JP2003223930A - Non-aqueous electrolytic cell - Google Patents

Non-aqueous electrolytic cell

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JP2003223930A
JP2003223930A JP2002022177A JP2002022177A JP2003223930A JP 2003223930 A JP2003223930 A JP 2003223930A JP 2002022177 A JP2002022177 A JP 2002022177A JP 2002022177 A JP2002022177 A JP 2002022177A JP 2003223930 A JP2003223930 A JP 2003223930A
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JP
Japan
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positive electrode
aqueous electrolyte
aqueous
active material
battery
Prior art date
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Application number
JP2002022177A
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Japanese (ja)
Inventor
Taku Aoki
卓 青木
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous electrolytic cell which has high energy density and outstanding charging/discharging cycle characteristics. <P>SOLUTION: With respect to the non-aqueous electrolytic cell 1 which consists of a positive electrode 3 containing a positive-electrode active material that carries out electrochemical reaction with lithium ions reversibly, a negative electrode 4, and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent, the positive-electrode active material is lithium transition metal complex oxide expressed by a general formula of LiM<SB>z</SB>Mn<SB>2-z</SB>O<SB>4</SB>(M is one or more sorts of elements chosen from Cr, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn, 0<z≤0.5), and the non-aqueous solvent contains cyclic carboxylate with a rate of 50 volume % or more. <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、非水電解質電池に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大気中の二酸化炭素濃度の増加に
起因する地球温暖化問題を解決する手段として、従来の
ガソリン自動車よりも二酸化炭素排出量の少ないハイブ
リッド自動車(HEV)や、二酸化炭素を排出しない電
気自動車(EV)の普及が試みられており、これらHE
VやEVの電源用電池として、高いエネルギー密度を有
する電池が求められている。また、携帯用無線電話、携
帯用パソコン、携帯用ビデオカメラなどの電子機器の更
なる小型化要求から、これらの内蔵電源用電池に対して
も、高いエネルギー密度が求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, hybrid vehicles (HEV), which emit less carbon dioxide than conventional gasoline vehicles, and carbon dioxide have been used as means for solving the problem of global warming caused by an increase in carbon dioxide concentration in the atmosphere. Attempts have been made to spread the use of electric vehicles (EVs) that do not emit
A battery having a high energy density is required as a battery for a V or EV power source. Further, due to the demand for further miniaturization of electronic devices such as portable wireless telephones, portable personal computers, and portable video cameras, high energy density is also required for these built-in power source batteries.

【0003】高いエネルギー密度を有する電池として
は、正極と、負極と、有機溶媒や高分子固体電解質を含
有する非水電解質とからなる非水電解質電池が知られて
いる。この非水電解質電池のうち、リチウムイオンと可
逆的に電気化学的反応する正極活物質を含む正極と、リ
チウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な負極活物質を
含む負極と、リチウム塩を含有する電解質とからなるリ
チウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度や優れた
充放電サイクル特性を有することから、携帯機器等の電
源として広く実用化されている。
As a battery having a high energy density, a non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing an organic solvent or a polymer solid electrolyte is known. In this non-aqueous electrolyte battery, a positive electrode containing a positive electrode active material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, and a lithium salt are included. A lithium ion secondary battery composed of an electrolyte that has a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics has been widely put into practical use as a power source for portable devices and the like.

【0004】しかしながら、合成の容易性等からLiC
oOを正極活物質として用いた従来のリチウムイオン
二次電池の場合、開回路時の正極の電位は4.3V(電
池で4.2V)なので、上記の要求に対して必ずしも十
分なエネルギー密度を得ることはできなかった。
However, due to easiness of synthesis, LiC
In the case of a conventional lithium-ion secondary battery using oO 2 as a positive electrode active material, the positive electrode potential at an open circuit is 4.3 V (4.2 V for the battery), so an energy density that is not always sufficient for the above requirements. Couldn't get

【0005】このような問題を解決するため、特表20
00−515672において、開回路時の正極の電位が
4.8V(電池で4.7V)であるLiNi0.5Mn
1. を正極活物質として使用する試みが提示され
ている。エネルギー密度は、例えば放電容量と平均放電
電圧との積を、電池質量または電池体積で除することに
より算出されるので、電池の放電電圧を高くすることに
よっても電池のエネルギー密度を高くすることができ
る。
In order to solve such a problem, special table 20
No. 00-515672, LiNi 0.5 Mn having a positive electrode potential of 4.8 V (4.7 V in a battery) in an open circuit.
1. Attempts to use 5 O 4 as a positive electrode active material have been proposed. The energy density is calculated, for example, by dividing the product of the discharge capacity and the average discharge voltage by the mass of the battery or the volume of the battery. it can.

【0006】しかしながら、このような高電圧の電池で
は、従来リチウムイオン二次電池の電解液として使用さ
れていたEC:DEC等の環状炭酸エステルと鎖状炭酸
エステルの混合溶液を用いた場合、充放電サイクル特性
が著しく低下するという問題点があった。これは、極め
て貴な電位を有するLiNi0.5Mn1.5によ
って、充電時に電解液が正極で酸化分解されたためと考
えられる。
However, in such a high voltage battery, when a mixed solution of cyclic carbonic acid ester and chain carbonic acid ester such as EC: DEC which has been conventionally used as an electrolytic solution of a lithium ion secondary battery is used, There is a problem that the discharge cycle characteristics are significantly deteriorated. This is considered to be because the electrolyte solution was oxidatively decomposed at the positive electrode during charging by LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 having an extremely noble potential.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に基づいて完成されたものであって、高いエネルギ
ー密度と、優れた充放電サイクル特性とを有する非水電
解質電池を提供することを目的とする。
The present invention was completed in view of the above circumstances and provides a non-aqueous electrolyte battery having a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項1の発明は、リチウムイオンと
可逆的に電気化学的反応をする正極活物質を含む正極
と、負極と、非水溶媒を含む非水電解質とからなる非水
電解質電池において、前記正極活物質が一般式LiM
Mn2−z(Mは、Cr、Fe、Co、Ni、C
u、Znから選ばれる1種以上の元素、0<z≦0.
5)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物であり、前
記非水溶媒が50体積%以上の割合で環状カルボン酸エ
ステルを含むことを特徴とする。
As a means for achieving the above object, the invention of claim 1 is a positive electrode containing a positive electrode active material which reversibly electrochemically reacts with lithium ions, and a negative electrode. In a non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent, the positive electrode active material has the general formula LiM z.
Mn 2-z O 4 (M is, Cr, Fe, Co, Ni , C
u, one or more elements selected from Zn, 0 <z ≦ 0.
5) The lithium-transition metal composite oxide represented by 5), wherein the non-aqueous solvent contains cyclic carboxylic acid ester in a proportion of 50% by volume or more.

