JP2010067435A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Yutaka Suzuki
豊 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery capable of improving discharge capacity maintenance rate even under high-rate conditions and low temperature conditions. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery is provided which includes a positive electrode, a negative electrode, a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolytic solution, and in which the negative electrode has a negative electrode active material containing amorphous carbon material, and the separator is composed of a laminate film in which a heat resistant porous layer and a porous film are laminated. The nonaqueous electrolyte secondary battery is provided in which the heat resistant porous layer in the laminate film is arranged on the negative electrode side. The nonaqueous electrolyte secondary battery is provided in which the heat resistant porous layer contains a heat resistant resin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

非水電解質二次電池は、正極と、負極と、該正極及び該負極の間にセパレータが配置された二次電池であり、非水電解質二次電池として代表的なリチウム二次電池は、既に携帯電話やノートパソコン等の電源として実用化されており、更に自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型用途においても、適用が試みられている。   A nonaqueous electrolyte secondary battery is a secondary battery in which a separator is disposed between a positive electrode, a negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode. A typical lithium secondary battery as a nonaqueous electrolyte secondary battery has already been It has been put into practical use as a power source for mobile phones, notebook computers, etc., and is also being applied to medium and large applications such as automobile applications and power storage applications.

従来の非水電解質二次電池として、特許文献1には、負極として、難黒鉛化炭素材料を、セパレータとしてポリエチレンまたはポリプロピレンの多孔質フィルムを使用することが記載されている。   As a conventional non-aqueous electrolyte secondary battery, Patent Document 1 describes using a non-graphitizable carbon material as a negative electrode and a polyethylene or polypropylene porous film as a separator.

特開2006−147288号公報JP 2006-147288 A

しかしながら、上述の非水電解質二次電池においては、これをハイレート条件下や低温条件下で充放電サイクルを多数回繰り返したときの放電容量維持率が、十分とは言い難く、未だ改良の余地がある。本発明の目的は、ハイレート条件下や低温条件下においても、放電容量維持率を向上することのできる非水電解質二次電池を提供することにある。   However, in the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery, it is difficult to say that the discharge capacity maintenance rate when the charge / discharge cycle is repeated many times under high-rate conditions or low-temperature conditions, and there is still room for improvement. is there. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of improving the discharge capacity retention rate even under high-rate conditions and low-temperature conditions.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ね、本発明に至った。すなわち、本発明は、下記の発明を提供するものである。
<1>正極と、負極と、該正極および該負極の間に配置されたセパレータと、非水電解液とを含み、該負極が、非晶質炭素材料を含む負極活物質を有し、該セパレータが、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルムからなることを特徴とする非水電解質二次電池。
<2>前記積層フィルムにおける耐熱多孔層が、負極側に配置されている前記<1>記載の非水電解質二次電池。
<3>前記耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層である前記<1>または<2>記載の非水電解質二次電池。
<4>前記耐熱樹脂が、含窒素芳香族重合体である前記<3>記載の非水電解質二次電池。
<5>前記耐熱樹脂が、芳香族ポリアミドである前記<3>または<4>に記載の非水電解質二次電池。
<6>前記耐熱多孔層が、フィラーをさらに含有する前記<3>〜<5>のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
<7>前記耐熱多孔層の総重量を100としたとき、前記フィラーの重量が20以上95以下である前記<6>記載の非水電解質二次電池。
<8>前記耐熱多孔層の厚みが、1μm以上10μm以下である前記<1>〜<7>のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above-mentioned problems and have arrived at the present invention. That is, the present invention provides the following inventions.
<1> a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, the negative electrode having a negative electrode active material containing an amorphous carbon material, A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the separator comprises a laminated film in which a heat-resistant porous layer and a porous film are laminated.
<2> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to <1>, wherein the heat-resistant porous layer in the laminated film is disposed on the negative electrode side.
<3> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to <1> or <2>, wherein the heat resistant porous layer is a heat resistant porous layer containing a heat resistant resin.
<4> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to <3>, wherein the heat-resistant resin is a nitrogen-containing aromatic polymer.
<5> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to <3> or <4>, wherein the heat resistant resin is an aromatic polyamide.
<6> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of <3> to <5>, wherein the heat-resistant porous layer further contains a filler.
<7> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to <6>, wherein the weight of the filler is 20 or more and 95 or less when the total weight of the heat resistant porous layer is 100.
<8> The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of <1> to <7>, wherein the heat-resistant porous layer has a thickness of 1 μm to 10 μm.

本発明によれば、ハイレート条件下や低温条件下で充放電サイクルを多数回繰り返したときの放電容量維持率が向上する非水電解質二次電池を与えることができ、しかも、本発明の二次電池は、耐熱性にも極めて優れた二次電池であり、工業的に極めて有用である。   According to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery in which the discharge capacity retention rate is improved when the charge / discharge cycle is repeated many times under a high rate condition or a low temperature condition. The battery is a secondary battery having extremely excellent heat resistance, and is extremely useful industrially.

本発明の非水電解質二次電池は、正極と、負極と、該正極および該負極の間に配置されたセパレータと、非水電解液とを含み、該負極が、非晶質炭素材料を含む負極活物質を有し、該セパレータが、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルムからなることを特徴とする。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the negative electrode includes an amorphous carbon material. It has a negative electrode active material, and this separator consists of a laminated | multilayer film by which the heat resistant porous layer and the porous film were laminated | stacked.

まず、本発明におけるセパレータについて説明する。本発明におけるセパレータは、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルムからなる。セパレータは、イオン透過性との観点から、ガーレー法による透気度において、透気度が50〜300秒/100ccであることが好ましく、50〜200秒/100ccであることがさらに好ましい。また、セパレータの空孔率は、通常30〜80体積%、好ましくは40〜70体積%である。セパレータの厚みは電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄くした方がよく、通常5〜200μm程度、好ましくは5〜40μm程度である。   First, the separator in the present invention will be described. The separator in the present invention comprises a laminated film in which a heat resistant porous layer and a porous film are laminated. From the viewpoint of ion permeability, the separator preferably has an air permeability of 50 to 300 seconds / 100 cc, more preferably 50 to 200 seconds / 100 cc, as measured by the Gurley method. Moreover, the porosity of a separator is 30-80 volume% normally, Preferably it is 40-70 volume%. The thickness of the separator is preferably about 5 to 200 μm, and preferably about 5 to 40 μm, as long as the mechanical strength is maintained because the volume energy density of the battery is increased and the internal resistance is reduced.

前記積層フィルムにおいて、耐熱多孔層は、多孔質フィルムよりも耐熱性の高い層であり、該耐熱多孔層は、無機粉末から形成されていてもよいし、耐熱樹脂を含有していてもよい。耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有することにより、塗工などの容易な手法で、耐熱多孔層を形成することができる。耐熱樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミドを挙げることができ、好ましい耐熱樹脂は、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミドであり、より好ましい耐熱樹脂は、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドである。さらにより好ましい耐熱樹脂は、芳香族ポリアミド(パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド)、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミド等の含窒素芳香族重合体であり、とりわけ好ましい耐熱樹脂は芳香族ポリアミドであり、容易に使用できる観点で、特に好ましい耐熱樹脂は、パラ配向芳香族ポリアミド(以下、「パラアラミド」ということがある。)である。また、耐熱樹脂として、ポリ−4−メチルペンテン−1、環状オレフィン系重合体を挙げることもできる。これらの耐熱樹脂を用いることにより、積層フィルムの耐熱性、すなわち、積層フィルムの熱破膜温度、がより高まる。これらの耐熱樹脂のうち、含窒素芳香族重合体を用いる場合には、その分子内の極性によるためか、電解液との相性、すなわち、耐熱多孔層における保液性も向上する場合があり、非水電解質二次電池製造時における電解液の含浸の速度も高く、非水電解質二次電池の充放電容量もより高まる。   In the laminated film, the heat resistant porous layer is a layer having higher heat resistance than the porous film, and the heat resistant porous layer may be formed of an inorganic powder or may contain a heat resistant resin. When the heat resistant porous layer contains a heat resistant resin, the heat resistant porous layer can be formed by an easy technique such as coating. Examples of the heat resistant resin include polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, polyacetal, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyether ketone, aromatic polyester, polyether sulfone, and polyetherimide. Preferred heat resistant resins are polyamide, Polyimide, polyamideimide, polyethersulfone, and polyetherimide are preferable, and polyamide, polyimide, and polyamideimide are more preferable heat resistant resins. Even more preferred heat resistant resins are nitrogen-containing aromatic polymers such as aromatic polyamides (para-oriented aromatic polyamides, meta-oriented aromatic polyamides), aromatic polyimides, aromatic polyamideimides, and particularly preferred heat resistant resins are aromatic. From the viewpoint of being a polyamide and easily usable, a particularly preferred heat resistant resin is a para-oriented aromatic polyamide (hereinafter sometimes referred to as “para-aramid”). Further, examples of the heat resistant resin include poly-4-methylpentene-1 and cyclic olefin polymers. By using these heat resistant resins, the heat resistance of the laminated film, that is, the thermal film breaking temperature of the laminated film is further increased. Among these heat-resistant resins, when using a nitrogen-containing aromatic polymer, because of the polarity in the molecule, compatibility with the electrolyte, that is, the liquid retention in the heat-resistant porous layer may be improved, The rate of impregnation of the electrolytic solution during the production of the nonaqueous electrolyte secondary battery is also high, and the charge / discharge capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery is further increased.

かかる積層フィルムの熱破膜温度は、耐熱樹脂の種類に依存し、使用場面、使用目的に応じ、選択使用される。より具体的には、耐熱樹脂として、上記含窒素芳香族重合体を用いる場合は400℃程度に、また、ポリ−4−メチルペンテン−1を用いる場合は250℃程度に、環状オレフィン系重合体を用いる場合には300℃程度に、夫々、熱破膜温度をコントロールすることができる。また、耐熱多孔層が、無機粉末からなる場合には、熱破膜温度を、例えば、500℃以上にコントロールすることも可能である。   The thermal film breaking temperature of such a laminated film depends on the type of heat-resistant resin, and is selected and used according to the use scene and purpose of use. More specifically, as the heat resistant resin, the cyclic olefin polymer is used at about 400 ° C. when the nitrogen-containing aromatic polymer is used, and at about 250 ° C. when poly-4-methylpentene-1 is used. When using, the thermal film breaking temperature can be controlled to about 300 ° C., respectively. Moreover, when the heat resistant porous layer is made of an inorganic powder, the thermal film breaking temperature can be controlled to, for example, 500 ° C. or higher.

上記パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位(例えば、4,4’−ビフェニレン、1,5−ナフタレン、2,6−ナフタレン等のような反対方向に同軸または平行に延びる配向位)で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。具体的には、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(4,4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等のパラ配向型またはパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。   The para-aramid is obtained by condensation polymerization of a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide, and the amide bond is in the para position of the aromatic ring or an oriented position equivalent thereto (for example, 4,4′- It consists essentially of repeating units bonded at opposite orientations, such as biphenylene, 1,5-naphthalene, 2,6-naphthalene, etc., oriented in the opposite direction coaxially or in parallel. Specifically, poly (paraphenylene terephthalamide), poly (parabenzamide), poly (4,4′-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene-4,4′-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly ( Para-aligned or para-oriented such as paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloro-paraphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer Examples include para-aramid having a structure according to the type.

前記の芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。該二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などがあげられる。該ジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、3,3’−メチレンヂアニリン、3,3’−ジアミノベンソフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、1,5’−ナフタレンジアミンなどがあげられる。また、溶媒に可溶なポリイミドが好適に使用できる。このようなポリイミドとしては、例えば、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と、芳香族ジアミンとの重縮合物のポリイミドが挙げられる。   The aromatic polyimide is preferably a wholly aromatic polyimide produced by condensation polymerization of an aromatic dianhydride and a diamine. Specific examples of the dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic Examples thereof include acid dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and the like. Specific examples of the diamine include oxydianiline, paraphenylenediamine, benzophenonediamine, 3,3′-methylenedianiline, 3,3′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 1,5 '-Naphthalenediamine and the like. Moreover, a polyimide soluble in a solvent can be preferably used. An example of such a polyimide is a polycondensate polyimide of 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride and an aromatic diamine.

前記の芳香族ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸、テレフタル酸などが挙げられる。また芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸などが挙げられる。芳香族ジイソシアネートの具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネートなどが挙げられる。   As the above-mentioned aromatic polyamideimide, those obtained from condensation polymerization using aromatic dicarboxylic acid and aromatic diisocyanate, those obtained from condensation polymerization using aromatic diacid anhydride and aromatic diisocyanate Is mentioned. Specific examples of the aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid and terephthalic acid. Specific examples of the aromatic dianhydride include trimellitic anhydride. Specific examples of the aromatic diisocyanate include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, orthotolylane diisocyanate, m-xylene diisocyanate, and the like.

