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JP7689045B2 - Method for manufacturing non-aqueous secondary battery - Google Patents

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JP7689045B2 JP2021151755A JP2021151755A JP7689045B2 JP 7689045 B2 JP7689045 B2 JP 7689045B2 JP 2021151755 A JP2021151755 A JP 2021151755A JP 2021151755 A JP2021151755 A JP 2021151755A JP 7689045 B2 JP7689045 B2 JP 7689045B2
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Description

本発明は、非水二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous secondary battery.

リチウムイオン二次電池等の非水二次電池は、いわゆるSEI膜(Solid Electrolyte Interface)を負極合材の表面に備えている。この被膜は、負極合材と非水電解液との間に存在し、リチウムイオンの負極への吸蔵及び放出を円滑にするとともに、非水電解液のさらなる分解を抑制する機能を有し、電池特性を良好に維持するために必要不可欠なものである。また、この被膜は、非水電解液や添加物の分解物によって形成されるが、その生成過程で分解物がリチウムイオンを取り込む。このため、被膜が厚くなると、電池容量の低下を招くことがある。 Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have a so-called SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the surface of the negative electrode composite. This film exists between the negative electrode composite and the non-aqueous electrolyte, and facilitates the absorption and release of lithium ions into and from the negative electrode, while also suppressing further decomposition of the non-aqueous electrolyte, making it essential for maintaining good battery characteristics. In addition, this film is formed by decomposition products of the non-aqueous electrolyte and additives, and the decomposition products take in lithium ions during the formation process. For this reason, if the film becomes too thick, it can lead to a decrease in battery capacity.

この問題に対しては、非水電解液にリチウムを含む被膜形成材を予め添加することが既に提案されている。被膜形成材は、リチウム塩等のリチウム元素を有する化合物であり、例えばリチウムビスオキサレートボレート(LiBOB、LiB(C)である。この方法によれば、正極及び負極間を移動して電池反応に直接的に寄与するリチウムイオンを十分に確保しつつ、被膜の生成を促すことができる。 To solve this problem, it has already been proposed to add a film-forming material containing lithium to the non-aqueous electrolyte in advance. The film-forming material is a compound containing lithium element such as a lithium salt, for example, lithium bis( oxalato )borate (LiBOB, LiB( C2O4 ) 2 ). This method can promote the formation of the film while ensuring a sufficient amount of lithium ions that migrate between the positive and negative electrodes and directly contribute to the battery reaction.

一方、LiBOBから電離したアニオンであるビスオキサレートボラートイオン(BOB,B(C )は、負極合材層に不純物として含まれるナトリウムイオンとも反応し、負極シート上で被膜の一部となる。ナトリウムイオン由来の被膜は、正極シート、負極シート及びセパレータを捲回した電極体の負極シートの中央部により多く形成される傾向にある。その理由は、ナトリウムイオンが負極シートの中央部に集まりやすく、その中央部でナトリウムイオンとビスオキサレートボラートイオンとが活発に反応するためである。 On the other hand, bis(oxalato)borate ions (BOB, B(C 2 O 4 ) 2 ), which are anions ionized from LiBOB, also react with sodium ions contained as impurities in the negative electrode mixture layer, and become part of the coating on the negative electrode sheet. The coating derived from sodium ions tends to be formed more in the center of the negative electrode sheet of the electrode body formed by winding the positive electrode sheet, negative electrode sheet, and separator. This is because sodium ions tend to gather in the center of the negative electrode sheet, where the sodium ions and bis(oxalato)borate ions react actively.

被膜量が過度に大きい負極シートの中央部は、周囲に比べて抵抗が高くなり、リチウムが析出しやすくなる。このように負極合材層に含まれるナトリウム元素はリチウムの析出を招来する可能性があるため、負極を非水電解液で洗浄すること等によって、負極におけるナトリウム成分の含有量を減少させることが提案されている(例えば特許文献1参照)。 The center of the negative electrode sheet, where the amount of coating is excessively large, has a higher resistance than the surrounding area, making lithium more likely to precipitate. Because the sodium element contained in the negative electrode mixture layer can cause lithium to precipitate, it has been proposed to reduce the content of sodium in the negative electrode by, for example, washing the negative electrode with a nonaqueous electrolyte (see Patent Document 1).

特開2014-26932号公報JP 2014-26932 A

洗浄等によりナトリウム含有量を減少させた負極は、ナトリウム含有量を減少させていない負極に比べて負極シート内の抵抗差が小さくなるため、負極シート上でのリチウムの析出を抑制することができる。しかし、正極における劣化についても負極シート内の抵抗差が影響するため、これらの要因を複合的に考慮することが望ましく、さらなる改善の余地がある。 A negative electrode whose sodium content has been reduced by cleaning or other methods has a smaller resistance difference within the negative electrode sheet than a negative electrode whose sodium content has not been reduced, and this makes it possible to suppress lithium deposition on the negative electrode sheet. However, since the resistance difference within the negative electrode sheet also affects deterioration of the positive electrode, it is desirable to consider these factors in combination, and there is room for further improvement.

上記課題を解決する非水二次電池の製造方法は、正極合材層を備える正極シート、負極合材層を有する負極シート、及びリチウム元素を含む被膜形成材を含有する非水電解液を有する非水二次電池の製造方法であって、前記正極シートの抵抗の最小値と最大値との差である正極抵抗差を測定する正極抵抗測定工程と、前記負極シートの抵抗の最小値と最大値との差である負極抵抗差及び前記負極合材層のナトリウム含有量との関係を示す情報を用いて、測定した前記正極抵抗差と同じ前記負極抵抗差に対応するナトリウム含有量を調整値として特定する調整値特定工程と、前記負極合材層のナトリウム含有量が、前記調整値特定工程で特定された前記調整値となるように前記負極合材層を設計する設計工程と、を有する。 The method for manufacturing a nonaqueous secondary battery that solves the above problem is a method for manufacturing a nonaqueous secondary battery having a positive electrode sheet with a positive electrode composite layer, a negative electrode sheet with a negative electrode composite layer, and a nonaqueous electrolyte containing a film-forming material containing lithium element, and includes a positive electrode resistance measurement process for measuring a positive electrode resistance difference, which is the difference between the minimum and maximum resistance values of the positive electrode sheet, an adjustment value specification process for specifying, as an adjustment value, a sodium content corresponding to the same negative electrode resistance difference as the measured positive electrode resistance difference, using information indicating the relationship between the negative electrode resistance difference, which is the difference between the minimum and maximum resistance values of the negative electrode sheet, and the sodium content of the negative electrode composite layer, and a design process for designing the negative electrode composite layer so that the sodium content of the negative electrode composite layer becomes the adjustment value specified in the adjustment value specification process.

