JP2001185152A - Electrode additive and secondary battery - Google Patents

Electrode additive and secondary battery

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JP2001185152A
JP2001185152A JP36940099A JP36940099A JP2001185152A JP 2001185152 A JP2001185152 A JP 2001185152A JP 36940099 A JP36940099 A JP 36940099A JP 36940099 A JP36940099 A JP 36940099A JP 2001185152 A JP2001185152 A JP 2001185152A
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Japan
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electrode
negative electrode
secondary battery
positive electrode
hollow portion
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JP36940099A
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Japanese (ja)
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Yasuharu Ujiie
康晴 氏家
Hiroshi Imoto
浩 井本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode additive capable of absorbing the volume change of the electrode material, and a secondary battery using the same. SOLUTION: The electrode additive comprises an elastic structure 1 having a hollow portion 1a and a content 2 stored in the hollow portion 1a. The elastic structure 1 is formed of an elastic body such as a polymeric material, with the hollow portion 1a giving higher elasticity thereto. With the electrode additive contained in an electrode, the volume change of an electrode material when charged and discharged can be absorbed and the change of the physical formation of the electrode can be inhibited if charging and discharging are repeated, therefore improving the characteristics of charging and discharging cycles. It is acceptable that the content 2 contains a dewatering agent, a radical trapping agent, a flame retardant agent or hydrogen halide trapping agent, which easily offers effective operation.

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、弾性を有する電極
添加材および二次電池に関する。
The present invention relates to an electrode additive having elasticity and a secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】二次電池は、充電により直流電力を貯蔵
し、必要に応じて外部に直流を供給することが可能な電
源として用いられている。この二次電池は、一次電池と
同様に、保有エネルギー密度すなわち起電力および単位
重量または単位体積当りの取り出し得る電気量が大き
く、自己放電が小さいことが求められる。また、充放電
の繰り返しによるエネルギー密度の低下が小さいことも
求められる。更に近年では、電子機器の小型化、軽量化
および高性能化に伴い、高エネルギー密度化の要求も高
まっている。
2. Description of the Related Art A secondary battery is used as a power source that stores DC power by charging and can supply DC power to the outside as needed. Like the primary battery, this secondary battery is required to have a large retained energy density, that is, an electromotive force, a large amount of electricity that can be extracted per unit weight or unit volume, and a small self-discharge. It is also required that the decrease in energy density due to repeated charging and discharging is small. Further, in recent years, demands for higher energy density have been increasing along with miniaturization, weight reduction and higher performance of electronic devices.

【0003】このような要求を満たすべく提案、実用化
されたのがリチウムイオン二次電池である。このリチウ
ムイオン二次電池は、従来の鉛電池やニッケル−カドミ
ウム電池等とは反応形式が本質的に異なり、層状化合物
などに対するリチウムイオンのインターカレーションま
たはドーピング現象を利用するものである。そのため、
メモリー効果および自己放電が少ないことなどの特徴に
加えて、従来の二次電池よりも充放電の繰り返しによる
エネルギー密度の低下が少なく、優れたサイクル特性を
得ることができる。
[0003] A lithium ion secondary battery has been proposed and put into practical use to satisfy such demands. This lithium ion secondary battery is essentially different from conventional lead batteries, nickel-cadmium batteries, and the like in its reaction type, and utilizes lithium ion intercalation or doping phenomena to layered compounds and the like. for that reason,
In addition to features such as a memory effect and less self-discharge, a decrease in energy density due to repetition of charge and discharge is smaller than that of a conventional secondary battery, and excellent cycle characteristics can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインターカレーションまたはドーピング現象を利用
するリチウムイオン二次電池などでは、充放電時にリチ
ウムイオンなどを吸蔵・離脱する物質が膨脹収縮するの
で、充放電の前後において電極の物理的形状が変化して
しまうという問題があった。このような電極における物
理的形状の変化は、電極構成材料間における接触抵抗の
増大を引き起こし、電池の内部抵抗が増大して、エネル
ギー密度の低下を招く一因となっている。よって、サイ
クル特性の更なる向上が求められている現代において
は、この問題の早期解決が望まれていた。例えば、従来
は、結着剤に大きな弾性を有する高分子材料を用いるな
どして改善が図られていたが、未だ十分な結果は得れて
いない。
However, in a lithium ion secondary battery or the like utilizing such an intercalation or doping phenomenon, a substance that absorbs and desorbs lithium ions during charging and discharging expands and contracts. There is a problem that the physical shape of the electrode changes before and after the discharge. Such a change in the physical shape of the electrode causes an increase in the contact resistance between the electrode constituting materials, and an increase in the internal resistance of the battery, which is one of the causes of a decrease in energy density. Therefore, in the present age in which further improvement in cycle characteristics is required, early solution of this problem has been desired. For example, conventionally, improvements have been made by using a polymer material having large elasticity as a binder, but a satisfactory result has not yet been obtained.

【0005】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、電極材料の体積変化を吸収すること
ができる電極添加材およびそれ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 an electrode additive capable of absorbing a change in volume of an electrode material and a secondary battery using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による電極添加材
は、中空部を有する弾性構造体を備えたものである。
The electrode additive according to the present invention has an elastic structure having a hollow portion.

【0007】本発明による二次電池は、正極および負極
を備えたものであって、正極および負極のうちの少なく
とも一方は、中空部を有する弾性構造体を備えた電極添
加材を含むものである。
A secondary battery according to the present invention has a positive electrode and a negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode contains an electrode additive having an elastic structure having a hollow portion.

【0008】本発明による電極添加材では、中空部を有
しているので、より大きな弾性が得られる。
The electrode additive according to the present invention has a hollow portion, so that greater elasticity can be obtained.

【0009】本発明による二次電池では、正極および負
極の少なくとも一方に本発明の電極添加材を含んでいる
ので、充放電に伴う正極または負極における物理的形状
の変化が抑制される。よって、正極または負極における
接触抵抗の増大が抑制され、サイクル特性が改善され
る。
In the secondary battery according to the present invention, since at least one of the positive electrode and the negative electrode contains the electrode additive of the present invention, a change in physical shape of the positive electrode or the negative electrode due to charge and discharge is suppressed. Therefore, an increase in contact resistance at the positive electrode or the negative electrode is suppressed, and cycle characteristics are improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本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.

【0011】図1ないし図3は、本発明の一実施の形態
に係る電極添加材の断面構造を表すものである。この電
極添加材は、中空部1aを有する弾性構造体1と、この
中空部1aに収納された内容物2とを備えている。弾性
構造体1は、高分子材料などの弾性体により構成されて
おり、中空部1aを有することにより、より高い弾性を
示すようになっている。弾性構造体1を構成する材料と
しては、電極添加材が用いられる電極の取り得る電位範
囲において安定であることが必要である。
FIGS. 1 to 3 show a sectional structure of an electrode additive according to an embodiment of the present invention. The electrode additive includes an elastic structure 1 having a hollow portion 1a and a content 2 stored in the hollow portion 1a. The elastic structure 1 is made of an elastic body such as a polymer material, and has a higher elasticity by having the hollow portion 1a. The material forming the elastic structure 1 needs to be stable in the potential range of the electrode using the electrode additive.

