JP2002075445A - Nonaqueous electrolyte liquid and nonaqueous electrolyte liquid secondary cell - Google Patents

Nonaqueous electrolyte liquid and nonaqueous electrolyte liquid secondary cell

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JP2002075445A JP2000268848A JP2000268848A JP2002075445A JP 2002075445 A JP2002075445 A JP 2002075445A JP 2000268848 A JP2000268848 A JP 2000268848A JP 2000268848 A JP2000268848 A JP 2000268848A JP 2002075445 A JP2002075445 A JP 2002075445A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte liquid secondary cell enabled to restrain a swelling of a sheathing material by restraining a generation of gas during the reservation in high temperature, with high charge-discharge cycle property, and enabled to obtain a high capacity within short initial discharging period. SOLUTION: For the nonaqueous electrolyte liquid secondary cell comprising a sheathing material 1 with the thickness X of 0.3 mm or less, a host of electrodes 2, and a nonaqueous electrolyte liquid with which the host of electrodes 2 is impregnated, the nonaqueous electrolyte liquid contains a nonaqueous solvent containing γ-butyrolactone with a volume measure ratio of exceeding 60 volume %, and the electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent with the concentration of 1.6 mol/L or more and 3 mol/L or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液及び非
水電解液二次電池に関するものである。
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、携帯電話などの携帯機器向けの非
水電解液二次電池として、リチウムイオン二次電池が商
品化されている。この電池は、正極にリチウムコバルト
酸化物(LiCoO2)、負極に黒鉛質材料や炭素質材
料、非水電解液にリチウム塩を溶解した有機溶媒、セパ
レータに多孔質膜が用いられている。前記電解液の溶媒
としては低粘度、低沸点の非水溶媒が用いられている。
2. Description of the Related Art At present, lithium ion secondary batteries have been commercialized as nonaqueous electrolyte secondary batteries for portable equipment such as mobile phones. This battery uses a lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) for a positive electrode, a graphite material or a carbonaceous material for a negative electrode, an organic solvent in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous electrolyte, and a porous film for a separator. A non-aqueous solvent having a low viscosity and a low boiling point is used as a solvent for the electrolytic solution.

【0003】例えば特開平4−14769号公報には、
プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとγ−
ブチロラクトンからなる混合溶媒を主体とし、γ−ブチ
ロラクトンの比率が溶媒全体の10〜50体積%である
電解液を用いることによって、円筒形非水電解液二次電
池の低温放電特性を改善することが開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-14769 discloses that
Propylene carbonate, ethylene carbonate and γ-
It is possible to improve the low-temperature discharge characteristics of the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery by using an electrolytic solution mainly composed of a mixed solvent composed of butyrolactone and having a ratio of γ-butyrolactone of 10 to 50% by volume of the whole solvent. It has been disclosed.

【0004】ところで、携帯機器の薄型化に伴って電池
の厚さを薄くすることが要望されている。このために
は、正極、負極、セパレータ及び非水電解液を収納する
外装材の厚さを薄くする必要がある。しかしながら、前
述した特開平4−14769号公報に記載されたγ−ブ
チロラクトンの含有量が10〜50体積%である溶媒を
含む非水電解液を備えたリチウムイオン二次電池は、初
充電時に負極からガス発生が多くなったり、60℃以上
の高温に貯蔵した時に正極と非水電解液が反応して非水
電解液の酸化分解が生じ、ガス発生が起きる。このた
め、外装材の厚さを薄くすると、このガス発生により外
装材が膨れ、変形するという問題点を生じる。外装材が
変形すると、電池が電子機器に納まらなくなったり、あ
るいは電子機器の誤作動を招く恐れがある。
[0004] By the way, there is a demand for a reduction in the thickness of a battery along with a reduction in the thickness of a portable device. For this purpose, it is necessary to reduce the thicknesses of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the exterior material for storing the non-aqueous electrolyte. However, a lithium ion secondary battery provided with a non-aqueous electrolyte containing a solvent having a γ-butyrolactone content of 10 to 50% by volume described in Japanese Patent Application Laid-Open No. When the battery is stored at a high temperature of 60 ° C. or higher, the positive electrode reacts with the non-aqueous electrolyte to cause oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte, thereby generating gas. For this reason, when the thickness of the exterior material is reduced, there is a problem that the exterior material swells and deforms due to the generation of gas. When the exterior material is deformed, the battery may not fit in the electronic device or may cause malfunction of the electronic device.

【0005】ところで、電気化学会第67回大会講演要
旨集(平成12年3月28日発行)の23頁には、エチ
レンカーボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(GB
L)を体積比で2:3になるように混合し、得られた溶
媒に電解質塩としてLiBF 4またはLiPF6を溶解し
た電解液と、多官能アクリレートモノマーの混合液とを
重合し、化学架橋することで得られたポリマーゲル電解
質を用いたセパレータを、正負極ともにモノマー液を含
浸架橋させた電極に積層し、アルミラミネートでパック
したリチウムイオンポリマー二次電池が開示されてい
る。また、ここでは、ゲル電解質における高率放電性能
と低温性能を向上させるためには、電解液溶媒がEC/
GBL=2/3で塩としてLiBF4を用いた場合に2
mol/L以上の高濃度域に最適な塩濃度があることが
報告されている。
[0005] By the way, the lecture of the 67th Annual Meeting of the Electrochemical Society of Japan
The 23 pages of the collection (published March 28, 2000)
Lencarbonate (EC) and γ-butyrolactone (GB
L) was mixed at a volume ratio of 2: 3.
LiBF as electrolyte salt in the medium FourOr LiPF6Dissolve
Electrolyte solution and a mixture of polyfunctional acrylate monomers
Polymer gel electrolysis obtained by polymerization and chemical cross-linking
Separator made of porous material, both positive and negative
Laminated on electrodes that have been crosslinked and packed with aluminum laminate
Lithium ion polymer secondary battery is disclosed
You. Also, here, high-rate discharge performance in gel electrolyte
In order to improve the low temperature performance, the electrolyte solvent should be EC /
GBF = 2/3 and LiBF as saltFour2 when using
The optimum salt concentration must be in the high concentration range of mol / L or more.
It has been reported.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温で貯蔵
した際のガス発生を抑制して外装材が膨れるのを抑える
ことができ、充放電サイクル特性が高く、かつ短い初充
電時間で高容量を得ることが可能な非水電解液及び非水
電解液二次電池を提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention suppresses the generation of gas when stored at a high temperature to suppress the swelling of the exterior material, and has a high charge-discharge cycle characteristic and a high initial charge time. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of obtaining a capacity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る非水電解液
は、60体積%を超える体積比率でγ−ブチロラクトン
を含有する非水溶媒と、前記非水溶媒に溶解された1.
6mol/L以上、3mol/L以下の電解質とを含む
ことを特徴とするものである。
A non-aqueous electrolyte solution according to the present invention comprises: a non-aqueous solvent containing γ-butyrolactone in a volume ratio exceeding 60% by volume;
It is characterized by containing an electrolyte of 6 mol / L or more and 3 mol / L or less.

【0008】本発明に係る非水電解液二次電池は、厚さ
が0.3mm以下の外装材と、前記外装材内に収納され
る電極群と、前記電極群に含浸される非水電解液とを具
備した非水電解液二次電池において、前記非水電解液
は、60体積%を超える体積比率でγ−ブチロラクトン
を含有する非水溶媒と、前記非水溶媒に溶解された1.
6mol/L以上、3mol/L以下の電解質とを含む
ことを特徴とするものである。
[0008] A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has a package having a thickness of 0.3 mm or less, an electrode group housed in the package, and a non-aqueous electrolyte impregnated in the electrode group. Liquid, the non-aqueous electrolyte is dissolved in the non-aqueous solvent containing a non-aqueous solvent containing γ-butyrolactone in a volume ratio exceeding 60% by volume.
It is characterized by containing an electrolyte of 6 mol / L or more and 3 mol / L or less.

【0009】本発明に係る非水電解液二次電池は、厚さ
が0.3mm以下の外装材と、前記外装材内に収納さ
れ、かつ正極及び負極の間にセパレータを介在した電極
群と、前記電極群に含浸される非水電解液とを具備する
非水電解液二次電池において、前記正極は、集電体と前
記集電体の片面もしくは両面に担持される正極層とを有
し、かつ前記負極は、集電体と前記集電体の片面もしく
は両面に担持される負極層とを有し、前記非水電解液
は、60体積%を超える体積比率でγ−ブチロラクトン
を含有する非水溶媒と、前記非水溶媒に溶解された1.
6mol/L以上、3mol/L以下の電解質とを含む
ことを特徴とするものである。
[0009] A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises an outer package having a thickness of 0.3 mm or less, and an electrode group housed in the outer package and having a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode. A non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte solution impregnated in the electrode group, wherein the positive electrode has a current collector and a positive electrode layer supported on one or both surfaces of the current collector. And the negative electrode has a current collector and a negative electrode layer supported on one or both surfaces of the current collector, and the nonaqueous electrolyte contains γ-butyrolactone in a volume ratio exceeding 60% by volume. And a non-aqueous solvent dissolved in the non-aqueous solvent.
It is characterized by containing an electrolyte of 6 mol / L or more and 3 mol / L or less.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に係る非水電解液二次電池
は、厚さが0.3mm以下の外装材と、前記外装材内に
収納され、正極及び負極の間にセパレータを介在した電
極群と、前記電極群に含浸される非水電解液とを具備す
る。前記非水電解液は、60体積%を超える体積比率で
γ−ブチロラクトンを含有する非水溶媒と、前記非水溶
媒に溶解された1.6mol/L以上、3mol/L以
下の電解質とを含む。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has an outer package having a thickness of 0.3 mm or less, and is housed in the outer package, and has a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode. An electrode group and a non-aqueous electrolytic solution impregnated in the electrode group are provided. The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent containing γ-butyrolactone at a volume ratio exceeding 60% by volume, and an electrolyte of 1.6 mol / L or more and 3 mol / L or less dissolved in the non-aqueous solvent. .