正極シート、負極シート共に中央部の抵抗は高くなる傾向にある。負極の抵抗ばらつきの要因の一つであるナトリウムイオンが除去されると、ナトリウムイオンと被膜形成材との反応により生じる被膜量にばらつきが生じず、負極シートの抵抗は均一化される。負極シートの抵抗が均一化された場合、放電時に負極シートから放出されるリチウムイオンの量も均一化されるが、正極シート中央部の高抵抗部分でリチウムイオンの吸蔵が追い付かなくなり、正極シート中央部が酸化反応等によって劣化することがある。上記方法によれば、正極の抵抗差と負極の抵抗差とが同等となるように、負極合材層のナトリウム含有量が調整される。正極シート及び負極シートのうち高抵抗部分はほぼ同じ位置にあるため、放電時に負極シートの高抵抗部分から放出されるリチウムイオン量と正極シートの高抵抗部分に吸蔵されるリチウムイオン量とを、過不足が抑えられた釣り合った状態にすることができる。このため、正極シートにおける劣化反応についても抑制することができる。 The resistance of the center of both the positive and negative electrode sheets tends to be high. When sodium ions, which are one of the factors that cause the resistance of the negative electrode to vary, are removed, the amount of coating produced by the reaction between the sodium ions and the coating material does not vary, and the resistance of the negative electrode sheet is uniformed. When the resistance of the negative electrode sheet is uniformed, the amount of lithium ions released from the negative electrode sheet during discharge is also uniformed, but the absorption of lithium ions in the high resistance part in the center of the positive electrode sheet cannot keep up, and the center of the positive electrode sheet may deteriorate due to oxidation reactions, etc. According to the above method, the sodium content of the negative electrode mixture layer is adjusted so that the resistance difference of the positive electrode and the resistance difference of the negative electrode are equal. Since the high resistance parts of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are located at almost the same position, the amount of lithium ions released from the high resistance part of the negative electrode sheet during discharge and the amount of lithium ions absorbed in the high resistance part of the positive electrode sheet can be balanced with no excess or deficiency. Therefore, the deterioration reaction in the positive electrode sheet can also be suppressed.

上記非水二次電池の製造方法について、前記正極合材層は、リチウム複合金属酸化物を正極活物質とし、前記設計工程は、前記負極合材層に含まれるナトリウム元素をリチウム元素に置き換えて前記ナトリウム含有量を前記調整値とすることが好ましい。
上記方法によれば、負極合材層に用いられる材料の特性を大きく変化させずに、正極シートにおける劣化反応を抑制することができる。
In the above-described method for manufacturing a nonaqueous secondary battery, it is preferable that the positive electrode mixture layer contains a lithium composite metal oxide as a positive electrode active material, and that in the designing step, the sodium content is set to the adjusted value by replacing sodium element contained in the negative electrode mixture layer with lithium element.
According to the above method, the deterioration reaction in the positive electrode sheet can be suppressed without significantly changing the properties of the material used in the negative electrode mixture layer.

上記非水二次電池の製造方法について、前記設計工程は、前記負極合材層を形成する負極合材ペーストにカルボキシメチルセルロースリチウム塩を添加することによって前記ナトリウム含有量を前記調整値とすることが好ましい。 In the manufacturing method of the nonaqueous secondary battery, the design step preferably adjusts the sodium content to the adjusted value by adding lithium carboxymethyl cellulose salt to the negative electrode mixture paste that forms the negative electrode mixture layer.

上記方法によれば、負極合材ペーストにカルボキシメチルセルロースナトリウムを添加しない、又は添加量を少なくすることができる。このため、製造上、負極合材ペーストとして必要な粘度を維持しつつ、負極シートでのリチウムの析出を抑制することができる。 According to the above method, sodium carboxymethylcellulose can be added to the negative electrode composite paste without being added or in a reduced amount. This makes it possible to suppress the precipitation of lithium on the negative electrode sheet while maintaining the viscosity required for the negative electrode composite paste in manufacturing.

上記非水二次電池の製造方法について、前記設計工程は、前記負極合材層を形成する負極合材ペーストにリチウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体を添加することによって前記ナトリウム含有量を前記調整値とすることが好ましい。 In the manufacturing method of the nonaqueous secondary battery, the design step preferably adjusts the sodium content to the adjusted value by adding a styrene-butadiene copolymer containing lithium to the negative electrode mixture paste that forms the negative electrode mixture layer.

上記方法によれば、負極合材ペーストにナトリウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体を添加しない又は添加量を少なくすることができる。このため、製造上、負極合材層の結着性を良好に維持しつつ、負極シートでのリチウムの析出を抑制することができる。 According to the above method, it is possible to add no or a small amount of styrene-butadiene copolymer containing sodium to the negative electrode composite paste. Therefore, in manufacturing, it is possible to suppress the precipitation of lithium in the negative electrode sheet while maintaining good adhesion of the negative electrode composite layer.

本発明によれば、非水二次電池の負極内の抵抗差を制御することにより、負極シート上でのリチウム析出を抑制し、同時に正極シートでの劣化反応を抑制することができる。 According to the present invention, by controlling the resistance difference within the negative electrode of a nonaqueous secondary battery, it is possible to suppress lithium deposition on the negative electrode sheet and at the same time suppress the deterioration reaction on the positive electrode sheet.

非水二次電池を具体化した一実施形態について、非水二次電池としてのリチウム二次電池の電極体の概略を示す図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an electrode assembly of a lithium secondary battery as a nonaqueous secondary battery in one embodiment of the nonaqueous secondary battery. 同実施形態における正極シート及び負極シートの構造を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet in the embodiment. 同実施形態における正極シート及び負極シートの構造を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet in the embodiment. 同実施形態における充電状態と抵抗との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between a charged state and resistance in the embodiment. 同実施形態における正負極間を移動するリチウムイオン量を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the amount of lithium ions moving between the positive and negative electrodes in the embodiment. 同実施形態における正負極間を移動するリチウムイオン量を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the amount of lithium ions moving between the positive and negative electrodes in the embodiment. 同実施形態におけるNa量‐抵抗差分線を示す図。FIG. 13 is a graph showing a Na amount-resistance difference line in the embodiment. 同実施形態における抵抗を測定する測定装置の概略図。FIG. 4 is a schematic diagram of a measurement device for measuring resistance in the embodiment. 同実施形態における正極の抵抗分布を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the resistance distribution of a positive electrode in the embodiment. 同実施形態のナトリウム含有量の調整後の負極の抵抗分布を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the resistance distribution of the negative electrode after adjusting the sodium content in the embodiment.

以下、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、非水二次電池をリチウムイオン二次電池として説明する。リチウムイオン二次電池10は、リチウムイオンを、正極と負極との間で移動させることによって充放電を行う電池である。なお、このリチウムイオン二次電池10は、例えば、電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HV)の駆動用電源として用いられる。 One embodiment of the present invention will be described below. In this embodiment, the nonaqueous secondary battery will be described as a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery 10 is a battery that charges and discharges by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode. The lithium ion secondary battery 10 is used, for example, as a power source for driving electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HVs).

図1を参照して、リチウムイオン二次電池10の構成について説明する。リチウムイオン二次電池10は、図示しないケースの中に電極体11を備える。電極体11は、複数のシートを捲回した捲回体である。電極体11は、正極シート15と負極シート16とをセパレータ17を介して積層し、積層体を捲回することにより形成される。正極シート15は、長尺状の形状を有し、正極集電体18と、正極集電体18の両面に設けられた正極合材層19とを備える。正極合材層19は、正極合材ペーストを塗工及び乾燥する工程により形成された層である。負極シート16は、長尺状の形状を有し、シート状の負極集電体20と、負極集電体20の両面に設けられた負極合材層21とを備える。負極合材層21は、負極合材ペーストを塗工及び乾燥する工程により形成された層である。捲回前の積層体は、正極シート15及び負極シート16の長手方向が一致するように、正極シート15、セパレータ17、負極シート16、セパレータ17の順に積層されている。積層体は、負極シート16が最も内側になるように捲回される。正極シート15及び負極シート16の長手方向を「長手方向Y」とし、それに直交する方向を「幅方向X」とする。 The configuration of the lithium ion secondary battery 10 will be described with reference to FIG. 1. The lithium ion secondary battery 10 includes an electrode body 11 in a case not shown. The electrode body 11 is a wound body in which a plurality of sheets are wound. The electrode body 11 is formed by stacking a positive electrode sheet 15 and a negative electrode sheet 16 with a separator 17 interposed therebetween and winding the laminate. The positive electrode sheet 15 has a long shape and includes a positive electrode current collector 18 and a positive electrode composite layer 19 provided on both sides of the positive electrode current collector 18. The positive electrode composite layer 19 is a layer formed by a process of applying and drying a positive electrode composite paste. The negative electrode sheet 16 has a long shape and includes a sheet-shaped negative electrode current collector 20 and a negative electrode composite layer 21 provided on both sides of the negative electrode current collector 20. The negative electrode composite layer 21 is a layer formed by a process of applying and drying a negative electrode composite paste. The stack before winding is stacked in the order of positive electrode sheet 15, separator 17, negative electrode sheet 16, and separator 17 so that the longitudinal directions of the positive electrode sheet 15 and negative electrode sheet 16 are aligned. The stack is wound so that the negative electrode sheet 16 is on the innermost side. The longitudinal direction of the positive electrode sheet 15 and negative electrode sheet 16 is the "longitudinal direction Y", and the direction perpendicular to this is the "width direction X".