また、イオン透過性をより高める意味で、耐熱多孔層の厚みは、1μm以上10μm以下、さらには1μm以上5μm以下、特に1μm以上4μm以下という薄い耐熱多孔層であることが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔のサイズ(直径)は通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。   In order to further enhance the ion permeability, the heat-resistant porous layer is preferably a thin heat-resistant porous layer having a thickness of 1 μm to 10 μm, more preferably 1 μm to 5 μm, particularly 1 μm to 4 μm. The heat-resistant porous layer has fine pores, and the size (diameter) of the pores is usually 3 μm or less, preferably 1 μm or less.

また、耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する場合には、フィラーをさらに含有することもできる。フィラーは、その材質として、有機粉末、無機粉末またはこれらの混合物のいずれから選ばれるものであってもよい。フィラーを構成する粒子は、その平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下であることが好ましい。   In addition, when the heat resistant porous layer contains a heat resistant resin, it can further contain a filler. The filler may be selected from organic powder, inorganic powder, or a mixture thereof as the material thereof. The particles constituting the filler preferably have an average particle size of 0.01 μm or more and 1 μm or less.

前記有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独あるいは2種類以上の共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリオレフィン;ポリメタクリレート等の有機物からなる粉末が挙げられる。該有機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの有機粉末の中でも、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。   Examples of the organic powder include styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, and methyl acrylate, or a copolymer of two or more kinds, polytetrafluoroethylene, 4 fluorine. Examples include fluorine-containing resins such as fluorinated ethylene-6-propylene-propylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyolefin; and powders made of organic substances such as polymethacrylate. . The organic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these organic powders, polytetrafluoroethylene powder is preferable from the viewpoint of chemical stability.

前記無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の無機物からなる粉末が挙げられ、これらの中でも、導電性の低い無機物からなる粉末が好ましく用いられる。具体的に例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタン、または炭酸カルシウム等からなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の中でも、化学的安定性の点で、アルミナ粉末が好ましい。ここで、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であることがより好ましく、さらにより好ましいのは、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であり、その一部または全部が略球状のアルミナ粒子である実施形態である。因みに、耐熱多孔層が、無機粉末から形成される場合には、上記例示の無機粉末を用いればよく、必要に応じてバインダーと混ぜて用いればよい。   Examples of the inorganic powder include powders made of inorganic substances such as metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides, carbonates, sulfates, etc. Among these, they are made of inorganic substances having low conductivity. Powder is preferably used. Specific examples include powders made of alumina, silica, titanium dioxide, calcium carbonate, or the like. The inorganic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these inorganic powders, alumina powder is preferable from the viewpoint of chemical stability. Here, it is more preferable that all of the particles constituting the filler are alumina particles, and it is even more preferable that all of the particles constituting the filler are alumina particles, and part or all of them are substantially spherical alumina particles. It is embodiment which is. Incidentally, when the heat-resistant porous layer is formed from an inorganic powder, the inorganic powder exemplified above may be used, and may be mixed with a binder as necessary.

耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する場合のフィラーの含有量としては、フィラーの材質の比重にもよるが、例えば、耐熱多孔層の総重量を100としたとき、フィラーの重量は、通常5以上95以下であり、20以上95以下であることが好ましく、より好ましくは30以上90以下である。これらの範囲は、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子である場合に、特に好適である。   When the heat-resistant porous layer contains a heat-resistant resin, the filler content depends on the specific gravity of the filler material. For example, when the total weight of the heat-resistant porous layer is 100, the filler weight is usually 5 It is 95 or more and it is preferable that it is 20 or more and 95 or less, More preferably, it is 30 or more and 90 or less. These ranges are particularly suitable when all of the particles constituting the filler are alumina particles.

フィラーの形状については、略球状、板状、柱状、針状、ウィスカー状、繊維状等が挙げられ、いずれの粒子も用いることができるが、均一な孔を形成しやすいことから、略球状粒子であることが好ましい。略球状粒子としては、粒子のアスペクト比(粒子の長径/粒子の短径)が1以上1.5以下の範囲の値である粒子が挙げられる。粒子のアスペクト比は、電子顕微鏡写真により測定することができる。   Examples of the shape of the filler include a substantially spherical shape, a plate shape, a columnar shape, a needle shape, a whisker shape, and a fibrous shape, and any particle can be used. It is preferable that Examples of the substantially spherical particles include particles having a particle aspect ratio (particle major axis / particle minor axis) in the range of 1 to 1.5. The aspect ratio of the particles can be measured by an electron micrograph.

積層フィルムにおいて、多孔質フィルムは、微細孔を有し、通常、シャットダウン機能を有する。多孔質フィルムにおける微細孔のサイズ(直径)は通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。多孔質フィルムの空孔率は、通常30〜80体積%、好ましくは40〜70体積%である。非水電解質二次電池において、通常の使用温度を越えた場合には、シャットダウン機能により、多孔質フィルムの変形、軟化により、微細孔を閉塞することができる。   In the laminated film, the porous film has fine pores and usually has a shutdown function. The size (diameter) of the micropores in the porous film is usually 3 μm or less, preferably 1 μm or less. The porosity of the porous film is usually 30 to 80% by volume, preferably 40 to 70% by volume. In the nonaqueous electrolyte secondary battery, when the normal use temperature is exceeded, the micropores can be blocked by the deformation and softening of the porous film by the shutdown function.

積層フィルムにおいて、多孔質フィルムを構成する樹脂は、非水電解質二次電池において、電解液に溶解しないものを選択すればよい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂を挙げることができ、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。より低温で軟化してシャットダウンさせる意味で、多孔質フィルムは、ポリオレフィン樹脂を含有することが好ましく、より好ましくは、ポリエチレンを含有することである。ポリエチレンとして、具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン等のポリエチレンを挙げることができ、超高分子量ポリエチレンを挙げることもできる。多孔質フィルムの突刺し強度をより高める意味では、それを構成する樹脂は、少なくとも超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。また、多孔質フィルムの製造面において、低分子量(重量平均分子量1万以下)のポリオレフィンからなるワックスを含有することが好ましい場合もある。   In the laminated film, the resin constituting the porous film may be selected from those that do not dissolve in the electrolyte solution in the nonaqueous electrolyte secondary battery. Specific examples include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and thermoplastic polyurethane resins, and a mixture of two or more of these may be used. In terms of softening and shutting down at a lower temperature, the porous film preferably contains a polyolefin resin, and more preferably contains polyethylene. Specific examples of polyethylene include polyethylene such as low density polyethylene, high density polyethylene, and linear polyethylene, and also include ultrahigh molecular weight polyethylene. In the sense of further increasing the puncture strength of the porous film, the resin constituting it preferably contains at least ultra high molecular weight polyethylene. Moreover, it may be preferable to contain the wax which consists of polyolefin of a low molecular weight (weight average molecular weight 10,000 or less) in the manufacture surface of a porous film.

また、積層フィルムにおける多孔質フィルムの厚みは、通常、3〜30μmであり、好ましくは3〜25μmである。また、積層フィルムの厚みとしては、通常40μm以下、好ましくは、20μm以下である。また、耐熱多孔層の厚みをA(μm)、多孔質フィルムの厚みをB(μm)としたときには、A/Bの値が、0.1以上1以下であることが好ましい。   Moreover, the thickness of the porous film in a laminated | multilayer film is 3-30 micrometers normally, Preferably it is 3-25 micrometers. Moreover, as thickness of a laminated film, it is 40 micrometers or less normally, Preferably, it is 20 micrometers or less. Moreover, when the thickness of the heat resistant porous layer is A (μm) and the thickness of the porous film is B (μm), the value of A / B is preferably 0.1 or more and 1 or less.

次に、積層フィルムの製造の一例について説明する。
まず、多孔質フィルムの製造方法について説明する。多孔質フィルムの製造は特に限定されるものではなく、例えば特開平7−29563号公報に記載されたように、熱可塑性樹脂に可塑剤を加えてフィルム成形した後、該可塑剤を適当な溶媒で除去する方法や、特開平7−304110号公報に記載されたように、公知の方法により製造した熱可塑性樹脂からなるフィルムを用い、該フィルムの構造的に弱い非晶部分を選択的に延伸して微細孔を形成する方法が挙げられる。例えば、多孔質フィルムが、超高分子量ポリエチレンおよび重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィンを含むポリオレフィン樹脂から形成されてなる場合には、製造コストの観点から、以下に示すような方法により製造することが好ましい。すなわち、
(1)超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィン5〜200重量部と、無機充填剤100〜400重量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程
(2)前記ポリオレフィン樹脂組成物を用いてシートを成形する工程
(3)工程(2)で得られたシート中から無機充填剤を除去する工程
(4)工程(3)で得られたシートを延伸して多孔質フィルムを得る工程
を含む方法、または
(1)超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィン5〜200重量部と、無機充填剤100〜400重量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程
(2)前記ポリオレフィン樹脂組成物を用いてシートを成形する工程
(3)工程(2)で得られたシートを延伸する工程
(4)工程(3)で得られた延伸シート中から、無機充填剤を除去して多孔質フィルムを得る工程
を含む方法である。
Next, an example of manufacturing a laminated film will be described.
First, the manufacturing method of a porous film is demonstrated. The production of the porous film is not particularly limited. For example, as described in JP-A-7-29563, a plasticizer is added to a thermoplastic resin to form a film, and then the plasticizer is mixed with an appropriate solvent. As described in JP-A-7-304110, a film made of a thermoplastic resin produced by a known method is used, and a structurally weak amorphous portion of the film is selectively stretched. And a method of forming micropores. For example, when the porous film is formed from a polyolefin resin containing ultrahigh molecular weight polyethylene and a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, it is produced by the following method from the viewpoint of production cost. It is preferable. That is,
(1) A step of kneading 100 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene, 5 to 200 parts by weight of a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler to obtain a polyolefin resin composition ( 2) Step of forming a sheet using the polyolefin resin composition (3) Step of removing inorganic filler from the sheet obtained in step (2) (4) Stretching of the sheet obtained in step (3) Or a method comprising a step of obtaining a porous film, or (1) 100 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene, 5 to 200 parts by weight of a low molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 10,000 or less, and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler And a step of obtaining a polyolefin resin composition by kneading (2) a step of molding a sheet using the polyolefin resin composition (3) obtained in step (2) From in stretched sheet obtained in the step of stretching the sheet (4) Step (3), the method comprising the step of removing the inorganic filler to obtain a porous film.

多孔質フィルムの強度およびイオン透過性の観点から、用いる無機充填剤は、平均粒子径(直径)が0.5μm以下であることが好ましく、0.2μm以下であることがさらに好ましい。ここで、平均粒子径は、電子顕微鏡写真から測定される値を用いる。具体的には、該写真に撮影されている無機充填剤粒子から任意に50個抽出し、それぞれの粒子径を測定して、その平均値を用いる。   From the viewpoint of the strength and ion permeability of the porous film, the inorganic filler used preferably has an average particle diameter (diameter) of 0.5 μm or less, more preferably 0.2 μm or less. Here, the value measured from an electron micrograph is used for the average particle diameter. Specifically, 50 particles are arbitrarily extracted from the inorganic filler particles photographed in the photograph, the particle diameter is measured, and the average value is used.

無機充填剤としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、珪酸、酸化亜鉛、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウムなどが挙げられる。これらの無機充填剤は酸、あるいはアルカリ溶液によりシートまたはフィルム中から除去することができる。粒子径の制御性、酸への選択的溶解性の観点から炭酸カルシウムを用いることが好ましい。   Inorganic fillers include calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, zinc oxide, calcium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, silicic acid, zinc oxide, calcium chloride, sodium chloride, magnesium sulfate, etc. Is mentioned. These inorganic fillers can be removed from the sheet or film with an acid or alkaline solution. Calcium carbonate is preferably used from the viewpoints of particle size controllability and selective solubility in acid.

上記ポリオレフィン樹脂組成物の製造方法は特に限定されないが、ポリオレフィン樹脂や無機充填剤等のポリオレフィン樹脂組成物を構成する材料を混合装置、例えばロール、バンバリーミキサー、一軸押出機、二軸押出機などを用いて混合し、ポリオレフィン樹脂組成物を得る。材料を混合する際に、必要に応じて脂肪酸エステルや安定化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤等の添加剤を添加してもよい。   The method for producing the polyolefin resin composition is not particularly limited, but a mixing device, such as a roll, a Banbury mixer, a single screw extruder, a twin screw extruder, or the like, is used to mix materials constituting the polyolefin resin composition such as polyolefin resin and inorganic filler. And mixed to obtain a polyolefin resin composition. When mixing the materials, additives such as fatty acid esters, stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers and flame retardants may be added as necessary.