【0011】前記電極群、正極、負極、セパレータ、非
水電解液及び外装材について説明する。
The electrode group, the positive electrode, the negative electrode, the separator, the non-aqueous electrolyte, and the packaging material will be described.

【0012】1)電極群 この電極群では、正極、負極及びセパレータが一体化さ
れていることが好ましい。かかる電極群は、例えば、以
下の(i)または(ii)に説明する方法により作製され
る。
1) Electrode group In this electrode group, it is preferable that the positive electrode, the negative electrode, and the separator are integrated. Such an electrode group is produced, for example, by the method described in the following (i) or (ii).

【0013】方法(i) 正極及び負極をその間にセパレータを介在させて偏平形
状に捲回するか、正極及び負極をその間にセパレータを
介在させて渦巻き状に捲回した後、径方向に圧縮する
か、あるいは正極及び負極をその間にセパレータを介在
させて1回以上折り曲げる。得られた偏平状物の積層方
向に加熱成形を施すことにより、正極及び負極に含まれ
る結着剤を熱硬化させて正極、負極及びセパレータを一
体化させ、電極群を得る。
Method (i) The positive electrode and the negative electrode are wound in a flat shape with a separator interposed therebetween, or the positive electrode and the negative electrode are spirally wound with a separator interposed therebetween and then compressed in the radial direction. Alternatively, the positive electrode and the negative electrode are bent at least once with a separator interposed therebetween. By subjecting the obtained flat article to heat molding in the laminating direction, the binder contained in the positive electrode and the negative electrode is thermoset to integrate the positive electrode, the negative electrode, and the separator to obtain an electrode group.

【0014】前記加熱成形は、偏平状物を外装材に収納
してから行っても良いし、外装材に収納する前に行って
も良い。
The heat molding may be performed after the flat object is stored in the exterior material, or may be performed before storing the flat material in the exterior material.

【0015】加熱成形を行う雰囲気は、真空を含む減圧
雰囲気か、あるいは常圧雰囲気にすることが望ましい。
The atmosphere in which the heat molding is performed is desirably a reduced pressure atmosphere including a vacuum or a normal pressure atmosphere.

【0016】成形は、例えば、プレス成形、あるいは成
形型への填め込み等により行うことができる。
The molding can be carried out, for example, by press molding or filling in a mold.

【0017】前記加熱成形の温度は、40〜120℃の
範囲内にすることが好ましい。より好ましい範囲は、6
0〜100℃である。
[0017] The temperature of the heat molding is preferably in the range of 40 to 120 ° C. A more preferred range is 6
0-100 ° C.

【0018】前記加熱成形の成形圧は、0.01〜20
kg/cm2の範囲内にすることが望ましい。さらに好
ましい範囲は、8〜15kg/cm2である。
The molding pressure of the heat molding is 0.01 to 20.
It is desirable to be within the range of kg / cm 2 . A more preferred range is 8 to 15 kg / cm 2 .

【0019】方法(ii) また、前述した方法で電極群を作製する代わりに、正
極、負極及びセパレータを接着性を有する高分子により
一体化させて電極群を得ても良い。前記接着性を有する
高分子としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PA
N)、ポリアクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニ
リデン(PVdF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、また
はポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることが
できる。
Method (ii) Instead of producing the electrode group by the above-mentioned method, the electrode group may be obtained by integrating the positive electrode, the negative electrode, and the separator with an adhesive polymer. Examples of the polymer having the adhesive property include polyacrylonitrile (PA)
N), polyacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl chloride (PVC), or polyethylene oxide (PEO).

【0020】2)正極 この正極は、活物質を含む正極層が集電体の片面もしく
は両面に担持された構造を有する。
2) Positive Electrode This positive electrode has a structure in which a positive electrode layer containing an active material is supported on one or both sides of a current collector.

【0021】前記正極層は、正極活物質、結着剤及び導
電剤を含む。
The positive electrode layer contains a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent.

【0022】前記正極活物質としては、種々の酸化物、
例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、
リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸
化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム
含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二
硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物
などを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバ
ルト酸化物(例えば、LiCoO2 )、リチウム含有ニ
ッケルコバルト酸化物(例えば、LiNi0.8Co0.2
2 )、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiM
2 4 、LiMnO2 )を用いると、高電圧が得られ
るために好ましい。
As the positive electrode active material, various oxides,
For example, manganese dioxide, lithium manganese composite oxide,
Lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-containing iron oxide, lithium-containing vanadium oxide, and chalcogen compounds such as titanium disulfide and molybdenum disulfide can be given. . Among them, lithium-containing cobalt oxide (for example, LiCoO 2 ) and lithium-containing nickel cobalt oxide (for example, LiNi 0.8 Co 0.2
O 2 ), lithium manganese composite oxide (eg, LiM
Use of n 2 O 4 and LiMnO 2 ) is preferable because a high voltage can be obtained.

【0023】前記導電剤としては、例えばアセチレンブ
ラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができ
る。
Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, graphite and the like.

【0024】前記結着剤は、活物質を集電体に保持さ
せ、かつ活物質同士をつなぐ機能を有する。前記結着剤
としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−
プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−
ブタジエンゴム(SBR)等を用いることができる。
The binder has a function of holding the active material on the current collector and connecting the active materials. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTF)
E), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-
Propylene-diene copolymer (EPDM), styrene
Butadiene rubber (SBR) or the like can be used.

【0025】前記正極活物質、導電剤および結着剤の配
合割合は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜2
0重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが好ま
しい。
The mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 2% of the conductive agent.
It is preferable that the content be in the range of 0% by weight and 2 to 7% by weight of the binder.

【0026】前記集電体としては、多孔質構造の導電性
基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができ
る。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステ
ンレス、またはニッケルから形成することができる。
As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates can be formed from, for example, aluminum, stainless steel, or nickel.

【0027】前記正極は、例えば、正極活物質に導電剤
および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電
体に塗布、乾燥して薄板状にすることにより作製され
る。
The positive electrode is produced, for example, by suspending a conductive agent and a binder in an appropriate solvent in a positive electrode active material, applying the suspension to a current collector, and drying to form a thin plate. .

【0028】また、前記電極群を前述した方法(ii)に
説明する方法で作製した場合、前記正極は接着性を有す
る高分子を更に含有する。
When the electrode group is manufactured by the method described in the above-mentioned method (ii), the positive electrode further contains an adhesive polymer.

【0029】前記正極層の厚さは、50〜95μmの範
囲内にすることが好ましい。ここで、正極層の厚さと
は、セパレータと対向する正極層表面と集電体と接する
正極層表面との距離を意味する。例えば、後述する図2
に示すように、集電体5の両面に正極層4が担持されて
いる場合、セパレータ3と対向する正極層表面41と集
電体5と接する正極層表面42との距離が正極層4の厚
さTpである。従って、正極集電体の両面に正極層が担
持されている場合、正極層の片面の厚さが50〜95μ
mで、正極層の合計厚さが100〜190μmの範囲と
なる。正極層の厚さを50μm未満にすると、集電体の
重量比率並びに体積比率が高くなるため、高いエネルギ
ー密度を得られなくなる恐れがある。一方、正極層の厚
さが95μmを超えると、正極における非水電解液の分
布にむらが生じて初充電時間の短縮を十分に図れなくな
る恐れがある。正極層厚さのより好ましい範囲は、55
〜70μmである。
The thickness of the positive electrode layer is preferably in the range of 50 to 95 μm. Here, the thickness of the positive electrode layer means a distance between the surface of the positive electrode layer facing the separator and the surface of the positive electrode layer contacting the current collector. For example, FIG.
As shown, if the positive electrode layer 4 on both sides of the current collector 5 is supported, the distance between the positive electrode layer surface 4 2 in contact with the positive electrode layer surface 4 1 and the collector 5 which faces the separator 3 is the positive electrode layer 4 has a thickness T p . Therefore, when the positive electrode layer is supported on both surfaces of the positive electrode current collector, the thickness of one surface of the positive electrode layer is 50 to 95 μm.
m, the total thickness of the positive electrode layer is in the range of 100 to 190 μm. When the thickness of the positive electrode layer is less than 50 μm, the weight ratio and the volume ratio of the current collector become high, so that a high energy density may not be obtained. On the other hand, if the thickness of the positive electrode layer exceeds 95 μm, the distribution of the nonaqueous electrolyte in the positive electrode may become uneven, and the initial charging time may not be sufficiently reduced. A more preferable range of the positive electrode layer thickness is 55
7070 μm.

【0030】前記正極層の厚さは、以下に説明する方法
で測定される。まず、互いに1cm以上離れて存在する
10点を任意に選択し、各点の厚さを測定し、その平均
値を算出することにより正極の厚さを測定する。但し、
測定しようとしている正極が、集電体の両面に正極層が
担持された構造を有する場合には、片方の正極層を除去
してから正極の厚さを測定する。次いで、集電体から正
極層を除去し、集電体の厚さを測定する。集電体の厚さ
は、互いに1cm以上離れて存在する10点を任意に選
択し、各点の厚さを測定し、その平均値を算出すること
により求められる。前記正極の厚さと前記集電体の厚さ
の差を、求める正極層の厚さとする。
The thickness of the positive electrode layer is measured by a method described below. First, the thickness of the positive electrode is measured by arbitrarily selecting 10 points existing at a distance of 1 cm or more from each other, measuring the thickness of each point, and calculating the average value. However,
When the positive electrode to be measured has a structure in which the positive electrode layer is supported on both surfaces of the current collector, one of the positive electrode layers is removed, and then the thickness of the positive electrode is measured. Next, the positive electrode layer is removed from the current collector, and the thickness of the current collector is measured. The thickness of the current collector can be determined by arbitrarily selecting 10 points that are separated from each other by 1 cm or more, measuring the thickness of each point, and calculating the average value. The difference between the thickness of the positive electrode and the thickness of the current collector is defined as the desired thickness of the positive electrode layer.

