JP2003086249A - Lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
(本明細書においては、単に電池という場合がある。)
に関し、詳しくは、高温保存においても高度の安全性が
付与されたリチウム二次電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery (in this specification, it may be simply referred to as a battery).
More specifically, the present invention relates to a lithium secondary battery that is highly safe even when stored at high temperatures.
【0002】[0002]
【従来の技術】正極、負極、及び非水系溶媒と溶質とを
含有する電解質を有する電池要素をケース内に密封して
なるリチウム二次電池は公知である。最も一般的なリチ
ウム二次電池は、ケースとしてSUS(ステンレス)等
の金属からなる剛性を有する金属缶を使用する。2. Description of the Related Art A lithium secondary battery is known in which a battery element having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent and a solute is hermetically sealed in a case. The most common lithium secondary battery uses a rigid metal can made of metal such as SUS (stainless steel) as a case.
【0003】近年、このような金属缶を用いたリチウム
二次電池に代えて、ガスバリア層の両面に樹脂層が設け
られたラミネートフィルムのような、形状可変性を有す
る外装材をケースに使用したリチウム二次電池が実用化
されている。形状可変性を有する外装材は、金属缶に比
べてケースの形状設計の自由度が高い分、リチウム二次
電池の形状設計の自由度が向上する利点がある。さら
に、形状可変性を有する外装材をケースに用いたリチウ
ム二次電池においては、外装材の軽量化、薄型化が可能
となるので、電池のさらなる小型化・軽量化、さらには
体積エネルギー密度や重量エネルギー密度の向上が可能
となる。In recent years, instead of a lithium secondary battery using such a metal can, an outer packaging material having a shape-variable property, such as a laminate film having resin layers on both sides of a gas barrier layer, has been used for a case. Lithium secondary batteries have been put to practical use. The exterior material having the shape changeability has an advantage that the degree of freedom in designing the shape of the case is higher than that of the metal can, and thus the degree of freedom in designing the shape of the lithium secondary battery is improved. Further, in a lithium secondary battery using a case having a shape-changing exterior material, the weight and thickness of the exterior material can be reduced, which further reduces the size and weight of the battery and further improves volume energy density and It is possible to improve the weight energy density.
【0004】また、前記ケースの選択とは別に、電池要
素自体の容量を上げることにより、リチウム二次電池の
体積エネルギー密度や重量エネルギー密度を向上させる
研究・開発も行われている。このような電池要素自体の
容量を上げる技術として、正極活物質としてリチウムニ
ッケル複合酸化物を用いることが検討されている。これ
は、正極活物質として一般的に用いられているリチウム
コバルト複合酸化物(LiCoO2)と比較して、リチ
ウムニッケル複合酸化物が単位重量あたりの電流容量が
大きく、高容量化の観点から有用な正極材料であるため
である。In addition to the selection of the case, research and development have also been conducted to improve the volume energy density and weight energy density of the lithium secondary battery by increasing the capacity of the battery element itself. As a technique for increasing the capacity of the battery element itself, the use of a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material has been studied. This is useful from the viewpoint of high capacity, since the lithium nickel composite oxide has a large current capacity per unit weight as compared with the lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) generally used as a positive electrode active material. This is because it is a positive electrode material.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形状可
変性を有するケースを用いたリチウム二次電池は、ケー
スに金属缶を用いた従来のリチウム二次電池と比較し
て、ケースの機械的強度が弱い。このため、高温環境下
の保存によってリチウム二次電池のケースの内部圧力が
上昇した場合にリチウム二次電池が膨れることがある。
この内部圧力の上昇によるリチウム二次電池の膨れは、
電池性能の劣化、安全性の悪化、及びリチウム二次電池
の形状安定性の悪化を引き起こす。つまり、ケースに金
属缶を用いる場合は、高温保存時に発生する内部圧力の
上昇に対する金属缶の機械的強度が十分に高いので、内
部圧力上昇によってケースが膨れることはない。これに
対し、形状可変性を有する材料はその機械的強度が弱い
ので、ケースの内部圧力の上昇に伴ってリチウム二次電
池が膨らむのである。However, a lithium secondary battery using a case having shape changeability has a mechanical strength higher than that of a conventional lithium secondary battery using a metal can as a case. weak. Therefore, when the internal pressure of the case of the lithium secondary battery rises due to storage under a high temperature environment, the lithium secondary battery may swell.
The swelling of the lithium secondary battery due to this increase in internal pressure is
This causes deterioration of battery performance, deterioration of safety, and deterioration of shape stability of the lithium secondary battery. That is, when a metal can is used for the case, the metal can has sufficiently high mechanical strength against an increase in internal pressure generated during high temperature storage, and therefore the case does not swell due to the increase in internal pressure. On the other hand, since the material having the shape changeability has a weak mechanical strength, the lithium secondary battery swells as the internal pressure of the case rises.
【0006】このリチウム二次電池の膨らみは、電池性
能の劣化を引き起こす。すなわち、リチウム二次電池の
膨らみは、ケースに収納される電池要素における電極と
電解質との密着性を下げるため、放電容量の低下をもた
らしたり、サイクル特性を悪化させることとなる。さら
に、形状可変性を有するケースとしてラミネートフィル
ムからなるケースを用いた場合は、リチウム二次電池の
膨らみによりフィルムの接合部が一部リークすることが
あり、このリーク部分から空気中の水分が侵入して電池
特性の劣化が起こる場合もある。The bulge of the lithium secondary battery causes deterioration of battery performance. That is, the swelling of the lithium secondary battery lowers the adhesion between the electrode and the electrolyte in the battery element housed in the case, resulting in a decrease in discharge capacity and deterioration in cycle characteristics. Furthermore, when a case made of a laminated film is used as the case having shape variability, the swelling of the lithium secondary battery may cause a part of the joint part of the film to leak. As a result, the battery characteristics may deteriorate.
【0007】また、このリチウム二次電池の膨らみは、
リチウム二次電池を危険な状態にさらすこととなる。す
なわち、形状可変性を有するケースとしてラミネートフ
ィルムからなるケースを用いた場合は、リチウム二次電
池の膨らみによりフィルムの接合部が一部リークするこ
とがあり、このリーク部分から電解質が漏液する場合が
ある。また、前記内部圧力の上昇が急激である場合や大
である場合は、ケースが破裂する危険性もある。The bulge of this lithium secondary battery is
This will expose the lithium secondary battery to dangerous conditions. That is, when a case made of a laminated film is used as the shape-variable case, the swelling of the lithium secondary battery may cause a part of the film joint to leak, and when the electrolyte leaks from this leak part. There is. Further, when the internal pressure rises rapidly or is large, there is a risk of the case bursting.
【0008】さらに、このリチウム二次電池の膨らみ
は、リチウム二次電池の形状安定性の悪化を引き起こ
し、電気機器の小型化を阻害する。すなわち、リチウム
二次電池が収納される電子機器は、近年ますます小型化
されているために電池の収納スペースをできる限り小さ
くしたいという要請がある。従って、高温保存時のケー
スの内部圧力上昇によってリチウム二次電池が膨らむ場
合、その膨らみの分を考慮して電池の収納スペースを設
計する必要がある。従って、前記リチウム二次電池の膨
らみは、電子機器の小型化の障害にもなるのである。Further, the swelling of the lithium secondary battery causes deterioration of the shape stability of the lithium secondary battery and hinders downsizing of electric equipment. In other words, electronic devices in which lithium secondary batteries are housed are becoming smaller and smaller in recent years, so there is a demand to make the battery housing space as small as possible. Therefore, when the lithium secondary battery swells due to an increase in the internal pressure of the case during high temperature storage, it is necessary to design the battery storage space in consideration of the amount of the swelling. Therefore, the bulge of the lithium secondary battery also becomes an obstacle to downsizing of electronic devices.
【0009】実際に、リチウム二次電池が電源として用
いられる携帯電話等は、猛暑の車中に放置されるような
場合がある。この場合、リチウム二次電池は、60〜8
5℃の高温環境下にさらされることとなる。このような
事情からも、上記高温下に保存された場合のケースの内
部圧力の上昇を抑制することは、電池要素を形状可変性
を有するケースに収納してなるリチウム二次電池にとっ
て解決しなければならない技術的課題なのである。Actually, a mobile phone or the like in which a lithium secondary battery is used as a power source may be left in an extremely hot car. In this case, the lithium secondary battery is 60 to 8
It will be exposed to a high temperature environment of 5 ° C. From this situation as well, suppressing the rise of the internal pressure of the case when stored at the high temperature must be solved for the lithium secondary battery in which the battery element is housed in the case having shape changeability. This is a technical issue that must be addressed.
【0010】尚、本発明者等の検討によれば、上記内部
圧力の上昇は、正極活物質としてリチウムニッケル複合
酸化物を用いた場合に特に顕著になることが判明した。
リチウムニッケル複合酸化物は、その他のリチウム遷移
金属複合酸化物、例えばリチウムコバルト複合酸化物や
リチウムマンガン複合酸化物と比較して、単位重量当た
りの電池容量が高く、非常に有望な正極活物質である。
しかし、リチウムニッケル複合酸化物を用いると上記内
部圧力の上昇が、他のリチウム遷移金属酸化物と比較し
てより顕著になる傾向がある。そして、この問題がリチ
ウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いるリチ
ウム二次電池の実用化の妨げとなっているのが実情であ
る。According to the study by the present inventors, it has been found that the increase in the internal pressure becomes particularly remarkable when the lithium nickel composite oxide is used as the positive electrode active material.
Lithium nickel composite oxide is a very promising positive electrode active material because it has a higher battery capacity per unit weight than other lithium transition metal composite oxides such as lithium cobalt composite oxide and lithium manganese composite oxide. is there.
However, when the lithium nickel composite oxide is used, the increase in the internal pressure tends to be more remarkable as compared with other lithium transition metal oxides. The fact is that this problem hinders the practical application of a lithium secondary battery using a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material.
【0011】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
ある。本発明の目的は、形状可変性を有するケースを用
いた場合に問題となる高温保存時のケース内部圧力の上
昇によるリチウム二次電池の膨れを抑制し、リチウム二
次電池の電池性能、安全性、及び形状安定性を向上させ
ることにある。The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to suppress swelling of a lithium secondary battery due to an increase in internal pressure of the case during high temperature storage, which is a problem when using a case having shape variability, and to improve battery performance and safety of the lithium secondary battery. , And improving the shape stability.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者等らは、上記実
情に鑑みて、形状可変性を有するケースを用いたリチウ
ム二次電池において問題となる高温保存時のリチウム二
次電池の膨れを抑制することについて鋭意検討した。そ
の結果、電池要素に添加剤αを含有させ、電解質に含有
される非水系溶媒と前記添加剤αとの関係を以下に示す
ように制御することにより、高温保存時のケース内部圧
力上昇に伴うリチウム二次電池の膨れを抑制できること
見出し本発明を完成した。つまり、前記非水系溶媒の中
性分子のエンタルピー:Esol(N)と、前記中性分子
に電子を1個与えて生じるアニオンラジカルのエンタル
ビー:Esol(A)との差:Esol(A)−Esol(N)
に対して、前記添加剤αの中性分子のエンタルピー:E
add(N)と、前記中性分子に電子を1個与えて生じる
アニオンラジカルのエンタルピー:Eadd(A)との
差:Eadd(A)−Eadd(N)を小さくしてやればよい
ことを見出したのである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, the inventors of the present invention have taken into consideration the swelling of a lithium secondary battery during high temperature storage, which is a problem in a lithium secondary battery using a case having a shape changeability. We have diligently studied suppression. As a result, by adding the additive α to the battery element and controlling the relationship between the non-aqueous solvent contained in the electrolyte and the additive α as shown below, it is possible to increase the case internal pressure during high temperature storage. The present invention has been completed with the finding that swelling of a lithium secondary battery can be suppressed. That is, the difference between the enthalpy of the neutral molecule of the non-aqueous solvent: Esol (N) and the enthalpy of the anion radical produced by giving one electron to the neutral molecule: Esol (A): Esol (A)- Esol (N)
With respect to the enthalpy of neutral molecules of the additive α: E
The difference between add (N) and the enthalpy of anion radical Eadd (A) generated by giving one electron to the neutral molecule: Eadd (A) -Eadd (N) has been found to be small. is there.
【0013】すなわち本発明の要旨は、正極と、負極
と、非水系溶媒及び溶質を含有する電解質とを有する電
池要素、及び前記電池要素を収納する形状可変性ケース
とを有するリチウム二次電池において、下記計算方法
(#)によって求められる、前記非水系溶媒の中性分子
のエンタルピー:Esol(N)と、前記中性分子に電子
を1個与えて生じるアニオンラジカルのエンタルビー:
Esol(A)との差:Esol(A)−Esol(N)をΔEs
ol(AN)とし、前記電池要素が添加剤αを含有し、下
記計算方法(#)によって求められる、前記添加剤αの
中性分子のエンタルピー:Eadd(N)と、前記中性分
子に電子を1個与えて生じるアニオンラジカルのエンタ
ルピー:Eadd(A)との差:Eadd(A)−Eadd
(N)をΔEadd(AN)とした場合に、ΔEadd(A
N)がΔEsol(AN)よりも小さいことを特徴とする
リチウム二次電池に存する。That is, the gist of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a battery element having a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte containing a non-aqueous solvent and a solute, and a shape-variable case accommodating the battery element. The enthalpy of the neutral molecule of the non-aqueous solvent: Esol (N), and the enthalpy of anion radical generated by giving one electron to the neutral molecule, which is determined by the following calculation method (#):
Difference from Esol (A): Esol (A) -Esol (N) is ΔEs
ol (AN), the battery element contains the additive α, and the enthalpy of the neutral molecule of the additive α is Eadd (N), which is determined by the following calculation method (#), and the neutral molecule has electrons. Difference between the enthalpy of the anion radical generated by giving one of the following: Eadd (A): Eadd (A) -Eadd
If (N) is ΔEadd (AN), then ΔEadd (A
N) is smaller than ΔEsol (AN) in a lithium secondary battery.
【0014】計算方法(#)
中性分子のエンタルピー及びアニオンラジカルのエンタ
ルピーは、それぞれ、6−31G*基底関数系を用いた
非経験的制限ハートリーフォック分子軌道法による量子
化学計算で求める。Calculation Method (#) The enthalpy of the neutral molecule and the enthalpy of the anion radical are respectively obtained by quantum chemical calculation by the ab initio restricted Hartree-Fock molecular orbital method using the 6-31G * basis set.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下本発明のリチウム二次電池に
ついて詳細に説明する。
[1]添加剤α
本発明のリチウム二次電池は、正極と、負極と、非水系
溶媒及び溶質を含有する電解質とを有する電池要素、及
び前記電池要素を収納する形状可変性ケースとを有する
リチウム二次電池において、下記計算方法(#)によっ
て求められる、前記非水系溶媒の中性分子のエンタルピ
ー:Esol(N)と、前記中性分子に電子を1個与えて
生じるアニオンラジカルのエンタルビー:Esol(A)
との差:Esol(A)−Esol(N)をΔEsol(AN)
とし、前記電池要素が添加剤αを含有し、下記計算方法
(#)によって求められる、前記添加剤αの中性分子の
エンタルピー:Eadd(N)と、前記中性分子に電子を
1個与えて生じるアニオンラジカルのエンタルピー:E
add(A)との差:Eadd(A)−Eadd(N)をΔEadd
(AN)とした場合に、ΔEadd(AN)がΔEsol(A
N)よりも小さいことを特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The lithium secondary battery of the present invention will be described in detail below. [1] Additive α The lithium secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a battery element having an electrolyte containing a non-aqueous solvent and a solute, and a shape-variable case housing the battery element. In a lithium secondary battery, the enthalpy of the neutral molecule Esol (N) of the non-aqueous solvent and the enthalpy of anion radicals produced by giving one electron to the neutral molecule, which is determined by the following calculation method (#): : Esol (A)
Difference with: Esol (A) -Esol (N) is ΔEsol (AN)
The battery element contains the additive α, and the enthalpy of the neutral molecule of the additive α: Eadd (N), which is obtained by the following calculation method (#), and one electron is given to the neutral molecule. Enthalpy of generated anion radicals: E
Difference from add (A): Eadd (A) -Eadd (N) is ΔEadd
If (AN), then ΔEadd (AN) is ΔEsol (A
It is smaller than N).
【0016】計算方法(#)
中性分子のエンタルピー及びアニオンラジカルのエンタ
ルピーは、それぞれ、6−31G*基底関数系を用いた
非経験的制限ハートリーフォック分子軌道法による量子
化学計算で求める。つまり、中性分子及びアニオンラジ
カルそれぞれのエンタルピーは、ホープルらによる6−
31G*基底関数系を用いた非経験的ハートリーフォー
ク分子軌道法により分子構造最適化を行って求める。た
だし、アニオンラジカルの評価には制限的開殻系分子軌
道法を用いる。Calculation Method (#) The enthalpy of the neutral molecule and the enthalpy of the anion radical are obtained by quantum chemical calculation by the ab initio restricted Hartree-Fock molecular orbital method using the 6-31G * basis set. In other words, the enthalpies of neutral molecules and anion radicals are 6-
The molecular structure is optimized by the ab initio Hartree-Fork molecular orbital method using a 31G * basis set. However, the restricted open shell molecular orbital method is used for the evaluation of anion radicals.
【0017】尚、本発明においては、一般的な表記とし
て、中性分子のエンタルピーをE(N)、アニオンラジ
カルのエンタルピーをE(A)、アニオンラジカルのエ
ンタルピーと中性分子のエンタルピーとの差:E(A)
−E(N)をΔE(AN)と表す場合がある。このよう
に、前記添加剤αのΔEadd(AN)を前記非水系溶媒
のΔEsol(AN)よりも小さくすることにより、高温
保存時のリチウム二次電池の膨れが抑制される理由を以
下に説明する。In the present invention, as a general notation, the enthalpy of a neutral molecule is E (N), the enthalpy of an anion radical is E (A), and the difference between the enthalpy of an anion radical and the enthalpy of a neutral molecule. : E (A)
-E (N) may be represented as ΔE (AN). The reason why the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage is suppressed by making ΔEadd (AN) of the additive α smaller than ΔEsol (AN) of the non-aqueous solvent will be described below. .
【0018】すなわち、リチウム二次電池を充電状態で
高温環境下に保持すると、正極活物質の表面が触媒とな
って、電解質に含有される非水系溶媒が炭酸ガスなどの
ガスを含む成分に分解される。そして、このガスがリチ
ウム二次電池のケースの内部圧力を上昇させるため、形
状可変性のケースを用いたリチウム二次電池の膨れが生
じるのである。That is, when the lithium secondary battery is maintained in a high temperature environment in a charged state, the surface of the positive electrode active material acts as a catalyst and the non-aqueous solvent contained in the electrolyte decomposes into a component containing gas such as carbon dioxide gas. To be done. Then, since this gas raises the internal pressure of the case of the lithium secondary battery, swelling of the lithium secondary battery using the shape-variable case occurs.
【0019】ここで、正極活物質表面が触媒の作用をす
るのは、例えば、正極活物質をリチウムコバルト複合酸
化物やリチウムニッケル複合酸化物のようなリチウム遷
移金属複合酸化物とした場合には、コバルト酸化物また
はニッケル酸化物のような金属酸化物で、金属原子と酸
素原子の結合における分極により、酸素原子の塩基性が
高くなるからである。特に充電状態では、正極活物質か
ら陽性原子のリチウムが多く放出されており、正極活物
質において負の電荷を中和させる因子が少ない状態とな
るために、正極活物質に含まれる酸素原子の塩基性がさ
らに高くなる。そして、高温環境下においては、前記塩
基性が高い酸素原子のサイトが塩基点となり、カーボネ
ート類などの電解質に含有される非水系溶媒を求核反応
により分解反応させ、炭酸ガスなどのガスを発生させる
のである。Here, the surface of the positive electrode active material acts as a catalyst when, for example, the positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide such as a lithium cobalt composite oxide or a lithium nickel composite oxide. In a metal oxide such as cobalt oxide or nickel oxide, the basicity of the oxygen atom is increased due to the polarization in the bond between the metal atom and the oxygen atom. Particularly in the charged state, a large amount of positive atom lithium is released from the positive electrode active material, and there are few factors that neutralize the negative charge in the positive electrode active material. Sex is even higher. Then, in a high temperature environment, the site of the oxygen atom having high basicity serves as a basic point, and a nonaqueous solvent contained in an electrolyte such as a carbonate is decomposed by a nucleophilic reaction to generate a gas such as carbon dioxide gas. Let them do it.
【0020】従って、上記非水系溶媒の分解反応を抑制
する方法として、正極活物質を構成する金属酸化物の酸
素原子の表面を不動態化させ、その塩基性を低下させる
手法が有効となる。ここで、塩基性を低下させるために
は、酸性の添加剤と組み合わせる手法が考えられる。し
かしながら、本発明者等の検討によれば、プロトン性の
酸、ブレンステッド酸など移動性イオンの酸を電池要素
中に多く存在させても、高温保存におけるリチウム二次
電池の膨れの抑制効果が十分でないだけでなく、電池の
抵抗上昇の要因となり充放電性能の低下を招きやすいこ
とが判明した。すなわち、高温保存時に発生するリチウ
ム二次電池の膨れを抑制するためには、電池要素に含有
させる添加剤として、酸性を有する添加剤であればどの
ようなものであっても良いというわけではなく、電池特
性を悪化させることなく前記膨れを十分に抑制できるよ
うな添加剤である必要がある。Therefore, as a method of suppressing the decomposition reaction of the non-aqueous solvent, a method of passivating the surface of the oxygen atom of the metal oxide constituting the positive electrode active material to reduce its basicity is effective. Here, in order to reduce the basicity, a method of combining with an acidic additive can be considered. However, according to the study by the present inventors, even if a large amount of mobile ions such as protic acids and Bronsted acids are present in the battery element, the effect of suppressing the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage is still high. It has been found that not only is it insufficient, but it also causes an increase in the resistance of the battery and is likely to cause deterioration in charge and discharge performance. That is, in order to suppress the swelling of the lithium secondary battery that occurs during high temperature storage, any additive that has acidity may be used as the additive that is included in the battery element. The additive must be capable of sufficiently suppressing the swelling without deteriorating the battery characteristics.
【0021】このような状況の下、本発明者等は、正極
活物質表面の塩基性を低下させるためには、正極活物質
表面に存在する塩基点由来の電荷と親和し易い成分、特
に電解質に含有される非水系溶媒よりも優先的に前記塩
基点由来の電荷と親和しやすい成分を電池要素に含有さ
せてやればよいと考えた。なぜなら、非水系溶媒の分解
反応に優先して正極活物質表面の塩基性を低下させるこ
とができれば、非水系溶媒の分解反応を抑制することが
でき、ひいては高温保存時のガス発生を抑制することが
できるからである。Under such circumstances, the present inventors have found that in order to reduce the basicity of the surface of the positive electrode active material, the component, particularly the electrolyte, which is likely to be compatible with the electric charge derived from the basic points present on the surface of the positive electrode active material. It was thought that the battery element should be allowed to contain a component that is more likely to have an affinity for the electric charge derived from the base point than the non-aqueous solvent contained in (3). Because, if the basicity of the surface of the positive electrode active material can be lowered in preference to the decomposition reaction of the non-aqueous solvent, the decomposition reaction of the non-aqueous solvent can be suppressed, and thus the gas generation during storage at high temperature can be suppressed. Because you can
【0022】本発明者等らは、上記推測の下、非水系溶
媒に優先して正極活物質表面の塩基点由来の電荷と親和
しやすい成分として、非水系溶媒よりも塩基点由来の電
子を受け容れて容易に共鳴する添加剤αを用いることが
有効であると考えた。このような添加剤αは、非水系溶
媒よりもより中性分子からアニオンラジカルへ変化しや
すい性質を有することが必要となる。本発明者等は、こ
の変化のしやすさを表す指標として、中性分子からアニ
オンラジカルへ変化する際のエネルギーギャップを用い
た。そして、添加剤αの前記エネルギーギャップ(△E
add(AN))が、非水系溶媒の前記エネルギーギャッ
プ(ΔEsol(AN))よりも小さくするようにすれば
よいと考えた。なぜなら、前記エネルギーギャップが小
さいものは、中性分子が電子を受け入れやすくなってい
るため、塩基点の電子と共鳴しやすいことを示すからで
ある。Based on the above assumptions, the present inventors prefer the electron derived from the base point rather than the non-aqueous solvent as the component which has a higher affinity for the electric charge derived from the base point on the surface of the positive electrode active material in preference to the non-aqueous solvent. It was considered effective to use the additive α which is easily accepted and easily resonates. Such an additive α needs to have a property of more easily changing from a neutral molecule to an anion radical than in a non-aqueous solvent. The present inventors used the energy gap when changing from a neutral molecule to an anion radical as an index showing the ease of this change. Then, the energy gap of the additive α (ΔE
It has been considered that add (AN)) should be smaller than the energy gap (ΔEsol (AN)) of the non-aqueous solvent. The reason is that, when the energy gap is small, the neutral molecule easily accepts an electron and thus easily resonates with the electron at the base point.
【0023】添加剤αとしては、正極活物質表面上の塩
基点の電子を受け容れて容易に共鳴するルイス酸が好適
である。そして、このルイス酸が中性分子からアニオン
ラジカルへ変化する際のエネルギーギャップ(ΔEadd
(AN))を非水系溶媒の前記エネルギーギャップ(Δ
Esol(AN))よりも小さくすればよい。本発明にお
いては、前記ΔEsol(AN)と前記ΔEadd(AN)と
の差:ΔEsol(AN)−ΔEadd(AN)は、通常0.
1eV以上、好ましくは0.2eV以上、より好ましく
は0.3eV以上、特に好ましくは0.7eV以上、最
も好ましくは0.95eV以上とする。0.2eV以上
とすれば、電極の状態によって正極活物質を構成する金
属酸化物の酸化状態が不均一である場合でも、その効果
が顕著に現れるようになる。また、0.3eV以上とす
れば、電池要素によっては正極内部に電圧分布が生じ易
い場合があるが、その場合でも高温時の膨れ抑制効果が
明確となる。一方、ΔEsol(AN)−ΔEadd(AN)
は、通常4eV以下、好ましくは3.5eV以下、より
好ましくは3eV以下とする。3.5eV以下とすれ
ば、添加剤αは電解質に含有される非水系溶媒と比較し
て適度に電子を受け入れやすく、正極活物質表面のルイ
ス塩基点に対してのみ選択的に作用するようになる。As the additive α, a Lewis acid that accepts an electron at a base point on the surface of the positive electrode active material and easily resonates is preferable. Then, the energy gap (ΔEadd when this Lewis acid changes from a neutral molecule to an anion radical)
(AN)) is the energy gap (Δ) of the non-aqueous solvent.
It may be smaller than Esol (AN)). In the present invention, the difference between the ΔEsol (AN) and the ΔEadd (AN): ΔEsol (AN) −ΔEadd (AN) is usually 0.
It is 1 eV or more, preferably 0.2 eV or more, more preferably 0.3 eV or more, particularly preferably 0.7 eV or more, and most preferably 0.95 eV or more. When it is 0.2 eV or more, even if the oxidation state of the metal oxide forming the positive electrode active material is non-uniform depending on the state of the electrode, the effect becomes remarkable. If the voltage is 0.3 eV or more, a voltage distribution may easily occur inside the positive electrode depending on the battery element, but even in that case, the swelling suppressing effect at high temperature becomes clear. On the other hand, ΔEsol (AN) −ΔEadd (AN)
Is usually 4 eV or less, preferably 3.5 eV or less, and more preferably 3 eV or less. If it is 3.5 eV or less, the additive α is more likely to accept electrons properly than the non-aqueous solvent contained in the electrolyte and selectively acts only on the Lewis base point on the surface of the positive electrode active material. Become.
【0024】本発明においては、前記添加剤αが、硫黄
と酸素との二重結合を1つ以上有する硫黄化合物をであ
ることが好ましい。つまり、添加剤αが硫黄と酸素との
二重結合を有し、かつそのΔEadd(AN)がリチウム
二次電池の電解質に用いられる非水系溶媒一般のΔEso
l(AN)よりも小さいものであること好ましいのであ
る。このような添加剤αを用いることによって、正極の
塩基点の電荷を受け容れて共鳴し易くなり、非水系溶媒
に優先して正極表面を不動態化するようになるため、非
水系溶媒の分解反応が抑制されてケースの膨れが有効に
防止されるようになる。In the present invention, the additive α is preferably a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen. That is, the additive α has a double bond of sulfur and oxygen, and its ΔEadd (AN) is ΔEso of a general non-aqueous solvent used as an electrolyte of a lithium secondary battery.
It is preferably smaller than l (AN). By using such an additive α, the charge at the base point of the positive electrode is accepted and resonance is facilitated, and the surface of the positive electrode is passivated in preference to the non-aqueous solvent. The reaction is suppressed and the swelling of the case is effectively prevented.
【0025】尚、本発明に用いる上記硫黄化合物の性状
は、常温・常湿で、液体又は固体であることが好まし
い。ここで常温・常湿とは25℃/50%RHの環境を
いう。ここで、硫黄原子と酸素原子との二重結合を1つ
有する硫黄化合物よりも、複数有する硫黄化合物の方
が、一般にΔEadd(AN)がより小さい値をとりΔEso
l(AN)との差が大きくなる傾向にあり、かつ構造的
にも電子を受け入れた共鳴構造を安定的に取りやすい。
従って、硫黄原子と酸素原子との二重結合を複数有する
硫黄化合物を用いれば、正極表面との相互作用がさせや
すくなり、リチウム二次電池の膨れをより有効に防止で
きる。また、酸素原子と二重結合を形成している硫黄原
子にさらに単結合で酸素原子が結合した硫黄化合物も、
上記と同様の理由でリチウム二次電池の膨れをより有効
に防止する点で好ましい。The properties of the sulfur compound used in the present invention are preferably liquid or solid at room temperature and normal humidity. Here, normal temperature and normal humidity means an environment of 25 ° C./50% RH. Here, in general, a sulfur compound having a plurality of sulfur atoms and an oxygen atom has a smaller ΔEadd (AN) value than a sulfur compound having one double bond, and ΔEadd (AN) has a smaller value.
The difference from l (AN) tends to be large, and a resonant structure that accepts electrons is structurally easy to be stably obtained.
