JP2001023614A - Positive electrode and secondary battery using it - Google Patents

Positive electrode and secondary battery using it

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JP2001023614A
JP2001023614A JP11196299A JP19629999A JP2001023614A JP 2001023614 A JP2001023614 A JP 2001023614A JP 11196299 A JP11196299 A JP 11196299A JP 19629999 A JP19629999 A JP 19629999A JP 2001023614 A JP2001023614 A JP 2001023614A
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JP
Japan
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positive electrode
active material
lithium
battery
current collector
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JP11196299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Tanizaki
博章 谷崎
Hiroshi Imoto
浩 井本
Yosuke Hosoya
洋介 細谷
Masayuki Nagamine
政幸 永峰
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode and a secondary battery using it capable of having a high energy density and providing an excellent heavy loading characteristic and a low temperature characteristic. SOLUTION: Since a lithium manganese combined oxide has a spinel structure, a diffusion coefficient of lithium is small. Therefore, in a positive electrode containing the lithium manganese combined oxide as a positive electrode current- collecting body 210 and a total thickness (T2+T3) of the positive electrode active substance layer 211A, 211B are set so as to satisfy formulae: 2.0<=(T2+T3)/T1 and (T2+T3)<=200 μm. Thereby, a secondary battery indicating an excellent heavy loading characteristic and a low temperature characteristic while a high energy density is maintained.

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、リチウムマンガン
複合酸化物を含む正極、およびそれを用いた二次電池に
関する。
The present invention relates to a positive electrode containing a lithium manganese composite oxide and a secondary battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子技術のめざましい進歩は、電
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、ポータブル用電源としての電池に対しても、ます
ます小型・軽量化、かつ高エネルギー密度化の要求が高
まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, remarkable progress in electronic technology has enabled electronic devices to become smaller and lighter one after another. Along with this, there is an increasing demand for a battery as a portable power supply to be smaller and lighter and have a higher energy density.

【0003】従来、一般用途の二次電池としては鉛電
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系電池が主流
であったが、これらの電池は、サイクル特性については
ある程度満足できるが、電池重量やエネルギー密度の点
では満足できる特性とは言えなかった。
[0003] Conventionally, aqueous batteries such as lead batteries and nickel-cadmium batteries have been the mainstream as secondary batteries for general use. These batteries can satisfy the cycle characteristics to some extent, but have a low battery weight and energy. The properties were not satisfactory in terms of density.

【0004】そこで、最近は、リチウム、リチウム合
金、リチウムと合金化する金属、リチウムイオンを吸蔵
かつ離脱し得る炭素材料等の材料を負極に用いた非水電
解液二次電池の研究開発が盛んに行われている。この二
次電池は、放電電圧の高いリチウムコバルト複合酸化物
に代表されるリチウム含有複合酸化物を正極材料に用い
ることで高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、
軽量という優れた特性を有しており、現在、リチウムイ
オン二次電池として実用化されている。このリチウムイ
オン二次電池は、充電時にリチウムイオンが負極の炭素
材料にドープされ、放電時にリチウムイオンがリチウム
含有複合酸化物中に拡散していくというものである。
Therefore, recently, research and development of a nonaqueous electrolyte secondary battery using a material such as lithium, a lithium alloy, a metal alloying with lithium, and a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions for a negative electrode have been actively conducted. It has been done. This secondary battery has a high energy density by using a lithium-containing composite oxide represented by a lithium-cobalt composite oxide having a high discharge voltage as a positive electrode material, and has a low self-discharge.
It has excellent properties of light weight, and is currently in practical use as a lithium ion secondary battery. In this lithium ion secondary battery, lithium ions are doped into the carbon material of the negative electrode during charging, and the lithium ions diffuse into the lithium-containing composite oxide during discharging.

【0005】しかしながら、このリチウムイオン二次電
池では、正極材料(リチウムコバルト複合酸化物)の原
材料であるCo(コバルト)の産出量が少なく、高価な
材料であるという点が問題視されている。
However, in this lithium ion secondary battery, there is a problem that Co (cobalt), which is a raw material of the positive electrode material (lithium-cobalt composite oxide), is small in amount and expensive.

【0006】このような問題を解決するために、最近
は、スピネル構造を持つリチウムマンガン複合酸化物を
正極材料に用いた非水電解液二次電池の研究開発が盛ん
に行われており、一部実用化されている。リチウムマン
ガン複合酸化物の原材料であるMn(マンガン)は、産
出量が豊富で安価な材料である。
In order to solve such a problem, research and development of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium manganese composite oxide having a spinel structure as a cathode material have been actively conducted recently. Department has been put to practical use. Mn (manganese), which is a raw material of the lithium manganese composite oxide, is an inexpensive material with a large output.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の非水
電解液二次電池の電解液は、有機溶媒にリチウム塩を溶
解して用いるため、その導電率は水溶液系の1/40程
度と非常に小さい。そのため、非水電解液二次電池は、
基本的に重負荷特性および低温特性の点で水溶液系二次
電池に劣る。
The electrolytic solution of the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery is used by dissolving a lithium salt in an organic solvent. Small. Therefore, non-aqueous electrolyte secondary batteries
Basically, it is inferior to an aqueous secondary battery in terms of heavy load characteristics and low temperature characteristics.

【0008】そこで、本出願人と同一出願人は、先に、
上記非水電解液二次電池の欠点を補うと共に、外部短絡
時の安全性,信頼性を考慮して、正極集電体の厚さT1
に対する正極活物質層の合計の厚さ(T2+T3)の比
を、 2.0≦(T2+T3)/T1≦7.0 の関係に設定することを内容とする技術を提案した(特
開平8−64253号公報)。これにより、高エネルギ
ー密度で、重負荷特性および低温特性に優れ、しかも外
部短絡時の安全性,信頼性に優れた二次電池を得ること
が可能になる。
Therefore, the same applicant as the present applicant firstly
The thickness T1 of the positive electrode current collector is taken into consideration in consideration of safety and reliability in the event of an external short circuit, while compensating for the disadvantages of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
A technique has been proposed in which the ratio of the total thickness (T2 + T3) of the positive electrode active material layer to the following is set in a relationship of 2.0 ≦ (T2 + T3) /T1≦7.0 (JP-A-8-64253). No.). As a result, it is possible to obtain a secondary battery having a high energy density, excellent heavy load characteristics and low temperature characteristics, and excellent safety and reliability at the time of external short circuit.

【0009】しかしながら、上記特開平8−64253
号公報に開示した技術は、その実施例に見られるよう
に、正極活物質にリチウムコバルト複合酸化物、リチウ
ムニッケル複合酸化物に代表される層状構造の活物質を
用いた二次電池に限定されるものである。なぜなら、リ
チウムマンガン複合酸化物はスピネル構造の活物質であ
り、その場合のリチウムイオン拡散係数は、層状構造の
活物質の1/10から1/100程度と著しく小さい
(P.G. Bruce,A.Lisowska-Oleksiak,M.Y.Saidi and C.
A.Vincent:Solid State Ionic s,57,353(1992);M.G.S.
R.Thomas,P.G.Bruceand,J.B.Goodenough:Solid State I
onics,18/19, 794(1986); J.B.Bates, F.X,Hart, D Lub
ben, B.S.Kwak and A.van Zomeren: Proc.of the Sympo
sium on Rechargeable Lithium and Lithium-ion Batte
ries,94-28,342(1995)参照) 。そのため、スピネル構造
という特殊な構造を持つリチウムマンガン複合酸化物に
おいては、従来、高エネルギー密度を維持しながら、重
負荷特性および低温特性に優れた電池を得ることが困難
であるという問題があった。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-64253 discloses
As disclosed in the examples, the technology disclosed in the publication is limited to a secondary battery using a layered structure active material typified by a lithium cobalt composite oxide and a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material. Things. This is because lithium manganese composite oxide is an active material having a spinel structure, and in that case, the lithium ion diffusion coefficient is as small as about 1/10 to 1/100 of that of a layered active material (PG Bruce, A. Lisowski- Oleksiak, MYSaidi and C.
A. Vincent: Solid State Ionics, 57, 353 (1992); MGS
R. Thomas, PG Bruceand, JB Goodenough: Solid State I
onics, 18/19, 794 (1986); JBBates, FX, Hart, D Lub
ben, BSKwak and A. van Zomeren: Proc. of the Sympo
sium on Rechargeable Lithium and Lithium-ion Batte
ries, 94-28, 342 (1995)). Therefore, in the lithium manganese composite oxide having a special structure of spinel structure, conventionally, there was a problem that it was difficult to obtain a battery excellent in heavy load characteristics and low temperature characteristics while maintaining high energy density. .