【0031】3)負極 前記負極は、負極層が集電体の片面もしくは両面に担持
された構造を有する。
3) Negative Electrode The negative electrode has a structure in which a negative electrode layer is supported on one or both sides of a current collector.

【0032】前記負極層は、リチウムイオンを吸蔵・放
出する炭素質物及び結着剤を含む。
The negative electrode layer contains a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions and a binder.

【0033】前記炭素質物としては、黒鉛、コークス、
炭素繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材
料、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッ
チ、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球
体など(特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維が容量や
充放電サイクル特性が高くなり好ましい)に500〜3
000℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料
または炭素質材料等を挙げることができる。中でも、前
記熱処理の温度を2000℃以上にすることにより得ら
れ、(002)面の面間隔d002 が0.34nm以下で
ある黒鉛結晶を有する黒鉛質材料を用いるのが好まし
い。このような黒鉛質材料を炭素質物として含む負極を
備えた非水電解液二次電池は、電池容量および大電流放
電特性を大幅に向上することができる。前記面間隔d
002 は、0.336nm以下であることが更に好まし
い。特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維は、リチウム
の挿入脱離可能な面が全ての表面に向いた構造を持って
いることが特徴であり、本発明で規定する非水電解液を
使用した場合でも、他の炭素質物に比較して非水電解液
の含浸が比較的容易であり、より好ましい。
As the carbonaceous material, graphite, coke,
Graphite or carbonaceous materials such as carbon fiber and spherical carbon, thermosetting resin, isotropic pitch, mesophase pitch, mesophase pitch-based carbon fiber, mesophase spherules, etc. (particularly, mesophase pitch-based carbon fiber 500 to 3)
Graphite materials or carbonaceous materials obtained by performing a heat treatment at 000 ° C. can be exemplified. Among them, it is preferable to use a graphitic material obtained by setting the temperature of the heat treatment at 2000 ° C. or higher and having a graphite crystal having a (002) plane spacing d 002 of 0.34 nm or less. A non-aqueous electrolyte secondary battery provided with a negative electrode containing such a graphite material as a carbonaceous material can significantly improve the battery capacity and large current discharge characteristics. The surface distance d
002 is more preferably 0.336 nm or less. In particular, the mesophase pitch-based carbon fiber is characterized by having a structure in which the surface on which lithium can be inserted and desorbed is directed to all surfaces, even when using the non-aqueous electrolyte defined in the present invention, Impregnation with a non-aqueous electrolyte is relatively easy compared to other carbonaceous materials, and is more preferable.

【0034】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
(EPDM)、スチレン−プタジエンゴム(SBR)、
カルボキシメチルセルロース(CMC)等を用いること
ができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR),
Carboxymethyl cellulose (CMC) or the like can be used.

【0035】前記炭素質物及び前記結着剤の配合割合
は、炭素質物90〜98重量%、結着剤2〜20重量%
の範囲であることが好ましい。
The mixing ratio of the carbonaceous material and the binder is 90 to 98% by weight of the carbonaceous material and 2 to 20% by weight of the binder.
Is preferably within the range.

【0036】前記集電体としては、多孔質構造の導電性
基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができ
る。これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、ま
たはニッケルから形成することができる。
As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates can be formed from, for example, copper, stainless steel, or nickel.

【0037】前記負極は、例えば、リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素質物と結着剤とを溶媒の存在下で混練
し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所
望の圧力で1回プレスもしくは2〜5回多段階プレスす
ることにより作製される。
The negative electrode is prepared, for example, by kneading a carbonaceous substance absorbing and releasing lithium ions and a binder in the presence of a solvent, applying the obtained suspension to a current collector, and drying. It is produced by pressing once at a desired pressure or multi-stage pressing 2 to 5 times.

【0038】また、前記電極群を前述した方法(ii)に
説明する方法で作製した場合、前記負極は接着性を有す
る高分子を更に含有する。
When the electrode group is manufactured by the method described in the above method (ii), the negative electrode further contains a polymer having adhesiveness.

【0039】前記負極層の厚さは、40〜75μmの範
囲にすることが好ましい。ここで、負極層の厚さとは、
セパレータ3と対向する負極層表面と集電体と接する負
極層表面との距離を意味する。例えば、後述する図2に
示すように、集電体8の両面に負極層7が担持されてい
る場合、セパレータと対向する負極層表面71と集電体
8と接する負極層表面72との距離が負極層7の厚さTN
である。従って、負極集電体の両面に負極層が担持され
ている場合、負極層の片面の厚さが40〜75μmで、
負極層の合計厚さが80〜150μmの範囲となる。負
極層の厚さを40μm未満にすると、集電体の重量比率
並びに体積比率が高くなるため、高いエネルギー密度を
得られなくなる恐れがある。一方、負極層の厚さが75
μmを超えると、負極における非水電解液の分布にむら
が生じて初充電時間の短縮を十分に図れなくなる恐れが
ある。負極層厚さのより好ましい範囲は、45〜65μ
mである。
The thickness of the negative electrode layer is preferably in the range of 40 to 75 μm. Here, the thickness of the negative electrode layer is
It means the distance between the surface of the negative electrode layer facing the separator 3 and the surface of the negative electrode layer contacting the current collector. For example, as shown in FIG. 2 described later, when the negative electrode layer 7 is supported on both surfaces of the current collector 8, the negative electrode layer surface 7 1 facing the separator and the negative electrode layer surface 7 2 Is the thickness T N of the negative electrode layer 7
It is. Therefore, when the negative electrode layer is carried on both surfaces of the negative electrode current collector, the thickness of one side of the negative electrode layer is 40 to 75 μm,
The total thickness of the negative electrode layer is in the range of 80 to 150 μm. If the thickness of the negative electrode layer is less than 40 μm, the weight ratio and the volume ratio of the current collector become high, so that a high energy density may not be obtained. On the other hand, when the thickness of the negative electrode layer is 75
If it exceeds μm, the distribution of the non-aqueous electrolyte in the negative electrode may become uneven, and the initial charging time may not be sufficiently reduced. A more preferable range of the negative electrode layer thickness is 45 to 65 μm.
m.

【0040】前記負極層の厚さは、以下に説明する方法
で測定される。まず、互いに1cm以上離れて存在する
10点を任意に選択し、各点の厚さを測定し、その平均
値を算出することにより負極の厚さを測定する。但し、
測定しようとしている負極が、集電体の両面に負極層が
担持された構造を有する場合には、片方の負極層を除去
してから負極の厚さを測定する。次いで、集電体から負
極層を除去し、集電体の厚さを測定する。集電体の厚さ
は、互いに1cm以上離れて存在する10点を任意に選
択し、各点の厚さを測定し、その平均値を算出すること
により求められる。前記負極の厚さと前記集電体の厚さ
の差を、求める負極層の厚さとする。
The thickness of the negative electrode layer is measured by the method described below. First, the thickness of the negative electrode is measured by arbitrarily selecting ten points existing at a distance of 1 cm or more from each other, measuring the thickness of each point, and calculating the average value. However,
When the negative electrode to be measured has a structure in which a negative electrode layer is supported on both surfaces of a current collector, one of the negative electrode layers is removed, and then the thickness of the negative electrode is measured. Next, the negative electrode layer is removed from the current collector, and the thickness of the current collector is measured. The thickness of the current collector can be determined by arbitrarily selecting 10 points that are separated from each other by 1 cm or more, measuring the thickness of each point, and calculating the average value. The difference between the thickness of the negative electrode and the thickness of the current collector is defined as the required thickness of the negative electrode layer.

【0041】前記負極層は、前述したリチウムイオンを
吸蔵・放出する炭素物質を含むものの他に、アルミニウ
ム、マグネシウム、スズ、けい素等の金属か、金属酸化
物か、金属硫化物か、もしくは金属窒化物から選ばれる
金属化合物や、リチウム合金を含むものであってもよ
い。
The negative electrode layer may be made of a metal such as aluminum, magnesium, tin, silicon or the like, a metal oxide, a metal sulfide, or a metal, in addition to the above-mentioned carbon material that absorbs and releases lithium ions. It may include a metal compound selected from nitrides or a lithium alloy.

【0042】前記金属酸化物としては、例えば、スズ酸
化物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸
化物、タングステン酸化物等を挙げることができる。
Examples of the metal oxide include tin oxide, silicon oxide, lithium titanium oxide, niobium oxide, and tungsten oxide.

【0043】前記金属硫化物としては、例えば、スズ硫
化物、チタン硫化物等を挙げることができる。
Examples of the metal sulfide include tin sulfide and titanium sulfide.

【0044】前記金属窒化物としては、例えば、リチウ
ムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガ
ン窒化物等を挙げることができる。
Examples of the metal nitride include lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, lithium manganese nitride and the like.

【0045】前記リチウム合金としては、例えば、リチ
ウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛
合金、リチウムケイ素合金等を挙げることができる。
Examples of the lithium alloy include a lithium aluminum alloy, a lithium tin alloy, a lithium lead alloy, and a lithium silicon alloy.

【0046】4)セパレータ このセパレータは、多孔質シートから形成される。4) Separator This separator is formed from a porous sheet.

【0047】前記多孔質シートとしては、例えば、多孔
質フィルム、もしくは不織布を用いることができる。前
記多孔質シートは、例えば、ポリオレフィン及びセルロ
ースから選ばれる少なくとも1種類の材料からなること
が好ましい。前記ポリオレフィンとしては、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレンを挙げることができる。中
でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、また
は両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を
向上できるため、好ましい。
As the porous sheet, for example, a porous film or a nonwoven fabric can be used. The porous sheet is preferably made of, for example, at least one material selected from polyolefin and cellulose. Examples of the polyolefin include polyethylene and polypropylene. Among them, a porous film made of polyethylene, polypropylene, or both is preferable because the safety of the secondary battery can be improved.

