JP2001332303A - Gel electrolyte precursor and nonaqueous secondary cell - Google Patents

Gel electrolyte precursor and nonaqueous secondary cell

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JP2001332303A
JP2001332303A JP2000150171A JP2000150171A JP2001332303A JP 2001332303 A JP2001332303 A JP 2001332303A JP 2000150171 A JP2000150171 A JP 2000150171A JP 2000150171 A JP2000150171 A JP 2000150171A JP 2001332303 A JP2001332303 A JP 2001332303A
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gel electrolyte
aqueous
electrolyte
secondary battery
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Seiji Hibino
聖二 日比野
Koji Kano
幸司 加納
Masahiro Iwahisa
正裕 岩久
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous secondary cell improved in reliability, rate characteristics and cycle life. SOLUTION: For the nonaqueous secondary cell comprising a positive electrode 1, a negative electrode 2 and a gel electrolyte layer 3 arranged between the electrodes 1 and 2 and containing a nonaqueous electrolyte, a first polymer insoluble in the nonaqueous electrolyte and a second polymer having the property of gelling the nonaqueous electrolyte, the volume ratio of the first polymer to the second polymer in the gel electrolyte layer 3 is within a range of 0.1 to 5.

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、ゲル電解質前駆体
及び非水二次電池に関わるものである。
[0001] The present invention relates to a gel electrolyte precursor and a non-aqueous secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の発展に伴い、小型で軽
量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が
可能な二次電池の開発が要望されている。このような二
次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活物質
とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあるい
はニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物を活
物質として含む正極と、非水電解液とを具備した非水電
解液二次電池が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic equipment, there has been a demand for the development of a secondary battery that is small, lightweight, has a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Such a secondary battery includes a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material, a positive electrode containing an oxide, sulfide, or selenide such as molybdenum, vanadium, titanium, or niobium as an active material, and a nonaqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery having the following is known.

【0003】また、リチウムまたはリチウム合金を活物
質とする負極の代わりに、リチウムイオンを吸蔵放出す
る炭素質材料(例えば、コークス、黒鉛、炭素繊維、樹
脂焼成体、熱分解気相炭素)を含む負極を用いた非水電
解液二次電池が提案されている。前記二次電池による
と、デンドライド析出による負極特性の劣化が改善さ
れ、リチウムまたはリチウム合金を活物質とする負極を
備えた二次電池に比べてサイクル寿命及び安全性が高く
なる。
In addition, instead of a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material, a carbonaceous material (for example, coke, graphite, carbon fiber, resin fired body, and pyrolytic carbon) that absorbs and releases lithium ions is included. A non-aqueous electrolyte secondary battery using a negative electrode has been proposed. According to the secondary battery, deterioration of negative electrode characteristics due to dendritic deposition is improved, and cycle life and safety are increased as compared with a secondary battery including a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material.

【0004】このような非水電解液二次電池において
は、非水電解液は電極群に含浸されているだけである
が、より安全性を向上するためと薄型化並びに軽量化を
容易にするため、非水電解液をポリマーに保持させるこ
とが試みられている(例えば、特開平11−67273
号公開公報)。
In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is merely impregnated in the electrode group. However, in order to further improve safety, it is easy to reduce the thickness and weight. For this reason, attempts have been made to hold a non-aqueous electrolyte solution in a polymer (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No.
Publication No.).

【0005】しかしながら、非水電解液をポリマーに保
持させた非水電解質二次電池は、信頼性、レート特性及
びサイクル寿命が十分なものではなかった。
[0005] However, a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a non-aqueous electrolyte is held by a polymer is not sufficient in reliability, rate characteristics and cycle life.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非水二次電
池の信頼性、レート特性及びサイクル寿命を向上するこ
とが可能なゲル電解質前駆体を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gel electrolyte precursor capable of improving the reliability, rate characteristics and cycle life of a non-aqueous secondary battery.

【0007】本発明は、信頼性、レート特性及びサイク
ル寿命が向上された非水二次電池を提供することを目的
とする。
An object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery having improved reliability, rate characteristics, and cycle life.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るゲル電解質
前駆体は、非水電解液に難溶性の第1のポリマーと、非
水電解液をゲル化させる性質を有する第2のポリマーと
を含むゲル電解質前駆体に非水電解液を含浸させ、加熱
した後、冷却することによりゲル電解質を得るためのゲ
ル電解質前駆体であって、前記第2のポリマーに対する
前記第1のポリマーの体積比は、0.1〜5の範囲内で
あることを特徴とするものである。
The gel electrolyte precursor according to the present invention comprises a first polymer which is hardly soluble in a non-aqueous electrolyte and a second polymer which has a property of gelling the non-aqueous electrolyte. A gel electrolyte precursor for obtaining a gel electrolyte by impregnating a non-aqueous electrolyte solution with a non-aqueous electrolyte solution containing a gel electrolyte precursor, and then cooling the gel electrolyte precursor, wherein the volume ratio of the first polymer to the second polymer is Is in the range of 0.1 to 5.

【0009】本発明に係る非水二次電池は、正極と、負
極と、前記正極及び前記負極の間に配置され、非水電解
液、非水電解液に難溶性の第1のポリマー及び非水電解
液をゲル化させる性質を有する第2のポリマーを含むゲ
ル電解質層とを具備した非水二次電池において、前記ゲ
ル電解質層における前記第2のポリマーに対する前記第
1のポリマーの体積比は、0.1〜5の範囲内であるこ
とを特徴とするものである。
A non-aqueous secondary battery according to the present invention is provided with a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, a first polymer that is hardly soluble in a non-aqueous electrolyte, and a non-aqueous electrolyte. In a non-aqueous secondary battery comprising a gel electrolyte layer containing a second polymer having a property of gelling an aqueous electrolyte, a volume ratio of the first polymer to the second polymer in the gel electrolyte layer is , 0.1 to 5 within the range.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非水二次電池
について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a non-aqueous secondary battery according to the present invention will be described.

【0011】この非水二次電池は、外装材と、前記外装
材内に収納される電極群とを具備する。前記電極群は、
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置さ
れ、非水電解液、非水電解液に難溶性の第1のポリマー
及び非水電解液をゲル化させる性質を有する第2のポリ
マーを含むゲル電解質層とを備える。前記ゲル電解質層
における前記第2のポリマーに対する前記第1のポリマ
ーの体積比は、0.1〜5の範囲内である。
[0011] The non-aqueous secondary battery includes an exterior material and an electrode group housed in the exterior material. The electrode group includes:
A positive electrode, a negative electrode, a first polymer disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, a first polymer having low solubility in the non-aqueous electrolyte, and a second polymer having a property of gelling the non-aqueous electrolyte. And a gel electrolyte layer containing: The volume ratio of the first polymer to the second polymer in the gel electrolyte layer is in the range of 0.1 to 5.

【0012】前記正極、負極、ゲル電解質層及び外装材
について説明する。
Next, the positive electrode, the negative electrode, the gel electrolyte layer and the packaging material will be described.

