molten salt A step of obtaining a porous current collector made of metal by
A step of filling the raw material sol in the pores of the porous current collector.
-By forming a solid electrolyte by polycondensation of the metal alkoxide or metal alkoxide hydrolyzate contained in the raw material sol by heat treatment, a positive electrode active material phase formed by solidifying the active material particles with the solid electrolyte is formed in the pores. Process.
A process of pressurizing the positive electrode active material phase and plastically deforming each particle so that a part of the contour line between adjacent particles in the positive electrode active material phase passes along the solid electrolyte.
以上の工程を備える製造方法によれば、放電容量が大きく、かつサイクル特性に優れた本発明正極体を製造することができる。 According to the manufacturing method including the above steps, the positive electrode body of the present invention having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics can be manufactured.
ここで、本発明正極体の製造方法では、原料ゾルから正極活物質相を形成する構成であるため、原料ゾルに含まれる金属アルコキシドもしくはその加水分解物を固体電解質に変化させる過程で、原料ゾルに含まれる溶媒が揮発し、正極活物質相に空隙部が形成される。しかし、本発明正極体の製造方法では、上記空隙部は、正極体を加圧処理する際に潰されるので、空隙部に起因する正極体のリチウムイオン伝導性の低下などは殆ど生じない。 Here, in the manufacturing method of the positive electrode body of the present invention, since the positive electrode active material phase is formed from the raw material sol, in the process of changing the metal alkoxide or its hydrolyzate contained in the raw material sol into a solid electrolyte, The solvent contained in volatilizes and a void is formed in the positive electrode active material phase. However, in the method for producing a positive electrode body of the present invention, the void portion is crushed when the positive electrode body is subjected to pressure treatment, so that the lithium ion conductivity of the positive electrode body is hardly lowered due to the void portion.
また、本発明製造方法のように多孔質集電体を使用すれば、狭窄した空間である空隙部において正極活物質粒子の動きが拘束されるので、正極体を加圧した際に、加圧の応力が活物質粒子に作用し易く、また正極活物質相に生じた空隙部が潰れ易い。しかも、多孔質集電体の表面の酸素量が3.1質量%以下であるので、本発明製造方法により得られる正極体の高率放電特性は優れる。しかも、加圧処理後の正極体の形状を保形する骨格の役割をするため、正極活物質相において一旦潰した空隙部がまた形成されることも殆どない。 In addition, if a porous current collector is used as in the production method of the present invention, the movement of the positive electrode active material particles is constrained in the void space that is a constricted space. Stress easily acts on the active material particles, and voids generated in the positive electrode active material phase are easily crushed. Moreover, since the amount of oxygen on the surface of the porous current collector is 3.1% by mass or less, the high rate discharge characteristics of the positive electrode body obtained by the production method of the present invention are excellent. In addition, since it serves as a skeleton that retains the shape of the positive electrode body after the pressure treatment, a void portion that is once crushed in the positive electrode active material phase is hardly formed.
本発明において使用する樹脂としては、多孔質集電体を構成する金属の融点以下の温度で熱分解する材質であれば、任意に選択すればよい。たとえば、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン等がある。なかでも、発泡ウレタンは、気孔率が高いし、熱分解しやすい素材であるので、発泡ウレタンが本発明の樹脂として好ましい。また、樹脂の気孔率は80%〜98%、気孔径は50μm〜500μm程度のものが好ましい。樹脂は、連通孔を有することが好ましい。これにより、閉気孔が無い多孔体集電体が得られる。 The resin used in the present invention may be arbitrarily selected as long as it is a material that is thermally decomposed at a temperature lower than the melting point of the metal constituting the porous current collector. For example, there are polyurethane, polypropylene, polyethylene and the like. Among these, urethane foam is preferable as the resin of the present invention because it has a high porosity and is easily pyrolyzed. The resin preferably has a porosity of 80% to 98% and a pore diameter of about 50 μm to 500 μm. The resin preferably has a communication hole. Thereby, a porous body current collector without closed pores is obtained.
(8)本発明正極体の製造方法において、加圧処理は、100〜1000MPaの範囲で行うことが好ましい。 (8) In the method for producing a positive electrode body of the present invention, the pressure treatment is preferably performed in the range of 100 to 1000 MPa.
この圧力範囲で加圧を行えば、確実に活物質粒子を塑性変形させることができる。また、この圧力範囲で加圧することで、正極活物質相に形成される空隙部をほぼ全て潰すことができるので、緻密な正極活物質相、即ち体積あたりの放電容量が高い正極活物質相を形成できる。 If pressurization is performed within this pressure range, the active material particles can be reliably plastically deformed. In addition, by pressurizing in this pressure range, almost all voids formed in the positive electrode active material phase can be crushed, so a dense positive electrode active material phase, that is, a positive electrode active material phase having a high discharge capacity per volume can be obtained. Can be formed.
(9)本発明の非水電解質電池は、上記のような本発明の製造方法で製造された正極体を備える非水電解質電池であることを特徴とする。 (9) The non-aqueous electrolyte battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery including a positive electrode body manufactured by the manufacturing method of the present invention as described above.
このような発明の製造方法で製造された正極体を備える非水電解質電池とすることによって、放電容量が大きく、サイクル特性及び高率放電特性に優れたものとすることができる。なお、ここでいう非水電解質電池とは、一次電池及び二次電池の双方を含む。いずれであっても、その放電特性は優れる。
By setting it as a nonaqueous electrolyte battery provided with the positive electrode body manufactured with the manufacturing method of such an invention, it can be set as what has large discharge capacity and was excellent in cycling characteristics and high rate discharge characteristics. In addition, the nonaqueous electrolyte battery here includes both a primary battery and a secondary battery. In any case, the discharge characteristics are excellent.
本発明正極体の製造方法により作製された本発明正極体を使用することで、放電容量が大きく、サイクル特性及び高率放電特性に優れる電池を作製することができる。
By using the positive electrode body of the present invention produced by the method for producing the positive electrode body of the present invention, a battery having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics and high rate discharge characteristics can be produced.
以下、非水電解質電池において本発明正極体を適用した例を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
<非水電解質電池の全体構成>
Hereinafter, an example in which the positive electrode body of the present invention is applied to a nonaqueous electrolyte battery will be described in detail. In addition, this invention is not necessarily limited to the following embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
<Overall configuration of nonaqueous electrolyte battery>
図1は、リチウムイオン電池(非水電解質電池)の概略縦断面図である。このリチウムイオン電池100は、正極層10と、負極層20と、これら電極層10,20の間に配される電解質層30を備える。正極層10は、空孔部を有する多孔質の正極集電体(多孔質集電体)11と、その空隙部に形成される正極活物質相12とを備える。負極層20は、負極集電体21と負極活物質層22とを備える。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a lithium ion battery (nonaqueous electrolyte battery). The lithium ion battery 100 includes a positive electrode layer 10, a negative electrode layer 20, and an electrolyte layer 30 disposed between the electrode layers 10 and 20. The positive electrode layer 10 includes a porous positive electrode current collector (porous current collector) 11 having pores, and a positive electrode active material phase 12 formed in the voids. The negative electrode layer 20 includes a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 22.
そして、本発明正極体は、上記電池構成のうち、正極層10として利用されるものである。図1に示すような電池100において、正極層10(即ち、本発明正極体) 以外の構成は公知の構成を利用できる。従って、以降の説明では正極体を中心に説明する。 And this invention positive electrode body is utilized as the positive electrode layer 10 among the said battery structures. In the battery 100 as shown in FIG. 1, a known configuration can be used for the configuration other than the positive electrode layer 10 (that is, the positive electrode body of the present invention). Therefore, in the following description, it demonstrates centering around a positive electrode body.
<正極体の製造方法>
本発明正極体は、以下の[1]〜[6]の工程を備える方法により製造される。
[1]縮重合することでリチウムイオン伝導性の固体電解質となる金属アルコキシド又は金属アルコキシドの加水分解物を溶媒に溶解したアルコキシド溶液を用意する工程。
[2]前記アルコキシド溶液に活物質粒子を混合して原料ゾルを作製する工程。
[3]連通孔を有する樹脂の表面に金属層を形成し、前記樹脂を溶融塩に浸漬した状態で、前記金属層をその金属の標準電極電位より卑な電位に保ちながら前記樹脂を加熱分解することによって金属からなる多孔質集電体を得る工程。
[4]前記多孔質集電体の空孔部に前記原料ゾルを充填する工程。
[5]熱処理により原料ゾルに含まれる金属アルコキシド又は金属アルコキシドの加水分解物を縮重合させて固体電解質とすることで、活物質粒子を固体電解質で固めた正極活物質相を前記空孔部に形成する工程。
[6]正極活物質相を加圧して、正極活物質相における隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合うように各粒子を塑性変形させる工程。
<Method for producing positive electrode body>
The positive electrode body of the present invention is manufactured by a method including the following steps [1] to [6].
[1] A step of preparing an alkoxide solution in which a metal alkoxide or a hydrolyzate of metal alkoxide, which becomes a lithium ion conductive solid electrolyte by condensation polymerization, is dissolved in a solvent.
[2] A step of preparing a raw material sol by mixing active material particles in the alkoxide solution.
