JP2000323174A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JP2000323174A
JP2000323174A JP11131020A JP13102099A JP2000323174A JP 2000323174 A JP2000323174 A JP 2000323174A JP 11131020 A JP11131020 A JP 11131020A JP 13102099 A JP13102099 A JP 13102099A JP 2000323174 A JP2000323174 A JP 2000323174A
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JP
Japan
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negative electrode
electrode
battery
carbon
roughness
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Application number
JP11131020A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Usumi
羽隅  毅
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the degradation or the like of charge-discharge capacity and to improve a high-rate discharge characteristic and a low-temperature characteristic by providing a positive electrode and/or a negative electrode of which surface has a specific roughness. SOLUTION: The center line average roughness of the surface of a positive electrode and/or a negative electrode is set to 5.0 μm or more. When the roughness is less than 5.0 μm, the safety of a battery can not be improved. In order to process the surface of the electrode to this roughness, a brushing method and excimer laser irradiation are particularly recommended. A nonaqueous electrolyte comprises an organic electrolytic solution comprising an organic solvent, anions and cations, and a porous high-polymer electrolyte swelled by the electrolytic solution. The negative electrode can contain two or more kinds of negative electrode active materials different in material and/or shape. Al and hard-to-graphatize carbon, or SnO, Li and easy-to-graphatize carbon can be offered as mixtures different in material. Graphatized MCMB, scale-like natural graphite and the like can be offered as mixtures different in shape.

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
池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の発展に伴って、新しい
高性能二次電池の出現が期待されている。電子機器の電
源としては、各種二次電池が使用されているが、最近で
は、非水系電解質を使用した3V以上の高電圧系電池が
つくられており、その代表的な電池としていわゆるリチ
ウム二次電池がある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic devices, the appearance of new high-performance secondary batteries is expected. Various secondary batteries are used as power supplies for electronic devices. Recently, high-voltage batteries of 3 V or more using non-aqueous electrolytes have been manufactured, and a typical example thereof is a so-called lithium secondary battery. There is a battery.

【0003】負極に金属リチウムを使用する二次電池
は、金属リチウムのデンドライト析出によって短絡が発
生しやすく、寿命が短いという欠点があり、また、金属
リチウムの反応性が高いために、安全性を確保すること
が困難である。そのために、金属リチウムのかわりにグ
ラファイトやカーボン等の炭素系材料を使用する、いわ
ゆるリチウムイオン二次電池が考案された。
[0003] Secondary batteries using metallic lithium for the negative electrode are disadvantageous in that a short circuit is apt to occur due to the precipitation of metallic lithium dendrite, and the life is short. In addition, safety is high due to the high reactivity of metallic lithium. It is difficult to secure. To this end, a so-called lithium ion secondary battery has been devised which uses a carbon-based material such as graphite or carbon instead of metallic lithium.

【0004】リチウムイオン二次電池においては、その
安全性上の問題から活物質の利用率が制限されるため
に、活物質の充放電可能な容量から期待される電池のエ
ネルギー密度よりも、実用上のエネルギー密度が低下す
るという問題点がある。
In a lithium ion secondary battery, the utilization rate of an active material is limited due to safety issues. Therefore, the lithium ion secondary battery has a higher practical energy density than expected from the chargeable / dischargeable capacity of the active material. There is a problem that the above energy density is reduced.

【0005】また、負極に使用されるグラファイトやカ
ーボン等の炭素系負極材料は、短繊維や球状、薄片状、
不定形等様々なものが使用されるが、そのほとんどが微
細な粒子であるため、嵩高い。このため、このような嵩
高い粒子を使用する場合、電極の体積あたりのエネルギ
ー密度を向上させるために、電極をロールプレス等によ
り圧縮加工することが一般におこなわれている。この様
な加工は正極でもおこなわれており、圧縮加工による体
積あたりのエネルギー密度の向上は、電池生産において
必須となっている。
[0005] Carbon-based negative electrode materials such as graphite and carbon used for the negative electrode include short fibers, spheres, flakes, and the like.
Various materials such as irregular shapes are used, but most of them are fine particles and therefore bulky. For this reason, when such bulky particles are used, it is common practice to compress the electrode by a roll press or the like in order to improve the energy density per volume of the electrode. Such processing is also performed on the positive electrode, and improvement in energy density per volume by compression processing is essential in battery production.

【0006】固体表面の加工法としてレーザを用いた方
法がある。このレーザ加工法には熱的加工法と光化学的
加工法がある。熱的加工法とは、例えば、金属などの対
象物にレーザを照射し、レーザ吸収による発熱により、
溶断もしくは溶接するものである。これに対して光化学
的加工法とは、紫外線域に強い吸収を持つ、例えば有機
物などの対象物に紫外線を照射し、対象物を構成してい
る分子の結合鎖を切断するものである。
As a method for processing a solid surface, there is a method using a laser. This laser processing method includes a thermal processing method and a photochemical processing method. The thermal processing method, for example, irradiates an object such as metal with a laser, and generates heat by laser absorption,
Fusing or welding. On the other hand, the photochemical processing method irradiates an object such as an organic substance, which has strong absorption in the ultraviolet region, with ultraviolet rays, and cuts a bond chain of a molecule constituting the object.

【0007】このようなレーザーの中にエキシマレーザ
がある。これは励起状態の分子が基底状態に落ちる時に
放出される光である。この光を放出するために使用され
る媒質ガスとしてXeF、XeCl、XeBr、Kr
F、KrCl、ArF、ArCl、F2等が使用され
る。これらの媒質ガスは350〜157nmの波長のレ
ーザーを放出する。これらの短波長のレーザーは非常に
エネルギーが高いため、この様な波長を持つ光が対象物
に照射されると対象物の分子の化学結合が切断され、そ
の結果、対象物が原子レベルで分解する。このような加
工法はこれまで半導体のエッチングに使用されてきた。
An excimer laser is one such laser. This is the light emitted when the excited state molecules fall to the ground state. XeF, XeCl, XeBr, Kr are used as medium gases used for emitting this light.
F, KrCl, ArF, ArCl, F 2 and the like are used. These medium gases emit a laser with a wavelength of 350-157 nm. Because these short-wavelength lasers have very high energy, irradiating an object with light of such a wavelength breaks the chemical bonds of the molecules of the object, and as a result, the object is decomposed at the atomic level. I do. Such processing methods have hitherto been used for etching semiconductors.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加工度
の大きい圧縮加工をおこなった場合、体積あたりのエネ
ルギー密度は大きく向上するが、加工表面、すなわち電
極表面がつぶれすぎて、電極合剤粒子が変形する現象が
見られる。この様な電極を用いた電池では、電極表面で
イオン伝導性に対する抵抗が大きくなるため、高電流密
度で充放電をおこなった場合、分極が大きく、電池電圧
が大きく低下するという問題があった。
However, when compression processing with a high degree of processing is performed, the energy density per volume is greatly improved, but the processed surface, that is, the electrode surface is over-crushed and the electrode mixture particles are deformed. Is seen. In a battery using such an electrode, resistance to ionic conductivity increases on the electrode surface, so that when charging and discharging are performed at a high current density, there is a problem that polarization is large and the battery voltage is greatly reduced.

