JP2001229916A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JP2001229916A
JP2001229916A JP2000038743A JP2000038743A JP2001229916A JP 2001229916 A JP2001229916 A JP 2001229916A JP 2000038743 A JP2000038743 A JP 2000038743A JP 2000038743 A JP2000038743 A JP 2000038743A JP 2001229916 A JP2001229916 A JP 2001229916A
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JP
Japan
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negative electrode
lithium
carbon
secondary battery
battery
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Application number
JP2000038743A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomotaka Hashimoto
知孝 橋本
Masataka Yamashita
正隆 山下
Masahiro Ohashi
正寛 大橋
Koji Kanekiyo
浩司 兼清
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery which is superior in input/output characteristics at a low temperature and battery performance stability. SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery uses a negative electrode, having a lithium insertion coefficient K with 0.70<=K and a nonaqueous electrolyte, as an electrolyte.

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】本発明は高容量の非水電解液
二次電池に関するものであり、特に負極のリチウム挿入
速度を規定することにより、サイクル寿命、特に低温時
のサイクル寿命の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high capacity non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to an improvement in cycle life, particularly at low temperatures, by regulating the lithium insertion rate of a negative electrode. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子携帯機器の発達に伴ない、そ
の駆動源となる電池の発達には著しいものがある。その
中でもリチウムイオン二次電池は高いエネルギー密度を
有することから特に注目を集めている。現在、一般的に
知られているリチウムイオン二次電池は、負極活物質に
は炭素素材、アモルファス合金、アモルファス金属酸化
物などの可逆的にリチウム吸蔵放出が可能な物質を、正
極活物質にはコバルト、ニッケル、マンガン等の遷移金
属を含むリチウム複合酸化物を用い、両極間をリチウム
イオンが移動する事によって充放電を行う機構を有して
いる。両極に使用される活物質はエネルギー密度が高い
ため電池の小型化、軽量化が可能となる。このためリチ
ウムイオン二次電池は、小型化、軽量化が望まれるカメ
ラ一体型VTRあるいは携帯電話等の携帯機器に多く使
用されるようになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, along with the development of electronic portable devices, there has been a remarkable progress in the development of batteries as driving sources thereof. Among them, lithium ion secondary batteries have attracted particular attention because of their high energy density. At present, generally known lithium ion secondary batteries use a material capable of reversibly inserting and extracting lithium, such as a carbon material, an amorphous alloy, or an amorphous metal oxide, as a negative electrode active material, and a positive electrode active material. Using a lithium composite oxide containing a transition metal such as cobalt, nickel, and manganese, a mechanism is provided for charging and discharging by moving lithium ions between the two electrodes. Since the active material used for both electrodes has a high energy density, the size and weight of the battery can be reduced. For this reason, lithium ion secondary batteries are increasingly used in portable devices such as camera-integrated VTRs and mobile phones, for which reduction in size and weight is desired.

【0003】さらに最近は、リチウムイオン二次電池
を、携帯機器だけでなく、中型、大型の電源装置に用い
ようとする試みがある。中型、大型の電源装置は、電気
自動車や電気モーター併用自転車の駆動モーター用電
源、家庭用のエネルギー備蓄装置であるロードレベラ
ー、通信機器やOA機器を大量に扱う事業所等のバック
アップ電源、電力を大量に消費する研究所、製造所の自
家発電機に付帯した電力貯蔵装置などその応用範囲は広
い。
[0003] More recently, attempts have been made to use lithium ion secondary batteries not only in portable equipment but also in medium-sized and large-sized power supplies. Medium- and large-sized power supplies are used as power supplies for driving motors of electric vehicles and bicycles with electric motors, load levelers that are energy storage devices for home use, backup power supplies for offices that handle a large amount of communication equipment and OA equipment, etc. It has a wide range of applications, including large-volume laboratories and power storage devices attached to private power generators at factories.

【0004】現在市販されているリチウムイオン二次電
池のほとんどは、負極にグラファイト、正極にコバルト
酸リチウムを用いている。この電池系はバランスの良い
電池性能を示すためである。しかしながらリチウムイオ
ン二次電池の性能に対する要求は年々向上しており、充
放電サイクルの電池性能安定性、特に低温での使用時の
電池性能安定性についてユーザーから厳しいスペックを
要求されるようになっている。
Most commercially available lithium ion secondary batteries use graphite for the negative electrode and lithium cobalt oxide for the positive electrode. This battery system is to exhibit a well-balanced battery performance. However, the demands on the performance of lithium-ion secondary batteries are increasing year by year, and users are demanding strict specifications regarding the stability of battery performance during charge / discharge cycles, especially when used at low temperatures. I have.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれまで
報告されてきた電池では次のような条件下において電池
性能の安定性が十分でないことが指摘されている。すな
わち寒冷地での使用を想定した低温での充放電におい
て、電池容量が低下していく問題がある。これは充電時
に正極から負極に移動し、負極中に吸蔵されるリチウム
が、低温ゆえ十分負極中にインターカレートしきれず、
デンドライトとして負極上に析出するためと解釈されて
いるが、この問題を解決する方策が強く望まれていた。
However, it has been pointed out that the batteries reported so far have insufficient battery performance stability under the following conditions. That is, there is a problem that the battery capacity is reduced in charging / discharging at a low temperature assuming use in a cold region. This is because lithium moves from the positive electrode to the negative electrode during charging, and the lithium absorbed in the negative electrode cannot be sufficiently intercalated into the negative electrode because of the low temperature.
It is interpreted that the dendrite is deposited on the negative electrode, but a method for solving this problem has been strongly desired.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の問題
を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、負極のリチ
ウム挿入速度を規定し、その性能を満たす負極を用いる
電池系が、低温での使用時の電池性能安定性に優れてい
ることを見出した。特に電池容量向上の点から負極に高
結晶構造を有する黒鉛を用いるケースが多いが、発明者
は黒鉛表面にリチウム挿入速度の大きい非黒鉛質炭素を
被覆する、または粒径の異なる黒鉛を組み合わせて電極
を作製することで負極のリチウム挿入速度を向上できる
ことを見出し本発明に至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above problems. As a result, they have found that a battery system using a negative electrode that stipulates the lithium insertion rate of the negative electrode and satisfies the performance has excellent battery performance stability when used at a low temperature. In particular, in many cases, graphite having a high crystal structure is used for the negative electrode from the viewpoint of improving the battery capacity.However, the inventor coated the graphite surface with non-graphitic carbon having a high lithium insertion rate, or combined graphite having different particle sizes. The present inventors have found that the lithium insertion speed of the negative electrode can be improved by preparing an electrode, and have reached the present invention.

