JP2000173659A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JP2000173659A
JP2000173659A JP10342895A JP34289598A JP2000173659A JP 2000173659 A JP2000173659 A JP 2000173659A JP 10342895 A JP10342895 A JP 10342895A JP 34289598 A JP34289598 A JP 34289598A JP 2000173659 A JP2000173659 A JP 2000173659A
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隆文 藤原
Harunari Shimamura
治成 島村
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芳明 新田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nonaqueous electrolyte secondary battery which enables improvement in electrochemical characteristics, such as charge and discharge capacity, a charge and discharge cycle lifetime, and so on, by improving a negative electrode material and by restricting a thickness and a piercing strength of a separator located between positive and negative electrodes. SOLUTION: In this non-aqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode material comprises a composite particles, each formed by covering all the surface or a part of the surface of a nuclear particle made of a solid phase A with a solid phase B. The solid phase A contains tin as a constituent element, while the solid phase B is a solid solution or an intermetallic compound of tin (i.e., the constituent element of the solid phase A) and at least one element selected from among group II elements, the transition elements, group XII elements, group XIII elements and group XIV elements excepting carbon, of the periodic table except tin. A separator 7 disposed between positive and negative electrodes has a thickness of 15-40 μm and piercing strength of 200 g or higher.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池の負極材料の改良、および正負極間に位置するセパレ
ータの厚みと突き刺し強度を限定することにより、充放
電容量および充放電サイクル寿命などの電気化学特性が
改善された、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型
電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車,電
気自動車,ハイブリット電気自動車等に用いられる非水
電解質二次電池に関するものである。
The present invention relates to a charge / discharge capacity and a charge / discharge cycle life by improving a negative electrode material of a non-aqueous electrolyte secondary battery and by limiting the thickness and piercing strength of a separator located between the positive and negative electrodes. Non-aqueous electrolyte secondary batteries with improved electrochemical characteristics such as portable information terminals, portable electronic devices, small home electric power storage devices, motor-powered motorcycles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、移動体通信機器、携帯電子機器の
主電源として利用されているリチウム二次電池は、起電
力が高く、高エネルギー密度である特長を有している。
負極材料としてリチウム金属を用いたリチウム二次電池
は、エネルギー密度は高いが、充電時に負極にデンドラ
イトが析出し、充放電を繰り返すことによりセパレータ
を突き破って正極側に達し、内部短絡を起こす恐れがあ
った。また、析出したデンドライトは比表面積が大きい
ため反応活性度が高く、その表面で電解液中の溶媒と反
応して電子伝導性に欠いた固体電解質的な界面皮膜を形
成する。そのため電池の内部抵抗が高くなったり、電子
伝導のネットワークから孤立した粒子が存在するように
なり、これらが充放電効率を低下させる要因となってい
る。これらの理由で負極材料としてリチウム金属を用い
たリチウム二次電池は、低い信頼性、および短いサイク
ル寿命に問題があった。
2. Description of the Related Art In recent years, lithium secondary batteries used as main power sources for mobile communication devices and portable electronic devices have the characteristics of high electromotive force and high energy density.
A lithium secondary battery using lithium metal as the negative electrode material has a high energy density, but dendrites are deposited on the negative electrode during charging, and may repeatedly break through the separator to reach the positive electrode side by repeated charging and discharging, causing an internal short circuit. there were. Further, the precipitated dendrite has a high specific activity because of its large specific surface area, and reacts with the solvent in the electrolytic solution on its surface to form a solid electrolyte interface film lacking electron conductivity. For this reason, the internal resistance of the battery is increased, and particles isolated from the electron conduction network are present, and these are factors that lower the charge / discharge efficiency. For these reasons, lithium secondary batteries using lithium metal as the negative electrode material have problems with low reliability and short cycle life.

【0003】現在、リチウム金属に替わる負極材料とし
て、リチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を使用
し実用化に至っている。通常、炭素材料負極には金属リ
チウムは析出しないため、デンドライトによる内部短絡
の問題はない。しかし、炭素材料の一つである黒鉛の理
論容量は372mAh/gであり、Li金属単体の理論
容量の10分の1程度と少ない。
At present, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions is used as a negative electrode material instead of lithium metal, and has been put to practical use. Normally, metallic lithium does not precipitate on the carbon material negative electrode, so there is no problem of internal short circuit due to dendrite. However, the theoretical capacity of graphite, which is one of the carbon materials, is 372 mAh / g, which is as small as about 1/10 of the theoretical capacity of Li metal alone.

【0004】他の負極材料として、リチウムと化合物を
形成する単体金属材料および単体非金属材料が知られて
いる。例えば、スズ(Sn)のリチウムを最も含む化合
物の組成式は、Li22Sn5であり、この範囲では金属
リチウムは通常析出しないため、デンドライトによる内
部短絡の問題はない。そして、これら化合物と各単体材
料との間の電気化学容量は993mAh/gであり、い
ずれも黒鉛の理論容量よりも大きい。
As other negative electrode materials, a simple metal material and a simple nonmetal material which form a compound with lithium are known. For example, the composition formula of the most compound including lithium tin (Sn) is a Li 22 Sn 5, the metal lithium in this range because they do not normally deposit, there is no problem of internal short circuit due to dendrite. The electrochemical capacity between these compounds and each single material is 993 mAh / g, which is larger than the theoretical capacity of graphite.

【0005】またリチウムと化合物を形成する単体金属
材料および単体非金属材料の他に化合物負極材料とし
て、特開平7−240201号公報には遷移元素からな
る非鉄金属の珪化物が、特開平9−63651号公報に
は4B族元素及びP,Sbの少なくとも一つを含む金属
間化合物からなり、その結晶構造がCaF2型、ZnS
型、AlLiSi型のいずれかからなる負極材料などが
提案されている。
In addition to a simple metal material and a simple non-metal material which form a compound with lithium, as a compound negative electrode material, a non-ferrous metal silicide comprising a transition element is disclosed in JP-A-7-240201. No. 63651 discloses an intermetallic compound containing a group 4B element and at least one of P and Sb, and its crystal structure is CaF 2 type, ZnS
A negative electrode material made of any one of an aluminum type and an AlLiSi type has been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような炭素材料よりも高容量の負極材料には、それぞれ
以下に示すような課題がある。
However, the negative electrode materials having higher capacities than the above-mentioned carbon materials have the following problems, respectively.

【0007】リチウムと化合物を形成する単体金属材料
および単体非金属材料の負極材料は共通して、炭素負極
材料にくらべて充放電サイクル特性が悪い。その理由は
定かでないが以下のように考えている。
[0007] A single metal material and a single nonmetallic negative electrode material which form a compound with lithium commonly have poor charge / discharge cycle characteristics as compared with a carbon negative electrode material. The reason is not clear, but I think as follows.

【0008】スズは結晶学的な単位格子(正方晶、空間
群I41/amd)に4個のスズ原子を含んでいる。格
子定数a=0.5820nm、c=0.3175nmか
ら換算して、単位格子体積は0.1075nm3であ
り、スズ原子1個の占める体積は26.9×10-3nm
3である。スズ−リチウム二元系の相図から判断して、
室温におけるリチウムとの電気化学的な化合物形成で
は、その反応の初期にスズと化合物Li2Sn5との2相
が共存しているものと考えられる。Li2Sn5の結晶学
的な単位格子(正方晶、空間群P4/mbm)には10
個のスズ原子が含まれている。その格子定数a=1.0
274nm、c=0.3125nmから換算して、単位
格子体積は0.32986nm3であり、スズ原子1個
あたりの体積(単位格子体積を単位格子中のスズ原子数
で除した値)は33.0×10-3nm 3である。この値
からすると、スズから化合物Li2Sn5になるにあたっ
て、材料の体積が1.23倍に膨張することになる。更
に電気化学的なリチウムとの化合物形成反応が進行する
と、最終的に最もリチウムを多く含む化合物Li22Sn
5を生じる。Li22Sn5の結晶学的な単位格子(立方
晶、空間群F23)には80個のスズ原子が含まれてい
る。その格子定数a=1.978nmから換算して、単
位格子体積は7.739nm3であり、スズ原子1個あ
たりの体積(単位格子体積を単位格子中のスズ原子数で
除した値)は96.7×10-3nm3である。この値は
単体スズの3.59倍であり、材料は大きく膨張する。
Tin is a crystallographic unit cell (tetragonal, spatial
Group I41/ Amd) contains four tin atoms. Case
A = 0.5820 nm, c = 0.3175 nm
Converted to a unit cell volume of 0.1075 nmThreeIn
The volume occupied by one tin atom is 26.9 × 10-3nm
ThreeIt is. Judging from the tin-lithium binary system phase diagram,
At room temperature electrochemical compound formation with lithium
In the early stage of the reaction, tin and the compound LiTwoSnFiveWith two phases
Are considered to coexist. LiTwoSnFiveCrystallography of
10 for a typical unit cell (tetragonal, space group P4 / mbm)
Contains tin atoms. Its lattice constant a = 1.0
274 nm, c = 0.3125 nm
Lattice volume is 0.32986 nmThreeAnd one tin atom
Volume per unit (unit cell volume is the number of tin atoms in the unit cell)
Is 33.0 × 10-3nm ThreeIt is. This value
Therefore, from compound tin to compound LiTwoSnFiveTo become
Thus, the volume of the material expands 1.23 times. Change
Formation reaction with electrochemical lithium proceeds
And finally the lithium-rich compound Litwenty twoSn
FiveIs generated. Litwenty twoSnFiveCrystallographic unit cell (cubic
Crystal, space group F23) contains 80 tin atoms
You. Converted from its lattice constant a = 1.978 nm,
Coordinate lattice volume is 7.739 nmThreeAnd one tin atom
Volume of the crust (the unit cell volume is the number of tin atoms in the unit cell
96.7 × 10)-3nmThreeIt is. This value is
3.59 times that of tin alone, the material expands significantly.