[3] Forming a metal layer on the surface of the resin having communication holes, and thermally decomposing the resin while maintaining the metal layer at a base potential lower than the standard electrode potential of the metal while the resin is immersed in a molten salt To obtain a porous current collector made of a metal.
[4] A step of filling the pores of the porous current collector with the raw material sol.
[5] A metal alkoxide or a hydrolyzate of metal alkoxide contained in the raw material sol is subjected to heat treatment to form a solid electrolyte, whereby a positive electrode active material phase in which active material particles are solidified with a solid electrolyte is formed in the pores. Forming step.
[6] A step of pressurizing the positive electrode active material phase and plastically deforming each particle so that a part of the contour line between adjacent particles in the positive electrode active material phase is along the solid electrolyte.
≪工程1≫
リチウムイオン伝導性の固体電解質としては、例えば、LiNbO3や、Li4TiO12、LiTaO3などを挙げることができる。また、縮重合により最終的に上記のような固体電解質を生成する金属アルコキシドとしては、例えば、エトキシリチウム(LiOC2H5)とペンタエトキシニオブ(Nb(OC2H5)5)の組み合わせが好適であり、これらが加水分解・縮重合すればLiNbO3が生成される。その他、Li4Ti5O12を生成するには、金属アルコキシドとして、例えば、LiOC2H5とTi(OC4H9)4を利用できるし、LiTaO3を生成するには、例えば、LiOC2H5とTa(OC2H5)5とを利用できる。一方、金属アルコキシドの加水分解物としては、上記金属アルコキシドが加水分解したものを利用できる。
≪Process 1≫
Examples of the lithium ion conductive solid electrolyte include LiNbO 3 , Li 4 TiO 12 , and LiTaO 3 . The metal alkoxide to produce a solid electrolyte such as finally the by polycondensation, for example, preferably a combination of ethoxy lithium (LiOC 2 H 5) and pentaethoxyniobium (Nb (OC 2 H 5) 5) If these are hydrolyzed and polycondensed, LiNbO 3 is produced. In addition, to produce Li 4 Ti 5 O 12 , for example, LiOC 2 H 5 and Ti (OC 4 H 9 ) 4 can be used as the metal alkoxide. To produce LiTaO 3 , for example, LiOC 2 H 5 and Ta (OC 2 H 5 ) 5 can be used. On the other hand, as the hydrolyzate of metal alkoxide, a product obtained by hydrolyzing the metal alkoxide can be used.
アルコキシド溶液の溶媒としては、溶質が金属アルコキシドの場合、例えば、エチルアルコールや、メチルアルコールなどのアルコール溶媒を利用できる。また、溶質が金属アルコキシドの加水分解物の場合、水溶媒を利用することもできるし、アルコール溶媒と水溶媒の混合溶媒を利用することもできる。 As a solvent for the alkoxide solution, when the solute is a metal alkoxide, for example, an alcohol solvent such as ethyl alcohol or methyl alcohol can be used. When the solute is a hydrolyzate of metal alkoxide, an aqueous solvent can be used, or a mixed solvent of an alcohol solvent and an aqueous solvent can be used.
アルコキシド溶液における溶質の濃度は特に限定されないが、5〜30mol/mlとすることが好ましい。この範囲の濃度とする利点については、後述する工程2の説明の際に述べる。 The concentration of the solute in the alkoxide solution is not particularly limited, but is preferably 5 to 30 mol / ml. The advantage of the concentration within this range will be described in the description of step 2 described later.
≪工程2≫
原料ゾルを作製するにあたりアルコキシド溶液に混合する正極活物質の粒子として、リチウム含有酸化物を利用できる。このリチウム含有酸化物として、化学式でLiαO2やLiβ2O4で表すことができる物質が好適である(但し、αおよびβは、Co、Mn、Niの少なくとも1種を含む)。具体的には、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、コバルトニッケル酸リチウム(LiCo0.3Ni0.7O2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)などが上げられる。さらに、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、リチウムマンガン酸化合物(LiMyMn2−yO4;M=Cr、Co、Ni)、リチウム燐酸鉄およびその化合物(LiFePO4、LiFe0.5Mn0.5PO4)であるオリビン化合物等の遷移金属酸化物材料が挙げられる。また、TiS2、V2S3、FeS、FeS2、LiMSX(Mは、Mo、Ti、Cu、Fe、Ni等の遷移金属、又はSb、Sn、Pb)のような硫化物系カルコゲン化物、TiO2、Cr3O8、V2O5、MnO2等のような金属酸化物を骨格としたリチウム金属酸化物等が挙げられる。なお、原料ゾルは、アセチレンブラックなどの導電助剤を含んでも良い。
≪Process 2≫
Lithium-containing oxides can be used as positive electrode active material particles to be mixed with the alkoxide solution in preparing the raw material sol. As the lithium-containing oxide, a substance that can be represented by LiαO 2 or Liβ 2 O 4 in a chemical formula is preferable (provided that α and β include at least one of Co, Mn, and Ni). Specifically, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium cobalt nickelate (LiCo 0.3 Ni 0.7 O 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), etc. It is done. Further, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), lithium manganate compound (LiM y Mn 2 -y O 4 ; M = Cr, Co, Ni), lithium iron phosphate and its compound (LiFePO 4 , LiFe 0. Transition metal oxide materials such as olivine compounds which are 5 Mn 0.5 PO 4 ). In addition, sulfide chalcogenides such as TiS 2 , V 2 S 3 , FeS, FeS 2 , LiMS X (M is a transition metal such as Mo, Ti, Cu, Fe, Ni, or Sb, Sn, Pb). , TiO 2 , Cr 3 O 8 , V 2 O 5 , MnO 2, and the like, and lithium metal oxides having a skeleton made of a metal oxide. The raw material sol may contain a conductive aid such as acetylene black.
アルコキシド溶液に正極活物質の粒子を混合した原料ゾルにおける正極活物質粒子の濃度は、作製する正極体における正極活物質の量や、上述したアルコキシド溶液における溶質(金属アルコキシドもしくはその加水分解物)の濃度により適宜選択すれば良いが、概ね5〜50g/mlの範囲とすることが好ましい。ここで、工程1におけるアルコキシド溶液における溶質の濃度を5〜30mol/mlとすると、アルコキシド溶液の粘度は概ね200〜500mPa・sとなる。その場合、本工程2において、アルコキシド溶液に活物質粒子を混合する際、活物質粒子を容易に原料ゾル中に均等に分散させることができる。 The concentration of the positive electrode active material particles in the raw material sol obtained by mixing the positive electrode active material particles in the alkoxide solution depends on the amount of the positive electrode active material in the positive electrode body to be produced and the solute (metal alkoxide or its hydrolyzate) in the alkoxide solution. What is necessary is just to select suitably by a density | concentration, However, It is preferable to set it as the range of about 5-50 g / ml in general. Here, when the concentration of the solute in the alkoxide solution in Step 1 is 5 to 30 mol / ml, the viscosity of the alkoxide solution is approximately 200 to 500 mPa · s. In this case, when the active material particles are mixed in the alkoxide solution in the present step 2, the active material particles can be easily dispersed uniformly in the raw material sol.
≪工程3≫
工程3については、図3を参照しながら説明する。
≪Process 3≫
Step 3 will be described with reference to FIG.
≪工程3−1≫
図3(a)は、連通孔を有する樹脂の断面の一部を示す拡大模式図であり、樹脂31を骨格として孔が形成されている様子を示している。ここで、連通孔を有する樹脂としては、発泡樹脂、又は繊維を絡めた不織布が用いられる。発泡樹脂の素材は、表面に形成する金属層を構成する金属の融点以下の温度で分解可能なものであれば、任意の樹脂を選択できる。たとえば、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン等がある。発泡樹脂の気孔率は、80%〜98%が好ましい。発泡樹脂の気孔径は、50μm〜500μmとするのが好ましい。発泡ウレタンは、気孔率が高く、気孔の連通性や孔径の均一性が高く、また、熱分解性にも優れる。そのため、発泡ウレタンを使用することが好ましい。
<< Step 3-1 >>
FIG. 3A is an enlarged schematic view showing a part of a cross section of a resin having communication holes, and shows a state in which holes are formed using the resin 31 as a skeleton. Here, as resin which has a communicating hole, foamed resin or the nonwoven fabric which entangled the fiber is used. As the material of the foamed resin, any resin can be selected as long as it can be decomposed at a temperature lower than the melting point of the metal constituting the metal layer formed on the surface. For example, there are polyurethane, polypropylene, polyethylene and the like. The porosity of the foamed resin is preferably 80% to 98%. The pore diameter of the foamed resin is preferably 50 μm to 500 μm. Urethane foam has a high porosity, high pore connectivity and high uniformity in pore diameter, and is excellent in thermal decomposability. Therefore, it is preferable to use urethane foam.
次に、連通孔を有する樹脂31の表面に金属層32を形成することにより、金属層で被覆した樹脂を得る(図3(b))。その後、金属層被覆樹脂33から、樹脂31を加熱分解して消失させると、金属層32のみが残った金属多孔体34が得られる(図3(c))。 Next, a metal layer 32 is formed on the surface of the resin 31 having communication holes, thereby obtaining a resin coated with the metal layer (FIG. 3B). Thereafter, when the resin 31 is thermally decomposed and disappeared from the metal layer coating resin 33, a metal porous body 34 in which only the metal layer 32 remains is obtained (FIG. 3C).
