JPH08148141A - リチウム二次電池用電極の製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池用電極の製造方法Info
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- JPH08148141A JPH08148141A JP6291457A JP29145794A JPH08148141A JP H08148141 A JPH08148141 A JP H08148141A JP 6291457 A JP6291457 A JP 6291457A JP 29145794 A JP29145794 A JP 29145794A JP H08148141 A JPH08148141 A JP H08148141A
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- electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 活物質のみで構成しても十分な電子導電性が
得られ、優れた充放電特性を有する電池を安価に製造で
きるようにすること 【構成】 活物質をバインダと共にスラリー化し、ドク
ターブレード法により集電体基板上に焼成後の膜厚が２
０μm以下になるように活物質層を形成した後、該活物
質層を焼成する。
得られ、優れた充放電特性を有する電池を安価に製造で
きるようにすること 【構成】 活物質をバインダと共にスラリー化し、ドク
ターブレード法により集電体基板上に焼成後の膜厚が２
０μm以下になるように活物質層を形成した後、該活物
質層を焼成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリチウム二次電池用電極
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、リチウム電池の電極は、活物質
にアセチレンブラックなどの炭素系導電剤と、ポリ４弗
化エチレンなどの結着剤を活物質に添加し、その合剤を
シート状に成形したり、メッシュ等の集電体基板に塗
布、圧着する方法により製造されている。
にアセチレンブラックなどの炭素系導電剤と、ポリ４弗
化エチレンなどの結着剤を活物質に添加し、その合剤を
シート状に成形したり、メッシュ等の集電体基板に塗
布、圧着する方法により製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
極の製造方法では、活物質に導電剤や結着剤等を添加し
ているため、活物質以外にそれらの材料の電気化学的安
定性や混合条件等について考慮して対策を講じなければ
ならず、必然的に製造コストの上昇につながるという問
題がある。しかも、導電剤や結着剤等が添加されている
ため電解液を余分に加えなければならず、活物質の充填
密度の低下により単位重量当たりの電池容量を低下させ
る原因ともなっている。他方、導電剤や結着剤を添加せ
ず、粉末活物質のみで電極を構成することも考えられる
が、活物質として導電性が余り高くない遷移金属複合酸
化物（例えば、ＬiＣoＯ2、ＬiＮiＯ2、ＬiＭｎＯ2）を
用いた場合、単位重量当たりの容量は大きくなっても、
過電圧が大きく電荷容量が減少するという問題があるこ
とが明らかとなった。
極の製造方法では、活物質に導電剤や結着剤等を添加し
ているため、活物質以外にそれらの材料の電気化学的安
定性や混合条件等について考慮して対策を講じなければ
ならず、必然的に製造コストの上昇につながるという問
題がある。しかも、導電剤や結着剤等が添加されている
ため電解液を余分に加えなければならず、活物質の充填
密度の低下により単位重量当たりの電池容量を低下させ
る原因ともなっている。他方、導電剤や結着剤を添加せ
ず、粉末活物質のみで電極を構成することも考えられる
が、活物質として導電性が余り高くない遷移金属複合酸
化物（例えば、ＬiＣoＯ2、ＬiＮiＯ2、ＬiＭｎＯ2）を
用いた場合、単位重量当たりの容量は大きくなっても、
過電圧が大きく電荷容量が減少するという問題があるこ
とが明らかとなった。
【０００４】従って、本発明は、単位重量当たりの電池
容量を低下させる導電剤等を使用することなく、活物質
のみで構成しても十分な電子導電性が得られ、優れた充
放電特性を有する電池を安価に製造できるようにするこ
とを目的とするものである。
容量を低下させる導電剤等を使用することなく、活物質
のみで構成しても十分な電子導電性が得られ、優れた充
放電特性を有する電池を安価に製造できるようにするこ
とを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成する手段として、活物質をバインダと共にスラリー化
し、ドクターブレード法により集電体基板上に焼成後の
膜厚が２０μm以下になるように活物質層を形成した
後、該活物質層を焼成するようにしたものである。
成する手段として、活物質をバインダと共にスラリー化
し、ドクターブレード法により集電体基板上に焼成後の
膜厚が２０μm以下になるように活物質層を形成した
後、該活物質層を焼成するようにしたものである。
【０００６】集電体基板の材料としては、ステンレス
鋼、アルミニウム、銅、ニッケルなどの金属、セラミッ
クス、合成樹脂などを使用でき、また、これらはプレー
ト、フイルム、箔、スクリーンなど従来公知の任意の形
態を採用することができる。
鋼、アルミニウム、銅、ニッケルなどの金属、セラミッ