【0010】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、正極活物質にリチウムマンガン複合
酸化物を含むものにおいて、高エネルギー密度であり、
重負荷特性および低温特性に優れた正極、およびこの正
極を用いた二次電池を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cathode active material containing a lithium manganese composite oxide, which has a high energy density,
An object of the present invention is to provide a positive electrode excellent in heavy load characteristics and low-temperature characteristics, and a secondary battery using the positive electrode.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による正極は、そ
の正極活物質層が、LiX Mn2-Y Y 4 (0.95
≦x≦1.25、0.01≦y≦0.20、Mは、T
i,Cr,Fe,Co,Ni,Zn,Alの中から選ん
だ少なくとも1種以上の金属)を含有し、正極集電体の
厚さT1と正極活物質層の厚さの合計(T2+T3)
が、 2.0≦(T2+T3)/T1、且つ、(T2+T3)
≦200μm の関係を満たすように構成したものである。
The positive electrode according to the present invention the means for solving problem], the positive electrode active material layer, Li X Mn 2-Y M Y O 4 (0.95
≦ x ≦ 1.25, 0.01 ≦ y ≦ 0.20, M is T
i, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, and at least one metal selected from the group consisting of Al) and the sum of the thickness T1 of the positive electrode current collector and the thickness of the positive electrode active material layer (T2 + T3).
Is 2.0 ≦ (T2 + T3) / T1, and (T2 + T3)
≦ 200 μm.

【0012】本発明による二次電池は、帯状の正極集電
体および正極集電体の両側にそれぞれ配置された帯状の
正極活物質層を含む正極と、リチウム、リチウム合金、
リチウムと合金化可能な材料又はリチウムイオンを吸蔵
・離脱可能な材料からなる負極活物質層を含む帯状の負
極とを有し、正極活物質層は、LiX Mn2-Y Y 4
(0.95 ≦x≦1.25、0.01≦y≦0.2
0、Mは、Ti,Cr,Fe,Co,Ni,Zn,Al
の中から選んだ少なくとも1種以上の金属)を含有し、
正極集電体の厚さT1と正極活物質層の厚さの合計(T
2+T3)が、 2.0≦(T2+T3)/T1、且つ、(T2+T3)
≦200μm の関係を満たすように構成したものである。
A secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode including a band-shaped positive electrode current collector and a band-shaped positive electrode active material layer disposed on both sides of the positive electrode current collector, lithium, a lithium alloy,
A strip-shaped negative electrode including a negative electrode active material layer made of a material that can be alloyed with lithium or a material that can occlude and release lithium ions, wherein the positive electrode active material layer is Li X Mn 2-Y M Y O 4
(0.95 ≦ x ≦ 1.25, 0.01 ≦ y ≦ 0.2
0 and M are Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Al
At least one metal selected from the group consisting of
The sum of the thickness T1 of the positive electrode current collector and the thickness of the positive electrode active material layer (T
2 + T3) is 2.0 ≦ (T2 + T3) / T1, and (T2 + T3)
≦ 200 μm.

【0013】本発明による正極は、活物質としてLiX
Mn2-Y Y 4 (0.95≦x≦1.25、0.01
≦y≦0.20、Mは、Ti、Cr、Fe、Co、N
i、Zn、Alの中から選んだ少なくとも1種以上の金
属)を含み、なおかつ活物質層の厚さ(T2+T3)と
集電体の厚さT1が、2.0≦(T2+T3)/T1、
且つ(T2+T3)≦200μmの関係を満たすように
構成されているので、電池容量に寄与する活物質の密度
を高く保つと同時に、重負荷時および低温時に放電容量
が低下しない。よって、この正極を用いた本発明の二次
電池は、高いエネルギー密度並びに優れた重負荷特性と
低温特性を有する。
The positive electrode according to the present invention uses Li X as an active material.
Mn 2-Y M Y O 4 (0.95 ≦ x ≦ 1.25, 0.01
≦ y ≦ 0.20, M is Ti, Cr, Fe, Co, N
i, Zn and at least one metal selected from Al), and the thickness (T2 + T3) of the active material layer and the thickness T1 of the current collector are 2.0 ≦ (T2 + T3) / T1,
In addition, since the configuration is such that the relationship of (T2 + T3) ≦ 200 μm is satisfied, the density of the active material that contributes to the battery capacity is kept high, and at the same time, the discharge capacity does not decrease at a heavy load and at a low temperature. Therefore, the secondary battery of the present invention using this positive electrode has a high energy density and excellent heavy load characteristics and low temperature characteristics.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0015】図2は本発明の一実施の形態に係るリチウ
ムマンガン複合酸化物を含む正極を含む非水電解液二次
電池の断面構造、図1はこの非水電解液二次電池の正極
部分の断面構造をそれぞれ表している。まず、図1を参
照して、正極21の構造について説明する。
FIG. 2 is a sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode containing a lithium manganese composite oxide according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a positive electrode portion of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Respectively represent the cross-sectional structures. First, the structure of the positive electrode 21 will be described with reference to FIG.

【0016】正極21は、帯状の正極集電体210の両
面に同じく帯状の正極活物質層211A,211Bを設
けた構造となっている。ここで、正極集電体210の厚
みをT1とし、正極活物質層211A,211Bの厚み
をそれぞれT2,T3とする。従って、正極活物質層2
11A,211Bの厚さの合計は、(T2+T3)で表
される。
The positive electrode 21 has a structure in which strip-like positive electrode active material layers 211A and 211B are provided on both sides of a strip-like positive electrode current collector 210. Here, the thickness of the positive electrode current collector 210 is T1, and the thicknesses of the positive electrode active material layers 211A and 211B are T2 and T3, respectively. Therefore, the positive electrode active material layer 2
The total thickness of 11A and 211B is represented by (T2 + T3).

【0017】正極活物質層211A,211Bは、Li
X Mn2-Y Y 4 (0.95 ≦x≦1.25、0.
01≦y≦0.20、Mは、Ti,Cr,Fe,Co,
Ni,Zn,Alの中から選んだ少なくとも1種以上の
金属)の組成構造を有している。すなわち、正極活物質
層211A,211Bは、スピネル構造を持つリチウム
マンガン複合酸化物により構成されている。
The positive electrode active material layers 211A and 211B are made of Li
X Mn 2-Y M Y O 4 (0.95 ≦ x ≦ 1.25, 0.
01 ≦ y ≦ 0.20, M is Ti, Cr, Fe, Co,
At least one metal selected from Ni, Zn, and Al). That is, the positive electrode active material layers 211A and 211B are made of a lithium manganese composite oxide having a spinel structure.

【0018】正極集電体210は、例えば、アルミニウ
ム(Al)箔,ニッケル(Ni)箔あるいはステンレス
箔などの金属箔により構成されており、多孔性とされて
いることが好ましい。多孔性とすることにより正極活物
質層211A,211Bとの接着強度を高めることがで
きるからである。なお、正極集電体210には、後述
(図2参照)のように正極リード25が取り付けられて
いる。
The positive electrode current collector 210 is made of, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil, a nickel (Ni) foil or a stainless steel foil, and is preferably porous. This is because the porous layer can increase the adhesive strength between the positive electrode active material layers 211A and 211B. Note that a positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 210 as described later (see FIG. 2).

【0019】本実施の形態では、このような正極21に
おいて、正極集電体210の厚さT1と、正極活物質層
211A,211Bの厚さの合計(T2+T3)が、 2.0≦(T2+T3)/T1、且つ、(T2+T3)
≦200μm の関係を満たしていることを特徴とする。
In the present embodiment, in such a positive electrode 21, the sum (T2 + T3) of the thickness T1 of the positive electrode current collector 210 and the thickness of the positive electrode active material layers 211A and 211B is 2.0 ≦ (T2 + T3 ) / T1 and (T2 + T3)
≦ 200 μm.

【0020】正極集電体210の厚さT1と正極活物質
層211A,211Bの厚さ(T2+T3)の比(T2
+T3)/T1の値が2.0以上、好ましくは3.0以
上、更に好ましくは4.0以上の場合には、高エネルギ
ー密度を得ることができる。一方、(T2+T3)/T
1の値が2.0未満の場合は、目的とする高エネルギー
密度を得ることができない。その詳細な理由については
不明であるが、以下のように考えられる。すなわち、
(T2+T3)/T1が2.0未満の場合には、電池容
積に対する活物質の占める比率が低くなり、電池容量に
寄与しない集電体やセパレータの占める比率が高くな
る。そのため、電池のエネルギー密度が小さくなってし
まう。
The ratio (T2) between the thickness T1 of the positive electrode current collector 210 and the thickness (T2 + T3) of the positive electrode active material layers 211A and 211B.
When the value of (+ T3) / T1 is 2.0 or more, preferably 3.0 or more, more preferably 4.0 or more, a high energy density can be obtained. On the other hand, (T2 + T3) / T
If the value of 1 is less than 2.0, the desired high energy density cannot be obtained. Although the detailed reason is unknown, it is considered as follows. That is,
When (T2 + T3) / T1 is less than 2.0, the ratio of the active material to the battery volume decreases, and the ratio of the current collector and the separator that do not contribute to the battery capacity increases. Therefore, the energy density of the battery is reduced.