Therefore, when a sulfur compound having a plurality of double bonds of a sulfur atom and an oxygen atom is used, interaction with the surface of the positive electrode is facilitated, and swelling of the lithium secondary battery can be prevented more effectively. Further, a sulfur compound in which an oxygen atom is further bonded with a single bond to a sulfur atom forming a double bond with an oxygen atom,
For the same reason as above, it is preferable in that the swelling of the lithium secondary battery can be prevented more effectively.
【0026】前記硫黄化合物は、下記一般式(1)で表
される化合物であることが好ましい。The sulfur compound is preferably a compound represented by the following general formula (1).
【0027】[0027]
【化4】 [Chemical 4]
【0028】上記一般式(1)において、R1及びR2は
それぞれ独立に、X1、又はO−X1を表し、X1は、炭
素数1〜9の鎖状又は環状の飽和炭化水素基、炭素数1
〜9の鎖状又は環状の不飽和炭化水素基、又は炭素数6
〜9の芳香族炭化水素基を表すが、R1とR2とは互いに
連結して、硫黄原子を含有する5又は6員環を形成して
いてもよい。ここで、R1、R2を、X1に酸素が結合し
た官能基、すなわち、O−X1とすることで、ケースの
内部圧力の上昇を有効に抑制することができる。[0028] In the above general formula (1), R 1 and R 2 each independently represents X 1 or O-X 1,, X 1 is 1-9 carbon chain or cyclic saturated hydrocarbon Base, carbon number 1
~ 9 chain or cyclic unsaturated hydrocarbon group, or 6 carbon atoms
The aromatic hydrocarbon groups of 9 to 9 may be combined with each other, and R 1 and R 2 may be linked to each other to form a 5- or 6-membered ring containing a sulfur atom. Here, by setting R 1 and R 2 to be a functional group in which oxygen is bonded to X 1 , that is, O—X 1 , it is possible to effectively suppress an increase in the internal pressure of the case.
【0029】前記炭素数1〜9の鎖状又は環状の飽和炭
化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−
プロピル基、t−プロピル基、n−ブチル基、sec−
ブチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ
る。これらのうちで、本発明の効果がより発揮される点
から好ましいのは、メチル基、エチル基である。前記炭
素数1〜9の鎖状又は環状の不飽和炭化水素基として
は、例えば、ビニル基、アリル基、ブチニル基、ペンチ
ニル基などを挙げることができる。これらのうちで、本
発明の効果がより発揮される点から好ましいのは、ビニ
ル基である。Examples of the chain or cyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms include, for example, methyl group, ethyl group and n-
Propyl group, t-propyl group, n-butyl group, sec-
Examples thereof include a butyl group and a cyclohexyl group. Of these, a methyl group and an ethyl group are preferable from the viewpoint that the effects of the present invention can be more exerted. Examples of the chain or cyclic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, a butynyl group and a pentynyl group. Of these, a vinyl group is preferable because the effect of the present invention can be further exhibited.
【0030】前記炭素数6〜9の芳香族炭化水素基とし
ては、例えば、フェニル基、4−メチルフェニル基など
を挙げることができる。これらのうちで、本発明の効果
がより発揮される点から好ましいのは、フェニル基であ
る。尚、R1及びR2の炭素数の合計が2〜7個であるこ
とがより好ましい。硫黄原子と結合している置換基の立
体障害が小さい方が、ケースの内部圧力の上昇が有効に
抑制されるためである。Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 9 carbon atoms include phenyl group and 4-methylphenyl group. Of these, a phenyl group is preferred from the viewpoint that the effects of the present invention can be more exerted. The total carbon number of R 1 and R 2 is more preferably 2 to 7. This is because the smaller the steric hindrance of the substituent bonded to the sulfur atom, the more effectively the rise in the internal pressure of the case is suppressed.
【0031】また、R1とR2とは互いに連結して、硫黄
原子を含有する5又は6員環を形成していてもよい。こ
のようなものとして、例えば、2価の遊離基である1,
4−ブチレン基、1,5−ペンチレン基、−O−(CH
2)n−、−O−(CH2)m−O−などを挙げることがで
きる(n、mは、通常、それぞれ2〜4の整数である。
nは、3又は4であることが好ましく、mは、2又は3
であることが好ましい)。これらのうちで、本発明の効
果がより発揮される点からより好ましいのは、硫黄原子
と結合する酸素原子が多く、立体障害の小さな−O−
(CH2)3−、−O−(CH2)2−O−である。R 1 and R 2 may be connected to each other to form a 5- or 6-membered ring containing a sulfur atom. Examples of such compounds include divalent free radicals 1,
4-butylene group, 1,5-pentylene group, -O- (CH
2) n -, - O- ( CH 2) m -O- , and the like (n, m are usually each 2-4 integer.
n is preferably 3 or 4 and m is 2 or 3
Is preferable). Among these, more preferable from the viewpoint that the effect of the present invention is exerted more is that there are many oxygen atoms bonded to sulfur atoms, and steric hindrance is small.
(CH 2) 3 -, - O- (CH 2) a 2 -O-.
【0032】また、前記硫黄化合物は、下記一般式
(2)で表される化合物であることが好ましい。The sulfur compound is preferably a compound represented by the following general formula (2).
【0033】[0033]
【化5】 [Chemical 5]
【0034】上記一般式(2)において、R3及びR4は
それぞれ独立に、X2、又はO−X2を表し、X2は、炭
素数1〜9の鎖状又は環状の飽和炭化水素基、炭素数1
〜9の鎖状又は環状の不飽和炭化水素基、又は炭素数6
〜9の芳香族炭化水素基を表すが、R3とR4とは互いに
連結して、硫黄原子を含有する5又は6員環を形成して
いてもよい。ここで、R3、R4を、X2に酸素が結合し
た官能基、すなわち、O−X2とすることで、ケースの
内部圧力の上昇を有効に抑制することができる。[0034] In the general formula (2), the R 3 and R 4 each independently represent X 2 or O-X 2,, X 2 is 1 to 9 carbon atoms chain or cyclic saturated hydrocarbon Base, carbon number 1
~ 9 chain or cyclic unsaturated hydrocarbon group, or 6 carbon atoms
It represents a to 9 aromatic hydrocarbon group, linked together and R 3 and R 4, may form a 5- or 6-membered ring containing a sulfur atom. Here, by making R 3 and R 4 functional groups in which oxygen is bonded to X 2 , that is, O—X 2 , it is possible to effectively suppress an increase in internal pressure of the case.
【0035】X2としては、前記一般式(1)で説明し
たX1と同様のものを用いることができる。また、R3と
R4との合計炭素数の好ましい範囲も、R1とR2との合
計炭素数の好ましい範囲と同様である。さらにR3とR4
とが互いに結合して環を形成する場合も、R1とR2とが
互いに結合して環を形成する場合と同様のものを用いる
ことができる。As X 2 , the same one as X 1 described in the general formula (1) can be used. The preferable range of the total carbon number of R 3 and R 4 is the same as the preferable range of the total carbon number of R 1 and R 2 . And R 3 and R 4
When and are bonded to each other to form a ring, the same groups as those used when R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring can be used.
【0036】前記硫黄化合物としては、例えば、ジメチ
ルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジフェニルス
ルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、メタンスル
フィン酸メチル、エタンスルフィン酸エチル、ジメチル
サルファイト、ジエチルサルファイト、1,2−プロピ
レングリコールサルファイト、1,3−ブチレングリコ
ールサルファイト、ジフェニルサルファイト、エチレン
サルファイト、ビニレンサルファイト、ジメチルスルホ
ン、ジエチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジフェ
ニルスルホン、ジベンジルスルホン、スルホラン、3−
メチルスルホラン、3−メチルスルホレン、メタンスル
ホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホ
ン酸アセチル、メタンスルホン酸テトラヒドロフルフリ
ル、エタンスルホン酸メチル、エタンスルホン酸エチ
ル、プロパンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸メ
チル、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスル
トン、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、硫酸エチルメチ
ル、硫酸メチルフェニル、エチレングリコール硫酸エス
テル、1,3−プロパンジオール硫酸エステル、及び
1,4−ブタンジオール硫酸エステルを挙げることがで
きる。これら硫黄化合物にうちのいくつかについて、E
add(A)とEadd(N)との差:ΔEadd(AN)の数
値を表―1に示す。Examples of the sulfur compound include dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, methyl methanesulfinate, ethyl ethanesulfinate, dimethylsulfite, diethylsulfite, 1,2-propylene glycol sulfite. , 1,3-butylene glycol sulfite, diphenyl sulfite, ethylene sulfite, vinylene sulfite, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diphenyl sulfone, dibenzyl sulfone, sulfolane, 3-
Methylsulfolane, 3-methylsulfolene, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, acetyl methanesulfonate, tetrahydrofurfuryl methanesulfonate, methyl ethanesulfonate, ethyl ethanesulfonate, methyl propanesulfonate, methyl benzenesulfonate , 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, ethyl methyl sulfate, methylphenyl sulfate, ethylene glycol sulfate, 1,3-propanediol sulfate, and 1,4-butanediol sulfate. Mention may be made of esters. For some of these sulfur compounds, E
Difference between add (A) and Eadd (N): Table 1 shows the values of ΔEadd (AN).
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】本発明において重要なのは、電解質に含有
させる非水系溶媒のΔEsol(AN)の値と、上記表−
1中のΔEadd(AN)の値との比較である。例えば、
電解質に含有させる非水系溶媒のΔEsol(AN)の値
が4であるような場合は、表−1中のいずれの硫黄化合
物を用いても本発明の効果を得ることができる。一方、
例えば、ΔEsol(AN)の値が2であるような場合
は、表−1中のΔEadd(AN)が2以下のものを用い
れば、本発明の効果を得ることができる。What is important in the present invention is the value of ΔEsol (AN) of the non-aqueous solvent contained in the electrolyte, and the above table-
It is a comparison with the value of ΔEadd (AN) in 1. For example,
When the value of ΔEsol (AN) of the non-aqueous solvent contained in the electrolyte is 4, the effect of the present invention can be obtained by using any of the sulfur compounds shown in Table-1. on the other hand,
For example, when the value of ΔEsol (AN) is 2, the effect of the present invention can be obtained by using one having ΔEadd (AN) of 2 or less in Table-1.
【0039】但し、これら硫黄化合物の中でも、ΔEad
d(AN)が小さい硫黄化合物を用いれば、ΔEsol(A
N)の値とΔEadd(AN)の値との差が大きくなる傾
向にあるため、高温保存時のリチウム二次電池の膨れを
より有効に抑制できるようになる。上記観点から、ΔE
add(AN)が3以下であるという点で好ましいのは、
ジエチルスルホキシド(1.49eV)、ジフェニルス
ルホキシド(1.83eV)、テトラメチレンスルホキ
シド(1.7eV)、ジメチルサルファイト(1.85
eV)、ジエチルサルファイト(2.15eV)、1,
2−プロピレングリコールサルファイト(1.99e
V)、1,3−ブチレングリコールサルファイト(1.
86eV)、エチレンサルファイト(2.01eV)、
ジメチルスルホン(1.37eV)、ジエチルスルホン
(2.58eV)、ジフェニルスルホン(1.41e
V)、ジベンジルスルホン(0.45eV)、スルホラ
ン(1.48eV)、3−メチルスルホラン(1.46
eV)、3−メチルスルホレン(0.93eV)、メタ
ンスルホン酸メチル(0.25eV)、メタンスルホン
酸エチル(0.24eV)、メタンスルホン酸アセチル
(0.94eV)、メタンスルホン酸テトラヒドロフル
フリル(−0.12eV)、ベンゼンスルホン酸メチル
(1.44eV)、1,3−プロパンスルトン(−0.
17eV)、1,4−ブタンスルトン(0.29e
V)、硫酸ジメチル(2.04eV)、硫酸ジエチル
(2.07eV)、エチレングリコール硫酸エステル
(−0.59eV)、及び1,3−ブチレングリコール
硫酸エステル(−0.103eV)である。However, among these sulfur compounds, ΔEad
If a sulfur compound with a small d (AN) is used, ΔEsol (A
Since the difference between the value of N) and the value of ΔEadd (AN) tends to be large, the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage can be suppressed more effectively. From the above viewpoint, ΔE
What is preferable in that add (AN) is 3 or less is that
Diethyl sulfoxide (1.49 eV), diphenyl sulfoxide (1.83 eV), tetramethylene sulfoxide (1.7 eV), dimethyl sulfite (1.85)
eV), diethyl sulfite (2.15 eV), 1,
2-Propylene glycol sulfite (1.99e
V), 1,3-butylene glycol sulfite (1.
86 eV), ethylene sulfite (2.01 eV),
Dimethyl sulfone (1.37eV), diethyl sulfone (2.58eV), diphenyl sulfone (1.41e)
V), dibenzyl sulfone (0.45 eV), sulfolane (1.48 eV), 3-methylsulfolane (1.46)
eV), 3-methylsulfolene (0.93 eV), methyl methanesulfonate (0.25 eV), ethyl methanesulfonate (0.24 eV), acetyl methanesulfonate (0.94 eV), tetrahydrofurfuryl methanesulfonate (-0.12 eV), methyl benzenesulfonate (1.44 eV), 1,3-propane sultone (-0.
17 eV), 1,4-butane sultone (0.29 e
V), dimethyl sulfate (2.04 eV), diethyl sulfate (2.07 eV), ethylene glycol sulfate (-0.59 eV), and 1,3-butylene glycol sulfate (-0.103 eV).
【0040】さらに、ΔEadd(AN)が2以下である
という点で好ましいのは、ジエチルスルホキシド(1.
49eV)、ジフェニルスルホキシド(1.83e
V)、テトラメチレンスルホキシド(1.7eV)、ジ
メチルサルファイト(1.85eV)、1,2−プロピ
レングリコールサルファイト(1.99eV)、1,3
−ブチレングリコールサルファイト(1.86eV)、
ジメチルスルホン(1.37eV)、ジフェニルスルホ
ン(1.41eV)、ジベンジルスルホン(0.45e
V)、スルホラン(1.48eV)、3−メチルスルホ
ラン(1.46eV)、3−メチルスルホレン(0.9
3eV)、メタンスルホン酸メチル(0.25eV)、
メタンスルホン酸エチル(0.24eV)、メタンスル
ホン酸アセチル(0.94eV)、メタンスルホン酸テ
トラヒドロフルフリル(−0.12eV)、ベンゼンス
ルホン酸メチル(1.44eV)、1,3−プロパンス
ルトン(−0.17eV)、1,4−ブタンスルトン
(0.29eV)、エチレングリコール硫酸エステル
(−0.59eV)、及び1,3−ブチレングリコール
硫酸エステル(−0.103eV)である。Further, in view of ΔEadd (AN) of 2 or less, diethyl sulfoxide (1.
49 eV), diphenyl sulfoxide (1.83 e)
V), tetramethylene sulfoxide (1.7 eV), dimethyl sulfite (1.85 eV), 1,2-propylene glycol sulfite (1.99 eV), 1,3
-Butylene glycol sulfite (1.86 eV),
Dimethyl sulfone (1.37eV), diphenyl sulfone (1.41eV), dibenzyl sulfone (0.45eV)
V), sulfolane (1.48 eV), 3-methylsulfolane (1.46 eV), 3-methylsulfolene (0.9
3 eV), methyl methanesulfonate (0.25 eV),
Ethyl methanesulfonate (0.24 eV), acetyl methanesulfonate (0.94 eV), tetrahydrofurfuryl methanesulfonate (-0.12 eV), methyl benzenesulfonate (1.44 eV), 1,3-propane sultone ( -0.17 eV), 1,4-butane sultone (0.29 eV), ethylene glycol sulfate (-0.59 eV), and 1,3-butylene glycol sulfate (-0.103 eV).
【0041】そして、ΔEadd(AN)が1.5以下で
あるという点で最も好ましいのは、ジエチルスルホキシ
ド(1.49eV)、ジメチルスルホン(1.37e
V)、ジフェニルスルホン(1.41eV)、ジベンジ
ルスルホン(0.45eV)、スルホラン(1.48e
V)、3−メチルスルホラン(1.46eV)、3−メ
チルスルホレン(0.93eV)、メタンスルホン酸メ
チル(0.25eV)、メタンスルホン酸エチル(0.
24eV)、メタンスルホン酸アセチル(0.94e
V)、メタンスルホン酸テトラヒドロフルフリル(−
0.12eV)、ベンゼンスルホン酸メチル(1.44
eV)、1,3−プロパンスルトン(−0.17e
V)、1,4−ブタンスルトン(0.29eV)、エチ
レングリコール硫酸エステル(−0.59eV)、及び
1,3−ブチレングリコール硫酸エステル(−0.10
3eV)である。Most preferable in terms of ΔEadd (AN) of 1.5 or less are diethyl sulfoxide (1.49 eV) and dimethyl sulfone (1.37 e).
V), diphenyl sulfone (1.41 eV), dibenzyl sulfone (0.45 eV), sulfolane (1.48 eV)
V), 3-methylsulfolane (1.46 eV), 3-methylsulfolene (0.93 eV), methyl methanesulfonate (0.25 eV), ethyl methanesulfonate (0.
24eV), acetyl methanesulfonate (0.94e
V), tetrahydrofurfuryl methanesulfonate (-
0.12 eV), methyl benzenesulfonate (1.44
eV), 1,3-propane sultone (-0.17e
V), 1,4-butane sultone (0.29 eV), ethylene glycol sulfate (-0.59 eV), and 1,3-butylene glycol sulfate (-0.10).
3 eV).
【0042】前記硫黄化合物は、電池要素のどの部分に
含有させてもよいが、正極活物質表面に存在させるのが
ケースの膨れ防止の点で好ましいことから、正極中又は
電解質中に含有させることが好ましく、電解質中に含有
させることが特に好ましい。正極又は電解質中に含有さ
せることにより、電解質に含有される非水系溶媒に優先
して正極活物質表面で金属酸化物の酸素原子の表面と相
互作用してその塩基性を低下させることができる結果、
高温保存時のケースの膨れを効果的に抑制することがで
きる。The sulfur compound may be contained in any part of the battery element, but since it is preferable to exist on the surface of the positive electrode active material from the viewpoint of preventing the case from swelling, the sulfur compound should be contained in the positive electrode or the electrolyte. Is preferable, and it is particularly preferable to include it in the electrolyte. By including it in the positive electrode or the electrolyte, the basicity can be lowered by interacting with the surface of the oxygen atom of the metal oxide on the surface of the positive electrode active material in preference to the non-aqueous solvent contained in the electrolyte. ,
Swelling of the case during storage at high temperature can be effectively suppressed.
【0043】前記硫黄化合物を電解質中に含有させる場
合、電解質中に含有される非水系溶媒及び溶質の含有量
100重量部に対して、通常0.001重量部以上含有
させるが、0.1重量部以上含有させることが好まし
く、0.5重量部以上含有させることがより好ましく、
1重量部以上含有させることが特に好ましく、5重量部
以上含有させることが最も好ましい。また非水系溶媒及
び溶質の含有量100重量部に対して、通常30重量部
以下含有させるが、15重量部以下含有させることが好
ましく、10重量部以下含有させることがより好まし
い。添加量がこの範囲より少ないと高温保存時のケース
の膨れ防止が不充分となる場合があり、添加量がこの範
囲より多いと電解液の電導度が低下して電池の内部抵抗
が高くなる場合がある。When the sulfur compound is contained in the electrolyte, it is usually contained in an amount of 0.001 part by weight or more per 100 parts by weight of the non-aqueous solvent and solute contained in the electrolyte, but 0.1 part by weight is contained. It is preferable to contain at least 0.5 part by weight, more preferably at least 0.5 part by weight,
It is particularly preferable to contain 1 part by weight or more, and most preferably 5 parts by weight or more. The content of the non-aqueous solvent and solute is usually 30 parts by weight or less, preferably 15 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or less, based on 100 parts by weight. If the amount added is less than this range, the swelling of the case during high temperature storage may be insufficient, and if the amount added is more than this range, the conductivity of the electrolyte decreases and the internal resistance of the battery increases. There is.
【0044】尚、特開平8−241731号公報、特開
平8−241732号公報、特開平8−321312号
公報、特開2000−133305号公報、特許第27
34978号公報、特許第2766018号公報、及び
特許第2804591号公報にはそれぞれ、本発明で使
用する添加剤αのうちの硫黄化合物と類似する化合物が
開示されている。Incidentally, JP-A-8-241731, JP-A-8-241732, JP-A-8-321312, JP-A-2000-133305, and JP-A-27.
No. 34978, Japanese Patent No. 2766018, and Japanese Patent No. 2804591 each disclose a compound similar to the sulfur compound in the additive α used in the present invention.
【0045】しかし、これら文献は、電解質に含有させ
る非水系溶媒のΔEsol(AN)と電池要素に含有され
る添加剤αのΔEadd(AN)とを所定の関係にするこ
とで、高温保存時におけるリチウム二次電池におけるケ
ースの内部圧力の上昇を抑制することについて記載も示
唆もされていない。
[2]非水系溶媒
本発明のリチウム二次電池に用いられる電解質は、非水
系溶媒と溶質とを含有する(本明細書においては、溶質
及び非水系溶媒を合わせて電解液、又は非水電解液と呼
ぶ場合がある)。However, in these documents, by making a predetermined relationship between ΔEsol (AN) of the non-aqueous solvent contained in the electrolyte and ΔEadd (AN) of the additive α contained in the battery element, the documents are described. There is no description or suggestion of suppressing the rise of the internal pressure of the case in the lithium secondary battery. [2] Non-Aqueous Solvent The electrolyte used in the lithium secondary battery of the present invention contains a non-aqueous solvent and a solute (in the present specification, the solute and the non-aqueous solvent are combined to form an electrolytic solution or non-aqueous electrolysis). Sometimes called liquid).
【0046】本発明に用いられる非水系溶媒は、先に説
明した添加剤αのΔEadd(AN)よりも大きいΔEsol
(AN)を有することが必要である。このような非水系
溶媒としては、例えば、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等の環状カー
ボネート類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、エチルメチルカーボネートなどの非環状カーボネ
ート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロ
フラン等のフラン類;ジメトキシエタン等のグライム
類;γ−ブチルラクトン等のラクトン類;アセトニトリ
ル等のニトリル類;等の1種又は2種以上の混合物を挙
げることができる。これらのうちでは、環状カーボネー
ト類、非環状カーボネート類及びラクトン類から選ばれ
た1種又は2種以上の混合溶液が好ましい。The non-aqueous solvent used in the present invention has a ΔEsol larger than the ΔEadd (AN) of the additive α described above.
It is necessary to have (AN). Examples of such a non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and vinylene carbonate; non-cyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate; furan such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. And glymes such as dimethoxyethane; lactones such as γ-butyl lactone; nitriles such as acetonitrile; Among these, a mixed solution of one or more selected from cyclic carbonates, acyclic carbonates and lactones is preferable.
【0047】上記具体的に例示した非水系溶媒のいくつ
かについて、先に説明した計算方法によって求めた、E
sol(A)とEsol(N)との差:ΔEsol(AN)の数
値を表―2に示す。For some of the non-aqueous solvents specifically exemplified above, E obtained by the above-described calculation method was used.
Difference between sol (A) and Esol (N): Table 2 shows the numerical values of ΔEsol (AN).
【0048】[0048]
【表2】 [Table 2]
【0049】前述の通り、本発明において重要なのは、
上記表−2中の電解質に含有させる非水系溶媒のΔEso
l(AN)の値と、電池要素に含有される添加剤αのΔ
Eadd(AN)の値との比較である。例えば、非水系溶
媒にプロピレンカーボネートを用いる場合は、2.39
eV以下のΔEadd(AN)を有する添加剤αを用いる
ことにより本発明の効果が顕著に発揮される。As described above, what is important in the present invention is that
ΔEso of the non-aqueous solvent contained in the electrolyte in Table 2 above
Value of l (AN) and Δ of additive α contained in the battery element
This is a comparison with the value of Eadd (AN). For example, when propylene carbonate is used as the non-aqueous solvent, 2.39
The effect of the present invention is remarkably exhibited by using the additive α having ΔEadd (AN) of eV or less.
【0050】また、非水系溶媒として複数の溶媒を用い
る場合は、非水系溶媒全体(100体積%)に対して2
0体積%以上含有されている溶媒の中でΔEsol(A
N)の値が最も小さい溶媒のΔEsol(AN)の値と、
添加剤αのΔEadd(AN)の値とを比較する。これ
は、本発明においては非水系溶媒を構成する全ての溶媒
に優先して、添加剤αが正極活物質表面の塩基点の電子
を受け容れて共鳴する必要があるからである。例えば、
非水系溶媒として、エチレンカーボネートとプロピレン
カーボネートとの等量混合溶媒を用いた場合、添加剤α
のΔEadd(AN)の値と比較するために用いるΔEsol
(AN)の値は、エチレンカーボネートの2.37eV
となる。また、例えば、ビニレンカーボネート:エチレ
ンカーボネート:プロピレンカーボネート=10:4
5:45の組成からなる非水系溶媒においては、用いる
ΔEsol(AN)の値は、エチレンカーボネートの2.
37eVとなる。When a plurality of non-aqueous solvents are used, the amount of the non-aqueous solvent is 2 with respect to the whole non-aqueous solvent (100% by volume).
In a solvent containing 0% by volume or more, ΔEsol (A
The value of ΔEsol (AN) of the solvent with the smallest value of N),
Compare the value of ΔEadd (AN) for additive α. This is because, in the present invention, the additive α needs to accept the electron at the base point on the surface of the positive electrode active material and resonate in preference to all the solvents constituting the non-aqueous solvent. For example,
When an equal amount mixed solvent of ethylene carbonate and propylene carbonate is used as the non-aqueous solvent, the additive α
ΔEsol used to compare with the value of ΔEadd (AN)
The value of (AN) is 2.37 eV of ethylene carbonate.
Becomes Further, for example, vinylene carbonate: ethylene carbonate: propylene carbonate = 10: 4
In the non-aqueous solvent having a composition of 5:45, the value of ΔEsol (AN) used is 2.
It becomes 37 eV.
【0051】高温保存時のケースの膨れをより有効に抑
制する点から、本発明においては、非水系溶媒に高沸点
溶媒を含有させることがより好ましい。高沸点溶媒と
は、沸点が、通常150℃以上、好ましくは180℃以
上、より好ましくは200℃以上、一方、通常300℃
以下、好ましくは270℃以下、より好ましくは250
℃以下、の範囲にある溶媒である。上記範囲の沸点を有
する溶媒を使用することで、電池の高温保存時の安全性
をより確実にすることができる。このような溶媒として
は、例えば、エチレンカーボネート(沸点243℃)、
プロピレンカーボネート(沸点240℃)及びγ−ブチ
ロラクトン(沸点204℃)等を挙げることができる。
これら高沸点溶媒を単独で使用してもよく、複数を併用
してもよいし、さらには、低沸点溶媒(本発明において
は、沸点が150℃以下のものをいう。)と併用して用
いても良い。尚、「沸点がX℃」とは、圧力1atmの
もとで室温からX℃まで加熱しても蒸気圧が1atmを
越えないことを意味する。
[3]リチウム二次電池のその他の部材
本発明のリチウム二次電池は、正極と、負極と、非水系
溶媒及び溶質を含有する電解質とを有する電池要素、及
び前記電池要素を収納する形状可変性ケースとを有す
る。
[3−1]正極・負極
[A]正極活物質
本発明のリチウム二次電池の正極は、通常、集電体上に
正極材料層が形成されてなる構造であり、前記正極材料
層中に、通常、Liを吸蔵・放出し得る正極活物質を含
有する。In the present invention, it is more preferable to add a high-boiling solvent to the non-aqueous solvent from the viewpoint of more effectively suppressing swelling of the case during storage at high temperature. A high-boiling solvent has a boiling point of usually 150 ° C or higher, preferably 180 ° C or higher, more preferably 200 ° C or higher, while usually 300 ° C.
Or less, preferably 270 ° C. or less, more preferably 250
It is a solvent in the range of ℃ or less. By using a solvent having a boiling point in the above range, the safety of the battery during high temperature storage can be further ensured. Examples of such a solvent include ethylene carbonate (boiling point 243 ° C.),
Examples thereof include propylene carbonate (boiling point 240 ° C.) and γ-butyrolactone (boiling point 204 ° C.).
These high boiling point solvents may be used alone or in combination of two or more, and further used in combination with a low boiling point solvent (in the present invention, one having a boiling point of 150 ° C. or lower). May be. The phrase "boiling point is X ° C" means that the vapor pressure does not exceed 1 atm even when heated from room temperature to X ° C under a pressure of 1 atm. [3] Other members of lithium secondary battery The lithium secondary battery of the present invention includes a battery element having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte containing a non-aqueous solvent and a solute, and a variable shape for housing the battery element. And a sex case. [3-1] Positive Electrode / Negative Electrode [A] Positive Electrode Active Material The positive electrode of the lithium secondary battery of the present invention usually has a structure in which a positive electrode material layer is formed on a current collector, and the positive electrode material layer is formed in the positive electrode material layer. Usually, it contains a positive electrode active material capable of inserting and extracting Li.
【0052】正極に使用する正極活物質としては、遷移
金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移
金属硫化物等各種の無機化合物が挙げられる。ここで遷
移金属としてはFe、Co、Ni、Mn等が用いられ
る。具体的には、MnO、V2O5 、V6O13、TiO2
等の遷移金属酸化物粉末、リチウムニッケル複合酸化
物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複
合酸化物などのリチウムと遷移金属との複合酸化物粉
末、TiS2 、FeS、MoS2 などの遷移金属硫化物
粉末等が挙げられる。これらの化合物はその特性を向上
させるために部分的に元素置換したものであっても良
い。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、
ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、N−
フルオロピリジニウム塩等の有機化合物を用いることも
できる。これらの無機化合物、有機化合物を混合して用
いても良い。これら正極の活物質の粒径は、通常1〜3
0μm、好ましくは1〜10μmとする。粒径が大きす
ぎても小さすぎても、レート特性、サイクル特性等の電
池特性が低下する傾向にある。Examples of the positive electrode active material used for the positive electrode include various inorganic compounds such as transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. Here, Fe, Co, Ni, Mn or the like is used as the transition metal. Specifically, MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2
Such as transition metal oxide powder, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium manganese composite oxide and other composite oxide powder of lithium and transition metal, transition metal sulfide such as TiS 2 , FeS, MoS 2 Powder and the like. These compounds may be partially element-substituted to improve their properties. In addition, polyaniline, polypyrrole, polyacene,
Disulfide compound, polysulfide compound, N-
Organic compounds such as fluoropyridinium salts can also be used. You may mix and use these inorganic compounds and organic compounds. The particle size of these positive electrode active materials is usually 1 to 3.