【0012】例えば、リチウムイオン二次電池などの正
極に用いられる場合であれば、弾性構造体1を構成する
材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフ
ルオロエチレン単位を含む共重合体、ポリビニリデンフ
ルオロライド、ビニリデンフルオロライド単位を含む共
重合体、ヘキサフルオロプロピレン単位を含む共重合
体、クロロトリフルオロエチレン単位を含む共重合体、
パーフルオロ(アルキルビニル)エーテル単位を含む共
重合体、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル単位
を含む共重合体、ポリスチレン、スチレン単位を含む共
重合体、ポリイミド、イミド単位を含む共重合体、アミ
ドイミド単位を含む共重合体、ポリエステル、ポリウレ
タンあるいはポリオレフィンが好ましい。
For example, when used for a positive electrode of a lithium ion secondary battery or the like, the material constituting the elastic structure 1 may be polytetrafluoroethylene, a copolymer containing tetrafluoroethylene units, polyvinylidene fluoro A copolymer containing a vinylidene fluoride unit, a copolymer containing a hexafluoropropylene unit, a copolymer containing a chlorotrifluoroethylene unit,
Copolymers containing perfluoro (alkyl vinyl) ether units, polyacrylonitrile, copolymers containing acrylonitrile units, polystyrene, copolymers containing styrene units, polyimides, copolymers containing imide units, copolymers containing amide imide units Polymers, polyesters, polyurethanes or polyolefins are preferred.

【0013】また、例えば、リチウムイオン二次電池な
どの負極に用いられる場合であれば、弾性構造体1を構
成する材料としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、
スチレン−ブタジエンゴム、ポリビニリデンフルオロラ
イド、ビニリデンフルオロライド単位を含む共重合体、
ヘキサフルオロプロピレン単位を含む共重合体、クロロ
トリフルオロエチレン単位を含む共重合体、パーフルオ
ロ(アルキルビニル)エーテル単位を含む共重合体、ク
ロロプレンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、シ
リコンゴム、ポリイミド、イミド単位を含む共重合体、
アミドイミド単位を含む共重合体、アルギン酸化合物、
カルボキシメチルセルロース化合物、ポリエステルある
いはポリウレタンが好ましい。
For example, when the elastic structure 1 is used for a negative electrode of a lithium ion secondary battery or the like, the material constituting the elastic structure 1 may be polyolefin, polystyrene, or the like.
Styrene-butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, a copolymer containing vinylidene fluoride units,
Copolymers containing hexafluoropropylene units, copolymers containing chlorotrifluoroethylene units, copolymers containing perfluoro (alkyl vinyl) ether units, chloroprene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, silicone rubber, polyimide, imide A copolymer containing units,
A copolymer containing an amide imide unit, an alginic acid compound,
A carboxymethyl cellulose compound, polyester or polyurethane is preferred.

【0014】なお、上記材料のうち、スチレン─ブタジ
エン、クロロプレン、またはビニリデンフルオロライド
単位、アクリロニトリル単位あるいはイミド単位を含む
ものなどは、高い結着性を有しているので、電極添加材
に結着剤としての機能を持たせる場合には、好ましい。
また、後述するように内容物2に難燃剤を含む場合に
は、弾性構造体1を融点の低い材料により構成し、温度
の上昇時に溶解して難燃剤を弾性構造体1の外部に放出
できるようにしてもよい。このような材料としては、例
えば、ポリオレフィン、スチレン─ブタジエンゴム、ビ
ニリデンフルオロライド単位を含む共重合体、ヘキサフ
ルオロプロピレン単位を含む共重合体、クロロプレンゴ
ムあるいはイソプレンゴムがある。
Among the above materials, those containing styrene-butadiene, chloroprene, or vinylidenefluoride units, acrylonitrile units or imide units have high binding properties, and are therefore bound to the electrode additive material. It is preferable to have a function as an agent.
When the content 2 contains a flame retardant as described later, the elastic structure 1 is made of a material having a low melting point, and can be dissolved when the temperature rises to release the flame retardant to the outside of the elastic structure 1. You may do so. Examples of such a material include polyolefin, styrene-butadiene rubber, a copolymer containing vinylidene fluoride units, a copolymer containing hexafluoropropylene units, chloroprene rubber and isoprene rubber.

【0015】弾性構造体1は、また、微孔あるいは透過
性を有しておらず中空部1aが密閉されていてもよい
が、微孔あるいは透過性を有しており中空部1aが外部
と連通されていてもよい。特に、後述するように内容物
2に脱水剤を含む場合には、中空部1aが外部と連通さ
れていることが好ましい。内容物2が有する機能を有効
に作用させるためである。弾性構造体1の大きさは、例
えば、電極を構成する他の材料、具体的には動作時に体
積が変化する材料と同程度あるいはそれよりも小さいこ
とが好ましい。他材料の体積変化を吸収するためには、
体積変化材料が有する体積と同程度であれば十分であ
り、大きくし過ぎると電極反応に寄与する電極材料の量
が減り、電池の容量が小さくなるからである。
The elastic structure 1 may not have micropores or permeability and the hollow portion 1a may be hermetically closed. However, the elastic structure 1 has micropores or permeability and the hollow portion 1a is closed to the outside. It may be connected. In particular, when the content 2 contains a dehydrating agent as described later, it is preferable that the hollow portion 1a is communicated with the outside. This is for making the function of the contents 2 work effectively. The size of the elastic structure 1 is preferably, for example, equal to or smaller than that of another material forming the electrode, specifically, a material whose volume changes during operation. In order to absorb the volume change of other materials,
This is because it is sufficient if the volume is approximately the same as the volume of the volume change material. If the volume is too large, the amount of the electrode material contributing to the electrode reaction decreases, and the capacity of the battery decreases.

【0016】なお、弾性構造体1の形状は、どのような
ものでもよく、図1に示したような粒状のみならず、柱
状でもよく、図2に示したように複数の粒子が結合した
変形状でもよい。中空部1aの形状もどのようなもので
もよく、数もいくつでもよい。例えば、図2および図3
に示したように、複数の中空部1aを有していてもよ
い。
The shape of the elastic structure 1 may be any shape, and may be not only the granular shape as shown in FIG. 1 but also a columnar shape. As shown in FIG. Shape may be sufficient. The shape of the hollow portion 1a may be any shape, and may be any number. For example, FIGS. 2 and 3
As shown in the above, a plurality of hollow portions 1a may be provided.

