JP2003272705A - Film packaged nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Film packaged nonaqueous electrolyte secondary battery

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JP2003272705A
JP2003272705A JP2003062334A JP2003062334A JP2003272705A JP 2003272705 A JP2003272705 A JP 2003272705A JP 2003062334 A JP2003062334 A JP 2003062334A JP 2003062334 A JP2003062334 A JP 2003062334A JP 2003272705 A JP2003272705 A JP 2003272705A
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弘志 屋ケ田
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達治 沼田
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film packaged nonaqueous electrolyte secondary battery with high battery characteristics especially high charging discharging characteristics and shelf life characteristics, and furthermore having high safety and no swelling of the outer shape of the battery. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery is prepared by covering a power generating element containing at least a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, and using a lithium manganese composite oxide in the positive electrode, and in the case where the electrolyte contains a composition which can generate hydrogen ions by reacting with water, a hydrogen ion trapping agent is arranged in a place in contact with the electrolyte inside the battery. <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、発電要素をフィル
ムで外装したフィルム外装非水電解液二次電池に関す
る。更に詳細には膨れを抑制したフィルム外装非水電解
液二次電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery in which a power-generating element is covered with a film. More specifically, it relates to a film-coated non-aqueous electrolyte secondary battery in which swelling is suppressed.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム箔に熱融着性樹脂膜をラミ
ネートしたアルミニウムラミネートフィルム等のフィル
ム外装体に発電要素を封入し、電流取り出しのための金
属リードがフィルム外装体の融着部分を経由して内部か
ら外部へ取り出されている構成の非水電解液電池が従来
より知られている。近年の電子機器の薄型軽量化に伴っ
て、電池についても薄型軽量化が強く望まれている中
で、このようなフィルム外装電池は、外装体として硬い
金属缶を用いた電池に比べて有利である。
2. Description of the Related Art A power generating element is enclosed in a film outer package such as an aluminum laminate film obtained by laminating a heat-fusible resin film on an aluminum foil, and metal leads for taking out an electric current pass through the fused portion of the film outer package. Conventionally, a non-aqueous electrolyte battery having a configuration of being taken out from inside to outside is known. With the recent trend toward thinner and lighter electronic devices, there is a strong demand for thinner and lighter batteries, and such film-encased batteries are more advantageous than batteries using a hard metal can as an outer body. is there.

【0003】フィルム外装電池に要求される性能とし
て、(イ)高エネルギー密度(高充放電容量)、高サイ
クル特性、自己放電による保存容量特性等の一般的な電
池性能に加えて、(ロ)外装が柔軟なフィルムであるた
め、金属缶を外装体として用いた電池に比べ安全性、例
えば外形の変形等少ないこと等の特性が挙げられる。
In addition to general battery performance such as (a) high energy density (high charge / discharge capacity), high cycle characteristics, and storage capacity characteristics due to self-discharge, (b) Since the outer packaging is a flexible film, it has characteristics such as safety, for example, less deformation of the outer shape, etc., as compared with a battery using a metal can as the outer packaging.

【0004】最近、マンガン酸リチウムがリチウムイオ
ン二次電池用の正極材料の一つとして非常に期待を集め
ている。マンガン酸リチウムは化学式LiMn24で表
されるスピネル構造をとり、λ−MnO2との組成間で
4V級の正極材料として機能する。スピネル構造のマン
ガン酸リチウムはLiCoO2等が有するような層状構
造とは異なる3次元のホスト構造を持つため、理論容量
のほとんどが使用可能であり、サイクル特性に優れるこ
とが期待される。
Recently, lithium manganate has been highly expected as one of the positive electrode materials for lithium ion secondary batteries. Lithium manganate has a spinel structure represented by the chemical formula LiMn 2 O 4 , and functions as a 4V-class positive electrode material in the composition with λ-MnO 2 . Since lithium manganate having a spinel structure has a three-dimensional host structure different from the layered structure of LiCoO 2 and the like, most of the theoretical capacity can be used and it is expected that the cycle characteristics will be excellent.

【0005】また、スピネル構造のマンガン酸リチウム
は基本骨格を維持したままリチウムイオンの引き抜きが
可能であることから、充電時の酸素脱離開始温度が層状
岩塩構造のコバルト酸リチウムに比べて高温であり、安
全性の優れる正極材料として期待される。このような安
全性は、特に外装体として柔軟なフィルムを用いたフィ
ルム外装電池の場合に、重要である。
In addition, since lithium manganate having a spinel structure can extract lithium ions while maintaining the basic skeleton, the oxygen desorption initiation temperature during charging is higher than that of lithium cobalt oxide having a layered rock salt structure. And is expected as a positive electrode material with excellent safety. Such safety is important especially in the case of a film-clad battery using a flexible film as an outer package.