【0021】ところで、前述の特開平8−64253号
公報に開示した二次電池においては、(T2+T3)/
T1が7.0以上の場合は、外部短絡時の電池表面温度
の上昇が大きいとしているが、本実施の形態の正極21
を用いた二次電池では、(T2+T3)/T1の値が
7.0以上の領域においても、外部短絡時の電池表面温
度の上昇は小さくなる。その理由については以下のよう
に考えられる。外部短絡時の電池表面温度の上昇は、外
部短絡時に発生するジュール熱による発熱と、電池構成
材料による放熱の差によって起こるが、本実施の形態の
正極活物質層に用いられるリチウムマンガン複合酸化物
は、前述のようにスピネル構造を持ち、そのリチウムイ
オンの拡散係数はリチウムコバルト複合酸化物に代表さ
れる層状構造の物質と比較して、1/10から1/10
0である。そのため、リチウムマンガン複合酸化物を正
極活物質に用いた場合には、外部短絡時に流れる短絡電
流がリチウムコバルト複合酸化物に代表される層状構造
の物質を正極活物質に用いた場合と比較して小さくな
る。短絡電流が小さくなれば、発生するジュール熱も小
さくなり、正極活物質層の厚さに対する集電体の厚さの
比率が小さくなっても、正極集電体を除く電池構成物質
による放熱効果で十分に放熱されるため、外部短絡時の
電池表面温度の上昇が低く抑えられるものと考えられ
る。すなわち、リチウムマンガン複合酸化物に代表され
るスピネル構造の材料を正極活物質に用いる場合には、
(T2+T3)/T1の値を7.0以下に限定する必要
はない。
Incidentally, in the secondary battery disclosed in the above-mentioned JP-A-8-64253, (T2 + T3) /
When T1 is equal to or greater than 7.0, the rise in the battery surface temperature during an external short circuit is considered to be large.
In the secondary battery using, even when the value of (T2 + T3) / T1 is 7.0 or more, the rise in the battery surface temperature during an external short circuit is small. The reason is considered as follows. The rise in the battery surface temperature during an external short circuit occurs due to the difference between heat generated by Joule heat generated during an external short circuit and heat dissipation by the battery constituent materials. However, the lithium manganese composite oxide used in the positive electrode active material layer of the present embodiment is used. Has a spinel structure as described above, and the diffusion coefficient of lithium ions is 1/10 to 1/10 of that of a material having a layered structure represented by a lithium-cobalt composite oxide.
0. Therefore, when the lithium manganese composite oxide is used for the positive electrode active material, the short-circuit current flowing during external short-circuiting is lower than when a layered material represented by the lithium cobalt composite oxide is used for the positive electrode active material. Become smaller. When the short-circuit current becomes smaller, the generated Joule heat also becomes smaller, and even if the ratio of the thickness of the current collector to the thickness of the positive electrode active material layer becomes smaller, the heat dissipation effect of the battery constituent materials except the positive electrode current collector causes It is considered that since the heat is sufficiently dissipated, the rise in the battery surface temperature during an external short circuit can be suppressed to a low level. That is, when a material having a spinel structure represented by a lithium manganese composite oxide is used for the positive electrode active material,
It is not necessary to limit the value of (T2 + T3) / T1 to 7.0 or less.

【0022】上記の結果から、スピネル構造を持つリチ
ウムマンガン複合酸化物を正極活物質として用いる場合
には、リチウムイオンの拡散係数が小さいことを考慮し
て電池を作製しなければならないと言える。
From the above results, it can be said that when a lithium manganese composite oxide having a spinel structure is used as a positive electrode active material, a battery must be manufactured in consideration of the small diffusion coefficient of lithium ions.

【0023】また、低温特性、重負荷特性に優れた電池
を得るためには、(T2+T3)を200μm以下とす
ることが必要であり、好ましくは180μm以下、更に
は160μm以下とすることが好ましい。
In order to obtain a battery having excellent low-temperature characteristics and heavy load characteristics, (T2 + T3) must be 200 μm or less, preferably 180 μm or less, and more preferably 160 μm or less.

【0024】(T2+T3)≦200μmの領域では良
好な低温特性、重負荷特性を示すが、(T2+T3)>
200μmで低温特性、重負荷特性は劣化する。その詳
細な理由については不明であるが、スピネル構造を持つ
リチウムマンガン複合酸化物のリチウムイオンの拡散係
数が小さいこと、換言すれば、リチウムイオンの拡散の
遅さに起因すると考えられる。電池の放電時には電解液
中をリチウムイオンが負極から正極に移動する。正極に
移動してきたリチウムイオンは、まず、正極の表面のリ
チウムマンガン複合酸化物中に拡散し、徐々に活物質層
内に存在する電解液中を移動しながら、集電体側のリチ
ウムマンガン複合酸化物中にも拡散していく。
In the region of (T2 + T3) ≦ 200 μm, good low-temperature characteristics and heavy load characteristics are exhibited, but (T2 + T3)>
At 200 μm, the low temperature characteristics and heavy load characteristics deteriorate. Although the detailed reason is unclear, it is considered that the lithium ion diffusion coefficient of the lithium manganese composite oxide having a spinel structure is small, in other words, it is caused by the slow diffusion of lithium ions. At the time of battery discharge, lithium ions move from the negative electrode to the positive electrode in the electrolyte. The lithium ions that have migrated to the positive electrode first diffuse into the lithium manganese composite oxide on the surface of the positive electrode, and gradually move through the electrolyte existing in the active material layer, while gradually moving through the lithium manganese composite oxide on the current collector side. It also spreads in objects.

【0025】しかしながら、リチウムマンガン複合酸化
物のように活物質層中へのリチウムイオンの拡散が遅い
ため、活物質層の表面近傍にリチウムイオンが滞留し、
電解液中のリチウムイオンの移動を妨げる。そのため、
正極集電体に近い場所に位置する活物質中で、円滑にリ
チウムイオンの拡散が進まなくなる。すなわち、正極集
電体に近い場所に位置する活物質が放電時に利用されに
くくなる。低負荷放電時には、(T2+T3)>200
μmでも電解液中のリチウムイオンの移動が遅いため、
集電体に近い場所に位置する活物質も放電に利用でき、
十分な放電容量が得られるが、重負荷放電時には、より
多くのリチウムイオンが活物質層の表面に滞留するた
め、正極集電体に近い場所に位置する活物質が放電時に
利用されず、放電容量が低下する。
However, since the diffusion of lithium ions into the active material layer is slow as in the case of the lithium manganese composite oxide, lithium ions stay near the surface of the active material layer,
Hinders the movement of lithium ions in the electrolyte. for that reason,
In the active material located near the positive electrode current collector, diffusion of lithium ions does not proceed smoothly. That is, the active material located near the positive electrode current collector is less likely to be used during discharge. At the time of low load discharge, (T2 + T3)> 200
Even at μm, the movement of lithium ions in the electrolyte is slow,
Active material located near the current collector can also be used for discharging,
Although sufficient discharge capacity can be obtained, during heavy load discharge, more lithium ions stay on the surface of the active material layer, so that the active material located near the positive electrode current collector is not used during discharge, and The capacity decreases.

【0026】一方、(T2+T3)≦200μmの場合
には、活物質層の厚みが薄いため、リチウムイオンの電
解液中の移動距離が短く、活物質表面近傍にリチウムイ
オンが滞留しても、集電体に近い場所に位置する活物質
でのリチウムイオンの拡散が進む。すなわち、活物質と
リチウムイオン反応が起こり、重負荷放電時にも十分な
放電容量が得られる。
On the other hand, when (T2 + T3) ≦ 200 μm, since the thickness of the active material layer is small, the moving distance of lithium ions in the electrolyte is short. The diffusion of lithium ions in the active material located near the electric body proceeds. That is, a lithium ion reaction occurs with the active material, and a sufficient discharge capacity can be obtained even during heavy load discharge.

【0027】次に、低温特性に関しては、以下のように
考えられる。低温時には電解液中のリチウムイオンの移
動速度も遅くなるが、それ以上にリチウムマンガン複合
酸化物中でのリチウムイオンの拡散が遅くなる。そのた
め、活物質層が(T2+T3)≦200μmでなけれ
ば、集電体に近い場所に位置する活物質でのリチウムイ
オンの拡散が進まず、低温時に十分な放電容量が得られ
なくなるものと考えられる。
Next, the low-temperature characteristics are considered as follows. At low temperatures, the movement speed of lithium ions in the electrolytic solution is slowed down, but the diffusion of lithium ions in the lithium manganese composite oxide is further slowed down. Therefore, unless the active material layer is (T2 + T3) ≦ 200 μm, diffusion of lithium ions in the active material located near the current collector does not proceed, and it is considered that a sufficient discharge capacity cannot be obtained at low temperatures. .

【0028】従って、正極活物質にリチウムマンガン複
合酸化物を含有する本実施の形態の正極21において
は、正極集電体210の厚さと正極活物質層211A,
211Bの厚さの比を一定以下に規制し、且つ、正極活
物質層211A,211Bの厚さを一定以下にすること
によって、高エネルギー密度で、重負荷特性および低温
特性に優れた二次電池を得ることができる。
Therefore, in the positive electrode 21 of the present embodiment in which the positive electrode active material contains the lithium manganese composite oxide, the thickness of the positive electrode current collector 210 and the positive electrode active material layer 211A,
By regulating the ratio of the thickness of 211B to be equal to or less than a certain value and making the thickness of the positive electrode active material layers 211A and 211B equal to or less than a certain value, a secondary battery having high energy density, excellent heavy load characteristics and low temperature characteristics is provided. Can be obtained.