上記ポリオレフィン樹脂組成物からなるシートの製造方法は特に限定されるものではなく、インフレーション加工、カレンダー加工、Tダイ押出加工、スカイフ法等のシート成形方法により製造することができる。より膜厚精度の高いシートが得られることから、下記の方法により製造することが好ましい。   The manufacturing method of the sheet | seat which consists of the said polyolefin resin composition is not specifically limited, It can manufacture by sheet | seat shaping | molding methods, such as an inflation process, a calendar process, T-die extrusion process, and a Skyf method. Since a sheet with higher film thickness accuracy can be obtained, it is preferable to produce the sheet by the following method.

ポリオレフィン樹脂組成物からなるシートの好ましい製造方法とは、ポリオレフィン樹脂組成物に含有されるポリオレフィン樹脂の融点より高い表面温度に調整された一対の回転成形工具を用いて、ポリオレフィン樹脂組成物を圧延成形する方法である。回転成形工具の表面温度は、(融点+5)℃以上であることが好ましい。また表面温度の上限は、(融点+30)℃以下であることが好ましく、(融点+20)℃以下であることがさらに好ましい。一対の回転成形工具としては、ロールやベルトが挙げられる。両回転成形工具の周速度は必ずしも厳密に同一周速度である必要はなく、それらの差異が±5%以内程度であればよい。このような方法により得られるシートを用いて多孔質フィルムを製造することにより、強度やイオン透過、透気性などに優れる多孔質フィルムを得ることができる。また、前記したような方法により得られる単層のシート同士を積層したものを、多孔質フィルムの製造に使用してもよい。   A preferred method for producing a sheet comprising a polyolefin resin composition is a method of rolling a polyolefin resin composition using a pair of rotational molding tools adjusted to a surface temperature higher than the melting point of the polyolefin resin contained in the polyolefin resin composition. It is a method to do. The surface temperature of the rotary forming tool is preferably (melting point + 5) ° C. or higher. The upper limit of the surface temperature is preferably (melting point + 30) ° C. or less, and more preferably (melting point + 20) ° C. or less. Examples of the pair of rotary forming tools include a roll and a belt. The peripheral speeds of the two rotary forming tools do not necessarily have to be exactly the same peripheral speed, and the difference between them may be about ± 5% or less. By producing a porous film using a sheet obtained by such a method, a porous film excellent in strength, ion permeation, air permeability and the like can be obtained. Moreover, you may use what laminated | stacked the sheet | seat of the single layer obtained by the above methods for manufacture of a porous film.

ポリオレフィン樹脂組成物を一対の回転成形工具により圧延成形する際には、押出機よりストランド状に吐出したポリオレフィン樹脂組成物を直接一対の回転成形工具間に導入してもよく、一旦ペレット化したポリオレフィン樹脂組成物を用いてもよい。   When the polyolefin resin composition is roll-formed with a pair of rotary molding tools, the polyolefin resin composition discharged in a strand form from an extruder may be directly introduced between the pair of rotary molding tools, and once pelletized polyolefin A resin composition may be used.

ポリオレフィン樹脂組成物からなるシートまたは該シートから無機充填剤を除去したシートを延伸する際には、テンター、ロールあるいはオートグラフ等を用いることができる。透気性の面から延伸倍率は2〜12倍が好ましく、より好ましくは4〜10倍である。延伸温度は通常、ポリオレフィン樹脂の軟化点以上融点以下の温度で行われ、80〜115℃で行うことが好ましい。延伸温度が低すぎると延伸時に破膜しやすくなり、高すぎると得られる多孔質フィルムの透気性やイオン透過性が低くなることがある。また延伸後はヒートセットを行うことが好ましい。ヒートセット温度はポリオレフィン樹脂の融点未満の温度であることが好ましい。   When stretching a sheet made of a polyolefin resin composition or a sheet from which the inorganic filler has been removed, a tenter, a roll, an autograph or the like can be used. From the air permeable side, the draw ratio is preferably 2 to 12 times, more preferably 4 to 10 times. The stretching temperature is usually carried out at a temperature not lower than the softening point of the polyolefin resin and not higher than the melting point, preferably 80 to 115 ° C. If the stretching temperature is too low, film breakage tends to occur during stretching, and if it is too high, the air permeability and ion permeability of the resulting porous film may be lowered. Moreover, it is preferable to heat set after extending | stretching. The heat set temperature is preferably a temperature below the melting point of the polyolefin resin.

本発明においては、前記したような方法で得られる熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムと、耐熱多孔層とを積層して、積層フィルムを得る。耐熱多孔層は多孔質フィルムの片面に設けられていてもよく、両面に設けられていてもよい。   In the present invention, a porous film containing a thermoplastic resin obtained by the method as described above and a heat-resistant porous layer are laminated to obtain a laminated film. The heat resistant porous layer may be provided on one side of the porous film or may be provided on both sides.

多孔質フィルムと耐熱多孔層とを積層する方法としては、耐熱多孔層と多孔質フィルムとを別々に製造してそれぞれを積層する方法、多孔質フィルムの少なくとも片面に、耐熱樹脂とフィラーとを含有する塗工液を塗工して耐熱多孔層を形成する方法等が挙げられるが、本発明において、耐熱多孔層は比較的薄い場合には、その生産性の面から後者の手法が好ましい。多孔質フィルムの少なくとも片面に、耐熱樹脂とフィラーとを含有する塗工液を塗布して耐熱樹脂層を形成する方法としては、具体的に以下のような工程を含む方法が挙げられる。
(a)耐熱樹脂100重量部を含む極性有機溶媒溶液に、該耐熱樹脂100重量部に対しフィラーを1〜1500重量部分散したスラリー状塗工液を調製する。
(b)該塗工液を多孔質フィルムの少なくとも片面に塗工し、塗工膜を形成する。
(c)加湿、溶媒除去あるいは耐熱樹脂を溶解しない溶媒への浸漬等の手段で、前記塗工膜から耐熱樹脂を析出させた後、必要に応じて乾燥する。
塗工液は、特開2001−316006号公報に記載の塗工装置および特開2001−23602号公報に記載の方法により連続的に塗工することが好ましい。
As a method of laminating a porous film and a heat-resistant porous layer, a method of separately producing a heat-resistant porous layer and a porous film and laminating each of them, and containing a heat-resistant resin and a filler on at least one surface of the porous film Examples of the method include forming a heat-resistant porous layer by applying a coating liquid to be applied. In the present invention, when the heat-resistant porous layer is relatively thin, the latter method is preferable from the viewpoint of productivity. Specific examples of a method for forming a heat resistant resin layer by applying a coating solution containing a heat resistant resin and a filler to at least one surface of the porous film include the following steps.
(A) A slurry-like coating liquid is prepared by dispersing 1 to 1500 parts by weight of a filler in 100 parts by weight of a heat resistant resin in a polar organic solvent solution containing 100 parts by weight of a heat resistant resin.
(B) The coating solution is applied to at least one surface of the porous film to form a coating film.
(C) The heat resistant resin is deposited from the coating film by means of humidification, solvent removal, or immersion in a solvent that does not dissolve the heat resistant resin, and then dried as necessary.
The coating liquid is preferably applied continuously by a coating apparatus described in JP-A-2001-316006 and a method described in JP-A-2001-23602.

また、前記の極性有機溶媒溶液において、耐熱樹脂がパラアラミドである場合には、極性有機溶媒としては、極性アミド系溶媒または極性尿素系溶媒を用いることができ、具体的には、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、テトラメチルウレア等があげられるが、これらに限定されるものではない。   When the heat resistant resin is para-aramid in the polar organic solvent solution, a polar amide solvent or a polar urea solvent can be used as the polar organic solvent. Specifically, N, N— Examples include, but are not limited to, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and tetramethylurea.

耐熱樹脂としてパラアラミドを用いる場合、パラアラミドの溶媒への溶解性を改善する目的で、パラアラミド重合時にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物を添加することが好ましい。具体例としては、塩化リチウムまたは塩化カルシウムがあげられるが、これらに限定されるものではない。上記塩化物の重合系への添加量は、縮合重合で生成するアミド基1.0モル当たり0.5〜6.0モルの範囲が好ましく、1.0〜4.0モルの範囲がさらに好ましい。塩化物が0.5モル未満では、生成するパラアラミドの溶解性が不十分となる場合があり、6.0モルを越えると実質的に塩化物の溶媒への溶解度を越えるので好ましくない場合がある。一般には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物が2重量%未満では、パラアラミドの溶解性が不十分となる場合があり、10重量%を越えてはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物が極性アミド系溶媒または極性尿素系溶媒等の極性有機溶媒に溶解しない場合がある。   When para-aramid is used as the heat-resistant resin, it is preferable to add an alkali metal or alkaline earth metal chloride during para-aramid polymerization for the purpose of improving the solubility of para-aramid in a solvent. Specific examples include lithium chloride or calcium chloride, but are not limited thereto. The amount of the chloride added to the polymerization system is preferably in the range of 0.5 to 6.0 mol, more preferably in the range of 1.0 to 4.0 mol, per 1.0 mol of the amide group produced by condensation polymerization. . If the chloride is less than 0.5 mol, the solubility of the resulting para-aramid may be insufficient, and if it exceeds 6.0 mol, the solubility of the chloride in the solvent may be substantially exceeded, which may be undesirable. . In general, if the alkali metal or alkaline earth metal chloride is less than 2% by weight, the solubility of para-aramid may be insufficient. If it exceeds 10% by weight, the alkali metal or alkaline earth metal chloride may be insufficient. May not dissolve in polar organic solvents such as polar amide solvents or polar urea solvents.

また、耐熱樹脂が芳香族ポリイミドである場合には、芳香族ポリイミドを溶解させる極性有機溶媒としては、アラミドを溶解させる溶媒として例示したもののほか、ジメチルスルホキサイド、クレゾール、およびo−クロロフェノール等が好適に使用できる。   Further, when the heat resistant resin is an aromatic polyimide, the polar organic solvent for dissolving the aromatic polyimide includes those exemplified as the solvent for dissolving the aramid, dimethyl sulfoxide, cresol, o-chlorophenol, etc. Can be suitably used.

フィラーを分散させてスラリー状塗工液を得る方法としては、その装置として、圧力式分散機(ゴーリンホモジナイザー、ナノマイザー)等を用いればよい。   As a method for obtaining a slurry-like coating liquid by dispersing a filler, a pressure disperser (gorin homogenizer, nanomizer) or the like may be used as the apparatus.

スラリー状塗工液を塗工する方法としては、例えばナイフ、ブレード、バー、グラビア、ダイ等の塗工方法があげられ、バー、ナイフ等の塗工が簡便であるが、工業的には、溶液が外気と接触しない構造のダイ塗工が好ましい。また、塗工は2回以上行う場合もある。この場合、上記工程(c)において耐熱樹脂を析出させた後に行うのが通常である。   Examples of the method of applying the slurry-like coating liquid include a coating method such as a knife, blade, bar, gravure, die, etc., and coating of a bar, knife, etc. is simple, but industrially, Die coating having a structure in which the solution does not come into contact with outside air is preferable. Moreover, coating may be performed twice or more. In this case, it is usual to carry out after depositing the heat-resistant resin in the step (c).

また、前記の耐熱多孔層と多孔質フィルムとを別々に製造してそれぞれを積層する場合においては、接着剤による方法、熱融着による方法等により、固定化しておくのがよい。   In the case where the heat resistant porous layer and the porous film are separately manufactured and laminated, it is preferable to fix them by a method using an adhesive, a method using heat fusion, or the like.

