JP2003197271A - Evaluation method of lithium secondary battery and lithium secondary battery using it - Google Patents

Evaluation method of lithium secondary battery and lithium secondary battery using it

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JP2003197271A
JP2003197271A JP2001394558A JP2001394558A JP2003197271A JP 2003197271 A JP2003197271 A JP 2003197271A JP 2001394558 A JP2001394558 A JP 2001394558A JP 2001394558 A JP2001394558 A JP 2001394558A JP 2003197271 A JP2003197271 A JP 2003197271A
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Japan
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secondary battery
lithium secondary
current
lithium
positive electrode
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JP2001394558A
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Toshihiro Yoshida
俊広 吉田
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation method of a lithium secondary battery in which evaluation of large electric current characteristic of the lithium secondary battery is possible simply and precisely in a short time, and provide the lithium secondary battery which is superior in large electric current characteristics especially in low temperature conditions and which is using the evaluation method of the lithium secondary battery. <P>SOLUTION: This is the evaluation method of the lithium secondary battery which has the inner electrode body comprised that the positive electrode plate formed by using the positive electrode active substance and the negative electrode plate formed by using the negative electrode active substance are wound or laminated via a separator, and which uses a nonaqueous electrolytic solution. The large electric current characteristic of the lithium secondary battery is evaluated by the electric current dependency of the voltage depression measured at a prescribed time after flowing an evaluating current. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明はリチウム二次電池
の評価方法、及び当該評価方法を用いたリチウム二次電
池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an evaluation method of a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the evaluation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】 リチウム二次電池は、近年、携帯型の
通信機器やノート型パーソナルコンピュータ等の電子機
器の電源を担う小型でエネルギー密度の大きな充放電可
能な二次電池として、広く用いられるようになってきて
いる。また、国際的な地球環境の保護を背景として省資
源化や省エネルギー化に対する関心が高まる中、リチウ
ム二次電池は、自動車業界において積極的な市場導入が
検討されている電気自動車(EV)、ハイブリッド電気
自動車(HEV)用のモータ駆動用バッテリー、或いは
夜間電力の保存による電力の有効利用手段としても期待
されており、これらの用途に適する大容量リチウム二次
電池の実用化が急がれている。
2. Description of the Related Art In recent years, lithium secondary batteries have been widely used as small-sized and high-energy-chargeable secondary batteries that serve as a power source for electronic devices such as portable communication devices and notebook personal computers. Is becoming. In addition, as interest in resource saving and energy saving is increasing against the backdrop of the international protection of the global environment, lithium secondary batteries are being considered for active market introduction in the automobile industry, such as electric vehicles (EVs) and hybrids. It is also expected to be used as a motor drive battery for electric vehicles (HEVs) or as a means for effectively utilizing electric power by storing electric power at night, and the commercialization of large-capacity lithium secondary batteries suitable for these applications is urgently needed. .

【0003】 リチウム二次電池には、一般的にリチウ
ム遷移金属複合酸化物等が正極活物質として、またハー
ドカーボンや黒鉛といった炭素質材料が負極活物質とし
てそれぞれ用いられる。リチウム二次電池の反応電位は
約4.1Vと高いために、電解液として従来のような水
系電解液を用いることができず、このため電解質である
リチウム化合物を有機溶媒に溶解した非水電解液が用い
られる。そして、充電反応は正極活物質中のLi+が、
非水電解液中を通って負極活物質へ移動して捕捉される
ことで起こり、放電時には逆の電池反応が起こる。
In a lithium secondary battery, a lithium transition metal composite oxide or the like is generally used as a positive electrode active material, and a carbonaceous material such as hard carbon or graphite is used as a negative electrode active material. Since the reaction potential of the lithium secondary battery is as high as about 4.1 V, it is not possible to use a conventional aqueous electrolyte solution as an electrolyte solution. Therefore, a non-aqueous electrolyte prepared by dissolving a lithium compound, which is an electrolyte, in an organic solvent is used. A liquid is used. Then, the charging reaction causes Li + in the positive electrode active material to
It occurs by passing through the non-aqueous electrolyte to the negative electrode active material and being captured, and the reverse battery reaction occurs during discharge.

【0004】 これらの中で、EV、HEV等に好適に
用いられる比較的容量の大きいリチウム二次電池におい
ては、内部電極体として図1に示すような、リード線と
して機能する集電タブ(正極集電タブ5、負極集電タブ
6)が取り付けられた電極板(正極板2、負極板3)
を、互いに接触しないように、間にセパレータ4を介し
つつ、巻芯7の外周に捲回してなる捲回型電極体1が好
適に用いられる。
Among these, in a lithium secondary battery having a relatively large capacity, which is preferably used for EV, HEV, etc., a current collecting tab (positive electrode) that functions as a lead wire as an internal electrode body as shown in FIG. Electrode plate (positive electrode plate 2, negative electrode plate 3) to which current collecting tab 5 and negative electrode current collecting tab 6) are attached
The wound electrode body 1 is preferably used, which is wound around the outer circumference of the winding core 7 with the separator 4 interposed therebetween so as not to contact each other.

【0005】 正極板2及び負極板3は、金属箔体等の
集電基板の両表面に電極活物質(正極活物質と負極活物
質の両方を指す。)層を形成したものであり、正極集電
タブ5及び負極集電タブ6は、正極板2、負極板3、及
びセパレータ4を巻芯13の外周に巻き取る作業中に、
超音波溶接等の手段を用いて、正極板2及び負極板3の
端部の金属箔体を露出させた部分に所定間隔で接合する
ことができる。
The positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 are formed by forming a layer of an electrode active material (referring to both the positive electrode active material and the negative electrode active material) on both surfaces of a current collector substrate such as a metal foil. The current collecting tab 5 and the negative electrode current collecting tab 6 are provided during the work of winding the positive electrode plate 2, the negative electrode plate 3, and the separator 4 around the outer circumference of the winding core 13.
By using means such as ultrasonic welding, the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 can be joined at predetermined intervals to the exposed portions of the metal foil bodies.

【0006】 また、積層型電極体7は、図2の斜視図
に示すように、一定面積を有する所定形状の正極板8と
負極板9とをセパレータ10を挟みながら交互に積層し
た構造を有しており、1枚の各電極板に少なくとも一本
の集電タブ(正極集電タブ11、負極用タブ12)が取
り付けられる。なお、正極板8及び負極板9を構成する
ための材料や作製方法等は、図1に示す捲回型電極体1
における正極板8及び負極板9と同様である。
Further, as shown in the perspective view of FIG. 2, the laminated electrode body 7 has a structure in which a positive electrode plate 8 and a negative electrode plate 9 each having a predetermined shape and having a certain area are alternately laminated while sandwiching a separator 10. Therefore, at least one current collecting tab (positive electrode current collecting tab 11, negative electrode tab 12) is attached to each electrode plate. The materials for forming the positive electrode plate 8 and the negative electrode plate 9 and the manufacturing method thereof are the same as those of the wound electrode body 1 shown in FIG.
The same as the positive electrode plate 8 and the negative electrode plate 9 in.

【0007】 EV、HEV等に用いられる電池には、
大容量であることの他、エンジン起動や登坂等に際して
瞬間的な大電流の放電が要求される場合があるために、
このような要求を満足する特性(以下、「大電流特性」
と記す。)を備えたリチウム二次電池の開発が期待され
ている。特に、車載用電池をはじめとする低温状況下に
おける使用も想定される電池に関しては、−30〜−2
0℃といった温度条件下においても20C程度の大電流
が流れる特性を備えていることが要求される。
Batteries used for EV, HEV, etc.,
In addition to having a large capacity, instantaneous large current discharge may be required when starting the engine or climbing slopes.
Characteristics that meet these requirements (hereinafter referred to as "large current characteristics"
Is written. Is expected to be developed. In particular, regarding batteries that are expected to be used under low temperature conditions such as in-vehicle batteries, -30 to -2
It is required to have a characteristic that a large current of about 20 C flows even under a temperature condition such as 0 ° C.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】 前述の大電流特性を
備えた電池であるか否かは、実際に評価対象となる電池
に大電流を流すことにより内部抵抗を測定し、この値を
指標として評価することが可能である。しかしながら、
このような評価方法を実施すると、電池にダメージが
残り易く、その後の電池特性の評価等が実施困難又は不
可能となる場合が想定される、高価な設備が必要とさ
れる、等の問題点を有していた。
To determine whether or not the battery has the above-mentioned large current characteristics, the internal resistance is measured by actually flowing a large current through the battery to be evaluated, and this value is used as an index. It is possible to evaluate. However,
When such an evaluation method is carried out, the battery is likely to remain damaged, and it may be difficult or impossible to carry out subsequent evaluations of the battery characteristics, and expensive equipment is required. Had.

【0009】 また、たとえ同一の部材・部品等を選択
し、同一の製造工程を経てリチウム二次電池を作製した
場合であっても、得られた電池に付与されている大電流
特性に関して、そのバラツキの発生を抑止することは困
難である。また、このような電池特性にバラツキを有す
る複数の電池をつないで使用した場合においては、個々
の電池特性が充分に発揮されない場合も想定され得る。
このような不具合を解消するために、厳密な部材・部品
の選択、製造工程を経て電池を製造するとすれば、製造
コストが高くなる場合も想定される。
Further, even if the same members and parts are selected and the lithium secondary battery is manufactured through the same manufacturing process, the large current characteristics given to the obtained battery are It is difficult to prevent the occurrence of variations. In addition, when a plurality of batteries having such variations in battery characteristics are connected and used, it may be assumed that the individual battery characteristics are not sufficiently exhibited.
If the battery is manufactured through strict selection of members / parts and manufacturing process in order to solve such a problem, the manufacturing cost may increase.