【0048】また、前記電極群を前述した方法(ii)に
説明する方法で作製した場合、前記セパレータは接着性
を有する高分子を更に含有する。
When the electrode group is manufactured by the method described in the above-mentioned method (ii), the separator further contains an adhesive polymer.

【0049】5)非水電解液 この非水電解液の非水溶媒は、60体積%を超える体積
比率でγ−ブチロラクトン(GBL)を含有する。体積
比率が60体積%未満であると、高温貯蔵時に非水電解
液と充電状態の電極が反応して非水電解液の酸化分解を
生じ、ガスが発生して外装材が大きく膨れる。また、G
BLと混合される溶媒が環状カーボネートであり、環状
カーボネートの体積比率が相対的に高くなるため、溶媒
粘度が上昇する。溶媒粘度が上昇すると、非水電解液の
粘度が上昇することになる。この非水電解液の粘度が高
くなると、製造時の取り扱い(特に注液)が困難にな
り、さらに非水電解液の電極群への浸透性が低下するた
め、電極群への含浸が妨げられ、正常な充放電特性を低
下させることになる。これは特に、初充電時の分極抵抗
に大きく表れる。高粘性の非水電解液では、負極への電
解液の含浸が律速となり、初充電に長時間を要すること
になる。言い換えれば、同一の初充電条件では、初充電
放電容量が低下することになる。体積比率のより好まし
い範囲は、65体積%以上であり、さらに好ましくは7
5体積%以上である。ところで、GBLの体積比率の上
限は、95体積%にすることが好ましい。体積比率が9
5体積%を越えると、負極とGBLとの反応が生じやす
くなるため、充放電サイクル特性を十分に向上させるこ
とが困難になる恐れがあるからである。すなわち、負極
(例えば、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物を含
むもの)とGBLとが反応して非水電解液の還元分解が
生じると、負極の表面に充放電反応を阻害する被膜が形
成される。その結果、負極において電流集中が生じやす
くなるため、負極表面にリチウム金属が析出したり、あ
るいは負極界面のインピーダンスが高くなり、負極の充
放電効率が低下し、充放電サイクル特性の低下を招く。
体積比率のより好ましい上限は90体積%であり、さら
に好ましい上限は88体積%である。特に本発明におい
ては、上記粘度による影響を低減するために、非水電解
液の粘度を3cP以上、20cP以下とすることが好ま
しい。より好ましい非水電解液の粘度は5cP以上、1
5cP以下であり、さらに好ましくは5cP以上、12
cP以下である。
5) Nonaqueous Electrolyte The nonaqueous solvent of this nonaqueous electrolyte contains γ-butyrolactone (GBL) in a volume ratio exceeding 60% by volume. If the volume ratio is less than 60% by volume, the non-aqueous electrolyte reacts with the charged electrode during high-temperature storage, causing oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte, generating gas and expanding the exterior material significantly. G
The solvent mixed with BL is a cyclic carbonate, and the volume ratio of the cyclic carbonate becomes relatively high, so that the solvent viscosity increases. As the solvent viscosity increases, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases. When the viscosity of the non-aqueous electrolyte becomes high, it becomes difficult to handle (particularly injecting) during production, and furthermore, the permeability of the non-aqueous electrolyte into the electrode group decreases, so that impregnation into the electrode group is hindered. In this case, normal charge / discharge characteristics are degraded. This is particularly apparent in the polarization resistance at the time of the first charge. In the case of a highly viscous non-aqueous electrolyte, impregnation of the electrolyte into the negative electrode is rate-determining, and it takes a long time for the first charge. In other words, under the same initial charge condition, the initial charge / discharge capacity decreases. A more preferable range of the volume ratio is 65% by volume or more, and more preferably 7% by volume.
5% by volume or more. Incidentally, the upper limit of the volume ratio of GBL is preferably set to 95% by volume. Volume ratio is 9
If the content exceeds 5% by volume, a reaction between the negative electrode and the GBL is likely to occur, which may make it difficult to sufficiently improve the charge / discharge cycle characteristics. That is, when the negative electrode (for example, a substance containing a carbonaceous substance that absorbs and releases lithium ions) reacts with the GBL to cause reductive decomposition of the nonaqueous electrolyte, a film that inhibits the charge / discharge reaction is formed on the surface of the negative electrode. You. As a result, current concentration tends to occur in the negative electrode, so that lithium metal is deposited on the negative electrode surface, or the impedance at the negative electrode interface increases, so that the charge / discharge efficiency of the negative electrode decreases and the charge / discharge cycle characteristics deteriorate.
A more preferred upper limit of the volume ratio is 90% by volume, and a still more preferred upper limit is 88% by volume. In particular, in the present invention, the viscosity of the non-aqueous electrolyte is preferably 3 cP or more and 20 cP or less in order to reduce the influence of the viscosity. More preferable viscosity of the non-aqueous electrolyte is 5 cP or more,
5 cP or less, more preferably 5 cP or more, 12
cP or less.

【0050】GBLと混合される溶媒である環状カーボ
ネートとしては、プロピレンカーボネート(PC)、エ
チレンカーボネート(EC)、ビニレンカーボネート
(VC)及びトリフロロプロピレンカーボネート(TF
PC)よりなる群から選ばれる少なくとも1種類を用い
ることが望ましい。特に、GBLと混合される溶媒とし
てECを用いると、充放電サイクル特性と大電流放電特
性を大幅に向上することができる。非水溶媒中のECの
体積比率は5体積%以上、40体積%未満とすることが
好ましい。これは次のような理由によるものである。E
Cの比率を5体積%未満にすると、負極表面を保護膜で
緻密に覆うことが困難になる恐れがあるため、負極とG
BLとの反応が生じ、充放電サイクル特性を十分に改善
することが困難になる可能性がある。一方、ECの比率
を40体積%以上にすると、非水電解液の粘度が上昇し
て充放電サイクル特性及び初充電特性を十分に改善する
ことが困難になる可能性がある。ECの比率の更に好ま
しい範囲は10〜35体積%で、さらに好ましくは10
〜25体積%である。
The cyclic carbonate which is a solvent mixed with GBL includes propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), vinylene carbonate (VC) and trifluoropropylene carbonate (TF).
It is preferable to use at least one selected from the group consisting of PC). In particular, when EC is used as a solvent mixed with GBL, charge / discharge cycle characteristics and large current discharge characteristics can be significantly improved. The volume ratio of EC in the non-aqueous solvent is preferably 5% by volume or more and less than 40% by volume. This is due to the following reasons. E
If the ratio of C is less than 5% by volume, it may be difficult to cover the surface of the negative electrode with a protective film densely.
A reaction with BL may occur, and it may be difficult to sufficiently improve charge / discharge cycle characteristics. On the other hand, when the EC ratio is 40% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, and it may be difficult to sufficiently improve the charge / discharge cycle characteristics and the initial charge characteristics. A more preferable range of the EC ratio is 10 to 35% by volume, more preferably 10 to 35% by volume.
2525% by volume.

【0051】さらに溶媒粘度を低下させる観点から非水
溶媒中に低粘度溶媒を20体積%以下含んでもよい。低
粘度溶媒としては例えば鎖状カーボネート、鎖状エーテ
ル、環状エーテル等が挙げられる。
From the viewpoint of further reducing the solvent viscosity, the non-aqueous solvent may contain a low-viscosity solvent in an amount of 20% by volume or less. Examples of the low-viscosity solvent include chain carbonate, chain ether, and cyclic ether.

【0052】非水溶媒には、60体積%を超えるGBL
と、ECと、PC、VC、TFPC、ジエチルカーボネ
ート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)
及び芳香族化合物からなる群より選ばれる少なくとも一
種からなる第3溶媒との混合溶媒を使用することが好ま
しい。このような非水溶媒は、充放電サイクル特性をさ
らに高めることができる。また、DEC、MEC及びV
Cよりなる群から選ばれる少なくとも1種類からなる溶
媒の非水溶媒全体に対する比率は0.01〜10体積%
の範囲内にすることが好ましく、さらに好ましい範囲は
0.1〜5体積%である。
Non-aqueous solvents include GBL exceeding 60% by volume.
, EC, PC, VC, TFPC, diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC)
It is preferable to use a mixed solvent with a third solvent composed of at least one selected from the group consisting of benzene and aromatic compounds. Such a non-aqueous solvent can further enhance the charge / discharge cycle characteristics. DEC, MEC and V
The ratio of at least one solvent selected from the group consisting of C to the entire nonaqueous solvent is 0.01 to 10% by volume.
Is more preferable, and a more preferable range is 0.1 to 5% by volume.

【0053】前記非水溶媒のより好ましい組成として
は、GBLとEC、GBLとPC、GBLとECとDE
C、GBLとECとMEC、GBLとECとMECとV
C、GBLとECとVC、GBLとPCとVC、GBL
とECとPCとVCを挙げることができる。
More preferable compositions of the non-aqueous solvent include GBL and EC, GBL and PC, GBL and EC and DE.
C, GBL, EC, MEC, GBL, EC, MEC, V
C, GBL and EC and VC, GBL and PC and VC, GBL
, EC, PC, and VC.

【0054】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)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六
フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメ
タスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフ
ルオロメチルスルホニルイミトリチウム[LiN(CF
3SO22]などのリチウム塩が挙げられる。中でも、
LiBF4 を用いるのが好ましい。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium hexafluorophosphate (L
iPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), bistrifluoromethylsulfonylimithium [LiN (CF
3 SO 2 ) 2 ]. Among them,
Preferably, LiBF 4 is used.