【0029】このような正極21は、例えば以下の方法
で作製することができる。
Such a positive electrode 21 can be manufactured, for example, by the following method.

【0030】まず、正極活物質であるリチウムマンガン
複合酸化物は、例えば、リチウムの炭酸塩,硝酸塩,酸
化物あるいは水酸化物と、マンガンの炭酸塩,硝酸塩,
酸化物あるいは水酸化物とを所望の組成になるように粉
砕混合し、酸素含有雰囲気中において600〜1000
℃の範囲内の温度で焼成することにより得られる。
First, a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material includes, for example, lithium carbonate, nitrate, oxide or hydroxide, and manganese carbonate, nitrate,
Oxide or hydroxide is pulverized and mixed to have a desired composition, and 600 to 1000 in an oxygen-containing atmosphere.
It is obtained by firing at a temperature in the range of ° C.

【0031】この本実施の形態の正極活物質を、グラフ
ァイトやカーボンブラックなどの導電剤とポリフッ化ビ
ニリデンなどの結着剤と共に混合して正極合剤とし、こ
の正極合剤をN−メチルピロリドンなどの溶媒に分散さ
せて正極合剤スラリーとする。続いて、例えば帯状のア
ルミニウム箔などの正極集電体の両面に、この正極合剤
スラリーを塗布、乾燥させた後、ロールプレスなどによ
り圧縮平滑化して、帯状の正極21が得られる。
The cathode active material of the present embodiment is mixed with a conductive agent such as graphite or carbon black and a binder such as polyvinylidene fluoride to form a cathode mixture, and this cathode mixture is mixed with N-methylpyrrolidone or the like. In the positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to both surfaces of a positive electrode current collector such as a belt-like aluminum foil, dried, and then compressed and smoothed by a roll press or the like to obtain a belt-like positive electrode 21.

【0032】このようにして作製される正極21は、具
体的には、例えば図2に示した円筒型の非水電解液二次
電池に用いられる。
The positive electrode 21 manufactured in this manner is specifically used for, for example, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG.

【0033】図2は本実施の形態に係る電解液を用いた
二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池
は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円
柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22
とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20
を有している。電池缶11は、例えば、ニッケルの鍍金
がされた鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他
端部が開放されている。電池缶11の大きさおよび巻回
電極体20の大きさは、巻回電極体20が電池缶11の
内部に適切に収まるようにそれぞれ調節されている。電
池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回
周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ
配置されている。
FIG. 2 shows a sectional structure of a secondary battery using the electrolytic solution according to the present embodiment. This secondary battery is a so-called cylindrical type. A band-shaped positive electrode 21 and a negative electrode 22 are provided inside a substantially hollow cylindrical battery can 11.
Electrode body 20 is wound with a separator 23 interposed therebetween.
have. The battery can 11 is made of, for example, nickel-plated iron, and has one end closed and the other end open. The size of the battery can 11 and the size of the spirally wound electrode body 20 are respectively adjusted such that the spirally wound electrode body 20 is properly fitted inside the battery can 11. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are respectively arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

【0034】電池缶11の開放端部には、電池蓋14
と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15
およびPTC(Positive Temperature Coefficient)素
子16とが、ガスケット17を介してかしめられること
により取り付けられており、電池缶11の内部は密閉さ
れている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の
材料により構成されている。安全弁機構15は、PTC
素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されてお
り、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の
内圧が一定以上となった場合にディスク板15aが反転
して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断
し電池の破裂を防止するものである。PTC素子16
は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限
し、外部短絡などにより大電流が流れて電池が異常に発
熱してしまうことを防止するものであり、例えば、チタ
ン酸バリウム系半導体セラミックスにより構成されてい
る。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成さ
れており、表面にはアスファルトが塗布されている。
At the open end of the battery can 11, a battery cover 14 is provided.
And a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14.
The PTC (Positive Temperature Coefficient) element 16 is attached by caulking via a gasket 17, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery cover 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is a PTC
The disk plate 15a is electrically connected to the battery cover 14 through the element 16, and when the internal pressure of the battery becomes higher than a predetermined value due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15a is inverted and wound around the battery cover 14. This disconnects the electrical connection with the electrode body 20 to prevent the battery from bursting. PTC element 16
When the temperature rises, the current is limited by an increase in the resistance value, and a large current flows due to an external short circuit or the like to prevent the battery from abnormally generating heat.For example, barium titanate-based semiconductor ceramics It is configured. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and its surface is coated with asphalt.

【0035】巻回電極体20は、例えば、ここでは負極
22を正極21よりも内側にしてセンターピン24を中
心に巻回されている。また、例えば、負極22の長さは
正極21よりも若干長くなっており、巻回電極体20の
最外周部も負極22とされている。なお、最内周部の負
極22とセンターピン24との間および最外周部の負極
22と電池缶11との間には、それぞれセパレータ23
が巻かれている。正極21の最内周部側にはアルミニウ
ム製などの正極リード25が接続されており、その先端
部は巻回電極体20から引き出され、安全弁機構15に
溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されて
いる。負極22の最外周部側にはニッケル製などの負極
リード26が接続されており、その先端部は巻回電極体
20から引き出され、電池缶11に溶接され電気的に接
続されている。
For example, the wound electrode body 20 is wound around the center pin 24 with the negative electrode 22 inside the positive electrode 21 here. Further, for example, the length of the negative electrode 22 is slightly longer than that of the positive electrode 21, and the outermost peripheral portion of the wound electrode body 20 is also the negative electrode 22. Separators 23 are provided between the innermost peripheral portion of the negative electrode 22 and the center pin 24 and between the outermost peripheral portion of the negative electrode 22 and the battery can 11, respectively.
Is wound. A positive electrode lead 25 made of aluminum or the like is connected to the innermost peripheral side of the positive electrode 21, and the tip is pulled out from the wound electrode body 20 and welded to the safety valve mechanism 15 to connect the battery cover 14 to the electric power Connected. A negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the outermost peripheral side of the negative electrode 22, and the tip is pulled out from the wound electrode body 20 and welded to the battery can 11 to be electrically connected.

【0036】正極21は、前述の構造を有しているが、
最内周部側の端部については、両面ではなく片面のみに
正極活物質層が設けられる場合もある。センターピン2
4を中心として巻回する際に、巻きはじめの部分の段差
を小さくするためである。
The positive electrode 21 has the above-described structure.
In some cases, the positive electrode active material layer is provided only on one side, not both sides, of the end on the innermost peripheral side. Center pin 2
This is to reduce the step at the beginning of winding when winding around the center 4.

【0037】負極22は、例えば、正極21と同様に、
負極集電体の両面に負極活物質層がそれぞれ設けられた
構造を有している。また、正極21と同様に、最内周部
側の端部については、片面のみに負極活物質層が設けら
れる場合もある。負極集電体は、例えば、銅(Cu)
箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔によ
り構成されており、正極集電体210と同様に多孔性と
されていることが好ましい。負極活物質層との接着強度
を高めることができるからである。なお、負極リード2
6は負極集電体に対して取り付けられている。
The negative electrode 22 is, for example, similar to the positive electrode 21,
It has a structure in which negative electrode active material layers are provided on both surfaces of a negative electrode current collector, respectively. Further, as in the case of the positive electrode 21, a negative electrode active material layer may be provided only on one side of the innermost peripheral end. The negative electrode current collector is, for example, copper (Cu).
It is preferably made of a metal foil such as a foil, a nickel foil or a stainless steel foil, and is preferably porous like the positive electrode current collector 210. This is because the adhesive strength with the negative electrode active material layer can be increased. In addition, the negative electrode lead 2
Reference numeral 6 is attached to the negative electrode current collector.

【0038】負極活物質層は、例えば、リチウム金属あ
るいはリチウム合金、またはリチウムイオンを吸蔵およ
び離脱することが可能な炭素材料,酸化物あるいは高分
子材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成され
ている。中でも炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造
の変化が非常に少ないので好ましい。なお、炭素材料と
しては、例えば、熱分解炭素類,コークス類,黒鉛類,
ガラス状炭素類,有機高分子化合物焼成体,炭素繊維あ
るいは活性炭などが挙げられる。このうち、コークス類
には、ピッチコークス,ニードルコークスあるいは石油
コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というの
は、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適
当な温度で焼成して炭素化したものをいう。
The negative electrode active material layer contains, for example, one or more of a lithium metal or lithium alloy, or a carbon material, an oxide or a polymer material capable of inserting and extracting lithium ions. It is configured. Among them, a carbon material is preferable because the change in the crystal structure that occurs during charge and discharge is very small. As the carbon material, for example, pyrolytic carbons, cokes, graphites,
Examples include glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers and activated carbon. Among them, cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc. An organic polymer compound fired body is obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature to carbonize. Means what you do.