【0007】すなわち本発明は以下の二次電池を提供す
るものである。 (1)負極のリチウム挿入係数Kが0.70≦Kである
ことを特徴とする非水電解液二次電池。 (2)上記(1)における負極の活物質材料が(00
2)面の平均面間隔を示すd002が0.3350nm
以上、0.3380nm未満の範囲にあり、結晶子のc
軸方向の大きさを示すLcが10nm以上であり、平均
粒径が10〜30μm、比表面積が5m2/g以下の炭
素材料であることを特徴とする非水電解液二次電池。 (3)上記(1)における負極の活物質材料が(00
2)面の平均面間隔を示すd002が0.3350nm
以上、0.3380nm未満の範囲にあり、結晶子のc
軸方向の大きさを示すLcが10nm以上の炭素材料の
表面を非黒鉛質炭素で被覆することにより得られる平均
粒径が10〜30μm、比表面積が5m2/g以下の材
料であることを特徴とする非水電解液二次電池。 (4)上記(1)における負極の活物質材料に対して平
均粒径が2〜8μmである炭素材料を混合した混合物に
おいて、平均粒径が2〜8μmである炭素材料を5〜4
0wt%の範囲で含むことを特徴とする炭素混合物を負
極に用いた非水電解液二次電池。
That is, the present invention provides the following secondary battery. (1) A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the lithium insertion coefficient K of the negative electrode is 0.70 ≦ K. (2) The active material of the negative electrode in (1) is (00)
2) d002 indicating the average distance between planes is 0.3350 nm
As described above, the range of less than 0.3380 nm
A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a carbon material having an axial size Lc of 10 nm or more, an average particle size of 10 to 30 μm, and a specific surface area of 5 m 2 / g or less. (3) The active material of the negative electrode in (1) is (00)
2) d002 indicating the average distance between planes is 0.3350 nm
As described above, the range of less than 0.3380 nm
The material having an average particle size of 10 to 30 μm and a specific surface area of 5 m 2 / g or less obtained by coating the surface of a carbon material having an axial size Lc of 10 nm or more with non-graphitic carbon. Characteristic non-aqueous electrolyte secondary battery. (4) In the mixture obtained by mixing the carbon material having an average particle size of 2 to 8 μm with the active material of the negative electrode in the above (1), the carbon material having an average particle size of 2 to 8 μm is mixed with the carbon material of 5 to 4
A non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon mixture for a negative electrode, which is contained in a range of 0 wt%.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明においてはリチウムの負極
活物質への挿入速度が重要であり、リチウム挿入係数K
が0.70≦Kであることが必要である。ここでリチウ
ム挿入係数Kとは、次のようにして求められる負極を特
徴づけるためのパラメーターである。負極活物質を適当
なバインダーを用いて集電体上に塗布して成形し、対極
と参照極をリチウムとした3極式電気化学セルを組む。
負極と対極は短絡防止のためのセパレータを介して対向
させ、0.05〜5.00MPaの圧力をかけたまま重
ね合わせる。電解液としてエチレンカーボネートとメチ
ルエチルカーボネートを体積比で1対2の割合で混合
し、この混合液に六フッ化リンリチウムを1モル/リッ
トルの濃度で溶解する。この電解液をセルに注入し、負
極電位が10ミリボルトになるまで25℃、0.5Cの
電流レートで充電を行い、10ミリボルトになった後、
この電位を保ったまま更に10時間充電を続けるという
定電流定電圧充電を行う。ここで1.0Cとはフル充電
状態の充電電気量を1時間で放電できる電流値をいう。
図1に示すように、充電された積算電気量を横軸に、電
流値を縦軸にとって充電カーブをグラフ化した際、電位
が10ミリボルトに達した時の積算電気量Xと、充電を
始めてから電流値が初期電流値の50分の1に達するま
での積算電気量をYとした時、リチウム挿入係数KはK
=X/Yで示される。この値は充電時、負極にリチウム
がインターカレートをする際の抵抗を反映しており、こ
の値が大きい程、リチウムはその条件化でスムーズに負
極にインターカレートされる。リチウム挿入係数が0.
70≦Kである負極材料は、負極上でリチウムがデンド
ライドとして電析することなく良好な充放電特性を示
す。またこの傾向は低温における充放電においてより顕
著に現れる。このリチウム挿入係数Kは0.80以上が
より好ましく、0.85以上が特に好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the rate of insertion of lithium into a negative electrode active material is important, and the lithium insertion coefficient K
Must be 0.70 ≦ K. Here, the lithium insertion coefficient K is a parameter for characterizing the negative electrode obtained as follows. A negative electrode active material is applied on a current collector using a suitable binder and molded, and a three-electrode electrochemical cell is used in which a counter electrode and a reference electrode are lithium.
The negative electrode and the counter electrode are opposed to each other via a separator for preventing short circuit, and are overlapped while applying a pressure of 0.05 to 5.00 MPa. As an electrolytic solution, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 2, and lithium phosphorus hexafluoride is dissolved in the mixture at a concentration of 1 mol / liter. This electrolytic solution was injected into the cell, charged at a current rate of 0.5 C at 25 ° C. until the negative electrode potential became 10 mV, and after reaching 10 mV,
Constant-current constant-voltage charging is performed in which charging is continued for another 10 hours while maintaining this potential. Here, 1.0 C refers to a current value at which a charged amount of electricity in a fully charged state can be discharged in one hour.
As shown in FIG. 1, when the charging curve is plotted with the charged cumulative electric quantity on the horizontal axis and the current value on the vertical axis, the cumulative electric quantity X when the potential reaches 10 millivolts, and charging is started. When the integrated amount of electricity from when the current value reaches 1/50 of the initial current value is Y, the lithium insertion coefficient K is K
= X / Y. This value reflects the resistance when lithium intercalates into the negative electrode during charging. As this value increases, lithium is more smoothly intercalated into the negative electrode under the conditions. Lithium insertion coefficient is 0.
A negative electrode material satisfying 70 ≦ K exhibits good charge / discharge characteristics without depositing lithium as a dendride on the negative electrode. This tendency appears more remarkably in charging and discharging at low temperatures. The lithium insertion coefficient K is more preferably 0.80 or more, and particularly preferably 0.85 or more.