The thickness is 0 μm, preferably 1 to 10 μm. If the particle size is too large or too small, battery characteristics such as rate characteristics and cycle characteristics tend to deteriorate.
【0053】上記正極活物質のうち、高性能なリチウム
二次電池を得る観点から、正極活物質は、リチウムコバ
ルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウ
ムマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物
とすることが好ましい。本発明においては、正極活物質
中に、リチウムニッケル複合酸化物を含有させることが
特に好ましい。リチウムニッケル複合酸化物は単位重量
あたりの電流容量が大きく、これを用いた電池は容量を
高くすることができる一方で、高温保存中にリチウム二
次電池が膨れやすいので、前記非水系溶媒と前記添加剤
αとの関係を制御することによる本発明の効果が顕著に
発揮されるようになる。Among the above positive electrode active materials, from the viewpoint of obtaining a high-performance lithium secondary battery, the positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide such as lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide or lithium manganese composite oxide. It is preferably an oxide. In the present invention, it is particularly preferable that the positive electrode active material contains a lithium nickel composite oxide. The lithium nickel composite oxide has a large current capacity per unit weight, and the battery using this can increase the capacity, while the lithium secondary battery easily swells during high temperature storage. By controlling the relationship with the additive α, the effect of the present invention becomes remarkable.
【0054】リチウムニッケル複合酸化物は、少なくと
もリチウム、及びニッケルを含有する酸化物である。リ
チウムニッケル複合酸化物としては、例えば、α−Na
FeO2構造等の層状構造を有する、LiNiO2のよう
なリチウムニッケル複合酸化物が好ましい。具体的な組
成としては、例えば、LiNiO2、LiNi2O4等を
挙げることができる。この場合、リチウムニッケル複合
酸化物は、Niが占めるサイトの一部をNi以外の元素
で置換したものであってもよい。Niサイトの一部を他
の元素で置換することによって、結晶構造の安定性を向
上させることができ、繰り返し充放電する際のNi元素
の一部がLiサイトに移動して発生する容量低下が抑制
されるため、サイクル特性も向上する。さらに、Niサ
イトの一部をNi以外の元素で置換することによって、
DSC(Differential Scanning
Calorimetry:示差走査熱量測定)の発熱
開始温度が高温側にシフトするため、電池の温度が上昇
した場合のリチウムニッケル複合酸化物の熱暴走反応も
抑制され、結果として高温保存時の安全性の向上につな
がる。The lithium-nickel composite oxide is an oxide containing at least lithium and nickel. Examples of the lithium nickel composite oxide include α-Na
A lithium nickel composite oxide such as LiNiO 2 having a layered structure such as FeO 2 structure is preferable. Specific examples of the composition include LiNiO 2 and LiNi 2 O 4 . In this case, the lithium-nickel composite oxide may be one in which some of the sites occupied by Ni are replaced with an element other than Ni. By substituting a part of the Ni site with another element, the stability of the crystal structure can be improved, and a part of the Ni element moves repeatedly to the Li site during repeated charge / discharge, resulting in a capacity decrease. Since it is suppressed, the cycle characteristics are also improved. Furthermore, by substituting a part of the Ni site with an element other than Ni,
DSC (Differential Scanning)
Calorimetry (differential scanning calorimetry) shifts the heat generation start temperature to the high temperature side, so the thermal runaway reaction of the lithium nickel composite oxide is suppressed when the battery temperature rises, resulting in improved safety during high temperature storage. Leads to.
【0055】Niが占めるサイトの一部をNi以外の元
素で置換する際の、該元素(以下、置換元素と表記す
る)としては、例えば、Al、Ti、V、Cr、Mn、
Fe、Co、Li、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr等が
挙げられる。無論、Niサイトは2種以上の他元素で置
換されていてもよい。好ましくはAl、Cr、Fe、C
o、Li、Mg、Ga、Mnが挙げられ、更に好ましく
はAl、Coが挙げられる。Ni元素の一部をCo、A
lで置換することにより、サイクル特性、安全性の改善
効果が大きくなる。When substituting a part of the site occupied by Ni with an element other than Ni, the element (hereinafter referred to as a substituting element) is, for example, Al, Ti, V, Cr, Mn,
Fe, Co, Li, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr and the like can be mentioned. Of course, the Ni site may be substituted with two or more kinds of other elements. Preferably Al, Cr, Fe, C
O, Li, Mg, Ga and Mn are mentioned, and more preferably Al and Co are mentioned. Part of Ni element is Co, A
Substitution with l enhances the effect of improving cycle characteristics and safety.
【0056】置換元素によりNiサイトを置換する場
合、その割合は通常Ni元素の2.5モル%以上、好ま
しくは5モル%以上であり、通常Ni元素の50モル%
以下、好ましくは30モル%以下である。置換割合が少
なすぎるとサイクル特性等の改善効果が充分ではない場
合があり、多すぎると電池にした場合の容量が低下して
しまう場合がある。When substituting the Ni site with a substituting element, the ratio is usually 2.5 mol% or more of the Ni element, preferably 5 mol% or more, and usually 50 mol% of the Ni element.
It is preferably 30 mol% or less. If the replacement ratio is too small, the effect of improving cycle characteristics may not be sufficient, and if the replacement ratio is too large, the capacity of the battery may decrease.
【0057】尚、上記の組成において、少量の酸素欠
損、不定比性を持っていてもよい。また、酸素サイトの
一部が硫黄やハロゲン元素で置換されていてもよい。本
発明においては、リチウムニッケル複合酸化物は、下記
一般式(3)で表される、無置換又はNiサイトがCo
及びAlで置換される化合物であることが好ましい。The above composition may have a small amount of oxygen deficiency and nonstoichiometry. Further, part of the oxygen site may be replaced with sulfur or a halogen element. In the present invention, the lithium-nickel composite oxide has an unsubstituted or Ni site of Co represented by the following general formula (3).
And a compound substituted with Al is preferable.
【0058】[0058]
【化6】
LiaNiXCoYAlZO2 (3)
一般式(3)中、aは電池内での充放電の状況により変
化する数であり、通常0以上、好ましくは0.3以上、
一方、通常1.1以下の範囲の数である。また、Xは、
通常0.5以上、好ましくは0.7以上、一方、通常1
以下、好ましくは0.9以下の範囲の数である。Yは、
通常0以上、好ましくは0.1以上、一方、通常0.5
以下、好ましくは0.3以下の範囲の数である。Yをこ
の範囲以上とすると容量が低下する一方、この範囲以下
とすると効果が不十分となる。Zは、通常0以上、一
方、通常0.1以下、好ましくは0.05以下の範囲の
数である。この範囲以上とすると容量が低下する一方、
この範囲以下とすると効果が不十分となる。尚、上記の
X、Y、Zは、0.9≦X+Y+Z≦1.1の関係を満
たすが、通常1.0である。前記一般式(3)で表され
る組成は、Niサイトの一部をCoで置換することによ
り、前記した通り、サイクル特性、及び安全性の改善効
果が大きくなるが、さらにNiサイトの一部をAlで置
換することにより更なるサイクル特性、及び安全性の向
上が達成される。Embedded image Li a Ni X Co Y Al Z O 2 (3) In the general formula (3), a is a number that changes depending on the charging and discharging conditions in the battery, and is usually 0 or more, preferably 0.3. that's all,
On the other hand, the number is usually in the range of 1.1 or less. Also, X is
Usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, while usually 1
Hereafter, the number is preferably in the range of 0.9 or less. Y is
Usually 0 or more, preferably 0.1 or more, while usually 0.5
Hereafter, the number is preferably in the range of 0.3 or less. If Y is more than this range, the capacity is lowered, while if it is less than this range, the effect becomes insufficient. Z is a number in the range of usually 0 or more, and usually 0.1 or less, preferably 0.05 or less. If it exceeds this range, the capacity will decrease,
If it is below this range, the effect becomes insufficient. The above X, Y, and Z satisfy the relationship of 0.9 ≦ X + Y + Z ≦ 1.1, but are usually 1.0. In the composition represented by the general formula (3), by substituting a part of the Ni site with Co, the effect of improving the cycle characteristics and safety becomes large as described above. By substituting Al with Al, further improvement in cycle characteristics and safety is achieved.
【0059】本発明で用いるリチウムニッケル複合酸化
物の比表面積は、通常0.01m2/g以上、好ましく
は0.1m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以
上であり、また通常10m2/g以下、好ましくは5m2
/g以下、より好ましくは2m2/g以下である。比表
面積が小さすぎるとレート特性の低下、容量の低下を招
き、大きすぎると電解液等と好ましくない反応を引き起
こし、サイクル特性を低下させることがある。比表面積
の測定はBET法に従う。The specific surface area of the lithium nickel composite oxide used in the present invention is usually 0.01 m 2 / g or more, preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, and Usually 10 m 2 / g or less, preferably 5 m 2
/ G or less, more preferably 2 m 2 / g or less. If the specific surface area is too small, rate characteristics and capacity are deteriorated, and if it is too large, an undesired reaction with the electrolytic solution or the like is caused, and cycle characteristics may be deteriorated. The specific surface area is measured according to the BET method.
【0060】本願発明で用いるリチウムニッケル複合酸
化物の平均2次粒径は、通常0.1μm以上、好ましく
は0.2μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上、
最も好ましくは0.5μm以上であり、通常300μm
以下、好ましくは100μm以下、さらに好ましくは5
0μm以下、最も好ましくは20μm以下である。平均
2次粒径が小さすぎると電池のサイクル劣化が大きくな
ったり、安全性に問題が生じたりする場合があり、大き
すぎると電池の内部抵抗が大きくなり、出力が出にくく
なる場合がある。The average secondary particle diameter of the lithium nickel composite oxide used in the present invention is usually 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.3 μm or more,
Most preferably 0.5 μm or more, usually 300 μm
Or less, preferably 100 μm or less, more preferably 5
It is 0 μm or less, and most preferably 20 μm or less. If the average secondary particle size is too small, the cycle deterioration of the battery may become large, or a safety problem may occur.
【0061】正極活物質としては、リチウムニッケル複
合酸化物を単独で用いても良いが、他のリチウム遷移金
属複合酸化物と併用しても良い。このようなリチウム遷
移金属複合酸化物として、リチウムコバルト複合酸化物
を挙げることができる。リチウムコバルト複合酸化物
は、少なくともリチウム、及びコバルトを含有する酸化
物である。リチウムコバルト複合酸化物は、放電曲線が
平坦であるためレート特性に優れる有用な正極材料であ
る。リチウムコバルト複合酸化物としては、例えば、層
状構造を有するLiCoO2等を挙げることができる。
また、リチウムコバルト複合酸化物は、Coが占めるサ
イトの一部をCo以外の元素で置換したものであっても
よい。Coサイトを他元素で置換することにより、電池
のサイクル特性・レート特性が向上する場合がある。C
oが占めるサイトの一部をCo以外の元素で置換する際
の、置換元素としては、Al、Ti、V、Cr、Mn、
Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、S
n、Sb、Ge等が挙げられ、好ましくはAl、Cr、
Fe、Li、Ni、Mg、Ga、Zr、Sn、Sb、G
e更に好ましくはAl、Mg、Zr、Snである。な
お、Coサイトは2種以上の他元素で置換されていても
よい。As the positive electrode active material, the lithium nickel composite oxide may be used alone, or may be used in combination with another lithium transition metal composite oxide. An example of such a lithium transition metal composite oxide is a lithium cobalt composite oxide. The lithium-cobalt composite oxide is an oxide containing at least lithium and cobalt. The lithium-cobalt composite oxide is a useful positive electrode material having excellent rate characteristics because the discharge curve is flat. Examples of the lithium-cobalt composite oxide include LiCoO 2 having a layered structure.
The lithium-cobalt composite oxide may be one in which some of the sites occupied by Co are replaced with an element other than Co. By substituting the Co site with another element, the cycle characteristics and rate characteristics of the battery may be improved. C
When substituting part of the site occupied by o with an element other than Co, the substituting elements are Al, Ti, V, Cr, Mn,
Fe, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, S
n, Sb, Ge, and the like, and preferably Al, Cr,
Fe, Li, Ni, Mg, Ga, Zr, Sn, Sb, G
e More preferably, Al, Mg, Zr, and Sn. The Co site may be substituted with two or more other elements.
【0062】置換元素によりCoサイトを置換する場
合、その割合は通常Co元素の0.03モル%以上、好
ましくは0.05モル%以上であり、通常Co元素の3
0モル%以下、好ましくは20モル%以下である。置換
割合が少なすぎると結晶構造の安定性向上が充分ではな
い場合があり、多すぎると電池にした場合の容量が低下
してしまう場合がある。When substituting the Co site with the substituting element, the ratio is usually 0.03 mol% or more, preferably 0.05 mol% or more of the Co element, and usually 3 Co of the Co element.
It is 0 mol% or less, preferably 20 mol% or less. If the substitution ratio is too small, the stability of the crystal structure may not be sufficiently improved, and if it is too large, the capacity of the battery may decrease.
【0063】リチウムコバルト複合酸化物は、通常、充
電前の基本的な組成としてLiCoO2で表されるが、
前記したようにCoサイトの一部を他の元素で置換して
もよい。また、上記組成式において、少量の酸素欠損、
不定性があっても良く、酸素サイトの一部が硫黄やハロ
ゲン元素で置換されていてもよい。さらには、上記組成
式において、リチウム量を過剰又は不足にしたりするこ
とができる。The lithium-cobalt composite oxide is usually represented by LiCoO 2 as a basic composition before charging,
As described above, part of the Co site may be replaced with another element. In the above composition formula, a small amount of oxygen deficiency,
It may have indefiniteness, and a part of the oxygen site may be replaced with sulfur or a halogen element. Furthermore, in the above composition formula, the amount of lithium can be made excessive or insufficient.
【0064】リチウムコバルト複合酸化物の比表面積
は、通常0.01m2/g以上、好ましくは0.1m2/
g以上、より好ましくは0.4m2/g以上であり、ま
た通常10m2/g以下、好ましくは5m2/g以下、よ
り好ましくは2m2/g以下である。比表面積が小さす
ぎるとレート特性の低下、容量の低下を招き、大きすぎ
ると電解液等と好ましくない反応を引き起こし、サイク
ル特性を低下させることがある。比表面積の測定はBE
T法に従う。[0064] The specific surface area of the lithium cobalt composite oxide is usually 0.01 m 2 / g or more, preferably 0.1 m 2 /
g or more, more preferably 0.4 m 2 / g or more, and usually 10 m 2 / g or less, preferably 5 m 2 / g or less, more preferably 2 m 2 / g or less. If the specific surface area is too small, rate characteristics and capacity are deteriorated, and if it is too large, an undesired reaction with the electrolytic solution or the like is caused, and cycle characteristics may be deteriorated. The specific surface area is measured by BE
Follow T method.
【0065】リチウムコバルト複合酸化物の平均二次粒
径は、通常0.1μm以上、好ましくは0.2μm以
上、さらに好ましくは0.3μm以上、最も好ましくは
0.5μm以上であり、通常300μm以下、好ましく
は100μm以下、さらに好ましくは50μm以下、最
も好ましくは20μm以下である。平均二次粒径が小さ
すぎると電池のサイクル劣化が大きくなったり、安全性
に問題が生じたりする場合があり、大きすぎると電池の
内部抵抗が大きくなり、出力が出にくくなる場合があ
る。
[B]有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩
本発明においては、正極が有機酸及び/又は有機酸のリ
チウム塩を含有することが好ましい。正極に有機酸及び
/又は有機酸のリチウム塩を含有し、かつ前記添加剤α
を電池要素に含有させることにより、高温保存時におけ
るケースの内部圧力の上昇をさらに有効に抑制すること
ができるようになる。The average secondary particle diameter of the lithium-cobalt composite oxide is usually 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, most preferably 0.5 μm or more, and usually 300 μm or less. , Preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, most preferably 20 μm or less. If the average secondary particle size is too small, the cycle deterioration of the battery may become large, or safety problems may occur. If it is too large, the internal resistance of the battery may become large, and it may be difficult to output power. [B] Organic acid and / or lithium salt of organic acid In the present invention, the positive electrode preferably contains an organic acid and / or a lithium salt of an organic acid. The positive electrode contains an organic acid and / or a lithium salt of an organic acid, and the additive α
By including the above in the battery element, it becomes possible to more effectively suppress the rise of the internal pressure of the case during high temperature storage.
【0066】上記有機酸は、特に限定されるものではな
く、例えば、酢酸、プロピオン酸、ステアリン酸、グリ
オキシル酸、ピルビン酸、アセト酢酸、レブリン酸、フ
ェニル酢酸、ベンゾイルプロピオン酸、安息香酸、シュ
ウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
マレイン酸、フタル酸、トリメリト酸、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、トリカルバリル酸、ベンゼント
リカルボン酸等を挙げることができる。また、有機酸の
リチウム塩も特に限定されるものではなく、例えば上記
有機酸のリチウム塩を挙げることができる。The above-mentioned organic acid is not particularly limited, and examples thereof include acetic acid, propionic acid, stearic acid, glyoxylic acid, pyruvic acid, acetoacetic acid, levulinic acid, phenylacetic acid, benzoylpropionic acid, benzoic acid and oxalic acid. , Malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid,
Examples thereof include maleic acid, phthalic acid, trimellitic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, tricarballylic acid and benzenetricarboxylic acid. Further, the lithium salt of an organic acid is not particularly limited, and examples thereof include lithium salts of the above organic acids.
【0067】上記有機酸のうち好ましいのは、2価以上
の有機酸である。2価以上とすることによって、ケース
の内部圧力の上昇が有効に抑制されるようになる。2価
以上の有機酸としては、例えば、2価の有機酸や3価の
有機酸を挙げることができる。2価の有機酸としては、
例えば、脂肪族飽和ジカルボン酸、脂肪族不飽和ジカル
ボン酸、芳香族ジカルボン酸等を挙げることができる。
脂肪族飽和ジカルボン酸の具体的な化合物としては、例
えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸等を
挙げることができる。脂肪族不飽和ジカルボン酸の具体
的な化合物としては、例えば、マレイン酸等を挙げるこ
とができる。芳香族ジカルボン酸の具体的な化合物とし
ては、例えば、フタル酸等を挙げることができる。3価
の有機酸としては、例えば、トリカルバリル酸、ベンゼ
ントリカルボン酸等を挙げることができる。Among the above organic acids, divalent or higher valent organic acids are preferable. By having a valence of 2 or more, the rise of the internal pressure of the case can be effectively suppressed. Examples of the divalent or higher valent organic acid include a divalent organic acid and a trivalent organic acid. As the divalent organic acid,
For example, aliphatic saturated dicarboxylic acid, aliphatic unsaturated dicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid, etc. can be mentioned.
Specific examples of the aliphatic saturated dicarboxylic acid compound include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, and glutaric acid. Specific examples of the aliphatic unsaturated dicarboxylic acid compound include maleic acid. Specific examples of the aromatic dicarboxylic acid compound include phthalic acid and the like. Examples of the trivalent organic acid include tricarballylic acid and benzenetricarboxylic acid.
【0068】また、上記有機酸のリチウム塩も2価以上
の有機酸のリチウム塩であることが好ましく、例えば、
上記2価、3価の有機酸のリチウム塩を挙げることがで
きる。本発明に用いられる有機酸としては、シュウ酸、
コハク酸を用いるのが好ましく、シュウ酸を用いるのが
より好ましい。これらの有機酸は、分子サイズが小さく
内部圧力の上昇を抑制する効果が大きい。有機酸のリチ
ウム塩も、上記有機酸と同様の理由から、シュウ酸、コ
ハク酸のリチウム塩を用いるのが好ましく、シュウ酸の
リチウム塩を用いることがより好ましい。これら有機酸
及び/又は有機酸のリチウム塩と、添加剤αとを組み合
わせて使用すれば、高温保存時のケースの内部圧力上昇
をより有効に抑制することが可能となる。The lithium salt of the above organic acid is also preferably a lithium salt of a divalent or higher valent organic acid.
The lithium salt of the above divalent or trivalent organic acid can be mentioned. The organic acid used in the present invention includes oxalic acid,
It is preferable to use succinic acid, and it is more preferable to use oxalic acid. These organic acids have a small molecular size and have a large effect of suppressing an increase in internal pressure. As the lithium salt of an organic acid, it is preferable to use the lithium salt of oxalic acid or succinic acid, and more preferable to use the lithium salt of oxalic acid, for the same reason as the above organic acid. By using the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid in combination with the additive α, it becomes possible to more effectively suppress the increase in the internal pressure of the case during high temperature storage.
【0069】本発明に用いる有機酸及び/又は有機酸の
リチウム塩は、後述する正極材料層全重量から前記有機
酸及び/又は有機酸のリチウム塩の重量を除いた重量に
対して通常0.1重量部以上、好ましくは0.2重量部
以上、より好ましくは0.3重量部以上、通常1重量部
以下、好ましくは0.8重量部以下、より好ましくは
0.6重量部以下含有される。添加量がこの範囲より少
ない場合、高温保存時のケースの内部圧力上昇の抑制が
不充分となる場合がある。また、添加量がこの範囲より
多い場合、正極活物質表面が過剰なリチウムイオン非透
過性被膜で覆われることになり、電池の充放電特性に悪
影響が出る場合がある。The organic acid and / or the lithium salt of the organic acid used in the present invention is usually 0. 1 part by weight or more, preferably 0.2 parts by weight or more, more preferably 0.3 parts by weight or more, usually 1 part by weight or less, preferably 0.8 parts by weight or less, more preferably 0.6 parts by weight or less. It If the amount added is less than this range, the increase in internal pressure of the case during high temperature storage may be insufficiently suppressed. On the other hand, if the amount added exceeds this range, the surface of the positive electrode active material will be covered with an excessive lithium ion impermeable coating, which may adversely affect the charge / discharge characteristics of the battery.
【0070】また、添加剤αに対する上記有機酸及び/
又は有機酸のリチウム塩の含有量は、添加剤α:100
重量部に対して、通常1重量部以上、好ましくは5重量
部以上、より好ましくは10重量部以上であり、一方、
通常150重量部以下、130重量部以下、より好まし
くは120重量部以下である。添加剤αを電池要素に含
有させる方が、正極に有機酸及び/又は有機酸のリチウ
ム塩を含有させるよりも、高温保存時のケース内部圧力
上昇抑制効果が大きい。しかし、電池特性等の観点から
添加剤αの電池要素中の含有量が制限されるような場合
に、上記有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩を上記範
囲内で正極に含有させてやれば、電池特性を維持しつつ
も高温保存時のケース内部圧力上昇を有効に抑制するこ
とができるようになる。Further, the organic acid and / or
Alternatively, the content of the lithium salt of the organic acid is the additive α: 100.
It is usually 1 part by weight or more, preferably 5 parts by weight or more, more preferably 10 parts by weight or more with respect to parts by weight, while
It is usually 150 parts by weight or less, 130 parts by weight or less, and more preferably 120 parts by weight or less. Inclusion of the additive α in the battery element has a greater effect of suppressing an increase in internal pressure of the case during high-temperature storage than inclusion of an organic acid and / or a lithium salt of an organic acid in the positive electrode. However, in the case where the content of the additive α in the battery element is limited from the viewpoint of battery characteristics and the like, if the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid is contained in the positive electrode within the above range, Therefore, it becomes possible to effectively suppress the pressure rise inside the case during high temperature storage while maintaining the battery characteristics.
【0071】上記有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩
を正極に存在させる方法を以下に述べる。このような方
法としては、例えば、有機酸及び/又は有機酸のリチウ
ム塩を適当な溶媒に溶解し、この溶液に正極活物質を湿
潤させた後、溶媒を除去すれば、前記有機酸等を含有し
た正極活物質を得ることができ、この正極活物質を正極
に含有させれば、結果として上記有機酸等を正極中に存
在させることができる。A method for allowing the above organic acid and / or the lithium salt of the organic acid to be present in the positive electrode will be described below. As such a method, for example, an organic acid and / or a lithium salt of an organic acid is dissolved in a suitable solvent, the positive electrode active material is moistened with this solution, and then the solvent is removed. The contained positive electrode active material can be obtained, and if the positive electrode active material is contained in the positive electrode, as a result, the organic acid or the like can be present in the positive electrode.
【0072】また、正極を構成する材料を溶媒に含有さ
せた正極製造用塗料を用いて、これを集電体に塗布し乾
燥することによって正極を製造する場合は、この正極製
造用塗料に有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩を含有
させれば、結果として上記有機酸等を正極中に存在させ
ることができる。正極製造用塗料中に上記有機酸等を含
有させる方法としては、例えば、上記塗料に用いる溶媒
(例えばN−メチルピロリドン)に有機酸及び/又は有
機酸のリチウム塩を溶解させた後にこの溶液に正極活物
質を湿潤させる工程を経て、次に、正極を構成する残り
の材料を含有させて塗料化する工程を経る方法を挙げる
ことができる。この方法は、上記湿潤工程と、上記塗料
化工程の溶媒が共通するため、湿潤工程後に溶媒を除去
する必要が無く、生産効率が向上するため好ましい。生
産効率をより向上させる方法としては、有機酸及び/又
は有機酸のリチウム塩と正極を構成する他の材料とを一
度に溶媒に投入、混合して正極製造用塗料の塗料化を行
う方法を挙げることができる。上記投入は、有機酸及び
/又は有機酸のリチウム塩を前記溶媒にそのまま投入し
ても良いが、正極製造用塗料に用いる溶媒に、有機酸及
び/又は有機酸のリチウム塩をあらかじめ溶解させてお
き、この溶液を投入してもよい。有機酸及び/又は有機
酸のリチウム塩が固体状の場合は、後者の方法が有効で
ある。When a positive electrode-producing coating material in which a material constituting the positive electrode is contained in a solvent is used and the positive electrode is produced by applying the coating material to a current collector and drying, the organic solvent is added to the positive electrode-producing coating material. When the lithium salt of an acid and / or an organic acid is contained, as a result, the above organic acid or the like can be present in the positive electrode. The method for incorporating the organic acid or the like into the coating material for producing a positive electrode includes, for example, dissolving the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid in a solvent used for the coating material (for example, N-methylpyrrolidone), and then adding the solution to the solution. There may be mentioned a method of passing through the step of wetting the positive electrode active material, and then passing through the step of incorporating the remaining material constituting the positive electrode into a coating material. This method is preferable because the solvent used in the wetting step and the solvent used in the coating step are common, and there is no need to remove the solvent after the wetting step, which improves the production efficiency. As a method for further improving the production efficiency, a method in which a lithium salt of an organic acid and / or an organic acid and another material constituting the positive electrode are put into a solvent at one time and mixed to form a coating material for a positive electrode manufacturing coating material is used. Can be mentioned. In the above charging, the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid may be directly charged into the solvent, but the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid may be previously dissolved in the solvent used for the positive electrode manufacturing coating material. Then, this solution may be added. When the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid is in a solid state, the latter method is effective.
【0073】尚、特開2001−35495号公報に
は、本発明に用いる有機酸と類似する有機酸について記
載されている。しかし、この文献は、電解質に含有させ
る非水系溶媒のΔEsol(AN)と添加剤αのΔEadd
(AN)とを所定の関係にすることで、高温保存時にお
けるリチウム二次電池におけるケースの内部圧力の上昇
を抑制することについて記載も示唆もされていない。
[C]負極活物質
本発明のリチウム二次電池に使用される負極は、通常、
集電体の上に負極材料層を形成してなり、前記負極材料
層中に、Liを吸蔵・放出し得る負極活物質を通常含有
する。Incidentally, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-35495 describes an organic acid similar to the organic acid used in the present invention. However, this document describes that ΔEsol (AN), a non-aqueous solvent contained in the electrolyte, and ΔEadd, the additive α.
There is no description or suggestion that the increase in the internal pressure of the case of the lithium secondary battery during storage at high temperature is suppressed by setting (AN) in a predetermined relationship. [C] Negative Electrode Active Material The negative electrode used in the lithium secondary battery of the present invention is usually
A negative electrode material layer is formed on a current collector, and the negative electrode material layer usually contains a negative electrode active material capable of inserting and extracting Li.
【0074】負極活物質としては、炭素系活物質を挙げ
ることができる。炭素系活物質としては、例えば、黒鉛
及び、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ
の炭化物、石油系ピッチの炭化物、あるいはこれらピッ
チを酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピ
ッチコークス、フェノール樹脂、及び結晶セルロース等
の炭化物等並びにこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファ
ーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊
維等を用いることができる。また、これら炭素系活物質
は、金属やその塩、酸化物との混合体、被覆体の形であ
っても利用できる。上記炭素系活物質の他、負極活物質
としては、けい素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル
などの酸化物、あるいは硫酸塩さらには金属リチウムや
Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cdなど
のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、けい素、錫
などの金属なども使用できる。これら負極活物質の粒径
は、通常1〜50μm、好ましくは5〜30μmであ
る。あまりに大きすぎても小さすぎても初期効率、レー
ト特性、サイクル特性等の電池特性が低下する傾向にあ
る。無論、上記した中から選ばれる2種以上の負極活物
質を併用してもよい。
[D]正極、負極に含有されるその他の材料
正極材料層及び負極材料層には、上記の正極活物質、負
極活物質(本明細書においては、正極活物質及び負極活
物質をまとめて活物質という場合がある。)等の他にバ
インダーを含有しても良い。活物質100重量部に対す
るバインダーの含有量は、通常0.01重量部以上、好
ましくは0.1重量部以上、更に好ましくは1重量部以
上、通常50重量部以下、好ましくは30重量部以下、
更に好ましくは15重量部以下である。バインダーの量
が少なすぎると強固な正極が形成させにくい。バインダ
ーの量が多すぎると、エネルギー密度やサイクル特性が
低下する場合がある。Examples of the negative electrode active material include carbon-based active materials. Examples of the carbon-based active material include graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, carbide of coal-based pitch, carbide of petroleum-based pitch, or carbide of these pitches subjected to oxidation treatment, needle coke, pitch coke, phenol resin. , And carbonized materials such as crystalline cellulose, and carbon materials obtained by partially graphitizing these, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fiber, and the like can be used. Also, these carbon-based active materials can be used in the form of a mixture with a metal, a salt thereof, an oxide, or a coating. In addition to the above carbon-based active material, negative electrode active materials include oxides of silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, etc., or sulfates, and also metallic lithium, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li. A lithium alloy such as —Sn—Cd, a lithium transition metal nitride, a metal such as silicon or tin, and the like can also be used. The particle size of these negative electrode active materials is usually 1 to 50 μm, preferably 5 to 30 μm. If it is too large or too small, the battery characteristics such as initial efficiency, rate characteristics and cycle characteristics tend to deteriorate. Of course, two or more kinds of negative electrode active materials selected from the above may be used in combination. [D] Other Materials Contained in Positive Electrode and Negative Electrode In the positive electrode material layer and the negative electrode material layer, the positive electrode active material and the negative electrode active material (in the present specification, the positive electrode active material and the negative electrode active material are collectively activated). In some cases, a binder may be contained in addition to the substance. The content of the binder relative to 100 parts by weight of the active material is usually 0.01 parts by weight or more, preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more, usually 50 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less,
It is more preferably 15 parts by weight or less. If the amount of the binder is too small, it is difficult to form a strong positive electrode. If the amount of the binder is too large, the energy density and cycle characteristics may deteriorate.