次に本発明における負極について説明する。本発明において、負極は、非晶質炭素材料を含む負極活物質を有する。本発明においては、当該負極活物質を有することによって、体積変化が少なく、優れたハイレート特性を有する負極とすることができる。非晶質炭素材料としては、有機材料が炭化されて得られる炭素材料のうち、その粉末X線回折測定(面間隔の測定範囲を0.3nm以上1nm以下とする。)により得られる粉末X線回折図形において、面間隔0.34〜0.50nmの範囲にブロードな回折ピーク(ハロー)を与える炭素材料を用いればよい。前記有機材料としては、石油や石炭等の天然資源、当該資源を原料として合成した各種合成樹脂、プラント残渣油等のタールもしくはピッチ、または木材等の植物由来の有機材料、不融化処理された有機材料等を挙げることができ、これらを単独または二種以上用いることが可能である。   Next, the negative electrode in the present invention will be described. In the present invention, the negative electrode has a negative electrode active material containing an amorphous carbon material. In this invention, it can be set as the negative electrode which has a volume change little and has the outstanding high-rate characteristic by having the said negative electrode active material. As an amorphous carbon material, among carbon materials obtained by carbonizing an organic material, powder X-rays obtained by powder X-ray diffraction measurement (a measurement range of a surface interval is 0.3 nm or more and 1 nm or less). In the diffraction pattern, a carbon material that gives a broad diffraction peak (halo) in a range of 0.34 to 0.50 nm between planes may be used. Examples of the organic material include natural resources such as petroleum and coal, various synthetic resins synthesized from such resources, tar or pitch such as plant residue oil, or plant-derived organic materials such as wood, infusible organic The material etc. can be mentioned, These can be used individually or in mixture of 2 or more types.

本発明における非晶質炭素材料としては、合成樹脂が炭化されて得られる炭素材料であることが好ましく、合成樹脂の中でも熱硬化性樹脂であることがより好ましく、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、などを挙げることができる。また、これらの熱硬化性樹脂を2種以上用いてもよい。熱硬化性樹脂は、硬化剤、添加剤、架橋剤を含有していてもよい。硬化方法としては、例えばフェノール樹脂を用いた場合では、熱硬化、エポキシ硬化、イソシアネート硬化などが挙げられる。熱硬化性樹脂の炭化により、非晶質炭素材料を収率よく得ることができ、環境負荷が小さく、製造コストも小さくすることもでき、工業的な利用価値がより高い。   The amorphous carbon material in the present invention is preferably a carbon material obtained by carbonizing a synthetic resin, more preferably a thermosetting resin among the synthetic resins, and the thermosetting resin includes phenol. Examples thereof include a resin, a resorcinol resin, a furan resin, and an epoxy resin. Two or more of these thermosetting resins may be used. The thermosetting resin may contain a curing agent, an additive, and a crosslinking agent. Examples of the curing method include thermal curing, epoxy curing, and isocyanate curing in the case where a phenol resin is used. By carbonization of the thermosetting resin, an amorphous carbon material can be obtained with high yield, the environmental load is small, the manufacturing cost can be reduced, and the industrial utility value is higher.

熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂が好ましく、この樹脂は、フェノールまたはその誘導体とアルデヒド化合物とを重合させて得られる。フェノール樹脂は、熱硬化性樹脂の中でも安価であり、工業的な生産量も多く、これを炭化して得られる炭素材料は、本発明における非晶質炭素材料として好ましい。   As the thermosetting resin, a phenol resin is preferable, and this resin is obtained by polymerizing phenol or a derivative thereof and an aldehyde compound. Phenolic resins are inexpensive among thermosetting resins and have a large industrial production amount, and a carbon material obtained by carbonizing this is preferable as an amorphous carbon material in the present invention.

前記のフェノールまたはその誘導体としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、キシレノール、ピロガロール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、p−フェニルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−tert−オクチルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトール等を挙げることができ、これらを単独または二種以上用いることが可能である。   Examples of the phenol or derivative thereof include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, catechol, resorcinol, hydroquinone, xylenol, pyrogallol, bisphenol A, bisphenol F, p-phenylphenol, p-tert- Examples thereof include butylphenol, p-tert-octylphenol, α-naphthol, β-naphthol and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

前記のアルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等を挙げることができ、これらを単独または二種以上用いることが可能である。   Examples of the aldehyde compound include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxy Examples include methylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

フェノール樹脂としては、特に限定されないが、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などを用いることができる。レゾール型フェノール樹脂は、フェノールまたはその誘導体とアルデヒド化合物とを塩基性触媒の存在下で重合させることにより得ることができるし、ノボラック型フェノール樹脂は、フェノールまたはその誘導体とアルデヒド化合物とを酸性触媒の存在下で重合させることにより得ることができる。   Although it does not specifically limit as a phenol resin, A resol type phenol resin, a novolak type phenol resin, etc. can be used. The resol type phenol resin can be obtained by polymerizing phenol or a derivative thereof and an aldehyde compound in the presence of a basic catalyst, and the novolac type phenol resin can be obtained by using phenol or a derivative thereof and an aldehyde compound as an acidic catalyst. It can be obtained by polymerizing in the presence.

自硬性のレゾール型フェノール樹脂を用いる場合は、レゾール型フェノール樹脂に対して、酸や硬化剤を添加してもよいし、硬化度を低下させるためにノボラック型フェノール樹脂を添加しても良い。また、それらを組合せて添加してもよい。   When a self-hardening resol type phenol resin is used, an acid or a curing agent may be added to the resol type phenol resin, or a novolac type phenol resin may be added to reduce the degree of curing. Moreover, you may add combining them.

ノボラック型フェノール樹脂は、フェノールまたはその誘導体とアルデヒド化合物とを公知の有機酸及び/又は無機酸を触媒に用い、常圧100℃で数時間縮合反応し、その後脱水及び未反応モノマー除去を行う方法により得られる、メチレン基結合位置がオルソ位とパラ位が同程度のランダムノボラックと呼ばれているタイプと、フェノールまたはその誘導体とアルデヒド化合物とを酢酸亜鉛、酢酸鉛、ナフテン酸亜鉛等の金属塩触媒により弱酸性下で付加縮合反応させた後、直接あるいは更に酸触媒を添加し脱水しながら縮合反応を進め、更に必要により未反応物を除去する工程により得られるオルソ位でのメチレン基結合の多いハイオルソノボラックが知られている。   The novolak type phenol resin is a method in which phenol or a derivative thereof and an aldehyde compound are subjected to a condensation reaction at a normal pressure of 100 ° C. for several hours using a known organic acid and / or inorganic acid as a catalyst, followed by dehydration and unreacted monomer removal. A random novolak type in which the position of the methylene group is the same as the ortho-position and the para-position, and phenol or a derivative thereof and an aldehyde compound, such as zinc acetate, lead acetate, zinc naphthenate, etc. After the addition condensation reaction with a catalyst under weak acidity, the condensation reaction proceeds directly or with further addition of an acid catalyst while dehydrating, and if necessary, the step of removing unreacted substances. Many high ortho novolaks are known.

フェノール樹脂として、市販のものを使用することもでき、例えば、
粉末状フェノール樹脂(群栄化学社製、商品名:レヂトップ、PGA−4528、PGA−2473、PGA−4704、PGA−4504、住友ベークライト社製、商品名:スミライトレジンPR−UFC−504、PR−EPN、PR−ACS−100、PR−ACS−150、PR−12687、PR−13355、PR−16382、PR−217、PR−310、PR−311、PR−50064、PR−50099、PR−50102、PR−50252、PR−50395、PR−50590、PR−50590B、PR−50699、PR−50869、PR−51316、PR−51326B、PR−51350B、PR−51510、PR−51541B、PR−51794、PR−51820、PR−51939、PR−53153、PR−53364、PR−53497、PR−53724、PR−53769、PR−53804、PR−54364、PR−54458A、PR−54545、PR−55170、PR−8000、PR−FTZ−1、PR−FTZ−15)、フレーク状フェノール樹脂(住友ベークライト社製、商品名:スミライトレジンPR−12686R、PR−13349、PR−50235A、PR−51363F、PR−51494G、PR−51618G、PR−53194、PR−53195、PR−54869、PR−F−110、PR−F−143、PR−F−151F、PR−F−85G、PR−HF−3、PR−HF−6)、液状フェノール樹脂(住友ベークライト社製、商品名:スミライトレジンPR−50087、PR−50607B、PR−50702、PR−50781、PR−51138C、PR−51206、PR−51663、PR−51947A、PR−53123、PR−53338、PR−53365、PR−53717、PR−54135、PR−54313、PR−54562、PR−55345、PR−940、PR−9400、PR−967)、ノボラック型液状フェノール樹脂(住友ベークライト社製、商品名:スミライトレジンPR−51629、PR−53093、PR−53473、PR−53522、PR−53546、PR−53800、PR−54438、PR−54540C、PR−55438)、レゾール型液状フェノール樹脂(群栄化学社製、商品名:レヂトップPL−4826、PL−2390、PL−4690、PL−3630、PL−4222、PL−4246、PL−2211、PL−3224、PL−4329、住友ベークライト社製、商品名:スミライトレジンPR−50273、PR−51206、PR−51781、PR−53056、PR−53311、PR−53416、PR−53570、PR−54387)、微粒状フェノール樹脂(エアウオーター社製、商品名:ベルパール、R800、R700、R600、R200、R100、S830、S870、S890、S895、S290,S190)、真球状フェノール樹脂(群栄化学社製、商品名:マリリンGU−200、FM−010、FM−150、HF−008、HF−015、HF−075、HF−300、HF−500、HF−1500)、固形フェノール樹脂(群栄化学社製、商品名:レヂトップPS−2601、PS−2607、PS−2655、PS−2768、PS−2608、PS−4609、PSM−2222、PSK−2320、PS−6132)などが例示される。
Commercially available phenolic resins can be used, for example,
Powdered phenol resin (manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., trade names: Resitop, PGA-4528, PGA-2473, PGA-4704, PGA-4504, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., trade names: Sumilite Resin PR-UFC-504, PR -EPN, PR-ACS-100, PR-ACS-150, PR-12687, PR-13355, PR-16382, PR-217, PR-310, PR-311, PR-50064, PR-50099, PR-50102 , PR-50252, PR-50395, PR-50590, PR-50590B, PR-50699, PR-50869, PR-51316, PR-51326B, PR-51350B, PR-51510, PR-51541B, PR-51794, PR -51820, PR-51939, P -53153, PR-53364, PR-53497, PR-53724, PR-53769, PR-53804, PR-54364, PR-54458A, PR-54545, PR-55170, PR-8000, PR-FTZ-1, PR -FTZ-15), flaky phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., trade names: Sumilite Resin PR-12686R, PR-13349, PR-50235A, PR-51363F, PR-51494G, PR-51618G, PR-53194, PR-53195, PR-54869, PR-F-110, PR-F-143, PR-F-151F, PR-F-85G, PR-HF-3, PR-HF-6), liquid phenolic resin (Sumitomo) Bakelite Co., Ltd., trade name: Sumilite Resin PR-500 7, PR-50607B, PR-50702, PR-50781, PR-51138C, PR-51206, PR-51663, PR-51947A, PR-53123, PR-53338, PR-53365, PR-53717, PR-54135, PR-54313, PR-54562, PR-55345, PR-940, PR-9400, PR-967), novolak type liquid phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., trade names: Sumilite Resin PR-51629, PR-53093, PR-53473, PR-53522, PR-53546, PR-53800, PR-54438, PR-54540C, PR-55438), resol type liquid phenolic resin (manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., trade names: Resitop PL-4826, PL -2390, P L-4690, PL-3630, PL-4222, PL-4246, PL-2211, PL-3224, PL-4329, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., trade names: Sumilite Resin PR-50273, PR-51206, PR-51781 , PR-53056, PR-53311, PR-53416, PR-53570, PR-54387), finely divided phenol resin (trade name: Bell Pearl, R800, R700, R600, R200, R100, S830, S870) , S890, S895, S290, S190), spherical resin (manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., trade names: Marilyn GU-200, FM-010, FM-150, HF-008, HF-015, HF-075, HF) -300, HF-500, HF-1500), solid Fe Resin (manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., trade names: Resitop PS-2601, PS-2607, PS-2655, PS-2768, PS-2608, PS-4609, PSM-2222, PSK-2320, PS-6132) Etc. are exemplified.

また、前記の不融化処理された有機材料としては、前記タールやピッチを架橋処理した有機材料、または前記タールやピッチを酸化処理した有機材料が挙げられ、好ましい実施形態である。   Moreover, examples of the infusible organic material include organic materials obtained by crosslinking the tar and pitch, and organic materials obtained by oxidizing the tar and pitch, which is a preferred embodiment.