【0009】特に、形状や性質の異なる二種類以上の活
物質を含む負極の場合、ロールプレス等の圧縮加工をす
ると、電極表面の多孔度が減少しやすい。この様な電極
を用いて作製した電池では、負極表面においてリチウム
イオンの拡散や泳動が容易におこなわれないと、充電時
に金属リチウムの電析という現象があらわれる。この電
析は、特に急速充電のような、大電流が流れる場合や、
電解質の特性が低下する0℃以下の低温において顕著に
見られる。金属リチウムの電析は、これが電極表面で生
じた場合、短絡の原因となる。
In particular, in the case of a negative electrode containing two or more types of active materials having different shapes and properties, the porosity of the electrode surface is liable to decrease when compression processing such as roll pressing is performed. In a battery manufactured using such an electrode, if lithium ions are not easily diffused or migrated on the surface of the negative electrode, a phenomenon of electrodeposition of metallic lithium during charging appears. This electrodeposition is particularly effective when a large current flows, such as rapid charging,
This is remarkably observed at a low temperature of 0 ° C. or lower at which the characteristics of the electrolyte deteriorate. Electrodeposition of metallic lithium, if it occurs on the electrode surface, causes a short circuit.

【0010】特に、炭素系負極活物質に充電するのみな
らず、電極の内部に電析させる充電をおこなう電池設計
とした場合には、電極表面がつぶれすぎた場合、リチウ
ムが電極の表面に優先的に電析し、短絡発生等の安全性
が低下する問題があった。
In particular, when the battery is designed to charge not only the carbon-based negative electrode active material but also the electrodeposited electrode, if the electrode surface is over-crushed, lithium has a priority over the electrode surface. There has been a problem that the electrodeposition is caused by the electrodeposition and the safety such as the occurrence of short circuit is reduced.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みなされたもので、電極の表面が中心線平均粗さ(R
a)5.0μm以上である正極または/および負極を備
えることを特徴とする非水電解質二次電池である第一の
発明である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has an electrode surface having a center line average roughness (R).
a ) The first invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode and / or a negative electrode having a size of 5.0 μm or more.

【0012】第一の発明にかかり、イオン導電性有孔性
高分子電解質を正極と負極間に配し、正極中と負極中の
少なくとも一方にイオン導電性有孔性高分子含むことを
特徴とする非水電解質二次電池である第二の発明であ
る。
According to the first invention, an ion-conductive porous polymer electrolyte is disposed between a positive electrode and a negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode contains an ion-conductive porous polymer. The second invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0013】第一または二の発明にかかり、負極が、材
質または/および形状の異なる二種類以上の負極活物質
を含むことを特徴とすることを特徴とする非水電解質二
次電池である第三の発明である。
According to the first or second invention, the nonaqueous electrolyte secondary battery is characterized in that the negative electrode contains two or more types of negative electrode active materials having different materials and / or shapes. This is the third invention.

【0014】[0014]

【発明の実施形態】本発明による非水電解質二次電池
は、正極または/および負極の表面の中心線平均粗さが
5.0μmRa以上とする。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention embodiments of the Invention, the center line average roughness of the positive electrode and / or negative electrode surface and 5.0MyumR a more.

【0015】本発明における中心線平均粗さとは、JI
S B 0601に準じるものであり、簡単に説明する
と以下の通りである。中心線平均粗さは、粗さ曲線から
その中心線の方向に測定長さLの部分を抜き取り、この
抜き取り部分の中心線をX軸、縦倍率の方向をY軸と
し、粗さ曲線をy=f(x)で表したとき、次の式によ
って求められる値をマイクロメートル(μm)で表した
ものをいう。
The center line average roughness in the present invention is defined by JI
This is based on SB0601, and is briefly described below. The center line average roughness is obtained by extracting a portion of the measured length L from the roughness curve in the direction of the center line, setting the center line of the extracted portion as the X axis, the longitudinal magnification direction as the Y axis, and defining the roughness curve as y. = F (x) means a value obtained by the following equation expressed in micrometers (μm).

【0016】[0016]

【数1】 中心線平均粗さ(Ra)が12.5μm以下の場合は測
定長Lは2.5mm以上とする。ただし、Raが12.
5μmを超え、100μm以下の場合は測定長Lを7.
5mm以上とする。カットオフ値はJIS規格に従い、
0.8mmとした。カットオフ値とは、JIS規格での
定めに準じている。すなわち、粗さ曲線のカットオフ値
は、粗さ曲線を求める場合に減衰率が−12dB/oc
tの高域フィルタを用いたとき、その利得が75%にな
る周波数に対応する波長をいう。
(Equation 1) When the center line average roughness (R a ) is 12.5 μm or less, the measurement length L is 2.5 mm or more. However, when Ra is 12.
If it exceeds 5 μm and is 100 μm or less, the measurement length L is set to 7.
5 mm or more. The cut-off value follows the JIS standard,
0.8 mm. The cut-off value conforms to the stipulation in the JIS standard. That is, when the roughness curve is obtained, the cutoff value of the roughness curve is such that the attenuation rate is -12 dB / oc.
When a high-pass filter of t is used, the wavelength corresponds to a frequency at which the gain becomes 75%.

【0017】本発明において、この中心線平均粗さは
5.0μm以上であることが好ましく、より好ましくは
8.0μm以上であり、最も好ましくは10μm以上で
ある。また、電極の厚さをtμmとしたとき、Ra/t
は0.005以上となるのが好ましく、より好ましくは
0.015以上であり、さらに好ましくは0.045以
上である。
In the present invention, the center line average roughness is preferably at least 5.0 μm, more preferably at least 8.0 μm, and most preferably at least 10 μm. Further, when the thickness of the electrode is t μm, Ra / t
Is preferably at least 0.005, more preferably at least 0.015, even more preferably at least 0.045.

【0018】電極表面の中心線平均粗さが5.0μmよ
り小さい場合には、電池の安全性向上のためには効果が
小さい。また、中心線平均粗さが5.0μm以上の場合
には安全性の高い電池が得られ、安全性という点では中
心線平均粗さの上限については特に限定する必要はない
が、中心線平均粗さを大きくするためには、レーザー加
工の回数を増やさなければならず、加工の時間がかかる
ため、中心線平均粗さは5.0μm以上であれば、特に
大きな値にする必要はない。
When the center line average roughness of the electrode surface is smaller than 5.0 μm, the effect is small for improving the safety of the battery. When the center line average roughness is 5.0 μm or more, a highly safe battery can be obtained. From the viewpoint of safety, the upper limit of the center line average roughness does not need to be particularly limited. In order to increase the roughness, it is necessary to increase the number of times of laser processing, and it takes a long time to perform the processing.