【0006】ところが、実際にはマンガン酸リチウムを
正極に用いたリチウム二次電池は、充放電を繰り返すこ
とによって徐々に容量が低下していく容量劣化が避けら
れず、その実用化には大きな問題が残されていた。
However, in practice, a lithium secondary battery using lithium manganate as a positive electrode cannot avoid capacity deterioration in which the capacity gradually decreases due to repeated charging and discharging, and there is a big problem in its practical application. Was left.

【0007】そこでマンガン酸リチウムを正極に用いた
有機電解液二次電池のサイクル特性を向上させるべく種
々の方法が検討されている。例えば、合成時の反応性を
改善することによる特性改善(特開平3−67464号
公報、特開平3−119656号公報、特開平3−12
7453号公報、特開平7−245106号公報、特開
平7−73883号公報等に開示)、粒径を制御するこ
とによる特性改善(特開平4−198028号公報、特
開平5−28307号公報、特開平6−295724号
公報、特開平7−97216号公報等に開示)、不純物
を除去することによる特性改善(特開平5−21063
号公報等に開示)などが挙げられるが、いずれも満足の
いくサイクル特性の向上は達成されていない。
Therefore, various methods have been investigated to improve the cycle characteristics of the organic electrolyte secondary battery using lithium manganate as the positive electrode. For example, characteristic improvement by improving reactivity during synthesis (Japanese Patent Laid-Open No. 3-67464, Japanese Patent Laid-Open No. 3-119656, Japanese Patent Laid-Open No. 3-12).
7453, JP-A-7-245106, JP-A-7-73883, etc.), and characteristic improvement by controlling the particle size (JP-A-4-198028, JP-A-5-28307, JP-A-6-295724, JP-A-7-97216, etc.), and characteristic improvement by removing impurities (JP-A-5-21063).
However, none of them have achieved satisfactory improvement in cycle characteristics.

【0008】以上とは別に特開平2−270268号公
報では、Liの組成比を化学量論比に対し十分過剰にす
ることによってサイクル特性の向上を目指した試みもな
されている。同様の過剰Li組成複合酸化物の合成につ
いては、特開平4−123769号公報、特開平4−1
47573号公報、特開平5−205744号公報、特
開平7−282798号公報等にも開示されている。こ
の手法によるサイクル特性の向上は実験的にも明らかに
確認できる。
In addition to the above, Japanese Patent Laid-Open No. 2-270268 makes an attempt to improve the cycle characteristics by making the Li composition ratio sufficiently excess with respect to the stoichiometric ratio. Regarding the synthesis of a similar excess Li-composite composite oxide, JP-A-4-123769 and JP-A-4-1-1.
It is also disclosed in Japanese Patent No. 47573, Japanese Patent Laid-Open No. 5-205744, Japanese Patent Laid-Open No. 7-228798. The improvement in cycle characteristics by this method can be clearly confirmed experimentally.

【0009】また、Li過剰組成と類似の効果をねらっ
たものとして、Mnスピネル材料LiMn24と、この
材料よりもLiリッチなLi−Mn複合酸化物Li2
24、LiMnO2、Li2MnO3等を混合させて正
極活物質として用いる技術も、特開平6−338320
号公報、特開平7−262984号公報等に開示されて
いる。ところがLiを過剰に添加したり、または別のL
iリッチな化合物と混合させたりすると、サイクル特性
が向上する一方で充放電容量値・充放電エネルギー値の
減少するため、高エネルギー密度と長サイクル寿命を両
立させることができない問題があった。これに対し、特
開平6−275276号公報では、高エネルギー密度、
ハイレートな充放電特性(充放電の際の電流が容量に対
して大きいこと)の向上、反応の完全性を狙い、比表面
積を大きくする試みがなされているが、逆に高サイクル
寿命の達成は困難である。
[0009] As an effect similar to the Li excess composition, an Mn spinel material LiMn 2 O 4 and a Li-Mn composite oxide Li 2 M richer in Li than this material are used.
A technique in which n 2 O 4 , LiMnO 2 , Li 2 MnO 3 and the like are mixed and used as a positive electrode active material is also disclosed in JP-A-6-338320.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-262984 and the like. However, if Li is added excessively or another L
When mixed with an i-rich compound, the cycle characteristics are improved while the charge / discharge capacity value / charge / discharge energy value is decreased, so that there is a problem that both high energy density and long cycle life cannot be achieved at the same time. On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-275276, a high energy density,
Attempts have been made to increase the specific surface area with the aim of improving the high-rate charging / discharging characteristics (the current during charging / discharging is larger than the capacity) and the completeness of the reaction. Have difficulty.