樹脂の表面に金属層を形成する方法としては、(i)真空蒸着法、スパッタリング法又はプラズマCVDなどに代表される気相法、(ii)めっき法、又は(iii)アルミニウムペースト塗布法を用いることが好ましい。 As a method for forming a metal layer on the surface of the resin, (i) a vapor deposition method typified by a vacuum deposition method, a sputtering method or plasma CVD, (ii) a plating method, or (iii) an aluminum paste coating method is used. It is preferable.
(i)について:真空蒸着法では、金属を溶融・蒸発させて、これを連通孔を有する樹脂の表面に付着させることにより、金属層を形成させることができる。スパッタリング法では、ターゲットである金属にプラズマ照射して気化した金属を、連通孔を有する樹脂の表面に付着させることにより、金属層を形成させることができる。プラズマCVD法では、原料である金属に高周波を印加することによりプラズマ化させ、これを連通孔を有する樹脂の表面に付着させることにより、金属層を形成することができる。 Regarding (i): In the vacuum vapor deposition method, a metal layer can be formed by melting and evaporating a metal and attaching it to the surface of a resin having communication holes. In the sputtering method, a metal layer can be formed by attaching a metal vaporized by plasma irradiation to a target metal to the surface of a resin having a communication hole. In the plasma CVD method, a metal layer can be formed by applying a high frequency to a metal as a raw material to form a plasma and attaching it to the surface of a resin having a communication hole.
(ii)について:金属層としてアルミニウム層を形成する場合には、溶融塩中でアルミニウムをめっきする溶融塩電解めっきを行うことが好ましい。この場合において、樹脂の表面を導電化処理した後に、溶融塩中でアルミニウムをめっきすることが好ましい。ここで用いる溶融塩は、後述する工程3−2から工程3−3で用いる溶融塩41と同じであっても、異なっていても良い。たとえば、塩化カリウム、塩化アルミニウム、塩化ナトリウム等の溶融塩が好ましい。また、AlCl3−XCl(X:アルカリ金属)の2成分系あるいは多成分系の塩を使用し、共晶溶融塩として使用してもよい。共晶溶融塩にした場合、溶融温度が低下するので好ましい。この溶融塩中には、少なくともアルミニウムイオンが含まれている必要がある。 About (ii): When forming an aluminum layer as a metal layer, it is preferable to perform molten salt electroplating which plating aluminum in molten salt. In this case, it is preferable to plate aluminum in a molten salt after conducting the conductive treatment on the surface of the resin. The molten salt used here may be the same as or different from the molten salt 41 used in steps 3-2 to 3-3 described later. For example, molten salts such as potassium chloride, aluminum chloride, and sodium chloride are preferred. Alternatively, a binary or multicomponent salt of AlCl 3 —XCl (X: alkali metal) may be used and used as a eutectic molten salt. The eutectic molten salt is preferable because the melting temperature is lowered. This molten salt needs to contain at least aluminum ions.
(iii)について:樹脂の表面に金属ペーストを塗布する場合において、その金属ペーストは、たとえば、金属粉末、結着剤(バインダー樹脂)及び有機溶剤が混合されたものである。具体的には、金属ペーストを樹脂の表面に塗布した後、加熱して有機溶剤及びバインダー樹脂を消失させるとともに、金属ペースト中に含まれていた金属を焼結させる。焼結時の加熱は、一段階でおこなっても複数回に分けておこなっても良い。例えば、金属ペーストを塗布した後に低温で加熱して有機溶剤を消失させた後、溶融塩中に浸漬して加熱することにより、発泡樹脂の分解と同時に金属ペーストの焼結を行っても良い。アルミニウムペーストの焼結は、非酸化性雰囲気下で行うことが好ましい。 Regarding (iii): When applying a metal paste to the surface of the resin, the metal paste is, for example, a mixture of a metal powder, a binder (binder resin) and an organic solvent. Specifically, after applying the metal paste to the surface of the resin, heating is performed to eliminate the organic solvent and the binder resin, and the metal contained in the metal paste is sintered. Heating at the time of sintering may be performed in one step or in multiple steps. For example, the metal paste may be sintered at the same time as the decomposition of the foamed resin by applying the metal paste and heating at a low temperature to make the organic solvent disappear, and then immersing in molten salt and heating. The aluminum paste is preferably sintered in a non-oxidizing atmosphere.
≪工程3−2≫
次に、図4に示すように、金属層被覆樹脂33と正極42とを、溶融塩41に浸漬し、金属層32をその金属の標準電極電位より卑な電位に保つ。これにより、金属層32の酸化が抑制される。金属層が保たれるべき電位は、その金属の標準電極電位より卑で、かつ溶融塩中のカチオンの還元電位より貴である。ここで、正極42は、溶融塩に不溶性を示せば適宜選択することができるが、たとえば、白金、チタンなどが用いられる。
<< Step 3-2 >>
Next, as shown in FIG. 4, the metal layer coating resin 33 and the positive electrode 42 are immersed in the molten salt 41, and the metal layer 32 is kept at a base potential lower than the standard electrode potential of the metal. Thereby, the oxidation of the metal layer 32 is suppressed. The potential at which the metal layer is to be maintained is baser than the standard electrode potential of the metal and nobler than the reduction potential of the cations in the molten salt. Here, the positive electrode 42 can be appropriately selected as long as it shows insolubility in the molten salt. For example, platinum, titanium, or the like is used.
≪工程3−3≫
この状態で、樹脂31の分解温度以上に溶融塩41を加熱すると、金属層被覆樹脂33を構成している樹脂31のみが分解して消失する。その結果、多孔質金属体34が得られる。これを非水電解質電池の電極に用いて集電の機能を持たせる場合、多孔質集電体と呼ぶ。
<< Step 3-3 >>
In this state, when the molten salt 41 is heated above the decomposition temperature of the resin 31, only the resin 31 constituting the metal layer coating resin 33 is decomposed and disappears. As a result, a porous metal body 34 is obtained. When this is used for an electrode of a nonaqueous electrolyte battery and has a current collecting function, it is called a porous current collector.
この場合において、金属の溶融を防ぐため、加熱温度はその金属の融点以下とする必要がある。たとえば、金属層としてアルミニウムを選択する場合には、アルミニウムの融点である660℃以下で加熱する。 In this case, in order to prevent melting of the metal, the heating temperature needs to be lower than the melting point of the metal. For example, when selecting aluminum as a metal layer, it heats at 660 degrees C or less which is melting | fusing point of aluminum.
多孔質集電体における空孔率(集電体に占める全空孔の合算割合)の好ましい値は90〜98体積%、より好ましい値は95〜98体積%である。このような空孔率の集電体であれば、十分な集電面積を確保できると共に、高出力の電池に要求される量を含む原料ゾルを充填できる。 The preferable value of the porosity (total ratio of all the holes occupied in the current collector) in the porous current collector is 90 to 98% by volume, and more preferably 95 to 98% by volume. A current collector with such a porosity can secure a sufficient current collecting area and can be filled with a raw material sol containing an amount required for a high-power battery.
≪工程4≫
工程4において、前記した工程2で用意した原料ゾルを多孔質集電体の空孔部に充填するには、例えば、真空容器内で原料ゾルに多孔質集電体を浸漬し、真空容器を真空引きすれば良い。このようにすれば、多孔質集電体の空孔部に余すところなく原料ゾルを含浸させることができる。
≪Process 4≫
In Step 4, in order to fill the pores of the porous current collector with the raw material sol prepared in Step 2 described above, for example, the porous current collector is immersed in the raw material sol in the vacuum container, It may be evacuated. In this way, the raw material sol can be impregnated without leaving the pores of the porous current collector.
そのほかにも、原料ゾルを多孔質集電体に充填するための方法としては、浸漬充填法、又は塗工法(たとえば、ロール塗工法、アプリケーター塗工法、静電塗工法、粉体塗工法、スプレー塗工法、スプレーコーター塗工法、バーコーター塗工法、ロールコーター塗工法、ディップコーター塗工法、ドクターブレード塗工法、ワイヤーバー塗工法、ナイフコーター塗工法、ブレード塗工法及びスクリーン印刷法など)が用いられる。 In addition, as a method for filling the raw material sol into the porous current collector, a dip filling method or a coating method (for example, roll coating method, applicator coating method, electrostatic coating method, powder coating method, spraying method) Coating method, spray coater coating method, bar coater coating method, roll coater coating method, dip coater coating method, doctor blade coating method, wire bar coating method, knife coater coating method, blade coating method, screen printing method, etc.) .
≪工程5≫
金属アルコキシドを加水分解・縮重合させるか、あるいは金属アルコキシドの加水分解物を縮重合させて固体電解質とするには、熱処理を行えば良い。熱処理条件は、200〜300℃×0.5〜6hとすることが好ましい。この温度で固体電解質を生成すると、熱により正極集電体が軟化してその強度が低下したり、原料ゾルに含まれる正極活物質が分解したりすることがない。また、この条件の熱処理によれば、固体電解質が非晶質構造となり易い。固体電解質のなかでもLiNbO3やLiTaO3などは、非晶質構造の方が、結晶質構造のときよりもリチウムイオン伝導性に優れる。
≪Process 5≫
In order to hydrolyze and polycondensate metal alkoxide, or to polycondensate metal alkoxide hydrolyzate into a solid electrolyte, heat treatment may be performed. The heat treatment conditions are preferably 200 to 300 ° C. × 0.5 to 6 hours. When the solid electrolyte is generated at this temperature, the positive electrode current collector is not softened by heat and its strength is not reduced, and the positive electrode active material contained in the raw material sol is not decomposed. In addition, according to the heat treatment under this condition, the solid electrolyte tends to have an amorphous structure. Among solid electrolytes, LiNbO 3 , LiTaO 3, and the like are superior in lithium ion conductivity in the amorphous structure than in the crystalline structure.