クス、合成樹脂などを使用でき、また、これらはプレー
ト、フイルム、箔、スクリーンなど従来公知の任意の形
態を採用することができる。
【０００７】前記活物質としては、Ｆe2Ｏ3、ＭnＯ2、
ＣuＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＬiＯＨ-ＭnＯ2、ＬiＣo
Ｏ2、ＬiＮiＯ2及びＬiＭn2Ｏ4などの酸化物系活物質が
挙げられるが、それらの中でもＬiＭｎ2Ｏ4や一般式：
ＬiＮixＣo1-xＯ2（０≦ｘ≦１）で表されるリチウム系
複合酸化物、即ち、ＬiＣoＯ2、ＬiＮiＯ2及びＬiＮix
Ｃo1-xＯ2（０＜ｘ＜１）を使用するのが好適である。
また、好ましい実施態様においては、活物質は５μm以
下の粒径をもつものが使用される。
ＣuＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＬiＯＨ-ＭnＯ2、ＬiＣo
Ｏ2、ＬiＮiＯ2及びＬiＭn2Ｏ4などの酸化物系活物質が
挙げられるが、それらの中でもＬiＭｎ2Ｏ4や一般式：
ＬiＮixＣo1-xＯ2（０≦ｘ≦１）で表されるリチウム系
複合酸化物、即ち、ＬiＣoＯ2、ＬiＮiＯ2及びＬiＮix
Ｃo1-xＯ2（０＜ｘ＜１）を使用するのが好適である。
また、好ましい実施態様においては、活物質は５μm以
下の粒径をもつものが使用される。
【０００８】
【作用】本発明は、酸化物系活物質の場合、通常の使用
方法では導電性を持たせるために導電剤を添加しなけれ
ばならないが、電極を非常に薄く、具体的には、２０μ
m以下の膜厚にすると、導電剤を添加しなくても集電効
果を奏するようになり、活物質のみで十分な電子導電性
が得られる。
方法では導電性を持たせるために導電剤を添加しなけれ
ばならないが、電極を非常に薄く、具体的には、２０μ
m以下の膜厚にすると、導電剤を添加しなくても集電効
果を奏するようになり、活物質のみで十分な電子導電性
が得られる。
【０００９】
【実施例１】活物質原料として炭酸リチウム及びニ酸化
マンガンを用意し、これらをＬiＭn2Ｏ4となるように秤
量して混合し、８００℃で１０時間焼成した。次に、こ
の焼成粉末にトルエンを加え、ボールミルで粉砕し、マ
イクロトラック分析でのＤ50が１μmの活物質スラリー
を得た。このスラリーに３重量％のポリブチラールを添
加し、混合した後、ドクターブレード法により厚さ３０
μmのステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製集電体基板上に
直接塗布して厚さ３０、２０、１０、５μmの活物質層
をそれぞれ形成した。
マンガンを用意し、これらをＬiＭn2Ｏ4となるように秤
量して混合し、８００℃で１０時間焼成した。次に、こ
の焼成粉末にトルエンを加え、ボールミルで粉砕し、マ
イクロトラック分析でのＤ50が１μmの活物質スラリー
を得た。このスラリーに３重量％のポリブチラールを添
加し、混合した後、ドクターブレード法により厚さ３０
μmのステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製集電体基板上に
直接塗布して厚さ３０、２０、１０、５μmの活物質層
をそれぞれ形成した。
【００１０】この活物質層を自然雰囲気中、４００℃で
熱処理し、添加したバインダを蒸発除去した後、１７mm
φの円板状に打ち抜き、２００℃で減圧乾燥して電極を
得た。この電極を正極として用い、セルを組み立てた。
このセルはコイン型電池で、図１に示すように、有底円
筒状ケース１内に集電体基板３ａ上に形成された活物質
層３ｂからなる正極３を配置し、その上にセパレータ５
及び負極４を順次積層した後、絶縁ガスケット６を装着
した封口板２を入れ、ケース１の縁部をかしめて一体化
した構造を有するものである。なお、電解液として、プ
ロピレンカーボネート（ＰＣ）と、１,２−ジメトキシ
エタン（ＤＭＥ）の容積比１：１の混合溶媒に過塩素酸
リチウム(ＬiＣlＯ4)を１モル/lで溶解させた非プロト
ン性有機電解液を用い、セパレータとしてセルガード２
５０２(商品名、ダイセル化学工業(株式会社))を、負極
として厚さ０.２４mmのリチウム金属をそれぞれ用い
た。
熱処理し、添加したバインダを蒸発除去した後、１７mm
φの円板状に打ち抜き、２００℃で減圧乾燥して電極を
得た。この電極を正極として用い、セルを組み立てた。
このセルはコイン型電池で、図１に示すように、有底円
筒状ケース１内に集電体基板３ａ上に形成された活物質
層３ｂからなる正極３を配置し、その上にセパレータ５
及び負極４を順次積層した後、絶縁ガスケット６を装着
した封口板２を入れ、ケース１の縁部をかしめて一体化
した構造を有するものである。なお、電解液として、プ
ロピレンカーボネート（ＰＣ）と、１,２−ジメトキシ
エタン（ＤＭＥ）の容積比１：１の混合溶媒に過塩素酸
リチウム(ＬiＣlＯ4)を１モル/lで溶解させた非プロト
ン性有機電解液を用い、セパレータとしてセルガード２
５０２(商品名、ダイセル化学工業(株式会社))を、負極
として厚さ０.２４mmのリチウム金属をそれぞれ用い
た。
【００１１】得られた各セルについて、充放電電流密
度：１mＡ／cm2、充放終止電圧：４．５Ｖ、放電終止電
圧３．０Ｖの条件下で充放電サイクル試験を行った。そ
れらの結果を図２に示す。簡明化のため、図２の上側に
１サイクル目の充放電サイクル試験結果を、下側に１０
０サイクル目の充放電サイクル試験結果をそれぞれ示
す。