電極体11は、正極シート15及び負極シート16を長手方向Yに沿って巻き、捲回された積層体をその周面から押圧することによって扁平形状に成形されている。正極シート15の幅方向Xの一方の端部には、正極合材層19が形成されずに正極集電体18が露出した未塗工部15Aが設けられている。未塗工部15Aの幅方向Xの長さは、例えば12mm以下である。 The electrode body 11 is formed into a flat shape by winding the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 along the longitudinal direction Y and pressing the wound laminate from its periphery. At one end of the positive electrode sheet 15 in the width direction X, an uncoated portion 15A is provided where the positive electrode composite layer 19 is not formed and the positive electrode current collector 18 is exposed. The length of the uncoated portion 15A in the width direction X is, for example, 12 mm or less.

負極シート16の幅方向Xの一方の端部には、負極合材層21が形成されずに負極集電体20が露出した未塗工部16Aが設けられている。未塗工部16Aの幅方向Xの長さは、例えば12mm以下である。また負極シート16にはセパレータを介して正極合材層19と対向していない負極合材層である、未対向部25が設けられている。未対向部25の幅方向Xの長さは、例えば3.5mmである。 At one end of the negative electrode sheet 16 in the width direction X, there is an uncoated portion 16A where the negative electrode composite layer 21 is not formed and the negative electrode current collector 20 is exposed. The length of the uncoated portion 16A in the width direction X is, for example, 12 mm or less. The negative electrode sheet 16 also has an unopposed portion 25, which is a negative electrode composite layer that does not face the positive electrode composite layer 19 via the separator. The length of the unopposed portion 25 in the width direction X is, for example, 3.5 mm.

次に、正極について説明する。正極集電体18には、アルミニウム箔等の金属箔が用いられる。正極合材層19は、正極活物質、導電材、及び結着材(バインダ)等を含む。正極活物質は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用し得ることが知られている各種の材料の1種類または複数種類を使用することができる。好適例として、層状系、スピネル系等のリチウム複合金属酸化物(例えば、LiNiO、LiCoO、LiFeO、LiMn、LiNi0.5Mn1.5,LiCrMnO、LiFePO)が挙げられる。導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやその他(グラファイト等)の粉末状カーボン材料等が例示される。結着材としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等が例示される。 Next, the positive electrode will be described. A metal foil such as an aluminum foil is used for the positive electrode current collector 18. The positive electrode mixture layer 19 includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder. The positive electrode active material can be one or more of various materials known to be usable as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery. Suitable examples include lithium composite metal oxides such as layered and spinel-based oxides (e.g., LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiFeO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCrMnO 4 , and LiFePO 4 ). Examples of conductive materials include carbon black such as acetylene black and ketjen black, and other powdered carbon materials (e.g., graphite). Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene copolymer (SBR), and polytetrafluoroethylene (PTFE).

正極合材全体に占める正極活物質の割合は、60質量%以上(典型的には60質量%以上99質量%以下)であることが好ましい。又は70質量%以上95質量%以下としてもよい。導電材を使用する場合、正極合材全体に占める導電材の割合は、2質量%以上20質量%以下とすることが好ましく、3質量%以上10質量%以下としてもよい。結着材を使用する場合、正極合材全体に占める結着材の割合は、0.5質量%以上10質量%以下とすることが好ましく、1質量%以上5質量%以下としてもよい。 The proportion of the positive electrode active material in the entire positive electrode mixture is preferably 60% by mass or more (typically 60% by mass or more and 99% by mass or less). It may also be 70% by mass or more and 95% by mass or less. When a conductive material is used, the proportion of the conductive material in the entire positive electrode mixture is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, and may be 3% by mass or more and 10% by mass or less. When a binder is used, the proportion of the binder in the entire positive electrode mixture is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and may be 1% by mass or more and 5% by mass or less.

次に、負極の材料について説明する。負極集電体20は、銅やニッケル等の金属箔から形成されている。負極合材層21は、負極活物質、導電材、及び結着材等を含む。負極活物質は、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使用し得ることが知られている各種の材料の1種類または複数種類を使用することができる。例えば、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)、カーボンナノチューブ等の炭素材料が挙げられる。なかでも、導電性に優れ、高いエネルギー密度が得られることから、天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛系材料(特には天然黒鉛)を好ましく用いることができる。結着材としては、正極と同様のものを用いることができる。その他、増粘材、分散剤等を適宜使用することもできる。例えば、増粘材としてはカルボキシメチルセルロース(CMC)やメチルセルロース(MC)を用いることができる。 Next, the material of the negative electrode will be described. The negative electrode current collector 20 is formed of a metal foil such as copper or nickel. The negative electrode composite layer 21 includes a negative electrode active material, a conductive material, a binder, and the like. The negative electrode active material can be one or more of various materials known to be usable as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries. For example, carbon materials such as graphite, hard carbon, soft carbon, and carbon nanotubes can be mentioned. Among them, graphite-based materials such as natural graphite and artificial graphite (particularly natural graphite) can be preferably used because they have excellent conductivity and can obtain high energy density. The same binder as that of the positive electrode can be used. In addition, a thickener, a dispersant, and the like can be appropriately used. For example, carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose (MC) can be used as the thickener.

負極合材層全体に占める負極活物質の割合は、50質量%以上でことが好ましく、90質量%以上99質量%以下であってもよい。結着材を使用する場合には、負極合材層21全体に占める結着材の割合は、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上5質量%以下であってもよい。増粘材を使用する場合には、負極合材層21全体に占める増粘材の割合は0.5質量%以上10質量%であることが好ましく、0.5質量%以上5質量%以下であってもよい。 The proportion of the negative electrode active material in the entire negative electrode mixture layer is preferably 50% by mass or more, and may be 90% by mass or more and 99% by mass or less. When a binder is used, the proportion of the binder in the entire negative electrode mixture layer 21 is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and may be 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. When a thickener is used, the proportion of the thickener in the entire negative electrode mixture layer 21 is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and may be 0.5% by mass or more and 5% by mass or less.

セパレータ17は、樹脂から形成された多孔質層を有する。多孔質層は、例えば、多孔性ポリエチレン、多孔性ポリオレフィン、および多孔性ポリ塩化ビニル等で構成された単層構造或いは複数の材料からなる積層構造である。また、多孔質層には、強度向上などを目的としてフィラーを含有させることもできる。セパレータ17と負極シート16との間には、接着剤からなる接着層が介在していてもよい。 The separator 17 has a porous layer formed from a resin. The porous layer has a single-layer structure made of, for example, porous polyethylene, porous polyolefin, and porous polyvinyl chloride, or a laminated structure made of multiple materials. The porous layer can also contain a filler for the purpose of improving strength. An adhesive layer made of an adhesive may be interposed between the separator 17 and the negative electrode sheet 16.