【0009】まず、正極活物質として、Li/Li
準で高い放電電位を有する一般式LiMMn2−z
(Mは、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Znから選
ばれる1種以上の元素、0<z≦0.5)で表されるリ
チウム遷移金属複合酸化物を用いることにより、エネル
ギー密度の高い非水電解質電池を得ることができる。
First, as a positive electrode active material, a general formula LiM z Mn 2-z O having a high discharge potential based on Li / Li + is used.
4 (M is one or more elements selected from Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, 0 <z ≦ 0.5), the energy density It is possible to obtain a high-performance non-aqueous electrolyte battery.

【0010】次に、非水溶媒が50体積%以上の割合で
環状カルボン酸エステルを含むことにより、充電時にお
ける正極での電解液の酸化分解が抑制されるため、優れ
た充放電サイクル特性を備えた非水電解質電池を得るこ
とができる。これは、環状カルボン酸エステルは酸化分
解電位が高いため、非常に貴な電位を示すLiMMn
2−zを正極活物質として用いた場合でも、アノー
ド酸化を受けにくいことによると考えられる。
Next, since the non-aqueous solvent contains the cyclic carboxylic acid ester in a proportion of 50% by volume or more, oxidative decomposition of the electrolytic solution at the positive electrode during charging is suppressed, so that excellent charge / discharge cycle characteristics are obtained. A non-aqueous electrolyte battery provided can be obtained. This is because the cyclic carboxylic acid ester has a high oxidative decomposition potential, so LiM z Mn showing a very noble potential.
It is considered that even when 2-zO 4 is used as the positive electrode active material, it is difficult to undergo anodic oxidation.

【0011】非水溶媒中の環状カルボン酸エステルの割
合が50体積%未満である場合、正極において環状カル
ボン酸エステル以外の電解液成分の酸化分解が優先的に
進行する結果、充放電サイクル特性が低下するので好ま
しくない。
When the proportion of the cyclic carboxylic acid ester in the non-aqueous solvent is less than 50% by volume, oxidative decomposition of the electrolytic solution components other than the cyclic carboxylic acid ester preferentially progresses in the positive electrode, resulting in charge / discharge cycle characteristics. It is not preferable because it decreases.

【0012】請求項2の発明は、請求項1記載の非水電
解質電池において、前記環状カルボン酸エステルがγ−
ブチロラクトンであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the nonaqueous electrolyte battery according to the first aspect, the cyclic carboxylic acid ester is γ-.
It is characterized by being butyrolactone.

【0013】前記環状カルボン酸エステルが特定の非水
溶媒であるγ−ブチロラクトンであることにより、充放
電サイクル特性が著しく向上する。これは、γ−ブチロ
ラクトンの酸化分解電位が極めて高いことによると考え
られる。
Since the cyclic carboxylic acid ester is γ-butyrolactone which is a specific non-aqueous solvent, the charge / discharge cycle characteristics are remarkably improved. It is considered that this is because the oxidative decomposition potential of γ-butyrolactone is extremely high.

【0014】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2記載の非水電解質電池において、前記非水電解質がビ
ニレンカーボネートを含むことを特徴とする。
The invention of claim 3 is the non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2, wherein the non-aqueous electrolyte contains vinylene carbonate.

【0015】前記非水電解質がビニレンカーボネートを
含むことにより、充電時に負極での環状カルボン酸エス
テルの還元分解が抑制されるため、充放電サイクル特性
が向上する。
Since the non-aqueous electrolyte contains vinylene carbonate, the reductive decomposition of the cyclic carboxylic acid ester at the negative electrode is suppressed during charging, so that the charge / discharge cycle characteristics are improved.

【0016】前記γ−ブチロラクトンは充電時に負極上
で黒鉛と反応して分解するため、不可逆容量が大きくな
って充放電効率が悪化することが知られている(丸善発
行の「電池便覧−第三版」、279頁参照)。これは、
γ−ブチロラクトンの還元分解電位がLi/Li基準
で1.4Vと低いことによると考えられる。γ−ブチロ
ラクトンの還元分解を抑制するためには、γ−ブチロラ
クトンよりも貴な還元分解電位を有する化合物を添加
し、かつ、当該化合物と負極との反応により負極上に形
成される皮膜が化学的に安定していることが必要である
と考えられる。ビニレンカーボネートは、還元分解電位
がLi/Li基準で1.5Vとγ−ブチロラクトンよ
りも貴である。そして、ビニレンカーボネートは、炭素
−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルであり、こ
のような環状炭酸エステルでは還元時に不飽和結合部で
重合した後、開環二量化が進行する。このため、負極上
に形成される皮膜は緻密で強固なものとなり、この皮膜
は化学的に安定であるといえる。したがって、非水電解
質がビニレンカーボネートを含むことにより、負極上で
のビニレンカーボネートの還元分解がγ−ブチロラクト
ンに優先して進行し、かつ、この反応の結果負極上に形
成される皮膜によりγ−ブチロラクトンと負極との反応
が抑制されると考えられる。以上より、前記非水電解質
がビニレンカーボネートを含むことにより、充電時に負
極での環状カルボン酸エステルの還元分解が抑制される
ため、充放電サイクル特性が向上する。
It is known that γ-butyrolactone is decomposed by reacting with graphite on the negative electrode during charging, resulting in an increase in irreversible capacity and deterioration in charge / discharge efficiency (see “Battery Handbook-III” published by Maruzen). Edition ", p. 279). this is,
This is probably because the reductive decomposition potential of γ-butyrolactone was as low as 1.4 V on the basis of Li / Li + . In order to suppress the reductive decomposition of γ-butyrolactone, a compound having a reductive decomposition potential more noble than that of γ-butyrolactone is added, and a film formed on the negative electrode by the reaction between the compound and the negative electrode is chemically formed. It seems necessary to be stable. Vinylene carbonate has a reductive decomposition potential of 1.5 V on the Li / Li + basis, which is nobler than γ-butyrolactone. And vinylene carbonate is a cyclic carbonic acid ester having a carbon-carbon unsaturated bond, and in such a cyclic carbonic acid ester, ring-opening dimerization proceeds after polymerization at the unsaturated bond portion during reduction. Therefore, the film formed on the negative electrode becomes dense and strong, and it can be said that this film is chemically stable. Therefore, since the non-aqueous electrolyte contains vinylene carbonate, the reductive decomposition of vinylene carbonate on the negative electrode takes precedence over γ-butyrolactone, and γ-butyrolactone is formed by the film formed on the negative electrode as a result of this reaction. It is considered that the reaction between the anode and the negative electrode is suppressed. As described above, since the non-aqueous electrolyte contains vinylene carbonate, the reductive decomposition of the cyclic carboxylic acid ester at the negative electrode during charging is suppressed, so that the charge / discharge cycle characteristics are improved.