この工程5により、多孔質集電体の空孔部を埋めるように正極活物質相が形成された正極体が作製される。工程5が終了した時点の正極活物質相における活物質粒子同士は所々点接触しているような状態であり、粒子間のリチウムイオン伝導性が低い。また、このような状態であるため、粒子間の隙間の平均距離が長い。粒子間の隙間にはリチウムイオン伝導性の固体電解質が配置されているので、リチウムイオンの伝導を確保することはできるものの、平均距離が長いと正極活物質相全体のリチウムイオン伝導性は低くなってしまう。しかも、正極活物質相には、原料ゾルの溶媒が揮発したことにより形成される空隙部が生じている。 By this step 5, a positive electrode body in which a positive electrode active material phase is formed so as to fill the pores of the porous current collector is produced. The active material particles in the positive electrode active material phase at the time when Step 5 is completed are in a state where they are in point contact with each other, and the lithium ion conductivity between the particles is low. Moreover, since it is such a state, the average distance of the clearance gap between particles is long. Lithium ion conductive solid electrolyte is arranged in the gaps between the particles, so that lithium ion conduction can be ensured, but if the average distance is long, the lithium ion conductivity of the whole positive electrode active material phase becomes low. End up. Moreover, voids formed by volatilization of the solvent of the raw material sol are generated in the positive electrode active material phase.
≪工程6≫
多孔質集電体の空孔部に正極活物質相を形成した正極体を加圧するには、正極体を両面から圧縮するようにすれば良い。具体的には、正極体の表面と裏面とが互いに近づく方向に圧力をかける。この加圧により、正極活物質相中の隣接する正極活物質粒子同士の一部が互いに沿い合うように塑性変形する。同時に、工程5で正極活物質相に生じた空隙部も潰されて無くなる。ここで、本発明正極体では、金属からなる多孔質集電体を使用しているため、この集電体が骨格の役割をして、加圧により変形した正極体の形状が保形される。
<< Step 6 >>
In order to pressurize the positive electrode body in which the positive electrode active material phase is formed in the pores of the porous current collector, the positive electrode body may be compressed from both sides. Specifically, pressure is applied in a direction in which the front surface and the back surface of the positive electrode body approach each other. By this pressurization, plastic deformation is performed so that some of the adjacent positive electrode active material particles in the positive electrode active material phase are along each other. At the same time, voids generated in the positive electrode active material phase in step 5 are also crushed and disappear. Here, since the positive electrode body of the present invention uses a porous current collector made of metal, the current collector serves as a skeleton, and the shape of the positive electrode body deformed by pressurization is maintained. .
加圧処理の圧力は、100〜 1000MPaの範囲とすることが好ましい。この範囲の圧力で加圧すれば、活物質粒子の種類によらず、粒子を塑性変形させることができるし、空隙部も殆ど無くすことができる。 The pressure for the pressure treatment is preferably in the range of 100 to 1000 MPa. If pressure is applied within this range, the particles can be plastically deformed regardless of the type of active material particles, and voids can be almost eliminated.
<正極体>
以上の工程を経て得られた正極体は、金属からなる正極集電体と、正極集電体の一面側に設けられる正極活物質相とを備える。また、正極活物質相は、正極活物質の粒子群と、これら粒子群を固める固体電解質とを有する。そして、本発明正極体の正極活物質相における粒子群の状態は、図2に示すようになっている。
<Positive electrode body>
The positive electrode body obtained through the above steps includes a positive electrode current collector made of metal and a positive electrode active material phase provided on one surface side of the positive electrode current collector. Further, the positive electrode active material phase has a group of particles of the positive electrode active material and a solid electrolyte that hardens the group of particles. And the state of the particle group in the positive electrode active material phase of this invention positive electrode body is as showing in FIG.
図2は、後述する実施例において、電池Aの正極体に備わる正極活物質相の断面を模式的に示す図である。この図2に示すように、正極活物質相12中に含まれる隣接する正極活物質粒子1の組み合わせのうち、互いの輪郭線の一部が沿い合っている組み合わせが存在する。より具体的には、隣接する一対の活物質粒子の互いに沿い合う長さが、これら一対の粒子のうち、少なくとも一方の粒子における輪郭線の全長の30%以上を占める粒子の組み合わせが存在する。さらに、このような互いの輪郭線の一部が沿い合っている粒子の組み合わせは、全ての組み合わせの30%以上を占めている。隣接する活物質粒子1同士の輪郭線の一部が互いに沿い合うのは、正極体を両側から挟み込むように圧縮することで粒子1が塑性変形したためである(上記製造方法における工程6を参照)。通常、用意した各粒子の外形はそれぞれ異なっているため、単に粒子を固体電解質で固めただけで加圧しなければ(あるいは加圧が弱ければ)、粒子同士の輪郭線のごく一部であっても互いに沿い合うことは殆どない。仮に、輪郭線の一部が沿い合うことがあっても、それは輪郭線の5%以下である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of the positive electrode active material phase provided in the positive electrode body of the battery A in Examples to be described later. As shown in FIG. 2, among the combinations of adjacent positive electrode active material particles 1 included in the positive electrode active material phase 12, there is a combination in which some of the contour lines are aligned. More specifically, there exists a combination of particles in which a pair of adjacent active material particles occupy 30% or more of the total length of the contour line of at least one of the pair of particles. Furthermore, the combination of particles in which a part of the contour lines of each other occupies 30% or more of all the combinations. Part of the contour line between the adjacent active material particles 1 is aligned with each other because the particles 1 are plastically deformed by compressing the positive electrode body so as to be sandwiched from both sides (see step 6 in the above manufacturing method). . Normally, each prepared particle has a different external shape, so if the particle is simply solidified with a solid electrolyte and is not pressurized (or if the pressure is weak), it is a small part of the contour line between the particles. Are rarely along each other. Even if a part of the contour line may be along, it is 5% or less of the contour line.
活物質粒子が塑性変形していることは、上記のように視覚的に確認することの他、特定の物理量を測定することで確認することもできる。例えば、X線回折を用いて、加圧した正極体における活物質粒子のピークが、原料となる活物質粒子のピークからズレていることを確認し、それによって活物質粒子に歪みが導入されたこと、即ち、活物質粒子が塑性変形したことを確認することができる。 The fact that the active material particles are plastically deformed can be confirmed by measuring a specific physical quantity in addition to visually confirming as described above. For example, using X-ray diffraction, it was confirmed that the peak of the active material particles in the pressurized positive electrode body was deviated from the peak of the active material particles as a raw material, thereby introducing strain into the active material particles. That is, it can be confirmed that the active material particles are plastically deformed.
<正極層以外の電池構成>
≪負極層≫
負極層は、既に述べたように負極活物質層と負極集電体とを備える。負極活物質層は、LiやSi、Inあるいはこれらの合金などの負極活物質からなる層である。また、負極集電体は、AlやNi、Feなどの金属、あるいはこれらの合金からなる層である。但し、負極活物質の選択によっては、負極活物質層自身に集電体の役割を兼ねさせることができる。その場合、負極集電体は省略することができる。
<Battery configuration other than positive electrode layer>
≪Negative electrode layer≫
As described above, the negative electrode layer includes the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer is a layer made of a negative electrode active material such as Li, Si, In, or an alloy thereof. The negative electrode current collector is a layer made of a metal such as Al, Ni, or Fe, or an alloy thereof. However, depending on the selection of the negative electrode active material, the negative electrode active material layer itself can also serve as a current collector. In that case, the negative electrode current collector can be omitted.
≪電解質層≫
電解質層は、Li2S−P2S5など硫化物固体電解質や、Li−P−O−Nなどの酸化物固体電解質とすることができる。硫化物系固体電解質は、リチウム、リン及び硫黄のみからなるものであっても良いし、さらに、O、Al、B、Si、Geなどの他の物質を含んでも良い。硫化物系固体電解質は、公知の方法により得ることができる。たとえば、原材料としての硫化リチウム(Li2S)及び五硫化二燐(P2S5)を、50:50〜80:20の割合で混合した後、これを溶融させて急冷させる(溶融急冷法)、又はこれをメカニカルミリング処理させる(MM処理)ことによって得ることができる。これらによって得られる硫化物系固体電解質は、非晶質である。この非晶質の状態のまま使用しても良いし、さらに、加熱処理して結晶性の硫化物系固体電解質にした後に使用しても良い。
≪Electrolyte layer≫
The electrolyte layer can be a sulfide solid electrolyte such as Li 2 S—P 2 S 5 or an oxide solid electrolyte such as Li—P—O—N. The sulfide-based solid electrolyte may be composed only of lithium, phosphorus, and sulfur, and may further include other substances such as O, Al, B, Si, and Ge. The sulfide-based solid electrolyte can be obtained by a known method. For example, lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) as raw materials are mixed in a ratio of 50:50 to 80:20, and then melted and rapidly cooled (melt quenching method). Or a mechanical milling process (MM process). The sulfide-based solid electrolyte obtained by these is amorphous. You may use it in this amorphous state, and also you may use it, after heat-processing and making it a crystalline sulfide type solid electrolyte.