【0013】1)正極 この正極は、活物質及び導電性材料を含む正極層が集電
体に担持されたものから形成される。
1) Positive Electrode This positive electrode is formed from a current collector in which a positive electrode layer containing an active material and a conductive material is supported.

【0014】前記活物質としては、種々の酸化物(例え
ば、LiMn2 4 などのリチウムマンガン複合酸化
物、二酸化マンガン、例えば、LiNiO2 などのリチ
ウム含有ニッケル酸化物、例えばLiCoO2 などのリ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有コバルトニッ
ケル酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムな
ど)や、カルコゲン化合物(例えば、二硫化チタン、二
硫化モリブデンなど)等を挙げることができる。中で
も、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバル
ト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好
ましい。
Examples of the active material include various oxides (eg, lithium-manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 , manganese dioxide, lithium-containing nickel oxides such as LiNiO 2, and lithium-containing nickel oxides such as LiCoO 2). Examples thereof include cobalt oxide, lithium-containing cobalt nickel oxide, amorphous vanadium pentoxide containing lithium, and chalcogen compounds (for example, titanium disulfide, molybdenum disulfide, and the like). Among them, it is preferable to use a lithium manganese composite oxide, a lithium-containing cobalt oxide, and a lithium-containing nickel oxide.

【0015】前記集電体としては、例えば、アルミニウ
ム製エキスパンドメタル、アルミニウム箔、アルミニウ
ム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタル等を用い
ることができる。
As the current collector, for example, expanded metal made of aluminum, aluminum foil, mesh made of aluminum, punched metal made of aluminum, or the like can be used.

【0016】前記導電性材料としては、例えば、人造黒
鉛、カーボンブラック(例えばアセチレンブラックな
ど)、ニッケル粉末等を挙げることができる。
Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (eg, acetylene black), nickel powder, and the like.

【0017】前記正極は、例えば、正極活物質、導電性
材料及び結着剤を溶媒の存在下で混練することによりス
ラリーを調製し、前記スラリーを集電体に塗布し、乾燥
した後、プレス成形を施すことにより作製される。
The positive electrode is prepared by, for example, preparing a slurry by kneading a positive electrode active material, a conductive material and a binder in the presence of a solvent, applying the slurry to a current collector, drying the slurry, and pressing the slurry. It is produced by performing molding.

【0018】前記結着剤としては、例えば、ポリビニリ
デンフルオライド、スチレン・ブタジエン共重合体、カ
ルボキシメチルセルロース及びその誘導体等を挙げるこ
とができる。
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, styrene / butadiene copolymer, carboxymethyl cellulose and derivatives thereof.

【0019】また、前記正極層には、前記結着剤の代わ
りに、結着機能と非水電解液を保持する機能を有するポ
リマーを添加しても良い。かかるポリマーとしては、例
えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレン
オキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、ビニリ
デンフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン
(HFP)との共重合体、ポリアクリロニトリル誘導体
等を用いることができる。
Further, a polymer having a binding function and a function of retaining a non-aqueous electrolyte may be added to the positive electrode layer instead of the binder. Examples of such a polymer include a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a polymer containing the derivative, a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP), and a polyacrylonitrile derivative.

【0020】2)負極 この負極は、活物質を含む負極層が集電体に担持された
ものから形成される。
2) Negative Electrode This negative electrode is formed of a negative electrode layer containing an active material supported on a current collector.

【0021】前記活物質としては、例えば、リチウムイ
オンを吸蔵・放出する炭素質材料を挙げることができ
る。かかる炭素質材料としては、例えば、有機高分子化
合物(例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリ
ル、セルロース等)を焼成することにより得られるも
の、コークスや、メソフェーズピッチを焼成することに
より得られるもの、人造グラファイト、天然グラファイ
ト等に代表される炭素質材料を挙げることができる。中
でも、500〜3000℃の温度で、常圧または減圧下
にて前記メソフェーズピッチを焼成して得られる炭素質
材料を用いるのが好ましい。
[0021] Examples of the active material include a carbonaceous material that stores and releases lithium ions. Such carbonaceous materials include, for example, those obtained by firing organic polymer compounds (eg, phenolic resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), those obtained by firing coke and mesophase pitch, and those made by artificial graphite. And carbonaceous materials represented by natural graphite and the like. Above all, it is preferable to use a carbonaceous material obtained by firing the mesophase pitch at a temperature of 500 to 3000 ° C. under normal pressure or reduced pressure.

【0022】前記集電体としては、例えば、銅製エキス
パンドメタル、銅箔、銅製メッシュ、銅製パンチドメタ
ル等を用いることができる。
As the current collector, for example, copper expanded metal, copper foil, copper mesh, copper punched metal, or the like can be used.

【0023】前記負極には、人造グラファイト、天然グ
ラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、
ケッチェンブラック、ニッケル粉末、ポリフェニレン誘
導体の導電性材料、オレフィン系ポリマーや炭素繊維等
のフィラーを含むことを許容する。
The negative electrode includes artificial graphite, natural graphite, carbon black, acetylene black,
Ketjen black, nickel powder, conductive materials of polyphenylene derivatives, and fillers such as olefin polymers and carbon fibers are allowed.

【0024】前記負極は、例えば、負極活物質及び結着
剤を溶媒の存在下で混練することによりスラリーを調製
し、前記スラリーを集電体に塗布し、乾燥した後、プレ
ス成形を施すことにより作製される。
For the negative electrode, for example, a slurry is prepared by kneading a negative electrode active material and a binder in the presence of a solvent, the slurry is applied to a current collector, dried, and then press-molded. It is produced by

【0025】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様なものを挙げることができる。
Examples of the binder include those similar to those described above for the positive electrode.

【0026】また、前記負極層には、前記結着剤の代わ
りに、結着機能と非水電解液を保持する機能を有するポ
リマーを添加しても良い。かかるポリマーとしては、前
述した正極で説明したのと同様なものを挙げることがで
きる。
Further, in place of the binder, a polymer having a binding function and a function of retaining a non-aqueous electrolyte may be added to the negative electrode layer. Examples of such a polymer include those similar to those described above for the positive electrode.

【0027】3)ゲル電解質層 このゲル電解質層は、非水電解液、非水電解液に難溶性
の第1のポリマー及び非水電解液をゲル化させる性質を
有する第2のポリマーを含む。前記第2のポリマーに対
する前記第1のポリマーの体積比は、0.1〜5の範囲
内である。
3) Gel Electrolyte Layer The gel electrolyte layer contains a non-aqueous electrolyte, a first polymer which is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte, and a second polymer which has a property of gelling the non-aqueous electrolyte. The volume ratio of the first polymer to the second polymer is in the range of 0.1-5.