【0019】また、電池の安全性という点では、中心線
平均粗さを5.0μm以上とする極板は、負極板の場合
に特に有効であるが、正極板の場合でも効果があること
はいうまでもない。
In terms of battery safety, an electrode plate having a center line average roughness of 5.0 μm or more is particularly effective in the case of a negative electrode plate, but is also effective in the case of a positive electrode plate. Needless to say.

【0020】電極表面を好ましい中心線平均粗さに加工
する方法としては、ブラッシング法、イオンミリング、
プラズマ照射、エキシマレーザー照射、紫外線ランプに
よる照射、赤外線照射、X線照射、乾式もしくは湿式の
化学エッチング等がある。なかでもブラッシング法とエ
キシマレーザー照射が好ましい。
As a method for processing the electrode surface to a preferable center line average roughness, brushing, ion milling,
Examples include plasma irradiation, excimer laser irradiation, irradiation with an ultraviolet lamp, infrared irradiation, X-ray irradiation, and dry or wet chemical etching. Among them, a brushing method and excimer laser irradiation are preferred.

【0021】ブラッシング法とは、ブラシで擦る最も簡
便でコストも安い方法である。これに対して、エキシマ
レーザー照射は非接触形の加工法であることから、レー
ザー照射による加工で活物質が潰れることがないため、
電極の孔が保存されて多孔度は減少しない。特にロール
プレス等により電極を圧縮加工した後、上記の加工方法
で好ましい中心線平均粗さに加工した場合、より好まし
い効果が得られる。それは、ロールプレス等の圧縮加工
をおこなった電極は、その表面で活物質粒子の潰れ等に
より多孔度が減少して、電解液の保持性が低下すること
から、リチウムイオンの伝導性が低下すると考えられ
る。このような活物質粒子の潰れは電極表面で顕著に見
られることから、電極表面の活物質粒子を部分的に剥離
するとリチウムイオンの伝導性を向上させることができ
る。つまり、圧縮加工後の電極を加工して、好ましい中
心線粗さにした場合、表面の多孔度を向上させることが
でき、この孔中により多くの電解質を含ませることが可
能となり、この結果、リチウムイオンの拡散特性を向上
させることができることとなり、高い電流密度の充電と
放電が可能となる。
The brushing method is the simplest and cheapest method of rubbing with a brush. On the other hand, since excimer laser irradiation is a non-contact processing method, the active material is not crushed by processing by laser irradiation.
The pores of the electrode are preserved and the porosity does not decrease. In particular, when the electrode is subjected to compression processing by a roll press or the like and then processed to a preferable center line average roughness by the above processing method, a more preferable effect is obtained. That is, the electrode that has been subjected to compression processing such as a roll press decreases the porosity due to crushing of the active material particles on the surface, and the retention of the electrolyte decreases, so that the lithium ion conductivity decreases. Conceivable. Since such crushing of the active material particles is remarkably observed on the electrode surface, when the active material particles on the electrode surface are partially peeled off, the conductivity of lithium ions can be improved. That is, when the electrode after compression processing is processed to have a preferable center line roughness, the porosity of the surface can be improved, and more electrolyte can be contained in the pores. As a result, The diffusion characteristics of lithium ions can be improved, and charging and discharging at a high current density can be performed.

【0022】本発明における非水電解質とは、有機溶媒
とアニオンとカチオンとからなる有機電解液と、この有
機電解液で膨潤した有孔性高分子電解質からなる。
The non-aqueous electrolyte in the present invention comprises an organic electrolyte comprising an organic solvent, an anion and a cation, and a porous polymer electrolyte swollen with the organic electrolyte.

【0023】有孔性イオン伝導性高分子電解質は、高分
子の部分がイオン伝導性を示すものである。その高分子
材料としては、非水電解液で膨潤してゲル状となること
によってリチウムイオン伝導性が得られる高分子、また
はポリエチレンオキシドなどのように非水電解液によっ
て膨潤しないでもリチウムイオンが移動可能な高分子な
どが用いられる。
In the porous ion-conductive polymer electrolyte, the polymer portion exhibits ion conductivity. As the polymer material, lithium ions can be obtained by swelling in a non-aqueous electrolyte to form a gel and lithium ion conductivity can be obtained, or lithium ions can be transferred without swelling by a non-aqueous electrolyte such as polyethylene oxide. Possible polymers are used.

【0024】具体的なには、ポリエチレンオキシド、ポ
リプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアクリロ
ニトリル、ポリビニリデンフルオライド、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサ
フルオロプロピレン、ポリメチルアクリレート、ポリビ
ニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニル
アセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミ
ン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン及
びこれらの誘導体を単独で、あるいは混合して用いても
よい。また、上記高分子を構成するモノマーを複数、共
重合させた高分子を用いてもよい。
Specifically, polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polymethyl Acrylate, polyvinyl alcohol, polymethacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polybutadiene, polystyrene, polyisoprene, and derivatives thereof may be used alone or in combination. Further, a polymer obtained by copolymerizing a plurality of monomers constituting the polymer may be used.

【0025】また、本発明による非水電解質二次電池に
使用するリチウムイオン伝導性高分子電解質は有孔性で
あるために、孔中に含まれた遊離の有機電解液中をリチ
ウムイオンが高速に拡散することができ、連通孔を有さ
ないリチウムイオン伝導性高分子電解質を用いた従来の
電池と異なって、二次電池として実用的な充放電性能が
得られる。
Further, since the lithium ion conductive polymer electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is porous, lithium ions can be rapidly formed in the free organic electrolyte contained in the pores. Unlike conventional batteries using a lithium ion conductive polymer electrolyte having no communication hole, practical charge / discharge performance as a secondary battery can be obtained.

【0026】上記のイオン伝導性高分子の有孔化の方法
としては、延伸法、溶媒除去法、針刺し法等があり、こ
れらの組み合わせでも良い。
Examples of the method for perforating the ion-conductive polymer include a stretching method, a solvent removing method, and a needle sticking method, and a combination thereof.

【0027】上記の延伸法とは、上記の高分子の合成
後、一軸もしくは二軸で引っ張り応力を加えて有孔化す
る方法である。
The above-mentioned stretching method is a method in which after the above-mentioned polymer is synthesized, a uniaxial or biaxial tensile stress is applied to make the polymer porous.

【0028】上記の溶媒除去法とは、上記の高分子を溶
媒(A)に溶解した高分子溶液を、高分子に対して不溶
性で溶媒(A)に対して相溶性である溶媒(B)中に浸
漬することによって高分子溶液の溶媒を除去し、これに
よりその溶媒の除去された部分が孔となって高分子が固
化して有孔性高分子が得られる。
The above-mentioned solvent removal method means that a polymer solution in which the above polymer is dissolved in a solvent (A) is dissolved in a solvent (B) which is insoluble in the polymer and compatible with the solvent (A). The solvent of the polymer solution is removed by immersion in the solvent, whereby the portion from which the solvent has been removed becomes a hole, and the polymer is solidified to obtain a porous polymer.