また、電解質層は、有機溶媒にLiPF6などのリチウムイオン伝導物質を溶解させた非水系有機電解液とすることもできる。有機電解液の場合、正極層と負極層との間に両者を絶縁するセパレータ(例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなど)を配置する。 The electrolyte layer can also be a non-aqueous organic electrolytic solution in which a lithium ion conductive material such as LiPF 6 is dissolved in an organic solvent. In the case of an organic electrolytic solution, a separator (for example, polypropylene, polyethylene, etc.) that insulates both is disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer.
≪その他≫
上記電解質層が硫化物系固体電解質である場合、電解質層と正極活物質相との界面で抵抗を生じる場合がある。そこで、固体の電解質層と正極活物質相との間に、界面抵抗の低減をするために緩衝層を設けることが好ましい。緩衝層としては、リチウム含有酸化物、(例えば、LiNbO3など)を利用することができる。
≪Others≫
When the electrolyte layer is a sulfide-based solid electrolyte, resistance may occur at the interface between the electrolyte layer and the positive electrode active material phase. Therefore, it is preferable to provide a buffer layer between the solid electrolyte layer and the positive electrode active material phase in order to reduce the interface resistance. As the buffer layer, a lithium-containing oxide (for example, LiNbO 3 or the like) can be used.
本発明の実施例としては、最初に、固体電解質系リチウムイオン二次電池による電池A、電池B、電池C、電池D及び電池Eを用いて、本発明を評価した結果を示す。その後、電解液系リチウムイオン二次電池による電池F及び電池Gを用いて、本発明を評価した結果を示す。 As an Example of this invention, the result of having evaluated this invention first using the battery A, the battery B, the battery C, the battery D, and the battery E by a solid electrolyte type lithium ion secondary battery is shown. Then, the result of having evaluated this invention using the battery F and the battery G by an electrolyte type lithium ion secondary battery is shown.
<電池A>
≪アルミニウム多孔体の製造≫ 多孔質金属体として、アルミニウム多孔体を製造した。樹脂として、気孔率97%、気孔径約300μmのポリウレタンフォームを準備した。これを20mm角に切断した。このポリウレタンフォームの表面に、真空蒸着法により、アルミニウム層を形成した。アルミニウム層の厚みをSEM観察した結果、その厚みは15μmであった。続いて、表面にアルミニウム層が形成されたポリウレタンフォームを、温度500℃のLiCl−KCl共晶溶融塩に浸漬し、さらに、アルミニウム層を、アルミニウムの標準電極電位に対して−1Vの電位となるように、30分間印加した。このとき、溶融塩中に気泡が発生した。これは、ポリウレタンの分解反応が起こっているものと推定される。得られたアルミニウム多孔体を大気中で室温まで冷却した後、水洗して溶融塩を除去した。以上により、電池Aに用いる多孔質集電体(アルミニウム多孔体)を得た。
<Battery A>
<< Manufacture of Aluminum Porous Body >> A porous aluminum body was manufactured as a porous metal body. A polyurethane foam having a porosity of 97% and a pore diameter of about 300 μm was prepared as the resin. This was cut into 20 mm squares. An aluminum layer was formed on the surface of the polyurethane foam by vacuum deposition. As a result of SEM observation of the thickness of the aluminum layer, the thickness was 15 μm. Subsequently, the polyurethane foam having an aluminum layer formed on the surface is immersed in a LiCl—KCl eutectic molten salt at a temperature of 500 ° C., and the aluminum layer has a potential of −1 V with respect to the standard electrode potential of aluminum. For 30 minutes. At this time, bubbles were generated in the molten salt. This is presumed that the decomposition reaction of polyurethane occurs. The obtained porous aluminum body was cooled to room temperature in the air, and then washed with water to remove the molten salt. Thus, a porous current collector (aluminum porous body) used for battery A was obtained.
電池Aの多孔質集電体(アルミニウム多孔体)のSEM写真を図5に示す。図5より、アルミニウム多孔体が連通孔を有する一方で閉気孔を有していないこと、及びその気孔率が高いことがわかった。電池Aの多孔質集電体(アルミニウム多孔体)の表面について、15kVの加速電圧でEDX分析した。その結果を図6に示す。酸素のピークは、ほとんど観測されなかった。したがって、アルミニウム多孔体の酸素量は、EDXの検出限界(3.1質量%)以下であることが分かった。なお、この分析で用いられた装置は、EDAX社製の「EDAX Phonenix」であり、その型式はHIT22 136−2.5であった。 An SEM photograph of the porous current collector (aluminum porous body) of Battery A is shown in FIG. From FIG. 5, it was found that the aluminum porous body has communication holes but no closed pores, and that the porosity is high. The surface of the porous current collector (aluminum porous body) of Battery A was subjected to EDX analysis at an acceleration voltage of 15 kV. The result is shown in FIG. Almost no oxygen peak was observed. Therefore, it was found that the oxygen content of the aluminum porous body was below the EDX detection limit (3.1 mass%). The apparatus used in this analysis was “EDAX Phoenix” manufactured by EDAX, and its model was HIT22 136-2.5.
≪正極体の作製≫ 炭酸コバルト(CoCO3)粉末と炭酸リチウム(Li2CO3)粉末とを等モル量混合した後、900℃で6時間焼成してLiCoO2粉末を得た。LiCoO2粉末の平均粒径(50%粒径)は10μmであった。 << Preparation of Positive Electrode >> After equimolar amounts of cobalt carbonate (CoCO 3 ) powder and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) powder were mixed, the mixture was fired at 900 ° C. for 6 hours to obtain LiCoO 2 powder. The average particle size (50% particle size) of the LiCoO 2 powder was 10 μm.
次に、エトキシリチウム(LiOC2H5)とペンタエトキシニオブ(Nb(OC2H5)5)の等モル混合物をエタノール溶媒に溶解したアルコキシド溶液を用意した。アルコキシド溶液における等モル混合物の含有割合は、15mol/mlであった。また、アルコキシド溶液の粘度は200mPa・sであった。作製したアルコキシド溶液6mlに対して、LiCoO2粉末を100g混合することで原料ゾルを作製した。つまり、LiCoO3の含有割合は、16.7g/mlであった。 Next, an alkoxide solution in which an equimolar mixture of ethoxylithium (LiOC 2 H 5 ) and pentaethoxyniobium (Nb (OC 2 H 5 ) 5 ) was dissolved in an ethanol solvent was prepared. The content ratio of the equimolar mixture in the alkoxide solution was 15 mol / ml. The viscosity of the alkoxide solution was 200 mPa · s. A raw material sol was produced by mixing 100 g of LiCoO 2 powder with 6 ml of the produced alkoxide solution. That is, the content ratio of LiCoO 3 was 16.7 g / ml.
作製した原料ゾルに多孔質集電体(アルミニウム多孔体)を浸漬して真空容器に収納し、真空容器全体を50kPaに真空引きした。この浸漬と真空引きにより、多孔質集電体(アルミニウム多孔体)の空孔部内に原料ゾルを含浸させた。なお、この多孔質集電体の平均厚さは100μm、空孔率は95体積%であった。 A porous current collector (aluminum porous body) was immersed in the produced raw material sol and stored in a vacuum container, and the entire vacuum container was evacuated to 50 kPa. By this immersion and evacuation, the raw material sol was impregnated in the pores of the porous current collector (aluminum porous body). The porous collector had an average thickness of 100 μm and a porosity of 95% by volume.
その後、原料ゾルが充填された多孔質集電体を、大気中にて75℃で1h加熱し、原料ゾルに含まれるエタノール溶媒を除去すると共に、エトキシリチウムとペンタエトキシニオブを加水分解・縮重合させてLiNbO3に変化させた。これにより、正極活物質の粒子群が固体電解質中にほぼ均等に分散された状態で固定された正極活物質相を多孔質集電体の空孔部に備える正極体を形成した。 Thereafter, the porous current collector filled with the raw material sol is heated in the atmosphere at 75 ° C. for 1 hour to remove the ethanol solvent contained in the raw material sol and hydrolyze / condense ethoxylithium and pentaethoxyniobium. And changed to LiNbO 3 . As a result, a positive electrode body having a positive electrode active material phase fixed in a state where the particle groups of the positive electrode active material were dispersed almost uniformly in the solid electrolyte in the pores of the porous current collector was formed.
最後に、正極体を両側から挟み込むようにして500MPaで加圧し、本発明正極体を完成させた。 Finally, the positive electrode body was pressed at 500 MPa so as to be sandwiched from both sides, thereby completing the positive electrode body of the present invention.
作製した正極体について、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、多孔質集電体の空孔部を埋めるように正極活物質相が形成されていることが観察された。 When the cross section of the produced positive electrode was observed with a scanning electron microscope, it was observed that the positive electrode active material phase was formed so as to fill the pores of the porous current collector.