【0009】このようにスズは充放電反応による負極材
料の体積変化が大きく、また体積差の大きな2つの相が
共存する状態の変化を繰り返すことにより、材料に亀裂
を生じ、粒子が微細化するものと考えられる。微細化し
た材料は、粒子間に空間が生じ、電子伝導ネットワーク
が分断され、電気化学的な反応に関与できない部分が増
加し、充放電容量が低下するものと考えられる。
As described above, tin undergoes a large change in the volume of the negative electrode material due to the charge / discharge reaction, and repetition of a change in a state in which two phases having a large volume difference coexist causes cracks in the material and fine particles. It is considered something. It is considered that in the miniaturized material, a space is generated between particles, the electron conduction network is divided, a portion that cannot participate in an electrochemical reaction increases, and the charge / discharge capacity decreases.

【0010】すなわちリチウムと化合物を形成する単体
金属材料および単体非金属材料の負極材料に共通した大
きな体積変化と、これによる組織変化が、炭素負極材料
にくらべて充放電サイクル特性が悪い理由であると推察
している。
That is, the large volume change common to the negative electrode materials of a simple metal material and a simple non-metal material forming a compound with lithium and the structural change due to this are the reasons why the charge / discharge cycle characteristics are poor as compared with the carbon negative electrode material. I guess.

【0011】一方、上述の単体材料と異なり、遷移元素
からなる非鉄金属の珪化物や4B族元素及びP,Sbの
少なくとも一つを含む金属間化合物からなり、その結晶
構造がCaF2型、ZnS型、AlLiSi型のいずれ
かからなる負極材料などは、サイクル寿命特性の改善さ
れた負極材料としてそれぞれ特開平7−240201号
公報、特開平9−63651号公報に提案されている。
On the other hand, unlike the above-mentioned simple material, it is made of a non-ferrous metal silicide composed of a transition element or an intermetallic compound containing at least one of a Group 4B element and P and Sb, and its crystal structure is CaF 2 type, ZnS A negative electrode material of any one of the negative electrode type and the AlLiSi type has been proposed as a negative electrode material having improved cycle life characteristics in JP-A-7-240201 and JP-A-9-63651, respectively.

【0012】特開平7−240201号公報に示された
遷移元素からなる非鉄金属の珪化物負極材料を用いた電
池は実施例と比較例に示された1サイクル目、50サイ
クル目、100サイクル目の電池容量から、リチウム金
属負極材料と比較して充放電サイクル特性は改善されて
いるが、天然黒鉛負極材料と比較して電池容量は最大で
も12%程度しか増加していない。よって、その明細書に
は明言されていないが、遷移元素からなる非鉄金属の珪
化物負極材料は黒鉛負極材料に比べて大幅な容量増加は
実施されていないと思われる。
Batteries using a non-ferrous metal silicide negative electrode material comprising a transition element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-240201 are described in Examples and Comparative Examples at the first cycle, the 50th cycle, and the 100th cycle. From the battery capacity, the charge-discharge cycle characteristics are improved as compared with the lithium metal anode material, but the battery capacity is increased by only about 12% at the maximum as compared with the natural graphite anode material. Therefore, although not explicitly stated in the specification, it is considered that the non-ferrous metal silicide negative electrode material composed of a transition element has not been significantly increased in capacity as compared with the graphite negative electrode material.

【0013】また、特開平9−63651号公報に示さ
れた材料は、その実施例と比較例にLi−Pb合金負極
材料よりも充放電サイクル特性が改善されており、かつ
黒鉛負極材料よりも高容量であることが示されている。
しかし、10〜20サイクルまでの充放電サイクルで放
電容量の減少が著しく、最も良好と思われるMg2Sn
においても約20サイクル後には初期容量の70%程度
に減少している。
Further, the materials disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-63651 have improved charge-discharge cycle characteristics as compared with the Li-Pb alloy negative electrode material in Examples and Comparative Examples, and have a higher performance than the graphite negative electrode material. It has been shown to be of high capacity.
However, the discharge capacity was significantly reduced in the charge / discharge cycles of 10 to 20 cycles, and Mg 2 Sn, which is considered to be the best,
Also, after about 20 cycles, the capacity is reduced to about 70% of the initial capacity.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、固相Aからな
る核粒子の周囲の全面または一部を、固相Bによって被
覆した複合粒子で、前記固相Aはケイ素、スズ、亜鉛の
少なくとも一種を構成元素として含み、前記固相Bは固
相Aの構成元素であるケイ素、スズ、亜鉛のいずれか
と、前記構成元素を除いて、周期表の2族元素、遷移元
素、12族元素、13族元素、ならびに炭素を除く14
族元素からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素と
の固溶体または金属間化合物である材料を用い、更に正
負極間に存在するセパレータの厚みが15μm以上40
μm以下であり、かつ前記セパレータの突き刺し強度が
200g以上にすることで負極材料の膨張によって生じ
る正負極間の内部短絡を抑制することができ、高容量か
つ充放電サイクル特性の優れた非水電解質二次電池を提
供することを目的としている。
According to the present invention, there is provided a composite particle in which the entire surface or a part of a core particle composed of a solid phase A is coated with a solid phase B, wherein the solid phase A is made of silicon, tin or zinc. The solid phase B contains at least one element as a constituent element, and the solid phase B includes any of silicon, tin, and zinc as constituent elements of the solid phase A and, except for the constituent elements, a Group 2 element, a transition element, and a Group 12 element of the periodic table. , Excluding Group 13 elements and carbon
Using a material that is a solid solution or an intermetallic compound with at least one element selected from the group consisting of group III elements, and the thickness of the separator between the positive and negative electrodes is 15 μm or more and 40 μm or more.
μm or less, and the piercing strength of the separator is 200 g or more, whereby an internal short circuit between the positive and negative electrodes caused by expansion of the negative electrode material can be suppressed, and a non-aqueous electrolyte having high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics. It aims to provide a secondary battery.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明で用いられる負極材料は、
固相Aからなる核粒子の周囲の全面または一部を、固相
Bによって被覆した複合粒子で、前記固相Aはスズを構
成元素として含み、前記固相Bは固相Aの構成元素であ
るスズと、前記構成元素を除いて、周期表の2族元素、
遷移元素、12族、13族元素、ならびに炭素を除く1
4族元素からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素
との固溶体、または金属間化合物である材料(以下、
“複合粒子”と呼ぶ)を用いることで固相Aにより高容
量、かつ固相Bが固相Aの充放電で起きる膨張・収縮を
抑える役割を担って充放電サイクル特性の優れた負極材
料を提供し、さらに正負極間に位置するセパレータの厚
みが15μm以上40μm以下であり、かつ前記セパレ
ータの突き刺し強度が200g以上であることを特徴と
する非水電解質二次電池とするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The negative electrode material used in the present invention is as follows.
Composite particles in which the whole or part of the periphery of the core particles composed of the solid phase A is coated with the solid phase B, wherein the solid phase A contains tin as a constituent element, and the solid phase B is a constituent element of the solid phase A. A certain tin and, except for the above-mentioned constituent elements, elements of group 2 of the periodic table;
1 excluding transition elements, group 12 and 13 elements, and carbon
A material that is a solid solution with at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements or a material that is an intermetallic compound
By using “composite particles”), the solid-phase A has a higher capacity, and the solid-phase B has a role of suppressing expansion and contraction caused by charging and discharging of the solid-phase A. A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the thickness of the separator located between the positive and negative electrodes is 15 μm or more and 40 μm or less, and the piercing strength of the separator is 200 g or more.