【0009】本発明の負極としては炭素材料が好まし
い。ここで炭素素材とは、炭素を主たる成分とする材料
を指し、黒鉛及び黒鉛質材料、コークス、炭素繊維、カ
ーボンブラック、アセチレンブラック、メソマイクロカ
ーボンビーズ、ピッチコークス、メソフェーズカーボ
ン、カーボンウィスカー、ハードカーボン、樹脂の焼成
体などが上げられる。特に(002)面の平均面間隔を
示すd002が0.3350nm以上から0.3380
nm未満の範囲にあり、結晶子のc軸方向の大きさを示
すLcが10nm以上であり、平均粒径が10〜30μ
m、比表面積が5m 2/g以下であることが好ましい。
d002の大きさが0.3380nm以上、或いはLc
が10nm未満の炭素材料は結晶構造が未発達であり、
充放電量が十分に大きくない。平均粒径が10μm以下
の炭素材料は充放電効率が低下し、電池容量が低下す
る。平均粒径が30μm以上では炭素粒子内のリチウム
の拡散が遅くなり、0.7≦Kを維持することが困難と
なる。また比表面積が5m2/gより大きいと、過充電
時の負極と電解液の反応が急激に起こるため、耐過充電
特性が低下する。
The negative electrode of the present invention is preferably a carbon material.
No. Here, the carbon material is a material containing carbon as its main component.
Refers to graphite and graphite materials, coke, carbon fiber,
Bon Black, Acetylene Black, Mesomicroca
Bon beads, pitch coke, mesophase carb
Firing of carbon, whisker, hard carbon and resin
The body is raised. In particular, the average spacing of the (002) plane
D002 shown is from 0.3350 nm or more to 0.3380
less than nm, indicating the size of the crystallite in the c-axis direction.
Lc is 10 nm or more, and the average particle size is 10 to 30 μm.
m, specific surface area is 5m Two/ G or less.
The size of d002 is 0.3380 nm or more, or Lc
Is less than 10 nm, the crystal structure is undeveloped,
The charge / discharge amount is not large enough. Average particle size is 10μm or less
Carbon materials have lower charging / discharging efficiency and lower battery capacity
You. If the average particle size is 30 μm or more, lithium in the carbon particles
Diffusion becomes slow, and it is difficult to maintain 0.7 ≦ K.
Become. The specific surface area is 5mTwo/ G is overcharged
The reaction between the negative electrode and the electrolyte during the reaction occurs rapidly,
The characteristics deteriorate.

【0010】本発明においてd002及びLcは各炭素
材料とシリコン粉末を重量比が1:1となるよう混合し
たものをX線回折装置にて測定を行ない算出した。d0
02の値は炭素材料の(002)面による回折角:2θ
をシリコンの(111)面の回折角で補正を行ない、B
raggの式(1)より求めた。 2dsinθ=λ ・・・・・(1) 一方、Lcの値は(002)面の回折角:2θと回折ピ
ークの半値幅:βによるScherrerの式(2)よ
り求めた。 Lc=Kλ/βcosθ・・・(2) BET比表面積測定はコールター社製のSA3100を
使用して測定を行なった。粒子径測定はSYMPATE
C社製の乾式流動分散ユニットRODOS及びレーザー
回折式粒度分布測定光学システムHEROS−BASI
S/KA(0.5〜175μmレンジ)を使用して測定
し、平均粒径は50%累積径値D(50%)の値を用い
た。但し、これらの測定を行う解析装置についてはこの
限りでない。
In the present invention, d002 and Lc were calculated by measuring a mixture of each carbon material and silicon powder at a weight ratio of 1: 1 using an X-ray diffractometer. d0
The value of 02 is the diffraction angle of the (002) plane of the carbon material: 2θ
Is corrected by the diffraction angle of the (111) plane of silicon, and B
ragg was obtained from equation (1). 2d sin θ = λ (1) On the other hand, the value of Lc was obtained from Scherrer's formula (2) using the diffraction angle of the (002) plane: 2θ and the half width of the diffraction peak: β. Lc = Kλ / βcosθ (2) The BET specific surface area was measured using SA3100 manufactured by Coulter Corporation. Particle size measurement is SYMPATE
Dry flow dispersion unit RODOS and laser diffraction type particle size distribution measuring optical system HEROS-BASI manufactured by Company C
The average particle diameter was measured using S / KA (0.5 to 175 μm range), and the value of the 50% cumulative diameter value D (50%) was used. However, this does not apply to the analyzer that performs these measurements.

【0011】上記の高結晶構造を有する炭素材料にリチ
ウム挿入速度の大きい非黒鉛質炭素を被覆する、または
粒径の異なる炭素材料を組み合わせて電極を作製するこ
とで負極のリチウム挿入速度を更に向上することができ
る。非黒鉛質炭素で炭素材料を被覆する場合、非黒鉛質
炭素の前駆体としてはコールタールピッチ、石油系油及
び石炭系油等の重質油、ナフタレン、アントラセン、フ
ェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレンなどの縮合
多環芳香族を加熱加圧して得られるタール類、塩化ビニ
ール、塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、フェノ
ール樹脂、芳香族ポリアミド、フルフリルアルコール樹
脂、イミド樹脂等の樹脂等があげられ、これらを被覆し
た後に焼成を行うことで得ることができる。これら前駆
体による炭素材料の被覆は前駆体と炭素材料の混合、溶
剤洗浄、焼成の工程からなる。混合はリボン混合機、ス
クリュー型混合機、櫂型混合機等の一般的な混合機を用
いることができる。洗浄に用いる溶剤はアセトン、キノ
リン、トルエン、ベンゼン、石油及び石炭系の軽油及び
中油などの溶剤を用いることができる。被覆後の焼成温
度は700℃から2000℃が望ましく、より好ましく
は900℃以上、1500℃以下で行うことが好まし
い。これは700℃未満の温度では被覆した有機物の炭
素化が十分でなく、得られた被覆後の炭素材料の充放電
効率が低くなり、1500℃以上では被覆した前駆体が
基材炭素から剥離等を起こすと考えられ、充放電効率が
低下する。焼成時の雰囲気は窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、水素等、あるいは真空中で行うことができる。真空
中で加熱処理を行う場合、得られる炭化収率は減少する
が、充放電効率が向上する傾向があり特に有効である。
焼成後の粒子は粉砕、解砕、分級を行い、目標とする径
の粒子を得ることができる。
[0011] The above-mentioned carbon material having a high crystalline structure is coated with non-graphitic carbon having a high lithium insertion rate, or a carbon material having a different particle size is combined to form an electrode to further improve the lithium insertion rate of the negative electrode. can do. When coating a carbon material with non-graphitic carbon, the precursors of non-graphitic carbon include heavy oils such as coal tar pitch, petroleum oil and coal oil, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, and perylene. Tars, vinyl chloride, vinylidene chloride, polyacrylonitrile, phenolic resins, aromatic polyamides, furfuryl alcohol resins, imide resins, and other resins obtained by heating and pressurizing the condensed polycyclic aromatic resin. After that, it can be obtained by performing firing. The coating of the carbon material with these precursors comprises the steps of mixing the precursor and the carbon material, washing with a solvent, and firing. For mixing, a general mixer such as a ribbon mixer, a screw mixer, and a paddle mixer can be used. As the solvent used for washing, solvents such as acetone, quinoline, toluene, benzene, petroleum and coal-based light oils and medium oils can be used. The firing temperature after coating is preferably from 700 ° C to 2000 ° C, more preferably from 900 ° C to 1500 ° C. At temperatures lower than 700 ° C., carbonization of the coated organic material is not sufficient, and the charge / discharge efficiency of the obtained coated carbon material is low. At 1500 ° C. or higher, the coated precursor is separated from the base carbon. And the charging / discharging efficiency is reduced. The firing can be performed in an atmosphere of nitrogen, argon, helium, hydrogen, or the like, or in a vacuum. When the heat treatment is performed in a vacuum, the obtained carbonization yield is reduced, but the charge and discharge efficiency tends to be improved, which is particularly effective.
The fired particles are pulverized, crushed, and classified to obtain particles having a target diameter.