【0017】内容物2は、気体、液体、固体あるいはそ
れらの混合体のどのような形態でもよい。但し、固体の
みにより構成される場合には、高い弾性を有するゴム系
高分子材料などにより構成されることが好ましい。内容
物2は、また、脱水剤、ラジカル捕捉剤、難燃剤および
ハロゲン化水素捕捉剤のうちの少なくとも1種を含むこ
とにより、それらの機能を有するように構成されてもよ
い。従来の電池では、電池特性あるいは安全性の向上を
目的としてこれらの機能性物質を電解質に添加するのが
一般的であるが、これらの機能性物質のうち、正極およ
び負極の両方の取りうる電位範囲で安定なものは少な
く、有効な物質であれば他の特性を犠牲にして用いてい
た。よって、本発明のように、内容物2にこれらの機能
性物質を含ませるようにすれば、電位を気にせずに用い
ることができ、材料選択の幅が広がり、より高い効果を
得ることができるので好ましい。
The contents 2 may be in any form of gas, liquid, solid or a mixture thereof. However, when it is composed of only a solid, it is preferably composed of a rubber-based polymer material having high elasticity. The contents 2 may be configured to have at least one of a dehydrating agent, a radical scavenger, a flame retardant, and a hydrogen halide scavenger to have their functions. In conventional batteries, it is common to add these functional substances to the electrolyte for the purpose of improving battery characteristics or safety. Of these functional substances, the potentials that can be taken by both the positive electrode and the negative electrode Few were stable in the range, and effective materials were used at the expense of other properties. Therefore, if these functional substances are included in the contents 2 as in the present invention, they can be used without worrying about the potential, the range of material selection can be widened, and higher effects can be obtained. It is preferable because it is possible.

【0018】なお、脱水剤としては、例えば、無水臭化
亜鉛(ZnBr2 )、無水塩化亜鉛(ZnCl2 )、五
酸化二リン(P2 5 )、無水塩化カルシウム(CaC
2)、塩化ナトリウム(NaCl)、酸化カルシウム
(CaO)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2 )、水
酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KO
H)、または硫酸ナトリウム(Na2 SO4 )あるいは
硫酸カリウム(K2 SO4 )に代表される硫酸塩、また
は炭酸ナトリウム(Na2 CO3 )あるいは炭酸カリウ
ム(K2 CO3 )に代表される炭酸塩、または無水蓚酸
に代表される無水有機酸が挙げられる。
As the dehydrating agent, for example, anhydrous zinc bromide (ZnBr 2 ), anhydrous zinc chloride (ZnCl 2 ), diphosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), anhydrous calcium chloride (CaC
l 2 ), sodium chloride (NaCl), calcium oxide (CaO), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KO)
H), or a sulfate represented by sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) or potassium sulfate (K 2 SO 4 ), or represented by sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or potassium carbonate (K 2 CO 3 ) Examples thereof include carbonates and organic anhydrides represented by oxalic anhydride.

【0019】ラジカル捕捉剤としては、例えば、酸化防
止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤、ヒ
ドロキノンあるいはヒドロキノン誘導体が挙げられる。
酸化防止剤には、ブチルヒドロキシトルエン、フェニル
−β−ナフチルアミンあるいはジステアリルチオジプロ
ピオネートなどがあり、紫外線吸収剤は、サリチル酸
系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系あるいは
シアノアクリレート系などのいずれでもよい。
Examples of the radical scavenger include an antioxidant, a hindered amine light stabilizer, an ultraviolet absorber, hydroquinone or a hydroquinone derivative.
Examples of the antioxidant include butylhydroxytoluene, phenyl-β-naphthylamine, and distearylthiodipropionate. The ultraviolet absorber may be any of salicylic acid, benzophenone, benzotriazole, and cyanoacrylate.

【0020】難燃剤としては、例えば、リン酸エステ
ル、ハロゲンを含むリン酸エステル、あるいは芳香族ハ
ロゲンなどの有機系難燃剤、または三酸化アンチモン
(Sb23 )、メタホウ酸バリウム(Ba(BO2
2 )、あるいは水酸化アルミニウム(Al(OH)3
など無機系難燃剤が挙げられる。ハロゲン化水素捕捉剤
としては、例えば、アルカリ性化合物、あるいはエポキ
シ環を有する有機化合物などが挙げられる。
Examples of the flame retardant include phosphoric acid esters, phosphoric acid esters containing halogen, organic flame retardants such as aromatic halogens, antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), barium metaborate (Ba (BO) 2 )
2 ) or aluminum hydroxide (Al (OH) 3 )
And inorganic flame retardants. Examples of the hydrogen halide scavenger include an alkaline compound and an organic compound having an epoxy ring.

【0021】このような電極添加材は、様々な方法で製
造することができる。例えば、不飽和カルボン酸を共重
合した粒子をつくり、塩基を加えて加熱した後、酸を加
えて中和する。この処理により粒子は膨張し、カルボキ
シル基が表面に析出するが、同時に歪みにより内部に小
孔が生じ、やがて独立した複数の中空部1aができる。
これにより中空部1aを有する弾性構造体が得られる。
また、例えば、熱膨張性を有するシード粒子を高分子材
料などよりなる被覆膜で覆い、加熱してシード粒子を膨
張させることにより被覆膜を膨張させ、冷却してシード
粒子を縮小させることにより、中空部1aを有する弾性
構造体1を作製するようにしてもよい。更に、内容物2
を高分子材料中に分散させて、内容物2を包むように弾
性構造体1を形成するようにしてもよい。
Such an electrode additive can be manufactured by various methods. For example, particles obtained by copolymerizing an unsaturated carboxylic acid are prepared, a base is added thereto, heated, and then neutralized by adding an acid. By this treatment, the particles expand and the carboxyl group precipitates on the surface, but at the same time, small holes are formed inside due to the strain, and eventually a plurality of independent hollow portions 1a are formed.
Thereby, an elastic structure having the hollow portion 1a is obtained.
Also, for example, the seed particles having thermal expansion properties are covered with a coating film made of a polymer material or the like, and the coating film is expanded by heating to expand the seed particles, and the seed particles are reduced by cooling. Thus, the elastic structure 1 having the hollow portion 1a may be manufactured. Furthermore, contents 2
May be dispersed in a polymer material to form the elastic structure 1 so as to surround the contents 2.

【0022】このような電極添加材は、例えば、充放電
に伴い体積が変化する電極材料を含む二次電池において
好ましく用いられる。以下にその例について説明する。
Such an electrode additive is preferably used, for example, in a secondary battery containing an electrode material whose volume changes with charge and discharge. An example will be described below.

【0023】図4は、本実施の形態に係る電極添加材を
用いた二次電池の断面構造を表すものである。なお、図
4に示したものは、いわゆるコイン型といわれるもので
ある。この二次電池は、外装カップ11内に収容された
円板状の負極12と外装缶13内に収容された円板状の
正極14とが、セパレータ15を介して積層されたもの
である。外装カップ11および外装缶13の内部は電解
液16により満たされており、外装カップ11および外
装缶13の周辺部は絶縁ガスケット17を介してかしめ
られることにより密閉されている。
FIG. 4 shows a sectional structure of a secondary battery using the electrode additive according to the present embodiment. The one shown in FIG. 4 is a so-called coin type. In this secondary battery, a disc-shaped negative electrode 12 housed in an outer cup 11 and a disc-shaped positive electrode 14 housed in an outer can 13 are laminated with a separator 15 interposed therebetween. The interiors of the outer cup 11 and the outer can 13 are filled with the electrolytic solution 16, and the periphery of the outer cup 11 and the outer can 13 are sealed by being caulked via an insulating gasket 17.