【0028】前記第1のポリマーは、ゲル電解質層にお
いて骨格となり、ゲル電解質層の機械的強度向上に寄与
する。また、前記第1のポリマーは、イオン伝導度の阻
害を最小限に抑えられるものであることが好ましい。よ
って、前記第1のポリマーは、非水電解液にほとんど溶
解しないものの、非水電解液に膨潤する性質を有するこ
とが望ましい。かかる性質を有する第1のポリマーとし
ては、例えば、ポリオレフィン共重合体、ポリビニリデ
ンフルオライド(PVdF)等を挙げることができる。
ポリオレフィン共重合体としては、例えば、ポリエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン−メ
タクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート共
重合体を挙げることができる。かかる第1のポリマーに
は、前述した種類の中から選ばれる1種類または2種類
以上を使用することができる。中でも、PVdFは電解
液に対する耐性が高く、かつイオン移動の障壁が小さい
ため、望ましい。
The first polymer serves as a skeleton in the gel electrolyte layer, and contributes to improving the mechanical strength of the gel electrolyte layer. Further, it is preferable that the first polymer can minimize the inhibition of ionic conductivity. Therefore, it is desirable that the first polymer has a property of swelling in the non-aqueous electrolyte, though it hardly dissolves in the non-aqueous electrolyte. Examples of the first polymer having such properties include a polyolefin copolymer, polyvinylidene fluoride (PVdF), and the like.
Examples of the polyolefin copolymer include a polyethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), a polyethylene-methacrylic acid copolymer, and an ethylene-ethyl acrylate copolymer. As the first polymer, one type or two or more types selected from the types described above can be used. Among them, PVdF is preferable because it has high resistance to an electrolytic solution and has a small barrier for ion transfer.

【0029】前記第1のポリマーは、以下に説明する膨
潤度が30質量%以下であることが好ましい。膨潤度が
30%を超えるものは、非水電解液に難溶の性質が損な
われていてゲル電解質の機械的強度向上に寄与できなく
なる恐れがある。特に、膨潤度は8〜20質量%の範囲
内が好ましい。膨潤度をこのような範囲にすることによ
って、ゲル電解質層のイオン伝導度並びに機械的強度の
双方をより向上させることができる。
The first polymer preferably has a degree of swelling described below of 30% by mass or less. If the degree of swelling exceeds 30%, the property of being hardly soluble in the non-aqueous electrolyte may be impaired, and the gel electrolyte may not be able to contribute to the improvement of the mechanical strength. In particular, the degree of swelling is preferably in the range of 8 to 20% by mass. By setting the swelling degree in such a range, both the ionic conductivity and the mechanical strength of the gel electrolyte layer can be further improved.

【0030】すなわち、測定しようとするポリマーを溶
剤に溶解してキャスティングし、体積が2×2×0.1
(cm3)の試験シートを作製する。また、エチレンカ
ーボネートとγ−ブチロラクトンが体積比で1:3の割
合で混合された溶媒にLiBF4をその濃度が1.0m
ol/lになるように溶解させ、試験電解液を調製す
る。試験シートを25℃の試験電解液に24時間浸漬す
る。浸漬後、試験シートの膨潤と無関係な過剰な電解液
(遊離電解液)を拭き取る。次いで、試験シートの重量
1を測定し、下記(1)式よりポリマーの膨潤率
(%)を算出する。
That is, the polymer to be measured is dissolved in a solvent and cast, and the volume is 2 × 2 × 0.1
A test sheet (cm 3 ) is prepared. LiBF 4 was added to a solvent in which ethylene carbonate and γ-butyrolactone were mixed at a volume ratio of 1: 3, and the concentration of LiBF 4 was 1.0 m.
ol / l to prepare a test electrolyte solution. The test sheet is immersed in a test electrolyte at 25 ° C. for 24 hours. After immersion, excess electrolyte (free electrolyte) irrelevant to the swelling of the test sheet is wiped off. Then, the weight W 1 of the test sheets was measured to calculate the following (1) swelling ratio of the polymer from the equation (%).

【0031】 ポリマーの膨潤率(%)={(W1−W0)/W1}×100 (1) 但し、(1)式において、W1 は浸漬試験後の試験シー
トの重量(g)、W0は浸漬試験前の試験シートの重量
(g)を示す。
Swelling ratio (%) of polymer = {(W 1 −W 0 ) / W 1 } × 100 (1) where W 1 is the weight (g) of the test sheet after the immersion test. , W 0 represents the weight (g) of the test sheet before the immersion test.

【0032】前記第1のポリマーは、非水電解液に膨潤
する性質と併せて、熱可塑性樹脂であるとさらに好まし
い。前記第1のポリマーを熱可塑性樹脂から形成するこ
とによって、ゲル電解質層を作製するための塗布工程、
圧延工程並びに延伸加工を容易に行うことができる。同
時に、ゲル電解質層をポリマーブレンドにより作製する
ことが可能になる。非水電解液に膨潤する性質を有し、
かつ熱可塑性樹脂である第1のポリマーとしては、例え
ば、ポリオレフィン共重合体(例えば、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エ
チレン−エチルアクリレート共重合体)、ポリビニリデ
ンフルオライド(PVdF)等を挙げることができる。
かかる第1のポリマーには、前述した種類の中から選ば
れる1種類または2種類以上を使用することができる。
The first polymer is more preferably a thermoplastic resin in addition to the property of swelling in the non-aqueous electrolyte. An application step for forming a gel electrolyte layer by forming the first polymer from a thermoplastic resin;
The rolling process and the stretching process can be easily performed. At the same time, the gel electrolyte layer can be made from a polymer blend. Has the property of swelling in non-aqueous electrolyte,
Examples of the first polymer which is a thermoplastic resin include, for example, polyolefin copolymers (eg, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer), polyvinylidene fluoride Ride (PVdF) and the like.
As the first polymer, one type or two or more types selected from the types described above can be used.

【0033】前記第2のポリマーは、例えば、ポリエチ
レンオキサイド(PEO)及びその誘導体、ポリプロピ
レンオキサイド(PPO)及びその誘導体、ビニリデン
フルオライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体
(PVdF−HFP)並びにポリアクリロニトリル(P
AN)及びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくと
も1種類のポリマーから形成することができる。特に、
少ないポリマー量で多くの電解液を固定することができ
るポリアクリロニトリル(PAN)及びその誘導体が望
ましい。PANの誘導体としては、例えば、アクリロニ
トリルをモノマー成分として含む共重合体を挙げること
ができる。アクリロニトリルをモノマー成分として含む
共重合体としては、例えば、アクリロニトリル−酢酸ビ
ニル共重合体、アクリロニトリル−メチルアクリレート
共重合体、アクリロニトリル−エチルアクリレート共重
合体等を挙げることができる。また、アクリロニトリル
を含むゴムであるSAN、ABS等が挙げられる。
The second polymer is, for example, polyethylene oxide (PEO) and its derivatives, polypropylene oxide (PPO) and its derivatives, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), and polyacrylonitrile ( P
AN) and at least one polymer selected from the group consisting of derivatives thereof. In particular,
Polyacrylonitrile (PAN) and its derivatives, which can fix many electrolytes with a small amount of polymer, are desirable. Examples of the PAN derivative include a copolymer containing acrylonitrile as a monomer component. Examples of the copolymer containing acrylonitrile as a monomer component include an acrylonitrile-vinyl acetate copolymer, an acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, and an acrylonitrile-ethyl acrylate copolymer. Further, SAN, ABS and the like, which are rubbers containing acrylonitrile, may be mentioned.