【0055】前記非水溶媒中の前記電解質の濃度を前記
範囲に規定するのは次のような理由によるものである。
電解質濃度を1.6mol/L未満にすると、充放電サ
イクル特性が低下する。一方、電解質濃度が3mol/
Lを超えると、非水溶媒の組成が本発明範囲内であって
も、非水電解液の粘性が増大し、取り扱い(特に注液)
が困難になり、電極群に電解液を均一に浸透させること
が困難になるため、初充電を含めた電池性能がばらつ
く。電解質濃度のより好ましい範囲は1.8mol/L
以上、2.5mol/L以下であり、最も好ましい範囲
は2mol/L以上、2.2mol/L以下である。
The reason why the concentration of the electrolyte in the non-aqueous solvent is defined within the above range is as follows.
When the electrolyte concentration is less than 1.6 mol / L, the charge / discharge cycle characteristics deteriorate. On the other hand, when the electrolyte concentration is 3 mol /
If it exceeds L, even if the composition of the non-aqueous solvent is within the range of the present invention, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, and handling (particularly injection)
This makes it difficult to uniformly infiltrate the electrolyte into the electrode group, so that the battery performance including the initial charge varies. A more preferable range of the electrolyte concentration is 1.8 mol / L.
As mentioned above, it is 2.5 mol / L or less, and the most preferable range is 2 mol / L or more and 2.2 mol / L or less.

【0056】セパレータとの濡れ性を良くするために、
トリオクチルホスフェートなどの界面活性剤を0.01
〜3%の範囲内で添加することが望ましい。
In order to improve the wettability with the separator,
A surfactant such as trioctyl phosphate is used in an amount of 0.01
It is desirable to add within the range of 3%.

【0057】非水電解液量は、電池単位容量100mA
h当たり0.2〜0.6gにすることが好ましい。これ
は次のような理由によるものである。非水電解液量を
0.2g/100mAh未満にすると、正極と負極のイ
オン伝導度を十分に保つことができなくなる恐れがあ
る。一方、非水電解液量が0.6g/100mAhを越
えると、電解液量が多くなってシート製外装材による封
止が困難になる恐れがある。非水電解液量のより好まし
い範囲は、0.4〜0.55g/100mAhである。
The amount of the non-aqueous electrolyte was 100 mA per unit cell capacity.
It is preferable to set the amount to 0.2 to 0.6 g per h. This is due to the following reasons. If the amount of the non-aqueous electrolyte is less than 0.2 g / 100 mAh, the ion conductivity of the positive electrode and the negative electrode may not be able to be sufficiently maintained. On the other hand, if the amount of the non-aqueous electrolyte exceeds 0.6 g / 100 mAh, the amount of the electrolyte may increase and it may be difficult to seal with the sheet-made exterior material. A more preferable range of the amount of the non-aqueous electrolyte is 0.4 to 0.55 g / 100 mAh.

【0058】6)外装材 この外装材の厚さは、0.3mm以下である。前記外装
材は、例えば、樹脂層を含むシート、金属板、金属フィ
ルム等から形成することができる。ここで、外装材の厚
さとは、前記シート、前記金属板、前記金属フィルム等
のフィルム材の厚さを意味する。
6) Exterior material The thickness of the exterior material is 0.3 mm or less. The exterior material can be formed, for example, from a sheet including a resin layer, a metal plate, a metal film, or the like. Here, the thickness of the exterior material means the thickness of a film material such as the sheet, the metal plate, and the metal film.

【0059】前記シートに含まれる樹脂層は、例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン等から形成することがで
きる。前記シートとしては、金属層と、前記金属層の両
面に配置された保護層とが一体化されたシートを用いる
ことが望ましい。前記金属層は、水分を遮断する役割を
なす。前記金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレ
ス、鉄、銅、ニッケル等を挙げることができる。中で
も、軽量で、水分を遮断する機能が高いアルミニウムが
好ましい。前記金属層は、1種類の金属から形成しても
良いが、2種類以上の金属層を一体化させたものから形
成しても良い。前記2つの保護層のうち、外部と接する
保護層は前記金属層の損傷を防止する役割をなす。この
外部保護層は、1種類の樹脂層、もしくは2種類以上の
樹脂層から形成される。一方、内部保護層は、前記金属
層が非水電解液により腐食されるのを防止する役割を担
う。この内部保護層は、1種類の樹脂層、もしくは2種
類以上の樹脂層から形成される。また、かかる内部保護
層の表面に熱可塑性樹脂を配することができる。
The resin layer contained in the sheet is, for example,
It can be formed from polyethylene, polypropylene or the like. As the sheet, it is desirable to use a sheet in which a metal layer and protective layers disposed on both sides of the metal layer are integrated. The metal layer serves to block moisture. Examples of the metal layer include aluminum, stainless steel, iron, copper, and nickel. Among them, aluminum which is lightweight and has a high function of blocking moisture is preferable. The metal layer may be formed from one type of metal, or may be formed from a combination of two or more types of metal layers. Of the two protective layers, a protective layer in contact with the outside serves to prevent damage to the metal layer. This external protective layer is formed of one type of resin layer or two or more types of resin layers. On the other hand, the inner protective layer has a role of preventing the metal layer from being corroded by the non-aqueous electrolyte. This internal protective layer is formed from one type of resin layer or two or more types of resin layers. Further, a thermoplastic resin can be provided on the surface of the internal protective layer.

【0060】前記金属板及び前記金属フィルムは、例え
ば、鉄、ステンレス、アルミニウムから形成することが
できる。
The metal plate and the metal film can be made of, for example, iron, stainless steel, or aluminum.

【0061】前記外装材の厚さを前記範囲に規定する理
由を説明する。厚さが0.3mmより厚いと、高い重量
エネルギー密度及び体積エネルギー密度を得られ難くな
る。前記外装材の厚さは、0.25mm以下にすること
が好ましく、更に好ましい範囲は0.15mm以下で、
最も好ましい範囲は0.12mm以下である。また、厚
さが0.05mmより薄いと、変形や破損し易くなる。
このため、厚さの下限値は0.05mmにすることが好
ましい。
The reason why the thickness of the exterior material is specified in the above range will be described. When the thickness is more than 0.3 mm, it is difficult to obtain a high weight energy density and a high volume energy density. The thickness of the exterior material is preferably 0.25 mm or less, more preferably 0.15 mm or less,
The most preferred range is 0.12 mm or less. On the other hand, if the thickness is less than 0.05 mm, deformation and breakage are likely.
Therefore, the lower limit of the thickness is preferably set to 0.05 mm.

【0062】外装材の厚さは、以下に説明する方法で測
定される。すなわち、外装材の封止部(例えばヒートシ
ール部)を除く領域において、互いに1cm以上離れて
存在する3点を任意に選択し、各点の厚さを測定し、平
均値を算出し、この値を外装材の厚さとする。なお、前
記外装材の表面に異物(例えば、樹脂)が付着している
場合、この異物を除去してから厚さの測定を行う。例え
ば、前記外装材の表面にPVdFが付着している場合、
前記外装材の表面をジメチルホルムアミド溶液で拭き取
ることによりPVdFを除去した後、厚さの測定を行
う。
The thickness of the exterior material is measured by the method described below. That is, in a region other than the sealing portion (for example, the heat sealing portion) of the exterior material, three points that are separated from each other by 1 cm or more are arbitrarily selected, the thickness of each point is measured, and an average value is calculated. The value is the thickness of the exterior material. When foreign matter (for example, resin) is attached to the surface of the exterior material, the thickness is measured after removing the foreign matter. For example, when PVdF is attached to the surface of the exterior material,
After removing the PVdF by wiping the surface of the exterior material with a dimethylformamide solution, the thickness is measured.

【0063】前記二次電池には、30℃〜60℃の温度
条件下で、0.05C以上、0.5C以下の充電レート
で初充電を施すことが好ましい。この条件での充電は1
サイクルのみでも良いし、2サイクル以上行ってもよ
い。また、初充電前に30℃〜60℃の温度条件下に1
時間〜20時間程度保管してもよい。より好ましい温度
条件の範囲は、30〜50℃である。
It is preferable that the secondary battery is initially charged at a charging rate of 0.05 C or more and 0.5 C or less under a temperature condition of 30 ° C. to 60 ° C. Charging under this condition is 1
Only the cycle may be performed, or two or more cycles may be performed. In addition, before the first charge, 1
It may be stored for about 20 hours to about 20 hours. A more preferable range of the temperature condition is 30 to 50 ° C.

【0064】ここで、1C充電レートとは公称容量(A
h)を1時間で充電するために必要な電流値である。
Here, the 1C charge rate is the nominal capacity (A
h) is the current value required to charge the battery in one hour.

【0065】前記初充電の温度を前記範囲に規定するの
は次のような理由によるものである。初充電温度が30
℃未満であると、非水電解液の粘度を下げる効果を十分
に得られなくなって初充電時間の短縮を十分に図ること
が困難になる恐れがある。一方、初充電温度が60℃を
超えると、正極及び負極に含まれる結着剤が劣化する。
The reason for defining the temperature of the first charge in the above range is as follows. Initial charge temperature is 30
When the temperature is lower than ℃, the effect of lowering the viscosity of the non-aqueous electrolyte cannot be sufficiently obtained, and it may be difficult to sufficiently reduce the initial charging time. On the other hand, when the initial charge temperature exceeds 60 ° C., the binder contained in the positive electrode and the negative electrode deteriorates.

【0066】初充電の充電レートを0.05〜0.5C
の範囲にすることによって、充電による正極と負極の膨
張を適度に遅くすることができるため、正極及び負極に
非水電解液をより均一に浸透させることができ、初充電
時間をより短縮することができる。
The charge rate of the first charge is 0.05 to 0.5 C
By setting the range, it is possible to moderately delay the expansion of the positive electrode and the negative electrode due to charging, so that the nonaqueous electrolyte can be more uniformly penetrated into the positive electrode and the negative electrode, and the initial charging time can be further reduced. Can be.

【0067】本発明に係る非水電解液二次電池の一例で
ある薄型リチウムイオン二次電池を図1及び図2を参照
して詳細に説明する。
A thin lithium ion secondary battery which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0068】図1は、本発明に係わる非水電解液二次電
池の一例である薄型リチウムイオン二次電池を示す断面
図、図2は図1のA部を示す拡大断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a thin lithium ion secondary battery which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a portion A in FIG.