【0010】一方、Li−Mn−Oの三成分の化合物に
別の元素を添加することによって特性向上を図る検討も
行われてきた。例えば、Co、Ni、Fe、Crあるい
はAl等の添加・ドープである(特開平4−14195
4号公報、特開平4−160758号公報、特開平4−
169076号公報、特開平4−237970号公報、
特開平4−282560号公報、特開平4−28966
2号公報、特開平5−28991号公報、特開平7−1
4572号公報等に開示)。これらの金属元素添加は充
放電容量の低減を伴い、トータルの性能として満足する
ためには更に工夫が必要である。
On the other hand, studies have been conducted to improve the characteristics by adding another element to the three-component compound of Li-Mn-O. For example, addition or doping of Co, Ni, Fe, Cr, Al or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 14195/1992).
No. 4, JP-A-4-160758, and JP-A-4-160758.
169076, Japanese Patent Laid-Open No. 4-237970,
JP-A-4-282560, JP-A-4-28966
No. 2, JP-A-5-28991, JP-A 7-1.
Disclosed in Japanese Patent No. 4572). Addition of these metal elements is accompanied by a reduction in charge / discharge capacity, and further improvement is required to satisfy the total performance.

【0011】他元素添加の検討の中で、ホウ素添加は充
放電容量の減少をほとんど伴わずに、他の特性、例えば
サイクル特性、自己放電特性の改善が期待されている。
例えば特開平2−253560号公報、特開平3−29
7058号公報、特開平9−115515号公報でその
旨が開示されている。いずれも二酸化マンガンまたはリ
チウム・マンガン複合酸化物をホウ素化合物(例えばホ
ウ酸)と固相混合またはホウ素化合物の水溶液に浸漬
し、加熱処理をすることによりリチウム・マンガン・ホ
ウ素の複合酸化物を合成している。これらのホウ素化合
物とマンガン酸化物との複合体粒子粉末は表面活性が低
減しているため電解液との反応が抑制され容量の保存特
性が改善されることが期待された。
In the study of the addition of other elements, the addition of boron is expected to improve other characteristics such as cycle characteristics and self-discharge characteristics with almost no decrease in charge / discharge capacity.
For example, JP-A-2-253560 and JP-A-3-29
This is disclosed in Japanese Patent No. 7058 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-115515. In both cases, manganese dioxide or lithium-manganese composite oxide is solid-phase mixed with a boron compound (for example, boric acid) or immersed in an aqueous solution of a boron compound, and heat-treated to synthesize a lithium-manganese-boron composite oxide. ing. Since the surface activity of these composite particle powders of a boron compound and manganese oxide was reduced, it was expected that the reaction with the electrolytic solution would be suppressed and the storage characteristics of the capacity would be improved.

【0012】しかしながら、単にホウ素添加ということ
だけでは、粒成長やタップ密度の低減等が生じ、電池と
しての高容量化には直結しなかった。また、合成条件に
よってはカーボン負極との組み合わせ時の実効的な電位
範囲における容量低下が見られたり、電解液との反応抑
制が不十分なことがあり、保存特性の改善に満足できる
効果があったわけではなかった。
[0012] However, the mere addition of boron causes grain growth, a reduction in tap density, and the like, which does not directly lead to an increase in battery capacity. In addition, depending on the synthesis conditions, the capacity may decrease in the effective potential range when combined with the carbon negative electrode, or the reaction with the electrolytic solution may be insufficiently suppressed, and there is an effect that is satisfactory in improving storage characteristics. It didn't happen.