【0017】前記ビニレンカーボネートの添加量は、ビ
ニレンカーボネートも含めた電解液の総質量に対して
0.1重量%以上2重量%以下が好ましい。
The addition amount of the vinylene carbonate is preferably 0.1% by weight or more and 2% by weight or less based on the total mass of the electrolytic solution including the vinylene carbonate.

【0018】ビニレンカーボネートの添加量が0.1重
量%未満だと、負極上に安定な皮膜が十分に形成されな
いために負極でのγ−ブチロラクトンの還元分解が抑制
されず、充放電サイクル特性が低下するので好ましくな
い。2重量%を越えると、余剰のビニレンカーボネート
が正極で酸化分解してガスが発生して、電池がふくれる
ことによって充放電サイクル特性が低下するので好まし
くない。
When the amount of vinylene carbonate added is less than 0.1% by weight, a stable film is not sufficiently formed on the negative electrode, so that the reductive decomposition of γ-butyrolactone on the negative electrode is not suppressed and the charge-discharge cycle characteristics are improved. It is not preferable because it decreases. If it exceeds 2% by weight, excess vinylene carbonate is oxidatively decomposed at the positive electrode to generate gas, which causes the battery to swell and deteriorates the charge / discharge cycle characteristics, which is not preferable.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の一実
施形態にかかる角形非水電解質電池1の概略断面図であ
る。この角形非水電解質電池1は、正極3と、負極4と
がセパレータ5を介して巻回された電極群2と、図示し
ない非水電解質とを電池ケースに収納してなるものであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a prismatic nonaqueous electrolyte battery 1 according to an embodiment of the present invention. This prismatic non-aqueous electrolyte battery 1 is configured by accommodating a positive electrode 3, an electrode group 2 in which a negative electrode 4 is wound with a separator 5 in between, and a non-aqueous electrolyte (not shown) in a battery case.

【0020】そして、電池ケース6には、安全弁8を設
けた電池蓋7がレーザー溶接によって取り付けられ、負
極端子9は負極リード11を介して負極4と接続され、
正極3は電池ケース6の内壁と正極リード10により電
気的に接続されている。
A battery lid 7 provided with a safety valve 8 is attached to the battery case 6 by laser welding, and the negative electrode terminal 9 is connected to the negative electrode 4 via a negative electrode lead 11.
The positive electrode 3 is electrically connected to the inner wall of the battery case 6 by the positive electrode lead 10.

【0021】本発明において、正極活物質としては、一
般式LiMMn2−z(0<z≦0.5)で表さ
れるリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。Mは、
Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Znから選ばれる1種
以上の元素であり、このうち、Co、Ni、Cuが好ま
しく、特にNiが好ましい。
In the present invention, as the positive electrode active material, a lithium transition metal composite oxide represented by the general formula LiM z Mn 2 -z O 4 (0 <z ≦ 0.5) is used. M is
It is one or more elements selected from Cr, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn, among which Co, Ni, and Cu are preferable, and Ni is particularly preferable.

【0022】本発明で用いられる前記LiMMn
2−z(Mは、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Z
nから選ばれる1種以上の元素、0<z≦0.5)は、
固相反応法またはゾルゲル法により合成することができ
る。固相反応法を用いる場合、炭酸リチウム等のリチウ
ム化合物と、二酸化マンガン等のマンガン化合物と、硝
酸ニッケル等の遷移金属化合物とを混合して、600〜
900℃の温度範囲で焼成する工程を、この過程で加圧
処理を行いながら反復することにより正極活物質を合成
できる。ゾルゲル法を用いる場合には、リチウムの無機
塩、水酸化物及び有機酸塩のうちの一つ又はこれらの混
合物をマンガン用の出発原料として用い、選択された金
属の無機塩及び有機酸塩のうちの一つ又はこれらの混合
物を置換金属種M用の出発原料として用いる。そして、
アンモニア水をこれらの出発原料のアルコール溶液又は
水溶液に添加してゲル状物質を得るゲル化工程と、得ら
れたゲル状物質を焼成する工程とを実施することにより
正極活物質を合成できる。
The LiM z Mn used in the present invention
2-z O 4 (M is Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Z
one or more elements selected from n, 0 <z ≦ 0.5),
It can be synthesized by a solid-phase reaction method or a sol-gel method. When the solid-phase reaction method is used, a lithium compound such as lithium carbonate, a manganese compound such as manganese dioxide, and a transition metal compound such as nickel nitrate are mixed to obtain 600 to
The positive electrode active material can be synthesized by repeating the step of firing in the temperature range of 900 ° C. while performing the pressure treatment in this process. When using the sol-gel method, one or a mixture of inorganic salts, hydroxides and organic acid salts of lithium is used as a starting material for manganese, and the inorganic and organic acid salts of the selected metal are used. One of them or a mixture thereof is used as a starting material for the substituted metal species M. And
A positive electrode active material can be synthesized by performing a gelling step of adding ammonia water to an alcoholic solution or an aqueous solution of these starting materials to obtain a gel-like substance and a step of firing the obtained gel-like substance.