タールやピッチとしては、エチレンなど各種石油化学製品の製造時における各種残渣油を挙げることができる。より具体的には、蒸留残渣油、流動接触分解残渣油、それらの水素化脱硫油、あるいはそれらの混合油から成る石油系重質油を挙げることができる。石炭乾留時に生成するコールタール、コールタールの低沸点成分を蒸留除去した重質成分やピッチ、石炭の液化により得られるタール及びピッチのような石油系又は石炭系のタール若しくはピッチが使用できる。また、これらのタール及びピッチの2種以上を混合して使用してもよい。プラントの残渣油としてはフェノールなどの酸素を含有する有機化合物を製造するプラントの残渣油が特に好ましい。プラント残渣油等のタールやピッチの炭化により得られる炭素材料を用いることにより、資源を有効活用することができ、工業的な利用価値がより高い。   Examples of tar and pitch include various residual oils during the production of various petrochemical products such as ethylene. More specifically, there can be mentioned petroleum heavy oil composed of distillation residue oil, fluid catalytic cracking residue oil, hydrodesulfurized oil thereof, or mixed oil thereof. Petroleum or coal-based tar or pitch, such as coal tar produced during coal dry distillation, heavy components or pitch obtained by distilling off low-boiling components of coal tar, tar and pitch obtained by liquefaction of coal, and the like can be used. Two or more of these tars and pitches may be mixed and used. As the residual oil of the plant, a residual oil of a plant that produces an organic compound containing oxygen such as phenol is particularly preferable. By using a carbon material obtained by carbonization of tar or pitch such as plant residue oil, resources can be effectively used, and industrial utility value is higher.

架橋処理のための架橋剤としては、ラジカル反応により架橋反応が進行するジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジアリルフタレート、エチレングリコールジメタクリレート、N,N−メチレンビスアクリルアミド等の多官能ビニルモノマーなどが使用できる。ラジカル開始剤には、α,α’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ベンゾイル(BPO)、過酸化ラウロイル、クメンヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化水素などが使用できる。   As the crosslinking agent for the crosslinking treatment, polyfunctional vinyl monomers such as divinylbenzene, trivinylbenzene, diallyl phthalate, ethylene glycol dimethacrylate, N, N-methylenebisacrylamide and the like that undergo a crosslinking reaction by radical reaction can be used. . Examples of radical initiators include α, α′-azobisisobutyronitrile (AIBN), benzoyl peroxide (BPO), lauroyl peroxide, cumene hydroperoxide, dicumyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, hydrogen peroxide, etc. Can be used.

酸化処理の方法としては、空気、O2、O3、NO2、これらを窒素等で希釈した混合ガス等の酸化性気体、あるいは、硫酸、硝酸、過酸化水素水等の酸化性液体を用いて、50℃〜400℃の温度で酸化する方法を挙げることができる。 As the method of oxidation treatment, an oxidizing gas such as air, O 2 , O 3 , NO 2 , a mixed gas obtained by diluting these with nitrogen or the like, or an oxidizing liquid such as sulfuric acid, nitric acid or hydrogen peroxide water is used. And a method of oxidizing at a temperature of 50 to 400 ° C.

有機材料の炭化、または不融化処理された有機材料の炭化において、炭化の温度は、通常800℃以上の温度であり、炭化の雰囲気としては、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。ここで、不融化処理は、上記酸化処理の方法により行うことができる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴンなどを挙げることができ、また、炭化は、減圧下で行ってもよい。これらの不融化処理、炭化には、例えば、ロータリーキルン、ローラーハースキルン、プッシャーキルン、多段炉、流動炉などの設備を用いればよい。ロータリーキルンは、汎用的である。   In the carbonization of the organic material or the carbonization of the infusible organic material, the carbonization temperature is usually 800 ° C. or higher, and the carbonization atmosphere is preferably an inert gas atmosphere. Here, the infusibilization treatment can be performed by the above oxidation treatment method. Examples of the inert gas include nitrogen and argon. Carbonization may be performed under reduced pressure. For these infusibilization treatment and carbonization, for example, equipment such as a rotary kiln, roller hearth kiln, pusher kiln, multi-stage furnace, fluidized furnace, etc. may be used. The rotary kiln is general purpose.

より具体的には、上記熱硬化性樹脂を炭化する場合、炭化の温度は、1000℃〜3000℃の温度であることが好ましい。また、上記タールやピッチを用いて、これらを不融化した有機材料を炭化する場合、炭化の温度は、800℃〜1500℃の温度であることが好ましい。ただし、タールやピッチとして、フェノールなどの酸素を含有する有機化合物を製造するプラントの残渣油を用いることが好ましく、これを炭化する場合には、炭化の温度が1000℃〜3000℃の温度であることが好ましい。   More specifically, when carbonizing the said thermosetting resin, it is preferable that the temperature of carbonization is 1000 degreeC-3000 degreeC. Moreover, when carbonizing the organic material which made these infusible using the said tar and pitch, it is preferable that the temperature of carbonization is a temperature of 800 to 1500 degreeC. However, it is preferable to use, as tar and pitch, residual oil from a plant that produces an organic compound containing oxygen such as phenol. When carbonizing this, the temperature of carbonization is a temperature of 1000 ° C to 3000 ° C. It is preferable.

また、炭化して得られる非晶質炭素材料については、必要に応じて粉砕を行ってもよく、粉砕には、例えば、衝撃摩擦粉砕機、遠心力粉砕機、ボールミル(チューブミル、コンパウンドミル、円錐形ボールミル、ロッドミル)、振動ミル、コロイドミル、摩擦円盤ミル又はジェットミルなどの微粉砕用の粉砕機が好適に用いられ、ボールミルによる粉砕が一般的である。また、上記の製造方法等により得られる非晶質炭素材料を、2種以上混合して用いることもできるし、一方の非晶質炭素材料にそれとは異なる非晶質炭素材料を被覆して用いることもできる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、負極は、他の負極活物質を1種以上含有していてもよい。他の負極活物質としては黒鉛、SiO2、SiOなど式SiOx(ここで、xは正の実数)で表されるケイ素の酸化物、TiO2、TiOなど式TiOx(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの酸化物、V25、VO2など式VOx(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの酸化物、Fe34、Fe23、FeOなど式FeOx(ここで、xは正の実数)で表される鉄の酸化物、SnO2、SnOなど式SnOx(ここで、xは正の実数)で表されるスズの酸化物、WO3、WO2など一般式WOx(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの酸化物、Li4Ti512、LiVO2(たとえばLi1.10.92)などのリチウムとチタンおよび/またはバナジウムとを含有する複合金属酸化物、Ti23、TiS2、TiSなど式TiSx(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの硫化物、V34、VS2、VSなど式VSx(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの硫化物、Fe34、FeS2、FeSなど式FeSx(ここで、xは正の実数)で表される鉄の硫化物、Mo23、MoS2など式MoSx(ここで、xは正の実数)で表されるモリブデンの硫化物、SnS2、SnSなど式SnSx(ここで、xは正の実数)で表されるスズの硫化物、WS2など式WSx(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの硫化物、Sb23など式SbSx(ここで、xは正の実数)で表されるアンチモンの硫化物、Se53、SeS2、SeSなど式SeSx(ここで、xは正の実数)で表されるセレンの硫化物、Li3-xxN(ここで、AはNiおよび/またはCoであり、0<x<3である。)などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。負極が含有してもよい他の負極活物質の割合は、非晶質炭素材料100重量部あたり1重量部以上10重量部以下の範囲であることが好ましい。ここで、他の負極活物質としては、黒鉛を用いることがより好ましい。また、非晶質炭素材料に、他の負極活物質を被覆して用いることもできる。 Further, the amorphous carbon material obtained by carbonization may be pulverized as necessary. For pulverization, for example, an impact friction pulverizer, a centrifugal pulverizer, a ball mill (tube mill, compound mill, A pulverizer for fine pulverization such as a conical ball mill, a rod mill), a vibration mill, a colloid mill, a friction disk mill, or a jet mill is preferably used, and pulverization by a ball mill is generally used. In addition, two or more kinds of amorphous carbon materials obtained by the above production method can be used as a mixture, or one amorphous carbon material can be used by coating an amorphous carbon material different from that. You can also. Moreover, the negative electrode may contain 1 or more types of other negative electrode active materials in the range which does not impair the effect of this invention. Other negative electrode active materials include oxides of silicon represented by the formula SiO x (where x is a positive real number), such as graphite, SiO 2 , and SiO, and the formula TiO x such as TiO 2 and TiO, where x is Titanium oxide represented by (positive real number), vanadium oxide represented by the formula VO x (where x is a positive real number) such as V 2 O 5 and VO 2 , Fe 3 O 4 , Fe 2 Iron oxide represented by the formula FeO x (where x is a positive real number) such as O 3 and FeO, and tin represented by the formula SnO x (where x is a positive real number) such as SnO 2 and SnO An oxide of tungsten, an oxide of tungsten represented by a general formula WO x (where x is a positive real number) such as WO 3 and WO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , LiVO 2 (for example, Li 1.1 V 0.9 O 2 ) complex metal oxide containing lithium and titanium and / or vanadium such as, Ti 2 S 3, iS 2, TiS formula TiS x (wherein, x represents a positive real number) such as sulfides of titanium represented by, V 3 S 4, VS 2 , VS formula VS x such (wherein, x represents a positive real number) in sulfide vanadium represented, Fe 3 S 4, FeS 2 , FeS formula FeS x (wherein, x represents a positive real number) such as sulfides of iron represented by, Mo 2 S 3, etc. MoS 2 formula MoS x (wherein, x represents a positive real number) sulfides of molybdenum represented by, SnS 2, SnS formula SnS x (wherein, x represents a positive real number) such as sulfides of tin represented by, WS 2 Tungsten sulfide represented by the formula WS x (where x is a positive real number), antimony sulfide represented by the formula SbS x (where x is a positive real number) such as Sb 2 S 3 , Se 5 S 3, SeS 2, SeS formula SeS x (wherein, x represents a positive real number) such as sulfides selenium represented by, L 3-x A x N (wherein, A is Ni and / or Co, 0 <x <3.) And lithium-containing nitrides such. The proportion of the other negative electrode active material that the negative electrode may contain is preferably in the range of 1 part by weight or more and 10 parts by weight or less per 100 parts by weight of the amorphous carbon material. Here, it is more preferable to use graphite as another negative electrode active material. Further, an amorphous carbon material can be used by coating with another negative electrode active material.

次に、負極を製造する方法について説明する。上述の非晶質炭素材料を負極活物質として用いて、例えば、次のようにして、負極を製造することができる。本発明において負極は、負極活物質、必要に応じてバインダーや導電剤を含む負極合剤を負極集電体に担持させて製造することができる。   Next, a method for producing a negative electrode will be described. Using the above-described amorphous carbon material as a negative electrode active material, for example, a negative electrode can be produced as follows. In the present invention, the negative electrode can be produced by supporting a negative electrode active material and, if necessary, a negative electrode mixture containing a binder and a conductive agent on a negative electrode current collector.

負極合剤に使用する導電剤としては、後述する正極合剤製造時における炭素材料と同じものを用いることができる。その場合、負極合剤中の導電剤の割合は、負極活物質100重量部に対して2重量部以上20重量部以下である。導電剤として後述の繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。   As the conductive agent used for the negative electrode mixture, the same carbon material as used in the production of the positive electrode mixture described later can be used. In that case, the ratio of the conductive agent in the negative electrode mixture is 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. In the case where a fibrous carbon material described later is used as the conductive agent, this ratio can be lowered.

負極合剤に使用するバインダーとしては、フッ素化合物の重合体を挙げることができる。フッ素化合物としては、例えば、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)(メタ)アクリレート、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート[例えば、パーフルオロドデシル(メタ)アクリレート、パーフルオロn−オクチル(メタ)アクリレート、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリレート]、パーフルオロアルキル置換アルキル(メタ)アクリレート[例えばパーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート]、パーフルオロオキシアルキル(メタ)アクリレート[例えば、パーフルオロドデシルオキシエチル(メタ)アクリレート及びパーフルオロデシルオキシエチル(メタ)アクリレートなど]、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)クロトネート、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)マレート及びフマレート、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)イタコネート、フッ素化アルキル置換オレフィン(炭素数2〜10程度、フッ素原子数1〜17程度)、例えばパーフロオロヘキシルエチレン、炭素数2〜10程度、及びフッ素原子の数1〜20程度の二重結合炭素にフッ素原子が結合したフッ素化オレフィン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン又はヘキサフルオロプロピレンなどが挙げられる。   Examples of the binder used for the negative electrode mixture include a polymer of a fluorine compound. Examples of the fluorine compound include fluorinated alkyl (C1-18) (meth) acrylate, perfluoroalkyl (meth) acrylate [for example, perfluorododecyl (meth) acrylate, perfluoro n-octyl (meth) acrylate, Perfluoro n-butyl (meth) acrylate], perfluoroalkyl-substituted alkyl (meth) acrylate [for example, perfluorohexylethyl (meth) acrylate, perfluorooctylethyl (meth) acrylate], perfluorooxyalkyl (meth) acrylate [ For example, perfluorododecyloxyethyl (meth) acrylate and perfluorodecyloxyethyl (meth) acrylate, etc.], fluorinated alkyl (C1-C18) crotonate, fluorinated alkyl (carbon Number 1-18) Malate and fumarate, fluorinated alkyl (carbon number 1-18) itaconate, fluorinated alkyl-substituted olefin (about 2-10 carbon atoms, about 1-17 fluorine atoms) such as perfluorohexylethylene, carbon Examples thereof include fluorinated olefins, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and the like in which fluorine atoms are bonded to double bond carbons of about 2 to 10 and about 1 to 20 fluorine atoms.