【0024】負極12は、例えば、負極合剤層12a
と、負極合剤層12aの外装カップ11側に設けられた
金属箔などよりなる負極集電体層12bとを有してい
る。負極合剤層12aは、例えば、リチウムイオンを吸
蔵・離脱することができる負極材料と、本実施の形態に
係る電極添加材と、必要に応じて結着剤とを含んで構成
されている。これにより、この二次電池では、電極添加
材がスペーサの役割を果たすと共に、電極添加材の有す
る高い弾性を利用して、充放電サイクルにおける負極材
料の体積変化を吸収できるようになっている。
The negative electrode 12 is, for example, a negative electrode mixture layer 12a.
And a negative electrode current collector layer 12b made of metal foil or the like provided on the exterior cup 11 side of the negative electrode mixture layer 12a. The negative electrode mixture layer 12a includes, for example, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions, the electrode additive according to the present embodiment, and, if necessary, a binder. Thus, in this secondary battery, the electrode additive plays the role of a spacer, and the high elasticity of the electrode additive can be used to absorb a change in the volume of the negative electrode material in a charge / discharge cycle.

【0025】リチウムイオンを吸蔵・離脱することがで
きる負極材料としては、例えば、リチウムと合金あるい
は化合物を形成可能な金属あるいは半導体、またはこれ
らの合金あるいは化合物が挙げられる。この合金あるい
は化合物は、例えば、化学式MIxIIy Liz で表され
るものである。この化学式において、MI はリチウムと
合金あるいは化合物を形成可能な金属元素および半導体
元素のうちの少なくとも1種を表し、MIIはリチウムお
よびMI 以外の金属元素および半導体元素のうちの少な
くとも1種を表す。また、x、yおよびzの値は、それ
ぞれx>0、y≧0、z≧0である。
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions include metals and semiconductors capable of forming alloys and compounds with lithium, and alloys and compounds thereof. This alloy or compound is represented, for example, by the chemical formula M Ix M IIy Li z . In this formula, M I represents at least one of lithium and alloys and compounds capable of forming metal elements and semiconductor elements, M II is at least one of metal elements other than lithium and M I and the semiconductor element Represents The values of x, y and z are x> 0, y ≧ 0, and z ≧ 0, respectively.

【0026】このような金属あるいは半導体、またはこ
れらの合金あるいは化合物としては、例えば、マグネシ
ウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、
ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(S
i)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(P
b)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス
(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Z
n)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)ある
いはイットリウム(Y)、またはこれの合金あるいは化
合物が挙げられる。これらの合金あるいは化合物につい
ても具体的に例を挙げれば、LiAl、LiAlMIII
(但し、MIII は2A族,3B族,4B族の金属元素お
よび半導体元素のうちの少なくとも1種)、AlSbま
たはCuMgSbなどがある。
Examples of such metals or semiconductors, or alloys or compounds thereof, include magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al),
Gallium (Ga), indium (In), silicon (S
i), germanium (Ge), tin (Sn), lead (P
b), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Z
n), hafnium (Hf), zirconium (Zr) or yttrium (Y), or alloys or compounds thereof. Specific examples of these alloys or compounds include LiAl and LiAlM III.
(However, M III is at least one of metal elements and semiconductor elements of Group 2A, 3B and 4B), AlSb and CuMgSb.

【0027】中でも、リチウムとの合金あるいは化合物
を形成可能な金属元素あるいは半導体元素としては、4
B族の金属元素あるいは半導体元素が好ましく、特に好
ましくはケイ素あるいはスズであり、最も好ましくはケ
イ素である。これらの合金あるいは化合物も好ましく、
具体的には、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Mg2
Sn、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi
2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5
i、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaS
2 、VSi2 、WSi2 あるいはZnSi2 などが挙
げられる。
Among them, as a metal element or a semiconductor element capable of forming an alloy or a compound with lithium, 4
Group B metal elements or semiconductor elements are preferred, particularly preferably silicon or tin, and most preferably silicon. These alloys or compounds are also preferred,
Specifically, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2
Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi
2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 S
i, FeSi 2 , MnSi 2 , NbSi 2 , TaS
i 2 , VSi 2 , WSi 2 or ZnSi 2 .

【0028】また、リチウムイオンを吸蔵・離脱するこ
とができる負極材料としては、他にも、少なくとも1種
の非金属元素と炭素(C)を除く少なくとも1種の4B
族元素とを含む化合物が挙げられる。なお、この化合物
は、リチウムを含む4B族以外の金属元素および半導体
元素のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。この
ような化合物としては、例えば、SiC、Si3 4
Si2 2 O、Ge22 O、SiOx (0<x≦
2)、SnOx (0<x≦2)、LiSiOあるいはL
iSnOが挙げられる。
Other examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions include at least one nonmetallic element and at least one kind of 4B excluding carbon (C).
And a compound containing a group element. Note that this compound may include at least one of a metal element other than Group 4B including lithium and a semiconductor element. Such compounds include, for example, SiC, Si 3 N 4 ,
Si 2 N 2 O, Ge 2 N 2 O, SiO x (0 <x ≦
2), SnO x (0 <x ≦ 2), LiSiO or L
iSnO.

【0029】更に、リチウムイオンを吸蔵・離脱するこ
とができる負極材料としては、2000℃以下の比較的
低い温度で得られる低結晶性炭素材料、あるいは結晶化
しやすい原料を3000℃近くの高温で処理した高結晶
性炭素材料も挙げられる。このような炭素材料として
は、例えば、熱分解炭素類、コークス類、人造黒鉛類、
天然黒鉛類、ガラス状炭素類、有機化合物焼成体、炭素
繊維あるいは活性炭が挙げられる。このうち、コークス
類としてはピッチコークス、ニードルコークスあるいは
石油コークスなどがあり、有機化合物焼成体というのは
フラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したもの
である。
Further, as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions, a low-crystalline carbon material obtained at a relatively low temperature of 2000 ° C. or lower, or a raw material which is easily crystallized, is treated at a high temperature of about 3000 ° C. And highly crystalline carbon materials. Examples of such carbon materials include pyrolytic carbons, cokes, artificial graphites,
Examples include natural graphites, glassy carbons, organic compound fired bodies, carbon fibers and activated carbon. Among them, cokes include pitch coke, needle coke and petroleum coke. The organic compound fired body is obtained by firing a furan resin or the like at an appropriate temperature and carbonizing it.

【0030】なお、負極12は、リチウムイオンを吸蔵
・離脱することができる負極材料として、上述した材料
のうちのいずれか1種を含んでいてもよく、2種以上を
混合して含んでいてもよい。
The negative electrode 12 may contain any one of the above-described materials as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions, or may contain a mixture of two or more thereof. Is also good.

【0031】正極14は、例えば、正極合剤層14a
と、正極合剤層14aの外装缶13側に設けられた金属
箔などよりなる正極集電体層14bとを有している。正
極合剤層14aは、例えば、正極材料と、本実施の形態
に係る電極添加材と、必要に応じて結着剤および導電剤
とを含んで構成されている。すなわち、負極12と同様
に、電極添加材によって充放電サイクルにおける正極材
料の体積変化を吸収できるようになっている。
The positive electrode 14 is made of, for example, a positive electrode mixture layer 14a.
And a positive electrode current collector layer 14b made of a metal foil or the like provided on the outer can 13 side of the positive electrode mixture layer 14a. The positive electrode mixture layer 14a includes, for example, a positive electrode material, the electrode additive according to the present embodiment, and, if necessary, a binder and a conductive agent. That is, as in the case of the negative electrode 12, the electrode additive can absorb a change in volume of the positive electrode material in a charge / discharge cycle.

