JP2002280065A - Electrolyte and battery - Google Patents

Electrolyte and battery

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JP2002280065A
JP2002280065A JP2001078608A JP2001078608A JP2002280065A JP 2002280065 A JP2002280065 A JP 2002280065A JP 2001078608 A JP2001078608 A JP 2001078608A JP 2001078608 A JP2001078608 A JP 2001078608A JP 2002280065 A JP2002280065 A JP 2002280065A
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JP
Japan
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electrolyte
negative electrode
battery
lithium
substance
Prior art date
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Application number
JP2001078608A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Akashi
寛之 明石
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte having superior chemical stability, and a battery using the same. SOLUTION: A rolled electrode 20 having a band positive electrode 21 and a negative electrode 22 rolled via a separator 23 is provided in a battery can 11. The separator 23 is impregnated with the electrolyte. The electrolyte contains a solvent and a lithium salt dissolved in the solvent and additionally contains as an additive a material having a CSC structure with carbon, sulfur and carbon bonded. The material having the CSC structure is 1-benzothiophene or the like. Thus, the chemical stability of the electrolyte can be improved and reversibility in electrode reaction can be improved. Therefore, battery properties including discharge capacity or change/discharge cycle property can be improved and higher energy density and longer service life can be achieved.

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、電池などの電気化
学素子に用いられる電解質、およびそれを用いた電池に
関する。
The present invention relates to an electrolyte used for an electrochemical device such as a battery, and a battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、カメラ一体型VTR(ビデオテー
プレコーダ),携帯電話あるいはラップトップコンピュ
ータに代表されるポータブル電子機器が広く普及し、そ
れらの小型化、軽量化および長時間連続駆動が強く求め
られている。それに伴い、それらのポータブル電源とし
て、二次電池の高容量化および高エネルギー密度化の要
求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, portable electronic devices typified by a camera-integrated VTR (video tape recorder), a cellular phone or a laptop computer have become widespread, and their miniaturization, weight reduction and continuous driving for a long time are strongly demanded. Have been. Along with this, demands for higher capacity and higher energy density of secondary batteries as those portable power sources are increasing.

【0003】高エネルギー密度を得ることができる二次
電池としては、例えば、負極に炭素材料などのリチウム
(Li)を吸蔵および離脱することが可能な材料を用い
たリチウムイオン二次電池や、あるいは負極にリチウム
金属を用いたリチウムイオン二次電池がある。こられの
二次電池は、従来の非水電解質二次電池である鉛電池あ
るいはニッケルカドミウム電池と比較して高いエネルギ
ー密度が得られることから期待されている。
As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, for example, a lithium ion secondary battery using a material capable of inserting and extracting lithium (Li) such as a carbon material for a negative electrode, or There is a lithium ion secondary battery using lithium metal for the negative electrode. These secondary batteries are expected to provide a higher energy density than conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries, such as lead batteries or nickel cadmium batteries.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リチウ
ム電池あるいはリチウムイオン二次電池などは、ニッケ
ルカドミウム電池などの水系電解質を用いた電池に比べ
て電圧が3倍以上にもなるので、正負極間に存在する電
解質は強い酸化または還元雰囲気に曝されてしまうとい
う問題があった。よって、電解質の化学的安定性が不十
分である場合には、電極反応の可逆性が損なわれてしま
い、充放電効率の低下によるエネルギー密度の低下や、
あるいは充放電サイクルの繰り返しによる容量の著しい
劣化などを引き起こすおそれがある。
However, the voltage of a lithium battery or a lithium ion secondary battery is three times or more that of a battery using an aqueous electrolyte such as a nickel cadmium battery. There is a problem that the existing electrolyte is exposed to a strong oxidizing or reducing atmosphere. Therefore, when the chemical stability of the electrolyte is insufficient, the reversibility of the electrode reaction is impaired, and the energy density is reduced due to the reduction in charge and discharge efficiency,
Alternatively, the capacity may be significantly deteriorated due to repetition of the charge / discharge cycle.

【0005】なお、これらの問題は、従来のリチウムイ
オン二次電池あるいはリチウム二次電池に限ったもので
はなく、より高いエネルギー密度の実現に向けて発明者
らが近年開発した二次電池、例えば負極の容量がリチウ
ムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウムの析出
および溶解による容量成分との和により表される二次電
池についても同様である。
[0005] These problems are not limited to the conventional lithium ion secondary battery or lithium secondary battery, but secondary batteries recently developed by the inventors for realizing a higher energy density, for example, The same applies to a secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by the sum of a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、化学的安定性に優れた電解質および
それを用いた電池を提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an electrolyte having excellent chemical stability and a battery using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による電解質は、
化8に示した炭素(C)と硫黄(S)と炭素とが結合し
たCSC構造を有する物質を含むものである。
The electrolyte according to the present invention comprises:
It contains a substance having a CSC structure in which carbon (C), sulfur (S), and carbon shown in Chemical formula 8 are bonded.

【0008】[0008]

【化8】 Embedded image

【0009】本発明による電池は、正極および負極と共
に電解質を備えたものであって、電解質は、化9に示し
た炭素と硫黄と炭素とが結合したCSC構造を有する物
質を含むものである。
The battery according to the present invention is provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the electrolyte contains a substance having a CSC structure in which carbon, sulfur and carbon are combined as shown in Chemical formula 9.

【0010】[0010]

【化9】 Embedded image

【0011】本発明による他の電池は、正極および負極
と共に電解質を備えたものであって、負極の容量は、軽
金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽金属の析出
および溶解による容量成分との和により表され、電解質
は、化10に示した炭素と硫黄と炭素とが結合したCS
C構造を有する物質を含むものである。
Another battery according to the present invention is provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the capacity of the negative electrode is the sum of a capacity component due to absorption and desorption of light metal and a capacity component due to precipitation and dissolution of light metal. The electrolyte is represented by a CS in which carbon, sulfur, and carbon shown in Chemical Formula 10 are bonded.
It contains a substance having a C structure.

【0012】[0012]

【化10】 Embedded image

【0013】本発明による電解質では、化8に示したC
SC構造を有する物質を含んでいるので、化学的安定性
が向上する。
In the electrolyte according to the present invention, the C
Since a substance having an SC structure is included, chemical stability is improved.

【0014】本発明による電池および他の電池では、本
発明による電解質を備えているので、電解質の化学的安
定性が向上し、例えば、電極反応の可逆性が改善され、
放電容量あるいは充放電サイクル特性などが改善され
る。
The batteries according to the invention and other batteries are provided with the electrolyte according to the invention, so that the chemical stability of the electrolyte is improved, for example the reversibility of the electrode reaction is improved,
Discharge capacity or charge / discharge cycle characteristics are improved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0016】本発明の一実施の形態に係る電解質は、例
えば、電解質塩と、この電解質塩を溶解する溶媒とを含
んで構成されている。電解質塩は、解離によりイオン伝
導性を持たせるためのものである。電解質塩としては、
軽金属塩などが挙げられ、具体的には、リチウム(L
i)塩、ナトリウム(Na)塩あるいはカリウム(K)
塩などのアルカリ金属塩、またはマグネシウム(Mg)
塩あるいはカルシウム(Ca)塩などのアルカリ土類金
属塩、またはアルミニウム(Al)塩などから目的に応
じて1種または2種以上が用いられる。
The electrolyte according to one embodiment of the present invention is configured to include, for example, an electrolyte salt and a solvent that dissolves the electrolyte salt. The electrolyte salt is for imparting ionic conductivity by dissociation. As the electrolyte salt,
Light metal salts and the like, specifically, lithium (L
i) Salt, sodium (Na) salt or potassium (K)
Alkali metal salts such as salts, or magnesium (Mg)
One or two or more salts or alkaline earth metal salts such as calcium (Ca) salts or aluminum (Al) salts are used depending on the purpose.

【0017】なお、リチウム塩としては、例えば、Li
AsF6 、LiPF6 、LiBF4、LiClO4 、L
iB(C6 5 4 、LiCH3 SO3 、LiCF3
3、LiN(SO2 CF3 2 、LiC(SO2 CF
3 3 、LiAlCl4 、LiSiF6 、LiClおよ
びLiBrなどが挙げられ、これらのうちのいずれか1
種または2種以上が混合して用いられる。
As the lithium salt, for example, Li
AsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , L
iB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 S
O 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF
3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, LiBr and the like.
Species or a mixture of two or more species is used.

【0018】電解質塩の含有量(濃度)は、溶媒に対し
て3.0mol/kg以下であることが好ましく、0.
5mol/kg以上であればより好ましい。この範囲内
において電解液のイオン伝導度を高くすることができる
からである。
The content (concentration) of the electrolyte salt is preferably not more than 3.0 mol / kg with respect to the solvent.
More preferably, it is 5 mol / kg or more. This is because the ionic conductivity of the electrolytic solution can be increased within this range.

【0019】溶媒は、例えば、液状の有機溶媒などの非
水溶媒により構成されている。液状の非水溶媒というの
は、例えば、1種以上の非水化合物よりなり、25℃に
おける固有粘度が10.0mPa・s以下のものを言
う。なお、電解質塩を溶解した状態での固有粘度が1
0.0m・Pa以下のものでもよく、複数種の非水化合
物を混合して溶媒を構成する場合には、混合した状態で
の固有粘度が10.0m・Pa以下であればよい。この
ような非水溶媒としては、例えば、環状炭酸エステルあ
るいは鎖状炭酸エステルにより代表される物質の1種ま
たは2種以上を混合したものが好ましい。
The solvent is composed of, for example, a non-aqueous solvent such as a liquid organic solvent. The liquid non-aqueous solvent is, for example, one composed of one or more non-aqueous compounds and having an intrinsic viscosity at 25 ° C. of 10.0 mPa · s or less. In addition, the intrinsic viscosity in a state where the electrolyte salt is dissolved is 1
It may be 0.0 m · Pa or less, and when a plurality of non-aqueous compounds are mixed to form a solvent, the intrinsic viscosity in the mixed state may be 10.0 m · Pa or less. As such a non-aqueous solvent, for example, a mixture of one or more substances represented by a cyclic carbonate or a chain carbonate is preferable.

【0020】具体的には、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクト
ン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラ
ン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、
プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジメチルカ
ーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポ
ニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロ
ピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−
メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、
ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、
燐酸トリメチルおよびこれらの化合物の水酸基の一部ま
たは全部をフッ素基に置換したものなどが挙げられる。
Specifically, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran,
2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, 4-methyl-1,3-dioxolan, methyl acetate,
Methyl propionate, ethyl propionate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropyronitrile, N, N-dimethylformamide, N-
Methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone,
N, N'-dimethylimidazolidinone, nitromethane,
Nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide,
Trimethyl phosphate and those obtained by substituting a part or all of the hydroxyl groups of these compounds with a fluorine group are exemplified.

【0021】中でも、この電解質を例えば負極に炭素材
料を用いた電池に用いる場合には、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートのう
ちの少なくとも1種を用いることが好ましい。優れた容
量特性および充放電サイクル特性を得ることができるか
らである。
In particular, when this electrolyte is used for a battery using a carbon material for the negative electrode, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate,
It is preferable to use at least one of dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. This is because excellent capacity characteristics and charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

【0022】この電解質は、また、添加剤として、化1
1に示した炭素と硫黄と炭素とが結合したCSC構造を
有する物質を含んでいる。これにより、この電解質で
は、化学的安定性を向上させることができるようになっ
ている。
This electrolyte is also used as an additive.
1 containing a substance having a CSC structure in which carbon, sulfur and carbon are bonded. Thereby, in this electrolyte, chemical stability can be improved.

【0023】[0023]

【化11】 Embedded image

【0024】CSC構造を有する物質としては、CSC
構造を含んだ複素環式化合物が高い効果を得ることがで
き好ましい。このような物質としては、例えば、化12
に示したチオフェン構造を有するものが挙げられ、具体
的には、化13に示した構造式で表されるチオフェン、
化14に示した構造式で表される1−ベンゾチオフェ
ン、化15に示した構造式で表されるイソナトチオフェ
ン、化16に示した構造式で表されるアリルチオフェ
ン、化17に示した構造式で表されるビニレンチオフェ
ン、あるいは化18に示した構造式で表されるアルキル
チオフェンなどが挙げられる。中でも、化14に示した
1−ベンゾチオフェンは、より高い改善効果を得ること
ができるので特に好ましい。これらのCSC構造を有す
る物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合
して用いても良い。2種以上を混合して用いる場合に
は、相乗的特性改善効果も期待される。
The substance having the CSC structure includes CSC
A heterocyclic compound having a structure is preferable because a high effect can be obtained. Such substances include, for example,
And a thiophene represented by the structural formula shown in Chemical Formula 13;
1-benzothiophene represented by the structural formula shown in Chemical Formula 14, isonatothiophene represented by the structural formula shown in Chemical Formula 15, allylthiophene represented by the structural formula shown in Chemical Formula 16, and shown in Chemical Formula 17 Vinylene thiophene represented by the structural formula, alkylthiophene represented by the structural formula shown in Chemical formula 18, and the like can be given. Among them, 1-benzothiophene shown in Chemical formula 14 is particularly preferable since a higher improvement effect can be obtained. One of these substances having the CSC structure may be used alone, or two or more may be used in combination. When two or more kinds are used in combination, a synergistic property improving effect is also expected.

【0025】[0025]

【化12】 Embedded image

【0026】[0026]

【化13】 Embedded image

【0027】[0027]

【化14】 Embedded image

【0028】[0028]

【化15】 Embedded image

【0029】[0029]

【化16】 Embedded image

【0030】[0030]

【化17】 Embedded image

【0031】[0031]

【化18】 (式中、Cn 2n+1は、nが1以上の任意の整数である
アルキル基を表す。)
Embedded image (Wherein, C n H 2n + 1 is, n represents one or more optional alkyl groups is an integer.)