バインダーのその他の例示としては、フッ素原子を含まないエチレン性二重結合を含む単量体の付加重合体が挙げられる。かかる単量体としては、例えば、(シクロ)アルキル(炭素数1〜22)(メタ)アクリレート[例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート等];芳香環含有(メタ)アクリレート[例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート等];アルキレングリコールもしくはジアルキレングリコール(アルキレン基の炭素数2〜4)のモノ(メタ)アクリレート[例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート];(ポリ)グリセリン(重合度1〜4)モノ(メタ)アクリレート;多官能(メタ)アクリレート[例えば、(ポリ)エチレングリコール(重合度1〜100)ジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコール(重合度1〜100)ジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−ヒドロキシエチルフェニル)プロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等]などの(メタ)アクリル酸エステル系単量体;(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド系誘導体[例えば、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド等]などの(メタ)アクリルアミド系単量体;(メタ)アクリロニトリル、2−シアノエチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチルアクリルアミド等のシアノ基含有単量体;スチレン及び炭素数7〜18のスチレン誘導体[例えば、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−ヒドロキシスチレン及びジビニルベンゼン等]などのスチレン系単量体;炭素数4〜12のアルカジエン[例えば、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等]などのジエン系単量体;カルボン酸(炭素数2〜12)ビニルエステル[例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル及びオクタン酸ビニル等]、カルボン酸(炭素数2〜12)(メタ)アリルエステル[例えば、酢酸(メタ)アリル、プロピオン酸(メタ)アリル及びオクタン酸(メタ)アリル等]などのアルケニルエステル系単量体;グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有単量体;炭素数2〜12のモノオレフィン[例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−オクテン及び1−ドデセン等]のモノオレフィン類;塩素、臭素又はヨウ素原子含有単量体、塩化ビニル及び塩化ビニリデンなどのフッ素以外のハロゲン原子含有単量体;アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸;ブタジエン、イソプレンなどの共役二重結合含有単量体などが挙げられる。また、付加重合体として、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体、スチレン・ブタジエン共重合体又はエチレン・プロピレン共重合体などの共重合体でもよい。また、カルボン酸ビニルエステル重合体は、ポリビニルアルコールなどのように、部分的又は完全にケン化されていてもよい。結合体はフッ素化合物とフッ素原子を含まないエチレン性二重結合を含む単量体との共重合体であってもよい。   Other examples of the binder include monomer addition polymers containing an ethylenic double bond that does not contain a fluorine atom. Examples of such monomers include (cyclo) alkyl (C1-22) (meth) acrylate [for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (Meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, etc.]; aromatic ring-containing (meth) acrylate [for example, benzyl (Meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate, etc.]; mono (meth) acrylate of alkylene glycol or dialkylene glycol (alkylene group having 2 to 4 carbon atoms) [for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- Hi Roxypropyl (meth) acrylate, diethylene glycol mono (meth) acrylate]; (poly) glycerin (degree of polymerization 1 to 4) mono (meth) acrylate; polyfunctional (meth) acrylate [for example, (poly) ethylene glycol (degree of polymerization 1) ~ 100) di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol (degree of polymerization 1-100) di (meth) acrylate, 2,2-bis (4-hydroxyethylphenyl) propane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri ( (Meth) acrylate monomers such as (meth) acrylate]; (meth) acrylamide (meth) acrylamide, (meth) acrylamide derivatives [eg, N-methylol (meth) acrylamide, diacetone acrylamide, etc.] Acrylamide monomer; ) Cyano group-containing monomers such as acrylonitrile, 2-cyanoethyl (meth) acrylate, 2-cyanoethylacrylamide; styrene and styrene derivatives having 7 to 18 carbon atoms [for example, α-methylstyrene, vinyltoluene, p-hydroxystyrene and Styrene monomers such as divinylbenzene] Diene monomers such as alkadienes having 4 to 12 carbon atoms [for example, butadiene, isoprene, chloroprene, etc.]; Carboxylic acid (2 to 12 carbon atoms) vinyl esters [for example, , Vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl octoate, etc.], carboxylic acid (2 to 12 carbon atoms) (meth) allyl ester [for example, (meth) allyl acetate, (meth) allyl propionate and octanoic acid ( Alkenyl ester monomers such as (meth) allyl etc.]; Epoxy group-containing monomers such as zir (meth) acrylate and (meth) allyl glycidyl ether; monoolefins having 2 to 12 carbon atoms [for example, ethylene, propylene, 1-butene, 1-octene and 1-dodecene, etc.] Monoolefins; chlorine, bromine or iodine atom-containing monomers, halogen atom-containing monomers other than fluorine such as vinyl chloride and vinylidene chloride; (meth) acrylic acid such as acrylic acid and methacrylic acid; butadiene, isoprene, etc. Examples thereof include a conjugated double bond-containing monomer. Further, as the addition polymer, for example, a copolymer such as an ethylene / vinyl acetate copolymer, a styrene / butadiene copolymer, or an ethylene / propylene copolymer may be used. Moreover, the carboxylic acid vinyl ester polymer may be partially or completely saponified, such as polyvinyl alcohol. The conjugate may be a copolymer of a fluorine compound and a monomer containing an ethylenic double bond not containing a fluorine atom.

バインダーのその他の例示としては、例えば、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロースなどの多糖類及びその誘導体;フェノール樹脂;メラミン樹脂;ポリウレタン樹脂;尿素樹脂;ポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂などを挙げることができる。また、前述のバインダーを二種以上混合して用いてもよい。バインダーの配合量としては、負極活物質100重量部に対し、通常、0.5〜20重量部程度、好ましくは2〜10重量であり、このようにして、負極集電体との結着性により優れた負極合剤を得ることもできる。また、前記負極合剤は、ビニルピロリドンなどの凝集抑制剤を含有することもできる。   Other examples of the binder include, for example, polysaccharides such as starch, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, nitrocellulose, and derivatives thereof; phenol resin; melamine resin; polyurethane resin A urea resin; a polyamide resin; a polyimide resin; a polyamideimide resin. Further, two or more of the aforementioned binders may be mixed and used. As a compounding quantity of a binder, it is about 0.5-20 weight part normally with respect to 100 weight part of negative electrode active materials, Preferably it is 2-10 weight, In this way, binding property with a negative electrode collector. It is also possible to obtain a more excellent negative electrode mixture. The negative electrode mixture can also contain an aggregation inhibitor such as vinylpyrrolidone.

前記負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどを挙げることができ、リチウムと合金を作り難い点、薄膜に加工しやすいという点で、Cuが好ましい。負極集電体の形状としては、例えば、箔状、平板状、メッシュ状、ネット状、ラス状、パンチングメタル状若しくはエンボス状であるもの又はこれらを組み合わせたもの(例えば、メッシュ状平板など)等が挙げられる。負極集電体表面にエッチング処理による凹凸を形成させてもよい。   Examples of the negative electrode current collector include Cu, Ni, and stainless steel, and Cu is preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and it can be easily processed into a thin film. Examples of the shape of the negative electrode current collector include a foil shape, a flat plate shape, a mesh shape, a net shape, a lath shape, a punching metal shape, an embossed shape, or a combination thereof (for example, a mesh flat plate). Is mentioned. Concavities and convexities by etching treatment may be formed on the surface of the negative electrode current collector.

負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、後述の正極の場合と同様であり、加圧成型による方法、溶媒などを用いてペースト化し負極集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法等が挙げられる。溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒、イソプロピルアルコール、エチルアルコール若しくはメチルアルコールなどのアルコール類、プロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン又はメチルイソブチルケトンなどのケトン類、水などのプロトン性極性溶媒が挙げられる。バインダーが増粘する場合には、集電体への塗布を容易にするために、可塑剤を使用してもよい。以上に挙げた方法により、本発明における負極を製造することができる。また、負極の厚みは、通常、5〜500μm程度である。   The method for supporting the negative electrode mixture on the negative electrode current collector is the same as in the case of the positive electrode described later, and is pasted into a paste using a method by pressure molding, a solvent, etc., dried and pressed. Examples of the method include pressure bonding. Solvents include aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, alcohols such as isopropyl alcohol, ethyl alcohol or methyl alcohol, ethers such as propylene glycol dimethyl ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone or methyl isobutyl ketone And protic polar solvents such as water. When the binder is thickened, a plasticizer may be used to facilitate application to the current collector. By the method mentioned above, the negative electrode in this invention can be manufactured. The thickness of the negative electrode is usually about 5 to 500 μm.

本発明において、正極は、負極よりも高い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープが可能であればよい。正極は、正極活物質、バインダーおよび必要に応じて導電剤を含む正極合剤を、正極集電体に担持させて製造することができる。   In the present invention, the positive electrode only needs to be capable of doping and dedoping lithium ions at a higher potential than the negative electrode. The positive electrode can be produced by supporting a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a binder and, if necessary, a conductive agent on a positive electrode current collector.

前記正極活物質としては、公知のものを挙げることができ、具体的にはV、Mn、Fe、Co、Ni、CrおよびTiから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有するリチウム複合金属酸化物が挙げられ、好ましくはα−NaFeO2型構造を有するリチウム複合金属酸化物が挙げられ、平均放電電位が高いという点で、より好ましくはコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケル酸リチウムのニッケルの一部をMn、Co等の他元素と置換されてなるリチウム複合金属酸化物などを挙げることができる。また、リチウムマンガンスピネルなどのスピネル型構造を有するリチウム複合金属酸化物を挙げることもできる。 Examples of the positive electrode active material include known materials. Specifically, the lithium composite metal oxide contains at least one transition metal element selected from V, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, and Ti. The lithium composite metal oxide having an α-NaFeO 2 type structure is preferable, and in terms of high average discharge potential, lithium cobaltate, lithium nickelate, and lithium nickelate are more preferable. Examples thereof include lithium composite metal oxides that are partially substituted with other elements such as Mn and Co. In addition, a lithium composite metal oxide having a spinel structure such as lithium manganese spinel can be given.

前記導電剤としては炭素材料を用いることができ、炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック、アセチレンブラック、繊維状炭素材料(カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等)などを挙げることができる。カーボンブラックやアセチレンブラックは、微粒で表面積が大きいため、少量正極合剤中に添加することにより電極内部の導電性を高め、充放電効率及びレート特性を向上させることができるが、多く入れすぎるとバインダーによる正極合剤と正極集電体との結着性を低下させ、かえって内部抵抗を増加させる原因となる。通常、正極合剤中の導電剤の割合は、正極活物質100重量部に対して5重量部以上20重量部以下である。導電剤として上述のような繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。   A carbon material can be used as the conductive agent, and examples of the carbon material include graphite powder, carbon black, acetylene black, and fibrous carbon materials (carbon nanotubes, carbon nanofibers, etc.). Since carbon black and acetylene black are fine and have a large surface area, adding a small amount to the positive electrode mixture can increase the electrical conductivity inside the electrode and improve the charge / discharge efficiency and rate characteristics. This decreases the binding property between the positive electrode mixture and the positive electrode current collector by the binder, and causes an increase in internal resistance. Usually, the ratio of the conductive agent in the positive electrode mixture is 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. When the fibrous carbon material as described above is used as the conductive agent, this ratio can be lowered.

前記バインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂等が挙げられる。また、これらの二種以上を混合して用いてもよい。また、バインダーとしてフッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂を用い、正極活物質100重量部に対し、該フッ素樹脂が1〜10重量部、該ポリオレフィン樹脂の割合が0.1重量部〜2重量部となるように含有させることによって、正極集電体との結着性に優れた正極合剤を得ることができる。また、正極合剤は、ビニルピロリドンなどの凝集抑制剤を含有することもできる。   As the binder, a thermoplastic resin can be used. Specifically, polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes referred to as PVDF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), and four fluorine. Fluoropolymers such as fluorinated ethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymers, propylene hexafluoride / vinylidene fluoride copolymers, tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymers, polyethylene, polypropylene, etc. Polyolefin resin and the like. Moreover, you may mix and use these 2 or more types. In addition, a fluororesin and a polyolefin resin are used as a binder so that the fluororesin is 1 to 10 parts by weight and the polyolefin resin is 0.1 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. By containing, a positive electrode mixture excellent in binding property with the positive electrode current collector can be obtained. The positive electrode mixture can also contain an aggregation inhibitor such as vinylpyrrolidone.