【0032】正極材料としては、例えば、TiS2 、M
oS2 、NbSe2 、V2 5 等のリチウムを含有して
いない金属硫化物あるいは金属酸化物、またはリチウム
を含有するリチウム複合硫化物もしくはリチウム複合酸
化物が挙げられ、これらの2種以上が混合して用いられ
てもよい。特に、エネルギー密度を高くするには、Li
x IV2 を主体とするリチウム複合酸化物を含んでい
ることが好ましい。なお、MIVは1種類以上の遷移金属
元素が好ましく、具体的には、コバルト(Co),ニッ
ケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくと
も1種が好ましい。また、xは、通常、0.05≦x≦
1.10の範囲内の値である。このようなリチウム複合
酸化物の具体例としては、LiCoO2 、LiNi
2 、LixNiy Co1-y 2 (但し、xおよびyの
値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0<x<
1、0.7<y<1.02である)あるいはスピネル型
構造を有するリチウムマンガン複合酸化物などが挙げら
れる。
As the positive electrode material, for example, TiS 2 , M
oS 2 , NbSe 2 , V 2 O 5 and other lithium-free metal sulfides or metal oxides, or lithium-containing lithium composite sulfides or lithium composite oxides. They may be used as a mixture. In particular, to increase the energy density, Li
preferably contains a lithium composite oxide mainly composed of x M IV O 2. Note that M IV is preferably one or more transition metal elements, specifically, at least one of cobalt (Co), nickel (Ni), and manganese (Mn). Further, x is usually 0.05 ≦ x ≦
It is a value within the range of 1.10. Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 and LiNi.
O 2 , Li x Ni y Co 1 -y O 2 (however, the values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and usually 0 <x <
1, 0.7 <y <1.02) or a lithium manganese composite oxide having a spinel structure.

【0033】セパレータ15は、負極12と正極14と
を隔離し、両極の接触により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り、例えばポリプ
ロピレン製の多孔質膜により構成されている。
The separator 15 separates the negative electrode 12 and the positive electrode 14 from each other, and prevents a current short circuit by contact between the two electrodes.
It allows lithium ions to pass through and is made of, for example, a porous film made of polypropylene.

【0034】電解液16は、非水溶媒に電解質塩を溶解
させたものである。非水溶媒としては、例えば、プロピ
レンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、1,2−ジメトキ
シエタン、1,2−ジエトキシエタン、γーブチロラク
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、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルス
ルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソ
ール、酢酸エステルあるいはプロピオン酸エステルが適
当であり、これらの2種以上が混合して用いられてもよ
い。
The electrolytic solution 16 is obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent. As the non-aqueous solvent, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3- Dioxolan, 4-methyl-1,3-dioxolan, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetate or propionate are suitable, and two or more of these are used in combination. You may.

【0035】電解質塩としては、例えば、LiCl
4 、LiAsF6 、LiPF6 、LiBF4 、LiB
(C6 5 4 、CH3 SO3 Li、CF3 SO3
i、LiClあるいはLiBrが適当であり、これらの
2種以上が混合して用いられてもよい。
As the electrolyte salt, for example, LiCl
O 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB
(C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 L
i, LiCl or LiBr is suitable, and two or more of these may be used in combination.

【0036】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.

【0037】まず、リチウム複合酸化物などの正極材料
と、本実施の形態に係る電極添加材と、必要に応じて導
電剤および結着剤とを混合して正極合剤を調整し、溶媒
に分散してペースト状の正極合剤スラリーとする。この
正極合剤スラリーを正極集電体層14bに塗布し乾燥さ
せたのち、ローラープレス機などにより圧縮成型して正
極合剤層14aを形成し、正極14を作製する。
First, a positive electrode material such as a lithium composite oxide, the electrode additive according to the present embodiment, and a conductive agent and a binder are mixed as necessary to prepare a positive electrode mixture, and the solvent is used as a solvent. Disperse into a paste-like positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector layer 14b, dried, and then compression molded by a roller press or the like to form the positive electrode mixture layer 14a, and the positive electrode 14 is manufactured.

【0038】次いで、リチウムを吸蔵・離脱することが
できる負極材料と、本実施の形態に係る電極添加材と、
必要に応じて結着剤とを混合して負極合剤を調整し、溶
媒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負極集電体層12bに塗布し乾燥
させたのち、ローラープレス機などにより圧縮成型して
負極合剤層12aを形成し、負極12を作製する。
Next, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, an electrode additive according to the present embodiment,
If necessary, a binder is mixed to prepare a negative electrode mixture, and the mixture is dispersed in a solvent to form a paste-like negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector layer 12b and dried, and then compression-molded by a roller press or the like to form the negative electrode mixture layer 12a, thereby producing the negative electrode 12.

【0039】続いて、外装缶13の内側に正極14,セ
パレータ15,負極12および外装カップ11をこの順
に積層し、外装缶11の内部に電解液16を注入したの
ち、絶縁ガスケット17を介して外装缶11をかしめ
る。これにより、図4に示した二次電池が得られる。
Subsequently, the positive electrode 14, the separator 15, the negative electrode 12, and the outer cup 11 are laminated in this order inside the outer can 13, and the electrolytic solution 16 is injected into the outer can 11, and then the insulating gasket 17 is interposed. The outer can 11 is swaged. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 4 is obtained.

【0040】この二次電池は次のように作用する。This secondary battery operates as follows.

【0041】この二次電池では、充電を行うと、正極1
4からリチウムイオンが脱離し、電解液16を介してセ
パレータ15を通過して負極12に吸蔵される。その
後、放電を行うと、負極12からリチウムイオンが脱離
し、電解液16を介してセパレータ15を通過して正極
14に戻る。その際、正極14および負極12には本実
施の形態に係る電極添加材が含まれているので、正極材
料および負極材料がリチウムイオンを吸蔵・離脱するこ
とにより膨張収縮しても、電極添加材によりその体積変
化が吸収され、正極14および負極12の物理的形状が
保持される。
In this secondary battery, when charged, the positive electrode 1
Lithium ions are desorbed from 4, pass through the separator 15 via the electrolytic solution 16, and are occluded in the negative electrode 12. Thereafter, when discharging is performed, lithium ions are desorbed from the negative electrode 12, pass through the separator 15 via the electrolytic solution 16, and return to the positive electrode 14. At that time, since the positive electrode 14 and the negative electrode 12 contain the electrode additive according to the present embodiment, even if the positive electrode material and the negative electrode material expand and contract by absorbing and releasing lithium ions, the Absorbs the change in volume, and the physical shapes of the positive electrode 14 and the negative electrode 12 are maintained.