【0032】このCSC構造を有する物質の含有量は、
CSC構造を有する物質の分子構造または、電極あるい
は溶媒の種類によって異なるが、溶媒に対して、0.0
5質量%以上30質量%以下の範囲内であることが好ま
しく、0.1質量%以上20質量%以下の範囲内であれ
ばより好ましい。この範囲内においてより高い改善効果
を得ることができるからである。
The content of the substance having the CSC structure is as follows:
It depends on the molecular structure of the substance having the CSC structure or the type of the electrode or the solvent.
It is preferably in the range of 5% by mass to 30% by mass, and more preferably in the range of 0.1% by mass to 20% by mass. This is because a higher improvement effect can be obtained within this range.

【0033】なお、この電解質は、これら電解質塩,液
状の溶媒および添加剤などからなる液状のいわゆる電解
液とされていてもよいが、更に、これらを保持する高分
子化合物を含み、ゲル状とされていてもよい。この場
合、高分子化合物の種類および添加量などは、イオン伝
導度が室温で1mS/cm以上となるように調整される
ことが好ましい。
The electrolyte may be a so-called liquid electrolyte comprising these electrolyte salts, a liquid solvent and additives, but may further contain a polymer compound holding them, and form a gel. It may be. In this case, the type and amount of the polymer compound are preferably adjusted so that the ionic conductivity is 1 mS / cm or more at room temperature.

【0034】高分子化合物としては、例えば、ポリアク
リロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニ
リデンとポリヘキサフルオロプロピレンの共重合体、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピ
レン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサ
イド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸
ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブ
タジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレ
ンあるいはポリカーボネートが挙げられる。特に、電気
化学的安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンある
いはポリエチレンオキサイドの構造を持つ高分子化合物
が好ましい。
Examples of the high molecular compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, and polyphosphazene. , Polysiloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. In particular, a polymer compound having a structure of polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable from the viewpoint of electrochemical stability.

【0035】これら高分子化合物には、イオン伝導性を
有さないものもあるが、電解質塩を解離させることがで
き、この解離イオンの移動媒体として作用するものもあ
り、そのどちらを用いてもよい。但し、電解質塩を解離
させることができ、この解離イオンの移動媒体として作
用する高分子化合物は、溶媒としても機能する。よっ
て、このような高分子化合物は、電解質塩の含有量ある
いはCSC構造を有する物質の含有量を規定する際の溶
媒に含まれる。
Some of these high molecular compounds do not have ionic conductivity, but some of them can dissociate the electrolyte salt and act as a transfer medium for the dissociated ions. Good. However, the polymer salt that can dissociate the electrolyte salt and acts as a moving medium for the dissociated ions also functions as a solvent. Therefore, such a polymer compound is included in the solvent when defining the content of the electrolyte salt or the content of the substance having the CSC structure.

【0036】電解液に対する高分子化合物の添加量は、
両者の相溶性によっても異なるが、通常、電解液の5質
量%〜50質量%の範囲内であることが好ましい。
The amount of the polymer compound added to the electrolyte is
Usually, it is preferably in the range of 5% by mass to 50% by mass of the electrolytic solution, though it depends on the compatibility of both.

【0037】この電解質は、例えば、溶媒に電解質塩を
溶解させたのち、CSC構造を有する物質を添加するこ
とにより製造することができる。また、ゲル状とする場
合には、例えば、この電解液を高分子化合物の出発原料
であるモノマーと混合し、モノマーを重合させることに
より製造することができる。
This electrolyte can be produced, for example, by dissolving an electrolyte salt in a solvent and then adding a substance having a CSC structure. In the case of forming a gel, for example, the electrolyte can be produced by mixing the electrolytic solution with a monomer which is a starting material of a polymer compound, and polymerizing the monomer.

【0038】このように本実施の形態に係る電解質によ
れば、CSC構造を有する物質を含むようにしたので、
化学的安定性を向上させることができる。よって、この
電解質を用いて電池などの電気化学素子を構成するよう
にすれば、その特性をより向上させることができる。
As described above, according to the electrolyte according to the present embodiment, since the substance having the CSC structure is included,
Chemical stability can be improved. Therefore, if an electrochemical element such as a battery is formed using this electrolyte, its characteristics can be further improved.

【0039】このような電解質は、例えば、次のような
二次電池に好ましく用いられる。ここでは、電極反応種
としてリチウムを用いた二次電池の例を挙げ、図面を参
照して説明する。
Such an electrolyte is preferably used in, for example, the following secondary batteries. Here, an example of a secondary battery using lithium as an electrode reactive species will be described with reference to the drawings.

【0040】図1は本実施の形態に係る電解質を用いた
二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池
は、いわゆるジェリーロール型といわれるものであり、
ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21
と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回
電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケ
ルのめっきがされた鉄により構成されており、一端部が
閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部に
は、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直
に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
FIG. 1 shows a sectional structure of a secondary battery using the electrolyte according to the present embodiment. This secondary battery is a so-called jelly roll type,
A band-shaped positive electrode 21 is provided inside a substantially hollow cylindrical battery can 11.
And a negative electrode 22 having a wound electrode body 20 wound with a separator 23 interposed therebetween. The battery can 11 is made of, for example, nickel-plated iron, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are respectively arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

【0041】電池缶11の開放端部には、電池蓋14
と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15
および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficie
nt;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してか
しめられることにより取り付けられており、電池缶11
の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池
缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構
15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的
に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱な
どにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク
板15aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電
気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子1
6は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限
し、大電流による異常な発熱を防止するものであり、例
えば、チタン酸バリウム系半導体セラミックスにより構
成されている。ガスケット17は、例えば、絶縁材料に
より構成されており、表面にはアスファルトが塗布され
ている。
At the open end of the battery can 11, a battery cover 14 is provided.
And a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14.
And Positive Temperature Coefficie
nt; PTC element) 16 and caulked via a gasket 17, and the battery can 11
The inside is closed. The battery cover 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery cover 14 via the thermal resistance element 16, and when the internal pressure of the battery becomes higher than a certain level due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15a is inverted. Then, the electrical connection between the battery cover 14 and the spirally wound electrode body 20 is cut off. Thermal resistance element 1
Reference numeral 6 denotes an element for limiting the current by increasing the resistance value when the temperature rises and preventing abnormal heat generation due to a large current, and is made of, for example, a barium titanate-based semiconductor ceramic. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and its surface is coated with asphalt.

【0042】巻回電極体20は、例えば、センターピン
24を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極2
1にはアルミニウムなどよりなる正極リード25が接続
されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リ
ード26が接続されている。正極リード25は安全弁機
構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接
続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され
電気的に接続されている。
The wound electrode body 20 is wound around, for example, a center pin 24. Positive electrode 2 of wound electrode body 20
1 is connected to a positive electrode lead 25 made of aluminum or the like, and the negative electrode 22 is connected to a negative electrode lead 26 made of nickel or the like. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery cover 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

【0043】図2は図1に示した巻回電極体20の一部
を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向
する一対の面を有する正極集電体21aの両面に正極合
剤層21bが設けられた構造を有している。なお、図示
はしないが、正極集電体21aの片面のみに正極合剤層
21bを設けるようにしてもよい。正極集電体21a
は、例えば、厚みが5μm〜50μm程度であり、アル
ミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金
属箔により構成されている。正極合剤層21bは、例え
ば、厚みが80μm〜250μmであり、軽金属である
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料を
含んで構成されている。なお、正極合剤層21bの厚み
は、正極合剤層21bが正極集電体21aの両面に設け
られている場合には、その合計の厚みである。
FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode mixture layer 21b is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21a having a pair of opposing surfaces. Although not shown, the positive electrode mixture layer 21b may be provided only on one side of the positive electrode current collector 21a. Positive electrode current collector 21a
Has a thickness of, for example, about 5 μm to 50 μm, and is made of a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. The positive electrode mixture layer 21b has a thickness of, for example, 80 μm to 250 μm and includes a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium as a light metal. When the positive electrode mixture layer 21b is provided on both surfaces of the positive electrode current collector 21a, the thickness of the positive electrode mixture layer 21b is the total thickness thereof.

【0044】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物,リチウ
ム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチ
ウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合
して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするに
は、一般式Lix MO2 で表されるリチウム複合酸化物
あるいはリチウムを含んだ層間化合物が好ましい。な
お、Mは1種類以上の遷移金属が好ましく、具体的に
は、コバルト(Co),ニッケル(Ni),マンガン
(Mn),鉄(Fe),アルミニウム(Al),バナジ
ウム(V)およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1
種が好ましい。xは、電池の充放電状態によって異な
り、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値であ
る。また、他にも、スピネル型結晶構造を有するLiM
2 4 、あるいはオリビン型結晶構造を有するLiF
ePO4 なども高いエネルギー密度を得ることができる
ので好ましい。
As the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a lithium-containing compound such as lithium oxide, lithium sulfide or an intercalation compound containing lithium is suitable. You may use it. In particular, to increase the energy density, a lithium composite oxide represented by the general formula Li x MO 2 or an intercalation compound containing lithium is preferable. In addition, M is preferably one or more transition metals. Specifically, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum (Al), vanadium (V) and titanium ( At least one of Ti)
Species are preferred. x differs depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually a value in the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10. In addition, LiM having a spinel type crystal structure is also used.
n 2 O 4 or LiF having an olivine type crystal structure
ePO 4 is also preferable because a high energy density can be obtained.

【0045】なお、このような正極材料は、例えば、リ
チウムの炭酸塩,硝酸塩,酸化物あるいは水酸化物と、
遷移金属の炭酸塩,硝酸塩,酸化物あるいは水酸化物と
を所望の組成になるように混合し、粉砕した後、酸素雰
囲気中において600℃〜1000℃の範囲内の温度で
焼成することにより調製される。
Incidentally, such a positive electrode material includes, for example, lithium carbonate, nitrate, oxide or hydroxide,
It is prepared by mixing and pulverizing a transition metal carbonate, nitrate, oxide or hydroxide to have a desired composition, followed by calcination in an oxygen atmosphere at a temperature in the range of 600 ° C to 1000 ° C. Is done.

【0046】正極合剤層21bは、また、例えば導電剤
を含んでおり、必要に応じて更に結着剤を含んでいても
よい。導電剤としては、例えば、黒鉛,カーボンブラッ
クあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料があげら
れ、そのうちの1種または2種以上が混合して用いられ
る。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であ
れば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるよ
うにしてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブ
タジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピ
レンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリビニリデン
フルオロライドなどの高分子材料が挙げられ、そのうち
の1種または2種以上を混合して用いられる。例えば、
図1に示したように正極21および負極22が巻回され
ている場合には、結着剤として柔軟性に富むスチレンブ
タジエン系ゴムあるいはフッ素系ゴムなどを用いること
が好ましい。
The positive electrode mixture layer 21b also contains, for example, a conductive agent, and may further contain a binder if necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black and Ketjen black, and one or more of them are used in combination. Further, in addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as the material has conductivity. Examples of the binder include synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber, fluorine rubber and ethylene propylene diene rubber, and polymer materials such as polyvinylidene fluoride, and one or more of them are mixed. Used as For example,
When the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound as shown in FIG. 1, it is preferable to use a highly flexible styrene-butadiene-based rubber or a fluorine-based rubber as the binder.

【0047】負極22は、例えば、対向する一対の面を
有する負極集電体22aの両面に負極合剤層22bが設
けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負
極集電体22aの片面のみに負極合剤層22bを設ける
ようにしてもよい。負極集電体22aは、良好な電気化
学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有する銅
箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔によ
り構成されている。特に、銅箔は高い電気伝導性を有す
るので最も好ましい。負極集電体22aの厚みは、例え
ば、6μm〜40μm程度であることが好ましい。6μ
mよりも薄いと機械的強度が低下し、製造工程において
負極集電体22aが断裂しやすく、生産効率が低下して
しまうからであり、40μmよりも厚いと電池内におけ
る負極集電体22aの体積比が必要以上に大きくなり、
エネルギー密度を高くすることが難しくなるからであ
る。
The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode mixture layer 22b is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22a having a pair of opposing surfaces. Although not shown, the negative electrode mixture layer 22b may be provided only on one side of the negative electrode current collector 22a. The negative electrode current collector 22a is made of a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil having good electrochemical stability, electric conductivity, and mechanical strength. In particular, copper foil is most preferable because it has high electric conductivity. The thickness of the negative electrode current collector 22a is preferably, for example, about 6 μm to 40 μm. 6μ
If the thickness is smaller than m, the mechanical strength is reduced, the anode current collector 22a is easily broken in the manufacturing process, and the production efficiency is reduced. The volume ratio becomes larger than necessary,
This is because it becomes difficult to increase the energy density.

【0048】負極合剤層22bは、軽金属であるリチウ
ムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料のいずれ
か1種または2種以上を含んで構成されており、必要に
応じて、例えば正極合剤層21bと同様の結着剤を含ん
でいてもよい。負極合剤層22bの厚みは、例えば、8
0μm〜250μmである。この厚みは、負極合剤層2
2bが負極集電体22aの両面に設けられている場合に
は、その合計の厚みである。
The negative electrode mixture layer 22b is composed of one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a light metal. A binder similar to that of the agent layer 21b may be included. The thickness of the negative electrode mixture layer 22b is, for example, 8
0 μm to 250 μm. The thickness of the negative electrode mixture layer 2
When 2b is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 22a, it is the total thickness thereof.

【0049】なお、本明細書において軽金属の吸蔵・離
脱というのは、軽金属イオンがそのイオン性を失うこと
なく電気化学的に吸蔵・離脱されることを言う。これ
は、吸蔵された軽金属が完全なイオン状態で存在する場
合のみならず、完全なイオン状態とは言えない状態で存
在する場合も含む。これらに該当する場合としては、例
えば、黒鉛に対する軽金属イオンの電気化学的なインタ
カレーション反応による吸蔵が挙げられる。また、金属
間化合物あるいは合金の形成による軽金属の吸蔵も挙げ
ることができる。
It should be noted that, in the present specification, the term "storage / release of light metal" means that light metal ions are electrochemically stored / released without losing their ionicity. This includes not only the case where the occluded light metal exists in a perfect ionic state but also the case where the occluded light metal exists in a state that cannot be said to be a perfect ionic state. Such cases include, for example, occlusion by electrochemical intercalation reaction of light metal ions with respect to graphite. Further, occlusion of light metals by forming an intermetallic compound or an alloy can also be mentioned.