【0012】粒径の異なる炭素材料を組み合わせてリチ
ウム挿入速度を向上するためには平均粒径が2〜8μm
である炭素材料を混合し、平均粒径が2〜8μmである
炭素粉末を5〜40wt%の範囲とすることが有効であ
る。5wt%以下ではリチウム挿入速度向上効果が小さ
く、40wt%以上では負極活物質の比表面積が大きく
なり過ぎ、耐過充電性等の性能が低下するため良好な性
能バランスの電池が得られない。混合範囲は10〜30
wt%が特に望ましい。これらの混合は分散液である水
系或溶剤或いは有機系溶剤に加える前に乾式混合する
か、分散液にそれぞれの粒子を加えた後で湿式混合する
ことのいずれでも可能である。
In order to improve the lithium insertion speed by combining carbon materials having different particle diameters, the average particle diameter is 2 to 8 μm.
It is effective to mix a carbon material having an average particle diameter of 2 to 8 μm in a range of 5 to 40 wt%. If the content is 5 wt% or less, the effect of improving the lithium insertion rate is small, and if the content is 40 wt% or more, the specific surface area of the negative electrode active material becomes too large, and the performance such as overcharge resistance deteriorates, so that a battery with a good performance balance cannot be obtained. Mixing range is 10-30
wt% is particularly desirable. The mixing can be performed by dry mixing before adding to an aqueous or solvent or organic solvent as a dispersion, or wet mixing after adding each particle to the dispersion.

【0013】負極の集電体としてはCu、Ni、ステン
レススチールなどの8〜100μm程度の厚みの金属製
箔或いは網等が用いられる。結着剤としてはテフロン、
ポリエチレン、ニトリルゴム、ポリブタジエン、ブチル
ゴム、スチレン/ブタジエンゴム、スチレンブタジエン
ラテックス、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエ
チルセルロース、各種組成のラテックス及びアクリロニ
トリル、ポリフッ化ビニル、フッ素化ゴム、クロロプレ
ン、ポリフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレ
ン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロモノクロル
エチレン、無水マレイン酸のうち1種類或いは2種類以
上とフッ化ビニリデンとの共重合体などが用いられる。
特に好ましい結着剤としてはスチレン/ブタジエンゴ
ム、スチレンブタジエンラテックス、無水マレイン酸の
うち1種類或いは2種類以上とフッ化ビニリデンとの共
重合体があげられる。負極の活物質かさ密度は1.0g
/cm3以上、1.6g/cm3未満が好ましい。1.0
g/cm3未満では電池内に入れられる活物質量が少な
くなり、電池容量が小さくなる。また、1.6g/cm
3より大きいとリチウム挿入係数Kを0.7以上にする
ことが困難となる。より好ましくは1.1g/cm3
上、1.55g/cm3未満の範囲である。負極塗布量
は150g/m2以下が好ましく、より好ましくは13
0g/m2である。負極塗布量が150g/m2より大き
いと過電圧が増加し、低温でのサイクル性等の性能が低
下する。
As the current collector of the negative electrode, a metal foil or net having a thickness of about 8 to 100 μm, such as Cu, Ni, and stainless steel, is used. Teflon as a binder,
Polyethylene, nitrile rubber, polybutadiene, butyl rubber, styrene / butadiene rubber, styrene butadiene latex, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethylcellulose, various compositions of latex and acrylonitrile, polyvinyl fluoride, fluorinated rubber, chloroprene, polyvinylidene fluoride, hexa A copolymer of one or more of fluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoromonochloroethylene, and maleic anhydride with vinylidene fluoride is used.
Particularly preferred binders include copolymers of one or more of styrene / butadiene rubber, styrene butadiene latex, and maleic anhydride with vinylidene fluoride. The active material bulk density of the negative electrode is 1.0 g
/ Cm 3 or more and less than 1.6 g / cm 3 . 1.0
If it is less than g / cm 3 , the amount of the active material put in the battery becomes small, and the battery capacity becomes small. In addition, 1.6 g / cm
If it is larger than 3, it becomes difficult to make the lithium insertion coefficient K 0.7 or more. More preferably 1.1 g / cm 3 or more, in the range of less than 1.55 g / cm 3. The coating amount of the negative electrode is preferably 150 g / m 2 or less, more preferably 13 g / m 2 or less.
0 g / m 2 . If the coating amount of the negative electrode is larger than 150 g / m 2 , the overvoltage increases, and the performance such as low temperature cyclability deteriorates.

【0014】次に本発明の電池の正極について説明す
る。本発明の電池の正極材料としてはリチウムイオンが
可逆的に放出・吸蔵でき、電子輸送が容易に行えるよう
に電子伝導度が高い材料が好ましい。この材料として
は、例えば、TiS2、TiS3、MoS2、MoS3、F
eS、FeS2、TaS2、CuS、Cu2S、CuCo
4などの金属硫化物、V25、V613、MoO3、M
nO2、CuO、Cu521 2、Cr23、TiO2など
の金属酸化物、NbSe3、VSe2などの金属セレン化
物、LiVO2 、LiCrO2 、LiFeO2 、L
iNiO2 、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2
4、LiCoxSny2、LiCoNiO2、LiCox
y2などのアルカリ金属含有複合酸化物を用いること
ができる。通常はこれらのうち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、リチウムマンガン
複合酸化物など容量の大きな材料を使用することが好ま
しい。これらの材料を電極として用いる加工方法は、前
記負極電極の場合と同様の方法が利用可能である。
Next, the positive electrode of the battery of the present invention will be described. As the positive electrode material of the battery of the present invention, a material having a high electron conductivity is preferable so that lithium ions can be reversibly released and occluded and electron transport can be easily performed. As this material, for example, TiS 2 , TiS 3 , MoS 2 , MoS 3 , F
eS, FeS 2 , TaS 2 , CuS, Cu 2 S, CuCo
Metal sulfides such as S 4, V 2 O 5, V 6 O 13, MoO 3, M
nO 2, CuO, Cu 5 V 2 O 1 2, Cr 2 O 3, metal oxides such as TiO 2, NbSe 3, metal selenides such as VSe 2, LiVO 2, LiCrO 2 , LiFeO 2, L
iNiO 2 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O
4 , LiCo x Sn y O 2 , LiCoNiO 2 , LiCo x F
An alkali metal-containing composite oxide such as e y O 2 can be used. Usually, it is preferable to use a material having a large capacity, such as a lithium cobalt composite oxide, a lithium nickel composite oxide, and a lithium manganese composite oxide. As a processing method using these materials as electrodes, the same method as in the case of the negative electrode can be used.