非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のうち一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。 The non-aqueous electrolyte is a composition in which a supporting salt is contained in a non-aqueous solvent. Here, as the non-aqueous solvent, one or more of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), etc. can be used. In addition, as the supporting salt, one or more of lithium compounds (lithium salts) selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiI, etc. can be used.

また、電解液は、負極合材層21にSIE膜を形成する被膜形成材を含んでいる。被膜形成材としては、例えば、リチウムビスオキサレートボレート(LiBOB)を用いることができる。適度な厚さの被膜を形成する上で、電解液のLiBOBの濃度は、例えば0.05mol/kg以下である。 The electrolyte also contains a film-forming material that forms an SIE film on the negative electrode composite layer 21. For example, lithium bis(oxalato)borate (LiBOB) can be used as the film-forming material. To form a film of an appropriate thickness, the concentration of LiBOB in the electrolyte is, for example, 0.05 mol/kg or less.

リチウムイオン二次電池10には、出荷前に、負極合材層21の表面にLiBOBに由来する被膜を形成するコンディショニング処理が行われる。コンディショニング処理は、リチウムイオン二次電池10の充電および放電を所定のレートで繰り返すことで実施することができる。 Before shipping, the lithium-ion secondary battery 10 undergoes a conditioning process in which a coating derived from LiBOB is formed on the surface of the negative electrode composite layer 21. The conditioning process can be performed by repeatedly charging and discharging the lithium-ion secondary battery 10 at a predetermined rate.

図2及び図3を参照して、正極シート15及び負極シート16の構成と、正極の抵抗分布について説明する。図2及び図3は、図1中、積層体を、幅方向Xに沿って、2-2位置で切断した場合の正極シート15及び負極シート16を模式的に示すものである。また、図2及び図3では、説明の便宜上、セパレータ17を省略し、正極シート15及び負極シート16捲回されていない状態で示している。 The configuration of the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 and the resistance distribution of the positive electrode will be described with reference to Figures 2 and 3. Figures 2 and 3 are schematic diagrams showing the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 when the laminate in Figure 1 is cut at the 2-2 position along the width direction X. For ease of explanation, the separator 17 is omitted in Figures 2 and 3, and the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 are shown in an unwound state.

リチウムイオン二次電池10は、正極容量により電池容量が規制される正極規制である。負極合材層21の幅方向Xの長さは、正極合材層19の幅方向Xの長さよりも長い。これにより、正極合材層19は全て負極合材層21に対向する一方で、負極合材層21には、正極合材層19とセパレータ17を介して対向する対向部24と、正極合材層19とセパレータ17を介して対向していない未対向部25が設けられる。 The lithium ion secondary battery 10 is a positive electrode regulated battery in which the battery capacity is regulated by the positive electrode capacity. The length in the width direction X of the negative electrode mixture layer 21 is longer than the length in the width direction X of the positive electrode mixture layer 19. As a result, the entire positive electrode mixture layer 19 faces the negative electrode mixture layer 21, while the negative electrode mixture layer 21 has an opposing portion 24 that faces the positive electrode mixture layer 19 via the separator 17, and a non-opposing portion 25 that does not face the positive electrode mixture layer 19 via the separator 17.

図2は、充電時のリチウムイオン50の移動を示す。充電時には、リチウムイオン50が正極から負極に移動する。このとき正極合材層19の端部から放出されるリチウムイオン50は、負極合材層21の対向部24だけでなく、未対向部25にも移動する。 Figure 2 shows the movement of lithium ions 50 during charging. During charging, lithium ions 50 move from the positive electrode to the negative electrode. At this time, lithium ions 50 released from the end of the positive electrode mixture layer 19 move not only to the facing portion 24 of the negative electrode mixture layer 21, but also to the non-facing portion 25.

図3は、放電時のリチウムイオン50の移動を示す。負極合材層21の未対向部25に吸蔵されたリチウムイオン50は、対向する正極合材層19がないため移動しない。このため、正極合材層19の対向部24の端部は、対向部24のうち端部以外の部分に比べリチウムイオンの吸蔵量が相対的に小さくなる。このため、放電後における正極のSOC(充電状態、State Of Charge)は、正極合材層19の中央部において低くなり、端部において高くなる。これにより、正極合材層19内でSOCのばらつきが生じる。 Figure 3 shows the movement of lithium ions 50 during discharge. The lithium ions 50 stored in the non-facing portion 25 of the negative electrode composite layer 21 do not move because there is no opposing positive electrode composite layer 19. Therefore, the amount of lithium ions stored at the end of the facing portion 24 of the positive electrode composite layer 19 is relatively small compared to the other parts of the facing portion 24. Therefore, the SOC (State of Charge) of the positive electrode after discharge is low in the center of the positive electrode composite layer 19 and high at the end. This causes SOC variation within the positive electrode composite layer 19.

図4は、正極の放電時のSOCと抵抗との関係を示すグラフである。横軸は正極のSOCであり、縦軸は抵抗を示す。このグラフに示すように、SOCが大きくなるほど抵抗が低下する。つまり、放電時における正極合材層19の抵抗分布は、高SOCの端部は抵抗が低く、低SOCの中央部は抵抗が高い。 Figure 4 is a graph showing the relationship between SOC and resistance during positive electrode discharge. The horizontal axis shows the positive electrode SOC, and the vertical axis shows resistance. As shown in this graph, the resistance decreases as the SOC increases. In other words, the resistance distribution of the positive electrode composite layer 19 during discharge is such that the ends with high SOC have low resistance, and the center with low SOC has high resistance.

次に、図5及び図6を参照して、電極体11にナトリウム元素が含まれない場合に正極シート上で劣化反応が進行することについて説明する。一般的に、カルボキシメチルセルロースやスチレンブタジエン共重合体等の添加材には、ナトリウム元素が含まれる。例えば、増粘材の機能を有するカルボキシメチルセルロースとして、カルボキシメチルセルロースナトリウムが正極合材ペーストや負極合材ペーストに添加される。結着材の機能を有するスチレンブタジエン共重合体には、ナトリウム元素が含まれる。製造工程において非水電解液で洗浄すること等によりナトリウム元素を除去すると、LiBOB由来のビスオキサレートボラートイオン及びナトリウムイオンの反応により生じる被膜量のばらつきが小さくなる。このため、負極合材層21の幅方向Xにおける抵抗のばらつきは小さくなる。負極シート16内で幅方向Xの抵抗のばらつきが小さくなると、放電時に放出されるリチウムイオン50の量も、幅方向Xにおいて均一化される。 5 and 6, the deterioration reaction proceeds on the positive electrode sheet when the electrode body 11 does not contain sodium element. In general, additives such as carboxymethyl cellulose and styrene butadiene copolymer contain sodium element. For example, carboxymethyl cellulose sodium is added to the positive electrode mixture paste and the negative electrode mixture paste as carboxymethyl cellulose having a function of a thickener. Styrene butadiene copolymer having a function of a binder contains sodium element. When sodium element is removed in the manufacturing process by washing with a nonaqueous electrolyte, the variation in the amount of coating caused by the reaction of bisoxalate borate ions derived from LiBOB and sodium ions is reduced. Therefore, the variation in resistance in the width direction X of the negative electrode mixture layer 21 is reduced. When the variation in resistance in the width direction X in the negative electrode sheet 16 is reduced, the amount of lithium ions 50 released during discharge is also uniform in the width direction X.