【0034】前記第1のポリマー及び前記第2のポリマ
ーは、非相溶で、ゲル電解質層において海島構造を形成
するようなものであることが好ましい。
Preferably, the first polymer and the second polymer are incompatible and form a sea-island structure in the gel electrolyte layer.

【0035】前記第2のポリマーに対する前記第1のポ
リマーの体積比は、0.1〜5の範囲内にする(第2の
ポリマーの体積をV2、第1のポリマーの体積をV1とし
た際、V1/V2で算出される)。これは次のような理由
によるものである。ゲル電解質層の骨格は、主に、前記
第1のポリマーから形成される。また、ゲル電解質層の
イオン伝導には、主に、前記第2のポリマーが寄与す
る。さらに、前記第2のポリマーは、非水電解液の揮発
を抑制する役割をなす。非水電解液は、前記第1のポリ
マー及び前記第2のポリマーにより保持される。体積比
を0.1未満にすると、ゲル電解質層の形態安定性(電
解液保持力及び機械的強度)が低下する。その結果、電
池製造中のハンドリングが悪くなる。また、内部短絡を
生じやすくなるため、二次電池の信頼性が損なわれる。
一方、体積比が5を超えると、ゲル電解質層のイオン伝
導度が低下し、二次電池の内部インピーダンスが高くな
るため、充放電効率が低下し、サイクル寿命が短くな
る。体積比のより好ましい範囲は、0.4〜2.5であ
る。
The volume ratio of the first polymer to the second polymer is in the range of 0.1 to 5 (the volume of the second polymer is V 2 and the volume of the first polymer is V 1 . when the is calculated by V 1 / V 2). This is due to the following reasons. The skeleton of the gel electrolyte layer is mainly formed from the first polymer. Further, the second polymer mainly contributes to the ion conduction of the gel electrolyte layer. Further, the second polymer has a role of suppressing volatilization of the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is held by the first polymer and the second polymer. When the volume ratio is less than 0.1, the morphological stability (electrolytic solution holding power and mechanical strength) of the gel electrolyte layer is reduced. As a result, handling during battery manufacture is poor. In addition, since an internal short circuit easily occurs, the reliability of the secondary battery is impaired.
On the other hand, when the volume ratio exceeds 5, the ionic conductivity of the gel electrolyte layer decreases, and the internal impedance of the secondary battery increases, so that the charge / discharge efficiency decreases and the cycle life decreases. A more preferable range of the volume ratio is 0.4 to 2.5.

【0036】非水系二次電池中のゲル電解質層における
第2のポリマーに対する第1のポリマーの体積比は、例
えば、以下に説明する方法で測定される。
The volume ratio of the first polymer to the second polymer in the gel electrolyte layer in the non-aqueous secondary battery is measured, for example, by the method described below.

【0037】まず、二次電池を分解し、ゲル電解質層を
取り出す。このゲル電解質層から溶媒抽出(溶媒には、
例えば、アセトン、エタノール、水が使用される)によ
り電解液を抽出し、ポリマー成分を取り出す。得られた
ポリマー成分を溶媒に対する溶解性の違いを利用して分
離し、各成分ごとの存在比を同定する。その後、赤外線
吸収(IR)、核磁気共鳴(NMR)、常磁性共鳴(E
SR)、示差走査熱量測定(DSC)などの分析機器に
より各ポリマー成分を同定する。これらの結果から、第
2のポリマーに対する第1のポリマーの体積比を求める
ことができる。
First, the secondary battery is disassembled, and the gel electrolyte layer is taken out. Solvent extraction from this gel electrolyte layer
For example, acetone, ethanol, and water are used) to extract the electrolyte solution and take out the polymer component. The obtained polymer components are separated by utilizing the difference in solubility in a solvent, and the abundance ratio of each component is identified. Thereafter, infrared absorption (IR), nuclear magnetic resonance (NMR), paramagnetic resonance (E
Each polymer component is identified by an analytical instrument such as SR) and differential scanning calorimetry (DSC). From these results, the volume ratio of the first polymer to the second polymer can be determined.

【0038】前記非水電解液は、非水溶媒にリチウム塩
のような電解質を溶解させたものからなる。
The non-aqueous electrolyte comprises an electrolyte such as a lithium salt dissolved in a non-aqueous solvent.

【0039】前記非水溶媒としては、例えば、エチレン
カーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(P
C)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボ
ネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、
エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラク
トン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,
2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、
ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2
−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。
前記非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して
使用してもよい。
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (P
C), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC),
Ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ-BL), sulfolane, acetonitrile, 1,
2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane,
Dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2
-Methyltetrahydrofuran and the like.
The non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.

【0040】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4 )、六フッ化リン酸リチウム(L
iPF6 )、ホウフッ化リチウム(LiBF4 )、六フ
ッ化砒素リチウム(LiAsF6 )、トリフルオロメタ
ンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )等のリチウ
ム塩を挙げることができる。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium hexafluorophosphate (L
iPF 6), lithium borofluoride (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium salts such as lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3) may be mentioned.

【0041】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.2mol/L〜2mol/Lとすることが望ま
しい。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably 0.2 mol / L to 2 mol / L.

【0042】前記ゲル電解質層は、例えば、以下に説明
する方法により作製される。
The gel electrolyte layer is produced, for example, by the method described below.

【0043】まず、(1)または(2)の方法によりゲ
ル電解質層前駆体を作製する。
First, a gel electrolyte layer precursor is prepared by the method (1) or (2).

【0044】(1)第1のポリマー及び第2のポリマーを
粉末の状態で混合し、加熱により可塑化してシート状に
成形することによってポリマーブレンドフィルムを得
る。
(1) The first polymer and the second polymer are mixed in a powder state, plasticized by heating and formed into a sheet to obtain a polymer blend film.

【0045】(2)第1のポリマー及び第2のポリマーを
溶剤に溶解させ、得られたスラリーからキャスティング
によりゲル電解質層前駆体を得る。
(2) The first polymer and the second polymer are dissolved in a solvent, and a gel electrolyte layer precursor is obtained from the obtained slurry by casting.

【0046】次いで、正極と負極の間にゲル電解質層前
駆体を介在させて電極群を作製し、得られた電極群に非
水電解液を含浸させた後、加熱することにより非水電解
液をゲル化させ、冷却を行うことによって、ゲル電解質
層前駆体からゲル電解質層を得ることができる。なお、
非水電解液の含浸、加熱及び冷却は、ドライ環境で行う
ことが望ましい。
Next, an electrode group is prepared by interposing a gel electrolyte layer precursor between the positive electrode and the negative electrode, and the obtained electrode group is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, and then heated to heat the non-aqueous electrolytic solution. Is gelled and cooled to obtain a gel electrolyte layer from the gel electrolyte layer precursor. In addition,
The impregnation, heating and cooling of the non-aqueous electrolyte are desirably performed in a dry environment.