【0023】上記のようにして得られたリチウム遷移金
属複合酸化物と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合
剤を調製し、この正極合剤を金属箔からなる正極集電体
に塗布することにより正極を製造することができる。
The lithium-transition metal composite oxide obtained as described above, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is composed of a metal foil as a positive electrode current collector. The positive electrode can be produced by applying it to the body.

【0024】導電剤の種類は特に制限されず、金属であ
っても非金属であってもよい。金属の導電剤としては、
CuやNiなどの金属元素から構成される材料を挙げる
ことができる。また、非金属の導電剤としては、グラフ
ァイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッ
チェンブラックなどの炭素材料を挙げることができる。
The type of the conductive agent is not particularly limited, and it may be a metal or a nonmetal. As a metal conductive agent,
Examples thereof include materials composed of metal elements such as Cu and Ni. Examples of the non-metal conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, acetylene black and Ketjen black.

【0025】結着剤は、電極製造時に使用する溶媒や電
解液に対して安定な材料であれば特にその種類は制限さ
れない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セル
ロース、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、
ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン
−ブタジエン−スチレンブロック共重合体およびその水
素添加物、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン−イ
ソプレン−スチレンブロック共重合体およびその水素添
加物、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−α−オレフ
ィン(炭素数2〜12)共重合体、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロ
エチレン−エチレン共重合体などを用いることができ
る。
The binder is not particularly limited in its kind as long as it is a material which is stable with respect to the solvent and electrolytic solution used at the time of manufacturing the electrode. Specifically, polyethylene, polypropylene,
Polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber,
Butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, styrene-butadiene-styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene-ethylene-butadiene-styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene-isoprene-styrene block copolymer and The hydrogenated product, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene-vinyl acetate copolymer, propylene-α-olefin (C2-12) copolymer, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoro An ethylene-ethylene copolymer or the like can be used.

【0026】正極集電体には、例えば、Al、Ta、N
b、Ti、Hf、Zr、Zn、W、Bi、およびこれら
の金属を含む合金などを例示することができる。これら
の金属は電解液中での陽極酸化によって表面に不動態皮
膜を形成するため、正極集電体と電解液との接液部分に
おいて非水電解質が酸化分解するのを有効に防止するこ
とができる。その結果、非水系二次電池のサイクル特性
を有効に高めることができる。上記の金属のうち、A
l、Ti、Taおよびこれらの金属を含む合金を好まし
く使用することができる。特にAlおよびその合金は低
密度であるために他の金属を用いた場合と比べて正極集
電体の質量を小さくすることができる。そのため、電池
のエネルギー密度を向上させることができるので、特に
好ましい。尚、集電体の厚さは7μm以上20μm以下
が好ましい。
The positive electrode current collector includes, for example, Al, Ta, N
Examples thereof include b, Ti, Hf, Zr, Zn, W, Bi, and alloys containing these metals. Since these metals form a passivation film on the surface by anodic oxidation in the electrolytic solution, it is possible to effectively prevent the non-aqueous electrolyte from oxidatively decomposing in the liquid contact portion between the positive electrode current collector and the electrolytic solution. it can. As a result, the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery can be effectively improved. Of the above metals, A
1, Ti, Ta and alloys containing these metals can be preferably used. In particular, Al and its alloys have a low density, so that the mass of the positive electrode current collector can be reduced as compared with the case of using other metals. Therefore, the energy density of the battery can be improved, which is particularly preferable. The thickness of the current collector is preferably 7 μm or more and 20 μm or less.

【0027】上記のようにして得られた正極合剤を正極
集電体へ塗布する場合、公知の手段によって行うことが
できる。混合物がスラリー状である場合は、例えばドク
ターブレードなどを用いて集電体上に塗布することがで
きる。また、混合物がペースト状である場合は、例えば
ローラーコーティングなどによって集電体上に塗布する
ことができる。溶媒を使用している場合は乾燥して溶媒
を除去することによって、電極を作製することができ
る。
When the positive electrode mixture obtained as described above is applied to the positive electrode current collector, it can be carried out by a known means. When the mixture is in the form of a slurry, it can be applied onto the current collector using, for example, a doctor blade. When the mixture is in the form of paste, it can be applied onto the current collector by, for example, roller coating. If a solvent is used, the electrode can be prepared by drying to remove the solvent.

【0028】負極活物質としては、リチウム金属、リチ
ウムを吸臓・放出可能な物質であるリチウム−アルミニ
ウム合金、リチウム−鉛合金、リチウム−錫合金などの
リチウム合金、Li(LiN)などの窒化リチウ
ム、黒鉛、コークス、熱分解炭素類、ガラス上炭素類、
有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビー
ズ、炭素繊維、活性炭などの炭素材料、WO、MoO
、SnO、SnO、TiO、NbOなどの遷移
金属酸化物を用いることができる。これらの負極活物質
は、一種類だけを選択して使用しても良いし、二種類以
上を組み合わせて使用しても良い。
As the negative electrode active material, lithium metal, lithium alloys capable of absorbing and releasing lithium, lithium alloys such as lithium-aluminum alloy, lithium-lead alloy and lithium-tin alloy, Li 5 (Li 3 N), etc. Lithium nitride, graphite, coke, pyrolytic carbons, carbons on glass,
Carbon materials such as fired bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers and activated carbon, WO 2 , MoO
Transition metal oxides such as 2 , SnO 2 , SnO, TiO 2 , and NbO 3 can be used. Only one kind of these negative electrode active materials may be selected and used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

【0029】負極集電体の材質は、銅、ニッケル、ステ
ンレス等の金属であるのが好ましく、これらの中では薄
膜に加工しやすく安価であることから銅箔がより好まし
い。
The material of the negative electrode current collector is preferably a metal such as copper, nickel or stainless steel, and among these, a copper foil is more preferable because it is easily processed into a thin film and is inexpensive.