【0050】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、例えば、黒鉛,難黒鉛化性炭素あ
るいは易黒鉛化性炭素などの炭素材料が挙げられる。こ
れら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非
常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共
に、良好な充放電サイクル特性を得ることができるので
好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエ
ネルギー密度を得ることができ好ましい。
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon and graphitizable carbon. These carbon materials are preferable because a change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good charge and discharge cycle characteristics can be obtained. Particularly, graphite is preferable because it has a large electrochemical equivalent and can obtain a high energy density.

【0051】黒鉛としては、例えば、真密度が2.10
g/cm3 以上のものが好ましく、2.18g/cm3
以上のものであればより好ましい。なお、このような真
密度を得るには、(002)面のC軸結晶子厚みが1
4.0nm以上であることが必要である。また、(00
2)面の面間隔は0.340nm未満であることが好ま
しく、0.335nm以上0.337nm以下の範囲内
であればより好ましい。
As the graphite, for example, the true density is 2.10
g / cm 3 or more, preferably 2.18 g / cm 3
The above is more preferable. In order to obtain such a true density, the C-axis crystallite thickness of the (002) plane must be 1
It is necessary to be 4.0 nm or more. Also, (00
2) The spacing between the surfaces is preferably less than 0.340 nm, and more preferably 0.335 nm or more and 0.337 nm or less.

【0052】黒鉛は、天然黒鉛でも人造黒鉛でもよい。
人造黒鉛であれば、例えば、有機材料を炭化して高温熱
処理を行い、粉砕・分級することにより得られる。高温
熱処理は、例えば、必要に応じて窒素(N2 )などの不
活性ガス気流中において300℃〜700℃で炭化し、
毎分1℃〜100℃の速度で900℃〜1500℃まで
昇温してこの温度を0時間〜30時間程度保持し仮焼す
ると共に、2000℃以上、好ましくは2500℃以上
に加熱し、この温度を適宜の時間保持することにより行
う。
The graphite may be natural graphite or artificial graphite.
In the case of artificial graphite, for example, it can be obtained by carbonizing an organic material, performing a high-temperature heat treatment, and pulverizing and classifying. The high-temperature heat treatment is performed by, for example, carbonizing at 300 ° C. to 700 ° C. in an inert gas stream such as nitrogen (N 2 ) as necessary,
The temperature is raised from 900 ° C to 1500 ° C at a rate of 1 ° C to 100 ° C per minute, the temperature is maintained for about 0 hours to 30 hours, and calcined, and heated to 2000 ° C or more, preferably 2500 ° C or more. This is performed by maintaining the temperature for an appropriate time.

【0053】出発原料となる有機材料としては、石炭あ
るいはピッチを用いることができる。ピッチには、例え
ば、コールタール,エチレンボトム油あるいは原油など
を高温で熱分解することにより得られるタール類、アス
ファルトなどを蒸留(真空蒸留,常圧蒸留あるいはスチ
ーム蒸留),熱重縮合,抽出,化学重縮合することによ
り得られるもの、木材還流時に生成されるもの、ポリ塩
化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチ
ラートまたは3,5−ジメチルフェノール樹脂がある。
これらの石炭あるいはピッチは、炭化の途中最高400
℃程度において液体として存在し、その温度で保持され
ることで芳香環同士が縮合・多環化し、積層配向した状
態となり、そののち約500℃以上で固体の炭素前駆
体、すなわちセミコークスとなる(液相炭素化過程)。
As the organic material used as a starting material, coal or pitch can be used. For the pitch, for example, tars obtained by pyrolyzing coal tar, ethylene bottom oil or crude oil at a high temperature, asphalt, etc. (vacuum distillation, normal pressure distillation or steam distillation), thermal polycondensation, extraction, Examples include those obtained by chemical polycondensation, those produced at the time of wood reflux, polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, and 3,5-dimethylphenol resin.
These coals or pitches have a maximum of 400
It exists as a liquid at about ℃, and aromatic rings are condensed and polycyclic by being held at that temperature, and it is in a laminated orientation state, and then becomes a solid carbon precursor at about 500 ° C. or higher, that is, semi-coke. (Liquid phase carbonization process).

【0054】有機材料としては、また、ナフタレン,フ
ェナントレン,アントラセン,トリフェニレン,ピレ
ン,ペリレン,ペンタフェン,ペンタセンなどの縮合多
環炭化水素化合物あるいはその誘導体(例えば、上述し
た化合物のカルボン酸,カルボン酸無水物,カルボン酸
イミド)、またはそれらの混合物を用いることができ
る。更に、アセナフチレン,インドール,イソインドー
ル,キノリン,イソキノリン,キノキサリン,フタラジ
ン,カルバゾール,アクリジン,フェナジン,フェナン
トリジンなどの縮合複素環化合物あるいはその誘導体、
またはそれらの混合物を用いることもできる。
Examples of the organic material include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, perylene, pentaphen, and pentacene, and derivatives thereof (for example, carboxylic acids and carboxylic anhydrides of the above compounds). , Carboximides), or mixtures thereof. Further, condensed heterocyclic compounds such as acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine and derivatives thereof;
Alternatively, a mixture thereof can be used.

【0055】なお、粉砕は、炭化,仮焼の前後、あるい
は黒鉛化前の昇温過程の間のいずれで行ってもよい。こ
れらの場合には、最終的に粉末状態で黒鉛化のための熱
処理が行われる。但し、嵩密度および破壊強度の高い黒
鉛粉末を得るには、原料を成型したのち熱処理を行い、
得られた黒鉛化成型体を粉砕・分級することが好まし
い。
The pulverization may be performed before or after carbonization or calcination, or during the heating process before graphitization. In these cases, heat treatment for graphitization is finally performed in a powder state. However, to obtain graphite powder with high bulk density and high breaking strength, heat treatment is performed after molding the raw material,
It is preferable to pulverize and classify the obtained graphitized molded body.

【0056】例えば、黒鉛化成型体を作製する場合に
は、フィラーとなるコークスと、成型剤あるいは焼結剤
となるバインダーピッチとを混合して成型したのち、こ
の成型体を1000℃以下の低温で熱処理する焼成工程
と、焼成体に溶融させたバインダーピッチを含浸させる
ピッチ含浸工程とを数回繰り返してから、高温で熱処理
する。含浸させたバインダーピッチは、以上の熱処理過
程で炭化し、黒鉛化される。ちなみに、この場合には、
フィラー(コークス)とバインダーピッチとを原料にし
ているので多結晶体として黒鉛化し、また原料に含まれ
る硫黄や窒素が熱処理時にガスとなって発生することか
ら、その通り路に微小な空孔が形成される。よって、こ
の空孔により、リチウムの吸蔵・離脱反応が進行し易し
くなると共に、工業的に処理効率が高いという利点もあ
る。なお、成型体の原料としては、それ自身に成型性、
焼結性を有するフィラーを用いてもよい。この場合に
は、バインダーピッチの使用は不要である。
For example, in the case of producing a graphitized molded body, coke as a filler and binder pitch as a molding agent or a sintering agent are mixed and molded. And the pitch impregnating step of impregnating the sintered body with the melted binder pitch is repeated several times, followed by heat treatment at a high temperature. The impregnated binder pitch is carbonized and graphitized in the above heat treatment process. By the way, in this case,
Since filler (coke) and binder pitch are used as raw materials, it is graphitized as a polycrystal, and since sulfur and nitrogen contained in the raw materials are generated as a gas during heat treatment, minute holes are formed in the passage. It is formed. Accordingly, the vacancies facilitate the progress of the insertion and extraction reaction of lithium, and also have the advantage of high industrial processing efficiency. In addition, as a raw material of the molded body, the moldability itself,
A filler having sinterability may be used. In this case, it is not necessary to use a binder pitch.

【0057】難黒鉛化性炭素としては、(002)面の
面間隔が0.37nm以上、真密度が1.70g/cm
3 未満であると共に、空気中での示差熱分析(differen
tialthermal analysis ;DTA)において700℃以
上に発熱ピークを示さないものが好ましい。
The non-graphitizable carbon has a (002) plane spacing of 0.37 nm or more and a true density of 1.70 g / cm.
With less than 3, differential thermal analysis in air (Differen
Those which do not show an exothermic peak above 700 ° C. in tial thermal analysis (DTA) are preferred.

【0058】このような難黒鉛化性炭素は、例えば、有
機材料を1200℃程度で熱処理し、粉砕・分級するこ
とにより得られる。熱処理は、例えば、必要に応じて3
00℃〜700℃で炭化した(固相炭素化過程)のち、
毎分1℃〜100℃の速度で900℃〜1300℃まで
昇温し、この温度を0〜30時間程度保持することによ
り行う。粉砕は、炭化の前後、あるいは昇温過程の間で
行ってもよい。
Such non-graphitizable carbon can be obtained, for example, by subjecting an organic material to a heat treatment at about 1200 ° C., followed by pulverization and classification. The heat treatment is, for example, 3
After carbonization at 00 ° C to 700 ° C (solid carbonization process),
The temperature is raised from 900 ° C. to 1300 ° C. at a rate of 1 ° C. to 100 ° C. per minute, and the temperature is maintained for about 0 to 30 hours. The pulverization may be performed before or after carbonization, or during the heating process.

【0059】出発原料となる有機材料としては、例え
ば、フルフリルアルコールあるいはフルフラールの重合
体,共重合体、またはこれらの高分子と他の樹脂との共
重合体であるフラン樹脂を用いることができる。また、
フェノール樹脂,アクリル樹脂,ハロゲン化ビニル樹
脂,ポリイミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ポリアミ
ド樹脂,ポリアセチレンあるいはポリパラフェニレンな
どの共役系樹脂、セルロースあるいはその誘導体、コー
ヒー豆類、竹類、キトサンを含む甲殻類、バクテリアを
利用したバイオセルロース類を用いることもできる。更
に、水素原子(H)と炭素原子(C)との原子数比H/
Cが例えば0.6〜0.8である石油ピッチに酸素
(O)を含む官能基を導入(いわゆる酸素架橋)させた
化合物を用いることもできる。
As the organic material used as a starting material, for example, furfuryl alcohol or furfural polymer or copolymer, or furan resin which is a copolymer of these polymers and other resins can be used. . Also,
Phenol resin, acrylic resin, vinyl halide resin, polyimide resin, polyamide imide resin, polyamide resin, conjugated resin such as polyacetylene or polyparaphenylene, cellulose or derivatives thereof, coffee beans, bamboo, shellfish including chitosan, bacteria Biocelluloses utilizing the same can also be used. Furthermore, the atomic ratio H / of hydrogen atoms (H) and carbon atoms (C)
A compound in which a functional group containing oxygen (O) is introduced (so-called oxygen cross-linking) into petroleum pitch in which C is, for example, 0.6 to 0.8 can also be used.

【0060】この化合物における酸素の含有率は3%以
上であることが好ましく、5%以上であればより好まし
い(特開平3−252053号公報参照)。酸素の含有
率は炭素材料の結晶構造に影響を与え、これ以上の含有
率において難黒鉛化性炭素の物性を高めることができ、
負極22の容量を向上させることができるからである。
ちなみに、石油ピッチは、例えば、コールタール,エチ
レンボトム油あるいは原油などを高温で熱分解すること
により得られるタール類、またはアスファルトなどを、
蒸留(真空蒸留,常圧蒸留あるいはスチーム蒸留),熱
重縮合,抽出あるいは化学重縮合することにより得られ
る。また、酸化架橋形成方法としては、例えば、硝酸,
硫酸,次亜塩素酸あるいはこれらの混酸などの水溶液と
石油ピッチとを反応させる湿式法、空気あるいは酸素な
どの酸化性ガスと石油ピッチとを反応させる乾式法、ま
たは硫黄,硝酸アンモニウム,過硫酸アンモニア,塩化
第二鉄などの固体試薬と石油ピッチとを反応させる方法
を用いることができる。
The oxygen content of this compound is preferably at least 3%, more preferably at least 5% (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-252553). The oxygen content affects the crystal structure of the carbon material, and at a higher content, the physical properties of the non-graphitizable carbon can be increased.
This is because the capacity of the negative electrode 22 can be improved.
Incidentally, petroleum pitch is, for example, coal tar, tar bottoms obtained by pyrolyzing ethylene bottom oil or crude oil at high temperature, or asphalt,
It is obtained by distillation (vacuum distillation, normal pressure distillation or steam distillation), thermal polycondensation, extraction or chemical polycondensation. Examples of the oxidative crosslinking method include nitric acid,
A wet method in which an aqueous solution of sulfuric acid, hypochlorous acid, or a mixed acid thereof is reacted with petroleum pitch, a dry method in which an oxidizing gas such as air or oxygen is reacted with petroleum pitch, or sulfur, ammonium nitrate, ammonium persulfate, A method of reacting a solid reagent such as ferric chloride with petroleum pitch can be used.

【0061】なお、出発原料となる有機材料はこれらに
限定されず、酸素架橋処理などにより固相炭化過程を経
て難黒鉛化性炭素となり得る有機材料であれば、他の有
機材料でもよい。
The organic material used as a starting material is not limited to these, and any other organic material may be used as long as it is an organic material that can be made non-graphitizable carbon through a solid phase carbonization process by oxygen crosslinking or the like.

【0062】難黒鉛化性炭素としては、上述した有機材
料を出発原料として製造されるものの他、特開平3−1
37010号公報に記載されているリン(P)と酸素と
炭素とを主成分とする化合物も、上述した物性パラメー
タを示すので好ましい。
As the non-graphitizable carbon, those produced using the above-mentioned organic materials as starting materials, as well as those described in
A compound containing phosphorus (P), oxygen and carbon as main components described in 37010 is also preferable because it shows the above-mentioned physical property parameters.

【0063】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、また、リチウムと合金あるいは化
合物を形成可能な金属あるいは半導体、またはこれらの
合金あるいは化合物が挙げられる。これらは高いエネル
ギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素
材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得
ることができると共に、優れたサイクル特性を得ること
ができるのでより好ましい。
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a metal or a semiconductor capable of forming an alloy or a compound with lithium, or an alloy or a compound thereof. These are preferable because a high energy density can be obtained, and it is more preferable to use them together with a carbon material because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.