【0029】上記の針刺し法とは、先端の鋭利な細線等
で機械的に高分子に孔をあける方法である。
The above-mentioned needle piercing method is a method of mechanically piercing a polymer with a sharp fine line or the like at the tip.

【0030】上記の溶媒(A)としては、n−メチル−
2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムア
ミド、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド、アセトン、アセチルアセトン等から選
択できる。また、これらの複数を混合して用いても良い
上記の溶媒(B)としては、水、エタノール、メタノー
ル、イソプロピルアルコール等から選択できる。また、
これらの複数を混合して用いても良い。上記の有機電解
液を構成する有機溶媒としては、たとえば、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスル
ホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、トリメチルホスフェート、トリエ
チルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、
1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒及び
これらの混合物を用いてもよい。
As the solvent (A), n-methyl-
It can be selected from 2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, formamide, N-methylformamide, dimethylsulfoxide, acetone, acetylacetone and the like. The solvent (B) which may be used by mixing a plurality of them can be selected from water, ethanol, methanol, isopropyl alcohol and the like. Also,
These may be used in combination. Examples of the organic solvent constituting the organic electrolyte include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, and trimethyl phosphate. , Triethyl phosphate, tributoxyethyl phosphate,
Polar solvents such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolane, and methyl acetate, and mixtures thereof may be used.

【0031】上記の有機電解液を構成するカチオンとし
ては、H+、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn
2+、Al3+から選択することができる。特にLi+が好
ましい。また、これらを複数用いても良い。
The cations constituting the organic electrolyte include H + , Li + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Zn
2+ and Al 3+ can be selected. Particularly, Li + is preferable. Also, a plurality of these may be used.

【0032】上記の有機電解液を構成するアニオンとし
ては、PF6 -、BF4 -、AsF6 -、ClO4 -、SC
-、I-、Cl-、Br-、CF3SO3 -、CF3CO2 -
(CF3SO22-、から選択することができる。ま
た、これらの複数を使用しても良い。特に、PF6 -、C
lO4 -が好ましい。
The anions constituting the organic electrolyte include PF 6 , BF 4 , AsF 6 , ClO 4 , SC
N -, I -, Cl - , Br -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CO 2 -,
(CF 3 SO 2 ) 2 N . Further, a plurality of these may be used. In particular, PF 6 -, C
lO 4 - is preferred.

【0033】また、充放電特性、安全性、寿命特性また
は保存特性等を改良する目的で、他の化合物を非水電解
質に加えても良い。例えば、ピリジン、ピロール、クラ
ウンエーテル、アルキルエーテル、トリエタノールアミ
ン、エチレンジアミン、ポリエチレングリコール、CO
2、HFなどである。また、これらの複数をもちいても
良い。
For the purpose of improving the charge / discharge characteristics, safety, life characteristics, storage characteristics, etc., other compounds may be added to the non-aqueous electrolyte. For example, pyridine, pyrrole, crown ether, alkyl ether, triethanolamine, ethylenediamine, polyethylene glycol, CO
2 , HF and the like. Further, a plurality of these may be used.

【0034】本発明で用いられる負極活物質としては、
炭素材料、合金、酸化物、オキシ水酸化物、硫酸塩、炭
化物、窒化物等がある。
The negative electrode active material used in the present invention includes:
There are carbon materials, alloys, oxides, oxyhydroxides, sulfates, carbides, nitrides and the like.

【0035】上記の炭素材料としては、例えば、炭素前
駆体を550℃〜1000℃の範囲で熱処理をして得た
低温焼成炭素がある。具体的には、コークス、フェノー
ル樹脂、ポリパラフェニレン、ペリレンなどを1000
℃以下で熱処理し、H、O、N等のヘテロ原子が一部残
った未炭化物がある。
As the above-mentioned carbon material, for example, there is low-temperature calcined carbon obtained by heat-treating a carbon precursor at a temperature of 550 ° C. to 1000 ° C. Specifically, coke, phenolic resin, polyparaphenylene, perylene
There is an uncarburized material which is heat-treated at a temperature of not more than ℃ and has a part of hetero atoms such as H, O and N remaining.

【0036】また、炭素前駆体を1000℃〜2000
℃の範囲で熱処理をして得た結晶性の低い炭素質材料が
ある。具体的には石油や石炭から得られるタールピッチ
を原料とした易黒鉛化性炭素であり、より具体的にはコ
ークス、MCMB、メソフューズピッチ系炭素繊維、熱
分解気相成長炭素繊維などがある。
Further, the carbon precursor is used at 1000 ° C. to 2000 ° C.
There is a low crystalline carbonaceous material obtained by heat treatment in the range of ° C. Specifically, it is graphitizable carbon made from tar pitch obtained from petroleum or coal, and more specifically, there is coke, MCMB, meso-fuse pitch-based carbon fiber, pyrolytic vapor grown carbon fiber, etc. .

【0037】そして熱硬化性樹脂を1000℃〜140
0℃で熱処理して得たガラス状炭素に代表される非晶質
構造に近い構造をもつ難黒鉛化性炭素がある。より具体
的にはフェノール樹脂焼成体、フルフリルアルコール樹
脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、疑似等方
性炭素などがある。
Then, the thermosetting resin is heated to 1000 ° C. to 140 ° C.
There is non-graphitizable carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon obtained by heat treatment at 0 ° C. More specifically, there are fired phenol resin, fired furfuryl alcohol resin, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudo isotropic carbon, and the like.

【0038】また、易黒鉛化性炭素を2000℃以上で
熱処理することによって得られる黒鉛質材料がある。具
体的には、人造黒鉛、黒鉛化MCMB、黒鉛化メソフュ
ーズピッチ系炭素繊維、黒鉛ウイスカーなどである。こ
れらに加えて、黒鉛質材料の中には天然黒鉛があり、そ
の形状は燐片状や土状そして球状のものがある。
There is a graphitic material obtained by heat-treating graphitizable carbon at 2000 ° C. or higher. Specific examples include artificial graphite, graphitized MCMB, graphitized mesofused pitch-based carbon fiber, and graphite whiskers. In addition to these, there is natural graphite among the graphitic materials, and its shape is scaly, earthy, and spherical.

【0039】上記の炭素材料は、乳鉢、ボールミル、流
星ボールミル、サンドミル、旋回気流型ジェットミル等
により粉砕することで、所定の粒子径にすることがで
き、必要によって、この粉砕の後に分級をすることがで
きる。よって、任意の粒子径を選択することができる
が、好ましくは、1〜100μmの粒子径を選択するの
が良く、より好ましくは2〜50μmの粒子径を選択す
るのが良い。最も好ましくは5〜30μmの粒子径であ
る。
The above carbon material can be crushed by a mortar, a ball mill, a meteor ball mill, a sand mill, a swirling jet mill or the like to have a predetermined particle size. If necessary, classification is performed after the crushing. be able to. Therefore, an arbitrary particle size can be selected, but it is preferable to select a particle size of 1 to 100 μm, and more preferable to select a particle size of 2 to 50 μm. Most preferably, the particle diameter is 5 to 30 μm.