【0075】バインダーとしては、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ−1,1−ジメチルエチレン
などのアルカン系ポリマー;ポリブタジエン、ポリイソ
プレンなどの不飽和系ポリマー;ポリスチレン、ポリメ
チルスチレン、ポリビニルピリジン、ポリ−N−ビニル
ピロリドンなどの環を有するポリマー;ポリメタクリル
酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸
ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチ
ル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル
アミドなどのアクリル誘導体系ポリマー;ポリフッ化ビ
ニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチ
レン等のフッ素系樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリビ
ニリデンシアニドなどのCN基含有ポリマー;ポリ酢酸
ビニル、ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコ
ール系ポリマー;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン
などのハロゲン含有ポリマー;ポリアニリンなどの導電
性ポリマーなど各種の樹脂が使用できる。また、上記の
ポリマーなどの混合物、変成体、誘導体、ランダム共重
合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重
合体などであっても使用できる。また、シリケートやガ
ラスのような無機化合物を使用することもできる。本発
明においては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂を使
用することが好ましい。Examples of the binder include alkane polymers such as polyethylene, polypropylene and poly-1,1-dimethylethylene; unsaturated polymers such as polybutadiene and polyisoprene; polystyrene, polymethylstyrene, polyvinylpyridine and poly-N. -A polymer having a ring such as vinylpyrrolidone; an acrylic derivative system such as polymethylmethacrylate, polyethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, polymethylacrylate, ethylpolyacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and polyacrylamide. Polymers; Fluorine-based resins such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene; CN group-containing polymers such as polyacrylonitrile, polyvinylidene cyanide; polyvinyl acetate, polyvinyl Polyvinyl alcohol polymers, such as alcohol; polyvinyl chloride, halogen-containing polymers such as polyvinylidene chloride; various resins such as a conductive polymer such as polyaniline can be used. Also, a mixture of the above polymers, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer and the like can be used. It is also possible to use an inorganic compound such as silicate or glass. In the present invention, it is preferable to use a fluororesin such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or the like.
【0076】バインダーの重量平均分子量は、通常10
00以上、好ましくは10000以上、さらに好ましく
は20000以上であり、通常5000000以下、好
ましくは1000000以下、さらに好ましくは300
000以下である。低すぎると電極の機械的強度が低下
する場合がある。高すぎると、正極製造用塗料(又は負
極製造用塗料)を集電体に塗布することにより正極(又
は負極)を製造する際の、前記塗料の粘度が高くなり正
極材料層(又は負極材料層)の形成が困難になる場合が
ある。The weight average molecular weight of the binder is usually 10
00 or more, preferably 10000 or more, more preferably 20000 or more, usually 5,000,000 or less, preferably 1,000,000 or less, more preferably 300.
It is 000 or less. If it is too low, the mechanical strength of the electrode may decrease. If it is too high, the viscosity of the coating material becomes high when the positive electrode (or the negative electrode) is manufactured by applying the positive electrode manufacturing coating material (or the negative electrode manufacturing coating material) to the current collector, and the positive electrode material layer (or the negative electrode material layer). ) May be difficult to form.
【0077】また正極材料層及び負極材料層には、必要
に応じて導電材料、補強材など各種の機能を発現する添
加剤、粉体、充填材などを含有しても良い。導電材料と
しては、上記活物質に適量混合して導電性を付与できる
ものであれば特に制限は無いが、通常、アセチレンブラ
ック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末や、各種
の金属ファイバー、箔などが挙げられる。補強材として
は各種の無機、有機の球状、繊維状フィラーなどが使用
できる。If necessary, the positive electrode material layer and the negative electrode material layer may contain an additive such as a conductive material and a reinforcing material exhibiting various functions, a powder, a filler and the like. The conductive material is not particularly limited as long as it can impart conductivity by mixing an appropriate amount with the active material, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, graphite, various metal fibers, foil, etc. Is mentioned. As the reinforcing material, various inorganic or organic spherical or fibrous fillers can be used.
【0078】正極及び負極に使用される集電体の材料と
しては、通常、アルミニウム、銅、ニッケル、錫、ステ
ンレス鋼等の金属、これら金属の合金等を用いることが
できる。この場合、正極の集電体としては、通常アルミ
ニウムが用いられ、負極の集電体としては、通常銅が用
いられる。集電体の形状は特に制限されず、例えば、板
状やメッシュ状の形状を挙げることができる。集電体の
厚みは通常1〜50μm、好ましくは1〜30μmであ
る。薄すぎると機械的強度が弱くなるが、厚すぎると電
池が大きくなり、電池の中で占めるスペースが大きくな
ってしまい、電池のエネルギー密度が小さくなる。As the material of the current collector used for the positive electrode and the negative electrode, usually, metals such as aluminum, copper, nickel, tin, stainless steel, alloys of these metals and the like can be used. In this case, aluminum is usually used as the current collector of the positive electrode, and copper is usually used as the current collector of the negative electrode. The shape of the current collector is not particularly limited, and examples thereof include a plate shape and a mesh shape. The thickness of the current collector is usually 1 to 50 μm, preferably 1 to 30 μm. If it is too thin, the mechanical strength will be weak, but if it is too thick, the battery will be large and the space occupied in the battery will be large, and the energy density of the battery will be low.
【0079】正極及び負極の厚さは、それぞれ通常1μ
m以上、好ましくは10μm以上であり、通常は500
μm以下、好ましくは200μm以下である。あまりに
厚くても薄くても容量やレート特性等の電池性能が低下
する傾向にある。正極(又は負極)の製造方法には、特
に制限はなく、例えば、活物質及び必要に応じて用いら
れるバインダーや導電材等を溶媒(例えばN−メチルピ
ロリドン)に含有させた正極(又は負極)製造用塗料を
集電体に塗布し、乾燥することにより製造することがで
きる。また、例えば、溶媒を用いずに、活物質及び必要
に応じて用いられるバインダーや導電材等を混練後、集
電体に圧着することにより製造することもできる。本発
明においては、正極は、正極製造用塗料を用いる前者の
方法で製造することが好ましい。前者の方法を採用すれ
ば、有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩が、正極中に
均一に存在しやすくなる。尚、有機酸及び/又は有機酸
のリチウム塩を正極中に存在させる方法については前述
した通りである。
[3−2]電解質
電解質は、非水系溶媒及び溶質を有する非水電解液を含
有する。非水系溶媒については、[2]ですでに述べた
通りである。The thickness of each of the positive electrode and the negative electrode is usually 1 μm.
m or more, preferably 10 μm or more, and usually 500
It is not more than μm, preferably not more than 200 μm. If it is too thick or thin, battery performance such as capacity and rate characteristics tends to decrease. The method for producing the positive electrode (or the negative electrode) is not particularly limited, and, for example, a positive electrode (or a negative electrode) in which a solvent (for example, N-methylpyrrolidone) contains an active material and a binder, a conductive material, or the like used as necessary. It can be manufactured by applying a manufacturing coating material to a current collector and drying. Alternatively, for example, it can be produced by kneading an active material and a binder, a conductive material, or the like used as necessary without using a solvent, and then pressure-bonding to a current collector. In the present invention, the positive electrode is preferably produced by the former method using a coating material for producing a positive electrode. If the former method is adopted, the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid tends to be uniformly present in the positive electrode. The method of allowing the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid to be present in the positive electrode is as described above. [3-2] Electrolyte The electrolyte contains a non-aqueous electrolytic solution containing a non-aqueous solvent and a solute. The non-aqueous solvent is as described in [2].
【0080】溶質としては、従来公知のリチウム塩のい
ずれもが使用できる。例えば、LiClO4、LiAs
F6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4 、C
H3SO3Li、CF3SO3Li、LiN(SO2CF3)
2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、
LiSbF6 、LiSCN等が挙げられ、これらのうち
少なくとも1種以上のものを用いることができる。これ
らのうちでは、本発明の効果が顕著となる点から、Li
ClO4、LiPF6 が特に好ましい。これら溶質の非水
電解液に対する含有量は、通常0.5〜2.5mol/
lである。As the solute, any conventionally known lithium salt can be used. For example, LiClO 4 , LiAs
F 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , C
H 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3)
2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 ,
Examples include LiSbF 6 and LiSCN, and at least one of them can be used. Among these, from the viewpoint that the effect of the present invention becomes remarkable, Li
ClO 4 and LiPF 6 are particularly preferable. The content of these solutes in the non-aqueous electrolyte is usually 0.5 to 2.5 mol /
It is l.
【0081】尚、非水電解液は、上記溶質、非水系溶媒
の他に、安全性や電池特性(例えばサイクル特性)を確
保するための添加剤をさらに含有してもよい。本発明に
おいては、電解質が、非水系溶媒及び溶質のみならず、
ポリマーを含有することが好ましい。ポリマーを含有さ
せることで、電解質が非流動化して保液性が向上し液漏
れを防止することができるようになるため、高温保存時
の安全性が一層改善される。一方で、リチウム二次電池
を高温保存する際のケースの内部圧力の上昇により、電
解質中に含有されるポリマーが電極表面から剥がれる場
合がある。このポリマーの剥がれは、電池の内部抵抗を
大きく上昇させることとなる。従って、電解質中にポリ
マーを含有させた場合に、添加剤αを電池要素に含有さ
せることによる、高温保存時のケースの内部圧力上昇を
抑制する必要性が特に高くなる。In addition to the solute and the non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolytic solution may further contain additives for ensuring safety and battery characteristics (eg cycle characteristics). In the present invention, the electrolyte is not only a non-aqueous solvent and solute,
It is preferable to contain a polymer. By containing the polymer, the electrolyte becomes non-fluid, the liquid retaining property is improved, and the liquid leakage can be prevented, so that the safety during high temperature storage is further improved. On the other hand, the polymer contained in the electrolyte may be peeled off from the electrode surface due to an increase in the internal pressure of the case when the lithium secondary battery is stored at a high temperature. This exfoliation of the polymer will greatly increase the internal resistance of the battery. Therefore, when the polymer is contained in the electrolyte, it becomes particularly necessary to suppress the internal pressure increase in the case during high temperature storage due to the addition of the additive α to the battery element.
【0082】電解質に含有されるポリマーとしては、電
解質の保液性をある程度確保できるもので有れば特に制
限はなく、例えば、ポリメタクリル酸メチルのようなア
クリル系高分子や、アルキレンオキシドユニットを有す
るアルキレンオキシド系高分子、ポリフッ化ビニリデン
やフッ化ビニリデン−へキサフルオロプロピレン共重合
体のようなフッ素系高分子等を挙げることができる。こ
れらポリマーのうち電解質の保液性を十分に確保する観
点から、鎖状に結合した原子からなる分子のうちの任意
の2原子間に橋をかけるように形成された結合(架橋結
合)を有する高分子を用いることが好ましい(本明細書
においては、これを「架橋性ポリマー」という)。The polymer contained in the electrolyte is not particularly limited as long as it can secure the liquid retaining property of the electrolyte to some extent, and for example, an acrylic polymer such as polymethylmethacrylate or an alkylene oxide unit is used. Examples thereof include alkylene oxide-based polymers, fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer. Among these polymers, from the viewpoint of sufficiently securing the liquid retaining property of the electrolyte, it has a bond (crosslinking bond) formed so as to bridge between any two atoms of a molecule composed of chain-bonded atoms. It is preferable to use a polymer (herein, referred to as “crosslinkable polymer”).
【0083】架橋性ポリマーの基本骨格となる材料とし
ては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボ
ネート、ポリイミドなどの重縮合によって生成させるも
の、ポリウレタン、ポリウレアなどのように重付加によ
って生成されるもの、ポリメタクリル酸メチルなどのア
クリル系高分子やポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニルなど
のポリビニル系高分子などの付加重合で生成されるもの
等を挙げることができる。Examples of the material forming the basic skeleton of the crosslinkable polymer include those produced by polycondensation of polyester, polyamide, polycarbonate, polyimide and the like, those produced by polyaddition such as polyurethane and polyurea, and polymethacryl. Examples thereof include those produced by addition polymerization of acrylic polymers such as methyl acidate and polyvinyl polymers such as polyvinyl acetate and polyvinyl chloride.
【0084】本発明においては、スペーサ(詳細は後
述)に含浸させてから重合させるのが好ましいことか
ら、重合の制御が容易で重合時に副生成物が発生しない
付加重合により生成される高分子を使用することが望ま
しい。このようなポリマーとしては、アクリル系高分子
を挙げることができる。アクリル系高分子は、電池容量
やレート特性、機械的強度等の電池特性上からも好まし
い材料である。In the present invention, since it is preferable to impregnate a spacer (details will be described later) and then polymerize, a polymer produced by addition polymerization in which the control of the polymerization is easy and a by-product is not generated during the polymerization. It is desirable to use. Examples of such polymers include acrylic polymers. Acrylic polymers are preferable materials in terms of battery characteristics such as battery capacity, rate characteristics, and mechanical strength.
【0085】アクリル系高分子しては、アクリロイル基
を有するモノマーを重合することにより得られる高分子
が特に好ましい。アクリロイル基を有するモノマーとし
ては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸ブチル、アクリルアミド、2−エトキシエチ
ルアクリレート、ジエチレングリコールエチルエーテル
アクリレート、ポリエチレングリコールアルキルエーテ
ルアクリレート、ポリプロピレングリコールアルキルエ
ーテルアクリレート、2―シアノエチルアクリレートな
どモノアクリレート類;1、2―ブタンジオールジアク
リレート、1、3―ブタンジオールジアクリレート、
1、4―ブタンジオールジアクリレート、ネオペンタン
ジオールジアクリレート、1、6―ヘキサンジオールジ
アクリレートなどのアルカンジオールジアクリレート
類;エチレングリコールジアクリレート、ジエチレング
リコールジアクリレート、トリエチレングリコールジア
クリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート
などのポリエチレングリコールジアクリレート類;プロ
ピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコ
ールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアク
リレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート
などのポリプロピレングリコールジアクリレート類;ビ
スフェノールFエトキシレートジアクリレート、ビスフ
ェノールFエトキシレートジメタアクリレート、ビスフ
ェノールAエトキシレートジアクリレート、トリメチロ
ールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパ
ンエトキシレートトリアクリレート、トリメチロールプ
ロパンプロポキシレートトリアクリレート、イソシアヌ
ル酸エトキシレートトリアクリレート、グリセロールエ
トキシレートトリアクリレート、グリセロールプロポキ
シレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールエト
キシレートテトラアクリレート、ジトリメチロールプロ
パンエトキリレートテトラアクリレート、ジペンタエリ
スリトールエトキシレートヘキサアクリレート等を挙げ
ることができる。As the acrylic polymer, a polymer obtained by polymerizing a monomer having an acryloyl group is particularly preferable. Examples of the monomer having an acryloyl group include methyl acrylate, ethyl acrylate,
Butyl acrylate, acrylamide, 2-ethoxyethyl acrylate, diethylene glycol ethyl ether acrylate, polyethylene glycol alkyl ether acrylate, polypropylene glycol alkyl ether acrylate, 2-cyanoethyl acrylate and other monoacrylates; 1,2-butanediol diacrylate, 1,3 -Butanediol diacrylate,
Alkanediol diacrylates such as 1,4-butanediol diacrylate, neopentanediol diacrylate and 1,6-hexanediol diacrylate; ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate Polyethylene glycol diacrylates such as acrylates; polypropylene glycol diacrylates such as propylene glycol diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, tetrapropylene glycol diacrylate; bisphenol F ethoxylate diacrylate, bisphenol F ethoxylate Dimethacrylate, bisphenol A ethoxy Diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate, trimethylolpropane propoxylate triacrylate, isocyanuric acid ethoxylate triacrylate, glycerol ethoxylate triacrylate, glycerol propoxylate triacrylate, pentaerythritol ethoxylate tetra Examples thereof include acrylate, ditrimethylolpropane ethoxylate tetraacrylate, and dipentaerythritol ethoxylate hexaacrylate.
【0086】これらの中でも、リチウムイオンの導電性
の観点からエチレングリコールユニットを有するポリア
クリレート系高分子が特に好ましい。本発明において
は、アクリル系高分子として上記のモノマー成分と他の
モノマー成分との共重合体を用いることができる。即
ち、モノマー成分として上記のモノマーの他に別の構造
を有するモノマーを共存させて重合させてもよい。特
に、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等の不飽和
二重結合を有する基を有するモノマーを共存させると電
解質の強度及び保液性が向上する場合がある。このよう
なモノマーとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル
アミド、ブタジエン、アクリロニトリル、スチレン、酢
酸ビニル、塩化ビニルなどの化合物が使用できる。Among these, polyacrylate polymers having an ethylene glycol unit are particularly preferable from the viewpoint of lithium ion conductivity. In the present invention, a copolymer of the above monomer component and another monomer component can be used as the acrylic polymer. That is, as the monomer component, a monomer having a different structure may be coexisted and polymerized in addition to the above monomers. In particular, coexistence of a monomer having a group having an unsaturated double bond such as a methacryloyl group, a vinyl group or an allyl group may improve the strength and liquid retention of the electrolyte. As such a monomer, compounds such as methyl methacrylate, methacrylamide, butadiene, acrylonitrile, styrene, vinyl acetate and vinyl chloride can be used.
【0087】アクリル系高分子を使用する場合の、アク
リロイル基を有するモノマーの全モノマーに対する存在
率は特に限定されないが、通常50重量%以上、好まし
くは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上で
ある。上記存在率が高い方が、重合速度が早く、電解質
の生産性を高めることができる点で有利である。架橋性
ポリマーは、架橋結合を有する。架橋結合は、高分子間
を架橋剤によって架橋反応させることによって製造する
ことができる。また、高分子の原料として、反応点を複
数有するモノマー(以下、「多官能モノマー」というこ
とがある)を使用することによって製造することができ
る。好ましくは後者の方法である。When an acrylic polymer is used, the abundance of the acryloyl group-containing monomer is not particularly limited, but is usually 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more. Is. A higher abundance ratio is advantageous in that the polymerization rate is faster and the productivity of the electrolyte can be increased. The crosslinkable polymer has crosslinks. The cross-linking can be produced by causing a cross-linking reaction between polymers with a cross-linking agent. Further, it can be produced by using a monomer having a plurality of reaction points (hereinafter, may be referred to as a “polyfunctional monomer”) as a raw material of the polymer. The latter method is preferred.
【0088】後者の方法で架橋性ポリマーを製造する場
合、原料として、多官能モノマーの外に、反応点を1つ
有するモノマー(以下「単官能モノマー」ということが
ある)を併用することができる。多官能モノマーと単官
能モノマーを併用する場合、多官能モノマーの官能基の
当量比は、通常10%以上であり、好ましくは15%以
上、更に好ましくは20%以上である。When the crosslinkable polymer is produced by the latter method, a monomer having one reaction point (hereinafter sometimes referred to as "monofunctional monomer") can be used as a raw material in addition to the polyfunctional monomer. .. When the polyfunctional monomer and the monofunctional monomer are used in combination, the equivalent ratio of the functional groups of the polyfunctional monomer is usually 10% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more.
【0089】最も好ましい架橋性ポリマーの製造方法と
しては、アクリロイル基を複数有する多官能モノマー
を、必要に応じて、アクリロイル基を1つ有する単官能
モノマーと共に重合する方法である。電解質に含有させ
るポリマーの含量は、電解質の全重量に対して通常80
重量%以下、好ましくは50重量%以下、さらに好まし
くは20重量%以下である。ポリマー含量が多すぎると
非水電解液の濃度低下によりイオン伝導度が低下してレ
ート特性などの電池特性が低下する傾向がある。一方、
ポリマーの割合が少な過ぎる場合は、ゲルの形成が困難
となり非水系溶媒の保持性が低下して流動及び液漏れが
生じることがあるのみならず、電池の安全性を確保でき
ない可能性もあるので、ポリマーの電解質に対する含有
量は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以
上、更に好ましくは2重量%以上、最も好ましくは5重
量%以上である。The most preferable method for producing a crosslinkable polymer is a method in which a polyfunctional monomer having a plurality of acryloyl groups is polymerized with a monofunctional monomer having one acryloyl group, if necessary. The polymer content in the electrolyte is usually 80 based on the total weight of the electrolyte.
It is not more than 50% by weight, preferably not more than 50% by weight, more preferably not more than 20% by weight. If the polymer content is too large, the concentration of the non-aqueous electrolytic solution is lowered, so that the ionic conductivity is lowered and the battery characteristics such as rate characteristics tend to be lowered. on the other hand,
When the proportion of the polymer is too low, not only may gel formation be difficult and retention of the non-aqueous solvent may be reduced to cause fluidization and liquid leakage, and battery safety may not be ensured. The content of the polymer in the electrolyte is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, and most preferably 5% by weight or more.
【0090】非水系溶媒に対するポリマーの割合は、ポ
リマーの分子量に応じて適宜選択されるが、通常0.1
重量%以上、好ましくは1重量%以上、通常50重量%
以下、好ましくは30重量%以下である。ポリマーの割
合が少な過ぎる場合は、ゲルの形成が困難となり非水電
解液の保持性が低下して流動及び液漏れの問題が生じる
傾向がある。ポリマーの割合が多過ぎる場合は、粘度が
高くなり過ぎて取り扱いが困難となり、また、非水電解
液の濃度低下によりイオン伝導度が低下してレート特性
等の電池特性が低下する傾向にある。The ratio of the polymer to the non-aqueous solvent is appropriately selected according to the molecular weight of the polymer, but is usually 0.1.
% By weight or more, preferably 1% by weight or more, usually 50% by weight
It is preferably 30% by weight or less. If the proportion of the polymer is too low, gel formation becomes difficult and the retention of the non-aqueous electrolytic solution tends to be low, causing problems of fluidization and liquid leakage. If the proportion of the polymer is too high, the viscosity becomes too high, which makes handling difficult, and the concentration of the non-aqueous electrolytic solution tends to lower the ionic conductivity, which tends to lower the battery characteristics such as rate characteristics.
【0091】本発明では、電解質にポリマーの原料とな
るモノマーを含有させた状態で、スペーサ(詳細は後
述)の空隙に充填させ、その後前記モノマーを重合させ
ることによって、ポリマーを形成させる方法を用いるの
が好ましい。これらのモノマーを重合する方法として
は、例えば、熱、紫外線、電子線などによる手法を挙げ
ることができるが、本発明においては、製造上の容易性
から加熱又は紫外線照射によってモノマーを重合させる
ことが好ましい。熱による重合の場合、反応を効果的に
進行させるため、含浸させる電解質に熱に反応する重合
開始剤をいれておくこともできる。利用できる熱重合開
始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、2,2′
−アゾビスイン酪酸ジメチル等のアゾ系化合物、過酸化
ベンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチ
ルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の過酸化物
などが使用でき、反応性、極性、安全性などから好まし
いものを単独、または組み合わせて用いれば良い。尚、
ポリマーを得るためには、モノマーの全官能基のうち、
通常30%以上を反応させるが、40%以上を反応させ
ることが好ましく、50%以上を反応させるのがより好
ましい。In the present invention, a method is used in which the polymer is formed by filling the voids of the spacer (details will be described later) in the state where the electrolyte contains the monomer as the raw material of the polymer, and then polymerizing the monomer. Is preferred. As a method for polymerizing these monomers, for example, a method using heat, ultraviolet rays, electron beams and the like can be mentioned, but in the present invention, the monomers can be polymerized by heating or ultraviolet irradiation from the viewpoint of ease of production. preferable. In the case of polymerization by heat, a polymerization initiator which reacts with heat may be added to the electrolyte to be impregnated in order to effectively proceed the reaction. The usable thermal polymerization initiators are azobisisobutyronitrile, 2,2 '
-Azo compounds such as dimethyl azobisinbutyrate, benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, peroxides such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, etc. can be used. From the viewpoint of reactivity, polarity, safety, etc. Preferable ones may be used alone or in combination. still,
In order to obtain a polymer, of all the functional groups of the monomer,
Usually, 30% or more is reacted, preferably 40% or more, more preferably 50% or more.
【0092】上記電解質は、リチウムイオンによるイオ
ン伝導度の向上のために、正極、負極、及び正極・負極
間に配置されることがあるスペーサに含浸させることが
好ましい。スペーサは、通常、正極・負極間の短絡を防
止するために用いられる。スペーサは、通常多孔性膜か
らなる。スペーサとして使用する材料としては、例え
ば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン類や、これらの水素原子の一部又は全部がフッ素原子
で置換されたポリオレフィン類、ポリアクリロニトリ
ル、ポリアラミド等の樹脂の多孔性膜が挙げられる。電
解質に対する化学的安定性の点、印加される電圧に対す
る安定性の点から、好ましくは、ポリオレフィン又は、
フッ素置換されたポリオレフィンであり、具体的には、
ポリエチレンやポリプロピレン、これらの水素原子の一
部又は全部がフッ素原子で置換されたものを挙げること
ができる。これらの中でも特に好ましくは、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)及びポリフッ化ビニリデン
であり、最も好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィンである。無論これらの共重合体や
混合物を使用することもできる。The electrolyte is preferably impregnated into the positive electrode, the negative electrode, and a spacer that may be disposed between the positive electrode and the negative electrode in order to improve the ionic conductivity due to lithium ions. The spacer is usually used to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. The spacer usually consists of a porous membrane. Examples of the material used as the spacer include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and polyolefins in which some or all of hydrogen atoms of these are substituted with fluorine atoms, polyacrylonitrile, and porous films of resins such as polyaramid. Can be mentioned. From the viewpoint of chemical stability with respect to the electrolyte, stability with respect to the applied voltage, preferably polyolefin or,
It is a fluorine-substituted polyolefin, and specifically,
Examples thereof include polyethylene and polypropylene, and those in which some or all of these hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. Of these, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride are particularly preferable, and polyolefins such as polyethylene and polypropylene are most preferable. Of course, these copolymers and mixtures can also be used.
【0093】スペーサの原料として用いられる樹脂の数
平均分子量は、通常1万以上、好ましくは10万以上で
あり、また通常1000万以下、好ましくは300万以
下である。分子量が小さすぎると、その機械的強度が不
十分となり、電極の短絡が生じやすい傾向にある。ま
た、分子量が大きすぎると、多孔性膜の空隙内への電解
質の含浸が困難になりがちであり、電池の生産効率を低
下させ、またレート特性等の電池性能も低下させる傾向
にある。さらに、分子量が大きすぎると、後述する可塑
剤を混合した後延伸する方法等において製膜が困難にな
ることもある。The number average molecular weight of the resin used as the material for the spacer is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, and usually 10 million or less, preferably 3 million or less. If the molecular weight is too small, the mechanical strength will be insufficient and the electrodes will tend to short circuit. When the molecular weight is too large, impregnation of the electrolyte into the voids of the porous membrane tends to be difficult, which tends to reduce the production efficiency of the battery and also the battery performance such as rate characteristics. Further, if the molecular weight is too large, film formation may be difficult in the method of mixing a plasticizer described below and then stretching.
【0094】前述したように、通常、スペーサは多孔性
膜である。多孔性膜としては、例えば、多孔性延伸膜、
不織布などが挙げられるが、本発明においては延伸によ
って製造される延伸膜であることがより好ましい。多孔
性延伸膜は、不織布よりもさらに膜内の抵抗がより均一
になるため、局所的なリチウムの析出、すなわち電極間
短絡の原因となるデンドライトの析出を抑制することが
できる。As mentioned above, the spacer is usually a porous film. As the porous film, for example, a porous stretched film,
Nonwoven fabrics and the like can be mentioned, but in the present invention, a stretched film produced by stretching is more preferable. Since the porous stretched film has more uniform resistance in the film than the nonwoven fabric, it is possible to suppress local deposition of lithium, that is, dendrite that causes a short circuit between electrodes.
【0095】多孔性延伸膜の延伸は、一軸又は二軸延伸
のいずれであってもよいが、二軸延伸のものを使用する
のが好ましい。二軸延伸とすれば、膜の縦・横の機械的
強度バランスがよいため、電池製造上の取り扱いが容易
となる。スペーサの空孔率は通常30%以上、好ましく
は35%以上、通常80%以下、好ましくは75%以
下、さらに好ましくは72%以下である。空孔率が小さ
すぎると膜抵抗が大きくなりレート特性が悪化する。特
に、高レートで使用した際の容量が低下する。一方、空
孔率が大きすぎると、膜の機械的強度が低下する結果、
電池要素の形状が変化する際に短絡が生じやすくなる。
本発明においては、空孔率が大きいほど架橋性ポリマー
使用による電解質の保液性の効果が大きくなるため、高
温保存での安全性が高くなる。The stretching of the porous stretched film may be either uniaxial or biaxial stretching, but it is preferable to use biaxial stretching. If the film is biaxially stretched, the mechanical strength in the longitudinal and lateral directions of the film is well balanced, and therefore the handling in battery production becomes easy. The porosity of the spacer is usually 30% or more, preferably 35% or more, usually 80% or less, preferably 75% or less, more preferably 72% or less. If the porosity is too small, the film resistance increases and the rate characteristics deteriorate. In particular, the capacity decreases when used at a high rate. On the other hand, if the porosity is too large, the mechanical strength of the film decreases,
A short circuit is likely to occur when the shape of the battery element changes.