【0016】本発明の負極材料で固相Aは高容量のスズ
を構成元素として含むことから主として充放電容量の高
容量化に寄与しているものと考えられる。また固相Aか
らなる核粒子の周囲の全面または一部を被覆している固
相Bは充放電サイクル特性の改善に寄与しており、固相
Bに含有されるリチウム量は、通常、金属、固溶体、金
属間化合物、それぞれ単独の場合より少ない。
Since the solid phase A of the negative electrode material of the present invention contains high-capacity tin as a constituent element, it is considered that the solid-phase A mainly contributes to an increase in the charge / discharge capacity. Further, the solid phase B covering the whole or a part of the periphery of the core particle composed of the solid phase A contributes to the improvement of the charge / discharge cycle characteristics, and the amount of lithium contained in the solid phase B is usually , Solid solution, and intermetallic compound, respectively, are less than in the case where they are used alone.

【0017】また本発明で使用する負極材料は、高容量
のスズを構成元素として含む核粒子を微細化が起こりに
くい固溶体または金属間化合物で被覆したものであり、
被覆層の固溶体または金属間化合物が、電気化学的なリ
チウムの吸蔵・放出に伴って起こるスズを構成元素とし
て含む核粒子の結晶構造変化すなわち大きな体積変化を
拘束することができ、スズを構成元素として含む核粒子
の微細化を抑制する。これにより、高効率な電気化学反
応系を実現することができ、充放電容量劣化の少ない高
容量の非水電解質二次電池用負極材料となる。しかしな
がら、リチウムの吸蔵・放出に伴って起こるスズを構成
元素として含む核粒子の大きな体積変化を拘束すること
は可能ではあるといえども、やはり被覆粒子全体とし
て、ある程度の体積変化はみられる。
The negative electrode material used in the present invention is obtained by coating core particles containing high-volume tin as a constituent element with a solid solution or an intermetallic compound that is unlikely to be miniaturized.
The solid solution or the intermetallic compound of the coating layer can restrain the crystal structure change, that is, a large volume change, of the core particles containing tin as a constituent element caused by the electrochemical occlusion and release of lithium. Suppress the miniaturization of the core particles containing as. As a result, a highly efficient electrochemical reaction system can be realized, and a high-capacity non-aqueous electrolyte secondary battery negative electrode material with little charge / discharge capacity deterioration can be obtained. However, although it is possible to constrain a large volume change of core particles containing tin as a constituent element accompanying the occlusion and release of lithium, a certain volume change is still observed in the coated particles as a whole.

【0018】そのため、充電時に負極材料が膨張するこ
とにより、負極板表面に存在する負極材料または導電材
等が正負極間に位置するセパレータを部分的に突き破っ
て、正負極間で微少短絡を起こす問題が発生した。本発
明の負極材料の充放電による体積変化は黒鉛材料より大
きく、黒鉛材料を負極に用いた従来の非水電解質二次電
池より顕著に起きる現象と思われる。
Therefore, when the negative electrode material expands during charging, the negative electrode material or conductive material existing on the surface of the negative electrode plate partially breaks through the separator located between the positive and negative electrodes, causing a minute short circuit between the positive and negative electrodes. Problem has occurred. The change in volume of the negative electrode material of the present invention due to charge and discharge is larger than that of the graphite material, and is considered to be a phenomenon that occurs more remarkably than the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery using the graphite material for the negative electrode.

【0019】このとき正負極間に位置するセパレータの
厚みが15μm以上40μm以下であり、かつ前記セパ
レータの突き刺し強度が200g以上であるとき、負極
材料の充電時の膨張による正負極間の微少短絡を抑制す
ることができ良好な充放電サイクル特性を得ることがで
きることが分かった。
At this time, when the thickness of the separator located between the positive and negative electrodes is 15 μm or more and 40 μm or less, and the piercing strength of the separator is 200 g or more, a minute short circuit between the positive and negative electrodes due to expansion during charging of the negative electrode material may occur. It has been found that the charge-discharge cycle characteristics can be suppressed and good charge-discharge cycle characteristics can be obtained.

【0020】つまり正負極間に位置するセパレータの厚
みが15μm以下であると、セパレータの厚みが薄いた
め、充電時に負極材料が膨張することにより、負極板表
面に存在する負極材料または導電材等が正負極間に位置
するセパレータを部分的に突き破って、正負極間で微少
短絡を起こす現象が生じ、良好な充放電サイクル特性を
得ることができなかった。またセパレータの厚みが15
μm以上であれば、充電時に負極材料が膨張しても、セ
パレータを突き破るには至らないものと考えられる。し
かしセパレータの厚みが40μm以上になると電池容器
内に占めるセパレータの体積が増加し、その分リチウム
の吸蔵・放出が可能な正極と負極の充填量が減少するた
め、黒鉛材料を負極に用いた従来の非水電解質二次電池
より初期の充放電容量が低下することになり、高容量の
非水電解質二次電池が実現できなくなる。さらに本発明
に使用するセパレータは、その物性の指標である『突き
刺し強度』を限定したものとした。この『突き刺し強
度』の測定方法は、セパレータを50mm×50mmに
切り取り、両端部5mmを治具に固定し、径が1mmで
その先端が0.5Rの針を突き刺し速度2mm/sec
でセパレータ中心部に対し突き刺し試験を行い、破断に
至る最大荷重値を求めることで突き刺し強度を算出し
た。このようにして求めた突き刺し強度の値が200g
以下のとき、セパレータの厚みが15μm以上であって
も充電時に負極材料が膨張して、正負極間で微少短絡を
起こす現象が生じ、良好な充放電サイクル特性を得るこ
とができなかった。
That is, if the thickness of the separator located between the positive and negative electrodes is 15 μm or less, the thickness of the separator is small, so that the negative electrode material expands during charging, so that the negative electrode material or conductive material existing on the surface of the negative electrode plate is reduced. A phenomenon in which the separator located between the positive and negative electrodes was partially pierced and a minute short circuit occurred between the positive and negative electrodes occurred, and good charge / discharge cycle characteristics could not be obtained. When the thickness of the separator is 15
If it is not less than μm, it is considered that the separator does not break through even if the negative electrode material expands during charging. However, when the thickness of the separator is 40 μm or more, the volume of the separator occupying the battery container increases, and the filling amount of the positive electrode and the negative electrode capable of inserting and extracting lithium decreases accordingly. Thus, the initial charge / discharge capacity is lower than that of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and a high-capacity non-aqueous electrolyte secondary battery cannot be realized. Further, the separator used in the present invention has a limited "piercing strength" which is an index of its physical properties. The method of measuring the “piercing strength” is as follows: a separator is cut into 50 mm × 50 mm, both ends are fixed to a jig, and a needle having a diameter of 1 mm and a tip of 0.5 R is pierced at a speed of 2 mm / sec.
A piercing test was performed on the center of the separator, and the piercing strength was calculated by determining the maximum load value that led to breakage. The value of the piercing strength thus obtained is 200 g
In the following cases, even when the thickness of the separator was 15 μm or more, the negative electrode material expanded during charging, causing a phenomenon of causing a minute short circuit between the positive and negative electrodes, and good charge / discharge cycle characteristics could not be obtained.

【0021】本発明に用いられるセパレータとしては、
大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち、
絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。また、一定温度以
上で孔を閉塞し、抵抗をあげる機能を持つことが好まし
い。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレン、ポリエ
チレンなどの単独又は組み合わせたオレフィン系ポリマ
ーあるいはガラス繊維などからつくられたシートや不織
布または織布が用いられる。セパレータの孔径は、電極
シートより脱離した正負極材料、結着剤、導電剤が透過
しない範囲であることが望ましく、例えば、0.01〜
1μmであるものが望ましい。空孔率は、電子やイオン
の透過性と素材や膜圧に応じて決定されるが、一般的に
は30〜80%であることが望ましい。
The separator used in the present invention includes:
Has a large ion permeability, has a predetermined mechanical strength,
An insulating microporous thin film is used. Further, it is preferable to have a function of closing a hole at a certain temperature or higher to increase resistance. Sheets, nonwoven fabrics or woven fabrics made from olefin polymers such as polypropylene and polyethylene alone or in combination or glass fibers are used because of their organic solvent resistance and hydrophobicity. The pore diameter of the separator is desirably in a range in which the positive and negative electrode materials detached from the electrode sheet, the binder, and the conductive agent do not pass.
A thickness of 1 μm is desirable. The porosity is determined according to the electron and ion permeability, the material and the film pressure, but is generally preferably 30 to 80%.