【0030】負極の製造方法は特に制限されず、上記の
正極の製造方法と同様の方法により製造することができ
る。
The method for producing the negative electrode is not particularly limited, and the negative electrode can be produced by the same method as the above-mentioned method for producing the positive electrode.

【0031】本発明で用いられる環状カルボン酸エステ
ルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロ
ラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、α−メ
チル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラ
クトン、α−アンゲリカラクトン、α−メチレン−γ−
ブチロラクトン、γ−ヘキサノラクトン、γ−ノナノラ
クトン、γ−オクタノラクトン、γ−メチル−γ−デカ
ノラクトン等が挙げられる。また、これら環状カルボン
酸エステルの炭素と結合している水素の一部がフッ素で
置換しているものであってもよい。これらの有機溶媒
は、一種類だけを選択して使用してもよいし、二種類以
上を組み合わせて用いてもよい。このうち環状カルボン
酸エステルとしては、γ−ブチロラクトンが好ましい。
Examples of the cyclic carboxylic acid ester used in the present invention include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, α-angelica lactone, α-methylene-γ-
Butyrolactone, γ-hexanolactone, γ-nonanolactone, γ-octanolactone, γ-methyl-γ-decanolactone and the like can be mentioned. Further, a part of hydrogen bonded to carbon of these cyclic carboxylic acid esters may be replaced with fluorine. Only one kind of these organic solvents may be selected and used, or two or more kinds thereof may be used in combination. Of these, γ-butyrolactone is preferable as the cyclic carboxylic acid ester.

【0032】環状カルボン酸エステル以外の溶媒として
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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスル
ホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,
2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチ
ルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテー
ト、トリフルオロプロピレンカーボネート、3−メチル
−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、プ
ロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジプロピルカ
ーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルイソ
プロピルカーボネート等が挙げられる。これらの有機溶
媒は、一種類だけを選択して使用してもよいし、二種類
以上を組み合わせて用いてもよい。
As the solvent other than the cyclic carboxylic acid ester, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,
2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolane, methyl acetate, trifluoropropylene carbonate, 3-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, dipropyl carbonate , Methyl propyl carbonate, ethyl isopropyl carbonate and the like. Only one kind of these organic solvents may be selected and used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

【0033】本発明においては、さらに、ビニレンカー
ボネートが非水電解質に含まれることが好ましい。ビニ
レンカーボネートの添加量は、ビニレンカーボネートも
含めた電解液の総質量に対して0.1重量%以上2重量
%以下が好ましい。
In the present invention, vinylene carbonate is preferably contained in the non-aqueous electrolyte. The addition amount of vinylene carbonate is preferably 0.1% by weight or more and 2% by weight or less with respect to the total mass of the electrolytic solution including vinylene carbonate.

【0034】非水電解液の電解質塩としては、LiCl
、LiAsF、LiPF、LiBF等の無機
リチウム塩や、LiCFSO、LiN(CFSO
、LiN(CFCFSO、LiC
(CFSO等の含フッ素有機リチウム塩等を
挙げることができる。これらの溶質は、一種類だけを選
択して使用してもよいし、二種類以上を組み合わせて用
いてもよい。このうち電解質塩としては、LiBF
好ましい。
As the electrolyte salt of the non-aqueous electrolytic solution, LiCl
Inorganic lithium salts such as O 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , and LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and LiN (CF 3 SO
2) 2, LiN (CF 3 CF 2 SO 2) 2, LiC
Examples thereof include a fluorine-containing organic lithium salt such as (CF 3 SO 2 ) 3 . Only one kind of these solutes may be selected and used, or two or more kinds thereof may be used in combination. Of these, LiBF 4 is preferable as the electrolyte salt.

【0035】電解質としては、上記電解液以外にも固体
状またはゲル状の電解質を用いることができる。このよ
うな電解質としては、無機固体電解質のほか、ポリエチ
レンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドまたはこれ
らの誘導体などが例示できる。
As the electrolyte, a solid or gel electrolyte can be used in addition to the above-mentioned electrolyte solution. Examples of such an electrolyte include an inorganic solid electrolyte, polyethylene oxide, polypropylene oxide, or a derivative thereof.

【0036】さらに、界面活性効果を有する化合物を非
水電解液に添加しても良い。界面活性効果を有する化合
物の例としては、リン酸エステルや一般式R−OCO
O−Rで記載される化合物がある。リン酸エステルの
例としてはトリスノルマルブチルホスフェートがあり、
一般式R−OCOO−Rで記載される化合物の例と
しては、Rは、炭素数4〜12の飽和又は不飽和の炭
化水素基であり、直鎖状又は分岐状のいずれでもよい。
このようなRとして、例えば、イソプロピル基、n−
ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチ
ル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル
基、2−メチル−2−プロペニル基、1−メチレンプロ
ピル基、1−メチル2−メチルプロピル基、ヘキシル
基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の脂肪族炭化水
素基が挙げられる。
Further, a compound having a surface active effect may be added to the non-aqueous electrolytic solution. Examples of the compound having a surface active effect include phosphoric acid ester and general formula R 1 -OCO.
Is the are compounds described in O-R 2. An example of a phosphoric acid ester is tris-n-butyl phosphate,
As an example of the compound represented by the general formula R 1 -OCOO-R 2 , R 1 is a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, which may be linear or branched. .
Examples of R 1 include isopropyl group and n-
Butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-methylenepropyl group, 1-methyl 2 -Methylpropyl group, hexyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, and other aliphatic hydrocarbon groups.

【0037】Rは、炭素数1〜12の飽和又は不飽和
の炭化水素基であり、直鎖状又は分岐状のいずれでもよ
い。このようなRとして、例えば、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、
イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1−
ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、2−メ
チル2−プロペニル基、1−メチレンプロピル基、1−
メチル2−メチルプロピル基、1,2−ジメチルビニル
基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル
基、ペンチル基、1−メチルブチル基、1−メチル2−
メチルプロピル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル
基、デシル基等の脂肪族炭化水素基が挙げられる。
R 2 is a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, which may be linear or branched. Examples of R 2 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group,
Isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1-
Butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 2-methyl 2-propenyl group, 1-methylenepropyl group, 1-
Methyl 2-methylpropyl group, 1,2-dimethylvinyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, pentyl group, 1-methylbutyl group, 1-methyl2-
Examples thereof include aliphatic hydrocarbon groups such as methylpropyl group, hexyl group, octyl group, nonyl group and decyl group.