しかし図5に示すように、負極合材層21に未対向部25が存在することにより、正極シート15の幅方向Xの中央部27は端部28に比べて抵抗が大きい。つまり、ナトリウム成分を減少させることにより負極シート16の抵抗のばらつきが小さくなる一方で、正極シート15の抵抗のばらつきは依然として大きい。このため、放電時の正極シート15の中央部においてリチウムイオン50の吸蔵が追い付かない状態になり、中央部27で酸化反応が生じ、劣化が進行する。 However, as shown in FIG. 5, due to the presence of unopposed portions 25 in the negative electrode composite layer 21, the resistance of the central portion 27 in the width direction X of the positive electrode sheet 15 is greater than that of the end portions 28. In other words, while the variation in resistance of the negative electrode sheet 16 is reduced by reducing the sodium content, the variation in resistance of the positive electrode sheet 15 remains large. As a result, the absorption of lithium ions 50 cannot keep up in the central portion of the positive electrode sheet 15 during discharge, and an oxidation reaction occurs in the central portion 27, causing deterioration to proceed.

正極シート15における劣化反応を抑制するため、本願発明者は正極シート15の抵抗分布に負極シート16の抵抗分布を合わせることに着目し、それらの抵抗分布を合わせる程度に負極合材層21のナトリウム含有量を調整することを見出した。 To suppress the deterioration reaction in the positive electrode sheet 15, the inventors of the present application focused on matching the resistance distribution of the positive electrode sheet 15 with the resistance distribution of the negative electrode sheet 16, and discovered that the sodium content of the negative electrode composite layer 21 can be adjusted to the extent that these resistance distributions are matched.

ナトリウムイオンとビスオキサレートボラートイオン(B(C )との反応により生じる被膜は、負極合材層21の中央部27において形成されやすい。このため、負極合材層21に含まれるナトリウム含有量を調整することによって、負極シート16の中央部27に被膜を意図的に生成させて中央部27の抵抗を僅かに増大させ、正極シート15の幅方向の抵抗のばらつきの傾向に合わせる。 A coating produced by a reaction between sodium ions and bis(oxalatoborate) ions (B(C 2 O 4 ) 2 ) is likely to be formed in central portion 27 of negative electrode mixture layer 21. For this reason, by adjusting the sodium content in negative electrode mixture layer 21, a coating is intentionally formed in central portion 27 of negative electrode sheet 16, thereby slightly increasing the resistance of central portion 27 and matching the tendency of variation in resistance in the width direction of positive electrode sheet 15.

図6は、負極シート16の中央部27の抵抗を僅かに増大させた場合の負極シートの抵抗分布と正負極間のリチウムイオン50の移動の模式図である。放電時において負極シート16の中央部27から放出されるリチウムイオン50の量が少なくなると、正極シート15の中央部27においてリチウムイオン50の吸蔵が追い付かなくなるようなことがない。その結果、正極シート15の中央部27における劣化反応が抑制される。つまり、ナトリウム含有量を正極シート15の抵抗分布に合わせることによって、負極合材層21のナトリウム元素を完全に除去する場合に比べ、正極シートでの劣化反応の進行を抑制している。 Figure 6 is a schematic diagram of the resistance distribution of the negative electrode sheet and the movement of lithium ions 50 between the positive and negative electrodes when the resistance of the center portion 27 of the negative electrode sheet 16 is slightly increased. When the amount of lithium ions 50 released from the center portion 27 of the negative electrode sheet 16 during discharge decreases, the absorption of lithium ions 50 in the center portion 27 of the positive electrode sheet 15 does not overtake. As a result, the deterioration reaction in the center portion 27 of the positive electrode sheet 15 is suppressed. In other words, by matching the sodium content to the resistance distribution of the positive electrode sheet 15, the progress of the deterioration reaction in the positive electrode sheet is suppressed compared to the case where the sodium element is completely removed from the negative electrode mixture layer 21.

図7~図10を参照して、ナトリウム成分の含有量の調整により正負極間の抵抗分布を合わせる方法について説明する。この方法は、リチウムイオン二次電池10の設計段階で行われる方法であり、以下の工程を有する。 With reference to Figures 7 to 10, a method for adjusting the resistance distribution between the positive and negative electrodes by adjusting the content of the sodium component will be described. This method is performed at the design stage of the lithium-ion secondary battery 10, and includes the following steps.

・負極の抵抗ばらつきと負極におけるナトリウム含有量との関係を特定する特定工程(ステップS1)
・負極シート16の抵抗分布の負極抵抗測定工程(ステップS2)
・負極の抵抗ばらつきと上記グラフとから、最適なナトリウム含有量を求める調整値特定工程(ステップS3)
・負極合材層21のナトリウム含有量が、調整値特定工程で特定された調整値となるように負極合材層21を設計する設計工程(ステップS4)
まず図7及び図8を参照して、特定工程(ステップS1)について説明する。
A step of identifying the relationship between the resistance variation of the negative electrode and the sodium content in the negative electrode (step S1)
Negative electrode resistance measurement step for the resistance distribution of the negative electrode sheet 16 (step S2)
A step of determining an optimal sodium content based on the resistance variation of the negative electrode and the graph (step S3)
A design process (step S4) of designing the negative electrode mixture layer 21 so that the sodium content of the negative electrode mixture layer 21 becomes the adjustment value specified in the adjustment value specifying process.
First, the specification step (step S1) will be described with reference to FIGS.

図7は、負極シート16の幅方向Xの抵抗ばらつきと負極合材層21におけるナトリウム含有量との関係を、Na量‐抵抗差分線55で示したグラフである。横軸は負極合材層21のナトリウム含有量(ppm)であり、縦軸は負極シート16の抵抗の最小値と最大値との差分(Ω)を示す。ナトリウム含有量は、負極合材の単位重量当たりの百万分率である。ナトリウム含有量が大きくなるにつれ、抵抗の差分は大きくなる。Na量‐抵抗差分線55は、負極合材層21に含有されるナトリウム含有量を変更した複数の負極シート16の抵抗のばらつきを測定することで得ることができる。 Figure 7 is a graph showing the relationship between the resistance variation in the width direction X of the negative electrode sheet 16 and the sodium content in the negative electrode composite layer 21, using a Na content-resistance difference line 55. The horizontal axis shows the sodium content (ppm) of the negative electrode composite layer 21, and the vertical axis shows the difference (Ω) between the minimum and maximum resistance values of the negative electrode sheet 16. The sodium content is in parts per million per unit weight of the negative electrode composite. The resistance difference increases as the sodium content increases. The Na content-resistance difference line 55 can be obtained by measuring the resistance variation of multiple negative electrode sheets 16 with different sodium contents contained in the negative electrode composite layer 21.