【0047】また、前記ゲル電解質層の強度を更に向上
させる点から、結晶性シリカ、溶融シリカなどの無機フ
ィラー、不織布やマイクロポーラスフィルムなどの芯材
をゲル電解質層前駆体を作製する際に添加しても良い。
In order to further improve the strength of the gel electrolyte layer, an inorganic filler such as crystalline silica or fused silica, and a core material such as a nonwoven fabric or a microporous film are added when preparing the gel electrolyte layer precursor. You may.

【0048】4)外装材 この外装材としては、例えば、熱可塑性樹脂層と樹脂層
の間に金属層が介在されたシートを挙げることができ
る。
4) Exterior material As the exterior material, for example, a sheet in which a metal layer is interposed between a thermoplastic resin layer and a resin layer can be mentioned.

【0049】前記熱可塑性樹脂層は、外装材のヒートシ
ール面としての役割を担う。前記熱融着性樹脂として
は、例えば、変性ポリエチレンフタレート、酸変性ポリ
エチレン、酸変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチ
レンビニルアセテート(EVA)等を挙げることができ
る。前記熱可塑性樹脂層は、単層か、もしくは複数の熱
可塑性樹脂からなる多層構造にすることができる。
The thermoplastic resin layer functions as a heat sealing surface of the exterior material. Examples of the heat-fusible resin include modified polyethylene phthalate, acid-modified polyethylene, acid-modified polypropylene, ionomer, ethylene vinyl acetate (EVA) and the like. The thermoplastic resin layer may have a single layer or a multilayer structure composed of a plurality of thermoplastic resins.

【0050】前記金属層は、水分の侵入を防止する役割
を担う。前記金属層は、例えば、アルミニウム、ニッケ
ル、ステンレスから形成することができる。
The metal layer has a role of preventing intrusion of moisture. The metal layer can be formed from, for example, aluminum, nickel, and stainless steel.

【0051】前記樹脂層は、前記金属層を保護する役割
を担っている。前記樹脂層は、例えば、ポリエチレンテ
レフタレート(PET)、ポリプロピレンのようなポリ
オレフィンから形成することができる。前記樹脂層は、
単層か、もしくは複数の樹脂からなる多層構造にするこ
とができる。
The resin layer has a role of protecting the metal layer. The resin layer can be formed from, for example, polyolefin such as polyethylene terephthalate (PET) and polypropylene. The resin layer,
It can be a single layer or a multilayer structure composed of a plurality of resins.

【0052】本発明に係る非水二次電池の一例を図1及
び図2に示す。
FIGS. 1 and 2 show an example of the non-aqueous secondary battery according to the present invention.

【0053】すなわち、非水二次電池は、正極1と、負
極2と、前記正極1及び前記負極2の間に配置されるゲ
ル電解質層3とが一体化されたものを主体とする電極群
を備える。前記正極1は、多孔質集電体4と、前記集電
体4の両面に担持された正極層5とからなる。一方、前
記負極2は、多孔質集電体6と、前記集電体6の両面に
担持された負極層7とからなる。帯状の正極端子8は、
前記各正極1の集電体4を帯状に延出したものである。
一方、帯状の負極端子9は、前記負極2の集電体6を帯
状に延出したものである。例えば帯状アルミニウム板か
らなる正極リード10は、前記2つの正極端子8と接続
されている。例えば帯状銅板からなる負極リード11
は、前記負極端子9と接続されている。このような構成
の電極群は、外装材12内に前記正極リード10及び前
記負極リード11が前記外装材12から延出した状態で
密封されている。
That is, the non-aqueous secondary battery has an electrode group mainly composed of a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a gel electrolyte layer 3 disposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2. Is provided. The positive electrode 1 includes a porous current collector 4 and a positive electrode layer 5 supported on both surfaces of the current collector 4. On the other hand, the negative electrode 2 includes a porous current collector 6 and a negative electrode layer 7 supported on both surfaces of the current collector 6. The band-shaped positive terminal 8 is
The current collector 4 of each positive electrode 1 is extended in a belt shape.
On the other hand, the strip-shaped negative electrode terminal 9 is obtained by extending the current collector 6 of the negative electrode 2 in a strip shape. For example, a positive electrode lead 10 made of a strip-shaped aluminum plate is connected to the two positive electrode terminals 8. For example, the negative electrode lead 11 made of a strip-shaped copper plate
Is connected to the negative electrode terminal 9. The electrode group having such a configuration is hermetically sealed in a state in which the positive electrode lead 10 and the negative electrode lead 11 extend from the exterior material 12 within the exterior material 12.

【0054】以上説明した本発明に係る非水二次電池
は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置
され、非水電解液、非水電解液に難溶性の第1のポリマ
ー及び非水電解液をゲル化させる性質を有する第2のポ
リマーを含むゲル電解質層とを具備する。前記ゲル電解
質層における前記第2のポリマーに対する前記第1のポ
リマーの体積比は、0.1〜5の範囲内である。
The non-aqueous secondary battery according to the present invention described above is provided with a positive electrode, a negative electrode, a first non-aqueous electrolyte which is disposed between the positive electrode and the negative electrode, and which is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte. A gel electrolyte layer containing a polymer and a second polymer having a property of gelling the non-aqueous electrolyte. The volume ratio of the first polymer to the second polymer in the gel electrolyte layer is in the range of 0.1 to 5.

【0055】このような二次電池によれば、ゲル電解質
層の形態安定性及びイオン伝導度の双方を満足すること
ができる。その結果、二次電池の内部抵抗を低くするこ
とができるため、高レートで放電した際の容量低下を抑
えることができると共に、充放電効率を高くしてサイク
ル寿命を向上することができる。また、電池製造工程中
のハンドリングを良くすることができる。さらに、内部
短絡発生率を低くすることができるため、二次電池の信
頼性を向上することができる。
According to such a secondary battery, both the morphological stability and the ionic conductivity of the gel electrolyte layer can be satisfied. As a result, the internal resistance of the secondary battery can be reduced, so that a decrease in capacity at the time of discharging at a high rate can be suppressed, and the charge and discharge efficiency can be increased to improve the cycle life. Further, handling during the battery manufacturing process can be improved. Furthermore, since the internal short circuit occurrence rate can be reduced, the reliability of the secondary battery can be improved.

【0056】従って、レート特性、サイクル寿命及び信
頼性を同時に満足する非水二次電池を実現することがで
きる。
Accordingly, it is possible to realize a non-aqueous secondary battery that simultaneously satisfies the rate characteristics, cycle life, and reliability.

【0057】[0057]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0058】(実施例1)まず、ゲル電解質層のイオン
伝導度及び形態安定性を評価するために試験用ゲル電解
質層を作製した。
Example 1 First, a test gel electrolyte layer was prepared in order to evaluate the ionic conductivity and form stability of the gel electrolyte layer.