【0042】このように、本実施の形態に係る電極添加
材によれば、中空部1aを有する弾性構造体1を備える
ようにしたので、より高い弾性を得ることができる。よ
って、この電極添加材を用いて二次電池の正極14また
は負極12を構成するようにすれば、充放電サイクルに
おける電極材料の体積変化を吸収することができ、電極
の物理的形状を保持することができる。従って、充放電
サイクルを繰り返してもエネルギー密度の低下を抑制す
ることができ、高い充放電サイクル特性を得ることがで
きる。
As described above, according to the electrode additive according to the present embodiment, since the elastic structure 1 having the hollow portion 1a is provided, higher elasticity can be obtained. Therefore, if the positive electrode 14 or the negative electrode 12 of the secondary battery is configured using this electrode additive, a change in volume of the electrode material during the charge / discharge cycle can be absorbed, and the physical shape of the electrode is maintained. be able to. Therefore, even if the charge and discharge cycle is repeated, a decrease in the energy density can be suppressed, and high charge and discharge cycle characteristics can be obtained.

【0043】なお、内容物2に脱水剤、ラジカル捕捉
剤、難燃剤あるいはハロゲン化水素捕捉剤などを含ませ
るようにすれば、それらの作用により電池特性あるいは
安全性を高めることができる。また、内容物2は弾性構
造体1によって覆われているので、正極14および負極
12の電位を気にせずにその材料を選定することがで
き、材料選択の幅が広がり、より高い効果を得ることが
できる。但し、弾性構造体1に用いる材料は添加する電
極の電位において電気化学的に安定でなくてはならな
い。
If the content 2 contains a dehydrating agent, a radical scavenger, a flame retardant, a hydrogen halide scavenger, or the like, the action thereof can enhance the battery characteristics or safety. In addition, since the contents 2 are covered with the elastic structure 1, the material can be selected without concern for the potentials of the positive electrode 14 and the negative electrode 12, and the range of material selection is widened, and higher effects are obtained. be able to. However, the material used for the elastic structure 1 must be electrochemically stable at the potential of the electrode to be added.

【0044】更に、内容物2に難燃剤を含ませると共
に、難燃剤を機能させたい温度で溶融する材料により弾
性構造体1を構成するようにすれば、温度上昇により危
険な状態になった場合にのみ、難燃剤を機能させること
ができる。よって、難燃剤により電池特性が低下してし
まうことがなく、難燃剤の選択幅も広がり、より有効に
難燃剤を機能させることができる。
Furthermore, if the elastic structure 1 is made of a material which melts at the temperature at which the flame retardant is to function while the flame retardant is contained in the contents 2, if the temperature rises, a dangerous state may occur. Only the flame retardant can function. Therefore, the battery characteristics are not deteriorated by the flame retardant, the range of choice of the flame retardant is widened, and the flame retardant can function more effectively.

【0045】[0045]

【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.

【0046】実施例1として、まず、マレイン酸、フマ
ル酸およびジエチレングリコールの重縮合反応により不
飽和ポリエステル粒子を合成し、0.2%の水酸化ナト
リウム(NaOH)水溶液を用いて60℃で24時間加
熱する塩基処理を行った。次いで、この粒子を0.1%
塩化水素(HCl)水溶液で中和したのち、ろ過、真空
乾燥して、不飽和ポリエステルよりなる弾性構造体1の
中空部1aに内容物2として気体を有する平均粒子径
1.2μmの電極添加材を得た。
In Example 1, unsaturated polyester particles were first synthesized by a polycondensation reaction of maleic acid, fumaric acid and diethylene glycol, and the resulting mixture was treated with a 0.2% aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution at 60 ° C. for 24 hours. A base treatment with heating was performed. The particles are then reduced to 0.1%
After neutralization with an aqueous solution of hydrogen chloride (HCl), filtration, vacuum drying, and an electrode additive material having an average particle diameter of 1.2 μm having a gas as a content 2 in the hollow portion 1a of the elastic structure 1 made of unsaturated polyester I got

【0047】この電極添加材を用いて図4に示したよう
な二次電池を作製した。ここでは図1に符した符号と同
一の符号を用いて説明する。まず、石油ピッチに酸素を
含む官能基を10〜20%導入することにより酸素架橋
を行い、不活性ガス中において1000℃で焼成して、
ガラス状炭素に近い性質を有する低結晶性炭素材料を得
た。この低結晶性炭素材料についてX線回折測定を行っ
たところ、(002)面の面間隔は0.376nmであ
り、「ブタノール法による真密度」に従って真密度を求
めたところ、1.58g/cm3 であった。
Using this electrode additive, a secondary battery as shown in FIG. 4 was manufactured. Here, the description will be made using the same reference numerals as those shown in FIG. First, oxygen cross-linking is performed by introducing 10 to 20% of a functional group containing oxygen into petroleum pitch, followed by baking at 1000 ° C. in an inert gas.
A low crystalline carbon material having properties close to glassy carbon was obtained. X-ray diffraction measurement of this low-crystalline carbon material revealed that the (002) plane spacing was 0.376 nm, and the true density was determined according to “True density by butanol method” to be 1.58 g / cm. Was 3 .

【0048】次いで、この低結晶性炭素材料を粉砕して
平均粒径50μmの粉末とし、この低結晶性炭素材料6
0重量部と、平均粒径5μmのケイ素化合物(Mg2
i)粉末35重量部と、結着剤であるクロロプレン4.
5重量部と、電極添加材0.5重量部とを混合して負極
合剤を調整した。続いて、この負極合剤を溶剤であるシ
クロヘキサノンに分散して負極合剤スラリーとしたの
ち、厚さ10μmの銅箔よりなる負極集電体層12bの
片面に均一に塗布し、乾燥させ、ローラープレス機によ
り圧縮成型して負極合剤層12aを形成した。そのの
ち、これを打ち抜いて直径15.5cmの円板状の負極
12を作製した。
Next, the low-crystalline carbon material is pulverized into a powder having an average particle diameter of 50 μm.
0 parts by weight and a silicon compound (Mg 2 S) having an average particle size of 5 μm.
i) 35 parts by weight of powder and chloroprene as a binder
5 parts by weight and 0.5 parts by weight of the electrode additive were mixed to prepare a negative electrode mixture. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in cyclohexanone as a solvent to form a negative electrode mixture slurry, and then uniformly applied to one surface of a negative electrode current collector layer 12b made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and dried. The negative electrode mixture layer 12a was formed by compression molding using a press. Thereafter, this was punched out to produce a disc-shaped negative electrode 12 having a diameter of 15.5 cm.