【0064】このような金属あるいは半導体としては、
例えば、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム(A
l)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Z
n)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウ
ム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀
(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)
およびイットリウム(Y)が挙げられる。これらの合金
あるいは化合物としては、例えば、化学式Mas Mbt
Liu 、あるいは化学式Map Mcq Mdr で表される
ものが挙げられる。これら化学式において、Maはリチ
ウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素および
半導体元素のうちの少なくとも1種を表し、Mbはリチ
ウムおよびMa以外の金属元素および半導体元素のうち
少なくとも1種を表し、Mcは非金属元素の少なくとも
1種を表し、MdはMa以外の金属元素および半導体元
素のうち少なくとも1種を表す。また、s、t、u、
p、qおよびrの値はそれぞれs>0、t≧0、u≧
0、p>0、q>0、r≧0である。
As such a metal or semiconductor,
For example, tin (Sn), lead (Pb), aluminum (A
l), indium (In), silicon (Si), zinc (Z
n), antimony (Sb), bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr)
And yttrium (Y). These alloys or compounds, e.g., chemical formula Ma s Mb t
Li u, or include those represented by the chemical formula Ma p Mc q Md r. In these chemical formulas, Ma represents at least one of a metal element and a semiconductor element capable of forming an alloy or a compound with lithium; Mb represents at least one of a metal element and a semiconductor element other than lithium and Ma; Represents at least one kind of non-metallic element, and Md represents at least one kind of metallic element and semiconductor element other than Ma. Also, s, t, u,
The values of p, q and r are s> 0, t ≧ 0, u ≧
0, p> 0, q> 0, r ≧ 0.

【0065】中でも、4B族の金属元素あるいは半導体
元素、またはそれらの合金あるいは化合物が好ましく、
特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはそれらの
合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでも
アモルファスのものでもよい。
Among them, a metal element or a semiconductor element of group 4B, or an alloy or compound thereof is preferable.
Particularly preferred are silicon or tin, or alloys or compounds thereof. These may be crystalline or amorphous.

【0066】このような合金あるいは化合物について具
体的に例を挙げれば、LiAl、AlSb、CuMgS
b、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Mg2 Sn、N
2Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、Ni
Si2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeS
2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VS
2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、S
2 2 O、SiOv (0<v≦2)、SnOw (0<
w≦2)、SnSiO3 、LiSiOあるいはLiSn
Oなどがある。
For such an alloy or compound,
To give an example, LiAl, AlSb, CuMgS
b, SiBFour, SiB6, MgTwoSi, MgTwoSn, N
iTwoSi, TiSiTwo, MoSiTwo, CoSiTwo, Ni
SiTwo, CaSiTwo, CrSiTwo, CuFiveSi, FeS
iTwo, MnSiTwo, NbSiTwo, TaSiTwo, VS
i Two, WSiTwo, ZnSiTwo, SiC, SiThreeNFour, S
iTwoNTwoO, SiOv(0 <v ≦ 2), SnOw(0 <
w ≦ 2), SnSiOThree, LiSiO or LiSn
O and the like.

【0067】リチウムを吸蔵および離脱することが可能
な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高
分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、酸化
鉄,酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデンなどの酸化
物や、あるいはLiN3 などが挙げられ、高分子材料と
してはポリアセチレン,ポリアニリンあるいはポリピロ
ールなどが挙げられる。
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include other metal compounds and polymer materials. Examples of other metal compounds include oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide, and LiN 3. Examples of polymer materials include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

【0068】また、この二次電池では、充電の過程にお
いて、開回路電圧(すなわち電池電圧)が過充電電圧よ
りも低い時点で負極22にリチウム金属が析出し始める
ようになっている。つまり、開回路電圧が過充電電圧よ
りも低い状態において負極22にリチウム金属が析出し
ており、負極22の容量は、リチウムの吸蔵・離脱によ
る容量成分と、リチウム金属の析出・溶解による容量成
分との和で表される。従って、この二次電池では、リチ
ウムを吸蔵・離脱可能な負極材料とリチウム金属との両
方が負極活物質として機能し、リチウムを吸蔵・離脱可
能な負極材料はリチウム金属が析出する際の基材となっ
ている。
In this secondary battery, during the charging process, lithium metal starts to precipitate on the negative electrode 22 when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) is lower than the overcharge voltage. That is, when the open circuit voltage is lower than the overcharge voltage, lithium metal is deposited on the negative electrode 22, and the capacity of the negative electrode 22 is based on the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to deposition and dissolution of lithium metal. And the sum of Therefore, in this secondary battery, both the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and the lithium metal function as the negative electrode active material, and the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is the base material when the lithium metal is deposited. It has become.

【0069】なお、過充電電圧というのは、電池が過充
電状態になった時の開回路電圧を指し、例えば、日本蓄
電池工業会(電池工業会)の定めた指針の一つである
「リチウム二次電池安全性評価基準ガイドライン」(S
BA G1101)に記載され定義される「完全充電」
された電池の開回路電圧よりも高い電圧を指す。また換
言すれば、各電池の公称容量を求める際に用いた充電方
法、標準充電方法、もしくは推奨充電方法を用いて充電
した後の開回路電圧よりも高い電圧を指す。具体的に
は、この二次電池では、例えば開回路電圧が4.2Vの
時に完全充電となり、開回路電圧が0V以上4.2V以
下の範囲内の一部においてリチウムを吸蔵・離脱可能な
負極材料の表面にリチウム金属が析出している。
The overcharge voltage refers to an open circuit voltage when the battery is overcharged. For example, one of the guidelines set by the Japan Storage Battery Association (Battery Manufacturers Association) is “lithium”. Guideline for Secondary Battery Safety Evaluation Standards ”(S
"Full charge" as defined and defined in BA G1101)
Refers to a voltage higher than the open circuit voltage of the battery. In other words, it refers to a voltage higher than the open circuit voltage after charging using the charging method, the standard charging method, or the recommended charging method used to determine the nominal capacity of each battery. Specifically, in this secondary battery, for example, the battery is fully charged when the open circuit voltage is 4.2 V, and the negative electrode capable of inserting and extracting lithium in a part of the open circuit voltage in the range of 0 V or more and 4.2 V or less. Lithium metal is deposited on the surface of the material.

【0070】これにより、この二次電池では、高いエネ
ルギー密度を得ることができると共に、サイクル特性お
よび急速充電特性を向上させることができるようになっ
ている。これは、負極22にリチウム金属を析出させる
という点では負極にリチウム金属あるいはリチウム合金
を用いたいわゆるリチウム二次電池と同様であるが、リ
チウムを吸蔵・離脱可能な負極材料にリチウム金属を析
出させるようにしたことにより、次のような利点が生じ
るためであると考えられる。
As a result, in this secondary battery, a high energy density can be obtained, and the cycle characteristics and the rapid charging characteristics can be improved. This is similar to a so-called lithium secondary battery using lithium metal or a lithium alloy for the negative electrode in that lithium metal is deposited on the negative electrode 22, but deposits lithium metal on a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium. This is considered to be because the following advantages are obtained.

【0071】第1に、いわゆるリチウム二次電池ではリ
チウム金属を均一に析出させることが難しく、それがサ
イクル特性を劣化させる原因となっていたが、リチウム
を吸蔵・離脱可能な負極材料は一般的に表面積が大きい
ので、この二次電池ではリチウム金属を均一に析出させ
ることができることである。第2に、いわゆるリチウム
二次電池ではリチウム金属の析出・溶出に伴う体積変化
が大きく、それもサイクル特性を劣化させる原因となっ
ていたが、この二次電池ではリチウムを吸蔵・離脱可能
な負極材料の粒子間の隙間にもリチウム金属が析出する
ので体積変化が少ないことである。第3に、いわゆるリ
チウム二次電池ではリチウム金属の析出・溶解量が多け
れば多いほど上記の問題も大きくなるが、この二次電池
ではリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料によるリチウ
ムの吸蔵・離脱も充放電容量に寄与するので、電池容量
が大きいわりにはリチウム金属の析出・溶解量が小さい
ことである。第4に、いわゆるリチウム二次電池では急
速充電を行うとリチウム金属がより不均一に析出してし
まうのでサイクル特性が更に劣化してしまうが、この二
次電池では充電初期においてはリチウムを吸蔵・離脱可
能な負極材料にリチウムが吸蔵されるので急速充電が可
能となることである。
First, it is difficult to deposit lithium metal uniformly in a so-called lithium secondary battery, which causes deterioration of cycle characteristics. However, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is generally used. In this secondary battery, lithium metal can be uniformly deposited because the surface area is large. Secondly, in a so-called lithium secondary battery, the volume change accompanying the precipitation and elution of lithium metal is large, which also causes deterioration of the cycle characteristics. In this secondary battery, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium is used. The lithium metal precipitates also in the gaps between the particles of the material, so that the volume change is small. Third, in a so-called lithium secondary battery, the larger the amount of lithium metal deposited / dissolved, the greater the above problem. However, in this secondary battery, lithium is inserted / extracted by a negative electrode material capable of inserting / extracting lithium. Also contributes to the charge / discharge capacity, which means that the amount of lithium metal deposited and dissolved is small in spite of the large battery capacity. Fourth, in a so-called lithium secondary battery, when rapid charging is performed, lithium metal is more unevenly deposited, thereby further deteriorating the cycle characteristics. However, in this secondary battery, lithium is initially stored and charged. Since lithium is occluded in the detachable negative electrode material, rapid charging becomes possible.

【0072】これらの利点をより効果的に得るために
は、例えば、開回路電圧が過充電電圧になる前の最大電
圧時において負極22に析出するリチウム金属の最大析
出容量は、リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料の充電
容量能力の0.05倍以上3.0倍以下であることが好
ましい。リチウム金属の析出量が多過ぎるといわゆるリ
チウム二次電池と同様の問題が生じてしまい、少な過ぎ
ると充放電容量を十分に大きくすることができないから
である。また、例えば、リチウムを吸蔵・離脱可能な負
極材料の放電容量能力は、150mAh/g以上である
ことが好ましい。リチウムの吸蔵・離脱能力が大きいほ
どリチウム金属の析出量は相対的に少なくなるからであ
る。なお、負極材料の充電容量能力は、例えば、リチウ
ム金属を対極として、この負極材料を負極活物質とした
負極について0Vになるまで定電流・定電圧法で充電し
た時の電気量から求められる。負極材料の放電容量能力
は、例えば、これに引き続き、定電流法で10時間以上
かけて負極の電位が2.5Vとなるまで放電した時の電
気量から求められる。
In order to obtain these advantages more effectively, for example, the maximum deposition capacity of lithium metal deposited on the negative electrode 22 at the maximum voltage before the open circuit voltage becomes the overcharge voltage is determined as follows. It is preferable that the charge capacity is 0.05 times or more and 3.0 times or less the rechargeable negative electrode material. If the amount of lithium metal deposited is too large, a problem similar to that of a so-called lithium secondary battery occurs. If the amount is too small, the charge / discharge capacity cannot be sufficiently increased. Also, for example, the discharge capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is preferably 150 mAh / g or more. This is because the greater the ability to insert and extract lithium, the smaller the amount of lithium metal deposited. The charge capacity of the negative electrode material can be determined, for example, from the amount of electricity when a negative electrode using lithium metal as a counter electrode and the negative electrode material as a negative electrode active material is charged by a constant current / constant voltage method until the voltage becomes 0 V. The discharge capacity capacity of the negative electrode material is obtained, for example, from the quantity of electricity when the negative electrode is discharged until the potential of the negative electrode becomes 2.5 V over 10 hours or more by a constant current method.

【0073】セパレータ23は、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレン
などの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多
孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質
膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオ
レフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつ
シャットダウン効果による電池の安全性向上を図ること
ができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100
℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効
果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れて
いるので、セパレータ23を構成する材料として好まし
い。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安
定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプ
ロピレンと共重合させたり、またはブレンド化すること
で用いることができる。
The separator 23 is made of, for example, a porous film made of a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene or polyethylene, or a porous film made of ceramic. The structure may be modified. Above all, a polyolefin porous film is preferable because it has an excellent short-circuit prevention effect and can improve battery safety by a shutdown effect. In particular, polyethylene is 100
Since the shutdown effect can be obtained in the range of not less than 160 ° C. and the electrochemical stability is excellent, it is preferable as the material forming the separator 23. In addition, polypropylene is also preferable, and any other resin having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

【0074】このポリオレフィン製の多孔質膜は、例え
ば、溶融状態のポリオレフィン組成物に溶融状態で液状
の低揮発性溶媒を混練し、均一なポリオレフィン組成物
の高濃度溶液としたのち、これをダイスにより成型し、
冷却してゲル状シートとし、延伸することにより得られ
る。
The porous film made of polyolefin is prepared, for example, by kneading a liquid low-volatile solvent in a molten state with a polyolefin composition in a molten state to obtain a uniform high-concentration solution of the polyolefin composition. Molded by
It is obtained by cooling into a gel-like sheet and stretching.

【0075】低揮発性溶媒としては、例えば、ノナン,
デカン,デカリン,p−キシレン,ウンデカンあるいは
流動パラフィンなどの低揮発性脂肪族または環式の炭化
水素を用いることができる。ポリオレフィン組成物と低
揮発性溶媒との配合割合は、両者の合計を100質量%
として、ポリオレフィン組成物が10質量%以上80質
量%以下、更には15質量%以上70質量%以下である
ことが好ましい。ポリオレフィン組成物が少なすぎる
と、成型時にダイス出口で膨潤あるいはネックインが大
きくなり、シート成形が困難となるからである。一方、
ポリオレフィン組成物が多すぎると、均一な溶液を調製
することが難しいからである。
As the low volatile solvent, for example, nonane,
Low volatile aliphatic or cyclic hydrocarbons such as decane, decalin, p-xylene, undecane or liquid paraffin can be used. The mixing ratio of the polyolefin composition and the low-volatile solvent is 100% by mass of the total of both.
The content of the polyolefin composition is preferably from 10% by mass to 80% by mass, and more preferably from 15% by mass to 70% by mass. If the amount of the polyolefin composition is too small, swelling or neck-in becomes large at the die exit during molding, and sheet molding becomes difficult. on the other hand,
If the amount of the polyolefin composition is too large, it is difficult to prepare a uniform solution.