前記正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどを用いることができ、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でAlが好ましい。正極集電体の形状としては、例えば、箔状、平板状、メッシュ状、ネット状、ラス状、パンチングメタル状若しくはエンボス状であるもの又はこれらを組み合わせたもの(例えば、メッシュ状平板など)等が挙げられる。正極集電体表面にエッチング処理による凹凸を形成させてもよい。   As the positive electrode current collector, Al, Ni, stainless steel or the like can be used, and Al is preferable in that it is easily processed into a thin film and is inexpensive. Examples of the shape of the positive electrode current collector include a foil shape, a flat plate shape, a mesh shape, a net shape, a lath shape, a punching metal shape, an embossed shape, or a combination thereof (for example, a mesh flat plate). Is mentioned. Concavities and convexities by etching treatment may be formed on the surface of the positive electrode current collector.

正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または有機溶媒などを用いてペースト化し、正極集電体上に塗布し、乾燥後プレスするなどして固着する方法が挙げられる。ペースト化する場合、正極活物質、導電剤、バインダー、有機溶媒からなるスラリーを作製する。有機溶媒としては、N,N―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン等のアミン系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸メチル等のエステル系溶媒、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒等が挙げられる。正極合剤を正極集電体へ塗布する方法としては、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法、静電スプレー法等が挙げられる。以上に挙げた方法により、本発明における正極を製造することができる。また、正極の厚みは、通常、5〜500μm程度である。   As a method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector, a method of pressure molding, or a method of pasting using an organic solvent, applying on the positive electrode current collector, drying and pressing to fix the positive electrode current collector Is mentioned. In the case of forming a paste, a slurry composed of a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and an organic solvent is prepared. Examples of the organic solvent include amine solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine, ether solvents such as tetrahydrofuran, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, ester solvents such as methyl acetate, dimethylacetamide, N-methyl- Examples include amide solvents such as 2-pyrrolidone. Examples of the method for applying the positive electrode mixture to the positive electrode current collector include a slit die coating method, a screen coating method, a curtain coating method, a knife coating method, a gravure coating method, and an electrostatic spray method. The positive electrode in this invention can be manufactured by the method mentioned above. The thickness of the positive electrode is usually about 5 to 500 μm.

二次電池において、電解液は、通常、電解質を含有する有機溶媒からなる。電解質としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)(COCF3)、Li(C49SO3)、LiC(SO2CF33、Li210Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateのことである。)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などのリチウム塩が挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。リチウム塩として、通常、これらの中でもフッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32およびLiC(SO2CF33からなる群から選ばれた少なくとも1種を含むものを用いる。 In the secondary battery, the electrolytic solution is usually composed of an organic solvent containing an electrolyte. Examples of the electrolyte include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (COCF 3 ), Li (C 4 F 9 SO 3 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (where BOB is bis (oxalato) borate). ), Lithium salts such as lower aliphatic carboxylic acid lithium salts and LiAlCl 4, and a mixture of two or more of these may be used. The lithium salt is usually selected from the group consisting of LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiC (SO 2 CF 3 ) 3 containing fluorine among these. Those containing at least one selected are used.

また、電解液における有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、または上記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを用いることができるが、通常はこれらのうちの二種以上を混合して用いる。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネート、または環状カーボネートとエーテル類の混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性に優れ、難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。また、特に優れた安全性向上効果が得られる点で、LiPF6等のフッ素を含むリチウム塩およびフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル等のフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、大電流放電特性にも優れており、さらに好ましい。 Examples of the organic solvent in the electrolytic solution include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, and 1,2-di (methoxy). Carbonates such as carbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran Ethers such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone; Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetoa Amides such as carbon; Carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; Sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, 1,3-propane sultone, or those obtained by further introducing a fluorine substituent into the above organic solvent Usually, two or more of these are mixed and used. Among these, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate or cyclic carbonate and ether is more preferable. As the mixed solvent of the cyclic carbonate and the non-cyclic carbonate, a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate is preferable in that it has a wide operating temperature range, excellent load characteristics, and hardly decomposes. Further, in view of particularly excellent safety improving effect is obtained, it is preferable to use an electrolytic solution containing an organic solvent having a lithium salt and a fluorine substituent containing fluorine such as LiPF 6. A mixed solvent containing ethers having fluorine substituents such as pentafluoropropyl methyl ether and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether and dimethyl carbonate has excellent high-current discharge characteristics, preferable.

非水電解液における電解質の濃度は、通常、0.1モル/L〜2モル/L程度であり、好ましくは、0.3モル/L〜1.5モル/L程度である。   The concentration of the electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution is usually about 0.1 mol / L to 2 mol / L, and preferably about 0.3 mol / L to 1.5 mol / L.

また、非水電解質二次電池(例えば、リチウム二次電池)の製造には、公知の技術を使用してよい。例えば、上述の正極、セパレータ(積層フィルム)および負極をこの順に積層および必要に応じて巻回することによって電極群を得て、電極群を電池缶等の容器内に収納し、上述の非水電解液を電極群に含浸させることによって、製造することができる。ここで、セパレータ(積層フィルム)における耐熱多孔層は、正極側、負極側のいずれに配置されていてもよいが、負極側に配置されていることが好ましい。耐熱多孔層が、負極側に配置されることにより、電解液の枯渇が抑制され、しかも、ハイレート条件下や低温条件下における放電容量維持率がより向上する。また、耐熱多孔層が、多孔質フィルムの両面に積層されている場合には、2つの耐熱多孔層は、正極側および負極側のそれぞれに配置されることになる。   Moreover, you may use a well-known technique for manufacture of a nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, lithium secondary battery). For example, the above-described positive electrode, separator (laminated film), and negative electrode are laminated in this order and wound as necessary to obtain an electrode group, and the electrode group is housed in a container such as a battery can. It can be manufactured by impregnating an electrode group with an electrolytic solution. Here, the heat-resistant porous layer in the separator (laminated film) may be disposed on either the positive electrode side or the negative electrode side, but is preferably disposed on the negative electrode side. By disposing the heat-resistant porous layer on the negative electrode side, depletion of the electrolyte is suppressed, and the discharge capacity retention rate under high rate conditions and low temperature conditions is further improved. Moreover, when the heat resistant porous layer is laminated | stacked on both surfaces of the porous film, two heat resistant porous layers will be arrange | positioned at the positive electrode side and the negative electrode side, respectively.

前記の電極群の形状としては、例えば、該電極群を巻回の軸と垂直方向に切断したときの断面が、円、楕円、長方形、角がとれたような長方形等となるような形状を挙げることができる。また、電池の形状としては、例えば、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。   As the shape of the electrode group, for example, a shape in which the cross section when the electrode group is cut in a direction perpendicular to the winding axis is a circle, an ellipse, a rectangle, a rectangle with rounded corners, etc. Can be mentioned. In addition, examples of the shape of the battery include a paper shape, a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape.

次に、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in more detail using examples.

製造例1(積層フィルムの製造例)
(1)塗工液の製造
NMP4200gに塩化カルシウム272.7gを溶解した後、パラフェニレンジアミン132.9gを添加して完全に溶解させた。得られた溶液に、テレフタル酸ジクロライド(以下、TPCと略す)243.3gを徐々に添加して重合し、パラアラミドを得て、さらにNMPで希釈して、濃度2.0重量%のパラアラミド溶液(A)を得た。得られたパラアラミド溶液100gに、アルミナ粉末(a)2g(日本アエロジル社製、アルミナC、平均粒子径0.02μm、粒子は略球状で、粒子のアスペクト比は1)とアルミナ粉末(b)2g(住友化学株式会社製スミコランダム、AA03、平均粒子径0.3μm、粒子は略球状で、粒子のアスペクト比は1)とをフィラーとして計4g添加して混合し、ナノマイザーで3回処理し、さらに1000メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡して、スラリー状塗工液(B)を製造した。パラアラミドおよびアルミナ粉末の合計重量に対するアルミナ粉末(フィラー)の重量は、67重量%となる。
Production Example 1 (Production Example of Laminated Film)
(1) Production of coating solution After 272.7 g of calcium chloride was dissolved in 4200 g of NMP, 132.9 g of paraphenylenediamine was added and completely dissolved. To the obtained solution, 243.3 g of terephthalic acid dichloride (hereinafter abbreviated as TPC) was gradually added and polymerized to obtain para-aramid, which was further diluted with NMP to obtain a para-aramid solution having a concentration of 2.0% by weight ( A) was obtained. To 100 g of the obtained para-aramid solution, 2 g of alumina powder (a) (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., alumina C, average particle size 0.02 μm, particles are substantially spherical, particle aspect ratio is 1) and alumina powder (b) 2 g (Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumiko Random, AA03, average particle size 0.3 μm, particles are approximately spherical, particle aspect ratio is 1) and 4 g in total are added and mixed as a filler, and processed three times with a nanomizer, Furthermore, it filtered with 1000 mesh metal-mesh and deaerated under reduced pressure, and manufactured the slurry-form coating liquid (B). The weight of alumina powder (filler) with respect to the total weight of para-aramid and alumina powder is 67% by weight.

(2)積層フィルムの製造
多孔質フィルムとしては、ポリエチレン製多孔質フィルム(膜厚12μm、透気度140秒/100cc、平均孔径0.1μm、空孔率50%)を用いた。厚み100μmのPETフィルムの上に上記ポリエチレン製多孔質フィルムを固定し、テスター産業株式会社製バーコーターにより、該多孔質フィルムの上にスラリー状塗工液(B)を塗工した。PETフィルム上の塗工された該多孔質フィルムを一体にしたまま、貧溶媒である水中に浸漬させ、パラアラミド多孔層(耐熱多孔層)を析出させた後、溶媒を乾燥させて、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルム1を得た。積層フィルム1の厚みは16μmであり、パラアラミド多孔層(耐熱多孔層)の厚みは4μmであった。積層フィルム1の透気度は180秒/100cc、空孔率は50%であった。積層フィルム1における耐熱多孔層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察をしたところ、0.03μm〜0.06μm程度の比較的小さな微細孔と0.1μm〜1μm程度の比較的大きな微細孔とを有することがわかった。また、上記のように、積層フィルム1の耐熱多孔層には含窒素芳香族重合体であるパラアラミドが用いられており、積層フィルム1の熱破膜温度は400℃程度である。尚、積層フィルムの評価は以下の方法で行った。
(2) Production of Laminated Film As the porous film, a polyethylene porous film (film thickness 12 μm, air permeability 140 seconds / 100 cc, average pore diameter 0.1 μm, porosity 50%) was used. The polyethylene porous film was fixed on a PET film having a thickness of 100 μm, and the slurry-like coating liquid (B) was applied onto the porous film by a bar coater manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd. While the coated porous film on the PET film is integrated, it is immersed in water which is a poor solvent to deposit a para-aramid porous layer (heat-resistant porous layer), and then the solvent is dried to obtain a heat-resistant porous layer. A laminated film 1 in which a porous film and a porous film were laminated was obtained. The thickness of the laminated film 1 was 16 μm, and the thickness of the para-aramid porous layer (heat resistant porous layer) was 4 μm. The air permeability of the laminated film 1 was 180 seconds / 100 cc, and the porosity was 50%. When the cross section of the heat-resistant porous layer in the laminated film 1 was observed with a scanning electron microscope (SEM), a relatively small micropore of about 0.03 μm to 0.06 μm and a relatively large micropore of about 0.1 μm to 1 μm. It was found to have Further, as described above, para-aramid, which is a nitrogen-containing aromatic polymer, is used for the heat resistant porous layer of the laminated film 1, and the thermal film breaking temperature of the laminated film 1 is about 400 ° C. The laminated film was evaluated by the following method.