【0010】 本発明は、このような従来技術の有する
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、極めて簡便、かつ、短時間で精度よくリチウム
二次電池の大電流特性を評価することが可能なリチウム
二次電池の評価方法、及び当該リチウム二次電池の評価
方法を用いている、特に低温条件下における大電流特性
に優れたリチウム二次電池を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional technique, and an object of the present invention is extremely simple and accurate in a short time with high current characteristics of a lithium secondary battery. A method for evaluating a lithium secondary battery capable of evaluating, and a lithium secondary battery using the method for evaluating a lithium secondary battery, which has excellent large current characteristics particularly under low temperature conditions. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、正極活物質を用いてなる正極板と負極活物質を用い
てなる負極板とを、セパレータを介して捲回若しくは積
層してなる内部電極体を備えるとともに、非水電解液を
用いたリチウム二次電池の評価方法であって、評価電流
を流して所定時間後に測定される電圧降下の電流依存性
により、該リチウム二次電池の大電流特性を評価するこ
とを特徴とするリチウム二次電池の評価方法が提供され
る。
Means for Solving the Problem That is, according to the present invention, a positive electrode plate made of a positive electrode active material and a negative electrode plate made of a negative electrode active material are wound or laminated with a separator interposed therebetween. A method for evaluating a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution, which comprises an internal electrode body, wherein the current dependence of a voltage drop measured after a predetermined time by passing an evaluation current causes the lithium secondary battery to Provided is a method for evaluating a lithium secondary battery, which is characterized by evaluating a large current characteristic.

【0012】 本発明においては、2以上の異なる評価
電流を流した1秒後に生ずる電圧降下を測定することが
好ましく、大電流特性が、リチウム二次電池の最大容量
max(Ah)、及び下記式(7)〜(9)に従って算
出される−25℃における電流I0と係数αの値により
表されることが好ましい。
In the present invention, it is preferable to measure the voltage drop that occurs 1 second after flowing two or more different evaluation currents, and the large current characteristics are the maximum capacity Q max (Ah) of the lithium secondary battery and the following. It is preferably represented by the value of the current I 0 and the coefficient α at −25 ° C. calculated according to the equations (7) to (9).

【0013】[0013]

【数7】ΔE=a+b×ln(I) …(7) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。)
(Equation 7) ΔE = a + b × ln (I) (7) (where ΔE is a voltage drop (V), I is an evaluation current (A), and a and b are ln (I) respectively X and ΔE. Is the slope of the XY graph in which Y is plotted as Y, and the Y intercept.)

【0014】[0014]

【数8】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(8) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
A = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (8) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0015】[0015]

【数9】b=R×T/(α×F) …(9) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
## EQU9 ## b = R × T / (α × F) (9) (where, R is a gas constant (8.314 J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0016】 本発明においては、電流I0(A)と最
大容量Qmax(Ah)が、I0/Qmax>0.5の関係を
満足するとともに、係数αが0.02以上である場合に
大電流特性が良好であると評価することが好ましい。
In the present invention, when the current I 0 (A) and the maximum capacity Q max (Ah) satisfy the relationship of I 0 / Q max > 0.5 and the coefficient α is 0.02 or more. It is preferable to evaluate that the large current characteristics are excellent.

【0017】 本発明においては、正極活物質として立
方晶スピネル構造を有するマンガン酸リチウムを用いる
ことが好ましく、Li/Mn比が0.5超であるマンガ
ン酸リチウムを用いることが好ましい。
In the present invention, lithium manganate having a cubic spinel structure is preferably used as the positive electrode active material, and lithium manganate having a Li / Mn ratio of more than 0.5 is preferably used.

【0018】 また、本発明においては、正極活物質と
して、マンガン酸リチウム(LiMn24)中の遷移元
素Mnの一部を、Tiを含み、その他に、Li、Fe、
Ni、Mg、Zn、B、Al、Co、Cr、Si、S
n、P、V、Sb、Nb、Ta、Mo及びWからなる群
から選ばれる一種類以上の元素からなる、二種類以上の
元素で置換してなるLiMXMn2-X4(但し、Mは置
換元素で、Xは置換量を示す。)を用いることが好まし
い。
Further, in the present invention, as the positive electrode active material, a part of the transition element Mn in lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) contains Ti, and in addition, Li, Fe,
Ni, Mg, Zn, B, Al, Co, Cr, Si, S
LiM X Mn 2-X O 4 (provided that at least one element selected from the group consisting of n, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo and W is substituted with two or more elements) It is preferable to use M as a substitution element and X as a substitution amount.

【0019】 本発明においては、負極活物質として人
造黒鉛、天然黒鉛、非晶質カーボン及び非晶質カーボン
からなる群より選択される少なくとも一種を用いること
が好ましく、非水電解液を構成する有機溶媒として環状
カーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒を用いるこ
とが好ましい。
In the present invention, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, amorphous carbon, and amorphous carbon as the negative electrode active material. It is preferable to use a mixed solvent of a cyclic carbonate and a chain carbonate as the solvent.

【0020】 また、本発明によれば、電池ケース内
に、正極活物質を用いてなる正極板と、負極活物質を用
いてなる負極板とを、セパレータを介して捲回又は積層
してなる内部電極体を備えるとともに、リチウム化合物
が有機溶媒に溶解されている非水電解液が含浸されてな
るリチウム二次電池であって、下記式(10)〜(1
2)に従って算出される−25℃における該リチウム二
次電池の電流I 0(A)と係数αのうち、該電流I
0(A)が、該リチウム二次電池の最大容量Q max(A
h)とI0/Qmax>0.5の関係を満足するとともに、
該係数αが0.02以上であることを特徴とするリチウ
ム二次電池が提供される。
Further, according to the present invention, in the battery case
The positive electrode plate using the positive electrode active material and the negative electrode active material
Wound or laminated with a negative electrode plate formed by interposing a separator
With an internal electrode body made of
Is impregnated with a non-aqueous electrolyte that is dissolved in an organic solvent.
A lithium secondary battery having the following formulas (10) to (1
The lithium content at -25 ° C calculated according to 2)
Secondary battery current I 0Of (A) and coefficient α, the current I
0(A) is the maximum capacity Q of the lithium secondary battery max(A
h) and I0/ QmaxSatisfies the relationship of> 0.5,
Richiu, wherein the coefficient α is 0.02 or more
A secondary battery is provided.

【0021】[0021]

【数10】ΔE=a+b×ln(I) …(10) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。)
(Equation 10) ΔE = a + b × ln (I) (10) (where ΔE is a voltage drop (V), I is an evaluation current (A), and a and b are ln (I) respectively X and ΔE. Is the slope of the XY graph in which Y is plotted as Y, and the Y intercept.)

【0022】[0022]

【数11】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(11) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
A = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (11) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0023】[0023]

【数12】b=R×T/(α×F) …(12) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
## EQU12 ## b = R × T / (α × F) (12) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0024】 本発明においては、正極活物質が立方晶
スピネル構造を有するマンガン酸リチウム(LiMn2
4)であることが好ましく、マンガン酸リチウムにお
けるLi/Mn比が0.5超であることが好ましい。
In the present invention, the positive electrode active material has a cubic spinel structure lithium manganate (LiMn 2
O 4 ), and the Li / Mn ratio in lithium manganate is preferably more than 0.5.

【0025】 また、本発明においては、正極活物質
が、マンガン酸リチウム(LiMn24)中の遷移元素
Mnの一部を、Tiを含み、その他に、Li、Fe、N
i、Mg、Zn、B、Al、Co、Cr、Si、Sn、
P、V、Sb、Nb、Ta、Mo及びWからなる群から
選ばれる一種類以上の元素からなる、二種類以上の元素
で置換してなるLiMXMn2-X4(但し、Mは置換元
素で、Xは置換量を示す。)であることが好ましい。
Further, in the present invention, the positive electrode active material contains Ti as a part of the transition element Mn in lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and in addition, Li, Fe, N
i, Mg, Zn, B, Al, Co, Cr, Si, Sn,
P, V, Sb, Nb, Ta, composed of one or more elements selected from the group consisting of Mo and W, LiM X Mn 2-X O 4 obtained by replacing in two or more kinds of elements (where, M is It is preferable that X represents a substitution amount, which is a substitution element.

【0026】 本発明においては、負極活物質が人造黒
鉛、天然黒鉛、非晶質カーボン及び非晶質カーボンから
なる群より選択される少なくとも一種であることが好ま
しく、有機溶媒が、少なくとも対称鎖状カーボネートと
非対称鎖状カーボネートとを含む混合溶媒であることが
好ましい。
In the present invention, the negative electrode active material is preferably at least one selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, amorphous carbon and amorphous carbon, and the organic solvent is at least a symmetrical chain. A mixed solvent containing carbonate and asymmetric chain carbonate is preferable.

【0027】 本発明のリチウム二次電池は、電池容量
が2Ah以上の大型電池に好適に採用され、また、大電
流の放電が頻繁に行われる電気自動車又はハイブリッド
電気自動車のモータ駆動用電源やエンジン起動用電源等
として好適に用いられる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The lithium secondary battery of the present invention is suitably adopted for a large battery having a battery capacity of 2 Ah or more, and is a motor drive power source or engine for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle that frequently discharges a large current. It is preferably used as a power source for startup.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態につ
いて説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当
業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良
等が加えられることが理解されるべきである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. It should be understood that design changes, improvements, etc. can be appropriately made based on the knowledge of.

【0029】 本発明の第一の側面は、正極活物質を用
いてなる正極板と負極活物質を用いてなる負極板とを、
セパレータを介して捲回若しくは積層してなる内部電極
体を備えるとともに、非水電解液を用いたリチウム二次
電池の評価方法であり、評価電流を流して所定時間後に
測定される電圧降下の電流依存性により、リチウム二次
電池の大電流特性を評価することを特徴とするものであ
る。以下、その詳細について説明する。
A first aspect of the present invention comprises a positive electrode plate made of a positive electrode active material and a negative electrode plate made of a negative electrode active material,
A method of evaluating a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution, which is provided with an internal electrode body that is wound or laminated with a separator interposed between them, and is a voltage drop current measured after a predetermined time by passing an evaluation current. The feature is that the large current characteristic of the lithium secondary battery is evaluated by the dependency. The details will be described below.

【0030】 本発明では、評価対象であるリチウム二
次電池に対して評価電流を流すことにより、その評価電
流に比して大電流を流した際の電池の特性である大電流
特性を評価する。即ち、大電流特性を評価するための指
標となる内部抵抗を、実際に大電流を流すことによって
測定する必要がないために、電池にダメージが残り難
く、その他の電池特性等の評価や電池の使用に際して支
障をきたすことがない。また、特殊な評価設備が不要と
なるために簡便な評価方法であり、電池の製造コスト低
減の効果をも示す。
In the present invention, an evaluation current is passed through the lithium secondary battery to be evaluated, and the large current characteristic, which is the characteristic of the battery when a large current is passed compared to the evaluation current, is evaluated. . That is, since it is not necessary to measure the internal resistance, which is an index for evaluating the large current characteristics, by actually flowing a large current, damage to the battery is unlikely to remain, and evaluation of other battery characteristics, etc. There is no problem in using. In addition, since it is a simple evaluation method because no special evaluation equipment is required, it also shows the effect of reducing the manufacturing cost of the battery.