【0076】ポリオレフィン組成物の高濃度溶液をダイ
スにより成型する際には、シートダイスの場合、ギャッ
プは例えば0.1mm以上5mm以下とすることが好ま
しい。また、押し出し温度は140℃以上250℃以
下、押し出し速度は2cm/分以上30cm/分以下と
することが好ましい。
When a high-concentration solution of the polyolefin composition is molded with a die, in the case of a sheet die, the gap is preferably, for example, 0.1 mm or more and 5 mm or less. Further, the extrusion temperature is preferably from 140 ° C. to 250 ° C., and the extrusion speed is preferably from 2 cm / min to 30 cm / min.

【0077】冷却は、少なくともゲル化温度以下まで行
う。冷却方法としては、冷風,冷却水,その他の冷却媒
体に直接接触させる方法、または冷媒で冷却したロール
に接触させる方法などを用いることができる。なお、ダ
イスから押し出したポリオレフィン組成物の高濃度溶液
は、冷却前あるいは冷却中に1以上10以下、好ましく
は1以上5以下の引取比で引き取ってもよい。引取比が
大きすぎると、ネックインが大きくなり、また延伸する
際に破断も起こしやすくなり、好ましくないからであ
る。
The cooling is performed to at least the gelling temperature or lower. As a cooling method, a method of directly contacting with cold air, cooling water, or another cooling medium, a method of contacting with a roll cooled by a refrigerant, or the like can be used. The high-concentration solution of the polyolefin composition extruded from the die may be taken at a take-up ratio of 1 to 10 and preferably 1 to 5 before or during cooling. If the take-up ratio is too large, neck-in becomes large, and breakage tends to occur during stretching, which is not preferable.

【0078】ゲル状シートの延伸は、例えば、このゲル
状シートを加熱し、テンター法、ロール法、圧延法ある
いはこれらを組み合わせた方法により、二軸延伸で行う
ことが好ましい。その際、縦横同時延伸でも、逐次延伸
のいずれでもよいが、特に、同時二次延伸が好ましい。
延伸温度は、ポリオレフィン組成物の融点に10℃を加
えた温度以下、更には結晶分散温度以上融点未満とする
ことが好ましい。延伸温度が高すぎると、樹脂の溶融に
より延伸による効果的な分子鎖配向ができず好ましくな
いからであり、延伸温度が低すぎると、樹脂の軟化が不
十分となり、延伸の際に破膜しやすく、高倍率の延伸が
できないからである。
The stretching of the gel-like sheet is preferably carried out by biaxial stretching, for example, by heating this gel-like sheet and employing a tenter method, a roll method, a rolling method or a combination thereof. At that time, either vertical or horizontal simultaneous stretching or sequential stretching may be used, but simultaneous secondary stretching is particularly preferable.
The stretching temperature is preferably equal to or lower than the temperature obtained by adding 10 ° C. to the melting point of the polyolefin composition, and more preferably equal to or higher than the crystal dispersion temperature and lower than the melting point. If the stretching temperature is too high, an effective molecular chain orientation due to stretching cannot be performed due to melting of the resin, which is not preferable.If the stretching temperature is too low, the softening of the resin becomes insufficient and the film breaks during stretching. This is because it is easy to perform stretching at a high magnification.

【0079】なお、ゲル状シートを延伸したのち、延伸
した膜を揮発溶剤で洗浄し、残留する低揮発性溶媒を除
去することが好ましい。洗浄したのちは、延伸した膜を
加熱あるいは送風により乾燥させ、洗浄溶媒を揮発させ
る。洗浄溶剤としては、例えば、ペンタン,ヘキサン,
ヘブタンなどの炭化水素、塩化メチレン,四塩化炭素な
どの塩素系炭化水素、三フッ化エタンなどのフッ化炭
素、またはジエチルエーテル,ジオキサンなどのエーテ
ル類のように易揮発性のものを用いる。洗浄溶剤は用い
た低揮発性溶媒に応じて選択され、単独あるいは混合し
て用いられる。洗浄は、揮発性溶剤に浸漬して抽出する
方法、揮発性溶剤を振り掛ける方法、あるいはこれらを
組み合わせた方法により行うことができる。この洗浄
は、延伸した膜中の残留低揮発性溶媒がポリオレフィン
組成物100質量部に対して1質量部未満となるまで行
う。
After stretching the gel-like sheet, it is preferable to wash the stretched film with a volatile solvent to remove the remaining low-volatile solvent. After washing, the stretched film is dried by heating or blowing, and the washing solvent is volatilized. As the cleaning solvent, for example, pentane, hexane,
A volatile substance such as a hydrocarbon such as hebutane, a chlorinated hydrocarbon such as methylene chloride or carbon tetrachloride, a fluorocarbon such as ethane trifluoride, or an ether such as diethyl ether or dioxane is used. The washing solvent is selected according to the low-volatile solvent used, and used alone or in combination. The washing can be performed by a method of immersing in a volatile solvent for extraction, a method of sprinkling with a volatile solvent, or a method of combining these. This washing is performed until the residual low-volatile solvent in the stretched film becomes less than 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin composition.

【0080】セパレータ23には、本実施の形態に係る
電解質が含浸されている。この電解質には、電解質塩と
してリチウム塩が含まれている。本実施の形態では、電
解質にCSC構造を有する物質が含まれているので、電
解質の化学的安定性が高くなっており、電極反応の可逆
性が改善され、放電容量あるいは充放電サイクル特性な
どを改善できるようになっている。
The separator 23 is impregnated with the electrolyte according to the present embodiment. This electrolyte contains a lithium salt as an electrolyte salt. In the present embodiment, since the electrolyte contains a substance having a CSC structure, the chemical stability of the electrolyte is increased, the reversibility of the electrode reaction is improved, and the discharge capacity or charge / discharge cycle characteristics are improved. It can be improved.

【0081】この二次電池は、例えば、次のようにして
製造することができる。
This secondary battery can be manufactured, for example, as follows.

【0082】まず、例えば、リチウムを吸蔵・離脱可能
な正極材料と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤
を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン
などの溶剤に分散してペースト状の正極合剤スラリーと
する。この正極合剤スラリーを正極集電体21aに塗布
し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧
縮成型して正極合剤層21bを形成し、正極21を作製
する。
First, for example, a positive electrode mixture is prepared by mixing a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, a conductive agent, and a binder, and this positive electrode mixture is mixed with N-methyl-2-pyrrolidone or the like. To a paste-like positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21a, the solvent is dried, and then compression-molded by a roll press or the like to form the positive electrode mixture layer 21b, and the positive electrode 21 is manufactured.

【0083】次いで、例えば、リチウムを吸蔵・離脱可
能な負極材料と、結着剤とを混合して負極合剤を調製
し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの
溶剤に分散してペースト状の負極合剤スラリーとする。
この負極合剤スラリーを負極集電体22aに塗布し溶剤
を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型
して負極合剤層22bを形成し、負極22を作製する。
Next, for example, a negative electrode material is prepared by mixing a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and a binder, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. To form a paste-like negative electrode mixture slurry.
The negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22a, the solvent is dried, and then compression-molded by a roll press or the like to form the negative electrode mixture layer 22b, thereby producing the negative electrode 22.

【0084】続いて、正極集電体21aに正極リード2
5を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22
aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。その
のち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して
巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶
接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に
溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶
縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正
極21および負極22を電池缶11の内部に収納したの
ち、電解質を電池缶11の内部に注入し、セパレータ2
3に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電
池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガ
スケット17を介してかしめることにより固定する。
Subsequently, the positive electrode lead 2 is connected to the positive electrode current collector 21a.
5 is attached by welding or the like.
The negative electrode lead 26 is attached to “a” by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound via the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13 are housed inside the battery can 11. After housing the positive electrode 21 and the negative electrode 22 inside the battery can 11, an electrolyte is injected into the inside of the battery can 11,
3 impregnated. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the thermal resistance element 16 are fixed to the open end of the battery can 11 by caulking via the gasket 17.

【0085】また、正極リード25および負極リード2
6を取り付けたのち、正極合剤層21bおよび負極合剤
層22bに電解質を塗布し、正極21と負極22とをセ
パレータ23を介して巻回するようにしてもよい。後
は、上述したようにして、電池缶11の内部に収納し、
電池蓋14を固定する。これにより、図1に示した二次
電池が形成される。
The positive electrode lead 25 and the negative electrode lead 2
After attaching 6, the electrolyte may be applied to the positive electrode mixture layer 21b and the negative electrode mixture layer 22b, and the positive electrode 21 and the negative electrode 22 may be wound via the separator 23. After that, as described above, it is stored inside the battery can 11,
The battery cover 14 is fixed. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is formed.

【0086】この二次電池は次のように作用する。This secondary battery operates as follows.

【0087】この二次電池では、充電を行うと、正極合
剤層21bからリチウムイオンが離脱し、セパレータ2
3に含浸された電解液を介して、まず、負極合剤層22
bに含まれるリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料に吸
蔵される。更に充電を続けると、開回路電圧が過充電電
圧よりも低い状態において、充電容量がリチウムを吸蔵
・離脱可能な負極材料の充電容量能力を超え、リチウム
を吸蔵・離脱可能な負極材料の表面にリチウム金属が析
出し始める。そののち、充電を終了するまで負極22に
はリチウム金属が析出し続ける。これにより、負極合剤
層22bの外観は、例えばリチウムを吸蔵・離脱可能な
負極材料として炭素材料を用いる場合、黒色から黄金
色、更には白銀色へと変化する。
In this secondary battery, when charged, lithium ions are released from the positive electrode mixture layer 21b, and the separator 2
First, the negative electrode mixture layer 22
The lithium contained in b is stored in a negative electrode material that can be inserted and extracted. When charging is further continued, in the state where the open circuit voltage is lower than the overcharge voltage, the charge capacity exceeds the charge capacity capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, and the surface of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is charged. Lithium metal begins to precipitate. Thereafter, lithium metal continues to be deposited on the negative electrode 22 until charging is completed. As a result, the appearance of the negative electrode mixture layer 22b changes from black to golden, and further to white silver when, for example, a carbon material is used as the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium.

【0088】次いで、放電を行うと、まず、負極22に
析出したリチウム金属がイオンとなって溶出し、セパレ
ータ23に含浸された電解液を介して、正極合剤層21
bに吸蔵される。更に放電を続けると、負極合剤層22
b中のリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料に吸蔵され
たリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極合剤層
21bに吸蔵される。よって、この二次電池では、いわ
ゆるリチウム二次電池およびリチウムイオン二次電池の
両方の特性、すなわち高いエネルギー密度および良好な
充放電サイクル特性が得られる。
Next, when discharging is performed, first, the lithium metal deposited on the negative electrode 22 is eluted as ions, and is passed through the electrolyte impregnated in the separator 23.
b. When the discharge is further continued, the negative electrode mixture layer 22
The lithium ions occluded in the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium in b are released and occluded in the positive electrode mixture layer 21b via the electrolytic solution. Therefore, in this secondary battery, characteristics of both a so-called lithium secondary battery and a lithium ion secondary battery, that is, high energy density and good charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

【0089】特に本実施の形態では、電解質にCSC構
造を有する物質を含んでいるので、電解質の化学的安定
性が向上し、電極反応の可逆性が改善され、放電容量あ
るいは充放電サイクル特性などがより改善される。
In particular, in the present embodiment, since the electrolyte contains a substance having a CSC structure, the chemical stability of the electrolyte is improved, the reversibility of the electrode reaction is improved, and the discharge capacity or charge / discharge cycle characteristics are improved. Is more improved.

【0090】このように本実施の形態によれば、電解質
にCSC構造を有する物質を含んでいるので、電解質の
化学的安定性を向上させることができ、電極反応の可逆
性が改善され、放電容量あるいは充放電サイクル特性な
どの電池特性をより改善することができる。よって、高
エネルギー密度化および長寿命化を実現することができ
る。
As described above, according to the present embodiment, since the electrolyte contains the substance having the CSC structure, the chemical stability of the electrolyte can be improved, the reversibility of the electrode reaction can be improved, and the discharge can be improved. Battery characteristics such as capacity or charge / discharge cycle characteristics can be further improved. Therefore, higher energy density and longer life can be realized.

【0091】なお、上記では、負極22の容量が、リチ
ウムの吸蔵・離脱による容量成分と、リチウムの析出・
溶解による容量成分との和により表される二次電池を例
に挙げて説明したが、他の構成を有する二次電池につい
ても本実施の形態に係る電解質を同様に用いることがで
きる。
In the above description, the capacity of the negative electrode 22 depends on the capacity component due to insertion and extraction of lithium, and the capacity of lithium deposition / desorption.
The secondary battery represented by the sum of the capacity component due to dissolution has been described as an example, but the electrolyte according to the present embodiment can be similarly used for a secondary battery having another configuration.

【0092】他の構成を有する二次電池としては、例え
ば、負極の容量がリチウムの吸蔵・離脱による容量成分
で表されるいわゆるリチウムイオン二次電池や、あるい
は負極の容量がリチウム金属の析出・溶解による容量成
分で表されるいわゆるリチウム二次電池が挙げられる。
リチウムイオン二次電池は、例えば、リチウムを吸蔵・
離脱可能な負極材料の量が正極材料に対して相対的に多
く、充電の途中において負極にリチウム金属が析出しな
いことを除き、他は上記二次電池と同様の構成を有す
る。また、リチウム二次電池は、例えば、負極がリチウ
ム金属などにより構成されることを除き、他は上記二次
電池と同様の構成を有する。
As a secondary battery having another configuration, for example, a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium, or a capacity of the negative electrode in which lithium metal is deposited and deposited. A so-called lithium secondary battery represented by a capacity component due to dissolution is exemplified.
Lithium ion secondary batteries, for example, occlude lithium
The secondary battery has the same configuration as the above secondary battery except that the amount of the detachable negative electrode material is relatively larger than the positive electrode material, and lithium metal does not precipitate on the negative electrode during charging. Further, the lithium secondary battery has the same configuration as the above-described secondary battery except that, for example, the negative electrode is made of lithium metal or the like.