【0015】正極の集電体としてはAl、Cu、Ni、
ステンレススチールなどの8〜100μm程度の厚みの
金属製箔或いは網等が用いられるが、特にAl製の金属
製箔或いは網等を用いることが好ましい。次に、リチウ
ムイオン移動媒体について説明する。このイオン移動媒
体としては、例えば、リチウム塩を均一に溶解した非プ
ロトン性有機溶剤の溶液、リチウム塩を高分子マトリッ
クスに均一分散させた固体または粘調体、前記の非プロ
トン性有機溶剤の溶媒と高分子マトリックスの混合物な
どが用いられる。これらに用いるリチウム塩の具体例と
しては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiC
lO4、LiSbF6、LiI、LiBr、LiCl、L
iAlCl4、LiHF2、LiSCN、CF3SO3
i、C43SO3Li、(CF3SO22NLi、(CF
3SO23CLi、(C49SO22NLi、或いはこ
れらの混合物などがある。また、該移動媒体に用いる非
プロトン性有機溶剤として、プロピレンカーボネイト、
エチレンカーボネイト、ジエチルカーボネイト、メチル
エチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトなどの有機
カーボネイト、ガンマブチロラクトン、プロピオラクト
ン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、プロピオ
ン酸エチル、プロピオン酸ブチルなど脂肪族有機エステ
ル、グライム、ジグライム、トリグライム、テトラヒド
ロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、シリコンオ
イルなどの有機エーテル、ピリジン、トリエチルアミン
などの有機アミン、アセトニトリル、プロピオニトリル
などの有機ニトリルの単体または混合物を少なくとも一
部含有するものであり、これに他の非プロトン性有機溶
媒、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、デカリンな
どの芳香族炭化水素、ヘキサン、ペンタン、デカンなど
の脂肪族炭化水素、フェノール、カテコール、ビスフェ
ノールなどのアルキルエステル、芳香族エステルやクロ
ロフォルム、四塩化炭素、ジクロロメタン、フロン、ト
リクレンなどのハロゲン系炭化水素を混合使用すること
も可能である。イオン移動媒体にプロトン性有機溶剤を
用いることは、電極表面で有機溶剤のプロトンが還元さ
れるため水素ガスが発生するとともに充放電効率低下を
引き起し好ましくない。次に前記高分子マトリックスと
しては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシド、ポリテトラメチレンオキシド、ポリビニル
アルコール、ポリビニルブチラールなどの脂肪族ポリエ
ーテル、ポリエチレンスルフィド、ポリプロピレンスル
フィドなどの脂肪族ポリチオエーテル、ポリエチレンサ
クシネート、ポリブチレンアジペート、ポリカプロラク
トンなどの脂肪族ポリエステル、ポリエチレンイミン、
ポリイミドおよびその前駆体、ポリアクリルニトリル、
ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。
As the current collector of the positive electrode, Al, Cu, Ni,
A metal foil or mesh such as stainless steel having a thickness of about 8 to 100 μm is used, but it is particularly preferable to use a metal foil or mesh made of Al. Next, the lithium ion moving medium will be described. Examples of the ion transfer medium include a solution of an aprotic organic solvent in which a lithium salt is uniformly dissolved, a solid or viscous body in which a lithium salt is uniformly dispersed in a polymer matrix, and a solvent of the aprotic organic solvent. And a polymer matrix mixture. Specific examples of the lithium salt used for these include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiC
10 4 , LiSbF 6 , LiI, LiBr, LiCl, L
iAlCl 4 , LiHF 2 , LiSCN, CF 3 SO 3 L
i, C 4 F 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (CF
3 SO 2 ) 3 CLi, (C 4 F 9 SO 2 ) 2 NLi, or a mixture thereof. Further, as the aprotic organic solvent used for the moving medium, propylene carbonate,
Organic carbonates such as ethylene carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and dimethyl carbonate, gamma butyrolactone, propiolactone, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, aliphatic organic esters such as ethyl propionate and butyl propionate, grime, diglyme, Triglyme, tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, organic ethers such as silicon oil, pyridine, organic amines such as triethylamine, acetonitrile, organic nitriles such as propionitrile or a mixture of at least a part thereof, and other Aprotic organic solvents, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and decalin, and aliphatic hydrocarbons such as hexane, pentane and decane Phenol, catechol, alkyl esters such as bisphenol, aromatic ester or chloroform, carbon tetrachloride, dichloromethane, fluorocarbons, it is also possible to use mixtures of halogenated hydrocarbons, such as trichlorethylene. It is not preferable to use a protic organic solvent as the ion transfer medium because protons of the organic solvent are reduced on the electrode surface, thereby generating hydrogen gas and lowering the charge / discharge efficiency. Next, as the polymer matrix, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetramethylene oxide, polyvinyl alcohol, aliphatic polyethers such as polyvinyl butyral, polyethylene sulfide, aliphatic polythioethers such as polypropylene sulfide, polyethylene succinate, Aliphatic polyesters such as polybutylene adipate and polycaprolactone, polyethyleneimine,
Polyimide and its precursors, polyacrylonitrile,
For example, polyvinylidene fluoride can be used.

【0016】また、この移動媒体の一部に正極と負極の
短絡防止のためのセパレータを設けることができる。こ
のセパレータの例としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、セルロースなどの材料の多孔性シート、不織布が
用いられる。また本発明において、二次電池の電池形態
は特に限定されず、円筒型、角形、薄角型、カード型、
コイン型、シート型などいかなる形態にも適用可能であ
る。本発明の電池は、従来の負極材料を用いた電池に比
較してリチウム挿入速度が大きく、低温度での安定した
充放電サイクル寿命となり、工業上極めて有用である。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、
本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
Further, a separator for preventing short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be provided in a part of the moving medium. Examples of the separator include a porous sheet and a nonwoven fabric of a material such as polyethylene, polypropylene, and cellulose. Further, in the present invention, the battery form of the secondary battery is not particularly limited, cylindrical, square, thin square, card type,
The present invention can be applied to any form such as a coin type and a sheet type. The battery of the present invention has a higher lithium insertion speed and a stable charge / discharge cycle life at a low temperature as compared with a battery using a conventional negative electrode material, and is extremely industrially useful.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
The scope of the present invention is not limited to this.