度：１mＡ／cm2、充放終止電圧：４．５Ｖ、放電終止電
圧３．０Ｖの条件下で充放電サイクル試験を行った。そ
れらの結果を図２に示す。簡明化のため、図２の上側に
１サイクル目の充放電サイクル試験結果を、下側に１０
０サイクル目の充放電サイクル試験結果をそれぞれ示
す。
【００１２】図２から明らかなように、膜厚３０μmの
活物質層を用いた比較例のセルは放電容量が小さくサイ
クル特性も悪いのに対して、本発明に係るセルは、放電
容量が比較例のものに比べて１５０％以上であり、サイ
クル特性も著しく向上していることが解る。
活物質層を用いた比較例のセルは放電容量が小さくサイ
クル特性も悪いのに対して、本発明に係るセルは、放電
容量が比較例のものに比べて１５０％以上であり、サイ
クル特性も著しく向上していることが解る。
【００１３】
【実施例２】活物質原料として炭酸リチウム及びニ酸化
マンガンを用意し、これらをＬiＭn2Ｏ4となるように秤
量して混合し、８００℃で１０時間焼成した。次に、こ
の焼成粉末にトルエンを加え、ボールミルで粉砕してマ
イクロトラック分析でのＤ50がそれぞれ２μm、５μm及
び７μmのＬiＭn2Ｏ4を含む活物質スラリーを得た。各
スラリーに３重量％のポリブチラールを添加し、混合し
た後、ドクターブレード法により厚さ３０μmのステン
レス鋼（ＳＵＳ３１６）製集電体基板上に直接塗布して
厚さ１０μmの活物質層をそれぞれ形成した。
マンガンを用意し、これらをＬiＭn2Ｏ4となるように秤
量して混合し、８００℃で１０時間焼成した。次に、こ
の焼成粉末にトルエンを加え、ボールミルで粉砕してマ
イクロトラック分析でのＤ50がそれぞれ２μm、５μm及
び７μmのＬiＭn2Ｏ4を含む活物質スラリーを得た。各
スラリーに３重量％のポリブチラールを添加し、混合し
た後、ドクターブレード法により厚さ３０μmのステン
レス鋼（ＳＵＳ３１６）製集電体基板上に直接塗布して
厚さ１０μmの活物質層をそれぞれ形成した。
【００１４】得られた各セルについて、実施例１と同条
件下で充放電サイクル試験を行った。それらの結果を図
３に示す。簡明化のため、図３の上側に１サイクル目の
充放電サイクル試験結果を、下側に１００サイクル目の
充放電サイクル試験結果をそれぞれ示す。
件下で充放電サイクル試験を行った。それらの結果を図
３に示す。簡明化のため、図３の上側に１サイクル目の
充放電サイクル試験結果を、下側に１００サイクル目の
充放電サイクル試験結果をそれぞれ示す。
【００１５】図３から明らかなように、粒径が本発明の
範囲外である７μmの活物質からなる比較例のセルは放
電容量が小さくサイクル特性も悪いのに対して、本発明
に係るセルは、比較例のものに比べて放電容量及びサイ
クル特性が著しく向上していることが解る。
範囲外である７μmの活物質からなる比較例のセルは放
電容量が小さくサイクル特性も悪いのに対して、本発明
に係るセルは、比較例のものに比べて放電容量及びサイ
クル特性が著しく向上していることが解る。
【００１６】なお、前記実施例では、活物質としてＬi
Ｍn2Ｏ4を用いた例について説明したが、これのみに限
定されるものではなく、ＬiＣoＯ2、ＬiＮiＯ2、ＬiＭn
Ｏ2又はＬiＮiｘＣo1-xＯ2（０＜ｘ＜１）を用いること
も可能であり、また、その合成温度及び混合溶媒はもち
ろんのこと、バインダの種類、バインダの添加量、集電
体基板材料、負極材料、電解液、セパレータなどについ
ても公知のものを任意に用いることができることは言う
までもない。
Ｍn2Ｏ4を用いた例について説明したが、これのみに限
定されるものではなく、ＬiＣoＯ2、ＬiＮiＯ2、ＬiＭn
Ｏ2又はＬiＮiｘＣo1-xＯ2（０＜ｘ＜１）を用いること
も可能であり、また、その合成温度及び混合溶媒はもち
ろんのこと、バインダの種類、バインダの添加量、集電
体基板材料、負極材料、電解液、セパレータなどについ
ても公知のものを任意に用いることができることは言う
までもない。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、活物質をバインダと共にスラリー化し、ドク
ターブレード法により集電体基板上に焼成後の膜厚が２
０μm以下になるように活物質層を形成し、これを焼成
するようにしたので、導電剤を添加することなく十分な
電子導電性が有する電極を製造でき、また、活物質をそ
の平均粒径が５μm以下になるように粉砕するようにし
たので、均一な厚みの膜を形成でき、セルのサイクル特
性を著しく向上させることができる。
によれば、活物質をバインダと共にスラリー化し、ドク
ターブレード法により集電体基板上に焼成後の膜厚が２
０μm以下になるように活物質層を形成し、これを焼成
するようにしたので、導電剤を添加することなく十分な
電子導電性が有する電極を製造でき、また、活物質をそ
の平均粒径が５μm以下になるように粉砕するようにし
たので、均一な厚みの膜を形成でき、セルのサイクル特
性を著しく向上させることができる。
【図１】 本発明方法による電極を用いたセルの断面図
である。
である。
【図２】 本発明方法による電極を用いたリチウム二次
電池のセルの電圧容量特性図である。
電池のセルの電圧容量特性図である。
【図３】 本発明方法による電極を用いたリチウム二次
電池のセルの電圧容量特性図である。
電池のセルの電圧容量特性図である。