【0031】 本発明の第一の側面であるリチウム二次
電池の評価方法の具体的な実施態様について説明する。
好ましい実施態様としては、まず、評価対象であるリチ
ウム二次電池について、2以上の異なる評価電流を流し
た1秒後に生ずる電圧降下を測定する。「2以上の異な
る評価電流」を流すことにより、複数のデータを得てよ
り精度の高い評価内容とすることができる。なお、本発
明においては、大電流特性を、評価対象であるリチウム
二次電池の最大容量Qmax(Ah)、及び下記式(1
3)〜(15)に従って算出される−25℃における電
流I0(A)と係数αの値により表すことができる。
Specific embodiments of the method for evaluating a lithium secondary battery according to the first aspect of the present invention will be described.
As a preferred embodiment, first, the voltage drop that occurs 1 second after flowing two or more different evaluation currents is measured for the lithium secondary battery to be evaluated. By passing "two or more different evaluation currents", it is possible to obtain a plurality of data and make the evaluation contents with higher accuracy. It should be noted that in the present invention, the large current characteristic is defined as the maximum capacity Q max (Ah) of the lithium secondary battery to be evaluated and the following formula (1)
3) to (15) and can be represented by the current I 0 (A) at −25 ° C. and the value of the coefficient α.

【0032】[0032]

【数13】ΔE=a+b×ln(I) …(13) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。)
(Equation 13) ΔE = a + b × ln (I) (13) (where ΔE is the voltage drop (V), I is the evaluation current (A), and a and b are ln (I) for X and ΔE, respectively) Is the slope of the XY graph in which Y is plotted as Y, and the Y intercept.)

【0033】[0033]

【数14】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(14) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
A = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (14) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0034】[0034]

【数15】b=R×T/(α×F) …(15) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
B = R × T / (α × F) (15) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0035】 具体的には、リチウム二次電池に2以上
の異なる値の評価電流Iを流し、その際に生じた1秒後
の電圧降下ΔEを測定する。次に、ln(I)を横軸
(X軸)、ΔEを縦軸(Y軸)にプロットしたグラフを
作成し、上記式(13)に従って、最小自乗法により得
られる傾きをb、切片(Y切片)をaとして算出する。
算出したa、bの値から、上記式(14)、(15)に
従って、任意の温度(T)における電流I0と係数αを
算出することができる。なお、最大容量Qmaxの測定方
法については後述するが、定法に基づいて測定すればよ
い。
Specifically, the evaluation current I having two or more different values is passed through the lithium secondary battery, and the voltage drop ΔE generated 1 second after that is measured. Next, a graph in which ln (I) is plotted on the horizontal axis (X axis) and ΔE on the vertical axis (Y axis) is created, and the slope obtained by the least squares method is represented by b and the intercept ( Y intercept) is calculated as a.
From the calculated values of a and b, the current I 0 and the coefficient α at an arbitrary temperature (T) can be calculated according to the above equations (14) and (15). The method for measuring the maximum capacity Q max will be described later, but it may be measured based on a standard method.

【0036】 本発明の発明者らは、測定及び算出され
た最大容量Qmax、及び−25℃における電流I0と係数
αの値により評価対象となるリチウム二次電池の大電流
特性を表すことが可能であることを見出した。なお、本
発明にいう「評価電流」とは、評価対象たるリチウム二
次電池に対してその大電流特性を評価するために流す電
流のことであって、評価される大電流特性の「大電流」
に比して低電流である。一例を挙げると、150Aの電
流値に対する大電流特性を評価する場合においては、評
価電流は5〜30Aであればよく、8〜25Aであるこ
とが好ましい。
The inventors of the present invention represent the large current characteristics of the lithium secondary battery to be evaluated by the measured and calculated maximum capacity Q max , and the current I 0 at −25 ° C. and the value of the coefficient α. Found that is possible. The "evaluation current" referred to in the present invention is a current passed to the lithium secondary battery to be evaluated in order to evaluate its large current characteristic, and the "large current" of the evaluated large current characteristic. "
The current is low compared to. As an example, when evaluating the large current characteristic with respect to a current value of 150 A, the evaluation current may be 5 to 30 A, and preferably 8 to 25 A.

【0037】 本発明においては、−25℃における電
流I0(A)と最大容量Qmax(Ah)が、I0/Qmax
0.5の関係を満足するとともに、係数αが0.02以
上である場合に、評価対象であるリチウム二次電池の大
電流特性が良好であると評価することが好ましく、I0
/Qmax>0.7の関係を満足するとともに、係数αが
0.03以上である場合に、大電流特性が良好であると
評価することが更に好ましい。当該評価基準を満足する
リチウム二次電池は、例えば−30〜−20℃といった
低温条件下、かつ、大電流における内部抵抗が小さく、
優れた大電流特性が付与されている。更に、計算で得ら
れる電流I0と係数αにより大電流特性の良否判断が可
能であるため、適宜電池構成部材を選択し、作製される
電池の電流I0と係数αを最適な値に制御することで、
その特性にバラツキがなく、優れた電池を安定に提供す
ることができる。
In the present invention, the current I 0 (A) and the maximum capacity Q max (Ah) at −25 ° C. are I 0 / Q max >
When the coefficient α is 0.02 or more while satisfying the relationship of 0.5, it is preferable to evaluate that the large current characteristic of the lithium secondary battery to be evaluated is good, and I 0
It is more preferable to evaluate that the large current characteristic is good when the relationship of / Q max > 0.7 is satisfied and the coefficient α is 0.03 or more. A lithium secondary battery satisfying the evaluation criteria has a low internal resistance at high current under low temperature conditions such as −30 to −20 ° C., for example,
Excellent high current characteristics are given. Further, since the quality I / O of the large current characteristic can be determined by the calculated current I 0 and the coefficient α, the battery component members are appropriately selected, and the current I 0 and the coefficient α of the manufactured battery are controlled to the optimum values. by doing,
It is possible to stably provide an excellent battery without variations in its characteristics.

【0038】 本発明においては、LiとMnを主成分
とした立方晶スピネル構造を有するマンガン酸リチウム
(以下、単に「マンガン酸リチウム」と記す。)を用い
ると、他の正極活物質を用いた場合と比較して、電極体
の抵抗を小さくすることができるために好ましい。前述
した本発明における優れた大電流特性付与効果は、この
内部抵抗の低減の効果と組み合わせることで、より顕著
に現れるために好ましい。
In the present invention, when lithium manganate having a cubic spinel structure containing Li and Mn as main components (hereinafter simply referred to as “lithium manganate”) is used, another positive electrode active material is used. Compared to the case, it is preferable because the resistance of the electrode body can be reduced. The excellent effect of giving a large current characteristic in the present invention described above is preferable because it is more prominent when combined with the effect of reducing the internal resistance.

【0039】 マンガン酸リチウムの化学量論組成はL
iMn24で表されるが、本発明においてはこのような
化学量論組成のものに限られず、遷移元素Mnの一部
を、Tiを含み、その他に、Li、Fe、Ni、Mg、
Zn、Co、Cr、Si、Sn、P、V、Sb、Nb、
Ta、Mo及びWからなる群から選ばれる一種類以上の
元素からなる、二種類以上の元素で置換してなるLiM
XMn2-X4(但し、Mは置換元素で、Xは置換量を示
す。)も好適に用いられる。
The stoichiometric composition of lithium manganate is L
Although represented by iMn 2 O 4 , in the present invention, it is not limited to such a stoichiometric composition, and a part of the transition element Mn contains Ti, and in addition, Li, Fe, Ni, Mg,
Zn, Co, Cr, Si, Sn, P, V, Sb, Nb,
LiM composed of one or more elements selected from the group consisting of Ta, Mo and W and substituted with two or more elements
X Mn 2-X O 4 (where M is a substitution element and X represents the substitution amount) is also preferably used.

【0040】 前記のような元素置換を行った場合に
は、そのLi/Mn比(モル比)は、MnをLiで置換
したLi過剰の場合には(1+X)/(2−X)とな
り、またLi以外の置換元素Mで置換した場合には1/
(2−X)となるので、いずれの場合であっても常にL
i/Mn比>0.5となる。
When the element substitution as described above is performed, the Li / Mn ratio (molar ratio) becomes (1 + X) / (2-X) in the case of Li excess with Mn being replaced by Li, When substituted with a substitution element M other than Li, 1 /
(2-X), so L is always L in any case.
The i / Mn ratio is> 0.5.

【0041】 本発明においては、上述の如くLi/M
n比が0.5超であるマンガン酸リチウムを用いること
が好ましい。このことにより、化学量論組成のものを用
いた場合と比較して結晶構造が更に安定化されるため、
サイクル特性に優れるリチウム二次電池を得ることがで
きる。
In the present invention, as described above, Li / M
It is preferable to use lithium manganate having an n ratio of more than 0.5. This further stabilizes the crystal structure as compared with the case of using a stoichiometric composition,
A lithium secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

【0042】 なお、置換元素Mにあっては、理論上、
Liは+1価、Fe、Mn、Ni、Mg、Znは+2
価、B、Al、Co、Crは+3価、Si、Ti、Sn
は+4価、P、V、Sb、Nb、Taは+5価、Mo、
Wは+6価のイオンとなり、LiMn24中に固溶する
元素であるが、Co、Snについては+2価の場合、F
e、Sb及びTiについては+3価の場合、Mnについ
ては+3価、+4価の場合、Crについては+4価、+
6価の場合もあり得る。従って、各種の置換元素Mは混
合原子価を有する状態で存在する場合があり、また、酸
素の量については、必ずしも理論化学組成で表されるよ
うに4であることを必要とせず、結晶構造を維持するた
めの範囲内で欠損して、或いは過剰に存在していても構
わない。
The substitution element M is theoretically
Li is +1, and Fe, Mn, Ni, Mg, and Zn are +2.
Valence, B, Al, Co, Cr are +3 valence, Si, Ti, Sn
Is +4 valence, P, V, Sb, Nb, Ta is +5 valence, Mo,
W becomes an ion with a valence of +6 and is an element that forms a solid solution in LiMn 2 O 4 , but with respect to Co and Sn, in the case of a valence of +2, F
e, Sb, and Ti are +3 valences, Mn is +3 valences, +4 valences, Cr is +4 valences, +
It may be hexavalent. Therefore, the various substitution elements M may exist in a state having mixed valences, and the amount of oxygen does not necessarily have to be 4 as represented by the theoretical chemical composition, and the crystal structure It may be deficient or excessively present within the range for maintaining.