【0093】よって、これらの二次電池についても、本
実施の形態に係る電解質を用いるようにすれば、上記二
次電池と同様の効果を得ることができる。すなわち、電
解質の化学的安定性を向上させることができ、電極反応
の可逆性を改善することができる。よって放電容量ある
いは充放電サイクル特性などをより改善することがで
き、高エネルギー密度化および長寿命化を実現すること
ができる。
Therefore, the same effects as those of the above secondary battery can be obtained by using the electrolyte according to the present embodiment also in these secondary batteries. That is, the chemical stability of the electrolyte can be improved, and the reversibility of the electrode reaction can be improved. Therefore, the discharge capacity or the charge / discharge cycle characteristics can be further improved, and higher energy density and longer life can be realized.

【0094】[0094]

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。なお、以下の実施例では、図1および図2
に示したようなジェリーロール型二次電池を作製した。
よって、ここでは、図1および図2を参照し、その符号
を用いて説明する。
EXAMPLES Further, specific examples of the present invention will be described in detail. 1 and 2 in the following embodiment.
A jelly roll type secondary battery as shown in was manufactured.
Therefore, here, the description will be made with reference to FIGS.

【0095】(実施例1〜5)実施例1〜5として、負
極22の容量が、リチウムの吸蔵・離脱による容量成分
と、リチウムの析出・溶解による容量成分との和により
表される二次電池を下記のようにして作製した。
(Examples 1 to 5) As Examples 1 to 5, the capacity of the negative electrode 22 is expressed by the sum of the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to precipitation and dissolution of lithium. A battery was made as follows.

【0096】まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭
酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoC
3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中に
おいて900℃で5時間焼成して、正極材料であるリチ
ウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。次
いで、このリチウム・コバルト複合酸化物を粉砕してレ
ーザ回折法で得られる累積50%粒径が15μmの粉末
状とし、正極材料とした。
First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) were mixed with Li 2 CO 3 : CoC
O 3 was mixed at a ratio of 0.5: 1 (molar ratio) and calcined in air at 900 ° C. for 5 hours to obtain a lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode material. Next, this lithium-cobalt composite oxide was pulverized to obtain a powder having a cumulative 50% particle size of 15 μm obtained by a laser diffraction method, and used as a positive electrode material.

【0097】続いて、このリチウム・コバルト複合酸化
物粉末95質量%と炭酸リチウム粉末5質量%とを混合
し、この混合物94質量%と、導電剤であるケッチェン
ブラック3質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデ
ン3質量%とを混合して正極合剤を調製した。正極合剤
を調製したのち、この正極合剤を溶剤であるN−メチル
−2−ピロリドンに分散して正極合剤スラリーとし、厚
み20μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体2
1aの両面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機
で圧縮成型して正極合剤層21bを形成し、厚み174
μmの正極21を作製した。そののち、正極集電体21
aの一端にアルミニウム製の正極リード25を取り付け
た。
Subsequently, 95% by mass of the lithium-cobalt composite oxide powder and 5% by mass of lithium carbonate powder were mixed, and 94% by mass of the mixture was mixed with 3% by mass of Ketjen black as a conductive agent. The mixture was mixed with 3% by mass of polyvinylidene fluoride as an agent to prepare a positive electrode mixture. After preparing the positive electrode mixture, this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, and the positive electrode current collector 2 made of a 20 μm-thick strip-shaped aluminum foil was used.
1a, uniformly coated on both sides, dried, and compression-molded with a roll press to form a positive electrode mixture layer 21b having a thickness of 174.
A positive electrode 21 of μm was produced. After that, the positive electrode current collector 21
A positive electrode lead 25 made of aluminum was attached to one end of a.

【0098】また、リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材
料として粒状人造黒鉛粉末を用意し、この粒状人造黒鉛
粉末90質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン
10質量%とを混合して負極合剤を調整した。次いで、
この負極合剤を溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン
に分散させてスラリー状としたのち、厚み15μmの帯
状銅箔よりなる負極集電体22aの両面に均一に塗布し
て乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して負極合剤層
22bを形成し、厚み130μmの負極22を作製し
た。そののち、負極集電体22aの一端にニッケル製の
負極リード26を取り付けた。なお、正極21および負
極22を作製する際には、充電の途中で負極22にリチ
ウム金属が析出するようにそれらの厚み、すなわち正極
材料と負極材料との量を調整した。
Granular artificial graphite powder was prepared as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, and 90% by mass of this particulate artificial graphite powder and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed. The mixture was adjusted. Then
This negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a slurry, and then uniformly applied to both surfaces of a negative electrode current collector 22a made of a 15-μm-thick strip-shaped copper foil, dried and rolled. The negative electrode mixture layer 22b was formed by compression molding with a press, and the negative electrode 22 having a thickness of 130 μm was produced. After that, a negative electrode lead 26 made of nickel was attached to one end of the negative electrode current collector 22a. When the positive electrode 21 and the negative electrode 22 were manufactured, their thicknesses, that is, the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material were adjusted so that lithium metal was deposited on the negative electrode 22 during charging.

【0099】正極21および負極22をそれぞれ作製し
たのち、厚み25μmの微多孔性ポリエチレン延伸フィ
ルムよりなるセパレータ23を用意し、負極22,セパ
レータ23,正極21,セパレータ23の順に積層して
この積層体を渦巻状に多数回巻回し、巻回電極体20を
作製した。
After each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 was prepared, a separator 23 made of a stretched microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm was prepared, and the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 were laminated in this order. Was spirally wound many times to produce a wound electrode body 20.

【0100】巻回電極体20を作製したのち、巻回電極
体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード2
6を電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安
全弁機構15に溶接して、巻回電極体20をニッケルめ
っきした鉄製の電池缶11の内部に収納した。そのの
ち、電池缶11の内部に電解液を注入した。電解液に
は、ビニレンカーボネート5質量%と、エチレンカーボ
ネート45質量%と、ジメチルカーボネート50質量%
とを混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を溶媒
に対して1.5mol/kgの含有量で溶解させ、更に
添加剤として化13示した1−ベンゾチオフェンを添加
したものを用いた。その際、溶媒に対する1−ベンゾチ
オフェンの含有量を、実施例1〜5で表1に示したよう
に変化させた。電解液の注入量は3.0gとした。
After manufacturing the wound electrode body 20, the wound electrode body 20 is sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13, and the negative electrode lead 2 is formed.
6 was welded to the battery can 11, the positive electrode lead 25 was welded to the safety valve mechanism 15, and the spirally wound electrode body 20 was housed inside the nickel-plated iron battery can 11. After that, the electrolytic solution was injected into the battery can 11. The electrolyte solution contains 5% by mass of vinylene carbonate, 45% by mass of ethylene carbonate, and 50% by mass of dimethyl carbonate.
In a solvent obtained by mixing the above, LiPF 6 as an electrolyte salt was dissolved at a content of 1.5 mol / kg with respect to the solvent, and 1-benzothiophene shown in Chemical formula 13 was further added as an additive. At that time, the content of 1-benzothiophene relative to the solvent was changed as shown in Table 1 in Examples 1 to 5. The injection amount of the electrolyte was 3.0 g.

【0101】[0101]

【表1】 [Table 1]

【0102】電池缶11の内部に電解液を注入したの
ち、表面にアスファルトを塗布したガスケット17を介
して電池蓋14を電池缶11にかしめることにより、実
施例1〜5について直径14mm、高さ65mmの円筒
型二次電池を得た。
After injecting the electrolytic solution into the inside of the battery can 11, the battery cover 14 was caulked to the battery can 11 via a gasket 17 coated with asphalt on the surface. A cylindrical secondary battery having a length of 65 mm was obtained.

【0103】得られた実施例1〜5の二次電池につい
て、充放電試験を行い、定格放電容量および放電容量維
持率を求めた。その際、充電は、400mAの定電流で
電池電圧が4.2Vに達するまで行ったのち、4.2V
の定電圧で充電時間の総計が4時間に達するまで行っ
た。充電終了直前の正極21と負極22との間の電圧は
4.2V、電流値は5mA以下であった。一方、放電
は、400mAの定電流で電池電圧が2.75Vに達す
るまで行った。ちなみに、ここに示した条件で充放電を
行えば、完全充電状態および完全放電状態となる。な
お、定格放電容量は2サイクル目の放電容量とし、放電
容量維持率は、定格放電容量に対する100サイクル目
の放電容量の比率、すなわち(100サイクル目の放電
容量/定格放電容量)×100として算出した。得られ
た結果を表1に示す。
The secondary batteries of Examples 1 to 5 were subjected to a charge / discharge test to determine a rated discharge capacity and a discharge capacity retention ratio. At that time, charging was performed at a constant current of 400 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then 4.2 V was applied.
The charging was performed until the total charging time reached 4 hours. The voltage between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 immediately before the end of charging was 4.2 V, and the current value was 5 mA or less. On the other hand, discharging was performed at a constant current of 400 mA until the battery voltage reached 2.75 V. By the way, when charging and discharging are performed under the conditions shown here, a fully charged state and a completely discharged state are obtained. The rated discharge capacity is the discharge capacity at the second cycle, and the discharge capacity retention ratio is calculated as the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the rated discharge capacity, that is, (discharge capacity at the 100th cycle / rated discharge capacity) × 100. did. Table 1 shows the obtained results.

【0104】また、実施例1〜5の二次電池について、
上述した条件で1サイクル充放電を行ったのち再度完全
充電させたものを解体し、目視および 7Li核磁気共鳴
分光法により、負極合剤層22bにリチウム金属が析出
しているか否かを調べた。更に、上述した条件で2サイ
クル充放電を行い、完全放電させたものを解体し、同様
にして、負極合剤層22bにリチウム金属が析出してい
るか否かを調べた。得られた結果を表1に示す。
Further, with respect to the secondary batteries of Examples 1 to 5,
Dismantle those one cycle charge and discharge was later allowed to fully charged again conducted under conditions described above, visually and 7 Li nuclear magnetic resonance spectroscopy, examined whether lithium metal in the negative electrode mixture layer 22b is deposited Was. Further, two cycles of charge and discharge were performed under the above-described conditions, and the completely discharged battery was disassembled, and similarly, it was examined whether or not lithium metal had precipitated on the negative electrode mixture layer 22b. Table 1 shows the obtained results.

【0105】本実施例に対する比較例1として、電解液
に1−ベンゾチオフェンを添加しなかったことを除き、
他は本実施例と同様にして二次電池を作製した。比較例
1の二次電池についても、本実施例と同様にして、充放
電試験を行い、定格放電容量、放電容量維持率および完
全充電状態と完全放電状態とにおけるリチウム金属の析
出の有無を調べた。その結果も表1に合わせて示す。
As Comparative Example 1 for this example, except that 1-benzothiophene was not added to the electrolytic solution,
Other than that produced the secondary battery similarly to this Example. The secondary battery of Comparative Example 1 was also subjected to a charge / discharge test in the same manner as in the present example to check the rated discharge capacity, the discharge capacity retention rate, and the presence / absence of lithium metal deposition in the fully charged state and the completely discharged state. Was. The results are also shown in Table 1.

【0106】表1に示したように、実施例1〜5および
比較例1では、完全充電状態において負極合剤層22b
に白銀色の析出物が見られ、7 Li核磁気共鳴分光法に
よりリチウム金属に帰属するピークが得られた。すなわ
ち、リチウム金属の析出が認められた。また、完全充電
状態では、7 Li核磁気共鳴分光法により、リチウムイ
オンに帰属するピークも得られ、負極合剤層22bにお
いて黒鉛の層間にリチウムイオンが吸蔵されていること
が認められた。一方、完全放電状態では、負極合剤層2
2bは黒色で白銀色の析出物は見られず、7 Li核磁気
共鳴分光法によっても、リチウム金属に帰属するピーク
は見られなかった。また、リチウムイオンに帰属するピ
ークはわずかに認められる程度であった。すなわち、負
極22の容量は、リチウム金属の析出・溶解による容量
成分とリチウムイオンの吸蔵・離脱による容量成分との
和により表されることが確認された。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, in the fully charged state, the negative electrode mixture layer 22b
A silver-white precipitate was observed, and a peak attributed to lithium metal was obtained by 7 Li nuclear magnetic resonance spectroscopy. That is, deposition of lithium metal was observed. In the fully charged state, a peak attributed to lithium ions was obtained by 7 Li nuclear magnetic resonance spectroscopy, and it was confirmed that lithium ions were occluded between graphite layers in the negative electrode mixture layer 22b. On the other hand, in the completely discharged state, the negative electrode mixture layer 2
2b had no black and silvery precipitate, and no peak attributed to lithium metal was observed by 7 Li nuclear magnetic resonance spectroscopy. Further, the peak attributed to lithium ions was slightly recognized. That is, it was confirmed that the capacity of the negative electrode 22 was represented by the sum of the capacity component due to deposition and dissolution of lithium metal and the capacity component due to occlusion and desorption of lithium ions.

【0107】また、表1から分かるように、電解液に1
−ベンゾチオフェンを添加した実施例1〜5によれば、
添加しなかった比較例1に比べて、高い定格放電容量お
よび放電容量維持率が得られた。すなわち、電解液に1
−ベンゾチオフェンを添加すれば、放電容量および充放
電サイクル特性を向上させることができることが分かっ
た。
Further, as can be seen from Table 1, 1
-According to Examples 1 to 5 with the addition of benzothiophene,
A higher rated discharge capacity and a higher discharge capacity retention ratio were obtained as compared with Comparative Example 1 in which no addition was made. That is, 1
-It was found that the addition of benzothiophene can improve the discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics.

【0108】また、実施例1〜5の結果から、定格放電
容量および放電容量維持率は、1−ベンゾチオフェンの
含有量を増加させると大きくなり、極大値を示したのち
小さくなる傾向が見られた。すなわち、溶媒に対する含
有量を0.05質量%以上30質量%以下の範囲内とす
れば、より高い効果を得られることが分かった。
From the results of Examples 1 to 5, the rated discharge capacity and the discharge capacity retention rate tend to increase as the content of 1-benzothiophene increases, and to decrease after reaching the maximum value. Was. That is, it was found that a higher effect can be obtained when the content with respect to the solvent is in the range of 0.05% by mass or more and 30% by mass or less.