【0059】(ゲル電解質層前駆体の作製)第1のポリ
マーとしてポリビニリデンフルオライド粉末(PVd
F)及び第2のポリマーとしてポリアクリロニトリル粉
末(PAN)を体積比(第2のポリマーに対する第1のポ
リマーの体積比)が2となるように混合した後、200
℃に加熱することにより可塑化し、シート状に成形する
ことによりゲル電解質層前駆体を作製した。
(Preparation of Gel Electrolyte Layer Precursor) Polyvinylidene fluoride powder (PVd
F) and polyacrylonitrile powder (PAN) as the second polymer were mixed at a volume ratio (volume ratio of the first polymer to the second polymer) of 2, and then 200
The mixture was plasticized by heating to ° C. and formed into a sheet to prepare a gel electrolyte layer precursor.

【0060】また、第1のポリマーの膨潤率を以下に説
明する方法で測定した。PVdF粉末20質量部をN−
メチル−2−ピロリドンからなる溶剤80質量部に溶解
してキャスティングし、体積が2×2×0.1(c
3)の試験シートを作製した。得られた試験シートを
25℃の前述した試験電解液に24時間浸漬した。浸漬
後、試験シートの膨潤と無関係な過剰な電解液(遊離電
解液)を拭き取った。次いで、試験シートの重量W1
測定し、前述した(1)式よりポリマーの膨潤率(%)
を算出したところ、膨潤率は16%であった。
The swelling ratio of the first polymer was measured by the method described below. 20 parts by mass of PVdF powder was N-
It is dissolved in 80 parts by mass of a solvent composed of methyl-2-pyrrolidone and cast, and the volume is 2 × 2 × 0.1 (c
m 3 ) was prepared. The obtained test sheet was immersed in the above-mentioned test electrolyte at 25 ° C. for 24 hours. After immersion, excess electrolyte (free electrolyte) irrelevant to the swelling of the test sheet was wiped off. Next, the weight W 1 of the test sheet was measured, and the swelling ratio (%) of the polymer was obtained from the above-described formula (1).
As a result, the swelling ratio was 16%.

【0061】(非水電解液の調製)エチレンカーボネー
ト(EC)及びγ−ブチロラクトン(BL)を体積比
1:3の割合で混合した非水溶媒に、LiBF4をその
濃度が1M/Lになるように溶解させ、非水電解液を調
製した。
(Preparation of Non-Aqueous Electrolyte) LiBF 4 has a concentration of 1 M / L in a non-aqueous solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (BL) at a volume ratio of 1: 3. To prepare a non-aqueous electrolyte solution.

【0062】前記ゲル電解質層前駆体を前記非水電解液
に浸漬した後、これらを100℃で3分間加熱すること
により非水電解液をゲル化させた後、−20℃で2時間
冷却し、常温に戻すことによって、海島構造を有する試
験用ゲル電解質層を得た。
After the gel electrolyte layer precursor was immersed in the non-aqueous electrolyte, they were heated at 100 ° C. for 3 minutes to gel the non-aqueous electrolyte, and then cooled at −20 ° C. for 2 hours. By returning the temperature to room temperature, a test gel electrolyte layer having a sea-island structure was obtained.

【0063】次いで、レート特性及びサイクル寿命を評
価するために以下に説明する方法で非水二次電池を組み
立てた。
Next, a non-aqueous secondary battery was assembled by the method described below in order to evaluate the rate characteristics and cycle life.

【0064】(正極作製)LiCoO2 を88質量%
と、アセチレンブラックを7質量%と、結着剤としてポ
リビニリデンフルオライドを5質量%とをN−メチル−
2−ピロリドンに分散させることによりペーストを調製
した。得られたペーストを厚さ20μmのアルミ箔から
なる集電体にドクターブレード法で厚さが100μm、
幅が150mmとなるよう塗布し、シート化し、150
mmの長さに切り出すことにより正極を作製した。
(Preparation of Positive Electrode) 88% by mass of LiCoO 2
And 7% by mass of acetylene black, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder.
A paste was prepared by dispersing in 2-pyrrolidone. The obtained paste was applied to a current collector made of aluminum foil having a thickness of 20 μm to a thickness of 100 μm by a doctor blade method.
It is applied so as to have a width of 150 mm, formed into a sheet, and 150
A positive electrode was prepared by cutting the length into mm.

【0065】(負極作製)メソフェーズピッチ炭素繊維
を95質量%と、結着剤としてポリビニリデンフルオラ
イドを5質量%とをN−メチル−2−ピロリドンに分散
させることによりペーストを調製した。得られたペース
トを厚さ12μmの銅箔からなる集電体にドクターブレ
ード法で厚さ100μm、幅が150mmとなるように
塗布し、シート化し、160mmの長さに切り出すこと
により負極を作製した。
(Preparation of Negative Electrode) A paste was prepared by dispersing 95% by mass of mesophase pitch carbon fiber and 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder in N-methyl-2-pyrrolidone. The obtained paste was applied to a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm by a doctor blade method so as to have a thickness of 100 μm and a width of 150 mm, formed into a sheet, and cut into a length of 160 mm to produce a negative electrode. .

【0066】(電池の組立、及び活性化)得られた正極
と負極をその間に前述したゲル電解質層前駆体を介在さ
せて積層し、電極群を作製した。得られた電極群を熱可
塑性樹脂層/アルミ箔/樹脂層からなるラミネートフィ
ルム製の袋に挿入し、80℃、12時間真空乾燥をした
後、アルゴン雰囲気下で前記非水電解液を注入した。次
いで、正極端子及び負極端子が袋の外部に突出する状態
で加熱圧着することにより封口した。組み立てられた二
次電池を100℃の金属板で3分間挟むことにより非水
電解液をゲル化させた後、−20℃で2時間冷却し、常
温に戻すことにより設計容量が100mAhの非水二次
電池を作製した。
(Assembly and Activation of Battery) The obtained positive electrode and negative electrode were laminated with the above-mentioned gel electrolyte layer precursor interposed therebetween, thereby producing an electrode group. The obtained electrode group was inserted into a bag made of a laminate film composed of a thermoplastic resin layer / aluminum foil / resin layer, dried under vacuum at 80 ° C. for 12 hours, and then injected with the nonaqueous electrolyte under an argon atmosphere. . Subsequently, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were sealed by heating and pressure bonding in a state of protruding outside the bag. The non-aqueous electrolyte is gelled by sandwiching the assembled secondary battery between metal plates at 100 ° C. for 3 minutes, then cooled at −20 ° C. for 2 hours, and returned to room temperature to obtain a non-aqueous solution having a design capacity of 100 mAh. A secondary battery was manufactured.

【0067】得られた二次電池に設計容量に対して0.
2CmAの電流で、終止電圧が4.2Vの定電流−定電
圧充電を施して活性化を行った。
The obtained secondary battery has a capacity of 0.
Activation was performed by applying a constant current-constant voltage charge at a current of 2 CmA and a final voltage of 4.2 V.