【0038】界面活性効果を有する化合物としては、特
にジノルマルブチルカ−ボネート(DNBC)が好まし
い。低温での電解液の粘性増加を抑制しつつ、電解液の
濡れ性を向上できるからである。
As the compound having a surface active effect, dinormal butyl carbonate (DNBC) is particularly preferable. This is because the wettability of the electrolytic solution can be improved while suppressing an increase in the viscosity of the electrolytic solution at low temperatures.

【0039】セパレータとしては、絶縁性のポリエチレ
ン微多孔膜、ポリプロピレン微多孔膜、ポリエチレン不
織布、ポリプロピレン不織布などに電解液を含浸したも
のが使用できる。また、高分子固体電解質または高分子
固体電解質に電解液を含有させたゲル状電解質なども使
用できる。さらに、絶縁性の微多孔膜と高分子固体電解
質などを組み合わせて使用してもよい。そして、高分子
固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を使用する
場合、高分子中に含有させる電解液と、細孔中に含有さ
せる電解液とが異なっていてもよい。
As the separator, an insulating microporous polyethylene film, a polypropylene microporous film, a polyethylene nonwoven fabric, a polypropylene nonwoven fabric, or the like impregnated with an electrolytic solution can be used. In addition, a polymer solid electrolyte or a gel electrolyte in which a polymer solid electrolyte contains an electrolytic solution can also be used. Further, an insulating microporous film and a polymer solid electrolyte may be used in combination. When the porous solid polymer electrolyte membrane is used as the solid polymer electrolyte, the electrolytic solution contained in the polymer may be different from the electrolytic solution contained in the pores.

【0040】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明
する。なお、本発明は下記実施例により何ら限定される
ものではない。
The present invention will be described in detail below based on examples. The present invention is not limited to the following examples.

【0041】<実施例1ないし3、および比較例2、3
>LiNi0.5Mn1.592重量部と、導電剤
のアセチレンブラック3重量部と、結着剤のポリフッ化
ビニリデン5重量部とを混合し、N−メチル−2−ピロ
リドンを適宜加えて分散させ、スラリーを調製した。こ
のスラリーを、厚さが20μmのアルミ製の正極集電体
の両面に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで圧
縮成形することにより正極4を作製した。
<Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 and 3
> 92 parts by weight of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , 3 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed, and N-methyl-2-pyrrolidone is appropriately added. In addition, they were dispersed to prepare a slurry. This slurry was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum having a thickness of 20 μm, dried, and then compression-molded with a roll press to prepare a positive electrode 4.

【0042】黒鉛90重量部と、ポリフッ化ビニリデン
10重量部とを混合し、N−メチル−2−ピロリドンを
適宜加えて分散させ、スラリーを調製した。このスラリ
ーを厚さ10μmの銅製の負極集電体の両面に均一に塗
布、乾燥させた後、ロールプレスで圧縮成形することに
より負極3を作製した。
90 parts by weight of graphite and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride were mixed, and N-methyl-2-pyrrolidone was appropriately added and dispersed to prepare a slurry. The slurry was uniformly applied to both surfaces of a copper negative electrode current collector having a thickness of 10 μm, dried, and then compression-molded by a roll press to prepare a negative electrode 3.

【0043】セパレータ5には、厚さ25μmの微多孔
性ポリエチレンフィルムを用いた。
For the separator 5, a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm was used.

【0044】非水電解質としては、γ−ブチロラクトン
(GBL)とエチレンカーボネート(EC)とを、表1
に示すような割合で混合したものを用いた。なお、表中
における「非水溶媒成分(vol%)」の数値は、GBLとE
Cとの混合物中における各成分の体積%を示す。また、
電解質塩としては、LiBFを使用し、その濃度はG
BLとECとの混合物に対して1.5Mとした。
As the non-aqueous electrolyte, γ-butyrolactone (GBL) and ethylene carbonate (EC) are shown in Table 1.
The mixture was used in the ratio shown in. In addition, the numerical value of "non-aqueous solvent component (vol%)" in the table is GBL and E.
The volume% of each component in the mixture with C is shown. Also,
LiBF 4 is used as the electrolyte salt, and its concentration is G
It was 1.5M for the mixture of BL and EC.

【0045】上述の構成要素を用いて、幅30mm、高
さ48mm、厚さ4.15mmの角形非水電解質電池1
を作製した。
A prismatic nonaqueous electrolyte battery 1 having a width of 30 mm, a height of 48 mm and a thickness of 4.15 mm is manufactured by using the above-mentioned components.
Was produced.

【0046】<実施例4、5>非水電解質として、GB
Lと、ECと、エチルメチルカーボネート(EMC)ま
たはジエチルカーボネート(DEC)とを、表1に示す
割合で混合したものを用いた以外は、実施例1と同様に
して角型非水電解質電池1を作製した。なお、表中にお
ける「非水溶媒成分(vol%)」の数値は、GBLと、EC
と、EMCまたはDECとの混合物中における各成分の
体積%を示す。
<Examples 4 and 5> GB was used as the non-aqueous electrolyte.
Square non-aqueous electrolyte battery 1 was used in the same manner as in Example 1 except that L, EC, and ethyl methyl carbonate (EMC) or diethyl carbonate (DEC) were mixed in the proportions shown in Table 1. Was produced. In addition, the numerical value of "non-aqueous solvent component (vol%)" in the table is GBL and EC.
And% by volume of each component in the mixture with EMC or DEC.