【0013】一方、マンガン酸リチウムをフィルム外装
型電池の正極に用いた場合に、期待された安全性につい
ても、満足できるものではなかった。即ち、充放電サイ
クルを繰り返したり、高温下で充電状態で保存しておく
と、電解液の分解に起因すると考えられるガスが発生し
て内圧が上昇し、フィルム外装電池では、電池外形が容
易に膨れるという問題があった。ガスが過剰に発生して
電池外装の破裂等が起こると安全上問題であるが、破裂
に至らないまでも、電池外形の膨張が、電気機器に搭載
した際に収納寸法を超えて周囲を圧迫するという問題も
ある。
On the other hand, when lithium manganate was used for the positive electrode of the film-clad battery, the expected safety was not satisfactory. That is, if the charge / discharge cycle is repeated or if the battery is stored in a charged state at a high temperature, a gas that is considered to be derived from the decomposition of the electrolytic solution is generated and the internal pressure rises. There was a problem of swelling. It is a safety issue if the battery exterior ruptures due to excessive gas generation, but even if it does not rupture, the expansion of the battery outline will exceed the storage dimensions when it is installed in an electric device and press the surroundings. There is also the problem of doing.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたように
マンガン酸リチウムLiMn24は現在主流の正極活物
質LiCoO2の代替材料として大きな期待を集める複
合酸化物であるものの、従来のLiMn24を用いた電
池は(1)高エネルギー密度(高充放電容量)の実現と
高サイクル寿命の両立が困難であること、(2)自己放
電による保存容量の減少の2点で問題があり、またそれ
に加えて、(3)LiMn24をフィルム外装型電池に
用いたときは、充放電サイクルを繰り返したり、高温下
で充電状態で保存しておくと、電解液の分解に起因する
と考えられるガスが発生し、電池外形が膨れるという問
題があった。
Although lithium manganate LiMn 2 O 4 as has been described above [0005] a composite oxide gather great expectations current mainstream of the positive electrode active substitute material for material LiCoO 2, a conventional LiMn 2 Batteries using O 4 have two problems: (1) it is difficult to achieve both high energy density (high charge / discharge capacity) and high cycle life, and (2) reduction of storage capacity due to self-discharge. In addition, (3) When LiMn 2 O 4 is used in a film-clad battery, repeated charge / discharge cycles or storage in a charged state at high temperature may result in decomposition of the electrolytic solution. There was a problem that the possible gas is generated and the outer shape of the battery swells.

【0015】これらの原因としては、電池製造の技術的
な問題ならびに電解液との相性等も指摘されているが、
正極材料自体や正極材料起因の影響によるものに着目す
ると以下のようなことが考えられる。
As the causes of these problems, it has been pointed out that there are technical problems in battery production and compatibility with the electrolytic solution.
Focusing on the positive electrode material itself and the influence of the positive electrode material, the following can be considered.

【0016】(1)高エネルギー密度(高充放電容量)
と高サイクル寿命の両立について:充放電サイクルに伴
う容量劣化の問題の原因は、Liの出入りに伴う電荷補
償としてMnイオンの平均価数が3価と4価の間で変化
し、そのためJahn−Teller歪みが結晶中に生
じてしまうこと、およびマンガン酸リチウムからのMn
の溶出ないしはMn溶出が起因するインピーダンス上昇
にある。すなわち充放電サイクルを繰り返すことにより
充放電容量が低下する容量劣化の原因としては、不純物
の影響、マンガン酸リチウムからのMnの溶出および溶
出したMnの負極活物質上あるいはセパレータ上への析
出、活物質粒子の遊離による不活性化、さらには含有水
分により生成した酸の影響、マンガン酸リチウムからの
酸素放出による電解液の劣化等が考えられる。
(1) High energy density (high charge / discharge capacity)
Achieving both high cycle life and high cycle life: The cause of the problem of capacity deterioration associated with charge / discharge cycles is that the average valence of Mn ions changes between trivalent and tetravalent as charge compensation due to the inflow and outflow of Li. Teller strain is generated in the crystal and Mn from lithium manganate
The increase in impedance is caused by the elution of Mn or the elution of Mn. That is, as the cause of capacity deterioration in which the charge / discharge capacity is reduced by repeating the charge / discharge cycle, influences of impurities, elution of Mn from lithium manganate and precipitation of the eluted Mn on the negative electrode active material or on the separator, activity It is considered that the particles are inactivated by the release of the substance particles, the effect of the acid generated by the water content, and the deterioration of the electrolytic solution due to the release of oxygen from the lithium manganate.