図8は、負極シート16の抵抗を測定する測定装置60の概略図である。測定装置60は、プローブ61、測定対象を載置するステージ62、インピーダンス測定部63及び制御部64を有している。プローブ61は、電位が既知の電極であって、ステージ62に載置された作用電極である負極シート16の電位を測定するための基準電極である。プローブ61は、非水電解液65及び対極66を有する。非水電解液65は特に限定されないが、例えばリチウムイオン二次電池10に用いられる非水電解液と同じものを用いることができる。対極66は、交流インピーダンスの測定時に入力する条件下で使用する電解液中で安定なものであれば特に限定されない。対極66には、例えば炭素材料、各種金属材料等を用いることができる。 8 is a schematic diagram of a measuring device 60 for measuring the resistance of the negative electrode sheet 16. The measuring device 60 has a probe 61, a stage 62 on which the measurement target is placed, an impedance measuring unit 63, and a control unit 64. The probe 61 is an electrode with a known potential, and is a reference electrode for measuring the potential of the negative electrode sheet 16, which is the working electrode placed on the stage 62. The probe 61 has a non-aqueous electrolyte 65 and a counter electrode 66. The non-aqueous electrolyte 65 is not particularly limited, but for example, the same non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery 10 can be used. The counter electrode 66 is not particularly limited as long as it is stable in the electrolyte used under the conditions input when measuring the AC impedance. For example, a carbon material, various metal materials, etc. can be used for the counter electrode 66.

インピーダンス測定部63は、プローブ61と測定対象である負極シート16との間に交流電流または交流電圧を入力し、交流インピーダンス法によってインピーダンスを測定する。交流インピーダンス法は、周波数を変化させながら測定対象に交流電圧又は交流電流信号を入力し、そのときの応答電流又は応答電圧を測定する。そして、測定対象に入力した正弦波と応答信号とを比べることで、電極反応の伝達関数(インピーダンス)を求める。また、インピーダンス測定部63は、インピーダンスの測定結果を制御部64に出力する。制御部64には、交流インピーダンスを測定し統計するためのプログラムが格納されている。 The impedance measuring unit 63 inputs an AC current or AC voltage between the probe 61 and the negative electrode sheet 16 to be measured, and measures the impedance by the AC impedance method. The AC impedance method inputs an AC voltage or AC current signal to the measurement object while changing the frequency, and measures the response current or response voltage at that time. The transfer function (impedance) of the electrode reaction is then obtained by comparing the sine wave input to the measurement object with the response signal. The impedance measuring unit 63 also outputs the impedance measurement results to the control unit 64. The control unit 64 stores a program for measuring and statistically compiling AC impedance.

負極シート16の抵抗を測定する際は、まずステージ62に負極シート16を載置する。負極シート16のナトリウム含有量は予め求めておく。負極シート16は、検査で良品判定がなされ出荷可能状態となったリチウムイオン二次電池10を分解して得られたものである。負極シート16は非水電解液を含んでいる。 When measuring the resistance of the negative electrode sheet 16, the negative electrode sheet 16 is first placed on the stage 62. The sodium content of the negative electrode sheet 16 is determined in advance. The negative electrode sheet 16 is obtained by disassembling a lithium ion secondary battery 10 that has been inspected to be a good product and is ready for shipment. The negative electrode sheet 16 contains a non-aqueous electrolyte.

次に、制御部64は、プローブ61又はステージ62を上下方向に相対移動させて、プローブ61を負極シート16の負極合材層21に接触させる。そして、プローブ61と負極シート16との間に交流電流または交流電圧を入力してインピーダンスを測定する。制御部64は、交流インピーダンスの測定により得られたデータに基づきナイキストプロット(Cole-Coleプロット)を得る。そして、ナイキストプロットから求められた各成分のうち、直流抵抗を、負極シートの抵抗とする。 Next, the control unit 64 moves the probe 61 or the stage 62 relatively in the vertical direction to bring the probe 61 into contact with the negative electrode composite layer 21 of the negative electrode sheet 16. Then, an AC current or an AC voltage is input between the probe 61 and the negative electrode sheet 16 to measure the impedance. The control unit 64 obtains a Nyquist plot (Cole-Cole plot) based on the data obtained by measuring the AC impedance. Then, of the components obtained from the Nyquist plot, the DC resistance is taken as the resistance of the negative electrode sheet.

さらに、制御部64は、プローブ61又はステージ62を相対移動させて、次の測定点について同様に抵抗の測定を行う。幅方向Xに設定された複数の測定点について抵抗の測定を完了すると、測定を終了する。これにより、負極シート16の幅方向Xの抵抗分布を測定することができる。 The control unit 64 then moves the probe 61 or stage 62 relative to the target to measure the resistance at the next measurement point in the same manner. When the resistance measurements are completed for the multiple measurement points set in the width direction X, the measurement is terminated. This allows the resistance distribution of the negative electrode sheet 16 in the width direction X to be measured.

制御部64は、複数の測定点で測定された抵抗値のうち、最小値と最大値とを求める。そして、測定が終了した負極シート16のナトリウム含有量と、抵抗の最小値と最大値とを記憶部に記憶する。この一連の工程を、負極シート16のナトリウム含有量を変更して行い、図7のグラフを得る。 The control unit 64 determines the minimum and maximum resistance values measured at multiple measurement points. The control unit 64 then stores the sodium content of the negative electrode sheet 16 after the measurement and the minimum and maximum resistance values in the memory unit. This series of steps is repeated while changing the sodium content of the negative electrode sheet 16 to obtain the graph shown in Figure 7.

次に、負極の抵抗測定工程(ステップS2)について説明する。負極の抵抗測定工程では、ステップS1と同様に測定装置60を用いた方法で負極シート16の幅方向Xの抵抗分布を測定する。そして、測定された抵抗値の最小値及び最大値を求める。ここで測定する負極シート16は、設計対象のリチウムイオン二次電池10に具備されるものである。 Next, the negative electrode resistance measurement process (step S2) will be described. In the negative electrode resistance measurement process, the resistance distribution in the width direction X of the negative electrode sheet 16 is measured using a method using a measuring device 60, similar to step S1. The minimum and maximum values of the measured resistance values are then obtained. The negative electrode sheet 16 measured here is the one provided in the lithium ion secondary battery 10 being designed.

次に、ナトリウム含有量特定工程(ステップS3)について説明する。ステップS2で測定された負極の抵抗値の最小値と最大値との差分を負極の抵抗差分ΔRnとする。図7に示すNa量‐抵抗差分線55を参照して、負極の抵抗差分ΔRnと同じ正極の抵抗差分のときのナトリウム含有量Cnを求める。そして、このナトリウム含有量Cnを、負極合材層21のナトリウム含有量の調整値とする。なお、この処理は制御部64が行ってもよい。 Next, the sodium content determination step (step S3) will be described. The difference between the minimum and maximum resistance values of the negative electrode measured in step S2 is set as the negative electrode resistance difference ΔRn. With reference to the Na amount-resistance difference line 55 shown in FIG. 7, the sodium content Cn when the positive electrode resistance difference is the same as the negative electrode resistance difference ΔRn is determined. This sodium content Cn is then set as the adjustment value for the sodium content of the negative electrode composite layer 21. This process may be performed by the control unit 64.

設計工程(ステップS4)について説明する。調整値であるナトリウム含有量Cnが求められると、設計対象の負極合材層21のナトリウム含有量を、調整値であるナトリウム含有量Cnに合わせるように調整する。具体的には、負極合材層21のナトリウム含有量を特定する。ナトリウム含有量の測定は、例えば高周波誘導結合プラズマ発光分析装置を用いて行うことができる。なお、負極合材層21を構成する各材料に含有されるナトリウム量から、負極合材層21のナトリウム含有量を特定するようにしてもよい。 The design process (step S4) will be described. Once the sodium content Cn, which is the adjustment value, is determined, the sodium content of the negative electrode composite layer 21 to be designed is adjusted to match the sodium content Cn, which is the adjustment value. Specifically, the sodium content of the negative electrode composite layer 21 is specified. The sodium content can be measured, for example, using a high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometer. The sodium content of the negative electrode composite layer 21 may be specified from the amount of sodium contained in each material that constitutes the negative electrode composite layer 21.