【0039】また、リチウムを吸蔵・離脱可能な酸化物
としては金属酸化物が挙げられる。なかでも、遷移金属
を含む酸化物が好適であり、酸化鉄、酸化ルテニウム、
酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化
スズ、酸化硅素等を主体とする結晶化合物あるいは非晶
質化合物が負極活物質として利用可能であるが、特に充
放電電位が比較的金属リチウムに近い化合物が望まし
い。
The oxide capable of inserting and extracting lithium includes metal oxides. Among them, oxides containing a transition metal are preferable, and iron oxide, ruthenium oxide,
Crystalline compounds or amorphous compounds mainly composed of molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide, tin oxide, silicon oxide, etc. can be used as the negative electrode active material. desirable.

【0040】セパレータ23は、正極21と負極22と
を隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつリ
チウムイオンを通過させるものである。このセパレータ
23は、例えば、ポリプロピレンあるいはポリエチレン
などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、また
はセラミック性の不織布などの無機材料よりなる多孔質
膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を
積層した構造とされていてもよい。
The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass therethrough while preventing current short circuit due to contact between the two electrodes. The separator 23 is made of, for example, a porous film made of a polyolefin-based material such as polypropylene or polyethylene, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. May be laminated.

【0041】電解液は、有機溶媒にリチウム塩を溶解さ
せたものであり、リチウム塩が電離することによってイ
オン伝導性を示すようになっている。電解液としては、
例えば、電解質が非水溶媒に溶解されてなる非水電解液
が用いられる。電解質を溶解する非水溶媒としては、エ
チレンカーボネート等の比較的誘電率の高いものを主溶
媒に用いることが前提となるが、本実施の形態の電池を
完成させるには更に複数成分の低粘度溶媒を添加する必
要がある。
The electrolyte is a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, and exhibits ion conductivity by ionization of the lithium salt. As the electrolyte,
For example, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent is used. As a non-aqueous solvent for dissolving the electrolyte, it is premised that a relatively high dielectric constant such as ethylene carbonate is used as a main solvent, but in order to complete the battery of the present embodiment, a low viscosity of a plurality of components is further required. It is necessary to add a solvent.

【0042】高誘電率溶媒としては、プロピレンカーボ
ネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネー
ト、スルホラン類、ブチロラクトン類、バレロラクトン
類等が使用可能である。低粘度溶媒としては、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、メチルプロピルカーボネート等の対称ある
いは非対称の鎖状炭酸エステルやプロピオン酸メチルや
プロピオン酸エチル等のカルボン酸エステル、またリン
酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステルが
使用可能であり、さらに2種以上を混合して用いても良
好な結果が得られる。
As the high dielectric constant solvent, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, sulfolane, butyrolactone, valerolactone and the like can be used. Examples of low-viscosity solvents include symmetric or asymmetric chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and methyl propyl carbonate, and carboxylate esters such as methyl propionate and ethyl propionate, and trimethyl phosphate and phosphoric acid. Phosphate esters such as triethyl can be used, and good results can be obtained even when two or more kinds are used in combination.

【0043】特に、負極に黒鉛材料を用いる場合、非水
溶媒の主溶媒として好適なのはエチレンカーボネートが
まず挙げられるが、エチレンカーボネートの水素原子を
ハロゲン元素で置換した構造の化合物も好適である。
In particular, when a graphite material is used for the negative electrode, ethylene carbonate is preferred as a main solvent of the non-aqueous solvent, but a compound having a structure in which a hydrogen atom of ethylene carbonate is replaced by a halogen element is also preferred.

【0044】また、プロピレンカーボネートのように黒
鉛材料と反応性があるものの、主溶媒としてのエチレン
カーボネートやエチレンカーボネートの水素原子をハロ
ゲン元素で置換した構造の化合物等に対して、その一部
を第2成分溶媒で置換することにより、良好な特性が得
られる。
Although it is reactive with a graphite material like propylene carbonate, it is partially substituted with ethylene carbonate as a main solvent or a compound having a structure in which a hydrogen atom of ethylene carbonate is replaced with a halogen element. By substituting with a two-component solvent, good characteristics can be obtained.

【0045】その第2成分溶媒としては、プロピレンカ
ーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネ
ート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシ
メタン、γ−ブチロラクトン、バレロラクトン、テトラ
ヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3
−ジオキソラン、4−メチル、1,3−ジオキソラン、
スルホラン、メチルスルホラン、等が使用可能である。
The second component solvents include propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxymethane, γ-butyrolactone, valerolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3
-Dioxolane, 4-methyl, 1,3-dioxolane,
Sulfolane, methylsulfolane, and the like can be used.

【0046】その中でも、プロピレンカーボネートやブ
チレンカーボネートやビニレンカーボネートなど炭酸エ
ステル系溶媒が好ましく、添加量としては40mol%
以下が好ましく、20mol%以下が更に好ましい。
Of these, carbonate solvents such as propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate are preferred, and the amount added is 40 mol%.
Or less, more preferably 20 mol% or less.

【0047】このような非水溶媒に溶解する電解質とし
ては、この種の電池に用いられるものがあれば、いずれ
も1種以上混合して使用することができる。単独使用あ
るいは混合使用の場合の主成分としてはLiPF6 が好
適であるが、その他LiClO4 、LiAsF6 、Li
BF4 、LiB(C6 5 4 、CH3 SO3 Li、C
3 SO3 Li、LiN(CF3 SO2 2 、LiC
(CF3 SO2 3 、LiCl、LiBr等も使用する
ことができる。
As the electrolyte dissolved in such a non-aqueous solvent, any electrolyte used in this type of battery can be used by mixing one or more kinds. LiPF 6 is preferable as the main component in the case of single use or mixed use, but other than LiClO 4 , LiAsF 6 ,
BF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, C
F 3 SO 3 Li, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC
(CF 3 SO 2 ) 3 , LiCl, LiBr and the like can also be used.

【0048】正極活物質については、前述したようにス
ピネル構造の材料であると共に、十分な量のリチウムを
含んでいるリチウム複合金属酸化物が好適である。な
お、スピネル構造は、X線回析分析により容易に確認で
きる。
As the positive electrode active material, a lithium composite metal oxide which is a material having a spinel structure as described above and contains a sufficient amount of lithium is preferable. The spinel structure can be easily confirmed by X-ray diffraction analysis.

【0049】本発明は、特に高容量を達成することを目
的としているので、正極21は、定常状態(例えば5回
程度充放電を繰り返した後)で負極炭素質材料1g当た
り250mAh以上の充放電容量相当分のリチウムを含
むことが必要で、300mAh以上の充放電容量相当分
のリチウムを含むことがより好ましい。
Since the present invention aims at achieving a particularly high capacity, the positive electrode 21 has a charge / discharge of 250 mAh or more per gram of the negative carbonaceous material in a steady state (for example, after repeating charge / discharge about 5 times). It is necessary to contain lithium equivalent to the capacity, and more preferably to contain lithium equivalent to the charge / discharge capacity of 300 mAh or more.

【0050】なお、リチウムはかならずしも正極材料か
らすべて供給される必要はなく、要は電池系内に炭素質
材料1g当たり250mAh以上の充放電容量相当分の
リチウムが存在すれば良い。また、このリチウムの量
は、電池の放電容量を測定することによって判断するこ
とができる。
It is not always necessary to supply all of the lithium from the positive electrode material. In short, it is sufficient that lithium is present in the battery system at a charge / discharge capacity of 250 mAh or more per gram of the carbonaceous material. The amount of lithium can be determined by measuring the discharge capacity of the battery.

【0051】この二次電池は、例えば、次のようにして
製造することができる。
This secondary battery can be manufactured, for example, as follows.

【0052】まず、正極21と負極22を形成する。正
極21の作製法は前述の通りである。負極22について
は、例えば、炭素材料と、ポリフッ化ビニリデンなどの
結着剤とを混合して負極合剤を調整し、この負極合剤を
N−メチルピロリドンなどの溶剤に分散してペースト状
の負極合剤スラリーとする。この負極合剤スラリーを金
属箔よりなる負極集電体の両面に塗布し溶剤を乾燥させ
たのち、ローラープレス機などにより圧縮成型する。
First, a positive electrode 21 and a negative electrode 22 are formed. The method for manufacturing the positive electrode 21 is as described above. For the negative electrode 22, for example, a carbon material and a binder such as polyvinylidene fluoride are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methylpyrrolidone to form a paste. This is a negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces of a negative electrode current collector made of a metal foil, and the solvent is dried. Then, the slurry is compression-molded by a roller press or the like.

【0053】続いて、正極集電体210に正極リード2
5を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体に負
極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、
正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回
し、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接すると
共に、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接
して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板
12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極2
1および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、
電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に
含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋
14,安全弁機構15およびPTC素子16をガスケッ
ト17を介してかしめることにより固定する。これによ
り、図2に示した二次電池が形成される。
Subsequently, the positive electrode lead 2 is connected to the positive electrode current collector 210.
5 is attached by welding or the like, and the anode lead 26 is attached to the anode current collector by welding or the like. after that,
The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound with the separator 23 interposed therebetween, and the distal end of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11, and the distal end of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15. The negative electrode 22 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13 and housed inside the battery can 11. Positive electrode 2
After storing the first and negative electrodes 22 inside the battery can 11,
The electrolyte is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery cover 14, the safety valve mechanism 15, and the PTC element 16 are fixed to the open end of the battery can 11 by caulking through the gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 2 is formed.