【0043】 また、本発明においては、負極活物質と
して人造黒鉛、天然黒鉛等の高黒鉛化炭素材料、又は非
晶質カーボン等の材料を用いることが好ましく、これら
を用いた場合においては、Li金属を負極として用いた
ときに見られるデンドライトによる内部短絡等が発生し
難く、更に電池破損時の安全性も高くなるために好まし
い。なお、同じく安全性等の観点からは、負極活物質と
して繊維状の高黒鉛化炭素材料を用いることが更に好ま
しい。
Further, in the present invention, it is preferable to use a highly graphitized carbon material such as artificial graphite or natural graphite, or a material such as amorphous carbon as the negative electrode active material. It is preferable that an internal short circuit due to dendrite, which is seen when a metal is used as a negative electrode, is unlikely to occur, and the safety at the time of battery damage is increased. From the viewpoint of safety, it is more preferable to use a fibrous highly graphitized carbon material as the negative electrode active material.

【0044】 セパレータとしては、Li+透過性のポ
リオレフィンフィルムが用いられる。具体的には、マイ
クロポアを有するLi+透過性のポリエチレンフィルム
(PEフィルム)を、多孔性のLi+透過性のポリプロ
ピレンフィルム(PPフィルム)で挟んだ三層構造とし
たものが好適に用いられる。これは、電極体の温度が上
昇した場合に、PEフィルムが約130℃で軟化してマ
イクロポアが潰れ、Li+の移動即ち電池反応を抑制す
る安全機構を兼ねたものである。そして、このPEフィ
ルムをより軟化温度の高いPPフィルムで挟持すること
によって、PEフィルムが軟化した場合においても、P
Pフィルムが形状を保持して正極板2と負極板3の接触
・短絡を防止し、電池反応の確実な抑制と安全性の確保
が可能となるものである。
As the separator, a Li + permeable polyolefin film is used. Specifically, a three-layer structure in which a Li + permeable polyethylene film (PE film) having micropores is sandwiched between porous Li + permeable polypropylene films (PP film) is preferably used. . This is because the PE film is softened at about 130 ° C. and the micropores are crushed when the temperature of the electrode body rises, and also serves as a safety mechanism for suppressing the movement of Li + , that is, the battery reaction. By sandwiching this PE film between PP films having a higher softening temperature, even if the PE film is softened, P
The P film retains its shape to prevent contact and short circuit between the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3, and it is possible to reliably suppress battery reaction and ensure safety.

【0045】 また、セパレータとして、実質的にセル
ロース又はセルロース誘導体、或いはこれらの混合物か
らなる紙を用いることもでき、ポリオレフィンを主成分
とする不織布を用いることもできる。具体的には適当な
サイズのマイクロポアを有する紙や、ポリプロピレン、
ポリエチレン等からなる不織布を用いることが好まし
い。これらの材質は、適当なサイズのマイクロポアを多
数有する多孔質膜であるとともに電気絶縁性を有するた
めに、リチウム二次電池用のセパレータとして好適な物
理的特性を示すものである。また、安価で入手が容易で
あるため、セパレータ、ひいては当該セパレータを用い
て作製されるリチウム二次電池の製造コストを低減する
ことができるものである。
As the separator, paper made of cellulose, cellulose derivative, or a mixture thereof may be used, or a nonwoven fabric containing polyolefin as a main component may be used. Specifically, paper with appropriate size micropores, polypropylene,
It is preferable to use a nonwoven fabric made of polyethylene or the like. Since these materials are porous membranes having a large number of micropores of an appropriate size and have electrical insulation properties, they exhibit physical characteristics suitable as a separator for lithium secondary batteries. Further, since it is inexpensive and easily available, it is possible to reduce the manufacturing cost of the separator, and by extension, the lithium secondary battery manufactured using the separator.

【0046】 更に、本発明において非水電解液に用い
られる溶媒としてはエチレンカーボネート(EC)、ジ
エチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート
(DMC)、プロピレンカーボネート(PC)といった
炭酸エステル系のものや、酢酸エチル(EA)、γ−ブ
チロラクトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等
の単独溶媒若しくは混合溶媒が好ましい。更に、本発明
においては、特に電解質であるリチウム化合物の溶解性
や、電極体の使用温度範囲等の観点から、環状カーボネ
ートと鎖状カーボネートの混合溶媒を好適に用いること
ができ、更に、対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カー
ボネートとを含む混合溶媒を好適に用いることができ
る。
Further, as the solvent used in the non-aqueous electrolyte in the present invention, a carbonate ester type solvent such as ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), propylene carbonate (PC), or acetic acid. A single solvent or a mixed solvent such as ethyl (EA), γ-butyrolactone, tetrahydrofuran or acetonitrile is preferable. Further, in the present invention, in particular, from the viewpoint of the solubility of the lithium compound which is the electrolyte and the temperature range in which the electrode body is used, a mixed solvent of a cyclic carbonate and a chain carbonate can be preferably used, and further, a symmetric chain A mixed solvent containing a linear carbonate and an asymmetric chain carbonate can be preferably used.

【0047】 次に、本発明の第二の側面について説明
する。本発明の第二の側面は、電池ケース内に、正極活
物質を用いてなる正極板と、負極活物質を用いてなる負
極板とを、セパレータを介して捲回又は積層してなる内
部電極体を備えるとともに、リチウム化合物が有機溶媒
に溶解されている非水電解液が含浸されてなるリチウム
二次電池であり、下記式(16)〜(18)に従って算
出される−25℃におけるリチウム二次電池の電流I0
(A)と係数αのうち、電流I0(A)が、リチウム二
次電池の最大容量Qmax(Ah)とI0/Qmax>0.5
の関係を満足するとともに、係数αが0.02以上であ
ることを特徴とするものである。以下、その詳細につい
て説明する。
Next, the second aspect of the present invention will be described. A second aspect of the present invention is an internal electrode formed by winding or stacking a positive electrode plate made of a positive electrode active material and a negative electrode plate made of a negative electrode active material in a battery case via a separator. A lithium secondary battery comprising a body and impregnated with a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium compound is dissolved in an organic solvent, wherein the lithium secondary battery is calculated according to the following formulas (16) to (18). Secondary battery current I 0
Among (A) and the coefficient α, the current I 0 (A) is the maximum capacity Q max (Ah) of the lithium secondary battery and I 0 / Q max > 0.5.
Is satisfied, and the coefficient α is 0.02 or more. The details will be described below.

【0048】[0048]

【数16】ΔE=a+b×ln(I) …(16) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。)
[Equation 16] ΔE = a + b × ln (I) (16) (where ΔE is a voltage drop (V), I is an evaluation current (A), and a and b are ln (I) respectively X and ΔE. Is the slope of the XY graph in which Y is plotted as Y, and the Y intercept.)

【0049】[0049]

【数17】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(17) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
A = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (17) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0050】[0050]

【数18】b=R×T/(α×F) …(18) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
B = R × T / (α × F) (18) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0051】 既に述べてきたように、本発明の第一の
側面であるリチウム二次電池の評価方法によれば、所定
の方法により測定される電圧降下の電流依存性により、
リチウム二次電池の大電流特性を評価することができ
る。本発明の第二の側面はこれを応用したものであり、
−25℃におけるリチウム二次電池の電流I 0(A)と
最大容量Qmax(Ah)が、I0/Qmax>0.5の関係
を満足するとともに、−25℃における係数αが0.0
2以上である本発明に係るリチウム二次電池は、前記関
係及び数値を満足しないリチウム二次電池に比して大電
流特性に優れているといった特徴を示すものであり、特
に低温条件下においても大電流放電が可能である。な
お、より大電流特性に優れ、低温条件下における使用に
も好適なリチウム二次電池を提供するといった観点から
は、−25℃における電流I0(A)と最大容量Q
max(Ah)が、I0/Qmax>0.7の関係を満足する
とともに、−25℃における係数αが0.03以上であ
ることが更に好ましい。
As already mentioned, the first aspect of the present invention
According to the evaluation method of the lithium secondary battery, which is the side surface,
By the current dependence of the voltage drop measured by the method of
Can evaluate the large current characteristics of lithium secondary batteries
It The second aspect of the present invention is an application of this,
Current I of lithium secondary battery at -25 ° C 0With (A)
Maximum capacity Qmax(Ah) is I0/ Qmax> 0.5 relationship
And the coefficient α at −25 ° C. is 0.0
The lithium secondary battery according to the present invention having two or more is
In comparison with lithium secondary batteries that do not meet the requirements
It has characteristics such as excellent flow characteristics.
High current discharge is possible even under low temperature conditions. Na
Excellent in large current characteristics, suitable for use in low temperature conditions
Also from the viewpoint of providing a suitable lithium secondary battery
Is the current I at −25 ° C.0(A) and maximum capacity Q
max(Ah) is I0/ QmaxSatisfies the relation of> 0.7
At the same time, the coefficient α at −25 ° C. is 0.03 or more.
More preferably.

【0052】 なお、電流I0と係数αについては、既
述の算出方法により算出することができる。即ち、対象
となるリチウム二次電池に2以上の異なる値の評価電流
Iを流し、その際に生じた1秒後の電圧降下ΔEを測定
する。次に、ln(I)を横軸(X軸)、ΔEを縦軸
(Y軸)にプロットしたグラフを作成し、上記式(1
6)に従って、最小自乗法により得られる傾きをb、切
片(Y切片)をaとして算出する。算出したa、bの値
から、上記式(17)、(18)に従って、任意の温度
(T)における電流I0と係数αを算出することができ
る。
The current I 0 and the coefficient α can be calculated by the calculation method described above. That is, two or more evaluation currents I having different values are passed through the target lithium secondary battery, and the voltage drop ΔE after 1 second generated at that time is measured. Next, a graph in which ln (I) is plotted on the horizontal axis (X axis) and ΔE is plotted on the vertical axis (Y axis) is created, and the above equation (1
According to 6), the slope obtained by the method of least squares is calculated as b, and the intercept (Y intercept) is calculated as a. From the calculated values of a and b, the current I 0 and the coefficient α at an arbitrary temperature (T) can be calculated according to the above equations (17) and (18).