そして、特定されたナトリウム含有量が調整値であるナトリウム含有量Cnよりも大きい場合には、特定されたナトリウム含有量が調整値であるナトリウム含有量Cnとなるように、添加材に含まれるナトリウム塩の代わりにリチウム塩を用いる。例えば、負極合材層21に増粘材としてカルボキシメチルセルロースナトリウムが添加されている場合には、増粘材の少なくとも一部をカルボキシメチルセルロースリチウムとしてもよい。これに代えて若しくは加えて、負極合材層21に結着材として不純物として主にナトリウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体が添加されている場合には、結着材の少なくとも一部を、不純物として主にリチウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体としてもよい。又はカルボキシメチルセルロース及びスチレンブタジエン共重合体以外の材料のナトリウム含有量を減少させてもよい。また、特定されたナトリウム含有量が調整値であるナトリウム含有量Cnよりも小さい場合には、ナトリウム塩を含んだ添加剤の含有量を増加させればよい。 If the specified sodium content is greater than the sodium content Cn, which is the adjustment value, lithium salt is used instead of the sodium salt contained in the additive so that the specified sodium content becomes the sodium content Cn, which is the adjustment value. For example, if sodium carboxymethylcellulose is added as a thickener to the negative electrode mixture layer 21, at least a part of the thickener may be lithium carboxymethylcellulose. Alternatively or in addition to this, if a styrene-butadiene copolymer containing mainly sodium elements as impurities is added to the negative electrode mixture layer 21 as a binder, at least a part of the binder may be a styrene-butadiene copolymer containing mainly lithium elements as impurities. Alternatively, the sodium content of materials other than carboxymethylcellulose and styrene-butadiene copolymer may be reduced. Also, if the specified sodium content is less than the sodium content Cn, which is the adjustment value, the content of the additive containing sodium salt may be increased.

例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC-Na)の単位重量当たりのナトリウム量は、百万分率で1.0×10ppmである。カルボキシメチルセルロースリチウム(CMC-Li)は、わずかにナトリウムを含むが、単位重量当たりのナトリウム量は、2.0×10ppmである。このため、カルボキシメチルセルロースナトリウムの代わりにカルボキシメチルセルロースリチウムを用いることで増粘材のナトリウム含有量を大きく減少させることができる。また、ナトリウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体(SBR-Na)の単位重量当たりのナトリウム量は、5.0×10ppmであり、リチウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体(SBR-Li)の単位重量当たりのナトリウム量は、2.0×10ppmである。このため、ナトリウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体の代わりにリチウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体を用いることで、結着材のナトリウム含有量を大きく減少させることができる。 For example, the amount of sodium per unit weight of sodium carboxymethylcellulose (CMC-Na) is 1.0×10 5 ppm in parts per million. Lithium carboxymethylcellulose (CMC-Li) contains a small amount of sodium, but the amount of sodium per unit weight is 2.0×10 3 ppm. Therefore, by using lithium carboxymethylcellulose instead of sodium carboxymethylcellulose, the sodium content of the thickener can be greatly reduced. In addition, the amount of sodium per unit weight of styrene butadiene copolymer containing sodium element (SBR-Na) is 5.0×10 3 ppm, and the amount of sodium per unit weight of styrene butadiene copolymer containing lithium element (SBR-Li) is 2.0×10 3 ppm. Therefore, by using styrene butadiene copolymer containing lithium element instead of styrene butadiene copolymer containing sodium element, the sodium content of the binder can be greatly reduced.

このように負極合材層21のナトリウム含有量を調整することにより、負極の抵抗差分ΔRnを正極の抵抗差分に合わせることができる。
図9及び図10は、負極合材層21のナトリウム含有量を調整した後の正極シート15の抵抗分布と、負極シート16の抵抗分布を示す。正極シート15及び負極シート16は、コンディショニング処理及び検査を経て、出荷可能状態のリチウムイオン二次電池10から得られたものである。図9の抵抗分布曲線70に示すように、正極シート15の抵抗差分ΔRpは正極シート15の幅方向Xの中央部において最も高く、この例では「6Ω」である。
By adjusting the sodium content of negative electrode mixture layer 21 in this manner, the resistance difference ΔRn of the negative electrode can be made to match the resistance difference of the positive electrode.
9 and 10 show the resistance distribution of the positive electrode sheet 15 and the resistance distribution of the negative electrode sheet 16 after adjusting the sodium content of the negative electrode mixture layer 21. The positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 were obtained from a lithium ion secondary battery 10 in a ready-to-ship state after conditioning and inspection. As shown in a resistance distribution curve 70 in FIG. 9, the resistance difference ΔRp of the positive electrode sheet 15 is highest at the center of the positive electrode sheet 15 in the width direction X, and is "6 Ω" in this example.

図10は、負極シート16の抵抗分布を示す。実線で示す抵抗分布曲線71はナトリウム含有量を最適値に合わせた後の抵抗分布である。中央部の抵抗差分ΔRnは、正極の抵抗差分と同じ値(例えば「6Ω」)である。このように中央部の抵抗差分ΔRp,ΔRnを正負極間で同等とすることにより、放電時に負極シート16の中央部から放出されるリチウムイオン50の放出量と、正極シート15の中央部に吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵量とを釣り合った状態とすることができる。このため、正極シート15における劣化反応の進行を抑制することができる。 Figure 10 shows the resistance distribution of the negative electrode sheet 16. The resistance distribution curve 71 shown by the solid line is the resistance distribution after the sodium content is adjusted to the optimal value. The resistance difference ΔRn in the center is the same value as the resistance difference of the positive electrode (for example, "6 Ω"). By making the resistance differences ΔRp and ΔRn in the center equal between the positive and negative electrodes in this way, it is possible to achieve a balanced state between the amount of lithium ions 50 released from the center of the negative electrode sheet 16 during discharge and the amount of lithium ions absorbed in the center of the positive electrode sheet 15. This makes it possible to suppress the progression of the deterioration reaction in the positive electrode sheet 15.

以上説明したように、上記実施形態によれば、以下に記載するような効果が得られるようになる。
(1)上記実施形態では正極シート15の抵抗差と負極シート16の抵抗差とが同等となるように、負極合材層21のナトリウム含有量が調整される。正極シート15及び負極シート16のうち高抵抗部分はほぼ同じ位置にあるため、放電時に負極シート16の高抵抗部分から放出されるリチウムイオン量と正極シートの高抵抗部分に吸蔵されるリチウムイオン量とを、過不足が抑えられた釣り合った状態にすることができる。このため、負極合材層21のナトリウム含有量を減少させることで負極シート16の抵抗を全体的に低下させた場合であっても、正極シート15における劣化反応の進行を抑制することができる。
As described above, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above embodiment, the sodium content of the negative electrode mixture layer 21 is adjusted so that the resistance difference of the positive electrode sheet 15 and the resistance difference of the negative electrode sheet 16 are equivalent. Since the high resistance parts of the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 are located at approximately the same position, the amount of lithium ions released from the high resistance part of the negative electrode sheet 16 during discharge and the amount of lithium ions absorbed in the high resistance part of the positive electrode sheet can be kept in a balanced state in which excess and deficiency are suppressed. Therefore, even if the resistance of the negative electrode sheet 16 is reduced overall by reducing the sodium content of the negative electrode mixture layer 21, the progress of the deterioration reaction in the positive electrode sheet 15 can be suppressed.