In the present invention, the larger the porosity, the greater the effect of the electrolyte retaining property due to the use of the crosslinkable polymer, and therefore the higher the safety at high temperature storage becomes.
【0096】スペーサに存在する空孔の平均孔径は、通
常0.2μm以下、好ましくは0.18μm以下、さら
に好ましくは0.15μm以下であり、通常は0.01
μm以上、好ましくは0.07μm以上である。孔径が
あまりに大きいと短絡が生じやすいくなる一方、孔径が
あまりに小さいと膜抵抗が大きくなり、レート特性等の
電池性能が低下する傾向にある。本発明においては、平
均孔径が大きいほど架橋性ポリマー使用による電解質の
保液性の効果が大きくなるため、高温保存での安全性が
高くなる。The average pore diameter of the pores present in the spacer is usually 0.2 μm or less, preferably 0.18 μm or less, more preferably 0.15 μm or less, and usually 0.01
It is at least μm, preferably at least 0.07 μm. If the pore size is too large, a short circuit is likely to occur, while if the pore size is too small, the membrane resistance tends to increase, and battery performance such as rate characteristics tends to deteriorate. In the present invention, the larger the average pore size is, the greater the effect of the electrolyte retaining property due to the use of the crosslinkable polymer is, and the higher the safety at high temperature storage is.
【0097】スペーサの膜厚は通常5μm以上、好まし
くは7μm以上であり、通常50μm以下、好ましくは
28μm以下、さらに好ましくは25μm以下であり、
最も好ましくは20μm以下である。あまりに膜厚が小
さいと、マイルドショート現象による自己放電が生じや
すく、あまりに膜厚が大きいとレート特性等の電池特性
が不十分になるばかりでなく、体積エネルギー密度が低
下する傾向にある。本発明においては、スペーサの膜厚
が小さい場合に架橋性ポリマーを使用すると、自己放電
が有効に防止される。The film thickness of the spacer is usually 5 μm or more, preferably 7 μm or more, usually 50 μm or less, preferably 28 μm or less, more preferably 25 μm or less,
Most preferably, it is 20 μm or less. If the film thickness is too small, self-discharge due to the mild short-circuit phenomenon tends to occur. If the film thickness is too large, not only the battery characteristics such as rate characteristics become insufficient, but also the volume energy density tends to decrease. In the present invention, the self-discharge is effectively prevented by using the crosslinkable polymer when the spacer has a small film thickness.
【0098】スペーサは、通常0.3kV以上、好まし
くは0.5kV以上の耐電圧を有する。ここで、「Xk
Vの耐電圧を有する」とは、スペーサを挟んでXkV以
上の電圧を印加した場合、電極間に100mA以上の電
流が流れないことを意味する。耐電圧が低すぎると、電
池の充電時に何らかの理由で部分的に抵抗が上昇した場
合、その結果温度が異常に上昇することがある。また、
自己放電を有効に防止することが困難になる傾向にあ
る。実用的な得やすさから、耐電圧は、通常1000k
V以下、好ましくは100kV以下、さらに好ましくは
10kV以下である。The spacer usually has a withstand voltage of 0.3 kV or more, preferably 0.5 kV or more. Here, "Xk
“Having a withstand voltage of V” means that when a voltage of XkV or more is applied across the spacer, a current of 100 mA or more does not flow between the electrodes. If the withstand voltage is too low, if the resistance partially increases during charging of the battery for some reason, the temperature may rise abnormally as a result. Also,
It tends to be difficult to effectively prevent self-discharge. Withstand voltage is usually 1000k for practical use.
V or less, preferably 100 kV or less, more preferably 10 kV or less.
【0099】短絡をより有効に防止するため、スペーサ
を局部的に加圧した場合のピン刺し貫通強度は、通常2
00gf以上、好ましくは230gf以上、さらに好ま
しくは300gf以上とする。ただし、あまりにピン刺
し貫通強度が大きいのは実用的ではないので、通常20
00gf以下、好ましくは1500gf以下、より好ま
しくは1000gf以下である。In order to prevent the short circuit more effectively, the pin piercing strength when the spacer is locally pressed is usually 2
The amount is 00 gf or more, preferably 230 gf or more, and more preferably 300 gf or more. However, it is not practical to have too much pin piercing strength, so 20
It is not more than 00 gf, preferably not more than 1500 gf, more preferably not more than 1000 gf.
【0100】また、スペーサを一定方向に0.1kg/
cmの力で引っ張ったときに生じる歪みが1%以下とな
るスペーサを使用することが好ましい。その結果、さら
に短絡を有効に防止できると共に、電池製造におけるス
ペーサの搬送工程及び積層工程時にスペーサの位置精度
等を保ちやすく、歩留まりを向上させることができる。
ただし、あまりに上記歪みが小さいものは実用上得がた
いので、通常0.01%以上、好ましくは0.1%以上
である。In addition, the spacer is fixed in a fixed direction of 0.1 kg /
It is preferable to use a spacer that causes a strain of 1% or less when pulled by a force of cm. As a result, it is possible to further effectively prevent a short circuit, and it is easy to maintain the spacer positional accuracy and the like during the spacer transporting step and the stacking step in battery manufacturing, and it is possible to improve the yield.
However, it is practically difficult to obtain a material having such a small strain, so the content is usually 0.01% or more, preferably 0.1% or more.
【0101】スペーサの100℃における熱収縮率は、
1方向に対して、通常10%以下であり、好ましくは9
%以下であり、より好ましくは7%以下である。ここで
「1方向に対する熱収縮率」とは、例えば延伸膜におい
ては、延伸方向及びその垂直方向での熱収縮率それぞれ
をいう。熱収縮率が大きすぎると、電池製造時の加熱や
高温環境での保存等によって、電極端部での短絡がより
発生しやすくなる。尚、延伸膜として二軸延伸膜を使用
する場合、設計・製造上の容易性から、両延伸方向の熱
収縮率を近い値とすることが好ましい。この場合、両延
伸方向の熱収縮率の差は、通常7%以内とするが、5%
以内とするのが好ましく、4.5%以内とすることが更
に好ましい。The thermal shrinkage of the spacer at 100 ° C. is
It is usually 10% or less, preferably 9 in one direction.
% Or less, and more preferably 7% or less. Here, the "heat shrinkage rate in one direction" means, for example, in a stretched film, the heat shrinkage rate in the stretching direction and in the direction perpendicular thereto. If the heat shrinkage rate is too large, a short circuit at the end of the electrode is more likely to occur due to heating during battery production, storage in a high temperature environment, or the like. When a biaxially stretched film is used as the stretched film, it is preferable that the heat shrinkage rates in both stretching directions are close to each other in view of easiness in design and manufacturing. In this case, the difference in thermal shrinkage between the two stretching directions is usually within 7%, but 5%.
It is preferably within the range, and more preferably within 4.5%.
【0102】また、スペーサの表面張力は、通常40d
yne/cm 以上、好ましくは46dyne/cm以
上、特に好ましくは48dyne/cm 以上とする。
その結果、多孔性膜中の空隙に電解質を十分に含浸させ
やすくなり、生産性の向上と、レート特性の向上を実現
することが可能となる。このような表面張力を有する膜
とするために、通常は、スペーサに、コロナ放電処理、
プラズマ処理、フッ素ガス処理等の表面改質処理を施す
のが好ましい。ただし、あまりに表面張力の大きな膜は
得にくいので、表面張力は、通常60dyne/cm以
下、好ましくは58dyne/cm以下である。The surface tension of the spacer is usually 40d.
It is yne / cm 2 or more, preferably 46 dyne / cm or more, and particularly preferably 48 dyne / cm 2 or more.
As a result, it becomes easy to sufficiently impregnate the voids in the porous membrane with the electrolyte, and it is possible to improve productivity and rate characteristics. In order to obtain a film having such a surface tension, usually, the spacer, corona discharge treatment,
Surface modification treatment such as plasma treatment or fluorine gas treatment is preferably performed. However, since it is difficult to obtain a film having a too large surface tension, the surface tension is usually 60 dyne / cm or less, preferably 58 dyne / cm or less.
【0103】スペーサは、例えば以下のようにして製造
することができる。数平均分子量1万〜1000万程
度、好ましくは10万〜300万の樹脂に不均一分散媒
としての可塑剤を混合し、混練した後にシート状に成膜
する。さらにこれから溶媒で可塑剤を抽出する工程と所
定の倍率で縦横方向いずれかまたは両方に延伸する工程
を経ることにより、所望のスペーサを得ることが出来
る。
[3−3]電池要素及び電池要素を収納するケース
本発明のリチウム二次電池は、電池要素をケースに収納
してなる。電池要素は、通常、活物質を主成分とする正
極及び負極と、電解質とから構成される単位電池要素を
基本として形成され、該単位電池要素を長尺に形成して
これを捲き回したり、平板状に形成した該単位電池要素
を複数積層したりすることにより形成される。つまり、
電池要素の形態としては、例えば、平板状の単位電池要
素を複数枚積層した平板積層型、長尺に形成した単位電
池要素を平板状となるように捲回した平板状捲回型、さ
らには、長尺に形成した単位電池要素を円筒状に捲回し
た円筒捲回型を挙げることができる。本発明において
は、生産性及び小型化が可能である点から、電池要素の
形態は、平板状捲回型又は平板積層型であることが好ま
しい。平板状捲回型や平板積層型の電池要素の場合、こ
れを収納するケースも平板状となるが、このような平板
状ケースは、高温時にその厚さ方向に特に膨れやすいの
で、前記添加剤αを使用する効果が特に大きい。The spacer can be manufactured, for example, as follows. A resin having a number average molecular weight of about 10,000 to 10,000,000, preferably 100,000 to 3,000,000 is mixed with a plasticizer as a heterogeneous dispersion medium, and the mixture is kneaded and then formed into a sheet. Further, a desired spacer can be obtained by further performing a step of extracting the plasticizer with a solvent and a step of stretching the plasticizer in a longitudinal direction or a lateral direction or both at a predetermined ratio. [3-3] Battery Element and Case that Stores Battery Element The lithium secondary battery of the present invention has the battery element housed in a case. The battery element is usually formed on the basis of a unit battery element composed of a positive electrode and a negative electrode containing an active material as a main component, and an electrolyte, and the unit battery element is formed in a long length and wound, It is formed by stacking a plurality of the unit battery elements formed in a flat plate shape. That is,
Examples of the form of the battery element include, for example, a flat plate laminated type in which a plurality of flat plate-shaped unit battery elements are laminated, a flat plate-shaped wound type in which a long unit battery element is wound into a flat plate shape, and further A cylindrical winding type in which a long unit battery element is wound into a cylindrical shape can be used. In the present invention, from the viewpoint of productivity and miniaturization, the form of the battery element is preferably a flat plate wound type or a flat plate laminated type. In the case of a flat-plate wound type or flat-plate laminated type battery element, the case for accommodating the flat-plate type battery element also has a flat-plate shape. The effect of using α is particularly great.
【0104】電池要素が平板状捲回型の形態を採る場
合、単位電池要素の捲回数は、通常2以上、好ましくは
3以上、更に好ましくは4以上であり、通常20以下、
好ましくは15以下、更に好ましくは10以下である。
捲回数が少ないと、電池の全体としての容量が少なくな
る一方、捲回数が多すぎると、電池の小型化という面か
らは不利になる。When the battery element takes the form of a flat plate winding type, the number of windings of the unit battery element is usually 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 4 or more, usually 20 or less,
It is preferably 15 or less, more preferably 10 or less.
When the number of windings is small, the capacity of the battery as a whole is small, while when the number of windings is too large, it is disadvantageous in terms of downsizing of the battery.
【0105】電池要素が平板積層型の形態を採る場合、
単位電池要素の積層数は、通常5層以上、好ましくは8
層以上、更に好ましくは10層以上であり、通常50層
以下、好ましくは30層以下、更に好ましくは25層以
下である。積層数が少ないと、電池の全体としての容量
が少なくなる一方、積層数が多すぎると、電池の小型化
という面からは不利になる。When the battery element has a flat plate type,
The number of laminated unit battery elements is usually 5 or more, preferably 8
The number of layers is 10 or more, more preferably 10 or more, usually 50 or less, preferably 30 or less, more preferably 25 or less. When the number of laminated layers is small, the capacity of the battery as a whole is small, while when the number of laminated layers is too large, it is disadvantageous in terms of downsizing of the battery.
【0106】以下、平板積層型の電池要素を形状可変性
ケースによって密閉収納されたリチウム二次電池を例と
して、本発明のリチウム二次電池の具体的形状について
図を用いて説明する。ただし、これらはあくまでも1つ
の例であり、これらの態様に限定されるものでないこと
は言うまでもない。図1は、本発明の一つの実施の形態
に係る電池の分解斜視図、図2はこの電池の要部の断面
図、図3は電池要素の概略的な斜視図、図4は電池の斜
視図である。Hereinafter, the specific shape of the lithium secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings by taking as an example a lithium secondary battery in which flat plate type battery elements are hermetically enclosed in a shape-variable case. However, it goes without saying that these are merely examples and the present invention is not limited to these modes. FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a main part of the battery, FIG. 3 is a schematic perspective view of a battery element, and FIG. 4 is a perspective view of the battery. It is a figure.
【0107】この電池は、電池要素1を外装材3の凹部
に収容した後、電池要素1の端子部(タブ4a,4b)
付近にエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の絶縁材料5を注
入し、その後外装材2を外装材3に被せ、真空封止によ
り外装材2、3の周縁部2a、3aを接合したものであ
る。図1の通り、外装材2は平板状である。外装材3は
方形箱状の凹部よりなる収容部3bと、この収容部3b
の4周縁からフランジ状に外方に張り出す周縁部3aと
を有した浅い無蓋箱状のものである。In this battery, after the battery element 1 is housed in the recess of the exterior material 3, the terminal portions (tabs 4a, 4b) of the battery element 1 are placed.
An insulating material 5 such as an epoxy resin or an acrylic resin is injected in the vicinity, the exterior material 2 is then covered on the exterior material 3, and the peripheral edges 2a, 3a of the exterior materials 2, 3 are joined by vacuum sealing. As shown in FIG. 1, the exterior material 2 has a flat plate shape. The exterior material 3 is a housing portion 3b having a rectangular box-shaped recess, and the housing portion 3b.
And a peripheral edge portion 3a protruding outward from the four peripheral edges in a flange shape.
【0108】図3の通り、電池要素1は、複数の単位電
池要素を厚さ方向に積層したものである。この単位電池
要素からは、タブ4a又は4bが引き出されている。正
極からの各タブ4a同士は束ねられて(即ち、相互に重
ね合わされ)、正極リード21が接合されて正極端子部
が形成されている。負極からのタブ4b同士も束ねら
れ、負極リード21が接合されて負極端子部が形成され
ている。As shown in FIG. 3, the battery element 1 is formed by stacking a plurality of unit battery elements in the thickness direction. The tab 4a or 4b is pulled out from this unit battery element. The tabs 4a from the positive electrode are bundled (that is, superposed on each other), and the positive electrode lead 21 is joined to form a positive electrode terminal portion. The tabs 4b from the negative electrode are also bundled, and the negative electrode lead 21 is joined to form the negative electrode terminal portion.
【0109】外装材3の収容部3b内に電池要素1が収
容され、絶縁材料5がタブ4a、4b近傍に注入され、
正極端子部及び負極端子部近傍の電池要素側面が絶縁材
料で被覆された後、外装材2が被せられる。電池要素1
から延出した1対のリード21は、それぞれ外装材2、
3の1辺部の周縁部2a、3a同士の合わせ面を通って
外部に引き出される。その後、減圧(好ましくは真空)
雰囲気下で外装材2、3の4周縁の周縁部2a、3a同
士が熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合
され、電池要素1が外装材2、3内に封入される。その
後、絶縁材料5は加熱等によって硬化処理に供され、絶
縁材料5が端子部近傍で完全に固着する。完全に固着す
る前に外装材は封止されているので、固着時に電池の形
状が変化することはほとんどない。端子部(タブ4a、
4b)近傍に絶縁材料5が充填されると、高温保存時に
内部圧力が上昇しても、外装材(ケース)の内部圧力の
上昇による電池要素の剥がれを有効に防止でき、さらに
は短絡も有効に防止される。The battery element 1 is accommodated in the accommodating portion 3b of the exterior material 3, and the insulating material 5 is injected near the tabs 4a and 4b.
After the side surfaces of the battery element near the positive electrode terminal portion and the negative electrode terminal portion are covered with an insulating material, the exterior material 2 is covered. Battery element 1
The pair of leads 21 extending from the
3 is drawn out to the outside through the mating surfaces of the peripheral portions 2a and 3a of one side portion of 3. Then depressurize (preferably vacuum)
Under the atmosphere, the four peripheral edges 2a, 3a of the outer casings 2, 3 are airtightly joined together by a method such as thermocompression bonding or ultrasonic welding, and the battery element 1 is enclosed in the outer casings 2, 3. After that, the insulating material 5 is subjected to a curing treatment by heating or the like, and the insulating material 5 is completely fixed in the vicinity of the terminal portion. Since the exterior material is sealed before completely fixed, the shape of the battery hardly changes when fixed. Terminal part (tab 4a,
4b) When the insulating material 5 is filled in the vicinity, even if the internal pressure rises during high temperature storage, peeling of the battery element due to the rise of the internal pressure of the outer casing (case) can be effectively prevented, and a short circuit is also effective. To be prevented.
【0110】周縁部2a、3a同士が接合されることに
より、接合片部4A、4F、4Gが形成される。この接
合片部4A、4F、4Gは、電池要素1を被包している
被包部4Bから外方に張り出している。そこで、この接
合片部4A、4F、4Gを被包部4Bに沿うように折曲
する。さらに、これらの接合片部を接着材や接着テープ
(図示略)等によって被包部4Bの側面に留め付ける
(固定される)方法も好適に用いられる。このように構
成された電池にあっては、高温保存時における外装材
(ケース)の内部圧力の上昇による電池要素の剥がれを
有効に防止でき、また電池の側面の強度、剛性を向上さ
せることができる。もちろん、折曲された接合片部が被
包部から離反することも防止される。また、電池の側面
の強度、剛性が高いので、側面に衝撃を受けた場合で
も、活物質に剥れが生じることが防止される。By joining the peripheral edge portions 2a, 3a to each other, the joining piece portions 4A, 4F, 4G are formed. The joining piece portions 4A, 4F, 4G project outward from the encapsulating portion 4B enclosing the battery element 1. Therefore, the joining pieces 4A, 4F, 4G are bent along the covered portion 4B. Furthermore, a method of fastening (fixing) these joining pieces to the side surface of the covered portion 4B with an adhesive or an adhesive tape (not shown) is also suitably used. In the battery configured as described above, peeling of the battery element due to an increase in the internal pressure of the outer casing (case) during high temperature storage can be effectively prevented, and the strength and rigidity of the side surface of the battery can be improved. it can. Of course, it is also prevented that the bent joint piece part separates from the envelope part. Further, since the side surface of the battery has high strength and rigidity, peeling of the active material is prevented even when the side surface is impacted.
【0111】上記の絶縁材料5としては、合成樹脂が好
適であり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹
脂などが例示されるが、中でもエポキシ樹脂又はアクリ
ル樹脂が硬化時間が短いので好適である。特に、アクリ
ル樹脂は、電池性能に悪影響を及ぼす可能性が低いので
最も好ましい。絶縁材料は、未硬化の流動性のある状態
で端子部近傍に供給され、硬化によって完全に端子部近
傍で固着する。As the above-mentioned insulating material 5, synthetic resin is suitable, and epoxy resin, acrylic resin, silicone resin and the like are exemplified, but among them, epoxy resin or acrylic resin is preferable because the curing time is short. In particular, acrylic resin is most preferable because it is unlikely to adversely affect battery performance. The insulating material is supplied in the vicinity of the terminal portion in an uncured and fluid state, and is completely fixed by the curing in the vicinity of the terminal portion.
【0112】図1においては、絶縁材料は、正極端子部
と負極端子部とのそれぞれ別個に供給されているが、高
温保存時の安全性を高めるため、正極端子部から負極端
子部に亘る電池要素の側面全体を被覆することができ
る。図1では、外装材2、3が別体となっているが、本
発明では、図5のように外装材2、3が一連一体となっ
ていても良い。図5では、外装材3の一辺と外装材2の
一辺とが連なり、外装材2が外装材3に対し屈曲可能に
連なる蓋状となっている。この外装材2、3が連なる一
辺から、収容部3bの凹部が形成されており、この一辺
においては接合片部が形成されていない以外は接合片部
と同一の構成のものとなる。In FIG. 1, the insulating material is separately supplied to the positive electrode terminal portion and the negative electrode terminal portion. The entire side of the element can be coated. In FIG. 1, the exterior materials 2 and 3 are separate bodies, but in the present invention, the exterior materials 2 and 3 may be integrally formed as shown in FIG. In FIG. 5, one side of the exterior material 3 and one side of the exterior material 2 are connected to each other, and the exterior material 2 has a lid shape that is connected to the exterior material 3 in a bendable manner. The concave portion of the housing portion 3b is formed from one side where the exterior materials 2 and 3 are connected, and has the same configuration as the joining piece portion except that the joining piece portion is not formed on this one side.
【0113】この図5の場合でも、電池要素1を収容部
3bに収容した後、電池要素1のタブ4a、4b付近に
絶縁材料を注入する。図1、図5では、収容部3bを有
した外装材3と平板状の外装材2とが示されているが、
本発明では図6のように、それぞれ浅箱状の収容部6
b、7bと、該収容部6b、7bの4周縁から張り出す
周縁部6a、7aとを有した外装材6、7によって電池
要素1を被包してもよい。図6では、外装材6、7が一
連体となっているが、前記図1と同様にこれらは別体と
なっていてもよい。In the case of FIG. 5 as well, after the battery element 1 is housed in the housing portion 3b, the insulating material is injected near the tabs 4a and 4b of the battery element 1. 1 and 5, the exterior material 3 having the accommodation portion 3b and the flat exterior material 2 are shown.
In the present invention, as shown in FIG.
The battery element 1 may be encapsulated by the exterior materials 6 and 7 having b and 7b and peripheral portions 6a and 7a protruding from the four peripheral edges of the accommodating portions 6b and 7b. In FIG. 6, the exterior materials 6 and 7 are a continuous body, but they may be separate bodies as in the case of FIG.
【0114】図1、図5、図6の構成においては、電池
要素の収容部が予め形成されているため、電池要素をよ
りコンパクトに収容でき、また収容自体も容易である。
上記の説明においては、電池要素を収容部に収容した
後、端子部近傍に絶縁材料が注入されているが、この場
合、周縁部の合わせ面や電池要素と外装材との間に絶縁
材料が付着・流入して周縁部の接合を阻害したり、設計
通りの電池形状にならなかったりすることがある。そこ
で、電池要素の端子部近傍に絶縁材料を供給した後に電
池要素を収容部に収容することによって、上記の問題点
を回避することができる。特に、図6の場合は、電池要
素を収容後に絶縁材料を供給しても電池要素の略上半分
には絶縁材料は供給できないので、この製造方法は好ま
しい。一方、この方法においては、絶縁材料が供給され
た状態のハンドリングが容易でない電池要素を運搬し、
外装材に配置する必要があるので製造時の取り扱いに注
意を要する。この点においては前者の方法が好ましいと
言える。In the configurations shown in FIGS. 1, 5, and 6, since the battery element housing portion is formed in advance, the battery element can be housed more compactly and the housing itself is easy.
In the above description, after accommodating the battery element in the accommodating portion, the insulating material is injected in the vicinity of the terminal portion. It may adhere and flow in to hinder the bonding of the peripheral portion, or the battery shape may not be as designed. Therefore, the above problem can be avoided by housing the battery element in the housing portion after supplying the insulating material in the vicinity of the terminal portion of the battery element. In particular, in the case of FIG. 6, even if the insulating material is supplied after accommodating the battery element, the insulating material cannot be supplied to substantially the upper half of the battery element, so this manufacturing method is preferable. On the other hand, in this method, the battery element that is not easy to handle in the state where the insulating material is supplied is transported,
Since it needs to be placed on the exterior material, it must be handled with care during manufacturing. In this respect, the former method is preferable.
【0115】本発明では、図7のように1枚の平たいシ
ート状の外装材8を中央辺8aに沿って2ツ折り状に折
り返して第1片8Aと第2片8Bとの2片を形成し、こ
れら第1片8Aと第2片8Bとの間に電池要素1を介在
させ、図8の如く、第1片8Aと第2片8Bの周縁部8
b同士を接合して電池要素1を封入してもよい。また、
フィルム状の外装材の両端を貼り合わせて筒状とし、内
部に電池要素を収納した後、筒の上下をさらに貼り合わ
せる方法を例示することもできる。In the present invention, as shown in FIG. 7, one flat sheet-like exterior material 8 is folded back in two folds along the central side 8a so that the first piece 8A and the second piece 8B are separated into two pieces. The battery element 1 is formed between the first piece 8A and the second piece 8B, and the peripheral portion 8 of the first piece 8A and the second piece 8B is formed as shown in FIG.
The battery element 1 may be enclosed by joining b. Also,
It is also possible to exemplify a method in which both ends of a film-like exterior material are attached to each other to form a tubular shape, a battery element is housed inside, and then the upper and lower portions of the tube are further attached.
【0116】これら場合も、電池要素1のタブ4a、4
b付近に絶縁材料を付着させる前又は後に、外装材8の
第1片8Aと第2片8Bとを重ね合わせて電池要素1を
封入する。また、接合片部は被包部に沿って折曲され留
め付けられるのが好ましい。端子部近傍の電池要素側面
の被覆においては、特に、正極と負極との間にこれらよ
りも大きいスペーサを設け、このスペーサのはみ出し部
同士を相互に固着するのが好ましい。Also in these cases, the tabs 4a, 4 of the battery element 1 are
Before or after the insulating material is attached to the vicinity of b, the first piece 8A and the second piece 8B of the exterior material 8 are overlapped with each other to encapsulate the battery element 1. Further, it is preferable that the joining piece portion is bent and fastened along the envelope portion. In coating the side surface of the battery element in the vicinity of the terminal portion, it is particularly preferable to provide a spacer larger than these between the positive electrode and the negative electrode and fix the protruding portions of the spacers to each other.
【0117】即ち、電池要素にあっては、例えば図18
に示されるように、スペーサ13が正極11及び負極1
2から若干はみ出させてはみ出し部13aを形成し、正
極11と負極12との短絡を防止している。このはみ出
し部13a同士を絶縁材料で固着することにより、電池
要素が積層方向に拘束されるため、高温保存時における
外装材(ケース)の内部圧力の上昇による電池要素の剥
がれを有効に防止することができる。無論、絶縁材料
は、電池要素の側面全体に亘って供給することができ、
また好ましい。That is, in the battery element, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG.
A protruding portion 13a is formed by slightly protruding from 2, and a short circuit between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is prevented. Since the battery elements are constrained in the stacking direction by fixing the protruding portions 13a to each other with an insulating material, it is possible to effectively prevent the battery elements from peeling off due to an increase in the internal pressure of the exterior material (case) during high temperature storage. You can Of course, the insulating material can be provided over the sides of the battery element,
It is also preferable.
【0118】絶縁材料を注入するには、図17のように
外装材3内に絶縁材料注入装置50のノズル51を挿入
し、電池要素1の側端面に絶縁材料を注入するのが好ま
しい。この場合、図14、図15、図16に示すよう
に、タブ4a又は4bを備えた側端面の両隅角部R1、
R6と、各タブ4a、4bの付け根の両側R2、R3、
R4、R5のように複数箇所に絶縁材料を注入するのが好
ましい。注入された絶縁材料は、電池要素側面を毛細管
現象等の作用によって正極端子部と負極端子部とを含む
一辺全体に浸透する。この注入装置50は、複数(6
本)のノズルを備え、絶縁材料を一度に複数注入するこ
とができる。To inject the insulating material, it is preferable to insert the nozzle 51 of the insulating material injecting device 50 into the exterior material 3 as shown in FIG. 17 and inject the insulating material into the side end surface of the battery element 1. In this case, as shown in FIGS. 14, 15, and 16, both corner portions R 1 of the side end surface provided with the tab 4a or 4b,
And R 6, either side of the base of each tab 4a, 4b R 2, R 3 ,
It is preferable to inject the insulating material into a plurality of places such as R 4 and R 5 . The injected insulating material permeates the side surface of the battery element into the entire side including the positive electrode terminal portion and the negative electrode terminal portion by the action of the capillary phenomenon or the like. A plurality of (6
It is possible to inject a plurality of insulating materials at one time.
【0119】また、図16の通り、タブ4a、4bの両
サイドの付け根部分に絶縁材料を注入する場合、注入点
(注入ノズル51の中心)はタブ4a又は4bから2m
m以内とされるのが好ましい。このようにタブ4a、4
bの両サイドの付け根に絶縁材料を注入した場合、この
絶縁材料ははみ出し部13a同士を固着するだけでな
く、前記図5の場合と同様に正極端子部及び負極端子部
の少なくとも一部が絶縁材料5で覆われた構成も併せて
得られる。Further, as shown in FIG. 16, when the insulating material is injected into the root portions on both sides of the tabs 4a and 4b, the injection point (center of the injection nozzle 51) is 2m from the tab 4a or 4b.
It is preferably within m. In this way tabs 4a, 4
When an insulating material is injected into the bases on both sides of b, this insulating material not only fixes the protruding portions 13a to each other but also insulates at least a part of the positive electrode terminal portion and the negative electrode terminal portion as in the case of FIG. A configuration covered with material 5 is also obtained.
【0120】以上の構成にあっては、フィルム状の外装
材の貼り合わせによって形成された接合片部を電池要素
を被包した被包部に沿って折曲したが、より好ましくは
被包部の付け根から折曲する。この場合、接合片部は被
包部の付け根で1回だけ折曲してもよく、また複数回折
曲してもよい。複数回折曲する場合にあたっては、接合
片部の先端縁が、該接合片部と被包部との間に介在させ
るように折曲するのが好ましい。これにより、接合片部
の先端縁が外気から隔絶され、先端縁から水分や空気等
の侵入を防止できる。In the above-mentioned structure, the joining piece formed by laminating the film-like outer packaging material is bent along the encapsulation portion enclosing the battery element, but more preferably the encapsulation portion. Bend from the base of. In this case, the joining piece portion may be bent only once at the base of the envelope portion, or may be bent a plurality of times. In the case of bending a plurality of times, it is preferable that the tip edge of the joining piece portion is bent so as to be interposed between the joining piece portion and the encapsulating portion. As a result, the leading edge of the joining piece portion is isolated from the outside air, and it is possible to prevent water, air, or the like from entering through the leading edge.