【0068】(実施例2〜7及び比較例1〜2)第1の
ポリマー、第2のポリマー及び第2のポリマーに対する
第1のポリマーの体積比を下記表1に示すように変更す
ること以外は、前述した実施例1と同様にして試験用ゲ
ル電解質層及び非水二次電池を作製した。
(Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 and 2) Except that the volume ratio of the first polymer, the second polymer, and the first polymer to the second polymer was changed as shown in Table 1 below. In the same manner as in Example 1 described above, a test gel electrolyte layer and a nonaqueous secondary battery were produced.

【0069】また、実施例7で第1のポリマーとして使
用されるエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)の膨
潤率を以下に説明する方法で測定した。EVA粉末10
質量部をテトラヒドロフランからなる溶剤90質量部に
溶解してキャスティングし、体積が2×2×0.1(c
3)の試験シートを作製した。得られた試験シートを
25℃の前述した試験電解液に24時間浸漬した。浸漬
後、試験シートの膨潤と無関係な過剰な電解液(遊離電
解液)を拭き取った。次いで、試験シートの重量W1
測定し、前述した(1)式よりポリマーの膨潤率(%)
を算出したところ、膨潤率は5%であった。
The swelling ratio of the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) used as the first polymer in Example 7 was measured by the method described below. EVA powder 10
A part by mass is dissolved in 90 parts by mass of a solvent composed of tetrahydrofuran and cast, and the volume is 2 × 2 × 0.1 (c
m 3 ) was prepared. The obtained test sheet was immersed in the above-mentioned test electrolyte at 25 ° C. for 24 hours. After immersion, excess electrolyte (free electrolyte) irrelevant to the swelling of the test sheet was wiped off. Next, the weight W 1 of the test sheet was measured, and the swelling ratio (%) of the polymer was obtained from the above-described formula (1).
As a result, the swelling ratio was 5%.

【0070】(比較例3)実施例1で説明したのと同様
な正極及び負極の間に、ポリオレフィン製の微多孔質セ
パレータを介在させて積層し、電極群を作製した。得ら
れた電極群を実施例1で説明したのと同様なラミネート
フィルム製の袋に挿入した後、実施例1で説明したのと
同様な非水電解液を注入した。次いで、正極端子及び負
極端子が袋の外部に突出する状態で加熱圧着することに
より封口し、設計容量が100mAhの非水二次電池を
作製した。
Comparative Example 3 A microporous separator made of polyolefin was interposed between the positive electrode and the negative electrode as described in Example 1 to form an electrode group. After the obtained electrode group was inserted into a bag made of a laminate film similar to that described in Example 1, a non-aqueous electrolyte similar to that described in Example 1 was injected. Next, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were heated and press-bonded in a state where they protruded to the outside of the bag, thereby closing the container, thereby producing a non-aqueous secondary battery having a designed capacity of 100 mAh.

【0071】得られた実施例1〜7及び比較例1〜2の
試験用ゲル電解質層と、比較例3の非水電解液を含浸し
たセパレータについて、一定面積の2枚のニッケル電極
で挟み、アルミラミネートフィルム中に密閉した後、交
流法により−20℃、0℃、20℃のインピーダンスの
測定を行い、−20℃、0℃、20℃におけるイオン伝
導度を求め、その結果を下記表1に併記する。
The obtained test gel electrolyte layers of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 and the separator impregnated with the nonaqueous electrolyte of Comparative Example 3 were sandwiched between two nickel electrodes having a fixed area. After sealing in an aluminum laminate film, the impedance was measured at −20 ° C., 0 ° C., and 20 ° C. by the alternating current method, and the ionic conductivity at −20 ° C., 0 ° C., and 20 ° C. was obtained. It is described together.

【0072】得られた実施例1〜7及び比較例1〜2の
試験用ゲル電解質層について、2×2×0.1(c
3)の寸法のものを用意し、密閉容器の中に24時間放
置し、電解液の滲み出しの有無を目視により確認した。
滲み出しがある場合をC,表面が濡れる程度である場合
をB、放置前とほとんど変化のないものをAとし、その
結果を下記表1に併記する。
With respect to the obtained gel electrolyte layers of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, 2 × 2 × 0.1 (c
m 3 ) was prepared, left in a closed container for 24 hours, and the presence or absence of seepage of the electrolytic solution was visually checked.
The case where there is bleeding is C, the case where the surface is wet is B, and the case where there is almost no change from before standing is A. The results are also shown in Table 1 below.

【0073】得られた実施例1〜7及び比較例1〜2の
試験用ゲル電解質層について、2×2×0.1(c
3)の寸法のものを用意し、ガラス板上に載置した。
この上に面積が1×1(cm2)で、重量が50gの重
りを載せた際、変形が大きいものをC、変形の程度が小
さいものをB、見かけ上ほとんど変化がないものをAと
し、その結果を下記表1に併記する。
The obtained gel electrolyte layers of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were 2 × 2 × 0.1 (c
m 3 ) was prepared and placed on a glass plate.
When a weight having an area of 1 × 1 (cm 2 ) and a weight of 50 g is placed thereon, C indicates that the deformation is large, B indicates the degree of the deformation is small, and A indicates that there is little change in appearance. The results are shown in Table 1 below.

【0074】また、得られた実施例1〜7及び比較例1
〜3の二次電池について、20℃において0.2Cm
A、0.5CmA、1CmA、2CmAの電流で終止電
圧3.0Vまで放電した際の放電容量を測定した。0.
2Cでの放電容量を100%として、0.5C、1C、
2Cでの放電容量を表わし、その結果を下記表2に示
す。
The obtained Examples 1 to 7 and Comparative Example 1
0.2 Cm at 20 ° C.
A, the discharge capacity at the time of discharging at a current of 0.5 CmA, 1 CmA, and 2 CmA to a final voltage of 3.0 V was measured. 0.
Assuming that the discharge capacity at 2C is 100%, 0.5C, 1C,
It shows the discharge capacity at 2C, and the results are shown in Table 2 below.

【0075】得られた実施例1〜7及び比較例1〜3の
二次電池について、20℃において1.0Cで終止電圧
が4.2Vの充電及び1.0Cで終止電圧3.0Vまで
の放電を50サイクル繰り返し、50サイクル後の容量
維持率(初期容量を100%とした際の50サイクル後
の放電容量)を求め、その結果を下記表2に示す。
The obtained secondary batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were charged at 20 ° C. with a cut-off voltage of 4.2 V at 1.0 C and charged with a cut-off voltage of 3.0 V at 1.0 C. The discharge was repeated 50 cycles, and the capacity retention rate after 50 cycles (discharge capacity after 50 cycles when the initial capacity was 100%) was determined. The results are shown in Table 2 below.