１ ケース ２ 封口板 ３ 正極 ３a 集電体基板 ３b 活物質層 ４ 負極 ５ セパレータ ６ 絶縁ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴野 国三郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 活物質をバインダと共にスラリー化し、
ドクターブレード法により集電体基板上に焼成後の膜厚
が２０μm以下になるように活物質層を形成した後、該
活物質層を焼成することを特徴とするリチウム二次電池
用電極の製造方法。 - 【請求項２】 前記活物質が一般式：ＬiＮixＣo1-xＯ2
（０≦ｘ≦１）で表されるリチウム系複合酸化物である
請求項１記載のリチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項３】 前記活物質がＬiＭn2Ｏ4である請求項１
記載のリチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項４】 前記活物質が５μm以下の粒径である請
求項１〜３のいずれかに記載のリチウム二次電池用電極
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6291457A JPH08148141A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | リチウム二次電池用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6291457A JPH08148141A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | リチウム二次電池用電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148141A true JPH08148141A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17769123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6291457A Pending JPH08148141A (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | リチウム二次電池用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148141A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999062131A1 (fr) * | 1998-05-25 | 1999-12-02 | Kao Corporation | Procede de fabrication d'electrode negative pour accumulateur electrique |
| JP2006260786A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2011025183A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Nissan Motor Co Ltd | 混合装置及び混合方法 |
| JP2012059583A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池用電極及び電極の製造方法 |
| WO2016152833A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 三井金属鉱業株式会社 | リチウム二次電池用電極の製造方法 |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP6291457A patent/JPH08148141A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999062131A1 (fr) * | 1998-05-25 | 1999-12-02 | Kao Corporation | Procede de fabrication d'electrode negative pour accumulateur electrique |
| US6432579B1 (en) | 1998-05-25 | 2002-08-13 | Kao Corporation | Method of manufacturing secondary battery negative electrode |
| JP2006260786A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2011025183A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Nissan Motor Co Ltd | 混合装置及び混合方法 |
| JP2012059583A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池用電極及び電極の製造方法 |
| WO2016152833A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 三井金属鉱業株式会社 | リチウム二次電池用電極の製造方法 |
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