【0121】接合片部を被包部に留め付ける場合に使用
することができる接着剤としては、エポキシ系接着剤、
アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、ホットメルト系
接着剤または合成ゴム系接着剤等が挙げられるが、硬化
時間が短く、且つ、非水系電池の製造の際に用いられる
露点の低い環境下においても容易に硬化するホットメル
ト系接着剤が好ましい。As the adhesive that can be used when the joining piece portion is fastened to the encapsulation portion, an epoxy-based adhesive,
Acrylic adhesives, urethane adhesives, hot melt adhesives, synthetic rubber adhesives, and the like can be mentioned. A hot-melt adhesive that easily cures is preferable.
【0122】以下に単位電池要素の好適な構成について
説明する。図9は、このリチウム二次電池要素の単位電
池要素の好適な一例を示すものである。この単位電池要
素は、正極集電体22及び正極材料層23からなる正
極、電解質を含浸したスペーサ24、並びに、負極材料
層25及び負極集電体26からなる負極を積層したもの
である。リチウムデンドライトの析出を抑制するため、
負極は正極よりも大きくされる。また、短絡を防止する
ため、スペーサ24は正極及び負極よりも大きくされ
る。スペーサを正負極よりも大きくすることによって、
前述のように、単位電池要素のスペーサーのはみ出し部
相互を固着することができる。The preferred structure of the unit battery element will be described below. FIG. 9 shows a preferred example of the unit battery element of this lithium secondary battery element. This unit cell element is formed by stacking a positive electrode including a positive electrode current collector 22 and a positive electrode material layer 23, a spacer 24 impregnated with an electrolyte, and a negative electrode including a negative electrode material layer 25 and a negative electrode current collector 26. To suppress the precipitation of lithium dendrite,
The negative electrode is made larger than the positive electrode. Further, the spacer 24 is made larger than the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. By making the spacer larger than the positive and negative electrodes,
As described above, the protruding portions of the spacers of the unit cell element can be fixed to each other.
【0123】この単位電池要素を複数個積層して電池要
素とするのであるが、この積層に際しては、正極を上側
とし負極を下側とした順姿勢(図9)の単位電池要素
と、これとは逆に正極を下側とし負極を上側とした逆姿
勢(図示略)の単位電池要素とを交互に積層する。即
ち、積層方向に隣り合う単位電池要素は同極同士を(即
ち、正極同士及び負極同士)が対面するように積層され
る。A plurality of the unit battery elements are laminated to form a battery element. At the time of this lamination, the unit battery element in a normal posture (FIG. 9) with the positive electrode on the upper side and the negative electrode on the lower side, and On the contrary, the unit cell elements of the reverse orientation (not shown) with the positive electrode on the lower side and the negative electrode on the upper side are alternately laminated. That is, the unit battery elements adjacent in the stacking direction are stacked so that the same poles (that is, positive electrodes and negative electrodes) face each other.
【0124】この単位電池要素の正極集電体22からは
正極タブ4aが延設され、負極集電体26からは負極タ
ブ4bが延設されている。図9のように正極集電体と負
極集電体との間に正極材料層、スペーサ及び負極材料層
を積層した単位電池要素の代わりに、図10に示すよう
に、正極集電体15a又は負極集電体15bを芯材とし
てその両面に正極材料層11a又は負極材料層12aを
積層してなる正極11、負極12を準備し、この正極1
1と負極12とを図11の如く電解質を含浸したスペー
サ13を介して交互に積層して単位電池要素としてもよ
い。この場合は、1対の正極11と負極12との組み合
わせ(厳密には正極11の集電体15aの厚み方向の中
心から負極12の集電体15bの厚み方向の中心まで)
が単位電池要素に相当する。A positive electrode tab 4a extends from the positive electrode collector 22 of this unit battery element, and a negative electrode tab 4b extends from the negative electrode collector 26. Instead of the unit cell element in which the positive electrode material layer, the spacer and the negative electrode material layer are laminated between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector as shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, the positive electrode current collector 15a or A negative electrode current collector 15b is used as a core material, and a positive electrode 11 and a negative electrode 12 are prepared by laminating a positive electrode material layer 11a or a negative electrode material layer 12a on both surfaces thereof.
1 and the negative electrode 12 may be alternately laminated via the spacer 13 impregnated with the electrolyte as shown in FIG. 11 to form a unit battery element. In this case, a combination of a pair of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 (strictly speaking, from the center of the current collector 15a of the positive electrode 11 in the thickness direction to the center of the current collector 15b of the negative electrode 12 in the thickness direction).
Corresponds to a unit battery element.
【0125】電極の平面形状は任意であり、四角形、円
形、多角形等にすることができる。図9、図10の通
り、集電体22、26又は15a、15bには、通常、
リード結合用のタブ4a、4bが連設される。電極が四
角形であるときは、通常図3に示すように電極の一辺の
サイド近傍に正極集電体より突出するタブ4aを形成
し、また、負極集電体のタブ4bは他サイド近傍に形成
する。The planar shape of the electrode is arbitrary and can be a quadrangle, a circle, a polygon, or the like. As shown in FIGS. 9 and 10, the current collectors 22, 26 or 15a, 15b are usually
Tabs 4a and 4b for lead coupling are arranged in series. When the electrode is rectangular, a tab 4a protruding from the positive electrode current collector is usually formed near one side of the electrode as shown in FIG. 3, and a tab 4b of the negative electrode current collector is formed near the other side. To do.
【0126】複数の単位電池要素を積層するのは、電池
の高容量化を図る上で有効であるが、この際、単位電池
要素それぞれからのタブ4aとタブ4bの夫々は、通
常、厚さ方向に結合されて正極と負極の端子部が形成さ
れる。その結果、大容量の電池要素1を得ることが可能
となる。タブ4a、4bには、図2に示すように、薄片
状の金属からなるリード21が結合される。その結果、
リード21と電池要素の正極及び負極とが電気的に結合
される。タブ4a同士、4b同士の結合及びタブ4a、
4bとリード21との結合はスポット溶接等の抵抗溶
接、超音波溶着あるいはレーザ溶接によって行うことが
できる。It is effective to stack a plurality of unit battery elements in order to increase the capacity of the battery, but at this time, the tabs 4a and 4b from each unit battery element usually have a different thickness. The positive and negative terminal portions are formed by being coupled in the direction. As a result, a large capacity battery element 1 can be obtained. As shown in FIG. 2, leads 21 made of flaky metal are coupled to the tabs 4a and 4b. as a result,
The lead 21 and the positive and negative electrodes of the battery element are electrically coupled. The tabs 4a are joined together, the tabs 4a are joined together,
The connection between 4b and the lead 21 can be performed by resistance welding such as spot welding, ultrasonic welding or laser welding.
【0127】上記正極リードと負極リードの少なくとも
一方のリード21好ましくは両方のリードとして、焼鈍
金属を使用するのが好ましい。その結果、強度のみなら
ず折れ曲げ耐久性に優れた電池とすることができる。リ
ードに使用する金属の種類としては、一般的にアルミや
銅、ニッケルやSUSなどを用いることができる。正極
のリードとして好ましい材料はアルミニウムである。ま
た、負極のリードとして好ましい材質は銅である。It is preferable to use an annealed metal as at least one of the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 21 and preferably both of them. As a result, not only the strength but also the bending durability can be made excellent. Generally, aluminum, copper, nickel, SUS, or the like can be used as the type of metal used for the leads. The preferred material for the positive electrode lead is aluminum. A preferable material for the negative electrode lead is copper.
【0128】リード21の厚さは、通常1μm以上、好
ましくは10μm以上、更に好ましくは20μm以上、
最も好ましくは40μm以上である。薄すぎると引張強
度等リードの機械的強度が不十分になる傾向にある。ま
た、リードの厚さは、通常1000μm以下、好ましく
は500μm以下、さらに好ましくは100μm以下で
ある。厚すぎると折り曲げ耐久性が悪化する傾向にあ
り、また、ケースによる電池要素の封止が困難になる傾
向にある。リードに後述する焼鈍金属を使用することに
よる利点は、リードの厚さが厚いほど顕著である。The thickness of the lead 21 is usually 1 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more,
Most preferably, it is 40 μm or more. If it is too thin, the mechanical strength of the lead such as tensile strength tends to be insufficient. The thickness of the lead is usually 1000 μm or less, preferably 500 μm or less, more preferably 100 μm or less. If it is too thick, the bending durability tends to deteriorate, and sealing of the battery element by the case tends to become difficult. The advantage of using the annealed metal described below for the lead is more remarkable as the lead is thicker.
【0129】リードの幅は通常1mm以上20mm以
下、特に1mm以上10mm以下程度であり、リードの
外部への露出長さは通常1mm以上50mm以下程度で
ある。本発明のリチウム二次電池において、電池要素を
収納するケースは、形状可変性を有する。形状可変性ケ
ースは、種々の形状の電池を作成しやすい上、ケース自
体が薄型且つ軽量ゆえ電池の体積エネルギー密度及び重
量エネルギー密度が向上するという利点を有する一方
で、金属缶に比べて剛性が不足するため、高温保存時の
ケースの膨れが発生することとなる。従って、形状可変
性ケースを用いた場合に、前記添加剤αを電池要素に含
有させる効果が顕著に発揮される。The width of the lead is usually 1 mm or more and 20 mm or less, particularly 1 mm or more and 10 mm or less, and the exposed length of the lead to the outside is usually 1 mm or more and 50 mm or less. In the lithium secondary battery of the present invention, the case accommodating the battery element has variable shape. The shape-variable case has advantages that it is easy to make batteries of various shapes and that the case itself is thin and lightweight, so that the volume energy density and the weight energy density of the battery are improved. The shortage causes swelling of the case during storage at high temperature. Therefore, when the shape-variable case is used, the effect of incorporating the additive α in the battery element is remarkably exhibited.
【0130】形状可変性有するケースとは、可撓性を有
するケースを意味する。具体的には、柔軟性、屈曲性等
を有するケースを意味する。より具体的には、人間の手
で柔軟に曲げることができ、平板状のケースをL字型や
S字型等の形状に容易に変更できるようなケースを意味
する。形状可変性ケースの材料としては、アルミニウ
ム、ニッケルメッキした鉄、銅等の金属、合成樹脂等を
用いることができる。好ましくは、ガスバリア層と樹脂
層とが設けられたラミネートフィルム、特に、ガスバリ
ア層の両面に樹脂層が設けられたラミネートフィルムで
ある。このようなラミネートフィルムは、高いガスバリ
ア性を有すると共に、高い形状可変性と、薄さを有す
る。その結果、外装材の薄膜化・軽量化が可能となり、
電池全体としての容量を向上させることができる。The case having shape changeability means a case having flexibility. Specifically, it means a case having flexibility and flexibility. More specifically, it means a case that can be flexibly bent by a human hand and that a flat case can be easily changed to an L-shaped or S-shaped shape. As the material of the shape-variable case, aluminum, nickel-plated iron, metal such as copper, synthetic resin, or the like can be used. A laminate film having a gas barrier layer and a resin layer is preferable, and a laminate film having a resin layer on both sides of the gas barrier layer is preferable. Such a laminated film has high gas barrier properties, high shape variability, and thinness. As a result, it is possible to reduce the thickness and weight of the exterior material,
The capacity of the battery as a whole can be improved.
【0131】ラミネートフィルムに使用するガスバリア
層の材料としては、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、
チタン、モリブデン、金等の金属やステンレスやハステ
ロイ等の合金、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の金属
酸化物を使用することができる。好ましくは、軽量で加
工性に優れるアルミニウムである。樹脂層に使用する樹
脂としては、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラスト
マー類、熱硬化性樹脂、プラスチックアロイ等各種の合
成樹脂を使うことができる。これらの樹脂にはフィラー
等の充填材が混合されているものも含んでいる。Materials for the gas barrier layer used for the laminate film include aluminum, iron, copper, nickel,
Metals such as titanium, molybdenum, and gold, alloys such as stainless steel and Hastelloy, and metal oxides such as silicon oxide and aluminum oxide can be used. Aluminum is preferable because it is lightweight and excellent in workability. As the resin used for the resin layer, various synthetic resins such as thermoplastics, thermoplastic elastomers, thermosetting resins and plastic alloys can be used. These resins include those in which a filler such as a filler is mixed.
【0132】具体的なラミネートフィルムの構成として
は、図12(A)に示すように、ガスバリア層40と樹
脂層41が積層されたものを使用することができる。ま
た、さらに好ましいラミネートフィルムは、図12
(B)に示すようにガスバリア層40の外側面に外側保
護層として機能するための合成樹脂層41を設けると共
に、内側面に電解質による腐蝕やガスバリア層と電池要
素との接触を防止したりガスバリア層を保護するための
内側保護層として機能する合成樹脂層42を積層した三
層構造体としたものである。As a concrete structure of the laminate film, as shown in FIG. 12A, a laminate of a gas barrier layer 40 and a resin layer 41 can be used. Further, a more preferable laminated film is shown in FIG.
As shown in (B), a synthetic resin layer 41 for functioning as an outer protective layer is provided on the outer side surface of the gas barrier layer 40, and corrosion on the inner side surface is prevented from being corroded by the electrolyte or contact between the gas barrier layer and the battery element. This is a three-layer structure in which a synthetic resin layer 42 that functions as an inner protective layer for protecting the layers is laminated.
【0133】この場合、外側保護層に使用する樹脂は、
好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオ
レフィン、アイオノマー、非晶性ポリオレフィン、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリアミド等耐薬品性や機械
的強度に優れた樹脂が望ましい。内側保護層としては、
耐薬品性の合成樹脂が用いられ、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、
エチレン−酢酸ビニル共重合体等を用いることができ
る。In this case, the resin used for the outer protective layer is
Resins having excellent chemical resistance and mechanical strength such as polyethylene, polypropylene, modified polyolefins, ionomers, amorphous polyolefins, polyethylene terephthalate and polyamides are preferable. As the inner protective layer,
A chemical resistant synthetic resin is used, such as polyethylene,
Polypropylene, modified polyolefin, ionomer,
An ethylene-vinyl acetate copolymer or the like can be used.
【0134】また、ラミネートフィルムは、図13に示
すようにガスバリア層40と保護層形成用合成樹脂層4
1、耐蝕層形成用合成樹脂層42間にそれぞれ接着材層
43を設けることもでき、また好ましい。さらにまた、
外装材同士を接着するために、複合材の最内面に溶着可
能なポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂からなる接
着層を設けることもできる。これらの金属、合成樹脂あ
るいは複合材を用いてケースが形成される。ケースの成
形はフィルム状体の周囲を融着して形成してもよく、シ
ート状体を真空成形、圧空成形、プレス成形等によって
絞り成形してもよい。また、合成樹脂を射出成形するこ
とによって成形することもできる。射出成形によるとき
は、ガスバリア層はスパッタリング等によって形成され
るのが通常である。As shown in FIG. 13, the laminated film has a gas barrier layer 40 and a synthetic resin layer 4 for forming a protective layer.
1. It is also possible and preferable to provide the adhesive layer 43 between the synthetic resin layers 42 for forming the anticorrosion layer. Furthermore,
An adhesive layer made of a resin such as polyethylene or polypropylene that can be welded may be provided on the innermost surface of the composite material in order to bond the exterior materials to each other. A case is formed using these metals, synthetic resins, or composite materials. The case may be formed by fusing the periphery of the film-like body, or the sheet-like body may be drawn by vacuum forming, pressure forming, press forming or the like. It can also be molded by injection molding a synthetic resin. In injection molding, the gas barrier layer is usually formed by sputtering or the like.
【0135】形状可変性ケースに用いる外装材に凹部よ
りなる収容部を設けるには絞り加工等によって行うこと
ができる。また、外装材は、加工が容易である点でフィ
ルム状のものを使用するのが好ましい。形状可変性ケー
スの厚さは、通常0.01μm以上、好ましくは0.0
2μm以上、さらに好ましくは0.05μm以上であ
り、通常1mm以下、好ましくは0.5mm以下、さら
に好ましくは0.3mm以下、さらに好ましくは0.2
mm以下、最も好ましくは0.15mm以下とする。薄
いほど電池がより小型・軽量化できるが、あまりに薄い
と、高温保存時のケースの内部圧力の上昇により破裂す
る危険性が大きくなるだけでなく、十分な剛性の付与が
できなくなったり密閉性が低下する可能性もある。The outer casing material used for the shape-variable case can be provided with a housing portion made of a concave portion by drawing or the like. In addition, it is preferable to use a film-shaped exterior material because it is easy to process. The thickness of the deformable case is usually 0.01 μm or more, preferably 0.0
2 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, usually 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.3 mm or less, further preferably 0.2.
mm or less, most preferably 0.15 mm or less. The thinner the battery, the smaller and lighter the battery becomes, but if it is too thin, not only will there be a greater risk of bursting due to an increase in the internal pressure of the case when stored at high temperatures, but it will not be possible to impart sufficient rigidity or seal tightness. There is a possibility that it will decrease.
【0136】電池要素がケースに収納されてなるリチウ
ム二次電池全体の厚さは、通常5mm以下、好ましくは
4.5mm以下、さらに好ましくは4mm以下である。
このような薄型のリチウム二次電池に対して本発明の効
果は特に大きい。ただし、あまりに薄い電池は、容量が
小さすぎたり、製造が困難だったりするので、通常0.
5mm以上、好ましくは1mm以上、さらに好ましくは
2mm以上である。The thickness of the entire lithium secondary battery in which the battery element is housed in the case is usually 5 mm or less, preferably 4.5 mm or less, more preferably 4 mm or less.
The effect of the present invention is particularly great for such a thin lithium secondary battery. However, since a too thin battery has a too small capacity and is difficult to manufacture, it is usually 0.
It is 5 mm or more, preferably 1 mm or more, more preferably 2 mm or more.
【0137】尚、電池の機器への装着等の利便を図るた
め、形状可変性ケースに電池要素を封入し好ましい形状
に成形後、必要に応じてこれら複数のリチウム二次電池
をさらに剛性を持つ外装ケースに収納することも可能で
ある。
[4]リチウム二次電池の用途
本発明のリチウム二次電池が電源として使用される電気
機器としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュー
タ、ペン入力型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末
(Personal Digital Assista
nts、PDA)、電子ブックプレーヤー、携帯電話、
コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミ
ナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、
ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、
ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディス
ク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電
卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、
バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム
機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメ
ラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機な
ど)等を挙げることができる。For the convenience of mounting the battery on a device, etc., the plurality of lithium secondary batteries are further rigidized after encapsulating the battery element in a shape-variable case and molding it into a preferable shape. It can also be stored in an outer case. [4] Uses of lithium secondary battery Examples of electrical equipment in which the lithium secondary battery of the present invention is used as a power source include, for example, a notebook personal computer, a pen input personal computer, a personal digital assistant (Personal Digital Assistant).
nts, PDA), e-book player, mobile phone,
Cordless phone handset, pager, handy terminal, mobile fax, mobile copy, mobile printer,
Headphone stereo, video movie, LCD TV,
Handy cleaner, portable CD, mini disk, electric shaver, transceiver, electronic organizer, calculator, memory card, portable tape recorder, radio,
Examples include backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.) and the like.
【0138】[0138]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更し実施することができる。なお組成中の部は、重
量部を示す。
A.硫黄化合物の種類及び添加有無の影響
[参考例1]下記のようにして、電解質にジメチルスルホ
キシドを含有するリチウム二次電池を製造した。
[正極の製造]以下の組成で、正極塗料を調製した。
尚、リチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.82Co
0.15Al0.03O2)の比表面積は、合成後、粉砕して分
級することにより、0.38m2/gになるように調製
した。また、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO
2)は、比表面積が0.50m2/gのものを用いた。EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the invention is not intended to be limited by the examples described below, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. it can. The parts in the composition are parts by weight. A. Effect of Sulfur Compound Type and Presence or Absence of Addition [Reference Example 1] A lithium secondary battery containing dimethylsulfoxide in the electrolyte was produced as follows. [Production of Positive Electrode] A positive electrode coating material was prepared with the following composition.
Lithium nickel composite oxide (LiNi 0.82 Co
The specific surface area of 0.15 Al 0.03 O 2 ) was adjusted to 0.38 m 2 / g by pulverizing and classifying after synthesis. In addition, lithium cobalt composite oxide (LiCoO
2 ) had a specific surface area of 0.50 m 2 / g.
【0139】[0139]
【表3】
正極塗料の組成
・リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2) 27部
・LiNi0.82Co0.15Al0.03O2 63部
・アセチレンブラック 5部
・ポリフッ化ビニリデン 5部
・N−メチル−2−ピロリドン 80部
上記の原料をプラネタリーミキサータイプの混練機によ
り2時間混練し正極塗料とした。次に上記の正極塗料を
15μm厚のアルミニウム集電体基材上に、エクストル
ージョン型のダイコーティングによって塗布、乾燥し、
活物質がバインダーによって集電体上に結着された多孔
質膜を作成した。ついで、ロールプレス(カレンダー)
をもちいて圧密することによって電極シートを作製し
た。この後、電極シートから電極を切り出し、正極とし
た。正極活物質の重量は10mg/cm2であった。
[負極の製造]以下の組成で、負極塗料を調整した。[Table 3] Composition of positive electrode coating-Lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) 27 parts-LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 63 parts-Acetylene black 5 parts-Polyvinylidene fluoride 5 parts-N-methyl-2-pyrrolidone 80 parts The above raw materials were kneaded for 2 hours with a planetary mixer type kneader to obtain a positive electrode coating material. Next, the above positive electrode coating material was applied onto an aluminum current collector base material having a thickness of 15 μm by extrusion type die coating and dried,
A porous film was prepared in which the active material was bound on the current collector by the binder. Then roll press (calendar)
An electrode sheet was produced by consolidating using the. Then, the electrode was cut out from the electrode sheet to obtain a positive electrode. The weight of the positive electrode active material was 10 mg / cm 2 . [Manufacture of Negative Electrode] A negative electrode paint was prepared with the following composition.
【0140】[0140]
【表4】
負極塗料の組成
・グラファイト(粒径15μm) 90部
・ポリフッ化ビニリデン 10部
・N−メチル−2−ピロリドン 100部
上記の原料を、プラネタリーミキサータイプの混練機に
より2時間混練し負極塗料とした。次に上記の負極塗料
を20μm厚の銅集電体基材上にエクストルージョン型
のダイコーティングによって塗布、乾燥し、活物質がバ
インダーによって集電体上に結着された多孔質膜を作成
した。ついで、ロールプレス(カレンダー)を用い圧密
することによって電極シートを作製した。この後、電極
シートから電極を切り出し、負極とした。
[正極・負極材料層の比]上記の正極・負極の製造例に
おいては、(正極の充電容量)/(負極の充電容量)=
0.93となるように、正極材料層及び負極材料層の膜
厚を調整した。ここで、負極の充電容量は、対極Liを
用い1.5V〜3mVまで充電したときの負極単位重量
あたりの容量(mAh/g)を基準とした。
[電解質形成用の塗料の製造]下記組成を混合・攪拌し
て、溶解し、電解質層形成用の塗料を製造した。[Table 4] Composition of Negative Electrode Paint-Graphite (particle size 15 µm) 90 parts-Polyvinylidene fluoride 10 parts-N-methyl-2-pyrrolidone 100 parts The above raw materials were kneaded for 2 hours by a planetary mixer type kneader. It was used as a negative electrode paint. Next, the above negative electrode coating material was applied onto a copper current collector substrate having a thickness of 20 μm by extrusion type die coating and dried to prepare a porous film in which an active material was bound on the current collector by a binder. . Then, an electrode sheet was prepared by compacting using a roll press (calender). Then, the electrode was cut out from the electrode sheet to obtain a negative electrode. [Ratio of positive electrode / negative electrode material layer] In the production example of the positive electrode / negative electrode, (charge capacity of positive electrode) / (charge capacity of negative electrode) =
The film thicknesses of the positive electrode material layer and the negative electrode material layer were adjusted so as to be 0.93. Here, the charge capacity of the negative electrode was based on the capacity per unit weight of the negative electrode (mAh / g) when the counter electrode Li was charged to 1.5 V to 3 mV. [Manufacture of Paint for Forming Electrolyte] The following compositions were mixed, stirred and dissolved to manufacture a paint for forming an electrolyte layer.
【0141】[0141]
【表5】
電解質形成用塗料の組成
・電解液 925部
1M濃度のLiPF6を含有するエチレンカーボネート、プロピレ
ンカーボネートの混合液(体積比率;エチレンカーボネート:プロ
ピレンカーボネート=1:1)
・テトラエチレングルコールジアクリレート 44部
・ポリエチレンオキシドトリアクリレート 22部
・ジメチルスルホキシド 9.3部(※)
・重合開始剤 2部
・添加剤(無水コハク酸) 9部
※…ジメチルスルホキシドは電解液に対して1.0部の割合で含有させた
。
[リチウム二次電池の製造]上記のようにして準備した
正極、負極に電解質形成用の塗料を塗布し、別途電解質
層形成用の塗料に浸した高分子多孔質フィルム(スペー
サ)を用意し、このフィルムを正極と負極との間に挟ん
だ後、90℃で10分加熱することにより、電解質形成
用の塗料中のテトラエチレングルコールジアクリレート
及びポリエチレンオキシドトリアクリレートを重合させ
た。これによって、活物質とバインダーを含み集電体上
に形成された正極、負極を有し、該正極と負極との間に
非流動化された電解質を有する平板状の単位電池要素を
製造した。[Table 5] Composition of paint for forming electrolyte • Electrolyte solution 925 parts Mixture solution of ethylene carbonate and propylene carbonate containing 1M concentration of LiPF 6 (volume ratio; ethylene carbonate: propylene carbonate = 1: 1) • Tetraethylene Glucol diacrylate 44 parts-Polyethylene oxide triacrylate 22 parts-Dimethyl sulfoxide 9.3 parts (*)-Polymerization initiator 2 parts-Additive (succinic anhydride) 9 parts * ... 1 dimethyl sulfoxide to the electrolyte The content was 0.0 part. [Manufacture of Lithium Secondary Battery] A polymer porous film (spacer) prepared by applying a coating material for forming an electrolyte to the positive electrode and the negative electrode prepared as described above and separately immersing in the coating material for forming an electrolyte layer, After sandwiching this film between the positive electrode and the negative electrode, the film was heated at 90 ° C. for 10 minutes to polymerize tetraethylene glycol diacrylate and polyethylene oxide triacrylate in the coating material for forming the electrolyte. As a result, a flat unit battery element having a positive electrode and a negative electrode formed on a current collector containing an active material and a binder and having a non-fluidized electrolyte between the positive electrode and the negative electrode was manufactured.
【0142】上記の単位電池要素の正極集電体、負極集
電体の端子部に電流を取り出すリード線を接続した。こ
うして得られた電池要素を、0.34mA/cm2で電
池電圧4.2Vまで充電した。その後、前記電池要素を
アルミニウム膜の両面を樹脂層で被覆したラミネートフ
ィルムを対向成形した袋状ケースに収容して、ラミネー
トフィルムを真空シールで封入して、平板状のリチウム
二次電池を作製した。
[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]高温
保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験は、リチウム
二次電池を90℃で4時間保存した後、ラミネートフィ
ルムのふくれ具合を、人間の目で見て、「無し」、
「小」、「中」、「大」の4段階に相対的に評価した。
評価結果を表−3に示す。Lead wires for taking out a current were connected to the terminal portions of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector of the above unit battery element. The battery element thus obtained was charged to a battery voltage of 4.2 V at 0.34 mA / cm 2 . Thereafter, the battery element was housed in a bag-shaped case in which a laminate film in which both surfaces of an aluminum film were covered with a resin layer was oppositely formed, and the laminate film was sealed with a vacuum seal to produce a flat lithium secondary battery. . [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] The swollenness test of a lithium secondary battery in high temperature storage was performed by storing the lithium secondary battery at 90 ° C for 4 hours and then checking the degree of swelling of the laminated film with the human eyes. Look, "No",
It was relatively evaluated in four grades of "small", "medium", and "large".
The evaluation results are shown in Table-3.