【0054】このような構成を有する二次電池では、充
電を行うと、正極21の活物質であるリチウム・マンガ
ン複合酸化物からリチウムイオンが離脱し、電解液を介
してセパレータ23を通過して負極22に吸蔵される。
そののち、放電を行うと、負極22からリチウムイオン
が離脱し、電解液を介してセパレータ23を通過して正
極21に戻り、リチウム・マンガン複合酸化物に吸蔵さ
れる。ここで、正極21を構成するリチウム・マンガン
複合酸化物は、その厚さ(T2+T3)の正極集電体の
厚さT1に対する比(T2+T3)/T1が2.0以上
であり、かつ(T2+T3)は200μm以下であるよ
うに規定したので、正極21は電池容量に対する活物質
の比率が高く、なお、かつリチウムイオンの電解液中の
移動距離が短いために、重負荷放電時や低温時において
もリチウムイオンの拡散が十分に進み、放電容量が低下
しない。
In the secondary battery having such a configuration, when charged, lithium ions are separated from the lithium-manganese composite oxide, which is the active material of the positive electrode 21, and pass through the separator 23 via the electrolytic solution. It is occluded by the negative electrode 22.
Thereafter, when discharging is performed, lithium ions are released from the negative electrode 22, pass through the separator 23 via the electrolytic solution, return to the positive electrode 21, and are occluded by the lithium-manganese composite oxide. Here, the ratio (T2 + T3) / T1 of the thickness (T2 + T3) to the thickness T1 of the positive electrode current collector of the lithium-manganese composite oxide constituting the positive electrode 21 is 2.0 or more, and (T2 + T3) Is defined to be 200 μm or less, so that the positive electrode 21 has a high ratio of the active material to the battery capacity, and has a short moving distance of lithium ions in the electrolytic solution. The diffusion of lithium ions proceeds sufficiently, and the discharge capacity does not decrease.

【0055】このように、本実施の形態では、正極活物
質層の厚さ(T2+T3)の正極集電体の厚さT1に対
する比(T2+T3)/T1が2.0以上であり、かつ
(T2+T3)は200μm以下であるように規定した
ので、この正極を用いて二次電池を構成することによ
り、高いエネルギー密度を有し、しかも、重負荷特性や
低温特性に優れたものとすることができる。
As described above, in this embodiment, the ratio (T2 + T3) / T1 of the thickness (T2 + T3) of the positive electrode active material layer to the thickness T1 of the positive electrode current collector is 2.0 or more, and (T2 + T3 ) Is defined to be 200 μm or less. Therefore, by constructing a secondary battery using this positive electrode, it is possible to have a high energy density and excellent heavy load characteristics and low temperature characteristics. .

【0056】[0056]

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。
EXAMPLES Further, specific examples of the present invention will be described in detail.

【0057】〔実施例1〕まず、正極21を以下のよう
にして作製した。正極活物質として、炭酸リチウム1.
0モルと二酸化マンガン2.0モルを混合し、この混合
物を、空気中、温度800℃で15時間焼成した。得ら
れた材料についてX線回折測定を行った結果、JCPD
Sファイルに登録されたLiMn2 4 のピークと良く
一致していた。
Example 1 First, a positive electrode 21 was manufactured as follows. Lithium carbonate 1.
0 mol and 2.0 mol of manganese dioxide were mixed, and this mixture was calcined in air at a temperature of 800 ° C. for 15 hours. X-ray diffraction measurement was performed on the obtained material.
It coincided well with the peak of LiMn 2 O 4 registered in the S file.

【0058】このLiMn2 4 を粉砕し、レーザー回
折法で得られる累積50%粒径が15μmのLiMn2
4 粉末とした。このLiMn2 4 粉末を91重量
部、導電剤として鱗片状黒鉛を5.5重量部、カーボン
ブラックを0.5重量部と結着剤としてポリフッ化ビニ
リデン3重量部を混合して正極合剤を調整し、N−メチ
ルピロリドンに分散させてスラリー(ペースト状)にし
た。
[0058] The LiMn 2 O 4 was ground and laser diffractometry cumulative 50% particle diameter obtained by the 15μm of LiMn 2
O 4 powder was used. A positive electrode mixture was prepared by mixing 91 parts by weight of this LiMn 2 O 4 powder, 5.5 parts by weight of flake graphite as a conductive agent, 0.5 parts by weight of carbon black, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. Was adjusted and dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry (paste).

【0059】正極集電体210として厚さ15μmの帯
状のアルミニウム箔を用い、上記正極合剤スラリーをこ
の集電体の両面に均一に塗布、乾燥させた後、圧縮成型
して帯状正極21を作製した。このときの活物質層の厚
さ(T2+T3)は200μmであった。従って、(T
2+T3)/T1は、13.3であった。
Using a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 15 μm as the cathode current collector 210, the above-mentioned cathode mixture slurry is uniformly applied to both sides of the current collector, dried, and then compression-molded to form the strip-shaped cathode 21. Produced. At this time, the thickness (T2 + T3) of the active material layer was 200 μm. Therefore, (T
2 + T3) / T1 was 13.3.

【0060】また、負極22を以下のようにして作製し
た。
The negative electrode 22 was manufactured as follows.

【0061】フィラーとなる石炭系コークス100重量
部に対し、バインダーとなるコールタール系ピッチを3
0重量部加え、約100℃で混合した後、プレスにて圧
縮成型し、炭素成型体の前駆体を得た。この前駆体を1
000℃以下で熱処理して得た炭素材料成型体に、さら
に200℃以下で溶融させたバインダービッチを含浸
し、1000℃以下で熱処理するという、ピッチ含浸/
焼成工程を数回繰り返した。その後、この炭素成型体を
不活性雰囲気で2700℃にて熱処理し、黒鉛化成型体
を得た後、粉砕分級し黒鉛粉末を作製した。
For 100 parts by weight of coal-based coke serving as a filler, coal-tar pitch serving as a binder is added to 3 parts.
After adding 0 parts by weight and mixing at about 100 ° C., the mixture was compression-molded with a press to obtain a precursor of a carbon molded body. This precursor is
The carbon material molded body obtained by heat treatment at 000 ° C. or less is further impregnated with a binder bitch melted at 200 ° C. or less, and heat-treated at 1000 ° C. or less.
The firing step was repeated several times. Thereafter, the carbon molded body was heat-treated at 2700 ° C. in an inert atmosphere to obtain a graphitized molded body, and then pulverized and classified to produce a graphite powder.

【0062】上記試料粉末を90重量部と、結着材とし
てポリフッ化ビニリデン(PVDF)10重量部を混合
して負極合剤を調整し、溶剤となるN−メチルピロリデ
ンに分散させてスラリー(ペースト状)にした。
A mixture of 90 parts by weight of the sample powder and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder was prepared to prepare a negative electrode mixture, and the mixture was dispersed in N-methylpyrrolidene as a solvent to obtain a slurry ( (Paste).

【0063】負極集電体として厚さ10μmの帯状の銅
箔を用い、負極合剤スラリーをこの集電体の両面に塗
布、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状負極2
2を作製した。
Using a 10 μm-thick strip-shaped copper foil as the negative electrode current collector, a negative electrode mixture slurry was applied to both sides of the current collector, dried, and then compression-molded at a constant pressure to form a strip-shaped negative electrode 2.
2 was produced.

【0064】次いで、以上のようにして作製された帯状
負極22、帯状正極21を、図2に示したように厚さ2
5μmの微多孔性ポリプロピレンフィルムよりなるセパ
レータ23を介して、負極22、セパレータ23、正極
21、セパレータ23の順に積層してから多数回巻回
し、外径18mmの渦巻型電極体を作製した。
Next, the strip-shaped negative electrode 22 and the strip-shaped positive electrode 21 manufactured as described above were separated by a thickness of 2 as shown in FIG.
A negative electrode 22, a separator 23, a positive electrode 21, and a separator 23 were laminated in this order via a separator 23 made of a 5 μm microporous polypropylene film, and then wound many times to produce a spiral electrode body having an outer diameter of 18 mm.

【0065】このようにして作製した渦巻型電極体を、
ニッケルめっきを施した鉄製電池缶11に収納した。そ
して、渦巻式電極上下両面には絶縁板13を配設し、ア
ルミニウム製正極リード25を正極集電体210から導
出して電池蓋14に、ニッケル製負極リード26を負極
集電体から導出して電池缶11に溶接した。
The spiral electrode body thus manufactured is
It was stored in a nickel-plated iron battery can 11. The insulating plate 13 is disposed on both upper and lower surfaces of the spiral electrode, the aluminum positive electrode lead 25 is led out from the positive electrode current collector 210, and the nickel negative electrode lead 26 is led out from the negative electrode current collector to the battery cover 14. And welded to the battery can 11.