【0017】[0017]

【実施例1】負極材料として天然黒鉛:BF−15SP
(株式会社中越黒鉛工業所製)にカルボキシメチルセル
ロース、スチレン/ブタジエンラテックスを重量比で1
00部、1部、2部の割合で混合し、水に溶解してスラ
リー状とした。これを厚さ12μmの銅箔に均一な厚さ
に塗工した後、乾燥及びロールプレスを行なった。得ら
れた負極の塗布量は98g/m2であり、活物質かさ密
度は1.32g/cm3であった。この負極のリチウム
挿入係数を先に述べた方法を用いて測定したところ0.
72であった。BF−15SPのd002は0.335
4nm、Lcは64nm、比表面積は4.87m2
g、平均粒径は16.4μmであった。
EXAMPLE 1 Natural graphite: BF-15SP as negative electrode material
(Manufactured by Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd.) containing carboxymethyl cellulose and styrene / butadiene latex in a weight ratio of 1
00 parts, 1 part, and 2 parts were mixed and dissolved in water to form a slurry. This was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm to a uniform thickness, followed by drying and roll pressing. The coating amount of the obtained negative electrode was 98 g / m 2 , and the bulk density of the active material was 1.32 g / cm 3 . The lithium insertion coefficient of the negative electrode was measured using the method described above.
72. D002 of BF-15SP is 0.335
4 nm, Lc is 64 nm, and specific surface area is 4.87 m 2 /
g, average particle size was 16.4 μm.

【0018】次に、正極材料として水酸化リチウム、水
酸化コバルトを混合後、大気中800℃の温度で8時間
加熱してLiCoO2を合成した。このLiCoO2
00重量部に対して、導電材として平均粒径3.3μm
のグラファイト6重量部と平均粒径0.04μmの非黒
鉛質炭素粉末2.5重量部を混ぜ合わせ、コンパウンド
とした。コンパウンドに対してポリフッ化ビニリデン3
重量部を含むN−メチルピロリドン溶液にこのコンパウ
ンドを分散させ、その分散液を厚さ20μmのアルミニ
ウム箔上に厚さが均一となるよう塗布した後、乾燥及び
ロープレスを行なった。得られた正極の塗布量は268
g/m3であり、活物質かさ密度は2.95g/cm3
あった。
Next, after mixing lithium hydroxide and cobalt hydroxide as positive electrode materials, the mixture was heated at 800 ° C. for 8 hours in the atmosphere to synthesize LiCoO 2 . This LiCoO 2 1
With respect to 00 parts by weight, the average particle size is 3.3 μm as a conductive material.
Was mixed with 2.5 parts by weight of non-graphitic carbon powder having an average particle size of 0.04 μm to obtain a compound. Polyvinylidene fluoride 3 for compound
This compound was dispersed in an N-methylpyrrolidone solution containing parts by weight, and the resulting dispersion was applied on a 20 μm-thick aluminum foil so as to have a uniform thickness, followed by drying and low pressing. The coating amount of the obtained positive electrode was 268
g / m 3 and the bulk density of the active material was 2.95 g / cm 3 .

【0019】続いて以上のように作製した正極と負極の
幅を約55mm、長さを約80cmに切断したものを厚
さ25μmのポリエチレン製微多孔膜のセパレータを介
してロール状に径約17mmで巻き取った。この巻き取
ったコイルを径約18mm、長さ65mmの鉄製の鉄缶
に入れ、更にLiPF6を1mol/l溶解したエチレ
ンカーボネート、メチルエチルカーボネートの体積比で
1:1の電解液を約6g入れ、封口して電池を作製し
た。この電池を20℃一定の恒温槽中で1サイクル目に
0.3C定電流後4.2V定電位(正極・負極間電位)
で8時間充電した後、0.3C 定電流で3.0Vの電
位まで放電して充放電特性を評価した。この電池の1.
0Cは1450mAに相当する。
Subsequently, the positive electrode and the negative electrode prepared as described above were cut to a width of about 55 mm and a length of about 80 cm, and the resultant was cut into a roll having a diameter of about 17 mm through a 25 μm-thick polyethylene microporous membrane separator. Rolled up. The wound coil is placed in an iron can having a diameter of about 18 mm and a length of 65 mm, and about 6 g of an electrolytic solution having a volume ratio of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate in which 1 mol / l of LiPF 6 is dissolved is further added. Then, the battery was sealed. The battery is placed in a constant temperature bath at a constant temperature of 20 ° C., and after a constant current of 0.3 C at the first cycle, a constant potential of 4.2 V (potential between positive and negative electrodes)
After charging for 8 hours, the battery was discharged to a potential of 3.0 V at a constant current of 0.3 C to evaluate the charge / discharge characteristics. 1 of this battery
OC corresponds to 1450 mA.

【0020】1回目の充放電後、0℃一定の恒温槽中で
0.5C、4.2Vで定電流定電圧方式で3時間充電し
た後、0.5Cで3.0Vまで放電するサイクルを50
回繰り返した。この時、次の式で示される50サイクル
放電量維持率は89%であった。 50サイクル放電量維持率(%)= [(50サイクル目
の放電量)/(2サイクル目の放電量)]×100 この条件で充電状態のまま電池を解体し負極上を観察し
たところ電析リチウムは観察されなかった。また、1回
目の充放電後、20℃一定の恒温槽中で1.0C、4.
2Vで定電流定電圧方式で3時間充電した後、1.0C
で3.0Vまで放電するサイクルを100回繰り返し
た。この時、次の式で示される100サイクル放電量維
持率は91%であった。 100サイクル放電量維持率(%)= [(100サイク
ル目の放電量)/(2サイクル目の放電量)]×100
After the first charge / discharge, a cycle of charging at 0.5 C and 4.2 V for 3 hours in a constant temperature bath at a constant temperature of 0 ° C. for 3 hours and then discharging at 0.5 C to 3.0 V. 50
Repeated times. At this time, the 50-cycle discharge amount maintenance ratio represented by the following equation was 89%. 50-cycle discharge amount maintenance ratio (%) = [(50th cycle discharge amount) / (2nd cycle discharge amount)] × 100 Under this condition, the battery was disassembled in a charged state and observed on the negative electrode. No lithium was observed. After the first charge / discharge, 1.0 C in a constant temperature bath at 20 ° C .;
After charging for 3 hours with constant current and constant voltage at 2V, 1.0C
The cycle of discharging to 3.0 V was repeated 100 times. At this time, the 100-cycle discharge amount maintenance ratio represented by the following equation was 91%. 100 cycle discharge amount maintenance rate (%) = [(100th cycle discharge amount) / (2nd cycle discharge amount)] × 100

【0021】[0021]