【0143】[電池の初期容量の測定]リチウム二次電の
初期容量は、電池電圧4.2Vまで充電された試料を
0.34mA/cm2で電池電圧3.0Vまで放電し、
そのときの放電容量を得た。ここで、参考例1のリチウ
ム二次電池で得られた放電容量を100として、他の実
施例、比較例のリチウム二次電池の上記方法で得られた
放電容量を、前記100の放電容量に対する相対値で表
した。評価結果を表−3に示す。
[実施例1]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをテトラメチレンスル
ホキシドに変えた以外は参考例1と同様にして、リチウ
ム二次電池を作製した。このようにして得たリチウム二
次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試
験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評
価結果を表−3に示す。
[実施例2]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをジメチルサルファイ
トに変えた以外は参考例1と同様にして、リチウム二次
電池を作製した。このようにして得たリチウム二次電池
の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及
び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を
表−3に示す。
[実施例3]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをエチレンサルファイ
トに変えた以外は参考例1と同様にして、リチウム二次
電池を作製した。このようにして得たリチウム二次電池
の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及
び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を
表−3に示す。
[実施例4]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをジメチルスルホンに
変えた以外は参考例1と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。このようにして得たリチウム二次電池の
[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び
[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表
−3に示す。
[実施例5]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをスルホランに変えた
以外は参考例1と同様にして、リチウム二次電池を作製
した。このようにして得たリチウム二次電池の[高温保
存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の
初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−3に
示す。
[実施例6]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをメタンスルホン酸メ
チルに変えた以外は参考例1と同様にして、リチウム二
次電池を作製した。このようにして得たリチウム二次電
池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]
及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果
を表−3に示す。
[実施例7]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドを1,3−プロパンス
ルトンに変えた以外は参考例1と同様にして、リチウム
二次電池を作製した。このようにして得たリチウム二次
電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験
1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価
結果を表−3に示す。
[実施例8]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドを硫酸ジエチルに変え
た以外は参考例1と同様にして、リチウム二次電池を作
製した。このようにして得たリチウム二次電池の[高温
保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池
の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−3
に示す。
[実施例9]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをエチレングリコール
硫酸エステルに変えた以外は参考例1と同様にして、リ
チウム二次電池を作製した。このようにして得たリチウ
ム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨
れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行っ
た。評価結果を表−3に示す。
[比較例1]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドを添加しなかったこと
以外は参考例1と同様にして、リチウム二次電池を作製
した。このようにして得たリチウム二次電池の[高温保
存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の
初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−3に
示す。
[比較例2]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをジフェニルスルフィ
ドに変えた以外は参考例1と同様にして、リチウム二次
電池を作製した。このようにして得たリチウム二次電池
の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及
び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を
表−3に示す。
[比較例3]参考例1において、電解質形成用塗料の組成
において、ジメチルスルホキシドをジフェニルスルフィ
ドに変えて、かつ添加量を47部としたこと以外は参考
例1と同様にして、リチウム二次電池を作製した。この
ようにして得たリチウム二次電池の[高温保存における
リチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の
測定]の評価を行った。評価結果を表−3に示す。[Measurement of Initial Capacity of Battery] Regarding the initial capacity of the lithium secondary battery, the sample charged to a battery voltage of 4.2 V was discharged to a battery voltage of 3.0 V at 0.34 mA / cm 2 ,
The discharge capacity at that time was obtained. Here, the discharge capacity obtained by the lithium secondary battery of Reference Example 1 is set to 100, and the discharge capacity obtained by the above method of the lithium secondary batteries of other Examples and Comparative Examples is compared with the discharge capacity of 100. It was expressed as a relative value. The evaluation results are shown in Table-3. Example 1 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethylsulfoxide was changed to tetramethylenesulfoxide in the composition of the coating material for forming an electrolyte. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Example 2] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was changed to dimethylsulfite in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Example 3] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethylsulfoxide was changed to ethylene sulfite in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. Example 4 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was changed to dimethyl sulfone in the composition of the electrolyte-forming coating material in Reference Example 1. Of the lithium secondary battery thus obtained
[Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and
[Measurement of initial capacity of battery] was evaluated. The evaluation results are shown in Table-3. Example 5 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was replaced by sulfolane in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Example 6] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was changed to methyl methanesulfonate in the composition of the electrolyte-forming coating material. The thus obtained lithium secondary battery [swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]
And [measurement of initial capacity of battery] were evaluated. The evaluation results are shown in Table-3. [Example 7] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was changed to 1,3-propane sultone in the composition of the electrolyte forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Example 8] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethylsulfoxide was changed to diethyl sulfate in the composition of the coating material for forming an electrolyte. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. Table 3 shows the evaluation results.
Shown in. [Example 9] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was changed to ethylene glycol sulfate in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Comparative Example 1] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethylsulfoxide was not added to the composition of the electrolyte-forming coating material in Reference Example 1. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Comparative Example 2] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that dimethyl sulfoxide was changed to diphenyl sulfide in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3. [Comparative Example 3] A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Reference Example 1, except that dimethyl sulfoxide was changed to diphenyl sulfide in the composition of the coating material for forming an electrolyte and the addition amount was 47 parts. Was produced. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-3.
【0144】[0144]
【表6】 [Table 6]
【0145】(注1)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−3より下記のことがわかる。
まず、参考例1、実施例1〜9と比較例1との結果か
ら、電解液に硫黄化合物を含有しない場合は高温保存時
のリチウム二次電池の膨れが「大」となる一方で、電解
液中に、硫黄と酸素との二重結合を1つ以上有する硫黄
化合物を含有させることにより、高温保存時のリチウム
二次電池の膨れを「中」、「小」、「無し」に抑えるこ
とができる。すなわち、このリチウム二次電池系におい
て、硫黄と酸素との二重結合を1つ以上有する硫黄化合
物は、添加剤αとなり得ることがわかる。(Note 1) ... Shows the evaluation results in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". The following can be seen from Table-3.
First, from the results of Reference Example 1, Examples 1 to 9 and Comparative Example 1, when the electrolyte solution does not contain a sulfur compound, the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage is “large”, By containing a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen in the liquid, the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage can be suppressed to "medium", "small", and "none". You can That is, it is understood that in this lithium secondary battery system, a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen can serve as the additive α.
【0146】第二に、比較例2、3の結果から、分子内
に硫黄を含有しても、硫黄と酸素との二重結合を形成し
ていないような化合物は、高温保存時のリチウム二次電
池の膨れを抑制することができない。つまり、このリチ
ウム二次電池系においては、ジフェニルスルフィドは、
添加剤αとならないことがわかる。第三に、参考例1及
び実施例4の結果と、実施例1及び実施例5の結果とを
それぞれ比較すると、分子内の硫黄と酸素との二重結合
の数を1つから2つにすることによって、高温保存時の
リチウム二次電池の膨れをさらに低減させることができ
る。Secondly, from the results of Comparative Examples 2 and 3, the compounds containing sulfur in the molecule but not forming a double bond of sulfur and oxygen are not suitable for lithium dinitrate storage at high temperature. Swelling of the secondary battery cannot be suppressed. That is, in this lithium secondary battery system, diphenyl sulfide is
It can be seen that it does not become the additive α. Thirdly, comparing the results of Reference Example 1 and Example 4 with the results of Examples 1 and 5, respectively, the number of double bonds between sulfur and oxygen in the molecule is changed from one to two. By doing so, the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage can be further reduced.
【0147】第四に、参考例1及び実施例2の結果と、
実施例5及び実施例9の結果とをそれぞれ比較すると、
硫黄と酸素と二重結合を形成している硫黄にさらに酸素
を結合させることにより、高温保存時のリチウム二次電
池の膨れをさらに低減させることができる。第五に、参
考例1、実施例2〜9と比較例1〜3との初期の電池容
量の測定結果から、硫黄と酸素との二重結合を1つ以上
有する硫黄化合物をリチウム二次電池に含有させても、
リチウム二次電池としての基本特性が悪化しないことも
わかる。
[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験2]参
考例1、実施例1〜9、比較例1各々のリチウム二次電
池において、添加剤αを電池要素に含有させることによ
る高温保存時におけるリチウム二次電池の膨れ防止効果
の限界能力を見極めるため、前記各々のリチウム二次電
池をそれぞれ2個(n=2)又は3個(n=3)用意し
て、これらのリチウム二次電池を90℃で24時間保存
した。Fourthly, the results of Reference Example 1 and Example 2, and
Comparing the results of Example 5 and Example 9 respectively,
By further combining oxygen with sulfur forming a double bond with sulfur and oxygen, the swelling of the lithium secondary battery during storage at high temperature can be further reduced. Fifthly, based on the measurement results of the initial battery capacities of Reference Example 1, Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen was added to a lithium secondary battery. Even if contained in
It can also be seen that the basic characteristics of the lithium secondary battery do not deteriorate. [Blistering Test 2 of Lithium Secondary Battery at High Temperature Storage] In each of the lithium secondary batteries of Reference Example 1, Examples 1 to 9 and Comparative Example 1, lithium was stored at high temperature by adding the additive α to the battery element. In order to determine the limit capacity of the blistering prevention effect of the secondary battery, two (n = 2) or three (n = 3) of the lithium secondary batteries are prepared, and the lithium secondary batteries are Stored at 24 ° C for 24 hours.
【0148】高温保存後のリチウム二次電池の膨れは以
下のようにして評価した。すなわち、リチウム二次電池
の外装材であるラミネートフィルムにおいて、膨れが観
察される部分をマーキングした後リチウム二次電池を解
体した。解体して得たラミネートフィルムをこのマーキ
ング部分とそれ以外の部分に分けた。そして膨れが観察
された部分のラミネートフィルム重量をラミネートフィ
ルムの全体の重量で除して膨れ部分の全体に対する重量
比を求めた。そして、ラミネートフィルムの密度は一定
であるとみなせるので、この重量比を、ラミネートフィ
ルム全体の面積に対する膨れ部分の面積を表す面積比と
した。The swelling of the lithium secondary battery after storage at high temperature was evaluated as follows. That is, in a laminate film that is an exterior material of a lithium secondary battery, a portion where swelling was observed was marked, and then the lithium secondary battery was disassembled. The laminated film obtained by disassembling was divided into this marking portion and the other portion. Then, the weight of the laminated film in the portion where the swelling was observed was divided by the total weight of the laminated film to obtain the weight ratio of the swelled portion to the whole. Since the density of the laminated film can be considered to be constant, this weight ratio was defined as the area ratio representing the area of the swollen portion with respect to the area of the entire laminated film.
【0149】表−4に、添加剤のΔEadd(AN)(参
考例1、実施例1〜9)及び非水系溶媒のΔEsol(A
N)(比較例1)の値と、リチウム二次電池の前記膨れ
部分の面積比の値とを示す。さらに、図19には、添加
剤のΔEadd(AN)(参考例1、実施例1〜9)及び
非水系溶媒のΔEsol(AN)(比較例1)の値と膨れ
部分の面積比との関係をグラフに示す。尚、表−4及び
図19においては、ΔEsol(AN)は、溶媒に使用し
たエチレンカーボネート(ΔEsol(AN)=2.3
7)及びプロピレンカーボネート(ΔEsol(AN)=
2.39)のうち、ΔEsol(AN)の値がより小さい
エチレンカーボネートのものを用いている。Table 4 shows the additive ΔEadd (AN) (Reference Example 1, Examples 1 to 9) and the non-aqueous solvent ΔEsol (A).
N) (Comparative Example 1) and the value of the area ratio of the swollen portion of the lithium secondary battery are shown. Further, in FIG. 19, the relationship between the value of ΔEadd (AN) of the additive (Reference Example 1, Examples 1 to 9) and ΔEsol (AN) of the non-aqueous solvent (Comparative Example 1) and the area ratio of the swollen portion are shown. Is shown in the graph. In Table 4 and FIG. 19, ΔEsol (AN) is ethylene carbonate (ΔEsol (AN) = 2.3) used as the solvent.
7) and propylene carbonate (ΔEsol (AN) =
Among 2.39), ethylene carbonate having a smaller value of ΔEsol (AN) is used.
【0150】[0150]
【表7】 [Table 7]
【0151】図19には、表−4に示した膨れ面積相対
値のn=1、2、3をそれぞれ×、△、○の各マークで
プロットし、それぞれの膨れ面積相対値の平均値の線形
近似直線を示してある。図19におけるn=1〜3の平
均値の線形近似直線から以下のことがわかる。つまり、
非水系溶媒に用いたエチレンカーボネート(EC)のΔ
Esol(AN)の値を基準とし、これよりも小さいΔ
Eadd(AN)の値を有する添加剤を電解質に含有さ
せた場合には、膨れ部分の面積相対値が小さくなる(膨
れが小さくなる)ことがわかる。また、前記ΔEsol
(AN)よりも大きな値を有する添加剤を電解質に含有
させた場合には、膨れ部分の面積相対値が大きくなる
(膨れが大きくなる)ことがわかる。具体的には、ジメ
チルスルホキシドのΔEadd(AN)は3.23eVで
あり、ECのΔsol(AN)2.37eVよりも大き
い。このため、90℃、24時間という非常に過酷な高
温保存条件におけるリチウム二次電池(参考例1)の膨
れが、添加剤を含有しないリチウム二次電池(比較例
1)よりも大きくなっている。In FIG. 19, the swelling area relative values n = 1, 2, and 3 shown in Table 4 are plotted with the marks x, Δ, and ◯, respectively, and the average of the swelling area relative values is shown. A linear approximation line is shown. The following can be seen from the linear approximation line of the average value of n = 1 to 3 in FIG. That is,
Δ of ethylene carbonate (EC) used as a non-aqueous solvent
Based on the value of Esol (AN), smaller than this Δ
It can be seen that when the electrolyte has an additive having a value of Eadd (AN), the relative area value of the swollen portion becomes small (swelling becomes small). In addition, the above ΔEsol
It is understood that when the electrolyte contains an additive having a value larger than (AN), the area relative value of the swollen portion becomes large (swelling becomes large). Specifically, ΔEadd (AN) of dimethylsulfoxide is 3.23 eV, which is larger than Δsol (AN) of 2.37 eV of EC. Therefore, the swollenness of the lithium secondary battery (Reference Example 1) under the extremely severe high temperature storage condition of 90 ° C. for 24 hours is larger than that of the lithium secondary battery containing no additive (Comparative Example 1). .
【0152】尚、上記[高温保存におけるリチウム二次
電池の膨れ試験1](以下、「膨れ試験1」という場合
がある。)の測定結果においては、ジメチルスルホキシ
ドを含有させたリチウム二次電池の高温保存における膨
れ評価結果は、「中」であった(表−3参照)。すなわ
ち、ジメチルスルホキシドを含有するリチウム二次電池
の高温保存時の膨れ評価結果が、膨れ試験1と[高温保
存におけるリチウム二次電池の膨れ試験2](以下、
「膨れ試験2」という場合がある。)とでは異なる結果
となった。このような結果となったのは、膨れ試験1の
高温保存試験条件と膨れ試験2の高温保存試験条件とが
それぞれ違うためである。つまり、膨れ試験1の高温保
存条件(90℃、4時間)に対し、膨れ試験2の高温保
存条件(90℃、24時間)は非常に過酷である。これ
は、膨れ試験2における高温保存によって、添加剤の究
極的な能力を見極めることができることを意味する。ジ
メチルスルホキシドは硫黄と酸素との二重結合を有する
ため、実使用可能か否かを判断する指標として十分な膨
れ試験1においては、高温保存時における電池の膨れが
抑制されている。しかし、高温保存における電池の膨れ
の有無を判断する究極的な評価手法である膨れ試験2に
おいては、リチウム二次電池の膨れが発生するのであ
る。この結果は、所定の硫黄化合物の中でも、ΔEadd
(AN)の値と非水系溶媒のΔEsol(AN)の値とが
特定の関係となる硫黄化合物を用いることにより、高温
保存における電池の膨れを確実に抑制できることを意味
する。そして、膨れ試験2により添加剤の究極の能力を
見極めることができ、本発明において、非水系溶媒のΔ
Esol(AN)の値と添加剤のΔEadd(AN)の値との
関係を制御する意義がより明らかになるといえる。
B.硫黄化合物の添加量の検討
[実施例10]実施例4において、電解質形成用塗料の組
成において、ジメチルスルホンの添加量を4.7部に変
えた以外は実施例4と同様にして、リチウム二次電池を
作製した。このようにして得たリチウム二次電池の[高
温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電
池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−
5に示す。
[実施例11]実施例4において、電解質形成用塗料の組
成において、ジメチルスルホンの添加量を47部に変え
た以外は実施例4と同様にして、リチウム二次電池を作
製した。このようにして得たリチウム二次電池の[高温
保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池
の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−5
に示す。
[実施例12]実施例4において、電解質形成用塗料の組
成において、ジメチルスルホンの添加量を94部に変え
た以外は実施例4と同様にして、リチウム二次電池を作
製した。このようにして得たリチウム二次電池の[高温
保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池
の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−5
に示す。Incidentally, in the measurement result of the above-mentioned [swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] (hereinafter, may be referred to as “swelling test 1”), the lithium secondary battery containing dimethyl sulfoxide was tested. The blistering evaluation result during high temperature storage was "medium" (see Table 3). That is, the swelling evaluation results of the lithium secondary battery containing dimethyl sulfoxide at high temperature storage are as follows: Swelling test 1 and [Swelling test 2 of lithium secondary battery at high temperature storage] (hereinafter,
It may be referred to as "blister test 2". ) And different results. The results are obtained because the high temperature storage test conditions of the swelling test 1 and the high temperature storage test conditions of the swelling test 2 are different from each other. That is, the high temperature storage condition of the swelling test 2 (90 ° C., 24 hours) is extremely severe compared to the high temperature storage condition of the swelling test 1 (90 ° C., 4 hours). This means that the ultimate capacity of the additive can be determined by high temperature storage in the blistering test 2. Since dimethyl sulfoxide has a double bond of sulfur and oxygen, swelling of the battery during storage at high temperature is suppressed in the swelling test 1, which is sufficient as an index for determining whether or not it can be actually used. However, in the swelling test 2, which is the ultimate evaluation method for determining the presence or absence of swelling of the battery during high temperature storage, swelling of the lithium secondary battery occurs. This result shows that ΔEadd
By using a sulfur compound in which the value of (AN) and the value of ΔEsol (AN) of the non-aqueous solvent have a specific relationship, it is possible to reliably suppress the swelling of the battery during high temperature storage. Then, the ultimate ability of the additive can be determined by the blistering test 2, and in the present invention, the Δ of the non-aqueous solvent is
It can be said that the significance of controlling the relationship between the value of Esol (AN) and the value of ΔEadd (AN) of the additive becomes clearer. B. Examination of Addition Amount of Sulfur Compound [Example 10] Lithium dioxide was added in the same manner as in Example 4 except that the amount of dimethyl sulfone added was changed to 4.7 parts in the composition of the electrolyte-forming coating material. A secondary battery was produced. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. Table of evaluation results
5 shows. [Example 11] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the amount of dimethyl sulfone added was changed to 47 parts in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. Table-5 shows the evaluation results.
Shown in. Example 12 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the amount of dimethyl sulfone added was changed to 94 parts in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. Table-5 shows the evaluation results.
Shown in.
【0153】[0153]
【表8】 [Table 8]
【0154】(注2)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−4には、添加剤であるジメチ
ルスルホンの添加量の影響を詳細に検討すべく、実施例
4のデータも載せてある。(Note 2) ... Shows the evaluation results in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". Table 4 also contains the data of Example 4 in order to study the influence of the addition amount of dimethyl sulfone as an additive in detail.
【0155】表−4の結果より、このリチウム二次電池
の系においては、分子内に硫黄と酸素との二重結合を1
つ以上有する硫黄化合物であるジメチルスルホンが、添
加剤αとして機能することがわかる。特に、ジメチルス
ルホンを電解液に対して5.0部以上含有させれば、リ
チウム二次電池の高温保存時の膨れを完全に抑制するこ
とができることがわかる。また、初期の電池容量の測定
結果から、少なくとも添加量10重量部までならば、ジ
メチルスルホンの添加量を増加させてもリチウム二次電
池の基本特性が悪化しないこともわかる。
C.正極活物質の影響
[比較例4]参考例1において、リチウムニッケル複合酸
化物(LiNi0.82Co0.15Al 0.03O2)を使用せ
ず、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(L
iCoO2)を単独で使用した(正極塗料の組成におい
て、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を9
0部とした)こと、及びジメチルスルホキシドを添加し
なかったこと以外は参考例1と同様にして、リチウム二
次電池を作製した。このようにして得たリチウム二次電
池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]
及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果
を表−6に示す。From the results of Table 4, this lithium secondary battery
In the above system, one double bond between sulfur and oxygen is included in the molecule.
Dimethyl sulfone, which is a sulfur compound having three or more
It can be seen that it functions as an additive α. Especially dimethyls
If more than 5.0 parts of Ruhon is included in the electrolyte,
It is possible to completely suppress the swelling of the thium secondary battery during high temperature storage.
You can see that Also, measure the initial battery capacity.
From the results, if the addition amount is at least 10 parts by weight,
Even if the amount of methyl sulfone added is increased, the lithium secondary
It can also be seen that the basic characteristics of the pond do not deteriorate.
C. Effect of positive electrode active material
[Comparative Example 4] Lithium-nickel composite acid in Reference Example 1
Compound (LiNi0.82Co0.15Al 0.03O2)
Without the lithium cobalt composite oxide (L
iCoO2) Was used alone (in the composition of the positive electrode paint)
Lithium cobalt composite oxide (LiCoO2) 9
0 parts) and dimethyl sulfoxide was added.
Lithium dioxide was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that it was omitted.
A secondary battery was produced. The lithium secondary battery thus obtained
Ikeno [Blistering test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]
And [measurement of initial capacity of battery] were evaluated. Evaluation results
Is shown in Table-6.
【0156】[0156]
【表9】 [Table 9]
【0157】(注3)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−6には、正極活物質の種類の
影響を詳細に検討すべく、比較例1のデータも載せてあ
る。(Note 3) ... Shows the evaluation results in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". Table 6 also contains the data of Comparative Example 1 in order to examine the influence of the type of the positive electrode active material in detail.
【0158】表−6の結果より、比較例1、4のリチウ
ム二次電池の系においては、正極活物質をリチウムコバ
ルト複合酸化物(LiCoO2)単独にすると、添加剤
αを含有させなくても高温保存時の膨れが、目視で観察
する限りは発生しないことがわかる。つまり、電池容量
を大きくする目的で正極活物質にリチウムニッケル複合
酸化物を含有させると、高温保存時における形状可変性
ケースの膨れの問題がより顕在化することがわかる。From the results of Table 6, in the lithium secondary battery systems of Comparative Examples 1 and 4, when the lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) alone was used as the positive electrode active material, the additive α was not contained. Also, it can be seen that swelling during storage at high temperature does not occur as long as it is visually observed. That is, it is understood that when the positive electrode active material contains the lithium nickel composite oxide for the purpose of increasing the battery capacity, the problem of swelling of the shape-variable case during high temperature storage becomes more apparent.
【0159】尚、比較例4において高温保存におけるリ
チウム二次電池の膨れが「無し」となったのは、第1
に、比較例4のリチウム二次電池系がポリマー電解質や
高沸点溶媒を用いており、高温保存に対して安定な組成
となっているからと考えられる。また、第2に、高温保
存時間が4時間と比較的短いためであると考えられる。
膨れ試験1における90℃、4時間という高温保存条件
は、リチウム二次電池の実使用を考えれば十分な条件で
あるものの、膨れ試験2のように、高温保存におけるリ
チウム二次電池の膨れの有無を判断する究極的な高温保
存条件ではない。このため、比較例4のリチウム二次電
池においても、膨れ試験2を行って高温保存におけるリ
チウム二次電池の膨れの有無を究極的に評価した場合
は、リチウム二次電池の膨れが発生すると予想される。
従って、比較例4のリチウム二次電池においても、添加
剤αを電池要素に含有させ、非水系溶媒と添加剤αとを
特定の関係に制御してやれば、より過酷な高温保存条件
下においても確実にリチウム二次電池の膨れを抑制する
ことができるようになると考えられる。
D.正極活物質の比表面積の影響
[実施例13]実施例11において、比表面積0.60m
2/gのリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.82C
o0.15Al0.03O2)を使用したこと以外は実施例11
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。このよう
にして得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチ
ウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測
定]の評価を行った。評価結果を表−7に示す。
[実施例14]実施例11において、比表面積0.74m
2/gのリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.82C
o0.15Al0.03O2)を使用したこと以外は実施例11
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。このよう
にして得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチ
ウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測
定]の評価を行った。評価結果を表−7に示す。
[実施例15]実施例11において、比表面積0.92m
2/gのリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.82C
o0.15Al0.03O2)を使用したこと以外は実施例11
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。このよう
にして得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチ
ウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測
定]の評価を行った。評価結果を表−7に示す。
[比較例5]参考例1において、比表面積0.60m2/
gのリチウムニッケル複合酸物(LiNi0.82Co0.15
Al0.03O2)を使用したこと、及びジメチルスルホキ
シドを添加しなかったこと以外は参考例1と同様にし
て、リチウム二次電池を作製した。このようにして得た
リチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電
池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を
行った。評価結果を表−7に示す。In Comparative Example 4, the swelling of the lithium secondary battery during storage at high temperature was "absent"
In addition, it is considered that the lithium secondary battery system of Comparative Example 4 uses the polymer electrolyte and the high boiling point solvent and has a stable composition for high temperature storage. Secondly, it is considered that the high temperature storage time is relatively short at 4 hours.
Although the high-temperature storage condition of 90 ° C. for 4 hours in the swelling test 1 is a sufficient condition considering the actual use of the lithium secondary battery, like the swelling test 2, the presence or absence of swelling of the lithium secondary battery in the high-temperature storage. It is not the ultimate high temperature storage condition to judge. Therefore, also in the lithium secondary battery of Comparative Example 4, when the presence or absence of swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage is evaluated by performing the swelling test 2, it is expected that the lithium secondary battery will swell. To be done.
Therefore, also in the lithium secondary battery of Comparative Example 4, if the additive α is contained in the battery element and the non-aqueous solvent and the additive α are controlled to have a specific relationship, it is possible to ensure even under severer high temperature storage conditions. It is considered that the swelling of the lithium secondary battery can be suppressed. D. Effect of Specific Surface Area of Positive Electrode Active Material [Example 13] In Example 11, a specific surface area of 0.60 m
2 / g lithium nickel composite oxide (LiNi 0.82 C
Example 11 except that 0.15 Al 0.03 O 2 ) was used.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-7. [Example 14] The specific surface area in Example 11 was 0.74 m.
2 / g lithium nickel composite oxide (LiNi 0.82 C
Example 11 except that 0.15 Al 0.03 O 2 ) was used.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-7. [Example 15] The specific surface area of Example 11 is 0.92 m.
2 / g lithium nickel composite oxide (LiNi 0.82 C
Example 11 except that 0.15 Al 0.03 O 2 ) was used.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-7. [Comparative Example 5] In Reference Example 1, a specific surface area of 0.60 m 2 /
g of lithium nickel composite acid (LiNi 0.82 Co 0.15
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that Al 0.03 O 2 ) was used and dimethyl sulfoxide was not added. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-7.
【0160】[0160]
【表10】 [Table 10]
【0161】(注4)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−7の結果より、リチウムニッ
ケル複合酸化物の比表面積を0.38〜0.92m2/
gと変化させても、硫黄と酸素との二重結合を1つ以上
有する硫黄化合物であるジメチルスルホンを含有させれ
ば、高温保存時のリチウム二次電池の膨れを「中」〜
「無し」とすることができることがわかる。これは、こ
のリチウム二次電池の系において、ジメチルスルホンが
本発明の添加剤αとなることを示している。一方で、ジ
メチルスルホンを含有させない場合は、0.38、0.
60m2/gのいずれの比表面積であっても、前記膨れ
が「大」となることがわかる。
E.正極への有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩添加
の影響
[実施例16]参考例1において、正極の製造方法を以下
のようにした以外は参考例1と同様にしてリチウム二次
電池を作製した。すなわち、正極にシュウ酸を含有させ
るべく、以下の組成で正極製造用塗料を調製した。(Note 4) ... Shows the evaluation results in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". From the results of Table-7, the specific surface area of the lithium nickel composite oxide was 0.38 to 0.92 m 2 /
If dimethyl sulfone, which is a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen, is contained even when it is changed to g, the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage is "medium" to
It turns out that "none" can be set. This indicates that dimethyl sulfone serves as the additive α of the present invention in this lithium secondary battery system. On the other hand, when dimethyl sulfone is not contained, 0.38, 0.
It can be seen that the swelling is “large” at any specific surface area of 60 m 2 / g. E. Effect of Addition of Organic Acid and / or Lithium Salt of Organic Acid to Positive Electrode [Example 16] A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the production method of the positive electrode was as follows. It was made. That is, a coating material for producing a positive electrode was prepared with the following composition so that the positive electrode contained oxalic acid.
【0162】[0162]
【表11】
正極製造用塗料の組成
・リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2) 27部
・LiNi0.82Co0.15Al0.03O2 63部
・アセチレンブラック 5部
・ポリフッ化ビニリデン 5部
・シュウ酸 0.4部
・N−メチル−2−ピロリドン 80部
上記の原料をプラネタリーミキサータイプの混練機によ
り2時間混練し正極製造用塗料とした。次に上記の正極
製造用塗料を15μm厚のアルミニウム集電体基材上
に、エクストルージョン型のダイコーティングによって
塗布、乾燥し、活物質がバインダーによって集電体上に
結着された正極材料層を作成した。ついで、ロールプレ
ス(カレンダー)をもちいて圧密することによって電極
シートを作製した。この後、電極シートから電極を切り
出し、正極とした。正極活物質の重量は10mg/cm
2であった。[Table 11] Composition of paint for producing positive electrode-Lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) 27 parts-LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 63 parts-Acetylene black 5 parts-Polyvinylidene fluoride 5 parts-Oxalic acid 0.4 Parts-N-methyl-2-pyrrolidone 80 parts The above raw materials were kneaded with a planetary mixer type kneader for 2 hours to obtain a coating material for producing a positive electrode. Next, the above positive electrode-producing coating material is applied onto an aluminum current collector base material having a thickness of 15 μm by extrusion die coating and dried, and a positive electrode material layer in which an active material is bound on the current collector by a binder. It was created. Then, an electrode sheet was prepared by compacting using a roll press (calender). Then, the electrode was cut out from the electrode sheet to obtain a positive electrode. Weight of positive electrode active material is 10 mg / cm
Was 2 .