【0040】また、炭素材料の形状としては、球状、燐
片状、短繊維状、長繊維状、薄片状、不定形等がある。
The shape of the carbon material includes a sphere, a flake, a short fiber, a long fiber, a flake, and an irregular shape.

【0041】負極活物質としての合金としては、有機電
解液を構成するカチオンと合金化するものが選択でき
る。リチウムカチオンの場合、具体的には、Na、M
g、Al、Si、Ca、Zn、Ga、Ge、Zr、A
g、Cd、Sn、Ir、Pt、Pb、Biよりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種以上の合金を使用することが
できる。リチウムと合金をつくる金属としては、Al、
Si、Zn、Snが、好ましい。またLi金属も負極活
物質として用いることができる。
As the alloy as the negative electrode active material, one that can be alloyed with cations constituting the organic electrolyte can be selected. In the case of a lithium cation, specifically, Na, M
g, Al, Si, Ca, Zn, Ga, Ge, Zr, A
At least one or more alloys selected from the group consisting of g, Cd, Sn, Ir, Pt, Pb, and Bi can be used. Al, as a metal that forms an alloy with lithium,
Si, Zn, and Sn are preferred. Li metal can also be used as a negative electrode active material.

【0042】負極活物質としての酸化物、オキシ水酸化
物、硫酸塩、炭化物としては、合金化する元素の酸化
物、オキシ水酸化物、硫酸塩、炭化物が選択でき、具体
的には、SnO、SnO2、SiO、AgO、PbO、
Sn32(OH)2、SnSO4、ZrC、SiCなどが
選択できる。また、これらの材料にP、S、B等を加え
た非晶質負極材料を用いてもよい。
As oxides, oxyhydroxides, sulfates and carbides as the negative electrode active material, oxides, oxyhydroxides, sulfates and carbides of elements to be alloyed can be selected. , SnO 2 , SiO, AgO, PbO,
Sn 3 O 2 (OH) 2 , SnSO 4 , ZrC, SiC and the like can be selected. Further, an amorphous negative electrode material obtained by adding P, S, B, etc. to these materials may be used.

【0043】負極活物質としての窒化物としては、Li
3-AAN(0≦A≦0.6、M=Co、Ni、Cu)を
用いても良い。
As the nitride as the negative electrode active material, Li is used.
3-A M A N (0 ≦ A ≦ 0.6, M = Co, Ni, Cu) may be used.

【0044】また、負極活物質としては、上記の炭素材
料、合金、金属、酸化物、オキシ水酸化物、硫酸塩、窒
化物等を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用
いても良い。混合の方法は、均一であっても、不均一で
あっても、また、ある材料の表面に別の材料を担持する
形態を選択しても良い。
As the negative electrode active material, the above-mentioned carbon materials, alloys, metals, oxides, oxyhydroxides, sulfates, nitrides and the like may be used alone or as a mixture of two or more. May be used. The method of mixing may be uniform or non-uniform, or a mode in which another material is carried on the surface of a certain material may be selected.

【0045】本発明における、負極活物質としての、材
質または/および形状の異なる二種類以上の混合物と
は、上記の負極活物質から選択される材料によって構成
される。
In the present invention, the mixture of two or more kinds having different materials and / or shapes as the negative electrode active material is constituted by a material selected from the above-mentioned negative electrode active materials.

【0046】材質の異なる二種類以上の混合例として、
アルミニウムと難黒鉛化性炭素、SnOとLiと易黒鉛
化性炭素、などがある。また、形状の異なる混合例とし
ては、黒鉛化MCMBと燐片状天然黒鉛、黒鉛化MCM
Bと黒鉛化メソフューズピッチ系炭素繊維などがある。
As an example of a mixture of two or more kinds of different materials,
There are aluminum and non-graphitizable carbon, SnO and Li and graphitizable carbon, and the like. Examples of the mixture having different shapes include graphitized MCMB, flaky natural graphite, and graphitized MCM.
B and graphitized mesofused pitch carbon fibers.

【0047】好ましくは、形状の異なる二種類以上の黒
鉛質材料とリチウム金属の混合であり、形状の異なる二
種類以上の黒鉛質材料とリチウム合金の混合である。具
体的には燐片状天然黒鉛と黒鉛化MCMBと金属リチウ
ム、黒鉛化MCMBと黒鉛化メソフューズピッチ系炭素
繊維と金属リチウム、黒鉛化MCMBと球状天然黒鉛と
Si、燐片状天然黒鉛と黒鉛化MCMBと球状天然黒鉛
とAl等である。
Preferably, a mixture of two or more types of graphitic materials having different shapes and a lithium metal is used, and a mixture of two or more types of graphite materials having different shapes and a lithium alloy. Specifically, flaky natural graphite and graphitized MCMB and metal lithium, graphitized MCMB and graphitized mesofused pitch-based carbon fiber and metal lithium, graphitized MCMB and spherical natural graphite and Si, flaky natural graphite and graphite MCMB, spherical natural graphite, Al and the like.

【0048】本発明で用いられる正極活物質としては、
無機化合物としては、組成式LiBMO2、またはLiC
24(ただし、Mは遷移金属、0≦B≦1.0≦C≦
2)で表される、複合酸化物、トンネル状の孔を有する
酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物、オキシ水酸化
物等を用いることができる。その具体例としては、Li
CoO2、LiNiO2、NiOOHLi、LiMn
24、Li2Mn24、MnO2、FeO2、V25、V6
13、TiO2、TiS2等が挙げられる。また、有機化
合物としては、例えばポリアニリン等の導電性高分子等
が挙げられる。さらに、無機化合物、有機化合物を問わ
ず、上記各種活物質を混合して用いてもよい。
The positive electrode active material used in the present invention includes:
As the inorganic compound, a composition formula of Li B MO 2 or Li C
M 2 O 4 (where M is a transition metal, 0 ≦ B ≦ 1.0 ≦ C ≦
Complex oxides, oxides having tunnel-like pores, metal chalcogenides having a layered structure, oxyhydroxides and the like represented by 2) can be used. As a specific example, Li
CoO 2 , LiNiO 2 , NiOOHLi, LiMn
2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 , MnO 2 , FeO 2 , V 2 O 5 , V 6
O 13 , TiO 2 , TiS 2 and the like can be mentioned. Examples of the organic compound include a conductive polymer such as polyaniline. Further, the above-mentioned various active materials may be mixed and used regardless of an inorganic compound or an organic compound.