【0076】[0076]

【表1】 [Table 1]

【0077】[0077]

【表2】 [Table 2]

【0078】表1,2から明らかなように、第2のポリ
マーに対する第1のポリマーの体積比が0.1〜5の範
囲内にあるゲル電解質層を備えた実施例1〜7の二次電
池は、ゲル電解質層におけるイオン伝導度が高く、かつ
電解液保持能力及び機械的強度に優れ、また、レート特
性及び50サイクル後の容量維持率が、溶液タイプの比
較例3の二次電池とほぼ同等であることがわかる。
As is clear from Tables 1 and 2, the secondary of Examples 1 to 7 provided with the gel electrolyte layer in which the volume ratio of the first polymer to the second polymer was in the range of 0.1 to 5 The battery has a high ionic conductivity in the gel electrolyte layer, and is excellent in electrolyte retention ability and mechanical strength, and has a rate characteristic and a capacity retention rate after 50 cycles that are different from those of the solution type secondary battery of Comparative Example 3. It can be seen that they are almost equivalent.

【0079】これに対し、第2のポリマーに対する第1
のポリマーの体積比が0.1未満であるゲル電解質層を
備えた比較例1の二次電池は、ゲル電解質の電解液保持
能力及び機械的強度が実施例1〜7の二次電池に比べて
劣ることがわかる。一方、第2のポリマーに対する第1
のポリマーの体積比が5を超えるゲル電解質層を備えた
比較例2の二次電池は、実施例1〜7の二次電池に比べ
て、ゲル電解質層のイオン伝導度が低く、高レートで放
電した際の放電容量低下が大きく、そのうえ50サイク
ル後の容量維持率が低くなることがわかる。
On the other hand, the first polymer with respect to the second polymer
The secondary battery of Comparative Example 1 including the gel electrolyte layer in which the volume ratio of the polymer was less than 0.1 had an electrolyte retention capacity and a mechanical strength of the gel electrolyte as compared with the secondary batteries of Examples 1 to 7. It turns out that it is inferior. On the other hand, the first for the second polymer
The secondary battery of Comparative Example 2 including the gel electrolyte layer having a volume ratio of the polymer of more than 5 has a lower ionic conductivity of the gel electrolyte layer than the secondary batteries of Examples 1 to 7, and has a high rate. It can be seen that the discharge capacity at the time of discharging is greatly reduced, and the capacity retention after 50 cycles is reduced.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、非
水二次電池の信頼性、レート特性及びサイクル寿命を向
上することが可能なゲル電解質前駆体を提供することが
できる。また、本発明によれば、信頼性、レート特性及
びサイクル寿命が向上された非水二次電池を提供するこ
とができる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a gel electrolyte precursor capable of improving the reliability, rate characteristics and cycle life of a non-aqueous secondary battery. Further, according to the present invention, a non-aqueous secondary battery having improved reliability, rate characteristics, and cycle life can be provided.

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

【図1】本発明に係る非水二次電池の一例を示す平面
図。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a non-aqueous secondary battery according to the present invention.

【図2】図1の非水二次電池を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the non-aqueous secondary battery of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…正極、 2…負極、 3…ゲル電解質層、 4…正極集電体、 5…正極層、 6…負極集電体、 7…負極層、 12…外装材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode, 2 ... Negative electrode, 3 ... Gel electrolyte layer, 4 ... Positive electrode collector, 5 ... Positive electrode layer, 6 ... Negative electrode current collector, 7 ... Negative electrode layer, 12 ... Exterior material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 5/42 C08K 5/42 C08L 23/08 C08L 23/08 25/12 25/12 27/16 27/16 27/20 27/20 33/20 33/20 55/02 55/02 71/02 71/02 (72)発明者 岩久 正裕 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 Fターム(参考) 4J002 BB06W BB07W BB08W BC06X BD14W BD14X BD16X BG10X BN15X CH02X DD036 DE196 DH006 DK006 EV256 GQ00 HA05 5H029 AJ02 AJ14 AK03 AL07 AL08 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 CJ02 CJ13 EJ12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C08K 5/42 C08K 5/42 C08L 23/08 C08L 23/08 25/12 25/12 27/16 27 / 16 27/20 27/20 33/20 33/20 55/02 55/02 71/02 71/02 (72) Inventor Masahiro Iwaku 3-4-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba Battery Corporation F Term (reference) 4J002 BB06W BB07W BB08W BC06X BD14W BD14X BD16X BG10X BN15X CH02X DD036 DE196 DH006 DK006 EV256 GQ00 HA05 5H029 AJ02 AJ14 AK03 AL07 AL08 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 CJ02 CJ13EJ12

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非水電解液に難溶性の第1のポリマー
と、非水電解液をゲル化させる性質を有する第2のポリ
マーとを含むゲル電解質前駆体に非水電解液を含浸さ
せ、加熱した後、冷却することによりゲル電解質を得る
ためのゲル電解質前駆体であって、 前記第2のポリマーに対する前記第1のポリマーの体積
比は、0.1〜5の範囲内であることを特徴とするゲル
電解質前駆体。
1. A gel electrolyte precursor containing a first polymer which is hardly soluble in a non-aqueous electrolyte and a second polymer having a property of gelling the non-aqueous electrolyte is impregnated with the non-aqueous electrolyte. A gel electrolyte precursor for obtaining a gel electrolyte by cooling after heating, wherein a volume ratio of the first polymer to the second polymer is in a range of 0.1 to 5. Characterized gel electrolyte precursor.
【請求項2】 前記第1のポリマーの膨潤率は、30%
以下であることを特徴とする請求項1記載のゲル電解質
前駆体。
2. The swelling ratio of the first polymer is 30%.
The gel electrolyte precursor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第2のポリマーは、ポリエチレンオ
キサイド(PEO)及びその誘導体、ポリプロピレンオ
キサイド(PPO)及びその誘導体、ビニリデンフルオ
ライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVd
F−HFP)並びにポリアクリロニトリル(PAN)及
びその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種類
のポリマーからなることを特徴とする請求項1記載のゲ
ル電解質前駆体。
3. The second polymer is polyethylene oxide (PEO) and its derivatives, polypropylene oxide (PPO) and its derivatives, and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVd).
2. The gel electrolyte precursor according to claim 1, comprising at least one polymer selected from the group consisting of F-HFP) and polyacrylonitrile (PAN) and derivatives thereof.
【請求項4】 正極と、負極と、前記正極及び前記負極
の間に配置され、非水電解液、非水電解液に難溶性の第
1のポリマー及び非水電解液をゲル化させる性質を有す
る第2のポリマーを含むゲル電解質層とを具備した非水
二次電池において、 前記ゲル電解質層における前記第2のポリマーに対する
前記第1のポリマーの体積比は、0.1〜5の範囲内で
あることを特徴とする非水二次電池。
4. A non-aqueous electrolyte, a first polymer which is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte and a property of gelling the non-aqueous electrolyte, which is disposed between the positive electrode, the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode. A non-aqueous secondary battery comprising: a gel electrolyte layer containing a second polymer having a volume ratio of the first polymer to the second polymer in the gel electrolyte layer in the range of 0.1 to 5. Non-aqueous secondary battery characterized by the following.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014524112A (en) * 2011-07-07 2014-09-18 エルジー・ケム・リミテッド Electrode element electrode assembly and electrochemical element equipped with the same
CN105161761A (en) * 2015-07-31 2015-12-16 山东玉皇新能源科技有限公司 Preparation method of gel polymer electrolyte and application

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