【0066】この電池缶11の中に、エチレンカーボネ
ートとジメチルカーボネートとの等容量混合溶媒にLi
PF6 を1.5mol/lの割合で溶解した電解液を注
入した。次いで、アスファルトで表面を塗布した絶縁封
口ガスケット17を介して電池缶11をかしめることに
より、電流遮断機構を有する安全弁機構15、PTC素
子16並びに電池蓋14を固定し、電池内の気密性を保
持させ、直径18mm、高さ65mmの円筒型非水電解
液二次電池を作製した。
In this battery can 11, a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in an equal volume
An electrolytic solution in which PF 6 was dissolved at a ratio of 1.5 mol / l was injected. Next, the battery can 11 is caulked via an insulating sealing gasket 17 coated with asphalt to fix the safety valve mechanism 15 having a current cut-off mechanism, the PTC element 16 and the battery lid 14, thereby improving the airtightness of the battery. The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced.

【0067】〔実施例2〕T1=20μm、T2+T3
=180μmであること以外は、実施例1と同様にして
円筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)
/T1は、9.0であった。
Example 2 T1 = 20 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 180 μm. (T2 + T3)
/ T1 was 9.0.

【0068】〔実施例3〕T1=30μm、T2+T3
=160μmであること以外は実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、5.3であった。
[Embodiment 3] T1 = 30 μm, T2 + T3
= Cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was 160 µm. (T2 + T3) /
T1 was 5.3.

【0069】〔実施例4〕T1=20μm、T2+T3
=150μmであること以外は実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、7.5であった。
Embodiment 4 T1 = 20 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 150 μm. (T2 + T3) /
T1 was 7.5.

【0070】〔実施例5〕T1=30μm、T2+T3
=120μmであること以外は実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、4.0であった。
[Embodiment 5] T1 = 30 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 120 μm. (T2 + T3) /
T1 was 4.0.

【0071】〔実施例6〕T1=20μm、T2+T3
=70μmであること以外は実施例1と同様にして円筒
型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/T
1は、3.5であった。
Embodiment 6 T1 = 20 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 70 μm. (T2 + T3) / T
1 was 3.5.

【0072】〔実施例7〕T1=30μm、T2+T3
=75μmであること以外は実施例1と同様にして円筒
型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/T
1は、2.5であった。
Embodiment 7 T1 = 30 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 75 μm. (T2 + T3) / T
1 was 2.5.

【0073】〔比較例1〕T1=15μm、T2+T3
=18μmであること以外は、実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、1.2であった。
Comparative Example 1 T1 = 15 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that = 18 μm. (T2 + T3) /
T1 was 1.2.

【0074】〔比較例2〕T1=30μm、T2+T3
=45μmであること以外は、実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、1.5であった。
Comparative Example 2 T1 = 30 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 45 μm. (T2 + T3) /
T1 was 1.5.

【0075】〔比較例3〕T1=20μm、T2+T3
=220μmであること以外は実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、11.0であった。
Comparative Example 3 T1 = 20 μm, T2 + T3
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that = 220 μm. (T2 + T3) /
T1 was 11.0.

【0076】〔比較例4〕T1=30μm、T2+T3
=240μmであること以外は実施例1と同様にして円
筒型非水電解液二次電池を作製した。(T2+T3)/
T1は、8.0であった。
Comparative Example 4 T1 = 30 μm, T2 + T3
= Cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 240 μm was used. (T2 + T3) /
T1 was 8.0.

【0077】以上のようにして作製した電池について、
以下の3種類の試験を行った。
With respect to the battery manufactured as described above,
The following three types of tests were performed.

【0078】まず、23℃の環境下で定電流0.5A、
最大電圧4.2V、充電時間4.0時間として定電流定
電圧充電を行い、23℃の環境下で定電流0.5A、終
止電圧2.75Vまで放電を行う常温低負荷電池容量試
験を行った。図3に(T2+T3)/T1と常温低負荷
電池容量C1 の関係を示す。(T2+T3)/T1が、
2未満である比較例1、2では、活物質層の厚さに対す
る集電体の厚さの比率が大きくなるため、活物質の量が
少なくなり、常温低負荷電池容量が少なくなる欠点が見
られたが、(T2+T3)/T1が、2.0以上である
実施例1〜7と比較例3,4は、そのような欠点は見ら
れなかった。
First, at a constant current of 0.5 A under an environment of 23 ° C.,
A constant-temperature low-load battery capacity test is performed in which constant-current constant-voltage charging is performed with a maximum voltage of 4.2 V and a charging time of 4.0 hours, and discharge is performed at a constant current of 0.5 A and a final voltage of 2.75 V in an environment of 23 ° C. Was. FIG. 3 shows the relationship between (T2 + T3) / T1 and the room temperature low load battery capacity C1. (T2 + T3) / T1 is
Comparative Examples 1 and 2, which are less than 2, have the disadvantage that the ratio of the thickness of the current collector to the thickness of the active material layer is large, so that the amount of the active material is small and the battery capacity at room temperature and low load is small. However, Examples 1 to 7 and (Comparative Examples 3 and 4) where (T2 + T3) / T1 was 2.0 or more did not show such a defect.

【0079】次に、23℃の環境下で定電流0.5A、
最大電圧4.2V、充電時間4.0時間として定電流定
電圧充電を行い、23℃の環境下で定電流3.0A、終
止電圧2.75Vまで放電を行う常温低負荷電池容量試
験を行った。重負荷特性は、常温重負荷電池容量試験で
の放電容量C2と常温低負荷電池容量試験での放電容量
C1の比C2/C1で表される。図4に(T2+T3)
とC2/C1の関係を示す。(T2+T3)が200μ
mより大きい比較例3,4では、重負荷特性が悪くなる
欠点が見られた。これは、活物質層が厚いため、常温低
負荷放電時には集電体に近い部分の活物質を利用でき、
十分な放電容量が得られていたが、常温重負荷放電時に
は、リチウムマンガン複合酸化物のリチウムイオン拡散
速度が、電解液中のリチウムイオンの移動速度に追いつ
かず、集電体に近い部分の活物質を利用できなかったた
め、放電容量が小さくなったと考えられる。一方、20
0μm以下である実施例1〜7と比較例1,2では、そ
のような欠点は見られなかった。
Next, a constant current of 0.5 A under an environment of 23 ° C.
A constant-temperature low-load battery capacity test is performed in which constant-current constant-voltage charging is performed with a maximum voltage of 4.2 V and a charging time of 4.0 hours, and discharge is performed at a constant current of 3.0 A and a final voltage of 2.75 V in an environment of 23 ° C. Was. The heavy load characteristic is represented by a ratio C2 / C1 of the discharge capacity C2 in the normal temperature heavy load battery capacity test and the discharge capacity C1 in the normal temperature low load battery capacity test. FIG. 4 shows (T2 + T3)
And shows the relationship between C2 / C1. (T2 + T3) is 200 μ
In Comparative Examples 3 and 4, which were larger than m, the disadvantage that the heavy load characteristics deteriorated was observed. This is because the active material layer is thick, so that the active material near the current collector can be used at low temperature and low load discharge,
Although sufficient discharge capacity was obtained, during normal temperature heavy load discharge, the lithium ion diffusion speed of the lithium manganese composite oxide could not catch up with the movement speed of lithium ions in the electrolyte, and the activity of the portion near the current collector was not sufficient. It is considered that the discharge capacity was reduced because the substance could not be used. On the other hand, 20
In Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 each having a size of 0 μm or less, such a defect was not found.

【0080】次に、23℃の環境下で定電流0.5A、
最大電圧4.2V、充電時間4.0時間として定電流定
電圧充電を行い、庫内温度を0℃に保った定温庫内に1
時間放置後定電流0.5A、終止電圧2.75Vまで放
電を行う低温低負荷電池容量試験を行った。低温特性
は、低温低負荷電池容量試験での放電容量C3と常温低
負荷電池容量試験での放電容量C1の比C3/C1で表
される。図5に(T2+T3)とC3/C1の関係を示
す。(T2+T3)が200μmより大きい比較例3,
4では、低温特性が悪くなる欠点が見られた。これは、
活物質層が厚いため、常温低負荷放電時にはリチウムマ
ンガン複合酸化物のリチウムイオン拡散速度が十分な速
度であったため、集電体に近い部分の活物質を利用で
き、十分な放電容量が得られていたが、低温低負荷放電
時には、リチウムマンガン複合酸化物のリチウムイオン
拡散速度が遅くなり、集電体に近い部分の活物質を利用
できなかったため、放電容量が小さくなったと考えられ
る。一方、200μm以下である実施例1〜7と比較例
1,2では、そのような欠点は見られなかった。
Next, a constant current of 0.5 A under an environment of 23 ° C.
Constant current constant voltage charging was performed with a maximum voltage of 4.2 V and a charging time of 4.0 hours.
A low-temperature low-load battery capacity test was conducted in which the battery was discharged to a constant current of 0.5 A and a final voltage of 2.75 V after being left for a while. The low-temperature characteristics are represented by a ratio C3 / C1 of the discharge capacity C3 in the low-temperature low-load battery capacity test and the discharge capacity C1 in the normal-temperature low-load battery capacity test. FIG. 5 shows the relationship between (T2 + T3) and C3 / C1. Comparative Example 3 in which (T2 + T3) is larger than 200 μm
In No. 4, a defect that the low-temperature characteristics deteriorate was observed. this is,
Since the active material layer is thick, the lithium-manganese composite oxide has a sufficient lithium ion diffusion rate during low-temperature discharge at room temperature, so the active material near the current collector can be used, and sufficient discharge capacity can be obtained. However, at the time of low-temperature low-load discharge, the lithium ion diffusion rate of the lithium-manganese composite oxide became slow, and the active material in a portion close to the current collector could not be used. On the other hand, in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, which were 200 μm or less, such a defect was not found.