【0053】 本発明のリチウム二次電池は、その最大
容量と、所定の温度における電流及び所定の係数との間
に一定の関係を有し、大電流特性に優れるといった特徴
を示すものである。従って、当該電池を構成する材料や
電池構造には何ら制限はない。以下、リチウム二次電池
を構成する主要部材及び構造、並びに製造方法につい
て、電極体の構成が捲回型電極体である場合を例に挙げ
て説明する。
The lithium secondary battery of the present invention has a characteristic that the maximum capacity thereof has a fixed relationship with the current at a predetermined temperature and a predetermined coefficient, and is excellent in large current characteristics. Therefore, there is no limitation on the material or the battery structure that constitutes the battery. Hereinafter, the main members and structure of the lithium secondary battery and the manufacturing method will be described by taking the case where the configuration of the electrode body is a wound type electrode body as an example.

【0054】 図1は、捲回型電極体の構造を示す斜視
図である。正極板2は集電基板の両面に正極活物質を塗
工することによって作製される。集電基板としては、ア
ルミニウム箔やチタン箔等の正極電気化学反応に対する
耐蝕性が良好である金属箔が用いられるが、箔以外にパ
ンチングメタル或いはメッシュ(網)を用いることもで
きる。また、正極活物質としては、マンガン酸リチウム
(LiMn 24)やコバルト酸リチウム(LiCo
2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)等のリチウ
ム遷移金属複合酸化物が好適に用いられる。なお、これ
らの正極活物質にアセチレンブラック等の炭素微粉末が
導電助剤として加えることが好ましい。ここで、本発明
においては、LiとMnを主成分とした立方晶スピネル
構造を有するマンガン酸リチウム(以下、単に「マンガ
ン酸リチウム」と記す。)を用いると、他の正極活物質
を用いた場合と比較して、電極体の抵抗を小さくするこ
とができるために好ましい。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a wound electrode body.
It is a figure. The positive electrode plate 2 is coated with a positive electrode active material on both sides of the current collecting substrate.
It is made by working. As a collector board,
For positive electrode electrochemical reactions such as aluminum foil and titanium foil
A metal foil with good corrosion resistance is used.
You can also use punching metal or mesh
Wear. Further, as the positive electrode active material, lithium manganate is used.
(LiMn 2OFour) And lithium cobalt oxide (LiCo
O2), Lithium nickel oxide (LiNiO2) Etc.
A transition metal complex oxide is preferably used. This is
Carbon fine powder such as acetylene black was added to these positive electrode active materials.
It is preferably added as a conductive auxiliary agent. Here, the present invention
Is a cubic spinel containing Li and Mn as main components.
Lithium manganate having a structure (hereinafter simply referred to as "manga
Lithium acid salt ". ) With other positive electrode active materials
The resistance of the electrode body can be reduced compared to the case where
It is preferable because it can

【0055】 本発明のリチウム二次電池においては、
正極活物質としてマンガン酸リチウムが用いられる。こ
こで、マンガン酸リチウムの化学量論組成はLiMn2
4で表されるが、本発明においては、このような化学
量論組成のものに限られず、遷移元素Mnの一部を、T
iを含み、その他に、Li、Fe、Ni、Mg、Zn、
Co、Cr、Si、Sn、P、V、Sb、Nb、Ta、
Mo及びWからなる群から選ばれる一種類以上の元素か
らなる、二種類以上の元素で置換してなるLiMXMn
2-X4(但し、Mは置換元素で、Xは置換量を示す。)
も好適に用いられる。
In the lithium secondary battery of the present invention,
Lithium manganate is used as the positive electrode active material. Here, the stoichiometric composition of lithium manganate is LiMn 2
Although represented by O 4 , the present invention is not limited to such a stoichiometric composition, and a part of the transition element Mn may be represented by T
i, and in addition, Li, Fe, Ni, Mg, Zn,
Co, Cr, Si, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta,
LiM x Mn formed by substituting two or more kinds of elements consisting of one or more kinds of elements selected from the group consisting of Mo and W
2-X O 4 (However, M is a substitution element, and X represents the substitution amount.)
Is also preferably used.

【0056】 前記のような元素置換を行った場合に
は、そのLi/Mn比(モル比)は、MnをLiで置換
したLi過剰の場合には(1+X)/(2−X)とな
り、またLi以外の置換元素Mで置換した場合には1/
(2−X)となるので、いずれの場合であっても常にL
i/Mn比>0.5となる。
When the element substitution as described above is performed, the Li / Mn ratio (molar ratio) becomes (1 + X) / (2-X) in the case of excess Li in which Mn is replaced by Li, When substituted with a substitution element M other than Li, 1 /
(2-X), so L is always L in any case.
The i / Mn ratio is> 0.5.

【0057】 本発明においては、上述の如くLi/M
n比が0.5超であるマンガン酸リチウムを用いること
が好ましい。このことにより、化学量論組成のものを用
いた場合と比較して結晶構造が更に安定化されるため、
サイクル特性に優れる電池を得ることができる。
In the present invention, as described above, Li / M
It is preferable to use lithium manganate having an n ratio of more than 0.5. This further stabilizes the crystal structure as compared with the case of using a stoichiometric composition,
A battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

【0058】 なお、置換元素Mにあっては、理論上、
Liは+1価、Fe、Mn、Ni、Mg、Znは+2
価、B、Al、Co、Crは+3価、Si、Ti、Sn
は+4価、P、V、Sb、Nb、Taは+5価、Mo、
Wは+6価のイオンとなり、LiMn24中に固溶する
元素であるが、Co、Snについては+2価の場合、F
e、Sb及びTiについては+3価の場合、Mnについ
ては+3価、+4価の場合、Crについては+4価、+
6価の場合もあり得る。従って、各種の置換元素Mは混
合原子価を有する状態で存在する場合があり、また、酸
素の量については、必ずしも理論化学組成で表されるよ
うに4であることを必要とせず、結晶構造を維持するた
めの範囲内で欠損して、或いは過剰に存在していても構
わない。
Note that theoretically the substitution element M is
Li is +1, and Fe, Mn, Ni, Mg, and Zn are +2.
Valence, B, Al, Co, Cr are +3 valence, Si, Ti, Sn
Is +4 valence, P, V, Sb, Nb, Ta is +5 valence, Mo,
W becomes an ion with a valence of +6 and is an element that forms a solid solution in LiMn 2 O 4 , but with respect to Co and Sn, in the case of a valence of +2, F
e, Sb, and Ti are +3 valences, Mn is +3 valences, +4 valences, Cr is +4 valences, +
It may be hexavalent. Therefore, the various substitution elements M may exist in a state having mixed valences, and the amount of oxygen does not necessarily have to be 4 as represented by the theoretical chemical composition, and the crystal structure It may be deficient or excessively present within the range for maintaining.

【0059】 正極活物質の塗工は、正極活物質粉末に
溶剤や結着剤等を添加して作製したスラリー或いはペー
ストを、ロールコータ法等を用いて、集電基板に塗布・
乾燥することで行われ、その後に必要に応じてプレス処
理等が施される。
The positive electrode active material is applied by coating a current collector substrate with a slurry or paste prepared by adding a solvent, a binder and the like to the positive electrode active material powder using a roll coater method or the like.
It is performed by drying, and thereafter, a pressing process or the like is performed if necessary.

【0060】 負極板3は、正極板2と同様にして作製
することができる。負極板3の集電基板としては、銅箔
若しくはニッケル箔等の負極電気化学反応に対する耐蝕
性が良好な金属箔が好適に用いられる。負極活物質とし
ては、ソフトカーボンやハードカーボンといったアモル
ファス系炭素質材料や人造黒鉛や天然黒鉛等の高黒鉛化
炭素材料、又は非晶質カーボン等の材料が、更には、前
記高黒鉛化炭素材料としては繊維状のものが好適に用い
られる。
The negative electrode plate 3 can be manufactured in the same manner as the positive electrode plate 2. As the current collector substrate of the negative electrode plate 3, a metal foil such as a copper foil or a nickel foil having a good corrosion resistance against a negative electrode electrochemical reaction is preferably used. As the negative electrode active material, an amorphous carbonaceous material such as soft carbon or hard carbon, a highly graphitized carbon material such as artificial graphite or natural graphite, or a material such as amorphous carbon is further used. A fibrous material is preferably used as the material.

【0061】 セパレータ4としては、Li+透過性の
ポリオレフィンフィルムが用いられる。具体的には、マ
イクロポアを有するLi+透過性のポリエチレンフィル
ム(PEフィルム)を、多孔性のLi+透過性のポリプ
ロピレンフィルム(PPフィルム)で挟んだ三層構造と
したものが好適に用いられる。これは、電極体の温度が
上昇した場合に、PEフィルムが約130℃で軟化して
マイクロポアが潰れ、Li+の移動即ち電池反応を抑制
する安全機構を兼ねたものである。そして、このPEフ
ィルムをより軟化温度の高いPPフィルムで挟持するこ
とによって、PEフィルムが軟化した場合においても、
PPフィルムが形状を保持して正極板2と負極板3の接
触・短絡を防止し、電池反応の確実な抑制と安全性の確
保が可能となる。
As the separator 4, a Li + permeable polyolefin film is used. Specifically, a three-layer structure in which a Li + permeable polyethylene film (PE film) having micropores is sandwiched between porous Li + permeable polypropylene films (PP film) is preferably used. . This is because the PE film is softened at about 130 ° C. and the micropores are crushed when the temperature of the electrode body rises, and also serves as a safety mechanism for suppressing the movement of Li + , that is, the battery reaction. Then, by sandwiching this PE film between PP films having a higher softening temperature, even when the PE film is softened,
The PP film retains its shape to prevent contact and short circuit between the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3, and it is possible to reliably suppress battery reaction and ensure safety.