【0017】単一スピネル相が形成されているとした場
合、Mnの溶出はスピネル構造中の3価のMnが4価の
Mnと2価のMnに一部不均化することにより電解液中
にMnが溶解しやすい形になってしまうこと、Liイオ
ンの相対的な不足から溶出してしまうことなどが考えら
れ、充放電の繰り返しにより不可逆な容量分の発生や結
晶中の原子配列の乱れが促進されるとともに、溶出した
Mnイオンが負極あるいはセパレータ上に析出して、L
iイオンの移動を妨げると思われる。またマンガン酸リ
チウムはLiイオンを出し入れすることにより、立方体
対称はJahn−Teller効果により歪み、単位格
子長の数%の膨張・収縮を伴う。従ってサイクルを繰り
返すことにより、一部電気的なコンタクト不良が生じた
り、遊離した粒子が電極活物質として機能しなくなるこ
とも予想される。
When a single spinel phase is formed, Mn is eluted in the electrolytic solution by partially disproportionating trivalent Mn in the spinel structure into tetravalent Mn and divalent Mn. It is considered that Mn easily dissolves in the metal and that it is eluted due to the relative lack of Li ions. Repeated charging / discharging causes irreversible capacity generation and disorder of atomic arrangement in the crystal. Is promoted, the eluted Mn ions are deposited on the negative electrode or the separator, and L
It seems to hinder the movement of i-ions. In addition, lithium manganate is distorted in cubic symmetry due to the Jahn-Teller effect when Li ions are taken in and out, and accompanied by expansion and contraction of several% of the unit lattice length. Therefore, it is expected that by repeating the cycle, some electrical contact failure may occur, or the released particles may not function as the electrode active material.

【0018】さらにMn溶出に付随してマンガン酸リチ
ウムからの酸素の放出も容易になってくると考えられ
る。酸素欠陥の多いマンガン酸リチウムはサイクル経過
により3.3Vプラトー容量が大きくなり、結果的にサ
イクル特性も劣化する。また、酸素の放出が多いと電解
液の分解に影響を与えると推測され、電解液の劣化によ
るサイクル劣化も引き起こすと思われる。この問題点の
解決のため、これまで、合成方法の改善、他遷移金属元
素添加、Li過剰組成等が検討されてきたが、高放電容
量の確保と高サイクル寿命の両面を同時に満足させるに
は至っていない。従って、Mn溶出を低減させること、
格子の歪みを軽減すること、酸素欠損を少なくすること
等が対策として導き出される。
Further, it is considered that release of oxygen from lithium manganate is facilitated in association with elution of Mn. Lithium manganate, which has many oxygen defects, has a large 3.3V plateau capacity as the cycle progresses, and as a result, the cycle characteristics deteriorate. Further, it is presumed that a large amount of released oxygen affects the decomposition of the electrolytic solution, which may cause cycle deterioration due to deterioration of the electrolytic solution. In order to solve this problem, improvement of synthesis method, addition of other transition metal elements, excess Li composition, etc. have been studied so far, but it is necessary to secure both high discharge capacity and high cycle life at the same time. I haven't arrived. Therefore, reducing Mn elution,
Measures such as reducing lattice distortion and reducing oxygen deficiency are derived.

【0019】(2)自己放電による保存容量の減少の問
題について:自己放電による保存容量の減少の問題の原
因としては、電池の製造プロセス起因の正負極のアライ
メント不足、電極金属屑混入等の内部ショートの現象を
除外すると、保存特性の改善も、電解液に対するマンガ
ン酸リチウムの安定性の向上、すなわちMnの溶出、電
解液との反応、酸素の放出等の抑制が効果があると考え
られる。
(2) Regarding the problem of decrease in storage capacity due to self-discharge: The cause of decrease in storage capacity due to self-discharge is due to insufficient alignment of positive and negative electrodes due to battery manufacturing process, internal contamination of electrode metal scraps, etc. Excluding the phenomenon of short-circuiting, it is considered that the storage characteristics are also improved by improving the stability of lithium manganate in the electrolytic solution, that is, suppressing the elution of Mn, the reaction with the electrolytic solution, the release of oxygen, and the like.

【0020】(3)LiMn24をフィルム外装型電池
に用いたときの電池外形の膨張について:電池外形の膨
張につながるガス発生の原因として、負極活物質上にM
nが析出し負極表面に高抵抗の皮膜を形成し、それによ
り負極表面で電解液の分解が起こりやすくなり水素ガス
が発生することが考えられる。またマンガン酸リチウム
からの酸素放出により正極表面で酸素ガス、一酸化炭素
ガス、二酸化炭素ガスなどが発生することが考えられ
る。このことはフィルム外装電池においては電池外形の
膨れにつながる。
(3) Expansion of battery outer shape when LiMn 2 O 4 is used in a film-sheathed battery: As a cause of gas generation leading to expansion of the battery outer shape, M is formed on the negative electrode active material.
It is considered that n is deposited to form a high-resistance film on the surface of the negative electrode, which easily causes decomposition of the electrolytic solution on the surface of the negative electrode to generate hydrogen gas. Further, it is considered that oxygen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, etc. are generated on the surface of the positive electrode due to the release of oxygen from lithium manganate. This leads to swelling of the outer shape of the battery in the film-clad battery.