図2は、上記条件で作製した正極体の正極活物質相の断面におけるSEM 写真を模式的に示すものである。図2に示す正極活物質相12における正極活物質粒子1の状態をより詳細に観察すると、活物質粒子1が塑性変形して、隣接する粒子1同士の輪郭線の一部が互いに沿い合っていた。また、正極活物質粒子1を固める固体電解質2は、実質的に粒界の無い均質な相であった。さらに、観察した視野においては、正極活物質相12に空隙部は確認されなかった。このような正極活物質相12の断面における固体電解質2の面積割合は、約3%であり、隣接する粒子1間の距離は500nm以下の部分が殆どであった。 FIG. 2 schematically shows an SEM photograph in a cross section of the positive electrode active material phase of the positive electrode body manufactured under the above conditions. When the state of the positive electrode active material particles 1 in the positive electrode active material phase 12 shown in FIG. 2 is observed in more detail, the active material particles 1 are plastically deformed, and some of the contour lines of the adjacent particles 1 are aligned with each other. It was. Further, the solid electrolyte 2 that hardens the positive electrode active material particles 1 was a homogeneous phase substantially free of grain boundaries. Further, in the observed visual field, no void portion was confirmed in the positive electrode active material phase 12. The area ratio of the solid electrolyte 2 in the cross section of the positive electrode active material phase 12 was about 3%, and the distance between adjacent particles 1 was almost 500 nm or less.
≪リチウムイオン電池の作製≫ 次に、作製した正極体を使用して、非水電解質電池としてのリチウムイオン電池を作製した。まず、作製した各正極体を基板として、その一面側にLiNbO3からなる平均厚さ10nmの緩衝層をエキシマレーザアブレーション法により形成した。緩衝層は、正極層10(正確には、正極層10の一面側に露出している正極活物質相12)と固体電解質層30との間の抵抗を下げる。緩衝層の上にLi2S+P2S5からなる平均厚さ10μmの固体の電解質層30をエキシマレーザアブレーション法により形成した。最後に、電解質層30の上にLiからなる平均厚さ4μmの負極活物質相22を抵抗加熱法により形成した。この負極活物質相22は、集電体の役割を兼ねるため、負極集電体21は設けなかった。 << Production of Lithium Ion Battery >> Next, a lithium ion battery as a nonaqueous electrolyte battery was produced using the produced positive electrode body. First, each of the produced positive electrodes was used as a substrate, and a buffer layer made of LiNbO 3 and having an average thickness of 10 nm was formed on one surface side by an excimer laser ablation method. The buffer layer lowers the resistance between the positive electrode layer 10 (more precisely, the positive electrode active material phase 12 exposed on one surface side of the positive electrode layer 10) and the solid electrolyte layer 30. A solid electrolyte layer 30 made of Li 2 S + P 2 S 5 and having an average thickness of 10 μm was formed on the buffer layer by an excimer laser ablation method. Finally, a negative electrode active material phase 22 made of Li and having an average thickness of 4 μm was formed on the electrolyte layer 30 by a resistance heating method. Since the negative electrode active material phase 22 also serves as a current collector, the negative electrode current collector 21 was not provided.
<電池B>
多孔質集電体としてニッケル多孔体を使用したこと以外は、電池Aと同様の方法で、リチウムイオン電池を作成した。ここでニッケル多孔体としては、Ni発泡金属であるニッケルセルメット(住友電気工業株式会社の登録商標)を用いた。このニッケル多孔体の平均厚さは100μm、空孔率は95体積%であった。また、電池Bの多孔質集電体(ニッケル多孔体)の表面について、15kVの加速電圧でEDX分析した結果、ニッケル多孔体の酸素量は、EDXの検出限界(3.1質量%)以下であることが分かった。
<Battery B>
A lithium ion battery was prepared in the same manner as battery A, except that a nickel porous body was used as the porous current collector. Here, nickel cermet (registered trademark of Sumitomo Electric Industries, Ltd.), which is a Ni foam metal, was used as the nickel porous body. This nickel porous body had an average thickness of 100 μm and a porosity of 95% by volume. Further, as a result of EDX analysis of the surface of the porous current collector (nickel porous body) of the battery B with an acceleration voltage of 15 kV, the oxygen content of the nickel porous body is below the EDX detection limit (3.1 mass%). I found out.
<電池C>
電池Aで作成したアルミニウム多孔体の空孔部に正極活物質相を形成した後に加圧することなく完成させた正極体を用いたこと以外は、電池Aと同様の方法で、リチウムイオン電池を作製した。
<Battery C>
A lithium ion battery was produced in the same manner as battery A, except that a positive electrode body completed without forming pressure after forming a positive electrode active material phase in the pores of the aluminum porous body produced by battery A was used. did.
電池Cの正極体に備わる正極活物質相における正極活物質粒子の状態を観察すると、活物質粒子が塑性変形しておらず、隣接する粒子同士が点接触したような状態となっていた。また、正極活物質相には、アルコキシド溶液の溶媒を揮発させたことにより発生したと考えられる空隙部が形成されていた。このような正極活物質相の断面における固体電解質の面積割合は、約3%であった。また、加圧処理を行っていないため、隣接する粒子間の距離は1000nm以上の部分が殆どであった。 When the state of the positive electrode active material particles in the positive electrode active material phase provided in the positive electrode body of the battery C was observed, the active material particles were not plastically deformed and the adjacent particles were in point contact. In addition, voids thought to be generated by volatilizing the solvent of the alkoxide solution were formed in the positive electrode active material phase. The area ratio of the solid electrolyte in the cross section of the positive electrode active material phase was about 3%. Moreover, since the pressurization process was not performed, most of the distance between adjacent particles was 1000 nm or more.
<電池D>
孔径が200μm〜500μmであり、空孔率が97%で、厚みが2.0mmの発泡ウレタン樹脂を準備した。この発泡ウレタン樹脂を、真空蒸着の装置内に配置した。レーザ照射によってアルミニウム金属を溶融・蒸発させる真空蒸着法により、発泡ウレタン樹脂の表面にアルミニウム膜を蒸着させた。その後、大気中で550℃の熱処理をすることにより、発泡ウレタン樹脂を熱分解して除去した。これにより、電池Dの多孔質集電体(アルミニウム多孔体)を得た。電池Dのアルミニウム多孔体の表面について、電池Aの場合と同様の方法により、15kVの加速電圧でEDX分析した。その結果、酸素のピークが観測され、電池Dの多孔質集電体(アルミニウム多孔体)の表面の酸素量は、少なくとも3.1質量%を超えることが分かった。熱処理する際に、多孔質集電体(アルミニウム多孔体)の表面が酸化したためである。
<Battery D>
A foamed urethane resin having a pore diameter of 200 μm to 500 μm, a porosity of 97%, and a thickness of 2.0 mm was prepared. This foamed urethane resin was placed in a vacuum deposition apparatus. An aluminum film was deposited on the surface of the foamed urethane resin by a vacuum deposition method in which aluminum metal was melted and evaporated by laser irradiation. Thereafter, the foamed urethane resin was thermally decomposed and removed by heat treatment at 550 ° C. in the atmosphere. Thereby, a porous current collector (aluminum porous body) of the battery D was obtained. The surface of the aluminum porous body of the battery D was subjected to EDX analysis at an acceleration voltage of 15 kV by the same method as in the case of the battery A. As a result, an oxygen peak was observed, and it was found that the amount of oxygen on the surface of the porous current collector (aluminum porous body) of battery D exceeded at least 3.1 mass%. This is because the surface of the porous current collector (aluminum porous body) was oxidized during the heat treatment.
この電池Dに使用する多孔質集電体(アルミニウム多孔体)を用いたこと以外は、電池Aと同様の方法によって、電池Dを製造した。 A battery D was produced in the same manner as the battery A, except that the porous current collector (aluminum porous body) used for the battery D was used.
<電池E>
焼結体からなる正極活物質層を備える正極体を用いて、電池Eの電池を作製した。電池Eにおける正極体は、まず、焼結体からなる正極活物質層を用意して、この活物質層の一方の面に気相法により正極集電体を蒸着することで得た。正極体における活物質層と集電体の厚さはそれぞれ、体積換算したときに、多孔質集電体の体積と正極活物質相の体積と等しくなるようにした。この正極体以外の電池構成は、電池Aと同じとした。
<Battery E>
A battery of battery E was produced using a positive electrode body including a positive electrode active material layer made of a sintered body. The positive electrode body in the battery E was obtained by first preparing a positive electrode active material layer made of a sintered body and depositing a positive electrode current collector on one surface of the active material layer by a vapor phase method. The thicknesses of the active material layer and the current collector in the positive electrode body were each made equal to the volume of the porous current collector and the volume of the positive electrode active material phase when converted to volume. The battery configuration other than this positive electrode was the same as that of battery A.
<電池A〜Eの性能評価>
作製した電池A、B、C、D及びEについて、0.05mAの定電流で4.2Vまで充電し、3Vで放電したときの放電容量(mAh/cm2)を測定した。また、放電開始時の電圧降下により、電池の内部抵抗を求めた。さらに、それぞれの電池の容量維持率(%)を測定した。容量維持率は、100サイクル中の最大の放電容量で100サイクル目の放電容量を除したものである。これらの測定の結果を表1に示す。
<Performance evaluation of batteries A to E>
About the produced batteries A, B, C, D, and E, the discharge capacity (mAh / cm 2 ) when charged to 4.2 V at a constant current of 0.05 mA and discharged at 3 V was measured. Also, the internal resistance of the battery was determined from the voltage drop at the start of discharge. Furthermore, the capacity maintenance rate (%) of each battery was measured. The capacity maintenance ratio is obtained by dividing the discharge capacity at the 100th cycle by the maximum discharge capacity in 100 cycles. The results of these measurements are shown in Table 1.