【実施例2】負極材料としてKS44(ロンザ社製)と
石炭系中ピッチ(軟化点80℃)を1:3の重量比で真
空中、300℃で1時間攪拌混合した。混合物をキノリ
ンを用いて100℃で1時間濾過洗浄を行った後に乾燥
を施した。次いでAr雰囲気の焼成炉内で1100℃、
2時間焼成を行ない有機物焼成体被覆炭素材料とした。
この炭素材料にカルボキシメチルセルロース、スチレン
/ブタジエンラテックスを重量比で100部、1部、2
部の割合で混合し、水に溶解してスラリー状とした。こ
れを厚さ12μmの銅箔に均一な厚さに塗工した後、乾
燥及びロールプレスを行なった。得られた負極の塗布量
は95g/m2であり、活物質かさ密度は1.41g/
cm3であった。この負極のリチウム挿入係数Kを先に
述べた方法を用いて測定したところ0.85であった。
また、KS44のd002は0.3350nm、Lcは
87nm、有機物焼成体被覆後の炭素材料の比表面積は
2.27m2/g、平均粒径は18.3μmであった。
負極以外は実施例1と同様にリチウムイオン二次電池を
作製し、評価を行った。0℃における50サイクル放電
量維持率は96%であった。この条件で充電状態のまま
電池を解体し負極上を観察したところ電析リチウムは観
察されなかった。また20℃における100サイクル放
電量維持率は90%であった。
Example 2 As a negative electrode material, KS44 (manufactured by Lonza) and pitch in a coal system (softening point: 80 ° C.) were stirred and mixed at a weight ratio of 1: 3 at 300 ° C. for 1 hour in a vacuum. The mixture was filtered and washed with quinoline at 100 ° C. for 1 hour, and then dried. Then, at 1100 ° C. in a firing furnace in an Ar atmosphere,
Firing was performed for 2 hours to obtain a carbon material coated with an organic fired body.
100 parts, 1 part, and 2 parts by weight of carboxymethyl cellulose and styrene / butadiene latex were added to this carbon material.
Parts and mixed in water to form a slurry. This was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm to a uniform thickness, followed by drying and roll pressing. The coating amount of the obtained negative electrode was 95 g / m 2 , and the bulk density of the active material was 1.41 g / m 2.
cm 3 . The lithium insertion coefficient K of this negative electrode was 0.85 as measured by the method described above.
Further, d002 of KS44 was 0.3350 nm, Lc was 87 nm, the specific surface area of the carbon material after coating with the organic fired body was 2.27 m 2 / g, and the average particle size was 18.3 μm.
A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the negative electrode. The 50-cycle discharge amount maintenance ratio at 0 ° C. was 96%. Under this condition, the battery was disassembled in a charged state, and the deposited lithium was observed. As a result, no deposited lithium was observed. The 100-cycle discharge amount maintenance ratio at 20 ° C. was 90%.

【0022】[0022]

【実施例3】負極材料としてBF−15SP(株式会社
中越黒鉛工業所製)にSFG6(ロンザ社製)を重量比
が4:1となるように混合した。SFG6の平均粒径は
3.4μmであった。混合はターブラーミキサーにて乾
式混合を行った。これら混合物にカルボキシメチルセル
ロース、スチレン/ブタジエンラテックスを重量比で1
00部、1部、2部の割合で混合し、水に溶解してスラ
リー状とした。これを厚さ12μmの銅箔に均一な厚さ
に塗工した後、乾燥及びロールプレスを行なった。得ら
れた負極の塗布量は102g/m2であり、活物質かさ
密度は1.38g/cm3であった。この負極のリチウ
ム挿入係数Kを先に述べた方法を用いて測定したところ
0.80であった。また、SFG6の平均粒径は3.2
4μmであった。負極以外は実施例1と同様にリチウム
イオン二次電池を作製し、評価を行った。0℃における
50サイクル放電量維持率は94%であった。この条件
で充電状態のまま電池を解体し負極上を観察したところ
電析リチウムは観察されなかった。また20℃における
100サイクル放電量維持率は93%であった。
Example 3 As a negative electrode material, BF-15SP (manufactured by Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd.) was mixed with SFG6 (manufactured by Lonza) at a weight ratio of 4: 1. The average particle size of SFG6 was 3.4 μm. Mixing was performed by dry mixing with a Turbula mixer. Carboxymethyl cellulose and styrene / butadiene latex were added to these mixtures in a weight ratio of 1: 1.
00 parts, 1 part, and 2 parts were mixed and dissolved in water to form a slurry. This was applied to a copper foil having a thickness of 12 μm to a uniform thickness, followed by drying and roll pressing. The coating amount of the obtained negative electrode was 102 g / m 2 , and the bulk density of the active material was 1.38 g / cm 3 . The lithium insertion coefficient K of this negative electrode was 0.80 as measured using the method described above. The average particle size of SFG6 is 3.2.
It was 4 μm. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the negative electrode. The 50-cycle discharge amount maintenance ratio at 0 ° C. was 94%. Under this condition, the battery was disassembled in a charged state, and the deposited lithium was observed. As a result, no deposited lithium was observed. The 100-cycle discharge amount maintenance ratio at 20 ° C. was 93%.

【0023】[0023]

【比較例1】負極材料としてKS44(ロンザ社製)に
カルボキシメチルセルロース、スチレン/ブタジエンラ
テックスを重量比で100部、1部、2部の割合で混合
し、水に溶解してスラリー状とした。これを厚さ12μ
mの銅箔に均一な厚さに塗工した後、乾燥及びロールプ
レスを行なった。得られた負極の塗布量は93g/m 2
であり、活物質かさ密度は1.41g/cm3であっ
た。この負極のリチウム挿入係数Kを先に述べた方法を
用いて測定したところ0.68であった。負極以外は実
施例1と同様にリチウムイオン二次電池を作製し、評価
を行った。0℃における50サイクル放電量維持率は7
2%であった。この条件で充電状態のまま電池を解体し
負極上を観察したところ灰色味を帯びた電析リチウムが
観察された。また20℃における100サイクル放電量
維持率は84%であった。
Comparative Example 1 KS44 (manufactured by Lonza) as a negative electrode material
Carboxymethyl cellulose, styrene / butadiene
Mix 100 parts by weight of Tex, 1 part and 2 parts by weight
And dissolved in water to form a slurry. This has a thickness of 12μ
After coating to a uniform thickness on copper foil of
Performed The coating amount of the obtained negative electrode was 93 g / m. Two
And the bulk density of the active material is 1.41 g / cm.ThreeSo
Was. The lithium insertion coefficient K of the negative electrode is calculated by the method described above.
It was 0.68 when it measured using it. Actual except for the negative electrode
A lithium ion secondary battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1.
Was done. The 50-cycle discharge capacity maintenance rate at 0 ° C. is 7
2%. Under this condition, disassemble the battery while charging
Observation on the negative electrode revealed that the deposited lithium with a gray tint was
Was observed. 100 cycle discharge at 20 ° C
The retention was 84%.