【0069】図1に示すように、厚さXが0.3mm以
下の外装材1内には、電極群2が収納されている。前記
電極群2は、正極、セパレータおよび負極からなる積層
物が偏平形状に捲回された構造を有する。前記積層物
は、図2に示すように、(図の下側から)セパレータ
3、正極層4と正極集電体5と正極層4を備えた正極
6、セパレータ3、負極層7と負極集電体8と負極層7
を備えた負極9、セパレータ3、正極層4と正極集電体
5と正極層4を備えた正極6、セパレータ3、負極層7
と負極集電体8を備えた負極9がこの順番に積層された
ものからなる。前記電極群2は、最外層に前記負極集電
体8が位置している。帯状の正極リード10は、一端が
前記電極群2の前記正極集電体5に接続され、かつ他端
が前記外装材1から延出されている。一方、帯状の負極
リード11は、一端が前記電極群2の前記負極集電体8
に接続され、かつ他端が前記外装材1から延出されてい
る。
As shown in FIG. 1, an electrode group 2 is accommodated in an exterior material 1 having a thickness X of 0.3 mm or less. The electrode group 2 has a structure in which a laminate including a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound into a flat shape. As shown in FIG. 2, the laminate includes a separator 3 (from the lower side of the figure), a positive electrode 6 including a positive electrode layer 4, a positive electrode current collector 5, and a positive electrode layer 4, a separator 3, a negative electrode layer 7, and a negative electrode collector. Electric body 8 and negative electrode layer 7
, Separator 3, positive electrode layer 4, positive electrode current collector 5, positive electrode 6 including positive electrode layer 4, separator 3, negative electrode layer 7
And a negative electrode 9 provided with a negative electrode current collector 8 are stacked in this order. In the electrode group 2, the negative electrode current collector 8 is located in the outermost layer. One end of the strip-shaped positive electrode lead 10 is connected to the positive electrode current collector 5 of the electrode group 2, and the other end is extended from the exterior material 1. On the other hand, one end of the strip-shaped negative electrode lead 11 has one end of the negative electrode current collector 8 of the electrode group 2.
, And the other end extends from the exterior material 1.

【0070】なお、前述した図1,2においては、正負
極及びセパレータが偏平状に捲回された電極群を用いる
例を説明したが、正極と、負極と、前記正極及び前記負
極の間に配置されるセパレータとからなる積層物で構成
された電極群や、正極、負極及び前記正極と前記負極と
の間に配置されたセパレータからなる積層物が1回以上
折り曲げられた構造の電極群に適用することができる。
In FIGS. 1 and 2 described above, an example is described in which the positive and negative electrodes and the electrode group in which the separator is flatly wound are used, but between the positive electrode, the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode. An electrode group composed of a laminate composed of a separator and a positive electrode, a negative electrode, and an electrode group having a structure in which a laminate composed of a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode is bent at least once. Can be applied.

【0071】以上説明した本発明に係る非水電解液二次
電池は、厚さが0.3mm以下の外装材と、前記外装材
内に収納される電極群と、前記電極群に含浸される非水
電解液とを具備する。前記非水電解液は、60体積%を
超える体積比率でγ−ブチロラクトン(GBL)を含有
する非水溶媒と、前記非水溶媒に溶解された1.6mo
l/L以上、3mol/L以下の電解質とを含む。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention described above has a package having a thickness of 0.3 mm or less, an electrode group housed in the package, and impregnated in the electrode group. A non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent containing γ-butyrolactone (GBL) in a volume ratio exceeding 60% by volume, and 1.6 mo dissolved in the non-aqueous solvent.
1 / L or more and 3 mol / L or less of electrolyte.

【0072】このような二次電池によれば、非水溶媒中
のGBLの体積比率が60体積%を超えるため、高温貯
蔵時に非水電解液が酸化分解されるのを抑制することが
できる。その結果、高温貯蔵時のガス発生量を低減する
ことができるため、前記外装材が大きく膨れるのを抑制
することができる。同時に、非水電解液の粘度を低くす
ることができるため、高容量化のために正極の正極層及
び負極の負極層を厚くした際にも電極群に非水電解液を
均一に含浸させることができる。従って、初充電時間を
短縮することができるため、短い初充電時間で充放電サ
イクル初期から高い放電容量を得ることができる。ま
た、電解質濃度が1.6mol/L以上、3mol/L
以下であるため、充放電サイクル特性を向上することが
できる。
According to such a secondary battery, since the volume ratio of GBL in the non-aqueous solvent exceeds 60% by volume, the oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte during high-temperature storage can be suppressed. As a result, the amount of gas generated during high-temperature storage can be reduced, so that the exterior material can be prevented from significantly expanding. At the same time, since the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be reduced, the electrode group is uniformly impregnated with the non-aqueous electrolyte even when the positive electrode layer of the positive electrode and the negative electrode layer of the negative electrode are thickened for high capacity. Can be. Therefore, since the initial charging time can be shortened, it is possible to obtain a high discharge capacity from the beginning of the charge / discharge cycle with a short initial charging time. The electrolyte concentration is 1.6 mol / L or more and 3 mol / L.
Because of the following, the charge / discharge cycle characteristics can be improved.

【0073】GBLの体積比率が60体積%を超える非
水溶媒に電解質を1.6mol/L以上、3mol/L
以下溶解させた非水電解液により充放電サイクル特性が
改善されるのは、以下に説明するような理由によるもの
と推測される。
In a non-aqueous solvent having a GBL volume ratio of more than 60% by volume, an electrolyte is used in an amount of 1.6 mol / L or more and 3 mol / L or more.
The reason why the charge / discharge cycle characteristics are improved by the dissolved non-aqueous electrolyte in the following is presumed to be as follows.

【0074】すなわち、充放電反応は、正極、負極及び
セパレータの空隙に保持された非水電解液中のリチウム
イオンを正負極が吸蔵放出することによりなされる。リ
チウムイオンの輸送は、充放電サイクルを繰り返すごと
に電解液が空隙を出入りすることによって行われる。サ
イクル末期になると、電解液の移動がスムーズに行われ
なくなるため、リチウムイオンの分布にむらが生じる。
リチウムイオン濃度が減少した領域においては、充放電
に伴う過電圧が高くなるため、充放電反応が行われなく
なる。その結果、充放電サイクルの進行に伴って容量が
低下し、サイクル寿命が短くなる。
That is, the charge / discharge reaction is carried out by the positive and negative electrodes inserting and extracting lithium ions in the non-aqueous electrolyte held in the gaps between the positive electrode, the negative electrode and the separator. The transport of lithium ions is performed by the electrolyte flowing in and out of the gap every time the charge and discharge cycle is repeated. At the end of the cycle, the electrolyte does not move smoothly, so that the distribution of lithium ions becomes uneven.
In the region where the lithium ion concentration has decreased, the overvoltage associated with charging / discharging increases, so that the charging / discharging reaction is not performed. As a result, the capacity decreases as the charge / discharge cycle progresses, and the cycle life is shortened.

【0075】本願発明のように、電解質濃度を1.6m
ol/L以上、3mol/L以下にすることによって、
サイクルを繰り返すことによりリチウムイオンの分布に
むらが生じた際にも正負極に十分な量のリチウムイオン
を供給することができるため、サイクル寿命を向上する
ことができる。
As in the present invention, the electrolyte concentration is set at 1.6 m.
ol / L or more and 3 mol / L or less,
Even when the distribution of lithium ions becomes uneven by repeating the cycle, a sufficient amount of lithium ions can be supplied to the positive and negative electrodes, so that the cycle life can be improved.

【0076】従って、本発明によれば、高温貯蔵した際
の外装材の膨れが抑制され、充放電サイクル特性に優
れ、かつ短い初充電時間で高い初期容量を得られる非水
電解液二次電池を提供することができる。
Therefore, according to the present invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery in which the swelling of the exterior material during high temperature storage is suppressed, the charge / discharge cycle characteristics are excellent, and a high initial capacity can be obtained in a short initial charge time. Can be provided.

【0077】また、本発明に係る別の非水電解液二次電
池は、厚さが0.3mm以下の外装材と、前記外装材内
に収納され、かつ正極及び負極の間にセパレータを介在
した電極群と、前記電極群に含浸される非水電解液とを
具備し、前記正極は、集電体と前記集電体の片面もしく
は両面に担持される厚さが50〜95μmの正極層とを
有し、かつ前記負極は、集電体と前記集電体の片面もし
くは両面に担持される厚さが40〜75μmの負極層と
を有し、前記非水電解液は、60体積%を超える体積比
率でγ−ブチロラクトンを含有する非水溶媒と、前記非
水溶媒に溶解された1.6mol/L以上、3mol/
L以下の電解質とを含む。
Further, another non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises an outer package having a thickness of 0.3 mm or less, a separator housed in the outer package, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. Electrode group, and a non-aqueous electrolyte impregnated in the electrode group, wherein the positive electrode has a current collector and a positive electrode layer having a thickness of 50 to 95 μm carried on one or both surfaces of the current collector. And the negative electrode has a current collector and a negative electrode layer having a thickness of 40 to 75 μm supported on one or both surfaces of the current collector, and the nonaqueous electrolyte contains 60% by volume. A non-aqueous solvent containing γ-butyrolactone at a volume ratio exceeding 1.6 mol / L or more and 3 mol / L dissolved in the non-aqueous solvent.
L or less of the electrolyte.