表1に示すように、電池Aについては、電池Cに比べて、内部抵抗が低く、放電容量が高い上、サイクル特性に優れていた。両電池の相違点は、正極活物質相における活物質粒子が塑性変形しているか否かであるため、活物質粒子が塑性変形するまで正極体を圧縮することが、重要であることが明らかになった。また、電池Bの結果を考慮すると、多孔質集電体がニッケルからなる場合にも、同様の効果が得られることがわかった。 As shown in Table 1, battery A had lower internal resistance, higher discharge capacity, and better cycle characteristics than battery C. Since the difference between the two batteries is whether the active material particles in the positive electrode active material phase are plastically deformed, it is clear that it is important to compress the positive electrode body until the active material particles are plastically deformed. became. Moreover, when the result of the battery B was considered, it was found that the same effect can be obtained even when the porous current collector is made of nickel.
また、表面の酸素量が3.1質量%以下である多孔質集電体を用いた電池Aは、表面の酸素量が3.1質量%超である電池Dに比べて、放電容量の点で優れ、とりわけ、高率放電時(0.25mA放電時)に放電容量の低下を示さなかった。さらに、電池Aは、焼結体からなる正極体を使用した電池Eに比べて、内部抵抗、放電容量及びサイクル特性の全てにおいて優れていた。 Battery A using a porous current collector having a surface oxygen content of 3.1% by mass or less has a higher discharge capacity than battery D having a surface oxygen content of more than 3.1% by mass. In particular, the discharge capacity was not decreased during high rate discharge (at 0.25 mA discharge). Furthermore, the battery A was superior in all of internal resistance, discharge capacity, and cycle characteristics as compared with the battery E using the positive electrode body made of a sintered body.
次に、有機電解液系リチウムイオン二次電池による電池F及び電池Gについて、以下の方法により評価した。 Next, the battery F and the battery G using an organic electrolyte lithium ion secondary battery were evaluated by the following methods.
<電池F>
電池Fの正極としては、電池Aの正極体を製造した方法と同様の方法で製造した正極体を用いた。この正極体の一面側に、電池Aの場合と同様に、LiNbO3からなる平均厚さ10nmの緩衝層をエキシマレーザアブレーション法により形成した。次に、平均厚さ20μmの微多孔膜からなるセパレータと、平均厚さ100μmのLi−Al合金からなる負極体を準備した。
<Battery F>
As the positive electrode of the battery F, a positive electrode manufactured by the same method as the method of manufacturing the positive electrode of the battery A was used. As in the case of the battery A, a buffer layer having an average thickness of 10 nm made of LiNbO 3 was formed on one surface side of the positive electrode body by an excimer laser ablation method. Next, a separator made of a microporous film having an average thickness of 20 μm and a negative electrode body made of a Li—Al alloy having an average thickness of 100 μm were prepared.
以上の正極体と負極体とを、セパレータを介して積層させ、最後に、有機電解液として、1M−LiPF6/EC:DEC(1:1)を注液した。これにより、電池Fを作成した。 The above positive electrode body and negative electrode body were laminated through a separator, and finally, 1M-LiPF 6 / EC: DEC (1: 1) was injected as an organic electrolyte. Thereby, the battery F was created.
<電池G>
電池Gの正極としては、電池Bの正極体を製造した方法と同様の方法で製造した正極体を準備した。次に、平均厚さ20μmの微多孔膜からなるセパレータと、平均厚さ100μmのLi−Al合金からなる負極体を準備した。
<Battery G>
As the positive electrode of the battery G, a positive electrode body manufactured by the same method as that for manufacturing the positive electrode body of the battery B was prepared. Next, a separator made of a microporous film having an average thickness of 20 μm and a negative electrode body made of a Li—Al alloy having an average thickness of 100 μm were prepared.
以上の正極体と負極体とを、セパレータを介して積層させ、最後に、有機電解液として、1M−LiPF6/EC:DEC(1:1)を注液した。これにより、電池Gを作成した。 The above positive electrode body and negative electrode body were laminated through a separator, and finally, 1M-LiPF 6 / EC: DEC (1: 1) was injected as an organic electrolyte. Thereby, the battery G was created.
<電池F、Gの性能評価>
電池Fと電池Gについて、サイクル試験をおこなった。サイクル試験の条件は、正極体の電位が貴となるように、以下の条件とした。
充電:0.03mAで4.4Vまで定電流充電
放電:0.03mAで3.0Vまで定電流放電
<Performance evaluation of batteries F and G>
A cycle test was performed on the battery F and the battery G. The conditions for the cycle test were as follows so that the potential of the positive electrode body was noble.
Charge: Constant current charge up to 4.4V at 0.03mA Discharge: Constant current discharge up to 3.0V at 0.03mA
その結果、有機電解液を用いたリチウムイオン二次電池においては、アルミニウムからなる正極集電体を用いた電池Fは、ニッケルからなる正極集電体を用いた電池Gに比べて優れていた。具体的には、放電容量が初期放電容量の50%に低下するまでのサイクル数が、電池Fでは1000サイクルであったのに対し、電池Gでは750サイクルであった。以上のように、電解液系リチウムイオン二次電池にとってやや厳しい条件となる4.4V充電サイクル試験の場合には、アルミニウムを正極集電体とする電池の方が、ニッケルを正極集電体とする電池よりも、優れていた。 As a result, in the lithium ion secondary battery using the organic electrolyte, the battery F using the positive electrode current collector made of aluminum was superior to the battery G using the positive electrode current collector made of nickel. Specifically, the number of cycles until the discharge capacity is reduced to 50% of the initial discharge capacity was 1000 cycles in the battery F, and 750 cycles in the battery G. As described above, in the case of the 4.4V charge cycle test, which is a somewhat severe condition for the electrolyte-based lithium ion secondary battery, the battery using aluminum as the positive electrode current collector is more nickel than the positive electrode current collector. It was better than the battery to do.
本発明正極体の製造方法で作製された本発明正極体は、携帯機器や電動車両などの電源に利用される非水電解質電池の正極層として好適に利用することができる。
The positive electrode body of the present invention produced by the method of manufacturing the positive electrode body of the present invention can be suitably used as a positive electrode layer of a nonaqueous electrolyte battery used for a power source of a portable device or an electric vehicle.
100 リチウムイオン電池(非水電解質電池)
10 正極層
11 多孔質集電体
12 正極活物質相
20 負極層
21 負極集電体
22 負極活物質層
30 電解質層
1 正極活物質粒子
2 固体電解質
31 樹脂
32 金属層
33 金属層被覆樹脂
34 多孔質金属体(多孔質集電体)
41 溶融塩
42 正極
100 Lithium ion battery (non-aqueous electrolyte battery)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode layer 11 Porous current collector 12 Positive electrode active material phase 20 Negative electrode layer 21 Negative electrode current collector 22 Negative electrode active material layer 30 Electrolyte layer 1 Positive electrode active material particle 2 Solid electrolyte 31 Resin 32 Metal layer 33 Metal layer covering resin 34 Porous Metal body (porous current collector)
41 Molten salt 42 Positive electrode
Claims (9)
前記正極活物質相は、正極活物質の粒子群とこれら粒子群を固める固体電解質とを有し、かつ、隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合っており、
前記正極活物質相と接触している前記多孔質集電体の表面の酸素量が、3.1質量%以下であることを特徴とする非水電解質電池用正極体。 A positive electrode body for a non-aqueous electrolyte battery comprising a porous current collector made of a metal and a positive electrode active material phase carried in the pores of the porous current collector,
The positive electrode active material phase has a group of particles of the positive electrode active material and a solid electrolyte that hardens these particle groups, and a part of the contour line between adjacent particles is along the solid electrolyte. ,
The positive electrode body for a nonaqueous electrolyte battery, wherein the amount of oxygen on the surface of the porous current collector in contact with the positive electrode active material phase is 3.1% by mass or less.
前記正極活物質相は、正極活物質の粒子群とこれら粒子群を固める固体電解質とを有し、かつ、隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合っており、
前記多孔質集電体が、連通孔を有し、閉気孔を有さず、
前記多孔質集電体は、アルミニウムのみからなることを特徴とする非水電解質電池用正極体。 A positive electrode body for a non-aqueous electrolyte battery comprising a porous current collector made of a metal and a positive electrode active material phase carried in the pores of the porous current collector,
The positive electrode active material phase has a group of particles of the positive electrode active material and a solid electrolyte that hardens these particle groups, and a part of the contour line between adjacent particles is along the solid electrolyte. ,
The porous current collector has communication holes, no closed pores,
The positive electrode body for a non-aqueous electrolyte battery, wherein the porous current collector is made of only aluminum.