【0021】上記(1)〜(3)の問題は、特に高温環
境下における使用ではこれらの劣化はともに促進される
ことが、用途拡大の大きな障害となっている。しかしな
がら、起電力の高さ、放電時の電圧平坦性、サイクル特
性、エネルギー密度等、現在の高性能二次電池に求めら
れる性能を満足できるポテンシャルを期待できる材料系
が限られるため、充放電容量劣化のない、サイクル特
性、保存特性の優れた新たなスピネル構造のマンガン酸
リチウムが求められている。
The problems (1) to (3) described above are a major obstacle to the expansion of applications because the deterioration thereof is promoted particularly when used in a high temperature environment. However, the charge / discharge capacity is limited because the material systems that can expect the potential to satisfy the performance required for current high-performance secondary batteries, such as high electromotive force, voltage flatness at discharge, cycle characteristics, and energy density, are limited. There is a demand for a new spinel-structured lithium manganate without deterioration, which has excellent cycle characteristics and storage characteristics.

【0022】ところで、特開平10−112318号公
報には、正極活物質としてLiMn24等のリチウムマ
ンガン複合酸化物とLiNiO2等のリチウムニッケル
複合酸化物との混合酸化物を用いることが記載されてい
る。この公報によれば、初回充放電における不可逆容量
が補填され、大きな充放電容量が得られるとされてい
る。また、特開平7−235291号公報にも、正極活
物質としてLiMn24にLiCo0.5Ni0.52を混
合して用いることが記載されている。
By the way, JP-A-10-112318 describes that a mixed oxide of a lithium manganese composite oxide such as LiMn 2 O 4 and a lithium nickel composite oxide such as LiNiO 2 is used as a positive electrode active material. Has been done. According to this publication, the irreversible capacity in the first charge / discharge is compensated, and a large charge / discharge capacity is obtained. Further, JP-A-7-235291 also describes that LiMn 2 O 4 is mixed with LiCo 0.5 Ni 0.5 O 2 and used as a positive electrode active material.

【0023】しかしながら、本発明者の検討によれば、
正極活物質に単にリチウム・マンガン複合酸化物とリチ
ウム・ニッケル複合酸化物との混合酸化物を用いただけ
では、充放電特性、特に高温におけるサイクル寿命およ
び容量保存特性・自己放電性については、満足できる結
果が得られなかった。この理由は、後に詳述するが、す
べてのリチウム・ニッケル複合酸化物が、水素イオンを
捕捉できるわけではなく、本願発明で規定する特定のリ
チウム・ニッケル複合酸化物のみが、リチウム・マンガ
ン複合酸化物または電解液の劣化を効果的に防止するこ
とができるからである。
However, according to the study by the present inventor,
If only the mixed oxide of lithium-manganese composite oxide and lithium-nickel composite oxide is used as the positive electrode active material, the charge and discharge characteristics, especially the cycle life at high temperature, the capacity storage characteristics and the self-discharge characteristics can be satisfied. No results were obtained. The reason for this will be described in detail later, but not all lithium-nickel composite oxides can capture hydrogen ions, and only the specific lithium-nickel composite oxide specified in the present invention is limited to lithium-manganese composite oxide. This is because it is possible to effectively prevent the deterioration of the product or the electrolytic solution.

【0024】さらに、フィルムを外装体とする電池の正
極活物質に、単にリチウム・マンガン複合酸化物とリチ
ウム・ニッケル複合酸化物との混合酸化物を用いただけ
では、充放電サイクルや充電状態での保存(特に高温
時)に伴う電池外形膨れに関しても、効果は見られなか
った。
Further, if only a mixed oxide of lithium-manganese composite oxide and lithium-nickel composite oxide is used as the positive electrode active material of a battery having a film as an outer package, it will not be possible to reduce the charge / discharge cycle and charge state. No effect was seen on the outer shape swelling of the battery due to storage (especially at high temperature).

【0025】そこで本発明は、以上の問題点に鑑みてな
されたものであり、電池特性、特に充放電サイクル特
性、保存特性、さらには安全性に優れ、またさらに充放
電サイクルや保存に伴う電池外形膨れが抑制されたフィ
ルム外装非水電解液二次電池を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and is excellent in battery characteristics, particularly charge / discharge cycle characteristics, storage characteristics, and safety, and further, batteries associated with charge / discharge cycles and storage. An object of the present invention is to provide a film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery in which external bulging is suppressed.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、正極、負極、
電解液およびセパレーターを少なくとも含む発電要素を
フィルムで外装し、正極にリチウム・マンガン複合酸化
物を用いたフィルム外装非水電解液二次電池において、
電解液が、水と反応して水素イオンを発生し得る組成を
含み、電池内の電解液と接触する場所に水素イオン捕捉
剤が配置されていることを特徴とするフィルム外装非水
電解液二次電池に関する。
The present invention comprises a positive electrode, a negative electrode,
A power generation element including at least an electrolytic solution and a separator is packaged with a film, and in a film-coated non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium-manganese composite oxide as a positive electrode,
A non-aqueous electrolytic solution for film coating, characterized in that the electrolytic solution contains a composition capable of generating hydrogen ions by reacting with water, and a hydrogen ion scavenger is arranged at a position in contact with the electrolytic solution in the battery. Regarding the next battery.