【0109】(実施例6〜10)実施例6〜10とし
て、負極22の容量がリチウムの吸蔵・離脱による容量
成分で表されるリチウムイオン二次電池を作製した。そ
の際、負極22の厚みを180μmとしたことを除き、
他は実施例1〜5と同一とした。なお、溶媒に対する1
−ベンゾチオフェンの含有量は、実施例6〜10で表2
に示したように変化させた。また、本実施例に対する比
較例2として、1−ベンゾチオフェンを添加しなかった
ことを除き、他は本実施例と同様にして二次電池を作製
した。実施例6〜10および比較例2の二次電池につい
ても、実施例1と同様にして、充放電試験を行い、定格
放電容量、放電容量維持率および完全充電状態と完全放
電状態とにおけるリチウム金属の析出の有無を調べた。
得られた結果を表2に示す。
(Examples 6 to 10) As Examples 6 to 10, lithium ion secondary batteries in which the capacity of the negative electrode 22 was represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium were produced. At that time, except that the thickness of the negative electrode 22 was 180 μm,
Others were the same as Examples 1-5. In addition, 1 for the solvent
-The content of benzothiophene is shown in Table 2 in Examples 6 to 10.
Was changed as shown in FIG. Further, as Comparative Example 2 with respect to the present example, a secondary battery was manufactured in the same manner as in the present example except that 1-benzothiophene was not added. The secondary batteries of Examples 6 to 10 and Comparative Example 2 were also subjected to a charge / discharge test in the same manner as in Example 1 to obtain a rated discharge capacity, a discharge capacity retention rate, and a lithium metal in a fully charged state and a completely discharged state. The presence or absence of precipitation was examined.
Table 2 shows the obtained results.

【0110】[0110]

【表2】 [Table 2]

【0111】表2に示したように、実施例6〜10およ
び比較例2では、完全充電状態において、白銀色の析出
物は認められず、黄金色であり、 7Li核磁気共鳴分光
法によってもリチウム金属に帰属するピークは見られ
ず、リチウムイオンに帰属するピークのみが得られた。
一方、完全放電状態では、黒色であり、 7Li核磁気共
鳴分光法によっても、リチウム金属に帰属するピークは
見られず、リチウムイオンに帰属するピークがわずかに
認められた。すなわち、負極22の容量は、リチウムの
吸蔵・離脱による容量により表され、実施例6〜10お
よび比較例2は既存のリチウムイオン二次電池であるこ
とが確認された。
As shown in Table 2, in Examples 6 to 10 and Comparative Example 2, no silver-white precipitate was observed in a fully charged state, the color was golden, and the sample was analyzed by 7 Li nuclear magnetic resonance spectroscopy. No peak attributed to lithium metal was observed, and only a peak attributed to lithium ions was obtained.
On the other hand, in the completely discharged state, the color was black, and even by 7 Li nuclear magnetic resonance spectroscopy, no peak attributed to lithium metal was observed, and a slight peak attributed to lithium ion was observed. That is, the capacity of the negative electrode 22 is represented by the capacity due to insertion and extraction of lithium, and it was confirmed that Examples 6 to 10 and Comparative Example 2 were existing lithium ion secondary batteries.

【0112】また、表2から分かるように、電解液に1
−ベンゾチオフェンを添加した実施例6〜10によれ
ば、添加しなかった比較例2に比べて、実施例1〜5と
同様に、比較例よりも高い定格放電容量および放電容量
維持率が得られた。すなわち、リチウムイオン二次電池
においても、1−ベンゾチオフェンを添加すれば、放電
容量および充放電サイクル特性を向上させることができ
ることが分かった。
Further, as can be seen from Table 2, 1
-According to Examples 6 to 10 in which benzothiophene was added, higher rated discharge capacities and discharge capacity retention ratios were obtained than in Comparative Examples 2 to 5 in comparison with Comparative Example 2 in which benzothiophene was not added. Was done. That is, it was found that the addition of 1-benzothiophene also improved the discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.

【0113】また、実施例6〜10においても、定格放
電容量および放電容量維持率は、1−ベンゾチオフェン
の含有量を増加させると大きくなり、極大値を示したの
ち小さくなる傾向が見られた。すなわち、溶媒に対する
含有量を0.05質量%以上30質量%以下の範囲内と
すれば、より高い効果を得られることが分かった。
Also in Examples 6 to 10, the rated discharge capacity and the discharge capacity retention rate tended to increase as the content of 1-benzothiophene increased, and tended to decrease after reaching the maximum value. . That is, it was found that a higher effect can be obtained when the content with respect to the solvent is in the range of 0.05% by mass or more and 30% by mass or less.

【0114】(実施例11〜20)実施例11〜15と
して、電解液に代えてゲル状電解質を用いたことを除
き、他は実施例1〜5と同様にして、負極22の容量が
リチウムの吸蔵・離脱による容量成分とリチウムの析出
・溶解による容量成分との和により表される二次電池を
作製した。また、実施例16〜20として、電解液に代
えてゲル状電解質を用いたことを除き、他は実施例6〜
10と同様にして、負極22の容量がリチウムの吸蔵・
離脱による容量成分で表されるリチウムイオン二次電池
を作製した。
Examples 11 to 20 As Examples 11 to 15, except that a gel electrolyte was used instead of the electrolytic solution, the capacity of the anode 22 was changed to lithium. A secondary battery represented by the sum of a capacity component due to occlusion and desorption of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium was produced. Further, as Examples 16 to 20, except that a gel electrolyte was used instead of the electrolytic solution, the other Examples 6 to 20 were used.
In the same manner as in 10, the capacity of the negative electrode 22 is
A lithium ion secondary battery represented by a capacity component due to detachment was manufactured.

【0115】その際、ゲル状電解質には、ポリフッ化ビ
ニリデン95質量%とポリヘキサフロロプロピレン5質
量%との共重合体を高分子化合物とし、これに電解液を
複合化したものを用いた。電解液には、エチレンカーボ
ネート48質量%と、プロピレンカーボネート48質量
%と、ビニレンカーボネート4質量%とを混合した非水
溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を1.5mol/k
gの含有量で溶解させ、更に添加剤として化13示した
1−ベンゾチオフェンを添加したものを用いた。溶媒に
対する1−ベンゾチオフェンの含有量は、実施例11〜
20で表3に示したように変化させた。高分子化合物と
電解液との混合比率は、高分子化合物8質量%、電解液
92質量%とした。
At this time, as the gel electrolyte, a polymer in which a copolymer of 95% by mass of polyvinylidene fluoride and 5% by mass of polyhexafluoropropylene was used as a polymer compound and an electrolyte solution was combined with the polymer compound was used. In the electrolyte, a non-aqueous solvent in which 48% by mass of ethylene carbonate, 48% by mass of propylene carbonate, and 4% by mass of vinylene carbonate were mixed was added with 1.5 mol / k of LiPF 6 as an electrolyte salt.
g, and 1-benzothiophene as an additive was further added as an additive. The content of 1-benzothiophene with respect to the solvent was determined in Examples 11 to 11.
20 was changed as shown in Table 3. The mixing ratio of the polymer compound and the electrolytic solution was 8% by mass of the polymer compound and 92% by mass of the electrolytic solution.

【0116】[0116]

【表3】 [Table 3]

【0117】なお、本実施例では、ゲル状電解質を正極
21および負極22の両面にコーティング装置により5
μmの厚さで塗布したのち、厚み15μmの微多孔性ポ
リエチレン延伸フィルムよりなるセパレータ23を用意
し、負極22,セパレータ23,正極21,セイパレー
タ23の順に積層して巻回した。
In this embodiment, the gel electrolyte is applied to both surfaces of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 by a coating apparatus.
After coating with a thickness of μm, a separator 23 made of a stretched microporous polyethylene film having a thickness of 15 μm was prepared.

【0118】実施例11〜15に対する比較例3および
実施例16〜20に対する比較例4として、1−ベンゾ
チオフェンを添加しなかったことを除き、他は本実施例
と同様にして二次電池を作製した。実施例11〜20お
よび比較例3,4についても実施例1と同様にして、充
放電試験を行い、定格放電容量、放電容量維持率および
完全充電状態と完全放電状態とにおけるリチウム金属の
析出の有無を調べた。得られた結果を表3に示す。
As Comparative Example 3 for Examples 11 to 15 and Comparative Example 4 for Examples 16 to 20, a secondary battery was fabricated in the same manner as in this example except that 1-benzothiophene was not added. Produced. For Examples 11 to 20 and Comparative Examples 3 and 4, a charge / discharge test was performed in the same manner as in Example 1, and the rated discharge capacity, the discharge capacity retention rate, and the deposition of lithium metal in the fully charged state and the completely discharged state were measured. The presence or absence was checked. Table 3 shows the obtained results.

【0119】表3から分かるように、実施例11〜20
によれば、実施例1〜10と同様に、比較例よりも高い
定格放電容量および放電容量維持率が得られた。すなわ
ち、電解液に代えてゲル状電解質を用いた二次電池にお
いても同様の効果が得られることが分かった。また、1
−ベンゾチオフェンの含有量についても、同様に、溶媒
に対して0.05質量%以上30質量%以下の範囲内と
すれば好ましいことが分かった。
As can be seen from Table 3, Examples 11 to 20
According to Comparative Example 1, as in Examples 1 to 10, a higher rated discharge capacity and a higher discharge capacity retention rate than in the comparative example were obtained. That is, it was found that a similar effect can be obtained in a secondary battery using a gel electrolyte instead of the electrolytic solution. Also, 1
Similarly, it was found that the content of benzothiophene is preferably in the range of 0.05% by mass to 30% by mass with respect to the solvent.

【0120】(実施例21〜23)負極材料として難黒
鉛化性炭素を用い、負極合剤層22bの厚みを136μ
mとすると共に、溶媒に対する1−ベンゾチオフェンの
含有量を表4に示したように変化させたことを除き、他
は実施例1と同様にして二次電池を作製した。すなわ
ち、負極22の容量がリチウムの吸蔵・離脱による容量
成分とリチウムの析出・溶解による容量成分との和によ
り表される二次電池を作製した。また、本実施例に対す
る比較例5として、1−ベンゾチオフェンを添加しなか
ったことを除き、他は本実施例と同様にして二次電池を
作製した。実施例21〜23および比較例5について
も、実施例1と同様にして、充放電試験を行い、定格放
電容量、放電容量維持率および完全充電状態と完全放電
状態とにおけるリチウム金属の析出の有無を調べた。得
られた結果を表4に示す。
(Examples 21 to 23) A non-graphitizable carbon was used as the negative electrode material, and the thickness of the negative electrode mixture layer 22b was 136 μm.
m, and a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the content of 1-benzothiophene relative to the solvent was changed as shown in Table 4. That is, a secondary battery in which the capacity of the anode 22 was represented by the sum of the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to precipitation and dissolution of lithium was manufactured. Further, as Comparative Example 5 for this example, a secondary battery was fabricated in the same manner as this example, except that 1-benzothiophene was not added. For Examples 21 to 23 and Comparative Example 5, a charge / discharge test was performed in the same manner as in Example 1 to determine the rated discharge capacity, the discharge capacity retention rate, and whether or not lithium metal was deposited in the fully charged state and the completely discharged state. Was examined. Table 4 shows the obtained results.

【0121】[0121]

【表4】 [Table 4]

【0122】表4から分かるように、実施例22〜24
によれば、実施例1〜5と同様に、比較例よりも高い定
格放電容量および容量維持率が得られた。すなわち、リ
チウムを吸蔵・離脱可能な負極材料として用いる炭素材
料の種類によらず、1−ベンゾチオフェンを添加すれ
ば、放電容量および充放電サイクル特性を向上させるこ
とができることが分かった。
As can be seen from Table 4, Examples 22 to 24
According to Comparative Example 1, as in Examples 1 to 5, a higher rated discharge capacity and a higher capacity retention ratio were obtained than in Comparative Examples. That is, it was found that the discharge capacity and the charge / discharge cycle characteristics could be improved by adding 1-benzothiophene regardless of the type of the carbon material used as the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium.

【0123】(実施例24〜26)負極材料として人造
黒鉛60質量%とケイ素30質量%とを混合したものを
用い、負極22の厚みを116μmとすると共に、溶媒
に対する1−ベンゾチオフェンの添加量を表5に示した
ように変化させたことを除き、他は実施例1と同様にし
て二次電池を作製した。すなわち、負極22の容量がリ
チウムの吸蔵・離脱による容量成分とリチウムの析出・
溶解による容量成分との和により表される二次電池を作
製した。また、本実施例に対する比較例6として、1−
ベンゾチオフェンを添加しなかったことを除き、他は本
実施例と同様にして二次電池を作製した。実施例24〜
26および比較例6についても、実施例1と同様にし
て、充放電試験を行い、定格放電容量、放電容量維持率
および完全充電状態と完全放電状態とにおけるリチウム
金属の析出の有無を調べた。得られた結果を表5に示
す。
(Examples 24 to 26) A mixture of 60% by mass of artificial graphite and 30% by mass of silicon was used as the negative electrode material. The thickness of the negative electrode 22 was 116 μm, and the amount of 1-benzothiophene added to the solvent was Was changed as shown in Table 5, except that the secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1. In other words, the capacity of the negative electrode 22 depends on the capacity component due to insertion and extraction of lithium,
A secondary battery represented by the sum of a capacity component due to dissolution was produced. Further, as Comparative Example 6 with respect to the present embodiment, 1-
A secondary battery was fabricated in the same manner as in this example, except that benzothiophene was not added. Example 24-
26 and Comparative Example 6 were also subjected to a charge / discharge test in the same manner as in Example 1 to examine the rated discharge capacity, the discharge capacity retention ratio, and the presence or absence of lithium metal deposition in the fully charged state and the completely discharged state. Table 5 shows the obtained results.