【0022】本発明に用いられる正極及び負極は、リチ
ウムイオンを電気化学的かつ可逆的に挿入・放出できる
正極活物質や負極材料に導電剤、結着剤等を含む合剤層
を集電体の表面に塗着して作製されたものである。
The positive electrode and the negative electrode used in the present invention are composed of a positive electrode active material capable of electrochemically and reversibly inserting and releasing lithium ions and a mixture layer containing a conductive agent, a binder and the like in a negative electrode material. It was prepared by coating on the surface of a.

【0023】本発明に用いられる複合粒子の製造方法の
一つとしては、複合粒子を構成する各元素の仕込み組成
分の溶融物を、乾式噴霧法、湿式噴霧法、ロール急冷法
及び回転電極法などで急冷、凝固させ、その凝固物を、
仕込み組成から決まる固溶体または金属間化合物の固相
線温度より低い温度で熱処理するという方法がある。溶
融物の急冷凝固により、核粒子として固相A粒子、そし
てその固相A粒子の周囲の全面または一部を被覆する固
相Bを析出させ、その後の熱処理により、各固相A,B
の均一性を高めることを目的にしているが熱処理をしな
い場合でも、請求項1記載の複合粒子を得ることができ
る。また上記冷却方法以外の方法においても十分に冷却
可能な方法であれば用いることができる。
As one of the methods for producing the composite particles used in the present invention, a melt of the charged composition of each element constituting the composite particles is prepared by a dry spray method, a wet spray method, a roll quenching method and a rotating electrode method. Rapid cooling and solidification by such as
There is a method of performing heat treatment at a temperature lower than the solidus temperature of the solid solution or the intermetallic compound determined by the charged composition. By rapid solidification of the melt, solid phase A particles as core particles and solid phase B covering the entire surface or a part of the periphery of the solid phase A particles are precipitated.
The purpose of the present invention is to increase the uniformity of the composite particles, but the composite particles according to claim 1 can be obtained even without heat treatment. In addition, any method other than the above-mentioned cooling method can be used as long as it can sufficiently cool.

【0024】その他の製造方法としては、固相Aの粉末
の表面に、固相Bを形成するのに必要な固相Aに含まれ
る元素以外の元素からなる付着層を形成させ、それを、
仕込み組成から決まる固溶体または金属間化合物の固相
線温度より低い温度で熱処理するという方法がある。こ
の熱処理により、固相A中の成分元素が付着層に拡散し
て、被覆層として固相Bが形成される。この付着層の形
成方法としては、メッキ法またはメカニカルアロイング
法などによって行うことができる。メカニカルアロイン
グ法においては熱処理を必要としなくても良い。その
他、付着層を形成可能な方法であれば用いることができ
る。
As another production method, an adhesion layer made of an element other than the elements contained in the solid phase A necessary for forming the solid phase B is formed on the surface of the powder of the solid phase A,
There is a method of performing heat treatment at a temperature lower than the solidus temperature of the solid solution or the intermetallic compound determined by the charged composition. By this heat treatment, the component elements in the solid phase A diffuse into the adhesion layer, and the solid phase B is formed as a coating layer. The adhesion layer can be formed by a plating method or a mechanical alloying method. In the mechanical alloying method, heat treatment may not be required. In addition, any method capable of forming an adhesion layer can be used.

【0025】本発明に用いられる負極用導電剤は、電子
伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒鉛(鱗
片状黒鉛など)、人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイ
ト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャ
ンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラッ
ク、サーマルブラック等のカ−ボンブラック類、炭素繊
維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル等の金
属粉末類およびポリフェニレン誘導体などの有機導電性
材料などを単独又はこれらの混合物として含ませること
ができる。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチ
レンブラック、炭素繊維が特に好ましい。導電剤の添加
量は、特に限定されないが、負極材料に対して1〜50
重量%が好ましく、特に1〜30重量%が好ましい。ま
た本発明の負極材料はそれ自身電子伝導性を有するた
め、導電材を添加しなくても電池として機能させること
は可能である。
The negative electrode conductive agent used in the present invention may be any conductive material as long as it is an electron conductive material. For example, graphites such as natural graphite (flaky graphite etc.), artificial graphite, expanded graphite, carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon fibers, Conductive fibers such as metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be included alone or as a mixture thereof. Among these conductive agents, artificial graphite, acetylene black and carbon fiber are particularly preferred. The addition amount of the conductive agent is not particularly limited, but may be 1 to 50 with respect to the negative electrode material.
% By weight, and particularly preferably 1 to 30% by weight. Further, since the negative electrode material of the present invention has electronic conductivity itself, it can function as a battery without adding a conductive material.

【0026】本発明に用いられる負極用結着剤として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
い。本発明において好ましい結着剤は、例えば、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ス
チレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロ
トリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロト
リフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン
−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テ
トラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニ
リデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチ
ルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、
エチレン−アクリル酸共重合体または前記材料の(Na
+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体、エチレン−ア
クリル酸メチル共重合体または前記材料の(Na+)イ
オン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体を挙げる事がで
き、これらの材料を単独又は混合物として用いることが
できる。またこれらの材料の中でより好ましい材料は、
スチレンブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、エチ
レン−アクリル酸共重合体または前記材料の(Na+
イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体または
前記材料の(Na+)イオン架橋体、エチレン−アクリ
ル酸メチル共重合体または前記材料の(Na+)イオン
架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体または
前記材料の(Na+)イオン架橋体である。
The binder for the negative electrode used in the present invention may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Preferred binders in the present invention include, for example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexa Fluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetra Fluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene Polymer, ethylene - chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride - hexafluoropropylene - tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride - perfluoromethyl vinyl ether - tetrafluoroethylene copolymer,
Ethylene-acrylic acid copolymer or (Na
+ ) Ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl methacrylate Copolymers or (Na + ) ion crosslinked products of the above materials can be mentioned, and these materials can be used alone or as a mixture. Further, a more preferable material among these materials is
Styrene butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, ethylene-acrylic acid copolymer or (Na + )
Ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl methacrylate copolymer It is a combined or (Na + ) ion crosslinked product of the above materials.

【0027】本発明に用いられる負極用集電体として
は、構成された電池において化学変化を起こさない電子
伝導体であれば何でもよい。例えば、材料としてステン
レス鋼、ニッケル、銅、チタン、炭素、導電性樹脂など
の他に、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル
あるいはチタンを処理させたものなどが用いられる。特
に、銅あるいは銅合金が好ましい。これらの材料の表面
を酸化して用いることもできる。また、表面処理により
集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。形状は、フ
ォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチングさ
れたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体
などが用いられる。厚みは、特に限定されないが、1〜
500μmのものが用いられる。
As the current collector for the negative electrode used in the present invention, any collector may be used as long as it does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, in addition to stainless steel, nickel, copper, titanium, carbon, conductive resin, and the like, a material obtained by treating the surface of copper or stainless steel with carbon, nickel, or titanium is used. Particularly, copper or a copper alloy is preferable. The surface of these materials can be oxidized and used. In addition, it is desirable to make the current collector surface uneven by surface treatment. As the shape, in addition to a foil, a film, a sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like are used. The thickness is not particularly limited, but 1 to
Those having a size of 500 μm are used.