【0049】上記の正極活物質、負極活物質に対して、
充放電特性、安全性、寿命特性、保存性等を向上させる
ために、表面処理をおこなっても良い。具体的には、酸
性水溶液による洗浄、アルカリ水溶液による洗浄、中性
水による洗浄、酸性雰囲気や還元性雰囲気中での焼成、
が挙げられる。
For the above-mentioned positive electrode active material and negative electrode active material,
Surface treatment may be performed to improve charge / discharge characteristics, safety, life characteristics, storage stability, and the like. Specifically, washing with an acidic aqueous solution, washing with an alkaline aqueous solution, washing with neutral water, baking in an acidic atmosphere or a reducing atmosphere,
Is mentioned.

【0050】また、正・負極に加えることのできる結着
剤として、ポリビニールアルコール、カルボキシメチル
セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、ポリ
ブタジエン、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系
樹脂から選択できる。
The binder that can be added to the positive and negative electrodes is selected from fluororesins such as polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber, polybutadiene, and polyvinylidene fluoride. it can.

【0051】本発明で用いられるセパレータとしては、
従来から公知である有孔性ポリプロピレンや有孔性ポリ
エチレンを使用しても良い。また、上記の有孔性イオン
伝導性高分子を使用しても良い。また、これらのセパレ
ータにはフィラーを添加することができる。
The separator used in the present invention includes:
A conventionally known porous polypropylene or porous polyethylene may be used. Further, the above-described porous ion conductive polymer may be used. A filler can be added to these separators.

【0052】上記のフィラーとしては、CaO、SiO
2、Al23等の酸化物やガラス等からなる繊維状材料
ならば何でも用いることができる。
As the above filler, CaO, SiO
2. Any fibrous material made of an oxide such as Al 2 O 3 , glass, or the like can be used.

【0053】本発明で用いられる電極の基体としては、
構成された電池において化学変化を起こさない電子電導
体であれば良い。具体的には、正極にはステンレス、
鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、炭素などがあ
る。負極には銅、ステンレス、チタン、ニッケルなどが
ある。これらの材料は、純粋な金属もしくは材料である
必要はなく、合金でも良い。基体の形状としては、フォ
イルやフィルムやシートなどの箔、網、エキスパンド格
子、発泡体、焼結体、多孔質体、繊維群の形成体等があ
る。また、これらの基体に任意の形状で孔を開けたもの
を用いても良い。
The substrate of the electrode used in the present invention includes:
Any electronic conductor that does not cause a chemical change in the configured battery may be used. Specifically, the positive electrode is made of stainless steel,
Examples include steel, nickel, aluminum, titanium, and carbon. The negative electrode includes copper, stainless steel, titanium, nickel and the like. These materials need not be pure metals or materials, but may be alloys. Examples of the shape of the substrate include foils such as foils, films and sheets, nets, expanded lattices, foams, sintered bodies, porous bodies, and formed bodies of fibers. In addition, a substrate in which holes are formed in any shape may be used.

【0054】本発明で用いられる電池の形状としては、
角型、シリンダー型、ボタン型、シート型、偏平型な
ど、いずれでも良い。
The shape of the battery used in the present invention is as follows.
Any of a square type, a cylinder type, a button type, a sheet type, a flat type, etc. may be used.

【0055】本発明で用いられる電池ケースの材料とし
ては、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム、鉄等
の金属ケースを用いても良く、また、アルミ合金、チタ
ン合金等の金属合金ケースでも良い。さらに、アルミニ
ウム箔と樹脂膜とを複合化したアルミラミネートにより
形成しても良い。この樹脂膜として、具体的にはポリプ
ロリレン、ポリエチレン、フッ素系樹脂等があるが、電
解液を透過しないものであればあらゆる樹脂膜が使用で
きる。
As the material of the battery case used in the present invention, a metal case made of stainless steel, aluminum, magnesium, iron or the like may be used, or a metal alloy case made of aluminum alloy, titanium alloy or the like may be used. Further, it may be formed by an aluminum laminate in which an aluminum foil and a resin film are combined. Specific examples of the resin film include polyprorylene, polyethylene, and a fluorine-based resin. However, any resin film that does not transmit an electrolytic solution can be used.

【0056】なお、本発明においては、正極の可逆容量
と負極容量が次式の関係をもつことが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the reversible capacity of the positive electrode and the capacity of the negative electrode have the following relationship.

【0057】[正極の可逆容量(mAh)]/{負極の
可逆容量(mAh)+負極の不可逆容量(mAh)}>
1 また、本発明における、[負極の可逆容量]とは、この
炭素材料を活物質とする電極に対して、10時間率
(0.1C)以下の電流密度で、0V(vs.Li/L
+)となる電位まで定電流で充電した後、同じ電流密
度で放電した時に示す電気量であり、黒鉛質材料の場
合、通説通りに、主にその黒鉛層間にリチウムがインタ
ーカレートするものと考えられ、理論的には372mA
h/gの容量がえられる。また、[負極の不可逆容量]
とは、該負極炭素材料を含む負極に初めて充電した電気
量と、続いて放電した時の電気量との差のことである。
これは、通説通りに、炭素負極材料と電解質の界面で生
じる被膜形成反応により生じると考えられる。そして、
「正極の可逆容量」とは、正極活物質の充放電可能な領
域での容量であるだけでなく、サイクル特性の良好な領
域での容量である。
[Reversible capacity of positive electrode (mAh)] / {reversible capacity of negative electrode (mAh) + irreversible capacity of negative electrode (mAh)}
1 [Reversible capacity of the negative electrode] in the present invention refers to 0 V (vs. Li / L) at a current density of 10 hours or less (0.1 C) or less for an electrode using this carbon material as an active material.
i + ) This is the amount of electricity shown when discharged at the same current density after being charged with a constant current to the potential of i.sup. +. In the case of a graphite material, lithium intercalates mainly between the graphite layers, as is commonly known. 372 mA theoretically
h / g capacity is obtained. Also, [Irreversible capacity of negative electrode]
Is the difference between the amount of electricity charged to the negative electrode containing the negative electrode carbon material for the first time and the amount of electricity when subsequently discharged.
This is considered to be caused by a film-forming reaction occurring at the interface between the carbon anode material and the electrolyte, as is commonly believed. And
The “reversible capacity of the positive electrode” is not only a capacity in a region where the positive electrode active material can be charged and discharged, but also a capacity in a region having good cycle characteristics.

【0058】[0058]

【実施例】以下、本発明を具体的な例をあげて説明する
が、本発明はこの例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0059】[実施例1]まず、本発明による電池
(A)の製作した。以下に正極の製作法について説明す
る。コバルト酸リチウム35wt%、アセチレンブラッ
ク4wt%、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)
6wt%、NMP55wt%を混合したものをアルミニ
ウム薄膜に塗布し、150℃で乾燥してNMPを蒸発さ
せ正極を製作した。この塗布作業をアルミニウム薄膜の
両面におこなって、両面に正極合剤層を備える正極を作
製した。この後ロールプレスにより、電極を圧縮し、活
物質層の多孔度を30vol%とした。
Example 1 First, a battery (A) according to the present invention was manufactured. Hereinafter, a method for manufacturing the positive electrode will be described. Lithium cobaltate 35wt%, acetylene black 4wt%, polyvinylidene fluoride (PVdF)
A mixture of 6 wt% and NMP 55 wt% was applied to an aluminum thin film, dried at 150 ° C., and NMP was evaporated to produce a positive electrode. This coating operation was performed on both surfaces of the aluminum thin film to produce a positive electrode having a positive electrode mixture layer on both surfaces. Thereafter, the electrode was compressed by a roll press to make the porosity of the active material layer 30 vol%.