【0024】[0024]

【比較例2】負極材料として実施例2で作製したものを
使用した。これにカルボキシメチルセルロース、スチレ
ン/ブタジエンラテックスを重量比で100部、1部、
2部の割合で混合し、水に溶解してスラリー状とした。
これを厚さ12μmの銅箔に均一な厚さに塗工した後、
乾燥及びロールプレスを行なった。得られた負極の塗布
量は97g/m2であり、活物質かさ密度は1.62g
/cm3であった。この負極のリチウム挿入係数Kを先
に述べた方法を用いて測定したところ0.65であっ
た。負極以外は実施例1と同様にリチウムイオン二次電
池を作製し、評価を行った。0℃における50サイクル
放電量維持率は66%であった。この条件で充電状態の
まま電池を解体し負極上を観察したところ灰色味を帯び
た電析リチウムが観察された。また20℃における10
0サイクル放電量維持率は86%であった。
Comparative Example 2 The negative electrode material used in Example 2 was used. 100 parts by weight of carboxymethyl cellulose and styrene / butadiene latex, 1 part by weight,
Two parts were mixed and dissolved in water to form a slurry.
After coating this to a uniform thickness on a copper foil with a thickness of 12 μm,
Drying and roll pressing were performed. The coating amount of the obtained negative electrode was 97 g / m 2 , and the bulk density of the active material was 1.62 g.
/ Cm 3 . The lithium insertion coefficient K of this negative electrode was 0.65 as measured by the method described above. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the negative electrode. The 50-cycle discharge amount maintenance ratio at 0 ° C. was 66%. Under this condition, the battery was disassembled in a charged state and observed on the negative electrode, whereupon depositing lithium having a gray tint was observed. 10 ° C at 20 ° C
The zero cycle discharge maintenance rate was 86%.

【0025】[0025]

【比較例3】負極材料として実施例3で作製したものを
使用した。これにカルボキシメチルセルロース、スチレ
ン/ブタジエンラテックスを重量比で100部、1部、
2部の割合で混合し、水に溶解してスラリー状とした。
これを厚さ12μmの銅箔に均一な厚さに塗工した後、
乾燥及びロールプレスを行なった。得られた負極の塗布
量は93g/m3であり、活物質かさ密度は1.64g
/cm3であった。この負極のリチウム挿入係数Kを先
に述べた方法を用いて測定したところ0.62であっ
た。負極以外は実施例1と同様にリチウムイオン二次電
池を作製し、評価を行った。0℃における50サイクル
放電量維持率は58%であったこの条件で充電状態のま
ま電池を解体し負極上を観察したところ灰色味を帯びた
電析リチウムが観察された。また20℃における100
サイクル放電量維持率は88%であった。
Comparative Example 3 The negative electrode material used in Example 3 was used. 100 parts by weight of carboxymethyl cellulose and styrene / butadiene latex, 1 part by weight,
Two parts were mixed and dissolved in water to form a slurry.
After coating this to a uniform thickness on a copper foil with a thickness of 12 μm,
Drying and roll pressing were performed. The coating amount of the obtained negative electrode was 93 g / m 3 , and the bulk density of the active material was 1.64 g.
/ Cm 3 . The lithium insertion coefficient K of this negative electrode was 0.62 as measured by the method described above. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the negative electrode. The battery was disassembled in a charged state under the condition that the 50-cycle discharge capacity maintenance ratio at 0 ° C. was 58%, and a grayish electrodeposited lithium was observed. 100 ° C at 20 ° C
The cycle discharge maintenance rate was 88%.

【0026】表1にリチウム挿入係数、0℃における5
0サイクル放電量維持率、20℃における100サイク
ル放電量維持率を示す。
Table 1 shows the lithium insertion coefficient, 5 at 0 ° C.
The 0 cycle discharge amount maintenance ratio and the 100 cycle discharge amount maintenance ratio at 20 ° C. are shown.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

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

【図1】リチウム挿入係数を表した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a lithium insertion coefficient.

【発明の効果】本発明によれば、リチウム挿入係数Kが
0.70≦Kである負極を用いることによって、低温時
のサイクル安定性に優れた非水電解液二次電池を実現で
きる。
According to the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle stability at low temperatures can be realized by using a negative electrode having a lithium insertion coefficient K of 0.70 ≦ K.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼清 浩司 神奈川県川崎市川崎区夜光1丁目3番1号 旭化成工業株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 HJ00 HJ01 HJ04 HJ05 HJ07 HJ13 5H050 AA07 CA02 CA07 CA08 CA09 CA11 CB08 HA00 HA01 HA05 HA07 HA13  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koji Kiyoyoshi 1-3-1 Yoko, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture F-term within Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd. 5H029 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 HJ00 HJ01 HJ04 HJ05 HJ07 HJ13 5H050 AA07 CA02 CA07 CA08 CA09 CA11 CB08 HA00 HA01 HA05 HA07 HA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負極のリチウム挿入係数Kが0.70≦
Kであることを特徴とする非水電解液二次電池。
1. The lithium insertion coefficient K of a negative electrode is 0.70 ≦
K is a non-aqueous electrolyte secondary battery.
【請求項2】 請求項1における負極の活物質材料が
(002)面の平均面間隔を示すd002が0.335
0nm以上、0.3380nm未満の範囲にあり、結晶
子のc軸方向の大きさを示すLcが10nm以上であ
り、平均粒径が10〜30μm、比表面積が5m2/g
以下の炭素材料であることを特徴とする非水電解液二次
電池。
2. The negative active material according to claim 1, wherein d002, which indicates the average spacing between (002) planes, is 0.335.
It is in the range of 0 nm or more and less than 0.3380 nm, Lc indicating the size of the crystallite in the c-axis direction is 10 nm or more, the average particle size is 10 to 30 μm, and the specific surface area is 5 m 2 / g.
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the following carbon materials.
【請求項3】 請求項1における負極の活物質材料が
(002)面の平均面間隔を示すd002が0.335
0nm以上、0.3380nm未満の範囲にあり、結晶
子のc軸方向の大きさを示すLcが10nm以上の炭素
材料の表面を非黒鉛質炭素で被覆することにより得られ
る平均粒径が10〜30μm、比表面積が5m2/g以
下の材料であることを特徴とする非水電解液二次電池。
3. The method according to claim 1, wherein the active material of the negative electrode has an average spacing d002 of the (002) plane, and d002 is 0.335.
The average particle size obtained by coating the surface of a carbon material having a range of 0 nm or more and less than 0.3380 nm and having a crystallite size in the c-axis direction of Lc of 10 nm or more with non-graphitic carbon is 10 to 10 nm. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a material having a thickness of 30 μm and a specific surface area of 5 m 2 / g or less.
【請求項4】 請求項1における負極の活物質材料に対
して平均粒径が2〜8μmである炭素材料を混合した混
合物において、平均粒径が2〜8μmである炭素材料を
5〜40wt%の範囲で含むことを特徴とする炭素混合
物を負極に用いた非水電解液二次電池。
4. A mixture of the negative electrode active material according to claim 1 and a carbon material having an average particle size of 2 to 8 μm, wherein the carbon material having an average particle size of 2 to 8 μm is 5 to 40 wt%. A non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon mixture for a negative electrode, characterized in that the carbon mixture is contained in the range described above.
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