【0081】上記の結果から、正極の集電体の厚さT1
と活物質層の厚さ(T2+T3)を2.0≦(T2+T
3)/T1且つ(T2+T3)≦200μmの関係に規
定することによって、電池容量を損ねることなく、重負
荷特性および低温特性に優れた電池を得ることができ
る。なお、本実施の形態では正極活物質としてLiMn
2 4 を用いたが、スピネル構造を持つものであれば、
一般式LiX Mn2 4(0.95≦x≦1.25、
0.01≦y≦0.20、Mは、Ti,Cr,Fe,C
o,Ni,Zn,Alの中から選んだ少なくとも1種以
上の金属)で表される活物質を用いても同様の効果が見
られることは明らかである。
From the above results, the thickness T1 of the current collector of the positive electrode
And the thickness of the active material layer (T2 + T3) is set to 2.0 ≦ (T2 + T
3) By defining the relationship of / T1 and (T2 + T3) ≦ 200 μm, a battery excellent in heavy load characteristics and low-temperature characteristics can be obtained without impairing the battery capacity. Note that in this embodiment, LiMn is used as the positive electrode active material.
Although 2 O 4 was used, if it has a spinel structure,
General formula Li X Mn 2 O 4 (0.95 ≦ x ≦ 1.25,
0.01 ≦ y ≦ 0.20, M is Ti, Cr, Fe, C
It is apparent that the same effect can be obtained by using an active material represented by at least one metal selected from o, Ni, Zn, and Al).

【0082】以上実施の形態および実施例を挙げて本発
明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例
に限定されるものではなく、種々変形可能である。例え
ば、上記実施の形態および実施例においては、巻回構造
を有する円筒型の二次電池の構成について一例を具体的
に挙げて説明したが、本発明は他の構成を有する円筒型
の二次電池についても適用することができる。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above embodiments and examples, the configuration of a cylindrical secondary battery having a wound structure has been specifically described by way of example. However, the present invention provides a cylindrical secondary battery having another configuration. The present invention can also be applied to batteries.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように本発明の正極によれ
ば、正極活物質層としてLiX Mn2-Y Y 4 (0.
95≦y≦1.25、0.01≦y≦0.20、Mは、
Ti,Cr,Fe,Co,Ni,Zn,Alの中から選
んだ少なくとも1種以上の金属)を含有するものを用
い、正極集電体の厚さT1と活物質層の厚さ(T2+T
3)を2.0≦(T2+T3)/T1、且つ(T2+T
3)≦200μmの関係を満たすように設定したので、
この正極を用いて、本発明の二次電池を構成することに
より、電池容量に寄与する活物質の密度を高く保ちつ
つ、しかも重負荷時および低温時に放電容量の低下しな
い二次電池を得ることができる。すなわち、高いエネル
ギー密度を持つと同時に、重負荷特性および低温特性に
優れた二次電池を得ることができる。
According to the positive electrode of the present invention as described above, according to the present invention, Li X Mn 2-Y M Y O 4 (0 as the positive electrode active material layer.
95 ≦ y ≦ 1.25, 0.01 ≦ y ≦ 0.20, M is
A material containing at least one metal selected from Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, and Al) is used, and the thickness T1 of the positive electrode current collector and the thickness of the active material layer (T2 + T
3) is 2.0 ≦ (T2 + T3) / T1, and (T2 + T
3) Since the relationship was set so as to satisfy ≦ 200 μm,
By using this positive electrode to constitute the secondary battery of the present invention, it is possible to obtain a secondary battery in which the density of the active material contributing to the battery capacity is kept high and the discharge capacity does not decrease at heavy load and at low temperature. Can be. That is, a secondary battery having high energy density and excellent heavy load characteristics and low temperature characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係る電池に用いる正極
の構造を表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a positive electrode used in a battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態に係る電池全体の構成を
表す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an entire battery according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の正極集電体の厚さT1と活物質層の厚
さ(T2+T3)の比(T2+T3)/T1と常温低負
荷放電容量C1との関係を表す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a ratio (T2 + T3) / T1 of a thickness T1 of a positive electrode current collector to a thickness (T2 + T3) of an active material layer of the present invention and a normal temperature low load discharge capacity C1.

【図4】本発明の正極活物質層の厚さ(T2+T3)と
常温低負荷放電容量C1と常温重負荷放電容量C2の比
C2/C1との関係を表す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a thickness (T2 + T3) of a positive electrode active material layer of the present invention and a ratio C2 / C1 of a normal temperature low load discharge capacity C1 and a normal temperature heavy load discharge capacity C2.

【図5】本発明の正極活物質層の厚さ(T2+T3)と
常温低負荷放電容量C1と低温低負荷放電容量C3の比
C3/C1との関係を表す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a thickness (T2 + T3) of a positive electrode active material layer of the present invention and a ratio C3 / C1 of a low-temperature low-load discharge capacity C1 and a low-temperature low-load discharge capacity C3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

210…正極集電体、211A,211B…正極活物質
層、21…正極、22…負極
210: positive electrode current collector, 211A, 211B: positive electrode active material layer, 21: positive electrode, 22: negative electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細谷 洋介 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 永峰 政幸 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1番地 の1 株式会社ソニー・エナジー・テック 内 Fターム(参考) 5H003 AA01 AA02 BB02 BB05 BC05 BD00 BD02 5H014 AA04 CC01 EE05 EE10 HH01 HH06 5H029 AJ03 AJ06 AK03 AL02 AL06 AL07 AL08 AL12 AL16 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 BJ27 DJ07 HJ02 HJ04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yosuke Hosoya 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Masayuki Nagamine 1 Shimosugishita, Takakura, Hiwada-cho, Koriyama-shi, Fukushima Prefecture Address 1 Sony Energy Tech Co., Ltd. F-term (reference) 5H003 AA01 AA02 BB02 BB05 BC05 BD00 BD02 5H014 AA04 CC01 EE05 EE10 HH01 HH06 5H029 AJ03 AJ06 AK03 AL02 AL06 AL07 AL08 AL12 AL16 AM02 AM03 BJ04 AM05 HJ02 HJ04

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 帯状の正極集電体と、この正極集電体の
両側にそれぞれ配置された帯状の正極活物質層とを含む
正極において、 前記正極活物質層は、LiX Mn2-Y Y 4 (0.9
5 ≦x≦1.25、0.01≦y≦0.20、Mは、
Ti,Cr,Fe,Co,Ni,Zn,Alの中から選
んだ少なくとも1種以上の金属)を含有し、前記正極集
電体の厚さT1と、前記正極活物質層の厚さの合計(T
2+T3)が、 2.0≦(T2+T3)/T1、 且つ (T2+T3)≦200μm の関係を満たすことを特徴とする正極。
1. A positive electrode including a strip-shaped positive electrode current collector and strip-shaped positive electrode active material layers disposed on both sides of the positive electrode current collector, wherein the positive electrode active material layer is Li X Mn 2-Y M Y O 4 (0.9
5 ≦ x ≦ 1.25, 0.01 ≦ y ≦ 0.20, M is
At least one metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, and Al), and the sum of the thickness T1 of the positive electrode current collector and the thickness of the positive electrode active material layer (T
2 + T3), wherein 2.0 ≦ (T2 + T3) / T1 and (T2 + T3) ≦ 200 μm.
【請求項2】 帯状の正極集電体、および前記正極集電
体の両側にそれぞれ配置された帯状の正極活物質層を含
む正極と、 リチウム、リチウム合金、リチウムと合金化可能な材料
又はリチウムイオンを吸蔵・離脱可能な材料からなる負
極活物質層を含む帯状の負極とを有する二次電池におい
て、 前記正極活物質層は、LiX Mn2-Y Y 4 (0.9
5 ≦x≦1.25、0.01≦y≦0.20、Mは、
Ti,Cr,Fe,Co,Ni,Zn,Alの中から選
んだ少なくとも1種以上の金属)を含有し、前記正極集
電体の厚さT1と、前記正極活物質層の厚さの合計(T
2+T3)が、 2.0≦(T2+T3)/T1、 且つ (T2+T3)≦200μm の関係を満たすことを特徴とする二次電池。
2. A positive electrode including a belt-like positive electrode current collector, and a band-like positive electrode active material layer disposed on both sides of the positive electrode current collector, lithium, a lithium alloy, a material alloyable with lithium, or lithium. a secondary battery and a strip of negative electrode containing a negative electrode active material layer formed ions from capable of inserting and extracting material, the positive active material layer, Li X Mn 2-Y M Y O 4 (0.9
5 ≦ x ≦ 1.25, 0.01 ≦ y ≦ 0.20, M is
At least one metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, and Al), and the sum of the thickness T1 of the positive electrode current collector and the thickness of the positive electrode active material layer (T
2 + T3), wherein 2.0 ≦ (T2 + T3) / T1 and (T2 + T3) ≦ 200 μm.
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