【0049】また、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭
酸ニッケル(NiCO3 )とを、Li2 CO3 :NiC
3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中に
おいて900℃で5時間焼成してリチウムニッケル複合
酸化物(LiNiO2 )を得た。次いで、このリチウム
ニッケル複合酸化物90重量部と、導電剤である黒鉛6
重量部と、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース
0.7重量部と、粘着剤であるポリビニリデンフロオロ
ライドの水系ディスパージョンを固形分で3重量部と、
電極添加材0.3重量部とを混合してして正極合剤を調
整した。続いて、この正極合剤をイオン交換水に分散し
て正極合剤スラリーとしたのち、厚さ20μmのアルミ
ニウム箔よりなる正極集電体層14bの片面に均一に塗
布し、乾燥させ、ローラープレス機により圧縮成型して
正極合剤層14aを形成した。そののち、これを打ち抜
いて直径15.2cmの円板状の正極14を作製した。
Further, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and nickel carbonate (NiCO 3 ) are combined with Li 2 CO 3 : NiC
O 3 was mixed at a ratio of 0.5: 1 (molar ratio) and calcined in air at 900 ° C. for 5 hours to obtain a lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ). Next, 90 parts by weight of the lithium nickel composite oxide and graphite 6 as a conductive agent were added.
Parts by weight, carboxymethylcellulose 0.7 part by weight as a thickener, and 3 parts by weight of an aqueous dispersion of polyvinylidene fluoride as an adhesive in solid content,
0.3 part by weight of the electrode additive was mixed to prepare a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in ion-exchanged water to form a positive electrode mixture slurry, which was then uniformly applied to one surface of a positive electrode current collector layer 14b made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and subjected to roller pressing. The positive electrode mixture layer 14a was formed by compression molding with a machine. Thereafter, this was punched out to produce a disk-shaped positive electrode 14 having a diameter of 15.2 cm.

【0050】正極14および負極12をそれぞれ作製し
たのち、外装缶11の内側に、正極14,厚さ25μm
の微孔性ポリピロピレンフィルムよりなるセパレータ1
5および負極12を電解液16を滴下しながら積層し
た。なお、電解液16には、炭酸プロピレン50容量%
と、炭酸ジエチル50容量%とを混合した非水溶媒に、
LiPF6 を1.0mol/dm3 溶解させたものを用
いた。そののち、負極12の上に外装カップ11を載
せ、絶縁ガスケット17を介して外装缶11の周縁部を
かしめることにより二次電池を得た。
After producing the positive electrode 14 and the negative electrode 12, respectively, the positive electrode 14, 25 μm thick
1 made of a microporous polypropylene film
5 and the negative electrode 12 were laminated while the electrolytic solution 16 was dropped. The electrolytic solution 16 contains 50% by volume of propylene carbonate.
And a non-aqueous solvent mixed with 50% by volume of diethyl carbonate,
LiPF 6 dissolved at 1.0 mol / dm 3 was used. Thereafter, the exterior cup 11 was placed on the negative electrode 12, and the periphery of the exterior can 11 was caulked via the insulating gasket 17 to obtain a secondary battery.

【0051】実施例2として、10%アルギン酸水溶液
150mlと、難燃剤であるトリフェニルホスファイト
30mlとを高速攪拌して分散し、10%塩化カルシウ
ム水溶液中に噴霧して、アルギン酸カルシウムゲルより
なる弾性構造体1の中空部1aにトリフェニルフォスフ
ァイトを有するる平均粒子径2.0μmの電極添加材を
得た。この電極添加材を用いて実施例1と同様にして二
次電池を作製した。
In Example 2, 150 ml of a 10% aqueous alginate solution and 30 ml of a flame retardant, triphenyl phosphite, were dispersed with high-speed stirring and sprayed into a 10% aqueous calcium chloride solution to form an elastic gel comprising a calcium alginate gel. An electrode additive material having triphenyl phosphite in the hollow portion 1a of the structure 1 and having an average particle diameter of 2.0 μm was obtained. Using this electrode additive, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1.

【0052】実施例1,2に対する比較例として、電極
添加材を負極および正極各々の結着剤で置き換えたこと
を除き、その他の条件は実施例1と同様にして二次電池
を作製した。
As a comparative example with respect to Examples 1 and 2, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the electrode additive was replaced with a binder for each of the negative electrode and the positive electrode.

【0053】得られた実施例1,2および比較例に係る
二次電池について、サイクル特性評価および加熱試験を
それぞれ行った。サイクル特性評価では、一定の条件で
充放電を100サイクルまで繰り返し、2サイクル目の
体積エネルギー密度を基準とした各サイクルごとの体積
エネルギー密度の割合、すなわち容量維持率を求めた。
その際、充電は1mAの定電流で電池電圧が4.2Vに
達するまで、放電は1mAの定電流で電池電圧が2.5
Vに達するまで行った。それらの結果を図5に示す。図
5から分かるように、実施例1,2は、比較例よりも1
00サイクル経過時において約20%も容量維持率が向
上していた。すなわち、本実施例の電極添加材を用いれ
ば、サイクル特性を向上できることが分かった。
The obtained secondary batteries according to Examples 1 and 2 and Comparative Example were subjected to cycle characteristic evaluation and heating test, respectively. In the cycle characteristic evaluation, charge / discharge was repeated up to 100 cycles under certain conditions, and the ratio of the volume energy density for each cycle based on the volume energy density of the second cycle, that is, the capacity retention ratio was determined.
At this time, the charging was performed at a constant current of 1 mA and the battery voltage was reduced to 2.5 V at a constant current of 1 mA until the battery voltage reached 4.2 V.
V was reached. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, Examples 1 and 2 are 1 more than the comparative example.
At the time of 00 cycles, the capacity retention ratio was improved by about 20%. That is, it was found that the cycle characteristics could be improved by using the electrode additive of this example.

【0054】また、加熱試験では、電池電圧が4.2V
に達するまで充電したのち、160℃に加熱したホット
プレートに載せ、着火の有無を確認した。その結果、実
施例1および比較例の二次電池では着火が見られたのに
対し、実施例2の二次電池は着火しなかった。すなわ
ち、弾性構造体1の中空部1aに内容物2として難燃剤
を含むようにすれば、難燃効果が得られることが分かっ
た。
In the heating test, the battery voltage was 4.2 V
, And placed on a hot plate heated to 160 ° C. to check for ignition. As a result, ignition was observed in the secondary batteries of Example 1 and the comparative example, whereas the secondary battery of Example 2 did not. That is, it was found that a flame retardant effect was obtained when the hollow portion 1a of the elastic structure 1 contained a flame retardant as the content 2.

【0055】なお、ここでは具体的には説明しないが、
内容物2に脱水剤、ラジカル捕捉剤またはハロゲン化水
素捕捉剤能を含むようにした場合についても、同様にそ
れらの効果を得られる。
Although not specifically described here,
Even when the content 2 contains a dehydrating agent, a radical scavenger or a hydrogen halide scavenger, those effects can be similarly obtained.

【0056】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、上記実施の形態においては、中空部1aの全体が
弾性構造体1により覆われている場合について説明した
が、弾性構造体の一部に中空部を開放する開口が形成さ
れていてもよい。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the case where the entire hollow portion 1a is covered by the elastic structure 1 has been described, but an opening for opening the hollow portion may be formed in a part of the elastic structure. .

【0057】また、上記実施の形態においては、負極1
2および正極14の両方に電極添加材を含む場合につい
て説明したが、それらのいずれか一方のみに含ませるよ
うにしてもよい。更に、上記実施の形態においては、負
極12を構成する材料および正極14を構成する材料に
ついて具体的に説明したが、他の材料により構成するよ
うにしてもよい。
In the above embodiment, the negative electrode 1
Although the case where the electrode additive material is included in both the positive electrode 2 and the positive electrode 14 has been described, only one of them may be included. Further, in the above-described embodiment, the material forming the negative electrode 12 and the material forming the positive electrode 14 are specifically described. However, the material may be formed from other materials.