【0124】[0124]

【表5】 [Table 5]

【0125】表5から分かるように、実施例24〜26
によれば、実施例1〜5と同様に、比較例よりも高い定
格放電容量および容量維持率が得られた。すなわち、負
極材料としてリチウムと合金あるいは化合物を形成可能
な金属、半導体、これらの合金あるいは化合物を用いた
場合においても、1−ベンゾチオフェンを添加すれば、
放電容量および充放電サイクル特性を向上させることが
できることが分かった。
As can be seen from Table 5, Examples 24 to 26 were used.
According to Comparative Example 1, as in Examples 1 to 5, a higher rated discharge capacity and a higher capacity retention ratio were obtained than in Comparative Examples. In other words, even when a metal or a semiconductor capable of forming an alloy or a compound with lithium as a negative electrode material, or an alloy or a compound thereof, is used, adding 1-benzothiophene
It was found that the discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics could be improved.

【0126】なお、上記実施例では、CSC構造を有す
る物質について具体的に例を挙げて説明したが、上述し
た効果は、CSC構造に起因するものと考えられる。よ
って、他のCSC構造を有する化合物を用いても同様の
結果を得ることができる。
In the above embodiment, the substance having the CSC structure has been described with specific examples. However, it is considered that the above-mentioned effects are caused by the CSC structure. Therefore, a similar result can be obtained even when a compound having another CSC structure is used.

【0127】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、上記実施の形態および実施例においては、電極反
応種としてリチウムを用いた電池について説明したが、
他の軽金属、または軽金属を含む合金を用いる場合につ
いても、本発明を適用することができ、同様の効果を得
ることができる。その場合、軽金属を吸蔵・離脱可能な
負極材料、正極材料、非水溶媒、あるいは電解質塩など
は、その軽金属に応じて選択される。但し、軽金属とし
てリチウムまたはリチウムを含む合金を用いるようにす
れば、現在実用化されているリチウムイオン二次電池と
の電圧互換性が高いので好ましい。なお、軽金属として
リチウムを含む合金を用いる場合には、電解質中にリチ
ウムと合金を形成可能な物質が存在し、析出の際に合金
を形成してもよく、また、負極にリチウムと合金を形成
可能な物質が存在し、析出の際に合金を形成してもよ
い。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above embodiments and examples, a battery using lithium as an electrode reactive species has been described.
The present invention can be applied to a case where another light metal or an alloy containing a light metal is used, and the same effect can be obtained. In that case, a negative electrode material, a positive electrode material, a non-aqueous solvent, an electrolyte salt or the like capable of inserting and extracting a light metal is selected according to the light metal. However, it is preferable to use lithium or an alloy containing lithium as the light metal because voltage compatibility with lithium ion secondary batteries currently in practical use is high. When an alloy containing lithium is used as the light metal, a substance capable of forming an alloy with lithium exists in the electrolyte, and an alloy may be formed at the time of deposition. Possible substances are present and may form an alloy upon precipitation.

【0128】また、上記実施の形態および実施例におい
ては、電解液または固体状の電解質の1種であるゲル状
の電解質について説明したが、本発明は、他の電解質に
も同様に適用することができる。他の電解質としては、
例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩
を分散させた有機固体電解質、イオン伝導性セラミック
ス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などより
なる無機固体電解質、またはこれらの無機固体電解質と
電解液とを混合したもの、またはこれらの無機固体電解
質とゲル状の電解質あるいは有機固体電解質とを混合し
たものが挙げられる。
In the above embodiments and examples, a gel electrolyte which is one kind of an electrolyte or a solid electrolyte has been described. However, the present invention can be similarly applied to other electrolytes. Can be. Other electrolytes include:
For example, an organic solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, an inorganic solid electrolyte made of ionic conductive ceramics, ionic conductive glass or ionic crystal, or a mixture of these inorganic solid electrolyte and electrolyte Or a mixture of these inorganic solid electrolytes and a gel electrolyte or an organic solid electrolyte.

【0129】更に、上記実施の形態および実施例におい
ては、巻回構造を有する円筒型の二次電池について説明
したが、本発明は、巻回構造を有する楕円型あるいは多
角形型の二次電池、または正極および負極を折り畳んだ
りあるいは積み重ねた構造を有する二次電池についても
同様に適用することができる。加えて、いわゆるコイン
型,ボタン型あるいはカード型など二次電池についても
適用することができる。
Further, in the above embodiments and examples, a cylindrical secondary battery having a wound structure has been described. However, the present invention relates to an elliptical or polygonal secondary battery having a wound structure. Alternatively, the present invention can be similarly applied to a secondary battery having a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded or stacked. In addition, the present invention can be applied to a secondary battery such as a coin type, a button type, and a card type.

【0130】また、上記実施の形態および実施例におい
ては、本発明の電解質を二次電池に用いる場合について
説明したが、一次電池などの他の電池についても適用す
ることができる。また、コンデンサ、キャパシタあるい
はエレクトロクロミック素子などの他の電気化学素子に
用いることもできる。
Further, in the above embodiments and examples, the case where the electrolyte of the present invention is used for a secondary battery has been described. However, the present invention can be applied to other batteries such as a primary battery. Further, it can be used for other electrochemical devices such as a capacitor, a capacitor or an electrochromic device.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項7のいずれか1に記載の電解質によれば、炭素と硫黄
と炭素とが結合したCSC構造を有する物質を含むよう
にしたので、化学的安定性を向上させることができる。
As described above, according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, the electrolyte contains a substance having a CSC structure in which carbon, sulfur and carbon are bonded. Chemical stability can be improved.

【0132】また、請求項8ないし請求項22のいずれ
か1に記載の電池によれば、本発明の電解質を用いるよ
うにしたので、電解質の化学的安定性を向上させること
ができる。よって、電極反応の可逆性が改善され、放電
容量あるいは充放電サイクル特性などの電池特性をより
改善することがで、高エネルギー密度化および長寿命化
を実現することができる。
According to the battery of any one of claims 8 to 22, since the electrolyte of the present invention is used, the chemical stability of the electrolyte can be improved. Therefore, the reversibility of the electrode reaction is improved, and the battery characteristics such as the discharge capacity and the charge / discharge cycle characteristics are further improved, so that a higher energy density and a longer life can be realized.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を
表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した二次電池における巻回電極体の一
部を拡大して表す断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a wound electrode body in the secondary battery shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、1
5…安全弁機構、15a…ディスク板、16…熱感抵抗
素子、17…ガスケット、20…巻回電極体、21…正
極、21a…正極集電体、21b…正極合剤層、22…
負極、22a…負極集電体、22b…負極合剤層、23
…セパレータ、24…センターピン、25…正極リー
ド、26…負極リード
11 ... battery can, 12, 13 ... insulating plate, 14 ... battery lid, 1
Reference numeral 5: safety valve mechanism, 15a: disk plate, 16: thermal resistance element, 17: gasket, 20: wound electrode body, 21: positive electrode, 21a: positive electrode current collector, 21b: positive electrode mixture layer, 22:
Negative electrode, 22a: negative electrode current collector, 22b: negative electrode mixture layer, 23
... Separator, 24 ... Center pin, 25 ... Positive electrode lead, 26 ... Negative electrode lead

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化1に示した炭素(C)と硫黄(S)と
炭素とが結合したCSC構造を有する物質を含むことを
特徴とする電解質。 【化1】
1. An electrolyte comprising a substance having a CSC structure in which carbon (C), sulfur (S) and carbon shown in Chemical formula 1 are bonded. Embedded image
【請求項2】 前記CSC構造を有する物質は、複素環
式化合物を含むことを特徴とする請求項1記載の電解
質。
2. The electrolyte according to claim 1, wherein the substance having a CSC structure includes a heterocyclic compound.
【請求項3】 前記CSC構造を有する物質は、化2に
示したチオフェン構造を有する物質を含むことを特徴と
する請求項1記載の電解質。 【化2】
3. The electrolyte according to claim 1, wherein the substance having a CSC structure includes a substance having a thiophene structure shown in Chemical Formula 2. Embedded image
【請求項4】 前記CSC構造を有する物質は、化3に
示した1−ベンゾチオフェンを含むことを特徴とする請
求項1記載の電解質。 【化3】
4. The electrolyte according to claim 1, wherein the substance having the CSC structure includes 1-benzothiophene shown in Chemical formula 3. Embedded image
【請求項5】 更に、電解質塩および溶媒を含み、前記
CSC構造を有する物質の含有量は、前記溶媒に対して
0.05質量%以上30質量%以下の範囲内であること
を特徴とする請求項1記載の電解質。
5. The composition according to claim 1, further comprising an electrolyte salt and a solvent, wherein a content of the substance having the CSC structure is in a range of 0.05% by mass or more and 30% by mass or less based on the solvent. The electrolyte according to claim 1.
【請求項6】 更に、リチウム塩を含むことを特徴とす
る請求項1記載の電解質。
6. The electrolyte according to claim 1, further comprising a lithium salt.
【請求項7】 更に、高分子化合物を含むことを特徴と
する請求項1記載の電解質。
7. The electrolyte according to claim 1, further comprising a polymer compound.
【請求項8】 正極および負極と共に電解質を備えた電
池であって、 前記電解質は、化4に示した炭素と硫黄と炭素とが結合
したCSC構造を有する物質を含むことを特徴とする電
池。 【化4】
8. A battery provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, wherein the electrolyte includes a substance having a CSC structure in which carbon, sulfur, and carbon are combined as shown in Chemical Formula 4. Embedded image
【請求項9】 正極および負極と共に電解質を備えた電
池であって、 前記負極の容量は、軽金属の吸蔵および離脱による容量
成分と、軽金属の析出および溶解による容量成分との和
により表され、 前記電解質は、化5に示した炭素と硫黄と炭素とが結合
したCSC構造を有する物質を含むことを特徴とする電
池。 【化5】
9. A battery provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, wherein the capacity of the negative electrode is represented by the sum of a capacity component due to occlusion and release of light metal and a capacity component due to deposition and dissolution of light metal. A battery characterized in that the electrolyte includes a substance having a CSC structure in which carbon, sulfur, and carbon are combined as shown in Chemical Formula 5. Embedded image
【請求項10】 前記CSC構造を有する物質は、複素
環式化合物を含むことを特徴とする請求項8または請求
項9記載の電池。
10. The battery according to claim 8, wherein the substance having the CSC structure includes a heterocyclic compound.
【請求項11】 前記CSC構造を有する物質は、化6
に示したチオフェン構造を有する物質を含むことを特徴
とする請求項8または請求項9記載の電池。 【化6】
11. The substance having the CSC structure is
10. The battery according to claim 8, further comprising a substance having a thiophene structure described in (1). Embedded image
【請求項12】 前記CSC構造を有する物質は、化7
に示した1−ベンゾチオフェンを含むことを特徴とする
請求項8または請求項9記載の電池。 【化7】
12. The substance having the CSC structure is
10. The battery according to claim 8, comprising 1-benzothiophene described in (1). Embedded image
【請求項13】 前記電解質は、更に、電解質塩および
溶媒を含み、前記CSC構造を有する物質の含有量は、
前記溶媒に対して0.05質量%以上30質量%以下の
範囲内であることを特徴とする請求項8または請求項9
記載の電池。
13. The electrolyte further comprises an electrolyte salt and a solvent, wherein the content of the substance having the CSC structure is:
10. The composition according to claim 8, wherein the content is in the range of 0.05% by mass or more and 30% by mass or less based on the solvent.
The battery as described.
【請求項14】 前記電解質は、更に、リチウム塩を含
むことを特徴とする請求項8または請求項9記載の電
池。
14. The battery according to claim 8, wherein the electrolyte further contains a lithium salt.
【請求項15】 前記電解質は、更に、高分子化合物を
含むことを特徴とする請求項8または請求項9記載の電
池。
15. The battery according to claim 8, wherein the electrolyte further contains a polymer compound.
【請求項16】 前記負極は軽金属を吸蔵および離脱す
ることが可能な負極材料を含むことを特徴とする請求項
8または請求項9記載の電池。
16. The battery according to claim 8, wherein the negative electrode includes a negative electrode material capable of inserting and extracting light metal.
【請求項17】 前記負極は炭素材料を含むことを特徴
とする請求項8または請求項9記載の電池。
17. The battery according to claim 8, wherein the negative electrode contains a carbon material.
【請求項18】 前記負極は、黒鉛、易黒鉛化性炭素お
よび難黒鉛化性炭素からなる群のうちの少なくとも1種
を含むことを特徴とする請求項8または請求項9記載の
電池。
18. The battery according to claim 8, wherein the negative electrode contains at least one member selected from the group consisting of graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon.
【請求項19】 前記負極は黒鉛を含むことを特徴とす
る請求項8または請求項9記載の電池。
19. The battery according to claim 8, wherein the negative electrode contains graphite.
【請求項20】 前記負極は、前記軽金属と合金または
化合物を形成可能な金属、半導体、これらの合金、およ
び化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含むこと
を特徴とする請求項8または請求項9記載の電池。
20. The negative electrode according to claim 8, wherein the negative electrode includes at least one selected from the group consisting of metals, semiconductors, alloys and compounds capable of forming an alloy or a compound with the light metal. Item 10. The battery according to Item 9.
【請求項21】 前記負極は、スズ(Sn),鉛(P
b),アルミニウム(Al),インジウム(In),ケ
イ素(Si),亜鉛(Zn),アンチモン(Sb),ビ
スマス(Bi),カドミウム(Cd),マグネシウム
(Mg),ホウ素(B),ガリウム(Ga),ゲルマニ
ウム(Ge),ヒ素(As),銀(Ag),ハフニウム
(Hf),ジルコニウム(Zr)およびイットリウム
(Y)の単体、合金および化合物からなる群のうちの少
なくとも1種を含むことを特徴とする請求項9記載の電
池。
21. The negative electrode comprises tin (Sn), lead (P)
b), aluminum (Al), indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium ( Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr) and yttrium (Y). The battery according to claim 9, wherein:
【請求項22】 前記軽金属はリチウム(Li)を含む
ことを特徴とする請求項9記載の電池。
22. The battery according to claim 9, wherein the light metal includes lithium (Li).
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