【0060】つぎに負極(a)の製作法について説明す
る。黒鉛化MCMB20wt%、燐片状天然黒鉛16w
t%、PVdF4wt%、NMP60wt%を混合した
活物質ペーストを銅箔に塗布し、150℃で乾燥してN
MPを蒸発させ、負極合剤層を作製した。この塗布作業
を銅箔の両面におこなって、両面に負極合剤層を備えた
未プレス負極を製作した。
Next, a method for producing the negative electrode (a) will be described. Graphitized MCMB 20wt%, flaky natural graphite 16w
t%, 4 wt% of PVdF, and 60 wt% of NMP are coated on a copper foil, dried at 150 ° C., and dried.
The MP was evaporated to form a negative electrode mixture layer. This coating operation was performed on both surfaces of the copper foil to produce an unpressed negative electrode having negative electrode mixture layers on both surfaces.

【0061】続いて、この未プレス負極に、ポリアクリ
ロニトリル(PAN)10wt%とNMP90wt%と
を混合した高分子溶液を塗布して7分間放置し、未プレ
ス電極の孔中に浸透させた後に、蒸留水に3分間浸漬し
て、PANを溶解しているNMPを蒸留水で除去して、
負極孔中のPANを多孔化する、有孔性高分子含浸処理
をおこなった。この電極を100℃において120分間
乾燥して蒸留水を除去した。それから、この有孔性高分
子を備える負極をロールプレスした。これにより、負極
の活物質層の多孔度は30vol%となった。
Subsequently, a polymer solution in which 10% by weight of polyacrylonitrile (PAN) and 90% by weight of NMP were applied to the unpressed negative electrode, allowed to stand for 7 minutes, and allowed to penetrate into the holes of the unpressed electrode. Immerse in distilled water for 3 minutes, remove NMP dissolving PAN with distilled water,
A porous polymer impregnation treatment for making PAN in the negative electrode pores porous was performed. The electrode was dried at 100 ° C. for 120 minutes to remove distilled water. Then, the negative electrode including the porous polymer was roll-pressed. Thereby, the porosity of the active material layer of the negative electrode became 30 vol%.

【0062】次に、この負極表面に、Ar−Fをレーザ
触媒ガスとする波長193nm、照射エネルギー密度
0.9J/cm2のエキシマレーザを照射した。一回の
照射面積0.5mm×0.5mmであり、一つの領域に
10Hzで10回、照射をおこなった。この照射は負極
の表面の全面におこない、かつ、となりあう照射領域同
士が重なるようにすることで照射漏れのないようにし
た。
Next, the surface of the negative electrode was irradiated with an excimer laser having a wavelength of 193 nm and an irradiation energy density of 0.9 J / cm 2 using Ar-F as a laser catalyst gas. One irradiation area was 0.5 mm × 0.5 mm, and one region was irradiated 10 times at 10 Hz. This irradiation was performed on the entire surface of the negative electrode, and the adjacent irradiation regions were overlapped with each other to prevent irradiation leakage.

【0063】この結果、電極の中心線平均粗さは、エキ
シマレーザの照射前は1.9μmR aであり、エキシマ
レーザの照射後には11μmRaに増加した。
As a result, the center line average roughness of the electrode
1.9 μmR before irradiation with Shima laser aAnd excimer
11 μmR after laser irradiationaIncreased.

【0064】また、本発明による非水電解質電池のリチ
ウムイオン伝導性高分子は有孔性であるために、孔中に
含まれた遊離の非水電解液中をリチウムイオンが高速に
拡散することができ、連通孔を有さないリチウムイオン
伝導性高分子を用いた従来の電池と異なって、二次電池
として実用的な充放電性能が得られる。
In addition, since the lithium ion conductive polymer of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is porous, lithium ions diffuse at high speed in the free nonaqueous electrolyte contained in the pores. Thus, unlike a conventional battery using a lithium ion conductive polymer having no communication hole, practical charge / discharge performance as a secondary battery can be obtained.

【0065】これらの正極と負極を、いずれも幅20m
m、長さ500mmに切断し、厚さ27μm、巾22m
mのポリエチレンセパレータとを巻回した。なお、正極
と負極は、正極活物質の可逆容量が500mAh、負極
活物質の可逆容量が400mAhとなるように調節し
た。なお、負極活物質の不可逆容量は50mAhであ
る。エレメントを作製後、高さ45mm、幅23mm、
厚さ6mmのステンレスケースに挿入した。さらに、体
積比1:1のエチレンカーボネートとジメチルカーボネ
ートとの混合液に1mol/lのLiPF6を加えた電
解液を注入して、本発明による公称容量450mAhの
電池(A)を製作した。
Each of the positive electrode and the negative electrode has a width of 20 m.
m, cut into length 500mm, thickness 27μm, width 22m
m of polyethylene separator. The positive electrode and the negative electrode were adjusted so that the reversible capacity of the positive electrode active material was 500 mAh and the reversible capacity of the negative electrode active material was 400 mAh. The irreversible capacity of the negative electrode active material is 50 mAh. After making the element, height 45mm, width 23mm,
It was inserted into a 6 mm thick stainless steel case. Further, an electrolytic solution obtained by adding 1 mol / l of LiPF 6 to a mixed solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 was injected to produce a battery (A) having a nominal capacity of 450 mAh according to the present invention.

【0066】[比較例2]次に比較例として、従来電池
(B)を製作した。正極は電池(A)と同一のものを使
用した。次に、負極は実施例1と同様に作製し、エキシ
マレーザを照射せずに使用した。
Comparative Example 2 Next, as a comparative example, a conventional battery (B) was manufactured. The positive electrode used was the same as the battery (A). Next, a negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and used without excimer laser irradiation.

【0067】これらの負極(b)と正極とを幅20m
m、長さ500mmに切断し、厚さ27μm、巾22m
mのポリエチレンセパレータとを巻回したのち、高さ4
8mm、巾24mm厚さ6.6mmのステンレスケース
に挿入した。さらに体積比1対1のエチレンカーボネー
トとジメチルカーボネートとの混合液に1mol/lの
LiPF6を加えた電解液を注入して、密封し、比較用
の従来電池(B)を製作した。
The negative electrode (b) and the positive electrode were 20 m wide.
m, cut into length 500mm, thickness 27μm, width 22m
m after winding with a polyethylene separator, height 4
It was inserted into a stainless steel case of 8 mm, width 24 mm and thickness 6.6 mm. Further, an electrolyte solution in which 1 mol / l of LiPF 6 was added to a mixed solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 1 to 1 was injected and sealed to produce a conventional battery (B) for comparison.