【0047】<実施例6ないし16>正極活物質として
表1に記載した化合物を用いたことと、非水電解質にビ
ニレンカーボネートを添加したこと以外は、実施例2と
同様にして角形非水電解質電池1を作製した。なお、表
中において、VCの混合割合である「成分(wt%)」は、
VCも含めた電解液の総質量に対するVCの重量%を示
す。
<Examples 6 to 16> A prismatic non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2 except that the compounds shown in Table 1 were used as the positive electrode active material and vinylene carbonate was added to the non-aqueous electrolyte. A battery 1 was produced. In the table, the "ingredient (wt%)", which is the mixing ratio of VC, is
The weight% of VC with respect to the total mass of the electrolytic solution including VC is shown.

【0048】<比較例1、4>正極活物質として表1に
記載した化合物を用いたこと、非水電解質中に環状カル
ボン酸エステルを含まないこと、及び、電解質塩として
LiPFを使用したこと以外は実施例2と同様にして
角形非水電解質電池1を作製した。
<Comparative Examples 1 and 4> The compounds shown in Table 1 were used as the positive electrode active material, no cyclic carboxylic acid ester was contained in the non-aqueous electrolyte, and LiPF 6 was used as the electrolyte salt. Except for the above, a prismatic nonaqueous electrolyte battery 1 was produced in the same manner as in Example 2.

【0049】なお、比較例4以外のすべての電池におい
ては、界面活性剤として総電解液重量に対し3wt%の
ジノルマルブチルカーボネート(DNBC)を添加し
た。
In all batteries other than Comparative Example 4, 3 wt% of dinormal butyl carbonate (DNBC) was added as a surfactant to the total weight of the electrolytic solution.

【0050】<測定>実施例1ないし16および比較例
1ないし3の電池について、25℃において、600m
Aの電流で4.8Vまで充電し、4.8Vの定電圧で3
時間充電した後、600mAの電流で3.5Vまで放電
することを1サイクルとして、300サイクルの充放電
試験を行った。これらの電池の1サイクル目の放電容量
に対する300サイクル目の放電容量の比(%)を容量
維持率として表1にまとめた。なお、1サイクル目の放
電容量を表1に「放電容量」として記載し、この時の平
均放電電圧を表1に「平均放電電圧」として記載した。
ここで、平均放電電圧は、放電時間の中間点の電圧とし
た。
<Measurement> For the batteries of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3, 600 m at 25 ° C.
Charged up to 4.8V with current of A, and 3 with constant voltage of 4.8V
After charging for a period of time, discharging to 3.5 V at a current of 600 mA was set as one cycle, and a 300-cycle charge / discharge test was performed. The ratio (%) of the discharge capacity at the 300th cycle to the discharge capacity at the first cycle of these batteries is summarized in Table 1 as the capacity retention rate. The discharge capacity at the first cycle is shown in Table 1 as "discharge capacity", and the average discharge voltage at this time is shown in Table 1 as "average discharge voltage".
Here, the average discharge voltage was the voltage at the midpoint of the discharge time.

【0051】つぎに、比較例4の電池のみ、充電電圧を
4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした以外は、上記
試験と同様の条件で充放電試験をおこなった。
Next, only the battery of Comparative Example 4 was subjected to a charge / discharge test under the same conditions as the above test except that the charging voltage was 4.2V and the discharge end voltage was 3.0V.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】<結果>正極活物質としてLiMn
を用いた比較例4の電池では平均放電電圧が3.8Vで
あったのに対し、正極活物質としてLiMMn2−z
を用いた実施例1ないし11の電池では平均放電電
圧が4.7Vと著しく高かった。また、正極活物質中の
Ni含有量を変化させた実施例12ないし16では、N
i含有量が増加するにしたがって、放電容量が595か
ら605mAhまで増加し、平均放電電圧は3.9から
4.7Vまで増加した。以上より、正極活物質としてL
iMMn2−zを用いることにより高いエネルギ
ー密度を備えた非水電解質電池を得ることができること
が分かった。
<Results> LiMn 2 O 4 was used as the positive electrode active material.
The average discharge voltage was 3.8 V in the battery of Comparative Example 4 using, while LiM z Mn 2-z was used as the positive electrode active material.
The batteries of Examples 1 to 11 using O 4 had a remarkably high average discharge voltage of 4.7V. In Examples 12 to 16 in which the Ni content in the positive electrode active material was changed, N
As the i content increased, the discharge capacity increased from 595 to 605 mAh and the average discharge voltage increased from 3.9 to 4.7V. From the above, L as the positive electrode active material
iM z Mn 2-z O 4 was found that it is possible to obtain a nonaqueous electrolyte battery having a high energy density by using a.

【0054】電解質中のGBL濃度が50体積%未満で
ある比較例1ないし3では容量保持率が60%以下であ
るのに対し、電解質中にGBLを50体積%以上含む実
施例1ないし16では、容量保持率が75%以上と著し
く高かった。これは、酸化分解電位が極めて高いGBL
が電解質中に含まれるために、4.7Vという非常に貴
な電位の正極上での電解質の酸化分解反応が抑制された
ためと考えられる。GBLの含有量が50体積%未満の
比較例2、3において容量保持率が低かったのは、GB
L濃度が低かったために、ECの酸化分解が正極上で優
先的に進行したためと考えられる。したがって、電解質
中のGBLの割合は50体積%以上であることが好まし
い。
In Comparative Examples 1 to 3 in which the GBL concentration in the electrolyte is less than 50% by volume, the capacity retention rate is 60% or less, whereas in Examples 1 to 16 in which the GBL concentration in the electrolyte is 50% by volume or more. The capacity retention rate was remarkably high at 75% or more. This is due to the extremely high oxidative decomposition potential of GBL.
It is considered that the oxidative decomposition reaction of the electrolyte on the positive electrode having a very noble potential of 4.7 V was suppressed due to the inclusion of the above in the electrolyte. In Comparative Examples 2 and 3 in which the GBL content was less than 50% by volume, the capacity retention rate was low.
It is considered that the oxidative decomposition of EC proceeded preferentially on the positive electrode because the L concentration was low. Therefore, the proportion of GBL in the electrolyte is preferably 50% by volume or more.