【0028】本発明に用いられる正極材料には、リチウ
ム含有または非含有の化合物を用いることができる。例
えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、L
xCoyNi1-y2、LixCoy1-yz、LixNi
1-yMyOz、LixMn24、LixMn2-yy4(M
=Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、C
u、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、Bのうち少なくと
も一種)、(ここでx=0〜1.2、y=0〜0.9、
z=2.0〜2.3)があげられる。ここで、上記のx
値は、充放電開始前の値であり、充放電により増減す
る。ただし、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化
物およびそのリチウム化合物、ニオブ酸化物およびその
リチウム化合物、有機導電性物質を用いた共役系ポリマ
ー、シェブレル相化合物等の他の正極材料を用いること
も可能である。また、複数の異なった正極材料を混合し
て用いることも可能である。正極活物質粒子の平均粒径
は、特に限定はされないが、1〜30μmであることが
好ましい。
As the positive electrode material used in the present invention, a compound containing or not containing lithium can be used. For example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , L
i x Co y Ni 1-y O 2, Li x Co y M 1-y O z, Li x Ni
1-y MyO z, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M y O 4 (M
= Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, C
u, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B) (where x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9,
z = 2.0 to 2.3). Where x
The value is a value before the start of charge / discharge, and increases / decreases due to charge / discharge. However, it is also possible to use other positive electrode materials such as transition metal chalcogenides, vanadium oxides and lithium compounds thereof, niobium oxides and lithium compounds thereof, conjugated polymers using organic conductive substances, and Chevrel phase compounds. . It is also possible to use a mixture of a plurality of different positive electrode materials. The average particle size of the positive electrode active material particles is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 μm.

【0029】本発明で使用される正極用導電剤は、用い
る正極材料の充放電電位において、化学変化を起こさな
い電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒
鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト
類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャン
ネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、
サーマルブラック等のカ−ボンブラック類、炭素繊維、
金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミ
ニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムな
どの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属
酸化物あるいはポリフェニレン誘導体などの有機導電性
材料などを単独又はこれらの混合物として含ませること
ができる。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチ
レンブラックが特に好ましい。導電剤の添加量は、特に
限定されないが、正極材料に対して1〜50重量%が好
ましく、特に1〜30重量%が好ましい。カーボンやグ
ラファイトでは、2〜15重量%が特に好ましい。
The conductive agent for the positive electrode used in the present invention may be any electronic conductive material that does not cause a chemical change at the charge / discharge potential of the positive electrode material used. For example, graphites such as natural graphite (flaky graphite, etc.), artificial graphite, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black,
Carbon blacks such as thermal black, carbon fiber,
Conductive fibers such as metal fibers, metal powders such as carbon fluoride and aluminum, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives Materials and the like can be included alone or as a mixture thereof. Among these conductive agents, artificial graphite and acetylene black are particularly preferred. The addition amount of the conductive agent is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 1 to 30% by weight based on the positive electrode material. For carbon and graphite, 2 to 15% by weight is particularly preferred.

【0030】本発明に用いられる正極用結着剤として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
い。本発明に於いて好ましい結着剤は、例えば、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ス
チレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロ
トリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロト
リフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン
−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テ
トラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニ
リデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチ
ルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、
エチレン−アクリル酸共重合体または前記材料の(Na
+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体、エチレン−ア
クリル酸メチル共重合体または前記材料の(Na+)イ
オン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体を挙げる事がで
き、これらの材料を単独又は混合物として用いることが
できる。またこれらの材料の中でより好ましい材料はポ
リフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)である。
The positive electrode binder used in the present invention may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Preferred binders in the present invention include, for example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene -Hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene -Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene Polymer, ethylene - chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride - hexafluoropropylene - tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride - perfluoromethyl vinyl ether - tetrafluoroethylene copolymer,
Ethylene-acrylic acid copolymer or (Na
+ ) Ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl methacrylate Copolymers or (Na + ) ion crosslinked products of the above materials can be mentioned, and these materials can be used alone or as a mixture. Among these materials, more preferred materials are polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

【0031】本発明に用いられる正極用集電体として
は、用いる正極材料の充放電電位において化学変化を起
こさない電子伝導体であれば何でもよい。例えば、材料
としてステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導
電性樹脂などの他に、アルミニウムやステンレス鋼の表
面にカーボンあるいはチタンを処理させたものが用いら
れる。特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が
好ましい。これらの材料の表面を酸化して用いることも
できる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付け
ることが望ましい。形状は、フォイルの他、フィルム、
シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質
体、発泡体、繊維群、不織布体の成形体などが用いられ
る。厚みは、特に限定されないが、1〜500μmのも
のが用いられる。
The current collector for the positive electrode used in the present invention may be any electronic conductor that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode material used. For example, in addition to stainless steel, aluminum, titanium, carbon, conductive resin, and the like, a material obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon or titanium is used. Particularly, aluminum or an aluminum alloy is preferable. The surface of these materials can be oxidized and used. In addition, it is desirable to make the current collector surface uneven by surface treatment. The shape is a foil, a film,
A sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a fiber group, a molded body of a nonwoven fabric, and the like are used. The thickness is not particularly limited, but a thickness of 1 to 500 μm is used.

【0032】電極合剤には、導電剤や結着剤の他、フィ
ラー、分散剤、イオン伝導体、圧力増強剤及びその他の
各種添加剤を用いることができる。フィラーは、構成さ
れた電池において、化学変化を起こさない繊維状材料で
あれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラ
ス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は
特に限定されないが、電極合剤に対して0〜30重量%
が好ましい。
In the electrode mixture, a filler, a dispersant, an ion conductor, a pressure enhancer and other various additives can be used in addition to a conductive agent and a binder. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the configured battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. The addition amount of the filler is not particularly limited, but is 0 to 30% by weight based on the electrode mixture.
Is preferred.

【0033】本発明における負極板と正極板の構成は、
少なくとも正極合剤面の対向面に負極合剤面が存在して
いることが好ましい。
The structure of the negative electrode plate and the positive electrode plate in the present invention is as follows.
It is preferable that the negative electrode mixture surface exists at least on the surface opposite to the positive electrode mixture surface.

【0034】本発明に用いられる非水電解質は、溶媒
と、その溶媒に溶解するリチウム塩とから構成されてい
る。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネ−ト
(EC)、プロピレンカ−ボネ−ト(PC)、ブチレン
カーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)
などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(D
MC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチ
ルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート
(DPC)などの鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢
酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルな
どの脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトン
等のγ−ラクトン類、1,2−ジメトキシエタン(DM
E)、1,2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシ
メトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラ
ヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状
エーテル類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソ
ラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムア
ミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリ
ル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエ
ステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、ス
ルホラン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノ
ン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラ
ン誘導体、エチルエーテル、1,3−プロパンサルト
ン、アニソール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピ
ロリドン、などの非プロトン性有機溶媒を挙げることが
でき、これらの一種または二種以上を混合して使用す
る。なかでも環状カーボネートと鎖状カーボネートとの
混合系または環状カーボネートと鎖状カーボネート及び
脂肪族カルボン酸エステルとの混合系が好ましい。
The non-aqueous electrolyte used in the present invention is composed of a solvent and a lithium salt dissolved in the solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and vinylene carbonate (VC).
Cyclic carbonates such as dimethyl carbonate (D
MC), linear carbonates such as diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC), and aliphatic carboxylic esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate. , Γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane (DM
E), chain ethers such as 1,2-diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolan, formamide, Acetamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-
Aprotic organic solvents such as imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propanesultone, anisole, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone; Can be used alone or in combination of two or more. Among them, a mixed system of a cyclic carbonate and a chain carbonate or a mixed system of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an aliphatic carboxylic acid ester is preferable.

【0035】これらの溶媒に溶解するリチウム塩として
は、例えばこれらの溶媒に溶解するリチウム塩として
は、例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、Li
AlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、Li
CF3SO3、LiCF3CO2、Li(CF3SO22
LiAsF6 、LiN(CF3SO22、LiB10Cl
10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiB
r、LiI、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸
リチウム、イミド類等を挙げることができ、これらを使
用する電解液等に単独又は二種以上を組み合わせて使用
することができるが、特にLiPF6を含ませることが
より好ましい。
Examples of the lithium salts soluble in these solvents include, for example, lithium salts soluble in these solvents such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiPF
AlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, Li
CF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 ,
LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl
10 , lower aliphatic lithium carboxylate, LiCl, LiB
r, LiI, lithium chloroborane, lithium tetraphenylborate, imides, and the like. These can be used alone or in combination of two or more in an electrolytic solution or the like using them. Particularly, LiPF 6 is included. More preferably.

【0036】本発明における特に好ましい非水電解質
は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート
を少なくとも含み、支持塩としてLiPF6を含む電解
液である。これら電解質を電池内に添加する量は、特に
限定されないが、正極材料や負極材料の量や電池のサイ
ズによって必要量を用いることができる。支持電解質の
非水溶媒に対する溶解量は、特に限定されないが、0.
2〜2mol/lが好ましい。特に、0.5〜1.5m
ol/lとすることがより好ましい。
A particularly preferred non-aqueous electrolyte in the present invention is an electrolyte containing at least ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, and LiPF 6 as a supporting salt. The amount of these electrolytes to be added to the battery is not particularly limited, but a required amount can be used depending on the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material and the size of the battery. The amount of the supporting electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent is not particularly limited.
2-2 mol / l is preferred. In particular, 0.5-1.5m
ol / l is more preferable.