(2)上記実施形態では、設計工程(ステップS4)において、負極合材層21に含まれるナトリウム元素をリチウム元素に置き換えて、負極合材層21のナトリウム含有量を調整値特定工程で求められた調整値とする。このため、負極合材層21に用いられる材料の特性を大きく変化させずに、正極シート15における劣化反応を抑制することができる。 (2) In the above embodiment, in the design process (step S4), the sodium element contained in the negative electrode composite layer 21 is replaced with lithium element, and the sodium content of the negative electrode composite layer 21 is set to the adjustment value determined in the adjustment value specification process. Therefore, the deterioration reaction in the positive electrode sheet 15 can be suppressed without significantly changing the characteristics of the material used in the negative electrode composite layer 21.

(3)負極合材層21を形成する負極合材ペーストにカルボキシメチルセルロースリチウム塩を添加することによってナトリウム含有量を調整値とする場合には、カルボキシメチルセルロースナトリウムを添加しない、又は添加量を少なくすることができる。このため、製造上、負極合材ペーストとして必要な粘度を維持しつつ、負極シート上でのリチウムの析出を抑制することができる。 (3) When the sodium content is adjusted by adding lithium carboxymethylcellulose salt to the negative electrode composite paste that forms the negative electrode composite layer 21, sodium carboxymethylcellulose may not be added or may be added in a small amount. This makes it possible to suppress the deposition of lithium on the negative electrode sheet while maintaining the viscosity required for the negative electrode composite paste in manufacturing.

(4)負極合材層21を形成する負極合材ペーストにリチウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体を添加する場合には、ナトリウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体を添加しない又は添加量を少なくすることができる。このため、製造上、負極合材層21の結着性を良好に維持しつつ、負極シート上でのリチウムの析出を抑制することができる。 (4) When a styrene-butadiene copolymer containing lithium elements is added to the negative electrode composite paste that forms the negative electrode composite layer 21, it is possible to add no styrene-butadiene copolymer containing sodium elements or to add a small amount of styrene-butadiene copolymer. Therefore, in manufacturing, it is possible to suppress the deposition of lithium on the negative electrode sheet while maintaining good adhesion of the negative electrode composite layer 21.

(その他の実施形態)
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
Other Embodiments
The above embodiment can be modified as follows: The above embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that no technical contradiction occurs.

・電極体11は、正極シート15及び負極シート16を、セパレータ17を介して巻回した電極構造に限定されず、リチウムイオン二次電池10の形状や使用目的に応じて適宜変更してもよい。例えば、正極シート15及び負極シート16を、セパレータ17を介して積層した捲回しないタイプの電極構造であってもよい。 The electrode body 11 is not limited to an electrode structure in which the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 are wound with the separator 17 interposed therebetween, and may be modified as appropriate depending on the shape and intended use of the lithium-ion secondary battery 10. For example, the electrode body 11 may have an electrode structure in which the positive electrode sheet 15 and the negative electrode sheet 16 are stacked with the separator 17 interposed therebetween, without being wound.

・リチウムイオン二次電池10は、電気自動車の駆動源、ハイブリッド自動車の駆動源以外の用途で用いられてもよい。例えば、リチウムイオン二次電池10は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両に搭載されてもよい。またリチウムイオン二次電池10は、鉄道、船舶、及び航空機等の移動体や、ロボットや、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。 - The lithium ion secondary battery 10 may be used for purposes other than as a driving source for electric vehicles and hybrid vehicles. For example, the lithium ion secondary battery 10 may be installed in vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles. The lithium ion secondary battery 10 may also be used as a power source for moving objects such as trains, ships, and aircraft, and for electrical products such as robots and information processing devices.

・上記実施形態では、非水系電解液を有する非水二次電池をリチウムイオン二次電池10に具体化して説明したが、被膜形成材を用い、被膜量のばらつきが生じ得るものであれば、リチウムイオン二次電池以外の非水系電解液を有する電池に適用することも可能である。 - In the above embodiment, a non-aqueous secondary battery having a non-aqueous electrolyte solution was described as being embodied in the lithium ion secondary battery 10, but as long as a coating material is used and the amount of coating can vary, the present invention can also be applied to batteries having a non-aqueous electrolyte solution other than lithium ion secondary batteries.

1…リチウムイオン二次電池
15…正極シート
16…負極シート
19…正極合材層
21…負極合材層
Reference Signs List 1... Lithium ion secondary battery 15... Positive electrode sheet 16... Negative electrode sheet 19... Positive electrode mixture layer 21... Negative electrode mixture layer

Claims (4)

正極合材層を備える正極シート、負極合材層を有する負極シート、及びリチウム元素を含む被膜形成材を含有する非水電解液を有する非水二次電池の製造方法であって、
前記正極シートの抵抗の最小値と最大値との差である正極抵抗差を測定する正極抵抗測定工程と、
前記負極シートの抵抗の最小値と最大値との差である負極抵抗差及び前記負極合材層のナトリウム含有量との関係を示す情報を用いて、測定した前記正極抵抗差と同じ前記負極抵抗差に対応するナトリウム含有量を調整値として特定する調整値特定工程と、
前記負極合材層のナトリウム含有量が、前記調整値特定工程で特定された前記調整値となるように前記負極合材層を設計する設計工程と、を有する
非水二次電池の製造方法。
A method for producing a non-aqueous secondary battery having a positive electrode sheet having a positive electrode mixture layer, a negative electrode sheet having a negative electrode mixture layer, and a non-aqueous electrolyte solution containing a coating material containing lithium element, comprising:
a positive electrode resistance measuring step of measuring a positive electrode resistance difference which is a difference between a minimum value and a maximum value of the resistance of the positive electrode sheet;
an adjustment value specifying step of specifying, as an adjustment value, a sodium content corresponding to the same negative electrode resistance difference as the measured positive electrode resistance difference, using information indicating a relationship between a negative electrode resistance difference, which is a difference between a minimum value and a maximum value of the resistance of the negative electrode sheet, and a sodium content of the negative electrode mixture layer;
a designing step of designing the negative electrode mixture layer so that the sodium content of the negative electrode mixture layer becomes the adjustment value specified in the adjustment value specifying step.
前記正極合材層は、リチウム複合金属酸化物を正極活物質とし、
前記設計工程は、前記負極合材層に含まれるナトリウム元素をリチウム元素に置き換えて前記ナトリウム含有量を前記調整値とする
請求項1に記載の非水二次電池の製造方法。
The positive electrode mixture layer contains a lithium composite metal oxide as a positive electrode active material,
The method for producing a nonaqueous secondary battery according to claim 1 , wherein the designing step includes replacing sodium element contained in the negative electrode mixture layer with lithium element to set the sodium content to the adjusted value.
前記設計工程は、前記負極合材層を形成する負極合材ペーストにカルボキシメチルセルロースリチウム塩を添加することによって前記ナトリウム含有量を前記調整値とする
請求項1又は2に記載の非水二次電池の製造方法。
The method for producing a nonaqueous secondary battery according to claim 1 , wherein the designing step sets the sodium content to the adjusted value by adding a lithium carboxymethyl cellulose salt to a negative electrode mixture paste that forms the negative electrode mixture layer.
前記設計工程は、前記負極合材層を形成する負極合材ペーストにリチウム元素を含むスチレンブタジエン共重合体を添加することによって前記ナトリウム含有量を前記調整値とする
請求項1~3のいずれか1項に記載の非水二次電池の製造方法。
The method for producing a nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the designing step sets the sodium content to the adjusted value by adding a styrene-butadiene copolymer containing lithium element to a negative electrode composite paste that forms the negative electrode composite layer.
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