【0078】このような二次電池によれば、正極層及び
負極層の厚さが厚いため、重量エネルギー密度並びに体
積エネルギー密度を向上することができる。また、前記
非水電解液は、このように厚い正極層及び負極層を備え
た電極群にも均一に浸透することができるため、二次電
池を高温貯蔵した際の外装材の膨れを抑制することがで
き、初充電時間の短縮を図ることができ、かつ充放電サ
イクル特性を向上することができる。従って、高温貯蔵
時の外装材の膨れが抑制され、短時間の初充電で高容量
が得られ、充放電サイクル特性に優れ、かつ高エネルギ
ー密度の非水電解液二次電池を実現することができる。
According to such a secondary battery, since the thicknesses of the positive electrode layer and the negative electrode layer are large, the weight energy density and the volume energy density can be improved. In addition, since the nonaqueous electrolyte can uniformly penetrate into the electrode group including the thick positive electrode layer and the negative electrode layer, it suppresses the swelling of the outer package when the secondary battery is stored at a high temperature. As a result, the initial charging time can be shortened, and the charge / discharge cycle characteristics can be improved. Therefore, swelling of the exterior material during high-temperature storage is suppressed, a high capacity can be obtained with a short initial charge, and excellent non-aqueous electrolyte secondary batteries with excellent charge / discharge cycle characteristics and high energy density can be realized. it can.

【0079】[0079]

【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図面を参照
して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0080】(実施例1) <正極の作製>まず、リチウムコバルト酸化物(Lix
CoO2 ;但し、Xは0<X≦1である)粉末91重量
%をアセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量
%及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)
3重量%と溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(N
MP)を加えて混合し、スラリーを調製した。前記スラ
リーを厚さが15μmのアルミニウム箔からなる集電体
の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより電
極密度が3g/cm3 で、厚さが60μmの正極層が集
電体の両面に担持された構造の正極を作製した。なお、
この場合、正極層の合計厚さは120μmとなる。
Example 1 <Preparation of Positive Electrode> First, lithium cobalt oxide (Li x
CoO 2 ; where X is 0 <X ≦ 1) 91% by weight of powder is 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and polyvinylidene fluoride (PVdF) is used as a binder.
3% by weight and N-methyl-2-pyrrolidone (N
MP) was added and mixed to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and pressed to form a positive electrode layer having an electrode density of 3 g / cm 3 and a thickness of 60 μm. A positive electrode having a structure supported on both surfaces was produced. In addition,
In this case, the total thickness of the positive electrode layer is 120 μm.

【0081】<負極の作製>炭素質材料として3000
℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維(繊維径
が8μm、平均繊維長が20μm、平均面間隔
(d002 )が0.3360nm)の粉末を93重量%
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)7
重量%とを混合し、スラリーを調製した。前記スラリー
を厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布
し、乾燥し、プレスすることにより電極密度が1.4g
/cm3 で、厚さが52μmの負極層が集電体に担持さ
れた構造の負極を作製した。なお、この場合、負極層の
合計厚さは104μmとなる。
<Preparation of Negative Electrode>
93% by weight of a powder of mesophase pitch-based carbon fiber (fiber diameter: 8 μm, average fiber length: 20 μm, average plane spacing (d 002 ): 0.3360 nm) heat-treated at ℃
And polyvinylidene fluoride (PVdF) 7 as a binder
% By weight to prepare a slurry. The slurry was coated on both sides of a current collector made of copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and pressed to obtain an electrode density of 1.4 g.
A negative electrode having a structure in which a negative electrode layer having a thickness of 52 μm / cm 3 and a thickness of 52 μm was supported on a current collector was produced. In this case, the total thickness of the negative electrode layer is 104 μm.

【0082】<セパレータ>厚さが25μm、120
℃、1時間での熱収縮が20%で、多孔度が50%のポ
リエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを用意
した。
<Separator> Thickness: 25 μm, 120
A separator made of a polyethylene porous film having a heat shrinkage of 20% at 50 ° C. for 1 hour and a porosity of 50% was prepared.

【0083】<非水電解液の調製>エチレンカーボネー
ト(EC)とγ−ブチロラクトン(GBL)の混合溶媒
(混合体積比率1:2)に四フッ化ホウ酸リチウム(L
iBF4 )をその濃度が1.6mol/Lになるように
溶解させて、非水電解液を調製した。
<Preparation of Non-Aqueous Electrolyte> Lithium tetrafluoroborate (L) was added to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (GBL) (mixing volume ratio 1: 2).
iBF 4 ) was dissolved at a concentration of 1.6 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0084】<電極群の作製>前記正極の集電体に帯状
の正極リードを溶接し、前記負極の集電体に帯状の負極
リードを溶接した後、前記正極及び前記負極をその間に
前記セパレータを介して偏平状に捲回し、電極群を作製
した。
<Preparation of Electrode Group> A band-shaped positive electrode lead was welded to the current collector of the positive electrode, and a band-shaped negative electrode lead was welded to the current collector of the negative electrode. To form a group of electrodes.

【0085】この電極群を90℃に加熱しながら13k
g/cm2の圧力で25秒間プレス成形を施し、前記正
極、前記負極及び前記セパレータを一体化させた。
While heating this electrode group to 90 ° C., 13 k
Press molding was performed at a pressure of g / cm 2 for 25 seconds to integrate the positive electrode, the negative electrode, and the separator.

【0086】アルミニウム箔の両面をポリプロピレンで
覆った厚さ0.1mmのラミネートフィルムを袋状に成
形し、これに前記電極群を収納した。
A laminate film having a thickness of 0.1 mm in which both surfaces of an aluminum foil were covered with polypropylene was formed into a bag shape, and the electrode group was housed in the bag.

【0087】次いで、前記ラミネートフィルム内の電極
群に80℃で真空乾燥を12時間施すことにより前記電
極群及び前記ラミネートフィルムに含まれる水分を除去
した。
Next, moisture contained in the electrode group and the laminate film was removed by subjecting the electrode group in the laminate film to vacuum drying at 80 ° C. for 12 hours.

【0088】前記ラミネートフィルム内の電極群に前記
非水電解液を電池容量1Ah当たりの量が4.8gとな
るように注入し、前述した図1、2に示す構造を有し、
厚さが3.6mm、幅が35mm、高さが62mmの薄
型非水電解液二次電池を組み立てた。
The above non-aqueous electrolyte was injected into the electrode group in the laminate film so that the amount per 1 Ah of battery capacity was 4.8 g, and the structure shown in FIGS.
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery having a thickness of 3.6 mm, a width of 35 mm, and a height of 62 mm was assembled.

【0089】この非水電解液二次電池に対し、初充放電
工程として以下の処置を施した。まず、45℃の高温環
境下に2h放置した後、その環境下で0.2C(104
mA)で4.2Vまで定電流・定電圧充電を15時間行
った。その後、7日間に亘り20℃で放置した。さらに
20℃の環境下で0.2Cで3Vまで放電し、非水電解
液二次電池を製造した。
The following treatment was applied to this non-aqueous electrolyte secondary battery as an initial charge / discharge step. First, after leaving for 2 hours in a high-temperature environment of 45 ° C., 0.2 C (104
(mA) to 4.2 V at a constant current and a constant voltage for 15 hours. Then, it was left at 20 ° C. for 7 days. Further, the battery was discharged to 3 V at 0.2 C under an environment of 20 ° C. to produce a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0090】(実施例2〜6及び比較例1〜3)非水溶
媒中のGBLの体積比率及び非水溶媒中の電解質濃度を
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と同様にして非水電解液二次電池を製造した。
(Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 3) Except that the volume ratio of GBL in the non-aqueous solvent and the electrolyte concentration in the non-aqueous solvent were changed as shown in Table 1 below, A non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0091】(実施例7〜8)正極層及び負極層の厚さ
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と同様にして非水電解液二次電池を製造した。
(Examples 7 and 8) A non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thicknesses of the positive electrode layer and the negative electrode layer were changed as shown in Table 1 below. did.

【0092】(比較例4) <ポリマーゲル電解質の作製>エチレンカーボネート
(EC)及びγ−ブチロラクトン(GBL)を体積比率
(EC:GBL)が2:3になるように混合して非水溶
媒を調製した。得られた非水溶媒に四フッ化ホウ酸リチ
ウム(LiBF4 )をその濃度が4mol/Lになるよ
うに溶解させて、非水電解液を調製した。この非水電解
液と、アクリレートモノマーの溶液とを混合させた後、
重合し、化学架橋させることによりポリマーゲル電解質
前駆体である薄膜を得た。
Comparative Example 4 <Preparation of Polymer Gel Electrolyte> Ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (GBL) were mixed at a volume ratio (EC: GBL) of 2: 3, and a nonaqueous solvent was added. Prepared. Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was dissolved in the obtained nonaqueous solvent so as to have a concentration of 4 mol / L to prepare a nonaqueous electrolyte. After mixing this non-aqueous electrolyte and the acrylate monomer solution,
By polymerizing and chemically cross-linking, a thin film as a polymer gel electrolyte precursor was obtained.

【0093】<電極群の作製>前述した実施例1で説明
したのと同様な正極の集電体に帯状の正極リードを溶接
し、前述した実施例1で説明したのと同様な負極の集電
体に帯状の負極リードを溶接した後、前記正極及び前記
負極をその間に前記薄膜を介して渦巻き状に捲回した
後、偏平状に成形し、電極群を作製した。
<Preparation of Electrode Group> A belt-like positive electrode lead was welded to the same positive electrode current collector as described in the first embodiment, and the same negative electrode collector as described in the first embodiment was used. After welding a strip-shaped negative electrode lead to the electric body, the positive electrode and the negative electrode were spirally wound between the positive electrode and the negative electrode with the thin film interposed therebetween, and then formed into a flat shape to produce an electrode group.

【0094】この電極群を前述した非水電解液に浸漬さ
せ、減圧下で薄膜を可塑化させることにより正極と負極
の間にポリマーゲル電解質が介在された電極群を得た。
This electrode group was immersed in the above-described non-aqueous electrolyte, and the thin film was plasticized under reduced pressure to obtain an electrode group in which a polymer gel electrolyte was interposed between the positive electrode and the negative electrode.

【0095】このような電極群を用いること以外は、実
施例1と同様の部材及び構成でポリマー二次電池を製造
した。
A polymer secondary battery was manufactured with the same members and configuration as in Example 1 except that such an electrode group was used.