【0062】 また、セパレータとして、実質的にセル
ロース又はセルロース誘導体、或いはこれらの混合物か
らなる紙を用いることもでき、ポリオレフィンを主成分
とする不織布を用いることもできる。具体的には適当な
サイズのマイクロポアを有する紙や、ポリプロピレン、
ポリエチレン等からなる不織布を用いることが好まし
い。これらの材質は、適当なサイズのマイクロポアを多
数有する多孔質膜であるとともに電気絶縁性を有するた
めに、リチウム二次電池用のセパレータとして好適な物
理的特性を示すものである。また、安価で入手が容易で
あるため、セパレータ、ひいては当該セパレータを用い
て作製されるリチウム二次電池の製造コストを低減する
ことができる。
As the separator, paper made of cellulose, a cellulose derivative, or a mixture thereof can be used, and a nonwoven fabric containing polyolefin as a main component can also be used. Specifically, paper with appropriate size micropores, polypropylene,
It is preferable to use a nonwoven fabric made of polyethylene or the like. Since these materials are porous membranes having a large number of micropores of an appropriate size and have electrical insulation properties, they exhibit physical characteristics suitable as a separator for lithium secondary batteries. Further, since it is inexpensive and easily available, it is possible to reduce the manufacturing cost of the separator, and by extension, the lithium secondary battery manufactured using the separator.

【0063】 図1に示すようなタブ構造型の捲回体の
作製時には、電極板(正極板2、負極板3)とセパレー
タ4の捲回作業時に、電極板の端縁であって、電極活物
質の塗工されていない集電基板が露出した部分(未塗工
部)に、複数の集電タブ(正極集電タブ5、負極集電タ
ブ6)がそれぞれ取り付けられる。集電タブとしては、
それぞれの電極板を構成する集電基板と同じ材質からな
る短冊状の箔体が好適に用いられる。正極集電タブ5と
負極集電タブ6を、正極板2及び負極板3へ取り付ける
に際しては、超音波溶接やスポット溶接等の手段を用い
ることができる。
When the tab structure-type wound body as shown in FIG. 1 is manufactured, the electrode plate (the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3) and the separator 4 are wound at the end of the electrode plate, A plurality of current collecting tabs (a positive electrode current collecting tab 5 and a negative electrode current collecting tab 6) are attached to the exposed portions (uncoated portions) of the current collecting substrate on which the active material is not coated. As the current collection tab,
A strip-shaped foil body made of the same material as that of the collector substrate forming each electrode plate is preferably used. When the positive electrode current collecting tab 5 and the negative electrode current collecting tab 6 are attached to the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3, means such as ultrasonic welding or spot welding can be used.

【0064】 次に、本発明のリチウム二次電池に用い
られる非水電解液について説明する。溶媒としては、エ
チレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート
(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、プロピ
レンカーボネート(PC)といった炭酸エステル系のも
のや、酢酸エチル(EA)、γ−ブチロラクトン、テト
ラヒドロフラン、アセトニトリル等の単独溶媒若しくは
混合溶媒が好適に用いられる。本発明においては、特に
電解質であるリチウム化合物の溶解性や、電池の使用温
度範囲等の観点から、環状カーボネートと鎖状カーボネ
ートを任意の割合で混合した混合溶媒を好適に用いるこ
とができ、更に、対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カ
ーボネートとを含む混合溶媒を好適に用いることができ
る。
Next, the non-aqueous electrolyte used in the lithium secondary battery of the present invention will be described. Examples of the solvent include carbonate-based solvents such as ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and propylene carbonate (PC), ethyl acetate (EA), γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, and acetonitrile. A single solvent or a mixed solvent is preferably used. In the present invention, in particular, from the viewpoint of the solubility of the lithium compound that is the electrolyte, the operating temperature range of the battery, and the like, a mixed solvent in which a cyclic carbonate and a chain carbonate are mixed at an arbitrary ratio can be preferably used, and A mixed solvent containing a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate can be preferably used.

【0065】 電解質としては、六フッ化リン酸リチウ
ム(LiPF6)やホウフッ化リチウム(LiBF4)等
のリチウム錯体フッ素化合物、或いは過塩素酸リチウム
(LiClO4)といったリチウムハロゲン化物が挙げ
られ、一種類若しくは二種類以上を上述した有機溶媒
(混合溶媒)に溶解して用いる。特に、本発明において
は、酸化分解が起こり難く非水電解液の導電性の高いL
iPF6を用いることが好ましい。なお、電解質である
リチウム化合物の種類・濃度、有機溶媒の種類や組成比
等を種々変化した非水電解液を用いることが可能であ
る。
Examples of the electrolyte include lithium complex fluoride compounds such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium borofluoride (LiBF 4 ), or lithium halides such as lithium perchlorate (LiClO 4 ). One kind or two or more kinds are used by dissolving in the above-mentioned organic solvent (mixed solvent). In particular, in the present invention, L, which is less likely to undergo oxidative decomposition and has high conductivity in the non-aqueous electrolyte,
It is preferable to use iPF 6 . Note that it is possible to use a non-aqueous electrolytic solution in which the type and concentration of the lithium compound that is the electrolyte, the type and composition ratio of the organic solvent, etc. are variously changed.

【0066】 ここで、得られた非水電解液をそのまま
用いてもよいが、加熱処理したものを非水電解液として
用いることも、内部抵抗が低減するために好ましい。こ
のとき、当該非水電解液を不活性雰囲気下において加熱
処理することが好ましく、これにより、酸化や空気中の
水分の吸収等による非水電解液の劣化を極力回避するこ
とができる。なお、前述の「不活性雰囲気」とは、例え
ば一般的な不活性ガス等によって非水電解液を加熱処理
する系内が満たされていることをいう。ここでいう一般
的な不活性ガスとは、ArやN2ガス等が相当する。
Here, the obtained non-aqueous electrolytic solution may be used as it is, but it is also preferable to use a heat-treated non-aqueous electrolytic solution as the non-aqueous electrolytic solution because the internal resistance is reduced. At this time, it is preferable to heat-treat the non-aqueous electrolytic solution in an inert atmosphere, which can prevent deterioration of the non-aqueous electrolytic solution due to oxidation, absorption of moisture in the air, or the like as much as possible. The above-mentioned "inert atmosphere" means that the inside of the system for heat-treating the nonaqueous electrolytic solution is filled with, for example, a general inert gas. The general inert gas referred to here corresponds to Ar, N 2 gas, or the like.

【0067】 リチウム二次電池の組立に当たっては、
まず、電流を外部に取り出すための端子と正極集電タブ
5及び負極集電タブ6との導通を確保しつつ、作製され
た捲回型電極体1を電池ケースに挿入して安定な位置に
ホールドする。その後、上述した非水電解液を含浸する
とともに電池ケースを封止することにより、リチウム二
次電池が作製される。
When assembling the lithium secondary battery,
First, while ensuring continuity between the terminal for taking out an electric current and the positive electrode current collecting tab 5 and the negative electrode current collecting tab 6, the produced wound electrode body 1 is inserted into a battery case and placed at a stable position. Hold on. Then, the lithium secondary battery is manufactured by impregnating the above-mentioned non-aqueous electrolyte and sealing the battery case.

【0068】 以上、本発明に係るリチウム二次電池に
ついて、主に捲回型電極体を用いた場合を例に挙げ、そ
の実施形態を示しながら説明してきたが、本発明が上記
の実施形態に限定されるものでないことはいうまでもな
い。また、本発明に係るリチウム二次電池は、特に、電
池容量が2Ah以上である大型の電池に好適に採用され
るが、このような容量以下の電池に適用することを妨げ
るものではない。また、本発明のリチウム二次電池は、
大容量、低コスト、高信頼性という特徴を生かし車載用
電池として、さらには、電気自動車又はハイブリッド電
気自動車のモータ駆動用電源としても好ましいととも
に、高電圧を必要とされるエンジン起動用としても特に
好適に用いることができる。
As above, the lithium secondary battery according to the present invention has been described with reference to an embodiment mainly using a wound electrode body, but the present invention is not limited to the above embodiment. It goes without saying that it is not limited. In addition, the lithium secondary battery according to the present invention is particularly preferably used for a large battery having a battery capacity of 2 Ah or more, but it does not prevent application to a battery having such a capacity or less. Further, the lithium secondary battery of the present invention,
Large capacity, low cost, high reliability as an in-vehicle battery, further preferable as a power source for driving a motor of an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, and especially for starting an engine that requires a high voltage. It can be preferably used.

【0069】[0069]

【実施例】 以下、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 (捲回型電極体の作製)表1に示すようなLi/Mn>
0.5であるマンガン酸リチウムスピネル及びマンガン
酸リチウム(LiMn24)スピネルを正極活物質と
し、これに導電助剤としてアセチレンブラックを外比で
4質量%添加したものに、更に溶剤、バインダを加えて
調製した正極剤スラリーを、厚さ20μmのアルミニウ
ム箔の両面にそれぞれ約100μmの厚みとなるように
塗工して作製した正極板2を作製した。また、表1に示
すような各種炭素材料を負極活物質として、厚さ10μ
mの銅箔の両面にそれぞれ約80μmの厚みとなるよう
に塗工して負極板3を作製した。次いで、表1に示すよ
うな各種材質からなるセパレータを用意し、これと前記
正極板2、及び負極板3とを用いて図1に示すような捲
回型電極体1を作製した(実施例1〜7、比較例1、
2)。なお、表1中、「微多孔ポリオレフィン三層」の
セパレータとは、マイクロポアを有するLi+透過性の
PEフィルムを、同じくマイクロポアを有するLi+
過性のPPフィルムで挟んで三層構造としたものであ
る。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. (Production of wound electrode body) Li / Mn as shown in Table 1>
A lithium manganese spinel and a lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) spinel having a ratio of 0.5 were used as a positive electrode active material, and acetylene black as a conductive additive was added thereto in an external ratio of 4% by mass. The positive electrode plate 2 was prepared by coating the positive electrode agent slurry prepared by adding the above to both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm so as to have a thickness of about 100 μm. Further, various carbon materials as shown in Table 1 were used as the negative electrode active material and the thickness was 10 μm.
A negative electrode plate 3 was produced by coating both sides of a copper foil having a thickness of m to a thickness of about 80 μm. Next, separators made of various materials as shown in Table 1 were prepared, and the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 were used to fabricate a wound electrode body 1 as shown in FIG. 1 to 7, Comparative Example 1,
2). In Table 1, a separator of "microporous polyolefin three layer" is a Li + permeability of PE film having micropores, like the three-layer structure by being sandwiched Li + permeable PP film having micropores It was done.