【0163】このようにして得たリチウム二次電池の
[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び
[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表
−8に示す。
[実施例17]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをテトラメチレン
スルホキシドに変えた以外は実施例16と同様にして、
リチウム二次電池を作製した。このようにして得たリチ
ウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の
膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行っ
た。評価結果を表−8に示す。
[実施例18]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをジメチルサルフ
ァイトに変えた以外は実施例16と同様にして、リチウ
ム二次電池を作製した。このようにして得たリチウム二
次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試
験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評
価結果を表−8に示す。
[実施例19]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをエチレンサルフ
ァイトに変えた以外は実施例16と同様にして、リチウ
ム二次電池を作製した。このようにして得たリチウム二
次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試
験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評
価結果を表−8に示す。
[実施例20]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをジメチルスルホ
ンに変えた以外は実施例16と同様にして、リチウム二
次電池を作製した。このようにして得たリチウム二次電
池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]
及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果
を表−8に示す。
[実施例21]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをスルホランに変
えた以外は実施例16と同様にして、リチウム二次電池
を作製した。このようにして得たリチウム二次電池の
[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び
[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表
−8に示す。
[実施例22]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをメタンスルホン
酸メチルに変えた以外は実施例16と同様にして、リチ
ウム二次電池を作製した。このようにして得たリチウム
二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ
試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行った。
評価結果を表−8に示す。
[実施例23]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドを1,3−プロパ
ンスルトンに変えた以外は実施例16と同様にして、リ
チウム二次電池を作製した。このようにして得たリチウ
ム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電池の膨
れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を行っ
た。評価結果を表−8に示す。
[実施例24]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドを硫酸ジエチルに
変えた以外は実施例16と同様にして、リチウム二次電
池を作製した。このようにして得たリチウム二次電池の
[高温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び
[電池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表
−8に示す。
[実施例25]実施例16において、電解質形成用塗料の
組成において、ジメチルスルホキシドをエチレングリコ
ール硫酸エステルに変えた以外は実施例16と同様にし
て、リチウム二次電池を作製した。このようにして得た
リチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電
池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を
行った。評価結果を表−8に示す。
[比較例6]実施例16において、電解質形成用塗料の組
成において、ジメチルスルホキシドを添加しなかったこ
と以外は実施例16と同様にして、リチウム二次電池を
作製した。このようにして得たリチウム二次電池の[高
温保存におけるリチウム二次電池の膨れ試験1]及び[電
池の初期容量の測定]の評価を行った。評価結果を表−
8に示す。The lithium secondary battery thus obtained was
[Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and
[Measurement of initial capacity of battery] was evaluated. The evaluation results are shown in Table-8. [Example 17] In the same manner as in Example 16 except that dimethylsulfoxide was replaced with tetramethylenesulfoxide in the composition of the electrolyte-forming coating material,
A lithium secondary battery was produced. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-8. [Example 18] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was changed to dimethyl sulfite in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-8. [Example 19] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was changed to ethylene sulfite in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-8. Example 20 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was changed to dimethyl sulfone in the composition of the electrolyte-forming coating material. The thus obtained lithium secondary battery [swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]
And [measurement of initial capacity of battery] were evaluated. The evaluation results are shown in Table-8. Example 21 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was replaced with sulfolane in the composition of the electrolyte-forming coating material. Of the lithium secondary battery thus obtained
[Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and
[Measurement of initial capacity of battery] was evaluated. The evaluation results are shown in Table-8. [Example 22] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was changed to methyl methanesulfonate in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery].
The evaluation results are shown in Table-8. [Example 23] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was changed to 1,3-propane sultone in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-8. [Example 24] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethylsulfoxide was changed to diethyl sulfate in the composition of the electrolyte-forming coating material. Of the lithium secondary battery thus obtained
[Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and
[Measurement of initial capacity of battery] was evaluated. The evaluation results are shown in Table-8. [Example 25] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that dimethyl sulfoxide was changed to ethylene glycol sulfate in the composition of the electrolyte-forming coating material. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-8. [Comparative Example 6] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 16, except that dimethyl sulfoxide was not added to the composition of the electrolyte-forming coating material in Example 16. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. Table of evaluation results
8 shows.
【0164】[0164]
【表12】 [Table 12]
【0165】(注5)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−8の結果より、正極中のシュ
ウ酸を一定量とした場合には、以下のことがいえる。(Note 5) ... [Evaluation result in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]] is shown. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". From the results of Table-8, the following can be said when the amount of oxalic acid in the positive electrode is constant.
【0166】まず、実施例16〜25と比較例6との結
果から、電解質に硫黄化合物を含有しない場合は高温保
存時のリチウム二次電池の膨れが「大」となる一方で、
電解液中に、硫黄と酸素との二重結合を1つ以上有する
硫黄化合物を含有させることにより、高温保存時のリチ
ウム二次電池の膨れを「中」、「小」、「無し」に抑え
ることができる。換言すれば、正極にシュウ酸を含有さ
せるだけでは、高温保存時のリチウム二次電池の膨れを
十分に抑制できないことがわかる。First, from the results of Examples 16 to 25 and Comparative Example 6, when the electrolyte does not contain a sulfur compound, the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage becomes “large”, while
Swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage is suppressed to "medium", "small", and "none" by containing a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen in the electrolytic solution. be able to. In other words, it is understood that the swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage cannot be sufficiently suppressed only by containing oxalic acid in the positive electrode.
【0167】第二に、実施例16と実施例20との比
較、及び実施例17と実施例21との比較から、分子内
の硫黄と酸素との二重結合の数を1つから2つにするこ
とによって、高温保存時のリチウム二次電池の膨れをさ
らに低減させることができる。第三に、実施例16と実
施例18との比較、実施例21と実施例25との比較か
ら、硫黄と酸素と二重結合を形成している硫黄にさらに
酸素を結合させることにより、高温保存時のリチウム二
次電池の膨れをさらに低減させることができる。Secondly, from the comparison between Example 16 and Example 20 and the comparison between Example 17 and Example 21, the number of double bonds between sulfur and oxygen in the molecule is 1 to 2. By this, swelling of the lithium secondary battery during high temperature storage can be further reduced. Thirdly, from the comparison between Example 16 and Example 18 and the comparison between Example 21 and Example 25, by further combining oxygen with sulfur forming a double bond with sulfur and oxygen, high temperature The swelling of the lithium secondary battery during storage can be further reduced.
【0168】第四に、実施例16〜25と比較例6との
初期の電池容量の測定結果から、硫黄と酸素との二重結
合を1つ以上有する硫黄化合物をリチウム二次電池に含
有させても、リチウム二次電池としての基本特性が悪化
しないこともわかる。
[実施例26]実施例22において、正極中のシュウ酸の
含有量を0.3部としたこと、以外は実施例22と同様
にして、リチウム二次電池を作製した。このようにして
得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二
次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評
価を行った。評価結果を表−9に示す。
[実施例27]実施例22において、正極中のシュウ酸の
含有量を0.6部としたこと、以外は実施例22と同様
にして、リチウム二次電池を作製した。このようにして
得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二
次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評
価を行った。評価結果を表−9に示す。
[実施例28]実施例22において、正極中のシュウ酸の
含有量を1.0部としたこと、以外は実施例22と同様
にして、リチウム二次電池を作製した。このようにして
得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二
次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評
価を行った。評価結果を表−9に示す。
[実施例29]実施例22において、メタンスルホン酸メ
チルの含有量を4.7部としてこと、及び正極中のシュ
ウ酸の添加量を0.6部としたこと、以外は実施例22
と同様にして、リチウム二次電池を作製した。このよう
にして得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチ
ウム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測
定]の評価を行った。評価結果を表−9に示す。
[実施例30]実施例22において、メタンスルホン酸メ
チルの含有量を47部としてこと、及び正極中のシュウ
酸の添加量を0.6部としたこと、以外は実施例22と
同様にして、リチウム二次電池を作製した。このように
して得たリチウム二次電池の[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]
の評価を行った。評価結果を表−9に示す。Fourthly, based on the measurement results of the initial battery capacities of Examples 16 to 25 and Comparative Example 6, the lithium secondary battery was made to contain a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen. However, it can be seen that the basic characteristics of the lithium secondary battery do not deteriorate. [Example 26] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 22 except that the content of oxalic acid in the positive electrode was changed to 0.3 part. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-9. [Example 27] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 22, except that the content of oxalic acid in the positive electrode was changed to 0.6 part. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-9. [Example 28] A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 22 except that the content of oxalic acid in the positive electrode was changed to 1.0 part. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-9. [Example 29] Example 22 except that the content of methyl methanesulfonate was 4.7 parts and the addition amount of oxalic acid in the positive electrode was 0.6 part.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-9. Example 30 The same as Example 22 except that the content of methyl methanesulfonate was 47 parts and the amount of oxalic acid added to the positive electrode was 0.6 part. A lithium secondary battery was produced. The lithium secondary battery thus obtained was subjected to [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery].
Was evaluated. The evaluation results are shown in Table-9.
【0169】[0169]
【表13】 [Table 13]
【0170】(注6)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−9には、添加剤αである硫黄
化合物の添加量とシュウ酸の添加量との関係を詳細に検
討すべく、実施例22のデータも載せてある。(Note 6) ... Shows the evaluation results in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". Table 9 also contains the data of Example 22 in order to examine the relationship between the addition amount of the sulfur compound as the additive α and the addition amount of oxalic acid in detail.
【0171】表−9の結果より、電解質中への硫黄化合
物の添加量と正極中へのシュウ酸の添加量との関係につ
いて、以下のことがいえる。まず、実施例26、22、
27、及び28の比較から、電解質中の硫黄化合物の含
有量を一定とした場合には、正極中のシュウ酸の添加量
を0.3部から1.0部と増加させることによって、高
温保存時のリチウム二次電池の膨れを「中」から「無
し」へと低減することができる。一方、実施例29、2
7、及び30の比較から、正極中のシュウ酸を0.6部
と一定にした場合、電解質中の硫黄化合物の添加量を
1.0部以上とすれば、高温保存時のリチウム二次電池
の膨れをほぼ完全に抑制することができる。さらに、実
施例26,22,27の結果から、電解質中の硫黄化合
物を1.0部とした場合に、正極中のシュウ酸を0.3
〜0.6部と変化させても、また、実施例29,27,
30の結果から、正極中のシュウ酸を0.6部とした場
合に、電解質中の硫黄化合物を0.5〜5.0部と変化
させても、リチウム二次電池としての基本特性が悪化し
ないこともわかる。尚、硫黄化合物を1.0部、正極中
のシュウ酸を1.0部としたリチウム二次電池(実施例
28)は、他の実施例のリチウム二次電池と比較して、
初期電池容量は低くなるものの、高温保存時のリチウム
二次電池の膨れをほぼ完全に抑制することができるの
で、リチウム二次電池として総合的にバランスがとれた
ものとなっている。
[比較例7]実施例16において、ジメチルスルホキシド
を添加しなかったこと、及び正極中のシュウ酸の含有量
を0.8部としたこと、以外は実施例16と同様にし
て、リチウム二次電池を作製した。このようにして得た
リチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電
池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を
行った。評価結果を表−10に示す。
[比較例8]実施例16において、ジメチルスルホキシド
を添加しなかったこと、及び正極中のシュウ酸の含有量
を1.0部としたこと、以外は実施例16と同様にし
て、リチウム二次電池を作製した。このようにして得た
リチウム二次電池の[高温保存におけるリチウム二次電
池の膨れ試験1]及び[電池の初期容量の測定]の評価を
行った。評価結果を表−10に示す。From the results of Table 9, the following can be said about the relationship between the amount of the sulfur compound added to the electrolyte and the amount of oxalic acid added to the positive electrode. First, Examples 26 and 22,
From the comparison of No. 27 and No. 28, when the content of the sulfur compound in the electrolyte was constant, by increasing the addition amount of oxalic acid in the positive electrode from 0.3 part to 1.0 part, high temperature storage The swelling of the lithium secondary battery at that time can be reduced from “medium” to “none”. On the other hand, Examples 29 and 2
From the comparison of 7 and 30, when the oxalic acid in the positive electrode was kept constant at 0.6 parts and the addition amount of the sulfur compound in the electrolyte was 1.0 part or more, the lithium secondary battery during high temperature storage was obtained. Can be almost completely suppressed. Furthermore, from the results of Examples 26, 22, and 27, when the sulfur compound in the electrolyte was 1.0 part, the oxalic acid content in the positive electrode was 0.3%.
.About.0.6 parts, the results of Examples 29, 27,
From the results of 30, when the oxalic acid in the positive electrode was 0.6 parts, the basic characteristics as a lithium secondary battery deteriorated even if the sulfur compound in the electrolyte was changed to 0.5 to 5.0 parts. I know I won't. The lithium secondary battery (Example 28) in which the sulfur compound was 1.0 part and the oxalic acid in the positive electrode was 1.0 part was compared with the lithium secondary batteries of other examples.
Although the initial battery capacity is low, the swelling of the lithium secondary battery during storage at high temperature can be almost completely suppressed, so that the lithium secondary battery is well balanced. [Comparative Example 7] A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 16 except that dimethylsulfoxide was not added and that the oxalic acid content in the positive electrode was 0.8 parts. A battery was made. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-10. [Comparative Example 8] A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 16 except that dimethylsulfoxide was not added and that the oxalic acid content in the positive electrode was 1.0 part. A battery was made. The lithium secondary battery thus obtained was evaluated in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage] and [Measurement of initial capacity of battery]. The evaluation results are shown in Table-10.
【0172】[0172]
【表14】 [Table 14]
【0173】(注7)・・・[高温保存におけるリチウ
ム二次電池の膨れ試験1]における評価結果を示す。人
間の目で見て、膨れ具合を「大」、「中」、「小」、
「無し」に分類した。表−10には、シュウ酸の添加量
との関係を詳細に検討すべく、比較例1及び比較例6の
データも載せてある。(Note 7) ... Shows the evaluation results in [Swelling test 1 of lithium secondary battery in high temperature storage]. Seen with the human eye, the degree of swelling is "large", "medium", "small",
Classified as "none". In Table-10, the data of Comparative Example 1 and Comparative Example 6 are also shown in order to examine the relationship with the added amount of oxalic acid in detail.
【0174】表−10の結果より、電解質中に硫黄化合
物を含有させない場合は、正極中のシュウ酸の含有量が
0.4部までは、高温保存時のリチウム二次電池の膨れ
の抑制は見られないが、前記含有量が、0.8部、1.
0部と増加すると、前記膨れが「中」、「小」と抑制さ
れていく。この結果から、正極中へのシュウ酸含有量を
さらに多くすれば、高温保存時のリチウム二次電池の膨
れをほぼ完全に抑制することができると予想される。し
かしながら、電池の初期容量に着目すると、シュウ酸の
含有量の上昇は初期容量の低下につながることがわか
る。従って、このリチウム二次電池の系においては、高
温保存時のリチウム二次電池の膨れを抑制しつつ高容量
のリチウム二次電池を得るために、正極中へのシュウ酸
の含有に加えて電解質中への添加剤αの含有が必要とな
ることがわかる。From the results shown in Table 10, when the sulfur compound is not contained in the electrolyte, the swelling of the lithium secondary battery during storage at high temperature can be suppressed when the content of oxalic acid in the positive electrode is up to 0.4 part. Although not seen, the content is 0.8 parts, 1.
When it increases to 0 part, the swelling is suppressed to "medium" and "small". From this result, it is expected that if the oxalic acid content in the positive electrode is further increased, the swelling of the lithium secondary battery during storage at high temperature can be suppressed almost completely. However, focusing on the initial capacity of the battery, it can be seen that an increase in the oxalic acid content leads to a decrease in the initial capacity. Therefore, in this lithium secondary battery system, in order to obtain a high-capacity lithium secondary battery while suppressing swelling of the lithium secondary battery during high-temperature storage, in addition to containing oxalic acid in the positive electrode It can be seen that it is necessary to include the additive α in the inside.
【0175】[0175]
【発明の効果】本発明によれば、電解質に含有される非
水系溶媒のΔEsol(AN)の値と電池要素に含有され
る添加剤αのΔEadd(AN)の値との関係を制御する
ことによって、初期容量、レート特性、サイクル特性を
損なうことなく安全性、保存特性に優れるリチウム二次
電池を得ることができる。特に、電池要素を収納するケ
ースが形状可変性ケースである場合に問題となるリチウ
ム二次電池の高温保存時におけるリチウム二次電池の膨
れを防止し、高温保存時の安全性に優れ、初期電池容量
に優れるリチウム二次電池を得ることができる。According to the present invention, it is possible to control the relationship between the ΔEsol (AN) value of the non-aqueous solvent contained in the electrolyte and the ΔEadd (AN) value of the additive α contained in the battery element. Thus, a lithium secondary battery having excellent safety and storage characteristics can be obtained without impairing the initial capacity, rate characteristics, and cycle characteristics. In particular, it prevents swelling of the lithium secondary battery during high-temperature storage of the lithium secondary battery, which is a problem when the case that accommodates the battery element is a shape-variable case, and is excellent in safety during high-temperature storage. A lithium secondary battery with excellent capacity can be obtained.
【図1】本発明の一実施形態に係る電池の分解斜視図で
ある。FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態に係る電池の要部の断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a battery according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施形態に係る電池の電池要素を示
す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a battery element of a battery according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施形態に係る電池の斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図5】本発明の別の実施形態に係る電池の製造途中の
斜視図である。FIG. 5 is a perspective view in the process of manufacturing a battery according to another embodiment of the present invention.
【図6】本発明のさらに別の実施形態に係る電池の製造
途中の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a battery according to still another embodiment of the present invention during manufacturing.
【図7】本発明のさらに異なる実施形態に係る電池の製
造途中の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a battery according to still another embodiment of the present invention during manufacturing.
【図8】図7の実施の製作途中の平面図である。8 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 7 during manufacture.
【図9】単位電池要素の模式的な斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view of a unit battery element.
【図10】正極又は負極の模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a positive electrode or a negative electrode.
【図11】電池要素の模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a battery element.
【図12】(A),(B)図はそれぞれ外装材を構成す
る複合材の一例を示す縦断面図である。12A and 12B are vertical cross-sectional views showing an example of a composite material that constitutes an exterior material.
【図13】外装材を構成する複合材の他の例を示す縦断
面図であるFIG. 13 is a vertical cross-sectional view showing another example of the composite material that constitutes the exterior material.
【図14】本発明の別の実施形態に係る電池の製造途中
の斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of the battery according to another embodiment of the present invention during manufacturing.
【図15】図14の状態を模式的に示す平面図である。FIG. 15 is a plan view schematically showing the state of FIG.
【図16】図15の要部の拡大図である。16 is an enlarged view of a main part of FIG.
【図17】絶縁材料の注入状態を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a state of injection of an insulating material.
【図18】電池要素のタブ部分の拡大断面図である。FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the tab portion of the battery element.
【図19】添加剤αのΔEadd(AN)及び非水系溶媒
のΔEsol(AN)と、高温保存時のリチウム二次電池
の膨れとの関係を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a relationship between ΔEadd (AN) of an additive α and ΔEsol (AN) of a non-aqueous solvent, and swelling of a lithium secondary battery during high temperature storage.
1 電池要素 2、3、6、7、8 外装材 4a、4b タブ 4A、4F、4G 接合片部 4B 被包部 5 絶縁材料 11 正極 11a 正極材料層 12 負極 12b 負極材料層 13 非流動性電解質層 15a 正極集電体 15b 負極集電体 21 リード 22 正極集電体 23 正極材料層 24 スペーサ(電解質層) 25 負極材料層 26 負極集電体 40 金属層 41、42 合成樹脂層 43 接着剤層 50 注入装置 51 ノズル 1 Battery element 2, 3, 6, 7, 8 Exterior material 4a, 4b tabs 4A, 4F, 4G Joint piece part 4B Encapsulation part 5 Insulation material 11 Positive electrode 11a Positive electrode material layer 12 Negative electrode 12b Negative electrode material layer 13 Non-fluidic electrolyte layer 15a Positive electrode current collector 15b Negative electrode current collector 21 lead 22 Positive electrode current collector 23 Positive electrode material layer 24 Spacer (electrolyte layer) 25 Negative electrode material layer 26 Negative electrode current collector 40 metal layer 41, 42 Synthetic resin layer 43 Adhesive layer 50 injection device 51 nozzles
フロントページの続き (72)発明者 齋藤 宏之 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社内 (72)発明者 小林 光治 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社内 Fターム(参考) 5H011 AA01 AA13 CC02 CC05 CC06 CC10 DD03 5H029 AJ03 AJ04 AJ05 AJ11 AJ12 AK03 AK19 AL02 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ04 DJ02 EJ04 EJ12 HJ00 HJ01 HJ02 HJ07 5H050 AA07 AA08 AA10 AA14 AA15 BA16 BA17 CA08 CA29 CB02 CB07 CB08 CB09 CB12 DA09 DA18 EA10 EA22 EA23 EA24 HA00 HA01 HA02 HA07 Continued front page (72) Inventor Hiroyuki Saito 1000 Kamoshida-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Within Mitsubishi Chemical Corporation (72) Inventor Koji Kobayashi 1000 Kamoshida-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Within Mitsubishi Chemical Corporation F-term (reference) 5H011 AA01 AA13 CC02 CC05 CC06 CC10 DD03 5H029 AJ03 AJ04 AJ05 AJ11 AJ12 AK03 AK19 AL02 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ04 DJ02 EJ04 EJ12 HJ00 HJ01 HJ02 HJ07 5H050 AA07 AA08 AA10 AA14 AA15 BA16 BA17 CA08 CA29 CB02 CB07 CB08 CB09 CB12 DA09 DA18 EA10 EA22 EA23 EA24 HA00 HA01 HA02 HA07
Claims (20)
含有する電解質とを有する電池要素、及び前記電池要素
を収納する形状可変性ケースとを有するリチウム二次電
池において、 下記計算方法(#)によって求められる、前記非水系溶
媒の中性分子のエンタルピー:Esol(N)と、前記中
性分子に電子を1個与えて生じるアニオンラジカルのエ
ンタルビー:Esol(A)との差:Esol(A)−Esol
(N)をΔEsol(AN)とし、 前記電池要素が添加剤αを含有し、下記計算方法(#)
によって求められる、前記添加剤αの中性分子のエンタ
ルピー:Eadd(N)と、前記中性分子に電子を1個与
えて生じるアニオンラジカルのエンタルピー:Eadd
(A)との差:Eadd(A)−Eadd(N)をΔEadd
(AN)とした場合に、 ΔEadd(AN)がΔEsol(AN)よりも小さいことを
特徴とするリチウム二次電池。 計算方法(#) 中性分子のエンタルピー及びアニオンラジカルのエンタ
ルピーは、それぞれ、6−31G*基底関数系を用いた
非経験的制限ハートリーフォック分子軌道法による量子
化学計算で求める。1. A lithium secondary battery comprising a battery element having a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte containing a non-aqueous solvent and a solute, and a shape-variable case accommodating the battery element. The difference between the enthalpy: Esol (N) of the neutral molecule of the non-aqueous solvent and the enthalpy of the anion radical produced by giving one electron to the neutral molecule: Esol (A): Esol (A) -Esol
(N) is ΔEsol (AN), the battery element contains the additive α, and the following calculation method (#)
Enthalpy of the neutral molecule of the additive α: Eadd (N), and enthalpy of an anion radical generated by giving one electron to the neutral molecule: Eadd
Difference from (A): Eadd (A) -Eadd (N) is ΔEadd
When (AN), ΔEadd (AN) is smaller than ΔEsol (AN), a lithium secondary battery. Calculation Method (#) The enthalpy of the neutral molecule and the enthalpy of the anion radical are obtained by quantum chemical calculation by the ab initio restricted Hartree-Fock molecular orbital method using the 6-31G * basis set.
N)との差であるΔEsol(AN)−ΔEadd(AN)が
0.1eV以上4eV以下である請求項1に記載のリチ
ウム二次電池。2. The ΔEsol (AN) and the ΔEadd (A)
The lithium secondary battery according to claim 1, wherein ΔEsol (AN) −ΔEadd (AN), which is the difference from N), is 0.1 eV or more and 4 eV or less.
又は2に記載のリチウム二次電池。3. The additive α is a Lewis acid.
Or the lithium secondary battery according to 2.
を1つ以上有する硫黄化合物である請求項1乃至3のい
ずれかに記載のリチウム二次電池。4. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the additive α is a sulfur compound having one or more double bonds of sulfur and oxygen.
される請求項4に記載のリチウム二次電池。 【化1】 (上記一般式(1)において、R1及びR2はそれぞれ独
立に、X1、又はO−X1を表し、X1は、炭素数1〜9
の鎖状又は環状の飽和炭化水素基、炭素数1〜9の鎖状
又は環状の不飽和炭化水素基、又は炭素数6〜9の芳香
族炭化水素基を表すが、R1とR2とは互いに連結して、
硫黄原子を含有する5又は6員環を形成していてもよ
い。)5. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the sulfur compound is represented by the following general formula (1). [Chemical 1] In (the above general formula (1), R 1 and R 2 each independently represents X 1, or O-X 1, X 1 is 1-9 carbon atoms
Represents a chain or cyclic saturated hydrocarbon group, a chain or cyclic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 9 carbon atoms, wherein R 1 and R 2 Are connected to each other,
It may form a 5- or 6-membered ring containing a sulfur atom. )
される請求項4に記載のリチウム二次電池。 【化2】 (上記一般式(2)において、R3及びR4はそれぞれ独
立に、X2、又はO−X2を表し、X2は、炭素数1〜9
の鎖状又は環状の飽和炭化水素基、炭素数1〜9の鎖状
又は環状の不飽和炭化水素基、又は炭素数6〜9の芳香
族炭化水素基を表すが、R3とR4とは互いに連結して、
硫黄原子を含有する5又は6員環を形成していてもよ
い。)6. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the sulfur compound is represented by the following general formula (2). [Chemical 2] In (the general formula (2), the R 3 and R 4 each independently represent X 2, or O-X 2, X 2 is 1 to 9 carbon atoms
Represents a chain or cyclic saturated hydrocarbon group, a chain or cyclic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 9 carbon atoms, and R 3 and R 4 Are connected to each other,
It may form a 5- or 6-membered ring containing a sulfur atom. )
ド、ジフェニルスルホキシド、テトラメチレンスルホキ
シド、メタンスルフィン酸メチル、エタンスルフィン酸
エチル、ジメチルサルファイト、ジエチルサルファイ
ト、1,2−プロピレングリコールサルファイト、1,
3−ブチレングリコールサルファイト、ジフェニルサル
ファイト、エチレンサルファイト、ビニレンサルファイ
ト、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチルメチ
ルスルホン、ジフェニルスルホン、ジベンジルスルホ
ン、スルホラン、3−メチルスルホラン、3−メチルス
ルホレン、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸
エチル、メタンスルホン酸アセチル、メタンスルホン酸
テトラヒドロフルフリル、エタンスルホン酸メチル、エ
タンスルホン酸エチル、プロパンスルホン酸メチル、ベ
ンゼンスルホン酸メチル、1,3−プロパンスルトン、
1,4−ブタンスルトン、硫酸ジメチル、硫酸ジエチ
ル、硫酸エチルメチル、硫酸メチルフェニル、エチレン
グリコール硫酸エステル、1,3−プロパンジオール硫
酸エステル、及び1,4−ブタンジオール硫酸エステル
からなる群から選ばれる少なくとも1つである請求項4
乃至6のいずれかに記載のリチウム二次電池。7. The sulfur compound is diethyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, methyl methanesulfinate, ethyl ethanesulfinate, dimethylsulfite, diethylsulfite, 1,2-propyleneglycolsulfite, 1,
3-butylene glycol sulfite, diphenyl sulfite, ethylene sulfite, vinylene sulfite, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, ethylmethyl sulfone, diphenyl sulfone, dibenzyl sulfone, sulfolane, 3-methylsulfolane, 3-methylsulfolene, methane Methyl sulfonate, ethyl methane sulfonate, acetyl methane sulfonate, tetrahydrofurfuryl methane sulfonate, methyl ethane sulfonate, ethyl ethane sulfonate, methyl propane sulfonate, methyl benzene sulfonate, 1,3-propane sultone,
At least selected from the group consisting of 1,4-butane sultone, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, ethyl methyl sulfate, methylphenyl sulfate, ethylene glycol sulfate, 1,3-propanediol sulfate, and 1,4-butanediol sulfate. It is one.
7. The lithium secondary battery according to any one of 1 to 6.
求項4乃至7のいずれかに記載のリチウム二次電池。8. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the sulfur compound is contained in the electrolyte.
の合計量に対して、0.001重量部以上、30重量部
以下含有されている請求項4乃至8のいずれかに記載の
リチウム二次電池。9. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the sulfur compound is contained in an amount of 0.001 part by weight or more and 30 parts by weight or less based on the total amount of the solute and the non-aqueous solvent. Next battery.
物を含有する請求項1乃至9のいずれかに記載のリチウ
ム二次電池。10. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode contains a lithium nickel composite oxide.
記一般式(3)で表される請求項10に記載のリチウム
二次電池。 【化3】 LiaNiXCoYAlZO2 (3) (一般式(I)中、a、X、Y、Zは、それぞれ、0≦
a≦1.1、0.5≦X≦1、0≦Y≦0.5、0≦Z
≦0.1、0.9≦X+Y+Z≦1.1を満たす数であ
る。)11. The lithium secondary battery according to claim 10, wherein the lithium nickel composite oxide is represented by the following general formula (3). Embedded image Li a Ni X Co Y Al Z O 2 (3) (In the general formula (I), a, X, Y, and Z are each 0 ≦.
a ≦ 1.1, 0.5 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 0.5, 0 ≦ Z
The numbers satisfy ≦ 0.1 and 0.9 ≦ X + Y + Z ≦ 1.1. )
積が0.01〜10m2/gの範囲にある請求項10又
は11に記載のリチウム二次電池。12. The lithium secondary battery according to claim 10, wherein the specific surface area of the lithium nickel composite oxide is in the range of 0.01 to 10 m 2 / g.
リチウム塩を含有する請求項1乃至12のいずれかに記
載のリチウム二次電池。13. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode contains an organic acid and / or a lithium salt of an organic acid.
る請求項13に記載のリチウム二次電池。14. The lithium secondary battery according to claim 13, wherein the organic acid is a divalent or higher valent organic acid.
の有機酸のリチウム塩である請求項13に記載のリチウ
ム二次電池。15. The lithium secondary battery according to claim 13, wherein the lithium salt of the organic acid is a lithium salt of a divalent or higher valent organic acid.
てなり、前記有機酸及び/又は有機酸のリチウム塩が、
前記正極材料層全重量から前記有機酸及び/又は有機酸
のリチウム塩の重量を除いた重量に対して、0.1重量
%以上、1重量%以下の範囲で含有されている請求項1
3乃至15のいずれかに記載のリチウム二次電池。16. The positive electrode is formed by forming a positive electrode material layer on a current collector, and the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid is
The content of 0.1 wt% or more and 1 wt% or less based on the total weight of the positive electrode material layer excluding the weight of the organic acid and / or the lithium salt of the organic acid.
16. The lithium secondary battery according to any one of 3 to 15.
る請求項1乃至16のいずれかに記載のリチウム二次電
池。17. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte further contains a polymer.
請求項17に記載のリチウム二次電池。18. The lithium secondary battery according to claim 17, wherein the polymer is a crosslinkable polymer.
子よりなる請求項18に記載のリチウム二次電池。19. The lithium secondary battery according to claim 18, wherein the crosslinkable polymer is an acrylic polymer.
層と樹脂層とが設けられたラミネートフィルムからなる
ものである請求項1乃至19のいずれかに記載のリチウ
ム二次電池。20. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the shape-variable case is made of a laminate film provided with a gas barrier layer and a resin layer.
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