【0037】さらに、放電や充放電特性を改良する目的
で、他の化合物を電解質に添加することも有効である。
例えば、トリエチルフォスファイト、トリエタノールア
ミン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライ
ム、ピリジン、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼ
ン誘導体、クラウンエーテル類、第四級アンモニウム
塩、エチレングリコールジアルキルエーテル等を挙げる
ことができる。
It is also effective to add another compound to the electrolyte for the purpose of improving the discharge and charge / discharge characteristics.
For example, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, pyridine, hexaphosphoric triamide, nitrobenzene derivative, crown ethers, quaternary ammonium salt, ethylene glycol dialkyl ether and the like can be mentioned.

【0038】また、ポリマー材料に、溶媒とその溶媒に
溶解するリチウム塩とから構成される有機電解液を吸収
保持させたものを正極合剤、負極合剤に含ませ、さらに
有機電解液を吸収保持するポリマーからなる多孔性のセ
パレータを正極、負極と一体化した電池を構成すること
も可能である。このポリマー材料としては、有機電解液
を吸収保持できるものであればよいが、特にフッ化ビニ
リデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体が好まし
い。
A mixture of a polymer material and an organic electrolyte composed of a solvent and a lithium salt dissolved in the solvent is absorbed and held in the positive electrode mixture and the negative electrode mixture. It is also possible to configure a battery in which a porous separator made of a retained polymer is integrated with a positive electrode and a negative electrode. As the polymer material, any material can be used as long as it can absorb and hold an organic electrolytic solution, and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is particularly preferable.

【0039】電池の形状はコイン型、ボタン型、シート
型、積層型、円筒型、偏平型、角型、電気自動車等に用
いる大型のものなどいずれにも適用できる。
The shape of the battery can be any of coin type, button type, sheet type, laminated type, cylindrical type, flat type, square type, large type used for electric vehicles and the like.

【0040】また、本発明の非水電解質二次電池は、携
帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、
自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に
用いることができるが、特にこれらに限定されるわけで
はない。
Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for a portable information terminal, a portable electronic device, a small household power storage device,
The present invention can be used for a motorcycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like, but is not particularly limited thereto.

【0041】[0041]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

【0042】(表1)に本実施例で用いた負極材料(材
料A〜材料G)の固相Aと固相Bの成分(単体元素,金
属間化合物,固溶体)、仕込み時の元素比率、溶融温
度、および固相線温度を示す。本実施例で以下に具体的
な製造方法を示す。
Table 1 shows the components (simple element, intermetallic compound, solid solution) of the solid phase A and the solid phase B of the negative electrode material (material A to material G) used in this example, the element ratio at the time of preparation, Shows melting temperature and solidus temperature. In this embodiment, a specific manufacturing method will be described below.

【0043】負極材料を構成する各元素の粉体またはブ
ロックを、(表1)に示す仕込み比率で溶解槽に投入
し、(表1)に示す溶融温度で溶解し、その溶融物をロ
ール急冷法で急冷、凝固させ、凝固物を得た。続いて、
その凝固物を(表1)に示す仕込み組成から決まる固溶体
または金属間化合物の固相線温度より10℃〜50℃程
度低い温度で不活性雰囲気下で20時間熱処理を行っ
た。この熱処理品をボールミルで粉砕し、篩で分級する
ことにより45μm以下の粒子にした材料A〜材料Gを
得た。これらの材料は電子顕微鏡観察結果から固相A粒
子の周囲の全面または一部が固相Bによって被覆されて
いることが確認できた。
The powder or block of each element constituting the negative electrode material is charged into a melting tank at a charging ratio shown in (Table 1), melted at a melting temperature shown in (Table 1), and the melt is rapidly cooled by a roll. The mixture was quenched and solidified by a method to obtain a solidified product. continue,
The solidified product was subjected to a heat treatment for 20 hours in an inert atmosphere at a temperature about 10 ° C. to 50 ° C. lower than the solidus temperature of the solid solution or intermetallic compound determined by the charged composition shown in (Table 1). The heat-treated product was pulverized by a ball mill and classified by a sieve to obtain materials A to G in particles of 45 μm or less. From these electron microscopic observation results, it was confirmed that the entire surface or a part of the solid phase A particles was covered with the solid phase B.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】図1に本発明における円筒型電池の縦断面
図を示す。正極板5及び負極板6がセパレータ7を介し
て複数回渦巻状に巻回されて電池ケース1内に収納され
ている。そして、上記正極板5からは正極リード5aが
引き出されて封口板2に接続され、負極板6からは負極
リード6aが引き出されて電池ケース1の底部に接続さ
れている。電池ケースやリード板は、耐有機電解液性の
電子伝導性をもつ金属や合金を用いることができる。例
えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、
銅、アルミニウムなどの金属あるいはそれらの合金が用
いられる。特に、電池ケースはステンレス鋼板、Al−
Mn合金板を加工したもの、正極リードはアルミニウ
ム、負極リードはニッケルが最も好ましい。また、電池
ケースには、軽量化を図るため各種エンジニアリングプ
ラスチックス及びこれと金属の併用したものを用いるこ
とも可能である。8は絶縁リングで極板群4の上下部に
それぞれ設けられている。そして、電解液を注入し、封
口板を用いて電池缶を形成する。このとき、安全弁を封
口板として用いることができる。安全弁の他、従来から
知られている種々の安全素子を備えつけても良い。例え
ば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタル、P
TC素子などが用いられる。また、安全弁のほかに電池
ケースの内圧上昇の対策として、電池ケースに切込を入
れる方法、ガスケット亀裂方法あるいは封口板亀裂方法
あるいはリード板との切断方法を利用することができ
る。また、充電器に過充電や過放電対策を組み込んだ保
護回路を具備させるか、あるいは、独立に接続させても
よい。また、過充電対策として、電池内圧の上昇により
電流を遮断する方式を具備することができる。このと
き、内圧を上げる化合物を合剤の中あるいは電解質の中
に含ませることができる。内圧を上げる化合物としては
Li2CO3、LiHCO3、Na2CO3、NaHCO3
CaCO3、MgCO3などの炭酸塩などがあげられる。
キャップ、電池ケース、シート、リード板の溶接法は、
公知の方法(例、直流又は交流の電気溶接、レーザー溶
接、超音波溶接)を用いることができる。封口用シール
剤は、アスファルトなどの従来から知られている化合物
や混合物を用いることができる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical battery according to the present invention. The positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 are spirally wound a plurality of times via a separator 7 and housed in the battery case 1. Then, a positive electrode lead 5 a is drawn out from the positive electrode plate 5 and connected to the sealing plate 2, and a negative electrode lead 6 a is drawn out from the negative electrode plate 6 and connected to the bottom of the battery case 1. The battery case and the lead plate can be made of a metal or an alloy having an organic electrolyte resistance and electron conductivity. For example, iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum,
Metals such as copper and aluminum or alloys thereof are used. In particular, the battery case is made of stainless steel plate, Al-
A processed Mn alloy plate, most preferably aluminum for the positive electrode lead and nickel for the negative electrode lead. Further, as the battery case, various types of engineering plastics and a combination thereof with a metal can be used to reduce the weight. Reference numeral 8 denotes an insulating ring provided on the upper and lower portions of the electrode plate group 4, respectively. Then, an electrolytic solution is injected, and a battery can is formed using the sealing plate. At this time, the safety valve can be used as a sealing plate. In addition to the safety valve, various conventionally known safety elements may be provided. For example, fuses, bimetals, P
A TC element or the like is used. In addition to the safety valve, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the battery case, a method of making a cut in the battery case, a gasket cracking method, a sealing plate cracking method, or a cutting method with a lead plate can be used. Further, the charger may be provided with a protection circuit incorporating measures for overcharging and overdischarging, or may be connected independently. As a measure against overcharging, a method of interrupting the current by increasing the internal pressure of the battery can be provided. At this time, a compound for increasing the internal pressure can be contained in the mixture or the electrolyte. Compounds for increasing the internal pressure include Li 2 CO 3 , LiHCO 3 , Na 2 CO 3 , NaHCO 3 ,
Carbonates such as CaCO 3 and MgCO 3 ;
Cap, battery case, sheet, lead plate welding method,
Known methods (eg, DC or AC electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. A conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used as the sealing agent for closing.