縮重合することによりリチウムイオン伝導性固体電解質となる金属アルコキシド又は金属アルコキシドの加水分解物を溶媒に溶解したアルコキシド溶液を用意する工程と、
前記アルコキシド溶液に正極活物質の粒子を混合して原料ゾルを作製する工程と、
連通孔を有する樹脂の表面に金属層を形成し、前記樹脂を溶融塩に浸漬した状態で、前記金属層をその金属の標準電極電位より卑な電位に保ちながら前記樹脂を加熱分解することによって金属からなる多孔質集電体を得る工程と、
前記多孔質集電体の空孔部に前記原料ゾルを充填する工程と、
熱処理により前記原料ゾルに含まれる金属アルコキシド又は金属アルコキシドの加水分解物を縮重合させて固体電解質とすることで、活物質粒子を固体電解質で固めた正極活物質相を前記空孔部に形成する工程と、
正極活物質相を加圧して、正極活物質相における隣接する粒子同士の輪郭線の一部が前記固体電解質を介して互いに沿い合うように各粒子を塑性変形させる工程と、
を備えることを特徴とする正極体の製造方法。 A method for producing a positive electrode body for a nonaqueous electrolyte battery, comprising:
A step of preparing an alkoxide solution in which a metal alkoxide or a hydrolyzate of metal alkoxide that becomes a lithium ion conductive solid electrolyte by condensation polymerization is dissolved in a solvent;
Mixing a positive electrode active material particle in the alkoxide solution to produce a raw material sol;
By thermally decomposing the resin while forming a metal layer on the surface of the resin having communication holes and maintaining the metal layer at a base potential lower than the standard electrode potential of the metal while the resin is immersed in a molten salt Obtaining a porous current collector made of metal;
Filling the raw material sol into the pores of the porous current collector;
By forming a solid electrolyte by polycondensation of the metal alkoxide or metal alkoxide hydrolyzate contained in the raw material sol by heat treatment, a positive electrode active material phase formed by solidifying the active material particles with the solid electrolyte is formed in the pores. Process,
Pressurizing the positive electrode active material phase, and plastically deforming each particle such that a part of the contour line between adjacent particles in the positive electrode active material phase passes along the solid electrolyte, and
The manufacturing method of the positive electrode body characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010123668A JP2011249254A (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Positive electrode body for nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010123668A JP2011249254A (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Positive electrode body for nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011249254A true JP2011249254A (en) | 2011-12-08 |
Family
ID=45414253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010123668A Pending JP2011249254A (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Positive electrode body for nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011249254A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015513768A (en) * | 2012-03-01 | 2015-05-14 | ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー | High-capacity solid composite cathode, solid composite separator, solid lithium secondary battery, and production method thereof |
WO2016143701A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Molded body containing transition metal polysulfide, electrode for batteries and method for producing same |
US9793525B2 (en) | 2012-10-09 | 2017-10-17 | Johnson Battery Technologies, Inc. | Solid-state battery electrodes |
KR101868574B1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-18 | 주식회사 포스코 | Method of manufacturing lithium metal electrode material |
US10566611B2 (en) | 2015-12-21 | 2020-02-18 | Johnson Ip Holding, Llc | Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication |
USRE49205E1 (en) | 2016-01-22 | 2022-09-06 | Johnson Ip Holding, Llc | Johnson lithium oxygen electrochemical engine |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08138724A (en) * | 1994-11-01 | 1996-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of all solid lithium secondary battery |
JPH08321310A (en) * | 1995-03-17 | 1996-12-03 | Canon Inc | Electrode for secondary battery, manufacture thereof, and secondary battery having the electrode |
JP2001155739A (en) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Nissha Printing Co Ltd | Positive electrode for secondary cell, and secondary cell |
WO2004109839A1 (en) * | 2003-06-09 | 2004-12-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Lithium secondary battery and method for producing same |
JP2005078991A (en) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | Nonaqueous electrolytic secondary battery |
JP2006059641A (en) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Nissan Motor Co Ltd | Electrode for secondary battery and secondary battery using it |
JP2010009905A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Collector of positive electrode for lithium based secondary battery, and positive electrode and battery equipped with it |
JP2010040218A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Electrode material sheet for lithium battery, solid lithium battery, and device with the solid lithium battery |
JP2010272427A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Mitsubishi Materials Corp | Collector for positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode using the same, and manufacturing method thereof |
JP2010272425A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Mitsubishi Materials Corp | Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing the same |
-
2010
- 2010-05-31 JP JP2010123668A patent/JP2011249254A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08138724A (en) * | 1994-11-01 | 1996-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of all solid lithium secondary battery |
JPH08321310A (en) * | 1995-03-17 | 1996-12-03 | Canon Inc | Electrode for secondary battery, manufacture thereof, and secondary battery having the electrode |
JP2001155739A (en) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Nissha Printing Co Ltd | Positive electrode for secondary cell, and secondary cell |
WO2004109839A1 (en) * | 2003-06-09 | 2004-12-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Lithium secondary battery and method for producing same |
JP2005078991A (en) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | Nonaqueous electrolytic secondary battery |
JP2006059641A (en) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Nissan Motor Co Ltd | Electrode for secondary battery and secondary battery using it |
JP2010009905A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Collector of positive electrode for lithium based secondary battery, and positive electrode and battery equipped with it |
JP2010040218A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Electrode material sheet for lithium battery, solid lithium battery, and device with the solid lithium battery |
JP2010272427A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Mitsubishi Materials Corp | Collector for positive electrode of nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode using the same, and manufacturing method thereof |
JP2010272425A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Mitsubishi Materials Corp | Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing the same |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015513768A (en) * | 2012-03-01 | 2015-05-14 | ジョンソン・アイピー・ホールディング・エルエルシー | High-capacity solid composite cathode, solid composite separator, solid lithium secondary battery, and production method thereof |
US10333123B2 (en) | 2012-03-01 | 2019-06-25 | Johnson Ip Holding, Llc | High capacity solid state composite cathode, solid state composite separator, solid-state rechargeable lithium battery and methods of making same |
US9793525B2 (en) | 2012-10-09 | 2017-10-17 | Johnson Battery Technologies, Inc. | Solid-state battery electrodes |
US10084168B2 (en) | 2012-10-09 | 2018-09-25 | Johnson Battery Technologies, Inc. | Solid-state battery separators and methods of fabrication |
WO2016143701A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Molded body containing transition metal polysulfide, electrode for batteries and method for producing same |
CN107408671A (en) * | 2015-03-06 | 2017-11-28 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | Formed body, electrode for cell and its manufacture method containing transition metal polysulfide |
CN107408671B (en) * | 2015-03-06 | 2020-09-22 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | Transition metal polysulfide-containing molded body, battery electrode, and method for producing same |
US10566611B2 (en) | 2015-12-21 | 2020-02-18 | Johnson Ip Holding, Llc | Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication |
US11417873B2 (en) | 2015-12-21 | 2022-08-16 | Johnson Ip Holding, Llc | Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication |
USRE49205E1 (en) | 2016-01-22 | 2022-09-06 | Johnson Ip Holding, Llc | Johnson lithium oxygen electrochemical engine |
KR101868574B1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-06-18 | 주식회사 포스코 | Method of manufacturing lithium metal electrode material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3568052B2 (en) | Porous metal body, method for producing the same, and battery electrode plate using the same | |
CN102918689B (en) | Nonaqueous electrolyte battery collector body, electrode for non-queous electrolytic cells and nonaqueous electrolyte battery | |
WO2010137381A1 (en) | Positive electrode and process for producing same | |
WO2011152280A1 (en) | Three-dimensional net-like aluminum porous material, electrode comprising the aluminum porous material, non-aqueous electrolyte battery equipped with the electrode, and non-aqueous electrolytic solution capacitor equipped with the electrode | |
JP5545439B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
US20120263993A1 (en) | Electrochemical device | |
WO2011152304A1 (en) | Capacitor and process for producing same | |
CN104704653A (en) | Solid-state battery electrodes | |
JP2015092433A (en) | All-solid-state lithium secondary battery | |
KR20140137362A (en) | Metal three-dimensional, mesh-like porous body for collectors, electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
KR20140148384A (en) | Lithium secondary battery | |
JPWO2012111601A1 (en) | Three-dimensional reticulated aluminum porous body, electrode using the aluminum porous body, nonaqueous electrolyte battery using the electrode, capacitor using nonaqueous electrolyte, and lithium ion capacitor | |
US9484570B2 (en) | Method for producing electrode for electrochemical element | |
US9184435B2 (en) | Electrode for electrochemical element and method for producing the same | |
DK3084866T3 (en) | ANODE CHAMBER WITH COLLECTOR OF AN AMORF ALLOY | |
JP2011249254A (en) | Positive electrode body for nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof | |
JP2013084490A (en) | Electrode, nonaqueous electrolytic battery and electric vehicle | |
JP2016058335A (en) | All-solid battery, manufacturing method thereof, and method for recovering capacity | |
CN113871696A (en) | All-solid-state thick film lithium battery and preparation method thereof | |
JP6988738B2 (en) | Negative electrode for sulfide all-solid-state battery and sulfide all-solid-state battery | |
JP2012251231A (en) | Method for producing aluminum porous body | |
JP2014187383A (en) | Capacitor arranged by use of metal porous body | |
JP2011249252A (en) | Method of producing electrode for nonaqueous electrolyte battery, electrode for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery | |
JP5565112B2 (en) | Capacitor using porous metal | |
US20130004854A1 (en) | Electrode for electrochemical element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140106 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140507 |