【0055】VCが添加された実施例6ないし9では、
容量保持率が81〜85%なのに対し、VCが添加され
ていない実施例2では、容量保持率が80%であった。
これは、VCが負極上でGBLに優先して反応すること
により緻密で安定な被膜を形成した結果、負極上でのG
BLの還元分解反応が抑制されることによると考えられ
る。したがって、電解質中にVCが含まれることによ
り、優れた充放電サイクル特性を備えた非水電解質電池
を得ることができる。
In Examples 6 to 9 to which VC was added,
While the capacity retention rate was 81 to 85%, in Example 2 in which VC was not added, the capacity retention rate was 80%.
This is because VC reacts preferentially over GBL on the negative electrode to form a dense and stable film, resulting in G on the negative electrode.
It is considered that the reductive decomposition reaction of BL is suppressed. Therefore, the inclusion of VC in the electrolyte makes it possible to obtain a non-aqueous electrolyte battery having excellent charge / discharge cycle characteristics.

【0056】実施例7、10および11を比較すること
により、置換金属種の影響について検討する。Co(実
施例10)とCu(実施例11)とは、容量維持率が共
に80%であったが、放電容量については、Cuが59
0mAhなのに対しCoが598mAhと、Coの方が
大きかった。したがって、CoとCuとを比較した場
合、置換金属種としてCoを用いた方が、高いエネルギ
ー密度の非水電解質電池を得ることができる。他方、N
i(実施例7)は、放電容量が605mAh、容量維持
率が85%と、両者ともにCo、Cuに比べて優れてい
た。したがって、Niを置換金属種とすることにより、
高いエネルギー密度を有し、かつ優れた充放電サイクル
特性を備えた非水電解質電池を得ることができる。以上
より、置換金属種としては、Co、Cu、Niが好まし
く、特にNiが好ましいことがわかった。
The effect of the substituted metal species will be examined by comparing Examples 7, 10 and 11. Both Co (Example 10) and Cu (Example 11) had a capacity retention rate of 80%, but the discharge capacity was 59 for Cu.
Co was 598 mAh, which was larger than that of 0 mAh. Therefore, when Co and Cu are compared, a non-aqueous electrolyte battery having a higher energy density can be obtained by using Co as the substitution metal species. On the other hand, N
In i (Example 7), the discharge capacity was 605 mAh and the capacity retention rate was 85%, both of which were superior to Co and Cu. Therefore, by using Ni as the substitution metal species,
A non-aqueous electrolyte battery having a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained. From the above, it was found that Co, Cu, and Ni are preferable as the substitutional metal species, and Ni is particularly preferable.

【0057】(まとめ)以上より、リチウムイオンと可
逆的に電気化学的反応をする正極活物質を含む正極と、
負極と、非水溶媒を含む非水電解質とからなる非水電解
質電池において、前記正極活物質が一般式LiMMn
2−z(Mは、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Z
nから選ばれる1種以上の元素、0<z≦0.5)で表
されるリチウム遷移金属複合酸化物であり、前記非水溶
媒が50体積%以上の割合で環状カルボン酸エステルを
含むことにより、高いエネルギー密度と、優れた充放電
サイクル特性とを有する非水電解質電池を得ることがで
きることがわかった。
(Summary) From the above, a positive electrode containing a positive electrode active material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions,
In a non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent, the positive electrode active material has a general formula of LiM z Mn.
2-z O 4 (M is Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Z
It is a lithium-transition metal composite oxide represented by one or more elements selected from n and 0 <z ≦ 0.5), and the non-aqueous solvent contains a cyclic carboxylic acid ester in a proportion of 50% by volume or more. It was found that a non-aqueous electrolyte battery having a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

【0058】<他の実施形態>本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。
<Other Embodiments> The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention. In addition to the above, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0059】上記した実施形態では、角形非水電解質電
池1として説明したが、電池構造は特に限定されず、円
筒形、袋状、リチウムポリマー電池等としてもよいこと
は勿論である。
In the above-mentioned embodiment, the prismatic non-aqueous electrolyte battery 1 is described, but the battery structure is not particularly limited, and it is needless to say that it may be a cylindrical, bag-shaped, lithium polymer battery or the like.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明の非水電解質電池によれば、高い
エネルギー密度と、優れた充放電サイクル特性とを有す
る非水電解質電池を得ることができる。
According to the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, a non-aqueous electrolyte battery having a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

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

【図1】 本発明の一実施形態の角形非水電解質電池の
縦断面図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a prismatic nonaqueous electrolyte battery according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…角形非水電解質電池 2…電極群 3…正極 4…負極 5…セパレータ 6…電池ケース 7…電池蓋 8…安全弁 9…負極端子 10…正極リード 11…負極リード 1. Square non-aqueous electrolyte battery 2 ... Electrode group 3 ... Positive electrode 4 ... Negative electrode 5 ... Separator 6 ... Battery case 7 ... Battery lid 8 ... Safety valve 9 ... Negative electrode terminal 10 ... Positive electrode lead 11 ... Negative electrode lead

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Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムイオンと可逆的に電気化学的反
応をする正極活物質を含む正極と、負極と、非水溶媒を
含む非水電解質とからなる非水電解質電池において、前
記正極活物質が一般式LiMMn2−z(Mは、
Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Znから選ばれる1種
以上の元素、0<z≦0.5)で表されるリチウム遷移
金属複合酸化物であり、前記非水溶媒が50体積%以上
の割合で環状カルボン酸エステルを含むことを特徴とす
る非水電解質電池。
1. A non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent, wherein the positive electrode active material is formula LiM z Mn 2-z O 4 (M is
A lithium transition metal composite oxide represented by one or more elements selected from Cr, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn, 0 <z ≦ 0.5), and the nonaqueous solvent is 50% by volume or more A non-aqueous electrolyte battery comprising a cyclic carboxylic acid ester in a proportion of.
【請求項2】 前記環状カルボン酸エステルがγ−ブチ
ロラクトンであることを特徴とする請求項1記載の非水
電解質電池。
2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the cyclic carboxylic acid ester is γ-butyrolactone.
【請求項3】 前記非水電解質がビニレンカーボネート
を含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
非水電解質電池。
3. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte contains vinylene carbonate.
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