【0096】得られた実施例1〜8及び比較例1〜4の
二次電池について、40℃の温度下、充電電流100m
A(0.2C)で4.2Vまで12時間の定電流定電圧
充電を行った。その後、室温で250mA、3Vカット
で初放電を行った後、充電電流500mAで4.2Vま
で3時間充電し、500mAで3Vまで放電する充放電
サイクル試験を20℃の雰囲気において実施し、1サイ
クル目の放電容量(初期容量)と、300サイクル後の容
量維持率(1サイクル目の放電容量を100%とする)
を測定し、その結果を下記表1に示す。また、粘度をR
型粘度計で測定し、その結果を下記表1に示す。
The obtained secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 were charged at a temperature of 40 ° C. and a charging current of 100 m.
At A (0.2 C), constant-current constant-voltage charging was performed up to 4.2 V for 12 hours. Then, after performing initial discharge at 250 mA and 3 V cut at room temperature, the battery was charged up to 4.2 V at a charging current of 500 mA for 3 hours, and discharged at 500 mA to 3 V in a 20 ° C. atmosphere. Eye discharge capacity (initial capacity) and capacity retention rate after 300 cycles (1st cycle discharge capacity is 100%)
Was measured, and the results are shown in Table 1 below. The viscosity is R
The results are shown in Table 1 below.

【0097】また、実施例1〜8及び比較例1〜4の二
次電池について、前記充放電サイクル試験を45℃の雰
囲気において実施し、300サイクル後の容量維持率
(1サイクル目の放電容量を100%とする)を測定
し、その結果を下記表1に示す。
The charge / discharge cycle test was performed on the secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 in an atmosphere of 45 ° C., and the capacity retention rate after 300 cycles (discharge capacity in the first cycle) was measured. Is defined as 100%), and the results are shown in Table 1 below.

【0098】[0098]

【表1】 [Table 1]

【0099】表1から明らかなように、厚さが0.3m
m以下のラミネートフィルムから形成された外装材と、
60体積%を超える体積比率でGBLを含有する非水溶
媒に電解質が1.6mol/L以上、3mol/L以下
溶解された非水電解液を備える実施例1〜8の二次電池
は、初期容量と、20℃及び45℃における300サイ
クル後の容量維持率が高いことがわかる。
As is clear from Table 1, the thickness is 0.3 m
m or less, and an exterior material formed from a laminated film
The secondary batteries of Examples 1 to 8 provided with a nonaqueous electrolyte in which an electrolyte was dissolved in a nonaqueous solvent containing GBL at a volume ratio exceeding 60% by volume in an amount of 1.6 mol / L or more and 3 mol / L or less, It can be seen that the capacity and the capacity retention after 300 cycles at 20 ° C. and 45 ° C. are high.

【0100】これに対し、前記電解質濃度が前記範囲を
外れる比較例1〜4の二次電池は、いずれも300サイ
クル後の容量維持率が実施例1〜8に比べて低くなるこ
とがわかる。また、GBLの体積比率が60体積%未満
である比較例2〜4の二次電池は、初期容量が実施例1
〜8に比べて低くなることがわかる。
On the other hand, it can be seen that the secondary batteries of Comparative Examples 1 to 4 in which the electrolyte concentration is out of the above range have lower capacity retention rates after 300 cycles than those of Examples 1 to 8. The secondary batteries of Comparative Examples 2 to 4 in which the volume ratio of GBL was less than 60% by volume had the initial capacity of Example 1.
It turns out that it becomes low compared with 88.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る非水電
解液及び非水電解液二次電池によれば、高温貯蔵時及び
初充放電工程時のガス発生を抑制して外装材が膨れるの
を抑えることができ、サイクル寿命を向上することがで
き、かつ短い初充電時間で高い初期容量を得ることがで
きる等の顕著な効果を奏する。
As described above in detail, according to the nonaqueous electrolyte and the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, gas generation during high-temperature storage and during the first charge / discharge step is suppressed, and the exterior material is reduced. There is a remarkable effect that swelling can be suppressed, cycle life can be improved, and a high initial capacity can be obtained in a short initial charging time.

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

【図1】本発明に係わる非水電解液二次電池の一例であ
る薄型リチウムイオン二次電池を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thin lithium ion secondary battery as an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

【図2】図1のA部を示す拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a portion A in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…外装材、 2…電極群、 3…セパレータ、 4…正極層、 5…正極集電体、 6…正極、 7…負極層、 8…負極集電体、 9…負極、 10…正極端子、 11…負極端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... exterior material, 2 ... electrode group, 3 ... separator, 4 ... positive electrode layer, 5 ... positive electrode collector, 6 ... positive electrode, 7 ... negative electrode layer, 8 ... negative electrode current collector, 9 ... negative electrode, 10 ... positive electrode terminal , 11 ... negative electrode terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小岩 馨 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 関野 正宏 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 長谷部 裕之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ05 AJ07 AJ12 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ14 BJ15 CJ28 DJ02 EJ01 EJ12 HJ04 HJ07 HJ10 5H050 AA07 AA10 AA13 AA15 BA17 CA08 CB07 FA05 FA06 HA04 HA07 HA10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kaoru Koiwa 8th Shinsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Masahiro Sekino 8th Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Hiroyuki Hasebe 8 Shinsugita-machi, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 5H029 AJ02 AJ05 AJ07 AJ12 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ14 BJ15 CJ28 DJ02 EJ01 EJ12 HJ04 HJ07 HJ10 5H050 AA07 AA10 AA13 AA15 BA17 CA08 CB07 FA05 FA06 HA04 HA07 HA10

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 60体積%を超える体積比率でγ−ブチ
ロラクトンを含有する非水溶媒と、前記非水溶媒に溶解
された1.6mol/L以上、3mol/L以下の電解
質とを含むことを特徴とする非水電解液。
1. A composition comprising: a non-aqueous solvent containing γ-butyrolactone in a volume ratio exceeding 60% by volume; and an electrolyte of 1.6 mol / L or more and 3 mol / L or less dissolved in the non-aqueous solvent. Characteristic non-aqueous electrolyte.
【請求項2】 前記非水溶媒は、エチレンカーボネート
をさらに含有することを特徴とする請求項1記載の非水
電解液。
2. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the non-aqueous solvent further contains ethylene carbonate.
【請求項3】 前記電解質は、LiBF4であることを
特徴とする請求項1または2記載の非水電解液。
3. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte is LiBF 4 .
【請求項4】 粘度が、3cP以上、20cP以下であ
ることを特徴とする請求項1記載の非水電解液。
4. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the viscosity is 3 cP or more and 20 cP or less.
【請求項5】 厚さが0.3mm以下の外装材と、前記
外装材内に収納される電極群と、前記電極群に含浸され
る非水電解液とを具備した非水電解液二次電池におい
て、 前記非水電解液は、60体積%を超える体積比率でγ−
ブチロラクトンを含有する非水溶媒と、前記非水溶媒に
溶解された1.6mol/L以上、3mol/L以下の
電解質とを含むことを特徴とする非水電解液二次電池。
5. A non-aqueous electrolyte secondary comprising: a packaging material having a thickness of 0.3 mm or less, an electrode group housed in the packaging material, and a non-aqueous electrolyte solution impregnated in the electrode group. In the battery, the non-aqueous electrolyte may have a volume ratio of γ-
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a non-aqueous solvent containing butyrolactone; and an electrolyte of 1.6 mol / L or more and 3 mol / L or less dissolved in the non-aqueous solvent.
【請求項6】 厚さが0.3mm以下の外装材と、前記
外装材内に収納され、かつ正極及び負極の間にセパレー
タを介在した電極群と、前記電極群に含浸される非水電
解液とを具備する非水電解液二次電池において、 前記正極は、集電体と前記集電体の片面もしくは両面に
担持される正極層とを有し、かつ前記負極は、集電体と
前記集電体の片面もしくは両面に担持される負極層とを
有し、 前記非水電解液は、60体積%を超える体積比率でγ−
ブチロラクトンを含有する非水溶媒と、前記非水溶媒に
溶解された1.6mol/L以上、3mol/L以下の
電解質とを含むことを特徴とする非水電解液二次電池。
6. An outer package having a thickness of 0.3 mm or less, an electrode group housed in the outer package and having a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte impregnated in the electrode group. In a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a liquid, the positive electrode has a current collector and a positive electrode layer supported on one or both surfaces of the current collector, and the negative electrode has a current collector and A negative electrode layer supported on one or both surfaces of the current collector, wherein the non-aqueous electrolyte has a volume ratio of γ-
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a non-aqueous solvent containing butyrolactone; and an electrolyte of 1.6 mol / L or more and 3 mol / L or less dissolved in the non-aqueous solvent.
【請求項7】 前記非水溶媒は、エチレンカーボネート
をさらに含有することを特徴とする請求項5または6記
載の非水電解液二次電池。
7. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the non-aqueous solvent further contains ethylene carbonate.
【請求項8】 前記電解質は、LiBF4であることを
特徴とする請求項5または6記載の非水電解液二次電
池。
8. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the electrolyte is LiBF 4 .
【請求項9】 前記正極において、前記集電体の片面に
厚さが50〜95μmの正極層が担持されているか、も
しくは厚さが50〜95μmの正極層が前記集電体の各
面に担持されていることを特徴とする請求項6記載の非
水電解液二次電池。
9. In the positive electrode, a positive electrode layer having a thickness of 50 to 95 μm is supported on one surface of the current collector, or a positive electrode layer having a thickness of 50 to 95 μm is provided on each surface of the current collector. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, which is carried.
【請求項10】 前記負極において、前記集電体の片面
に厚さが40〜75μmの負極層が担持されているか、
もしくは厚さが40〜75μmの負極層が前記集電体の
各面に担持されていることを特徴とする請求項6または
9記載の非水電解液二次電池。
10. In the negative electrode, a negative electrode layer having a thickness of 40 to 75 μm is supported on one surface of the current collector,
10. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein a negative electrode layer having a thickness of 40 to 75 [mu] m is supported on each surface of the current collector.
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