【0070】(非水電解液の調製)EC、DEC、及び
DMCの各種有機溶媒を用意し、これらを表1に示す割
合(体積比)で混合して混合溶媒を調製し、これに1m
ol/lの濃度となるように電解質であるLiPF6
溶解して非水電解液を調製した(実施例1、3、4、
6、7、比較例1、2)。なお、得られた非水電解液の
うち、実施例2と5については、60℃×30日間加熱
処理したものを非水電解液とした。
(Preparation of Non-Aqueous Electrolyte) Various organic solvents such as EC, DEC and DMC were prepared and mixed at a ratio (volume ratio) shown in Table 1 to prepare a mixed solvent.
A non-aqueous electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 as an electrolyte so as to have a concentration of ol / l (Examples 1, 3, 4,
6, 7 and Comparative Examples 1 and 2). In addition, among the obtained non-aqueous electrolytes, in Examples 2 and 5, those subjected to heat treatment at 60 ° C. for 30 days were used as the non-aqueous electrolytes.

【0071】(電池の作製)捲回型電極体を電池ケース
に収納後、各非水電解液を充填し、次いで電池ケースを
封止して、電池を作製した(実施例1〜7、比較例1、
2)。なお、その他の部材、試験環境はすべての試料に
ついて同じとし、電池部材の乾燥は電池の組立直前まで
充分に行い、電池の封止不良等による電池外部からの水
分の浸入等の影響も排除した。また、これら各電池の初
回充電後の電池容量(最大容量:Qma x)は、全て8A
hであった。なお、電池容量(最大容量)の測定方法は
以下に示すとおりである。
(Preparation of Battery) After the wound electrode body was housed in a battery case, each non-aqueous electrolyte was filled, and then the battery case was sealed to prepare batteries (Examples 1 to 7, Comparative Example) Example 1,
2). The other members and the test environment were the same for all the samples, and the battery members were thoroughly dried until just before the battery was assembled, and the effects of water infiltration from the outside of the battery due to defective sealing of the battery were also eliminated. . These battery capacity after the first charge of the battery (maximum capacity: Q ma x) are all 8A
It was h. The method for measuring the battery capacity (maximum capacity) is as follows.

【0072】(電池容量の測定方法)作製したリチウム
二次電池を室温(25℃)、1C定電流、4.1V定電
圧で満充電とした後、同じく室温条件下、10A(1C
相当電流)定電流にて、端子電圧が2.5Vとなるまで
放電を行うことにより室温における1C放電容量を測定
し、これを最大容量Qmax(Ah)とした。
(Battery Capacity Measuring Method) The lithium secondary battery thus prepared was fully charged at room temperature (25 ° C.), 1C constant current and 4.1V constant voltage, and then 10 A (1C) at room temperature.
(Equivalent current) A 1C discharge capacity at room temperature was measured by discharging at a constant current until the terminal voltage became 2.5 V, and this was defined as the maximum capacity Q max (Ah).

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】(大電流特性評価試験)作製した実施例1
〜7、比較例1、2の各リチウム二次電池について、−
25℃、8Aと20Aの2つの異なる評価電流Iを流し
た際に生じた1秒後の電圧降下ΔEを測定した。次い
で、ln(I)を横軸(X軸)、ΔEを縦軸(Y軸)に
プロットしたグラフを作成し、下記式(19)に従っ
て、最小自乗法により得られる傾きをb、切片(Y切
片)をaとして算出し、これらの値を用いて、下記式
(20)、(21)に従って−25℃における電流I0
と係数αを算出した。また、各電池の−25℃で150
Aの電流を流した場合の内部抵抗R(mΩ)を実測する
とともに、その予想値を算出した。結果を表2に示す。
なお、内部抵抗Rの実測値は、電流Iを流した場合に生
ずる1秒後の電圧降下をΔEとしたとき、R=ΔE/I
の関係式を用いて算出し、内部抵抗Rの予想値は、予め
求めたa及びbを用い、式(19)にてI=150のと
きのΔEを求め、R=ΔE/Iの関係式により算出し
た。
(Large Current Characteristic Evaluation Test) Prepared Example 1
~ 7, about each lithium secondary battery of Comparative Examples 1 and 2,
The voltage drop ΔE after 1 second which occurred when two different evaluation currents I of 25 A and 20 A were applied was measured. Then, a graph in which ln (I) is plotted on the horizontal axis (X axis) and ΔE is plotted on the vertical axis (Y axis) is prepared, and the slope obtained by the least squares method is represented by b and the intercept (Y (Intercept) is calculated as a, and using these values, the current I 0 at −25 ° C. is calculated according to the following equations (20) and (21).
And the coefficient α was calculated. In addition, 150 at -25 ℃ of each battery
The internal resistance R (mΩ) when the current of A was passed was actually measured, and its expected value was calculated. The results are shown in Table 2.
The actual measurement value of the internal resistance R is R = ΔE / I, where ΔE is the voltage drop after 1 second when the current I flows.
The estimated value of the internal resistance R is calculated by using the relational expression of Eq. (19), and ΔE when I = 150 is obtained by using Eq. (19). It was calculated by

【0075】[0075]

【数19】ΔE=a+b×ln(I) …(19) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。)
(Equation 19) ΔE = a + b × ln (I) (19) (where ΔE is a voltage drop (V), I is an evaluation current (A), and a and b are ln (I) respectively X and ΔE. Is the slope of the XY graph in which Y is plotted as Y, and the Y intercept.)

【0076】[0076]

【数20】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(20) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
A = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (20) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0077】[0077]

【数21】b=R×T/(α×F) …(21) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
B = R × T / (α × F) (21) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )

【0078】[0078]

【表2】 [Table 2]

【0079】(考察)表2に示す結果から、内部抵抗R
(mΩ)の予想値と実測値が近似していることが明らか
である。従って、本発明のリチウム二次電池の評価方法
によれば、低温条件下で大電流を流した場合における電
池の内部抵抗を、より低電流の評価電流を流すことによ
り正確に算出し、当該電池の大電流特性を評価すること
が可能であることが判明した。また、−25℃における
電流I0(A)と最大容量Qmax(Ah)が、I0/Qmax
>0.5の関係を満足するとともに、−25℃における
係数αが0.02以上であるといった条件を満足するリ
チウム二次電池は、前記条件を満足しないリチウム二次
電池(比較例1、2)に比して低温条件下で大電流を流
した場合における電池の内部抵抗が小さく、大電流特性
に優れていることが判明した。従って、前記条件を満足
する本発明のリチウム二次電池の優位性を確認すること
ができた。
(Discussion) From the results shown in Table 2, the internal resistance R
It is clear that the expected value of (mΩ) is close to the measured value. Therefore, according to the lithium secondary battery evaluation method of the present invention, the internal resistance of the battery when a large current is applied under low temperature conditions is accurately calculated by applying a lower current evaluation current, It was found that it is possible to evaluate the large current characteristics of. Further, the current I 0 (A) and the maximum capacity Q max (Ah) at −25 ° C. are I 0 / Q max
A lithium secondary battery satisfying the condition of> 0.5 and satisfying the condition that the coefficient α at −25 ° C. is 0.02 or more is a lithium secondary battery that does not satisfy the above condition (Comparative Examples 1, 2). It was found that the internal resistance of the battery was small and a large current characteristic was excellent when a large current was applied under low temperature conditions. Therefore, the superiority of the lithium secondary battery of the present invention satisfying the above conditions could be confirmed.

【0080】[0080]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明のリチウ
ム二次電池の評価方法によれば、評価電流を流して所定
時間後に測定される電圧降下の電流依存性により、リチ
ウム二次電池の大電流特性を評価するため、極めて簡
便、かつ、短時間で精度よくリチウム二次電池の大電流
特性を評価することができる。また、本発明のリチウム
二次電池は、所定の低温条件下において、その電池固有
の物性値である電流I0(A)、最大容量Qmax(Ah)
及び係数αがが所定の関係及び数値を満足するものであ
るために、内部抵抗が低く、特に低温条件下における大
電流特性に優れており、かつ、極めて簡便に提供可能で
あるために、製造コスト面にも配慮がなされている。
As described above, according to the evaluation method of the lithium secondary battery of the present invention, the lithium secondary battery has a large capacity due to the current dependency of the voltage drop measured after a predetermined time after passing the evaluation current. Since the current characteristics are evaluated, the large current characteristics of the lithium secondary battery can be evaluated very easily and accurately in a short time. Further, the lithium secondary battery of the present invention has a current I 0 (A) and a maximum capacity Q max (Ah) which are physical properties peculiar to the battery under a predetermined low temperature condition.
And the coefficient α satisfy the predetermined relations and numerical values, the internal resistance is low, the large current characteristics are excellent especially under low temperature conditions, and it can be provided very easily. Consideration has also been given to cost.

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

【図1】 捲回型電極体の構造を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a wound electrode body.

【図2】 積層型電極体の構造を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a structure of a laminated electrode body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…捲回型電極体、2…正極板、3…負極板、4…セパ
レータ、5…正極集電タブ、6…負極集電タブ、7…積
層型電極体、8…正極板、9…負極板、10…セパレー
タ、11…正極集電タブ、12…負極集電タブ、13…
巻芯。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wound type electrode body, 2 ... Positive electrode plate, 3 ... Negative electrode plate, 4 ... Separator, 5 ... Positive electrode current collecting tab, 6 ... Negative electrode current collecting tab, 7 ... Laminated electrode body, 8 ... Positive electrode plate, 9 ... Negative electrode plate, 10 ... Separator, 11 ... Positive electrode current collecting tab, 12 ... Negative electrode current collecting tab, 13 ...
Winding core.