【0046】負極板6は、得られた前記負極材料75重
量%に対し、導電剤である炭素粉末20重量%と結着剤
のポリフッ化ビニリデン樹脂5重量%を混合し、これら
を脱水N−メチルピロリジノンに分散させてスラリーを
作製し、銅箔からなる負極集電体上に塗布し、乾燥後、
圧延して作製した。
The negative electrode plate 6 was prepared by mixing 20% by weight of a carbon powder as a conductive agent and 5% by weight of a polyvinylidene fluoride resin as a binder with respect to 75% by weight of the obtained negative electrode material, and dehydrating the mixture. A slurry is prepared by dispersing in methylpyrrolidinone, coated on a negative electrode current collector made of copper foil, dried,
It was produced by rolling.

【0047】一方、正極板5は、コバルト酸リチウム粉
末85重量%に対し、導電剤の炭素粉末10重量%と結
着剤のポリフッ化ビニリデン樹脂5重量%を混合し、こ
れらを脱水N−メチルピロリジノンに分散させてスラリ
ーを作製し、アルミ箔からなる正極集電体上に塗布し、
乾燥後、圧延して作製した。
On the other hand, the positive electrode plate 5 is prepared by mixing 10% by weight of carbon powder as a conductive agent and 5% by weight of polyvinylidene fluoride resin as a binder with respect to 85% by weight of lithium cobalt oxide powder and dehydrated N-methyl. A slurry is prepared by dispersing it in pyrrolidinone and applied on a positive electrode current collector made of aluminum foil,
After drying, it was produced by rolling.

【0048】また有機電解液にはエチレンカーボネート
とエチルメチルカーボネートの体積比1:1の混合溶媒
に、LiPF6を1.5モル/リットル溶解したものを
使用した。
As the organic electrolyte, a solution prepared by dissolving 1.5 mol / l of LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 was used.

【0049】(実施例1)実施例1においては、正負極
間に位置するセパレータの突き刺し強度を300g程度
付近に限定し、かつセパレータの厚みが(1)10μm、
(2)13μm、(3)15μm、(4)20μm、(5)30
μm、(6)40μm、(7)45μmとした。なおセパレ
ータの材質はポリエチレン製の微多孔膜を用いた。
Example 1 In Example 1, the piercing strength of the separator located between the positive and negative electrodes was limited to about 300 g, and the thickness of the separator was (1) 10 μm.
(2) 13 μm, (3) 15 μm, (4) 20 μm, (5) 30
μm, (6) 40 μm, and (7) 45 μm. The material of the separator was a microporous polyethylene film.

【0050】以上のようにして、(表1)に示す材料A
〜Gを負極に用い、セパレータの厚みの異なった電池を
作製した(例えば、負極材料Aを用い、セパレータが1
0μmのとき、電池A-(1)と表わす。)。これらのう
ち、電池(3)、(4)、(5)、(6)は実施例、電池(1)、
(2)、(7)は比較例として用いた電池である。尚、作製
した円筒型電池は直径18mm、高さ650mmであ
る。これらの電池を100mAの定電流で、まず4.1
Vになるまで充電した後、100mAの定電流で2.0
Vになるまで放電する充放電サイクルを繰り返した。ま
た充放電は20℃の恒温槽の中で行った。尚、充放電は
100サイクルまで繰り返し行い、初期の放電容量に対
する100サイクル目の放電容量の比を容量維持率とし
て(表2)〜(表8)に示す。
As described above, the material A shown in (Table 1)
To G were used as the negative electrodes, and batteries having different thicknesses of the separators were produced (for example, when the negative electrode material A was used and the separator was 1
When the thickness is 0 μm, it is represented as Battery A- (1). ). Among these, batteries (3), (4), (5), and (6) are examples, batteries (1),
(2) and (7) are batteries used as comparative examples. The manufactured cylindrical battery had a diameter of 18 mm and a height of 650 mm. These batteries were first charged at 4.1 mA with a constant current of 100 mA.
After charging until the voltage reaches V, a constant current of 100 mA
The charge / discharge cycle of discharging until the voltage reached V was repeated. Charge and discharge were performed in a constant temperature bath at 20 ° C. The charge / discharge was repeated up to 100 cycles, and the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the initial discharge capacity is shown in Tables 2 to 8 as a capacity retention ratio.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】[0053]

【表4】 [Table 4]

【0054】[0054]

【表5】 [Table 5]

【0055】[0055]

【表6】 [Table 6]

【0056】[0056]

【表7】 [Table 7]

【0057】[0057]

【表8】 [Table 8]

【0058】また同様の円筒型電池を、負極材料に黒鉛
材料を用いて作製したところ、初期の放電容量で151
0mAh、100サイクル目の容量維持率で92%が得
られた。
When a similar cylindrical battery was manufactured using a graphite material as the negative electrode material, the initial discharge capacity was 151%.
A capacity retention of 92% was obtained at 0 mAh and at the 100th cycle.

【0059】(表2)〜(表8)を見て明らかなよう
に、セパレータの突き刺し強度が300g程度の時、セ
パレータの厚みが15μm以上、かつ40μm以下であ
る電池(3)〜(6)で黒鉛材料を用いて作成した電池より
高容量でかつ容量維持率が85%以上と充放電サイクル
特性が優れていることがわかった。これに対してセパレ
ータの厚みが15μm以下であった電池(1)、(2)は容
量維持率が60%以下となり十分な特性を得ることがで
きなかった。
As is apparent from Tables 2 to 8, when the piercing strength of the separator is about 300 g, the batteries (3) to (6) whose separator thickness is 15 μm or more and 40 μm or less. It was found that the battery had a higher capacity and a capacity retention rate of 85% or more than the battery prepared using the graphite material, and thus had excellent charge / discharge cycle characteristics. On the other hand, in the batteries (1) and (2) in which the thickness of the separator was 15 μm or less, the capacity retention ratio was 60% or less, and sufficient characteristics could not be obtained.

【0060】この容量劣化が生ずる原因は、各電池(A,
B,C,D,E,F,G)の電池(1)、(2)では充電時の負極
材料の体積膨張により、負極板表面に存在する負極材料
または導電材等が正負極間に位置するセパレータを部分
的に突き破って、正負極間で微少短絡を起こす現象が生
じ、良好な充放電サイクル特性を得ることができなかっ
たものと考えられる。
The cause of the capacity deterioration is that each battery (A,
In B, C, D, E, F, G) batteries (1) and (2), the negative electrode material or conductive material existing on the negative electrode plate surface is located between the positive and negative electrodes due to the volume expansion of the negative electrode material during charging. It is considered that a phenomenon occurs in which a short circuit occurs between the positive electrode and the negative electrode due to partial breakthrough of the separator, and good charge / discharge cycle characteristics cannot be obtained.

【0061】一方、各電池(A,B,C,D,E,F,G)の電
池(7)では、微少短絡によるサイクル劣化はないもの
の、電池容器内に占めるセパレータの体積が増加し、そ
の分リチウムの吸蔵・放出が可能な正極と負極の充填量
が減少するため初期の放電容量が黒鉛材料を負極として
用いた電池と同程度となり、高容量電池の実現が不可能
であった。
On the other hand, in the battery (7) of each battery (A, B, C, D, E, F, G), although there is no cycle deterioration due to a minute short circuit, the volume of the separator occupying in the battery container increases, As a result, the filling amount of the positive electrode and the negative electrode capable of inserting and extracting lithium is reduced, so that the initial discharge capacity is almost the same as that of the battery using the graphite material as the negative electrode, and it has been impossible to realize a high-capacity battery.

【0062】(実施例2)実施例2においては、正負極
間に位置するセパレータの厚みを15μmに限定し、か
つセパレータの突き刺し強度が(8)152g、(9)20
4g、(10)303g、(11)411gを用意した。な
おセパレータの材質はポリエチレン製の微多孔膜を用い
た。
Example 2 In Example 2, the thickness of the separator located between the positive and negative electrodes was limited to 15 μm, and the piercing strength of the separator was (8) 152 g, (9) 20
4 g, (10) 303 g, and (11) 411 g were prepared. The material of the separator was a microporous polyethylene film.