【0068】図1に電池(A)および(B)の放電特性
図を示す。90mAで4.15Vまで定電流充電した
後、4.15Vで定電圧充電を3時間おこなった。この
後、3時間の休止時間をおき、450mAで2.5Vま
で定電流放電した。充放電はすべて室温でおこなった。
本発明による電池(A)は従来の電池(B)と比べて高
容量を示すことがわかる。これは金属リチウムの放電寄
与分である。これに対して、電池(B)の負極では金属
リチウムの電析が主に電極の表面で生じたため、この金
属リチウムがいわゆるデッドリチウムとなり、放電に、
寄与できなくなったものである。
FIG. 1 shows discharge characteristics of the batteries (A) and (B). After constant-current charging to 4.15 V at 90 mA, constant-voltage charging at 4.15 V was performed for 3 hours. Then, after a rest time of 3 hours, constant current discharge was performed at 450 mA to 2.5 V. All charging and discharging were performed at room temperature.
It can be seen that the battery (A) according to the present invention has a higher capacity than the conventional battery (B). This is the discharge contribution of lithium metal. On the other hand, in the negative electrode of the battery (B), since the deposition of metallic lithium mainly occurred on the surface of the electrode, the metallic lithium became so-called dead lithium,
Can no longer contribute.

【0069】図2に本発明による電池(A)と比較用の
従来電池(B)の放電電気量と温度との関係を示す。充
放電条件は、90mAhで4.15Vまで定電流充電し
たのち、4.15Vでの定電圧充電を3時間おこない、
休止時間をおいたあと、450mAで2.5Vまで定電
流放電である。充電はすべて室温、放電は−20℃、−
5℃、10℃、25℃でおこなった。本発明による電池
(A)は従来の電池(B)と比較して、特に低温での放
電容量が大きいことがわかった。
FIG. 2 shows the relationship between the amount of discharged electricity and the temperature of the battery (A) according to the present invention and the conventional battery (B) for comparison. The charging and discharging conditions were as follows: constant current charging to 4.15 V at 90 mAh, then constant voltage charging at 4.15 V for 3 hours;
After a pause, constant current discharge is performed at 450 mA to 2.5 V. All charging is room temperature, discharging is -20 ℃,-
The test was performed at 5 ° C, 10 ° C, and 25 ° C. It has been found that the battery (A) according to the present invention has a larger discharge capacity especially at a low temperature than the conventional battery (B).

【0070】[実施例2〜8]負極表面へのエキシマレ
ーザーの照射回数を変えた以外は、実施例1と同様の、
実施例2〜8の電池を各10個づつ作製し、これらの電
池の内部短絡試験をおこなった。内部短絡試験は、90
mAで4.15Vまで定電流充電した後、4.15Vで
定電圧充電を3時間おこなった電池に釘を刺した。な
お、実施例1の電池についても、同様の内部短絡試験を
おこなった。
Examples 2 to 8 The same as Example 1 except that the number of times of excimer laser irradiation on the negative electrode surface was changed.
Ten batteries each of Examples 2 to 8 were produced, and an internal short-circuit test was performed on these batteries. The internal short circuit test is 90
After the battery was charged at a constant current of 4.15 V at mA, the battery was charged at a constant voltage of 4.15 V for 3 hours, and a nail was inserted into the battery. The same internal short-circuit test was performed on the battery of Example 1.

【0071】表1にエキシマレーザーの照射回数と電極
の中心線平均粗さ、ならびにこの電極を使用した電池の
内部短絡試験での破裂個数の関係を示す。
Table 1 shows the relationship between the number of times of excimer laser irradiation, the center line average roughness of the electrode, and the number of bursts in an internal short-circuit test of a battery using this electrode.

【0072】[0072]

【表1】 [Table 1]

【0073】この結果、中心線平均粗さが5μmRaよ
り小さい実施例2〜4の電池では、電池の破裂がおこっ
たが、中心線平均粗さが5μmRa以上の実施例1、5
〜8の電池では破裂がおこらず、安全性に優れているこ
とがわかった。
As a result, in the batteries of Examples 2 to 4 in which the center line average roughness was smaller than 5 μm Ra, the batteries burst, but in Examples 1 and 5 in which the center line average roughness was 5 μm Ra or more.
It was found that the batteries of Nos. To 8 did not burst and were excellent in safety.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明では、電極表面の形状変化から生
じる、充放電容量の低下等を低減し、高率放電特性、低
温特性を向上するものである。また、従来の電極よりも
高容量化を示す、炭素材料上に金属リチウムやリチウム
合金を析出する電極に適用することで、より高容量で高
率放電特性、低温特性に優れた電極を製作可能とするも
のである。
According to the present invention, a reduction in charge / discharge capacity caused by a change in the shape of the electrode surface is reduced, and high-rate discharge characteristics and low-temperature characteristics are improved. In addition, by applying to electrodes that deposit metal lithium or lithium alloy on carbon material, which shows higher capacity than conventional electrodes, it is possible to manufacture electrodes with higher capacity, high rate discharge characteristics, and excellent low-temperature characteristics. It is assumed that.

【0075】また、この電極と多孔性高分子電解質とを
併せ持つ電池においては、電極表面がつぶれず、リチウ
ムが電極表面に電析せず、デンドライトによる短絡等を
防止でき、従来の電池よりも安全性に優れた非水電解質
電池を提供するものである。
In a battery having both the electrode and the porous polymer electrolyte, the electrode surface does not collapse, lithium does not deposit on the electrode surface, and a short circuit due to dendrite can be prevented. It is intended to provide a non-aqueous electrolyte battery having excellent performance.

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

【図1】本発明による電池Aと従来電池Bとの放電特性
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing discharge characteristics of a battery A according to the present invention and a conventional battery B.

【図2】本発明による電池Aと従来電池Bとの放電容量
と放電温度との関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a discharge capacity and a discharge temperature of a battery A according to the present invention and a conventional battery B.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極の表面が中心線平均粗さ(Ra
5.0μm以上である正極または/および負極を備える
ことを特徴とする非水電解質二次電池。
1. The electrode surface has a center line average roughness (R a ).
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode and / or a negative electrode having a thickness of 5.0 μm or more.
【請求項2】 イオン導電性有孔性高分子を正極と負極
間に配し、正極中と負極中の少なくとも一方にイオン導
電性有孔性高分子含むことを特徴とする請求項1記載の
非水電解質二次電池。
2. The method according to claim 1, wherein the ion-conductive porous polymer is disposed between the positive electrode and the negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode contains the ion-conductive porous polymer. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
【請求項3】 負極が、材質または/および形状の異な
る二種類以上の負極活物質を含むことを特徴とする請求
項1または2記載の非水電解質二次電池。
3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode contains two or more types of negative electrode active materials having different materials and / or shapes.
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