(3)積層フィルムの評価
(A)厚み測定
積層フィルムの厚み、多孔質フィルムの厚みは、JIS規格(K7130−1992)に従い、測定した。また、耐熱多孔層の厚みとしては、積層フィルムの厚みから多孔質フィルムの厚みを差し引いた値を用いた。
(B)ガーレー法による透気度の測定
積層フィルムの透気度は、JIS P8117に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレー式デンソメータで測定した。
(C)空孔率
得られた積層フィルムのサンプルを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、重量W(g)と厚みD(cm)を測定した。サンプル中のそれぞれの層の重量(Wi(g))を求め、Wiとそれぞれの層の材質の真比重(真比重i(g/cm3))とから、それぞれの層の体積を求めて、次式より空孔率(体積%)を求めた。
空孔率(体積%)=100×{1−(W1/真比重1+W2/真比重2+・・+Wn/真比重n)/(10×10×D)}
(3) Evaluation of laminated film (A) Thickness measurement The thickness of the laminated film and the thickness of the porous film were measured in accordance with JIS standards (K7130-1992). Moreover, as the thickness of the heat resistant porous layer, a value obtained by subtracting the thickness of the porous film from the thickness of the laminated film was used.
(B) Measurement of air permeability by Gurley method The air permeability of the laminated film was measured by a digital timer type Gurley type densometer manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd. based on JIS P8117.
(C) Porosity A sample of the obtained laminated film was cut into a 10 cm long square and the weight W (g) and thickness D (cm) were measured. Obtain the weight (Wi (g)) of each layer in the sample, and obtain the volume of each layer from Wi and the true specific gravity (true specific gravity i (g / cm 3 )) of the material of each layer, The porosity (volume%) was obtained from the following formula.
Porosity (volume%) = 100 × {1− (W1 / true specific gravity 1 + W2 / true specific gravity 2 + ·· + Wn / true specific gravity n) / (10 × 10 × D)}

製造例2(正極の製造)
正極活物質(セルシードC−10N(日本化学工業株式会社、LiCoO2)):導電剤(アセチレンブラック(電気化学工業株式会社製)):バインダー(PTFE31−JR(三井・デュポンフロロケミカル株式会社株式会社製)):バインダー(セロゲン4H(第一工業製薬株式会社製))の混合割合が、92:2.7:4.55:0.75(重量比)の組成となるようにそれぞれ秤量した。混練機に、一定量の水を入れ、セロゲン4Hを溶解した後、正極活物質、導電剤、PTFEバインダーを加えて混練し、得られたペーストの粘度が塗工に適した2700±1000cpになるように、再度水を加えて、正極合剤を得た。該ペーストを正極集電体である厚さ20μmAl箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレス、スリットし、幅54mmの正極1を得た。
Production Example 2 (Production of positive electrode)
Positive electrode active material (Cellseed C-10N (Nippon Chemical Industry Co., Ltd., LiCoO 2 )): Conductive agent (acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.)): Binder (PTFE31-JR (Mitsui / DuPont Fluorochemical Co., Ltd.) Manufactured)): The binder (Serogen 4H (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)) was mixed so that the mixing ratio was 92: 2.7: 4.55: 0.75 (weight ratio). A certain amount of water is put into a kneader to dissolve serogen 4H, and then a positive electrode active material, a conductive agent and a PTFE binder are added and kneaded, and the viscosity of the obtained paste becomes 2700 ± 1000 cp suitable for coating. Thus, water was added again to obtain a positive electrode mixture. The paste was applied to predetermined portions on both sides of a 20 μm thick Al foil serving as a positive electrode current collector, dried, roll pressed, and slitted to obtain a positive electrode 1 having a width of 54 mm.

製造例3(負極の製造)
負極活物質(非晶質炭素材料):バインダー(セロゲン4H(第一工業製薬株式会社))の混合割合が98:2(重量比)の組成となるようにそれぞれ秤量した。混練機に、一定量の水を入れ、セロゲン4Hを溶解した後、負極活物質を加えて混練し、得られたペーストの粘度が塗工に適した2100±500cpになるように、再度水を加えて、負極合剤のペーストを得た。該ペーストを負極集電体である厚さ12μmCu箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレス、スリットし、幅56mmの負極1を得た。なお、非晶質炭素材料としては、ベルパールR800(エアウォーター株式会社製;フェノール樹脂)50gをアルミナさやに充填し、Ar気流中、1100℃で20時間保持して、炭化させて得られる粉末状の非晶質炭素材料を用いた。
Production Example 3 (Manufacture of negative electrode)
Negative electrode active material (amorphous carbon material): The binder (Serogen 4H (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)) was weighed so that the mixing ratio was 98: 2 (weight ratio). After a certain amount of water is put into a kneader and serogen 4H is dissolved, the negative electrode active material is added and kneaded, and water is added again so that the viscosity of the obtained paste is 2100 ± 500 cp suitable for coating. In addition, a paste of negative electrode mixture was obtained. The paste was applied to predetermined portions on both sides of a 12 μm-thick Cu foil serving as a negative electrode current collector, dried, roll-pressed, and slitted to obtain a negative electrode 1 having a width of 56 mm. In addition, as an amorphous carbon material, the powder form obtained by carbonizing 50 g of Bell Pearl R800 (manufactured by Air Water Co., Ltd .; phenol resin) in an alumina sheath and holding it at 1100 ° C. for 20 hours in an Ar stream. An amorphous carbon material was used.

実施例1(本発明の非水電解質二次電池の製造)
上記製造例1における積層フィルムをセパレータとして用い、アルミタブを溶接した製造例2における正極1、ニッケルタブを溶接した製造例3における負極1とともに積層して、スパイラル状に巻回した。得られた巻回群を18650円筒電池用の電池缶に入れて、卓上旋盤でネッキングを行い、負極タブの缶底溶接と正極タブの蓋溶接をした後、一晩真空乾燥を行った。その後、アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内でカーボネート系の溶剤に、LiPF6塩を1.3mol/L含有する非水電解液(キシダ化学製)を、6g注液して、カシメを行い、18650円筒電池を製造した。なお、積層フィルムにおける耐熱多孔層は、負極側に配置されるようにした。
Example 1 (Production of non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention)
The laminated film in Production Example 1 was used as a separator, laminated together with positive electrode 1 in Production Example 2 in which an aluminum tab was welded, and negative electrode 1 in Production Example 3 in which a nickel tab was welded, and wound in a spiral shape. The obtained winding group was put into a battery can for 18650 cylindrical batteries, necked with a table lathe, and the bottom of the negative electrode tab and the lid of the positive electrode tab were welded, followed by vacuum drying overnight. Thereafter, the solvent carbonate-based in a glove box in an argon gas atmosphere, a non-aqueous electrolyte solution of LiPF 6 salt containing 1.3 mol / L (manufactured by Kishida Chemical), and 6g poured performs caulking, 18650 cylindrical A battery was manufactured. The heat-resistant porous layer in the laminated film was arranged on the negative electrode side.

(ハイレートサイクル試験)
上記において得られた非水電解質二次電池を用いて、以下の評価条件でハイレートサイクル試験を実施した。
初期充放電:50mAを開始電流値として、30分おきに50mAずつ段階的に電流値を上げて、4.2Vまで充電した後、3Vまで放電した。
ハイレートサイクル試験充放電条件:充電は、4.2Vまで5CでCC−CV(定電流定電圧)充電を行った。放電は、5CでCC放電を行い、電圧2.9Vでカットオフした。充電放電間の休止時間を15分間として、次サイクル以降の充電、放電は、前記と同じ速度で行い、1サイクル目と同様に、充電電圧4.2V、放電電圧2.9Vでカットオフした。20℃に設定した恒温槽の中で、この充放電を500回繰り返した。
(High rate cycle test)
Using the nonaqueous electrolyte secondary battery obtained above, a high rate cycle test was performed under the following evaluation conditions.
Initial charging / discharging: Starting from 50 mA, the current value was increased stepwise by 50 mA every 30 minutes, charged to 4.2 V, and then discharged to 3 V.
High-rate cycle test charge / discharge conditions: Charging was performed by CC-CV (constant current constant voltage) charging at 5 C up to 4.2 V. The discharge was CC discharge at 5C and cut off at a voltage of 2.9V. Charging / discharging after the next cycle was performed at the same rate as described above, with the rest period between charging and discharging being 15 minutes, and cut off at a charging voltage of 4.2 V and a discharging voltage of 2.9 V as in the first cycle. This charging / discharging was repeated 500 times in a thermostat set to 20 ° C.

(低温サイクル試験)
上記において得られた非水電解質二次電池を用いて、以下の評価条件で低温サイクル試験を実施した。
初期充放電:50mAを開始電流値として、30分おきに50mAずつ段階的に電流値を上げて、4.2Vまで充電した後、3Vまで放電した。
低温サイクル試験充放電条件:充電は、4.2Vまで0.2CでCC−CV(定電流定電圧)充電を行った。放電は、0.2CでCC放電を行い、電圧2.9Vでカットオフした。充電放電間の休止時間を15分間として、次サイクル以降の充電、放電は、前記と同じ速度で行い、1サイクル目と同様に、充電電圧4.2V、放電電圧2.9Vでカットオフした。−20℃に設定した恒温槽の中で、この充放電を500回繰り返した。
(Low temperature cycle test)
Using the nonaqueous electrolyte secondary battery obtained above, a low temperature cycle test was performed under the following evaluation conditions.
Initial charging / discharging: Starting from 50 mA, the current value was increased stepwise by 50 mA every 30 minutes, charged to 4.2 V, and then discharged to 3 V.
Low temperature cycle test charge / discharge conditions: Charging was performed by CC-CV (constant current constant voltage) charging at 0.2 C up to 4.2 V. The discharge was CC discharge at 0.2 C and cut off at a voltage of 2.9 V. Charging / discharging after the next cycle was performed at the same rate as described above, with the rest period between charging and discharging being 15 minutes, and cut off at a charging voltage of 4.2 V and a discharging voltage of 2.9 V as in the first cycle. This charging / discharging was repeated 500 times in a thermostat set to −20 ° C.

(本発明の非水電解質二次電池の評価結果)
実施例1の非水電解質二次電池を用いて、上記の条件で、ハイレートサイクル試験および低温サイクル試験を行った結果、次のような結果を得た。ハイレートサイクル試験の結果、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量(放電容量維持率)は、84%以上と良好であった。また低温サイクル試験の結果、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量(放電容量維持率)も、84%以上と良好であった。
(Evaluation results of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention)
Using the non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1, a high rate cycle test and a low temperature cycle test were performed under the above conditions. As a result, the following results were obtained. As a result of the high rate cycle test, the discharge capacity at 500th cycle (discharge capacity retention rate) relative to the discharge capacity at 1st cycle was as good as 84% or more. As a result of the low-temperature cycle test, the discharge capacity at 500th cycle (discharge capacity retention rate) with respect to the discharge capacity at 1st cycle was as good as 84% or more.

比較例1(比較二次電池)
セパレータとして、耐熱多孔層を有さないポリオレフィン多孔質フィルムを使用した以外は、実施例1と同様にして、比較二次電池1を製造し、実施例1と同様にして、ハイレートサイクル試験、低温サイクル試験を実施した。
Comparative Example 1 (Comparative secondary battery)
A comparative secondary battery 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyolefin porous film having no heat-resistant porous layer was used as a separator. In the same manner as in Example 1, a high rate cycle test, a low temperature A cycle test was performed.

(比較二次電池の評価結果)
ハイレートサイクル試験の結果、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量(放電容量維持率)は、80%より低くなった。また低温サイクル試験の結果、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量(放電容量維持率)は、80%より低くなった。
(Comparison secondary battery evaluation results)
As a result of the high-rate cycle test, the discharge capacity at 500th cycle (discharge capacity retention rate) with respect to the discharge capacity at 1st cycle was lower than 80%. As a result of the low-temperature cycle test, the discharge capacity at 500th cycle (discharge capacity retention rate) with respect to the discharge capacity at 1st cycle was lower than 80%.

Claims (8)

正極と、負極と、該正極および該負極の間に配置されたセパレータと、非水電解液とを含み、該負極が、非晶質炭素材料を含む負極活物質を有し、該セパレータが、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルムからなることを特徴とする非水電解質二次電池。   A positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode has a negative electrode active material containing an amorphous carbon material, A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a laminated film in which a heat-resistant porous layer and a porous film are laminated. 前記積層フィルムにおける耐熱多孔層が、負極側に配置されている請求項1記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat resistant porous layer in the laminated film is disposed on the negative electrode side. 前記耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層である請求項1または2記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat resistant porous layer is a heat resistant porous layer containing a heat resistant resin. 前記耐熱樹脂が、含窒素芳香族重合体である請求項3記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the heat resistant resin is a nitrogen-containing aromatic polymer. 前記耐熱樹脂が、芳香族ポリアミドである請求項3または4に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3 or 4, wherein the heat resistant resin is an aromatic polyamide. 前記耐熱多孔層が、フィラーをさらに含有する請求項3〜5のいずれかに記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the heat resistant porous layer further contains a filler. 前記耐熱多孔層の総重量を100としたとき、前記フィラーの重量が20以上95以下である請求項6記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein a weight of the filler is 20 or more and 95 or less, where 100 is a total weight of the heat resistant porous layer. 前記耐熱多孔層の厚みが、1μm以上10μm以下である請求項1〜7のいずれかに記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the heat-resistant porous layer has a thickness of 1 μm or more and 10 μm or less.
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