【0058】加えて、上記実施の形態においては、液状
の電解質である電解液を用いた二次電池について説明し
たが、本発明は、電解質塩を溶解させた非水溶媒を高分
子化合物に保持させたゲル状の電解質や、イオン伝導性
を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた固体状の
電解質や、あるいは固体状の無機伝導体に電解質塩を保
持させた電解質などの他の電解質を用いた二次電池につ
いても適用することができる。
In addition, in the above-described embodiment, the secondary battery using the electrolytic solution which is a liquid electrolyte has been described. However, in the present invention, the non-aqueous solvent in which the electrolyte salt is dissolved is held in the polymer compound. Other electrolytes such as a gelled electrolyte, a solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, or an electrolyte in which an electrolyte salt is held in a solid inorganic conductor. The present invention can be applied to the used secondary battery.

【0059】更にまた、上記実施の形態においては、リ
チウムイオンを電極反応種として利用する二次電池につ
いて説明したが、本発明は、他の二次電池についても広
く適用することができる。例えば、ナトリウム(Na)
あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、また
はマグネシウム(Mg)あるいはカルシウム(Ca)な
どのアルカリ土類金属、またはアルミニウム(Al)な
どの他の軽金属のイオンを電極反応種として用いる二次
電池についても適用することができる。更にまた、一次
電池についても適用することができる。
Furthermore, in the above embodiment, the secondary battery using lithium ions as the electrode reactive species has been described, but the present invention can be widely applied to other secondary batteries. For example, sodium (Na)
Alternatively, a secondary battery using ions of another alkali metal such as potassium (K), an alkaline earth metal such as magnesium (Mg) or calcium (Ca), or another light metal such as aluminum (Al) as an electrode reactive species Can also be applied. Furthermore, the present invention can be applied to a primary battery.

【0060】加えてまた、上記実施の形態においては、
コイン型の二次電池について説明したが、本発明は、ボ
タン型、ぺーパ型、角型あるいはスパイラル構造を有す
る筒型等の形状を有するものについても同様に適用する
ことができる。
In addition, in the above embodiment,
Although the coin type secondary battery has been described, the present invention can be similarly applied to a battery having a shape such as a button type, a paper type, a square type, or a cylindrical type having a spiral structure.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項3のいずれか1に記載の電極添加材によれば、中空
部を有する弾性構造体を備えるようにしたので、より高
い弾性を得ることができるという効果を奏する。
As described above, according to the electrode additive according to any one of the first to third aspects, since the elastic structure having the hollow portion is provided, higher elasticity can be obtained. This has the effect that it can be obtained.

【0062】特に、請求項3記載の電極添加材によれ
ば、内容物が脱水機能、ラジカル捕捉機能またはハロゲ
ン化水素捕捉機能のうちの少なくとも1つを有するよう
にしたので、それらの作用により電池特性あるいは安全
性を高めることができるという効果を奏する。また、内
容物は弾性構造体に覆われているので、材料の選定に際
し電位を考慮する必要がなく、脱水剤、ラジカル捕捉
剤、難燃剤あるいはハロゲン化水素捕捉剤などの選択幅
が広がり、より高い効果を得ることができるという効果
も奏する。
In particular, according to the electrode additive according to the third aspect, the contents have at least one of a dehydration function, a radical scavenging function and a hydrogen halide scavenging function. The effect that characteristics or safety can be improved is produced. In addition, since the contents are covered with the elastic structure, there is no need to consider potential when selecting a material, and the selection range of a dehydrating agent, a radical scavenger, a flame retardant, or a hydrogen halide scavenger is expanded, and more. It also has an effect that a high effect can be obtained.

【0063】また、請求項4ないし請求項6のいずれか
1に記載の二次電池によれば、正極および負極のうちの
少なくとも一方が本発明の電極添加材を含むようにした
ので、充放電サイクルにおける電極材料の体積変化を吸
収することができ、電極の物理的形状を保持することが
できる。従って、充放電サイクルを繰り返してもエネル
ギー密度の低下を抑制することができ、高い充放電サイ
クル特性を得ることができるという効果を奏する。
According to the secondary battery of any one of claims 4 to 6, at least one of the positive electrode and the negative electrode contains the electrode additive of the present invention, so that charging and discharging are performed. The change in volume of the electrode material during the cycle can be absorbed, and the physical shape of the electrode can be maintained. Therefore, even if the charge / discharge cycle is repeated, a decrease in the energy density can be suppressed, and an effect that high charge / discharge cycle characteristics can be obtained is achieved.

【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わる電極添加材の構
成を表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electrode additive according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した電極添加材の変形例を説明するた
めの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a modification of the electrode additive shown in FIG.

【図3】図1に示した電極添加材の変形例を説明するた
めの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a modification of the electrode additive shown in FIG.

【図4】本発明の一実施の形態に係る電極添加材を用い
た二次電池の構成を表す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a secondary battery using an electrode additive according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例に係る二次電池のサイクル特性
を表す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing cycle characteristics of the secondary battery according to the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…弾性構造体、1a…中空部、2…内容物、11…外
装カップ、12…負極、12a…負極合剤層、12b…
負極集電体層、13…外装缶、14…正極、14a…正
極合剤層、14b…正極集電体層、15…セパレータ、
16…電解液、17…絶縁ガスケット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Elastic structure, 1a ... Hollow part, 2 ... Contents, 11 ... Exterior cup, 12 ... Negative electrode, 12a ... Negative electrode mixture layer, 12b ...
Negative electrode current collector layer, 13: outer can, 14: positive electrode, 14a: positive electrode mixture layer, 14b: positive electrode current collector layer, 15: separator,
16 ... electrolyte, 17 ... insulating gasket

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中空部を有する弾性構造体を備えたこと
を特徴とする電極添加材。
1. An electrode additive comprising an elastic structure having a hollow portion.
【請求項2】 前記弾性構造体の中空部に内容物を備え
たことを特徴とする請求項1記載の電極添加材。
2. The electrode additive according to claim 1, wherein a content is provided in a hollow portion of the elastic structure.
【請求項3】 前記内容物は、脱水機能、ラジカル捕捉
機能、難燃機能およびハロゲン化水素捕捉機能のうちの
少なくとも1つを有することを特徴とする請求項2記載
の電極添加材。
3. The electrode additive according to claim 2, wherein the content has at least one of a dehydration function, a radical trapping function, a flame retardant function, and a hydrogen halide trapping function.
【請求項4】 正極および負極を備えた二次電池であっ
て、 前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方は、中
空部を有する弾性構造体を備えた電極添加材を含むこと
を特徴とする二次電池。
4. A secondary battery provided with a positive electrode and a negative electrode, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode includes an electrode additive having an elastic structure having a hollow portion. Rechargeable battery.
【請求項5】 前記正極は、リチウム含有酸化物を含む
ことを特徴とする請求項4記載の二次電池。
5. The secondary battery according to claim 4, wherein the positive electrode contains a lithium-containing oxide.
【請求項6】 前記負極はリチウムイオンを吸蔵および
離脱することができる負極材料を含むことを特徴とする
請求項4記載の二次電池。
6. The secondary battery according to claim 4, wherein the negative electrode includes a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions.
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