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Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極活物質を用いてなる正極板と負極活
物質を用いてなる負極板とを、セパレータを介して捲回
若しくは積層してなる内部電極体を備えるとともに、非
水電解液を用いたリチウム二次電池の評価方法であっ
て、 評価電流を流して所定時間後に測定される電圧降下の電
流依存性により、該リチウム二次電池の大電流特性を評
価することを特徴とするリチウム二次電池の評価方法。
1. An internal electrode body formed by winding or stacking a positive electrode plate made of a positive electrode active material and a negative electrode plate made of a negative electrode active material with a separator interposed between the inner electrode body and the nonaqueous electrolytic solution. A method for evaluating a used lithium secondary battery, characterized in that a large current characteristic of the lithium secondary battery is evaluated by a current dependency of a voltage drop measured after a predetermined time by passing an evaluation current. Evaluation method of secondary battery.
【請求項2】 2以上の異なる該評価電流を流した1秒
後に生ずる該電圧降下を測定する請求項1に記載のリチ
ウム二次電池の評価方法。
2. The method for evaluating a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the voltage drop that occurs 1 second after flowing the two or more different evaluation currents is measured.
【請求項3】 該大電流特性が、該リチウム二次電池の
最大容量Qmax(Ah)、及び下記式(1)〜(3)に
従って算出される−25℃における電流I0(A)と係
数αの値により表される請求項1又は2に記載のリチウ
ム二次電池の評価方法。 【数1】ΔE=a+b×ln(I) …(1) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。) 【数2】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(2) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。) 【数3】b=R×T/(α×F) …(3) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
3. The large current characteristics are the maximum capacity Q max (Ah) of the lithium secondary battery and the current I 0 (A) at −25 ° C. calculated according to the following formulas (1) to (3). The method for evaluating a lithium secondary battery according to claim 1, which is represented by a value of a coefficient α. ## EQU1 ## ΔE = a + b × ln (I) (1) (where ΔE is a voltage drop (V), I is an evaluation current (A), and a and b are ln (I) respectively X and ΔE. Is the slope of the XY graph in which is plotted as Y, and the Y intercept.) ## EQU2 ## a = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (2) (where R Is the gas constant (8.314J / (K ・ mo
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). ) [Expression 3] b = R × T / (α × F) (3) (where, R is a gas constant (8.314 J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )
【請求項4】 該電流I0(A)と該最大容量Qmax(A
h)が、I0/Qmax>0.5の関係を満足するととも
に、該係数αが0.02以上である場合に該大電流特性
が良好であると評価する請求項3に記載のリチウム二次
電池の評価方法。
4. The current I 0 (A) and the maximum capacity Q max (A
4. The lithium according to claim 3, wherein h) satisfies the relationship of I 0 / Q max > 0.5 and the large current characteristic is evaluated as good when the coefficient α is 0.02 or more. Evaluation method of secondary battery.
【請求項5】 該正極活物質として立方晶スピネル構造
を有するマンガン酸リチウムを用いる請求項1〜4のい
ずれか一項に記載のリチウム二次電池の評価方法。
5. The method for evaluating a lithium secondary battery according to claim 1, wherein lithium manganate having a cubic spinel structure is used as the positive electrode active material.
【請求項6】 Li/Mn比が0.5超である該マンガ
ン酸リチウムを用いる請求項5に記載のリチウム二次電
池の評価方法。
6. The method for evaluating a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the lithium manganate having a Li / Mn ratio of more than 0.5 is used.
【請求項7】 該正極活物質として、マンガン酸リチウ
ム(LiMn24)中の遷移元素Mnの一部を、Tiを
含み、その他に、Li、Fe、Ni、Mg、Zn、B、
Al、Co、Cr、Si、Sn、P、V、Sb、Nb、
Ta、Mo及びWからなる群から選ばれる一種類以上の
元素からなる、二種類以上の元素で置換してなるLiM
XMn2-X4(但し、Mは置換元素で、Xは置換量を示
す。)を用いる請求項1〜4のいずれか一項に記載のリ
チウム二次電池の評価方法。
7. The positive electrode active material contains a part of transition element Mn in lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) containing Ti, and further contains Li, Fe, Ni, Mg, Zn, B,
Al, Co, Cr, Si, Sn, P, V, Sb, Nb,
LiM composed of one or more elements selected from the group consisting of Ta, Mo and W and substituted with two or more elements
The method for evaluating a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein X Mn 2-X O 4 (where M is a substitution element and X represents a substitution amount) is used.
【請求項8】 該負極活物質として人造黒鉛、天然黒
鉛、及び非晶質カーボンからなる群より選択される少な
くとも一種を用いる請求項1〜7のいずれか一項に記載
のリチウム二次電池の評価方法。
8. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein at least one selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, and amorphous carbon is used as the negative electrode active material. Evaluation methods.
【請求項9】 該非水電解液を構成する有機溶媒として
環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒を用い
る請求項1〜8のいずれか一項に記載のリチウム二次電
池の評価方法。
9. The method for evaluating a lithium secondary battery according to claim 1, wherein a mixed solvent of a cyclic carbonate and a chain carbonate is used as an organic solvent that constitutes the non-aqueous electrolytic solution.
【請求項10】 電池ケース内に、正極活物質を用いて
なる正極板と、負極活物質を用いてなる負極板とを、セ
パレータを介して捲回又は積層してなる内部電極体を備
えるとともに、リチウム化合物が有機溶媒に溶解されて
いる非水電解液が含浸されてなるリチウム二次電池であ
って、 下記式(4)〜(6)に従って算出される−25℃にお
ける該リチウム二次電池の電流I0(A)と係数αのう
ち、 該電流I0(A)が、該リチウム二次電池の最大容量Q
max(Ah)とI0/Qm ax>0.5の関係を満足すると
ともに、 該係数αが0.02以上であることを特徴とするリチウ
ム二次電池。 【数4】ΔE=a+b×ln(I) …(4) (但し、ΔEは電圧降下(V)、Iは評価電流(A)を
示し、a及びbは各々ln(I)をX、ΔEをYとして
プロットしたX−Yグラフの傾き、及びY切片であ
る。) 【数5】 a=R×{T/(α×F)}×ln(I0) …(5) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。) 【数6】b=R×T/(α×F) …(6) (但し、Rは気体定数(8.314J/(K・mo
l))、Tは絶対温度(K)、Fはファラディー定数
(96500C/mol)を示す。)
10. A battery case is provided with an internal electrode body formed by winding or stacking a positive electrode plate made of a positive electrode active material and a negative electrode plate made of a negative electrode active material with a separator interposed therebetween. A lithium secondary battery impregnated with a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium compound is dissolved in an organic solvent, the lithium secondary battery at −25 ° C. calculated according to the following formulas (4) to (6): Of the current I 0 (A) and the coefficient α, the current I 0 (A) is the maximum capacity Q of the lithium secondary battery.
max (Ah) and with satisfying the relation of I 0 / Q m ax> 0.5 , a lithium secondary battery engaging several α is equal to or is 0.02 or more. ΔE = a + b × ln (I) (4) (where ΔE is a voltage drop (V), I is an evaluation current (A), and a and b are ln (I) respectively X and ΔE). Is a slope of an XY graph in which Y is plotted as Y, and a Y intercept.) A = R × {T / (α × F)} × ln (I 0 ) ... (5) (where R Is the gas constant (8.314J / (K ・ mo
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). ) (6) b = R × T / (α × F) (6) (where, R is a gas constant (8.314J / (K · mo)
l)), T is the absolute temperature (K), and F is the Faraday constant (96500 C / mol). )
【請求項11】 該正極活物質が立方晶スピネル構造を
有するマンガン酸リチウム(LiMn24)である請求
項10に記載のリチウム二次電池。
11. The lithium secondary battery according to claim 10, wherein the positive electrode active material is lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) having a cubic spinel structure.
【請求項12】 該マンガン酸リチウムにおけるLi/
Mn比が0.5超である請求項11に記載のリチウム二
次電池。
12. Li / in the lithium manganate
The lithium secondary battery according to claim 11, wherein the Mn ratio is more than 0.5.
【請求項13】 該正極活物質が、マンガン酸リチウム
(LiMn24)中の遷移元素Mnの一部を、Tiを含
み、その他に、Li、Fe、Ni、Mg、Zn、B、A
l、Co、Cr、Si、Sn、P、V、Sb、Nb、T
a、Mo及びWからなる群から選ばれる一種類以上の元
素からなる、二種類以上の元素で置換してなるLiMX
Mn2-X4(但し、Mは置換元素で、Xは置換量を示
す。)である請求項10に記載のリチウム二次電池。
13. The positive electrode active material contains Ti as a part of a transition element Mn in lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and in addition, Li, Fe, Ni, Mg, Zn, B, A.
l, Co, Cr, Si, Sn, P, V, Sb, Nb, T
LiM x formed by substituting two or more elements consisting of one or more elements selected from the group consisting of a, Mo and W
The lithium secondary battery according to claim 10, which is Mn 2-X O 4 (where M is a substitution element and X represents a substitution amount).
【請求項14】 該負極活物質が人造黒鉛、天然黒鉛、
及び非晶質カーボンからなる群より選択される少なくと
も一種である請求項10〜13のいずれか一項に記載の
リチウム二次電池。
14. The negative electrode active material is artificial graphite, natural graphite,
The lithium secondary battery according to any one of claims 10 to 13, which is at least one selected from the group consisting of: and amorphous carbon.
【請求項15】 該有機溶媒が、少なくとも対称鎖状カ
ーボネートと非対称鎖状カーボネートとを含む混合溶媒
である請求項10〜14のいずれか一項に記載のリチウ
ム二次電池。
15. The lithium secondary battery according to claim 10, wherein the organic solvent is a mixed solvent containing at least a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate.
【請求項16】 電池容量が2Ah以上である請求項1
0〜15のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
16. The battery capacity is 2 Ah or more.
The lithium secondary battery according to any one of 0 to 15.
【請求項17】 車載用電池である請求項10〜16の
いずれか一項に記載のリチウム二次電池。
17. The lithium secondary battery according to claim 10, which is an on-vehicle battery.
【請求項18】 電気自動車又はハイブリッド電気自動
車に用いられる請求項17に記載のリチウム二次電池。
18. The lithium secondary battery according to claim 17, which is used in an electric vehicle or a hybrid electric vehicle.
【請求項19】 エンジン起動用に用いられる請求項1
7又は18に記載のリチウム二次電池。
19. The method according to claim 1, which is used for starting an engine.
The lithium secondary battery according to 7 or 18.
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