【0063】以上のようにして、(表1)に示す材料A
を負極に用い、セパレータの突き刺し強度の異なった電
池を作製した(例えば、負極材料Aを用い、セパレータ
の突き刺し強度が152gのとき、電池A-(8)と表わ
す。)。これらのうち、電池(9)、(10)、(11)は実
施例、電池(8)は比較例として用いた電池である。尚、
作製した円筒型電池は直径18mm、高さ650mmで
ある。これらの電池を100mAの定電流で、まず4.
1Vになるまで充電した後、100mAの定電流で2.
0Vになるまで放電する充放電サイクルを繰り返した。
また充放電は20℃の恒温槽の中で行った。尚、充放電
は100サイクルまで繰り返し行い、初期の放電容量に
対する100サイクル目の放電容量の比を容量維持率と
して(表9)に示す。
As described above, the material A shown in (Table 1)
Was used as a negative electrode to produce batteries having different piercing strengths of the separator (for example, when the piercing strength of the separator was 152 g using the negative electrode material A, this was represented as a battery A- (8)). Among these, batteries (9), (10), and (11) are batteries used as examples and battery (8) is a battery used as a comparative example. still,
The manufactured cylindrical battery has a diameter of 18 mm and a height of 650 mm. These batteries were first charged with a constant current of 100 mA.
After charging until 1V, at a constant current of 100mA 2.
The charge / discharge cycle of discharging until the voltage reached 0 V was repeated.
Charge and discharge were performed in a constant temperature bath at 20 ° C. The charge and discharge were repeated up to 100 cycles, and the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the initial discharge capacity is shown in Table 9 as a capacity retention ratio.

【0064】[0064]

【表9】 [Table 9]

【0065】(表9)を見て明らかなように、セパレー
タの突き刺し強度が200g以上である電池(9)〜(1
1)で容量維持率が85%以上と充放電サイクル特性が
優れていることがわかった。これに対してセパレータの
突き刺し強度が200g以下であった電池(8)は容量維
持率が40%程度となり十分な特性を得ることができな
かった。
As is clear from Table 9, batteries (9) to (1) having a separator piercing strength of 200 g or more were obtained.
In 1), it was found that the capacity retention ratio was 85% or more and the charge / discharge cycle characteristics were excellent. On the other hand, in the battery (8) in which the piercing strength of the separator was 200 g or less, the capacity retention ratio was about 40%, and sufficient characteristics could not be obtained.

【0066】この容量劣化が生ずる原因は、電池(8)で
はセパレータの突き刺し強度が小さいため、充電時の負
極材料の体積膨張により、負極板表面に存在する負極材
料または導電材等が正負極間に位置するセパレータを部
分的に突き破って、正負極間で微少短絡を起こす現象が
生じ、良好な充放電サイクル特性を得ることができなか
ったものと考えられる。
The cause of the capacity deterioration is that, in the battery (8), since the piercing strength of the separator is small, the negative electrode material or the conductive material existing on the surface of the negative electrode plate between the positive and negative electrodes due to the volume expansion of the negative electrode material during charging. It is considered that a phenomenon occurred in which the separator positioned partially was pierced to cause a minute short circuit between the positive and negative electrodes, and good charge / discharge cycle characteristics could not be obtained.

【0067】なお本実施例2では、セパレータの厚みを
本発明で限定する15μm以上40μm以下の範囲の中
で一番小さい値である15μmに限定して、突き刺し強
度の違うセパレータを用意して電池を作成したが、本発
明で限定する厚みで突き刺し強度が200g以上であれ
ば、微少短絡を起こさないことは実施例1、2の結果か
ら容易に推察できる。
In the second embodiment, the thickness of the separator is limited to 15 μm, which is the smallest value in the range of 15 μm to 40 μm defined by the present invention, and separators having different piercing strengths are prepared. However, if the piercing strength is 200 g or more at the thickness limited by the present invention, it can be easily inferred from the results of Examples 1 and 2 that a micro short circuit does not occur.

【0068】また実施例2では、負極材料に材料Aのみ
を用いたが、その他の材料B〜Gにおいても同様な効果
が得られた。
In Example 2, only the material A was used as the negative electrode material. However, the same effect was obtained with the other materials BG.

【0069】さらに本実施例では、セパレータの材質が
ポリエチレン製の微多孔膜を用いたが、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンなどの単独又は組み合わせたオレフィ
ン系ポリマーを用いても同様な効果が得られた。
Further, in this example, a microporous membrane made of polyethylene was used as the material of the separator. However, similar effects were obtained by using an olefin polymer alone or in combination such as polypropylene and polyethylene.

【0070】なお本実施例で用いた負極材料を構成する
元素は、固相Bの構成元素である2族元素としてMg、
遷移元素としてFeおよびMo、12族元素としてZn
およびCd、13族元素としてIn、14族元素として
Pbを用いたが、これら以外の各族の元素を用いても同
様な効果が得られた。
The elements constituting the negative electrode material used in this example were Mg as a Group 2 element which is a constituent element of the solid phase B, and
Fe and Mo as transition elements, Zn as Group 12 element
In addition, although In was used as Cd and a Group 13 element and Pb was used as a Group 14 element, similar effects were obtained by using other Group elements.

【0071】また負極材料構成元素の仕込み比率につい
ては、特に限定されたものではなく、相が2相になり、
1相(固相A)が主にSnを主体とした相で、もう一つ
別の相(固相B)がその周りを一部または全部を被覆す
るような状態になればよく、仕込み組成を特に限定する
ものではない。相Bは(表1)に示した固溶体,金属間
化合物のみからなるだけではなく、それぞれの各固溶
体,金属間化合物を構成している元素やそれ以外の元素
が微量存在している場合も含まれる。
Further, the charging ratio of the constituent elements of the negative electrode material is not particularly limited, and the phases become two phases.
One phase (solid phase A) is a phase mainly composed of Sn, and another phase (solid phase B) may be in a state of partially or entirely covering the periphery thereof. Is not particularly limited. Phase B not only consists of the solid solution and intermetallic compound shown in (Table 1), but also includes the case where each of the solid solution and the element constituting the intermetallic compound and a small amount of other elements are present. It is.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の炭
素質材料を負極材料としたものよりも高容量で、かつサ
イクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られる。
As described above, according to the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having higher capacity and superior cycle characteristics than a conventional carbonaceous material using a negative electrode material can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例における円筒型電池の縦断面図FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電池ケース 2 封口板 3 絶縁パッキング 4 極板群 5 正極板 5a 正極リード 6 負極板 6a 負極リード 7 セパレータ 8 絶縁リング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 2 Sealing plate 3 Insulating packing 4 Electrode plate group 5 Positive electrode plate 5a Positive electrode lead 6 Negative electrode plate 6a Negative electrode lead 7 Separator 8 Insulating ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 芳明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H003 AA04 BB01 BC05 5H014 AA02 AA06 EE05 EE10 5H017 AA03 CC01 EE01 EE04 EE05 EE06 EE07 5H029 AJ05 AK03 AL01 AL11 AM03 AM04 AM07 BJ02 BJ14 DJ04 HJ00 HJ04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiaki Nitta 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. EE07 5H029 AJ05 AK03 AL01 AL11 AM03 AM04 AM07 BJ02 BJ14 DJ04 HJ00 HJ04

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非水電解質、セパレータ、およびリチウ
ムの吸蔵・放出が可能な正極と負極を備えた非水電解質
二次電池において、前記負極は、固相Aからなる核粒子
の周囲の全面または一部を、固相Bによって被覆した複
合粒子で、前記固相Aはスズを構成元素として含み、前
記固相Bは固相Aの構成元素であるスズと、前記構成元
素を除いて、周期表の2族元素、遷移元素、12族、1
3族元素、ならびに炭素を除く14族元素からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の元素との固溶体、または金
属間化合物である材料を用い、前記セパレータの厚みが
15μm以上40μm以下であり、かつ前記セパレータ
の突き刺し強度が200g以上であることを特徴とする
非水電解質二次電池。
1. A non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte, a separator, and a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, wherein the negative electrode is formed on the entire surface around the core particles composed of solid phase A or A part of the composite particles is coated with a solid phase B. The solid phase A contains tin as a constituent element, and the solid phase B has a periodic structure except for tin as a constituent element of the solid phase A and the constituent elements. Group 2 element, transition element, group 12 and 1
Group 3 elements, and a solid solution with at least one element selected from the group consisting of Group 14 elements excluding carbon, or a material that is an intermetallic compound, the thickness of the separator is 15 μm or more and 40 μm or less, and A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the piercing strength of the separator is 200 g or more.
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