【0027】また本発明は、前記電解液が、支持塩とし
てLiPF6またはLiBF4を含むことを特徴とするフ
ィルム外装非水電解液二次電池に関する。
The present invention also relates to a film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the electrolyte contains LiPF 6 or LiBF 4 as a supporting salt.

【0028】本発明者は、リチウム・マンガン複合酸化
物からのMnの溶出を低減することを目指して鋭意検討
した結果本発明に至ったものである。
The present inventor has achieved the present invention as a result of extensive studies aimed at reducing the elution of Mn from the lithium-manganese composite oxide.

【0029】リチウム・マンガン複合酸化物を正極活物
質に用いた非水電解液二次電池では、サイクル特性の劣
化は、電解液中のMnイオンの溶出によって生じるの
で、電解液中のMnイオン濃度を指標として判断するこ
とができ、また、容量保存特性の劣化は電解液中のLi
イオンの濃度変動によって判断することができる。また
フィルム外装型電池の場合、膨れの原因となるガス発生
は、正極活物質の分解(Mnの溶出と酸素の放出)によ
るものや、それに伴って溶出したMnが負極表面へ析出
し、その表面で電解液が電気分解されることによるもの
が考えられるので、電解液中のMnイオン濃度を指標と
して判断することができる。
In a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium-manganese composite oxide as a positive electrode active material, deterioration of cycle characteristics is caused by elution of Mn ions in the electrolyte solution. Can be used as an index, and the deterioration of the capacity storage characteristics is due to the Li in the electrolyte.
It can be judged by the fluctuation of ion concentration. In the case of a film-covered battery, gas generation that causes swelling is caused by decomposition of the positive electrode active material (elution of Mn and release of oxygen), and Mn that is eluted along with it is deposited on the surface of the negative electrode. Since it is possible that the electrolytic solution is electrolyzed, the Mn ion concentration in the electrolytic solution can be used as an index for determination.

【0030】本発明者の検討では、Li支持塩としてL
iPF6またはLiBF4を用いると電解液中へのMnイ
オンの溶出が特に大きく、一方これらの支持塩を用いた
ときの電解液の酸性度が明らかに高かった。従って、こ
れらの支持塩と有機電解液中の存在している微量の水分
とが反応して水素イオン(H+)を生成し、これがリチ
ウム・マンガン複合酸化物中のマンガンを溶出し結晶構
造を劣化させていることが推定される。
According to a study by the present inventor, L was used as the Li supporting salt.
When iPF 6 or LiBF 4 was used, the elution of Mn ions into the electrolytic solution was particularly large, while the acidity of the electrolytic solution when these supporting salts were used was obviously high. Therefore, these supporting salts react with a small amount of water present in the organic electrolyte to generate hydrogen ions (H +), which elutes manganese in the lithium-manganese composite oxide to form a crystal structure. It is estimated that it is deteriorating.

【0031】そこで、水素イオンを捕捉し得る化合物を
電解液と接触し得る場所に存在させることにより、電解
液中の水素イオンの濃度の上昇が抑制され、その結果電
解液中へのMnイオンの溶出が抑えられたものと考えて
いる。
Therefore, by allowing a compound capable of capturing hydrogen ions to exist at a place where it can come into contact with the electrolytic solution, an increase in the concentration of hydrogen ions in the electrolytic solution can be suppressed, and as a result, Mn ions in the electrolytic solution can be prevented. We believe that elution was suppressed.

【0032】実際、水素イオン捕捉剤を用いることによ
り、電解液中に溶出するMnイオンが大幅に減少し、電
解液中に存在するLiイオンの濃度変化が抑制され、さ
らに電解液の劣化、変色が抑えられ、酸の生成も抑制さ
れた。また、ガスの発生も抑制された。Mnイオンの電
解液中への溶出が低減した結果、リチウム・マンガン複
合酸化物中からの酸素の脱離も同様に減少するのでリチ
ウム・マンガン複合酸化物の結晶構造の劣化を防ぐこと
ができ、それと同時に酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸
化炭素ガスの発生を防ぐことができる。
In fact, by using the hydrogen ion scavenger, the Mn ions eluted in the electrolytic solution are greatly reduced, the change in the concentration of Li ions existing in the electrolytic solution is suppressed, and the deterioration and discoloration of the electrolytic solution are further suppressed. Was suppressed, and the production of acid was also suppressed. In addition, the generation of gas was suppressed. As a result of the reduction of the elution of Mn ions into the electrolytic solution, the desorption of oxygen from the lithium-manganese composite oxide is similarly reduced, so that the deterioration of the crystal structure of the lithium-manganese composite oxide can be prevented. At the same time, it is possible to prevent generation of oxygen gas, carbon monoxide gas, and carbon dioxide gas.

【0033】その結果として、本発明によれば高充放電
容量を保ちながらサイクル特性を向上させることがで
き、また、電解液の分解やLi濃度変化が抑制されたた
めインピーダンスの増加も避けることができ、またさら
にガスの発生が抑えられ電池外形膨れを抑制することが
できる。
As a result, according to the present invention, the cycle characteristics can be improved while maintaining a high charge / discharge capacity, and the increase in impedance can be avoided because the decomposition of the electrolytic solution and the change in Li concentration are suppressed. Moreover, the generation of gas can be further suppressed, and the outer shape of the battery can be prevented from swelling.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】図1は、フィルム外装非水電解液
二次電池の1例の外観を模式的に示したものである。ま
た図2は、図1の電池のA−A’で切った断面を模式的
に示したものである。捲回型の発電要素2が、熱融着性
樹脂膜11、金属箔12および耐熱性樹脂膜13からな
るラミネートフィルムで封入されている。2枚のラミネ
ートフィルムが電池の内部側に熱融着性樹脂膜が向くよ
うに対向し、発電要素の周囲4辺が熱融着されている。
そのうちの1辺は正極リード31および負極リード32
を発電要素2から引き出した状態でこれらを挟み込むよ
うにしてラミネートフィルムが熱融着されている。ラミ
ネートフィルムは両側とも発電要素2の形に合わせて底
面部分と側面部分とを有するように型取りされている。
発電要素2には、非水系電解液を含浸させている。発電
要素2は、正極、負極、電解液およびセパレーターを含
む(図示していない)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows the appearance of an example of a film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, FIG. 2 schematically shows a cross section taken along the line AA ′ of the battery of FIG. The wound power generation element 2 is enclosed by a laminate film including a heat-fusible resin film 11, a metal foil 12 and a heat resistant resin film 13. The two laminated films face the inside of the battery so that the heat-fusible resin film faces, and the four sides of the power generation element are heat-sealed.
One side of them is the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32.
The laminated film is heat-sealed so as to sandwich them in a state where they are pulled out from the power generation element 2. The laminate film is shaped so as to have a bottom surface portion and a side surface portion on both sides according to the shape of the power generating element 2.
The power generation element 2 is impregnated with a non-aqueous electrolyte solution. The power generation element 2 includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator (not shown).

【0035】本発明で用いられる水素イオン捕捉剤は、
有機電解液中に存在する水素イオン(H+)と反応し、
水素イオン濃度を低下させる働きをするものである。こ
の際、水素イオンと反応した結果、本発明の電池系に対
して悪影響を及ぼさないような化合物または不活性な化
合物に変化するものが好ましい。一方、水素イオンと反
応した結果、水を生成するものは、その水が再度支持塩
と反応して水素イオンを発生することになるので本発明
には不適当である。例えば、アルカリ金属水酸化物等の
ように、OH-イオンが水素イオンと反応して水を生成
するものは好ましくない。また、反応した結果、電池の
インピーダンスを過度に上昇させるようなものも好まし
くない。
The hydrogen ion scavenger used in the present invention is
Reacts with hydrogen ions (H +) present in the organic electrolyte,
It functions to reduce the hydrogen ion concentration. At this time, it is preferable to change to a compound or an inactive compound that does not adversely affect the battery system of the present invention as a result of reacting with hydrogen ions. On the other hand, those that produce water as a result of reacting with hydrogen ions are not suitable for the present invention because the water again reacts with the supporting salt to generate hydrogen ions. For example, it is not preferable that OH − ions react with hydrogen ions to generate water, such as alkali metal hydroxide. Further, it is not preferable that the reaction results in an excessive increase in battery impedance.

【0036】水素イオン捕捉剤は、電池内の電解液に接
触する場所であればどの場所に配置してもよい。例え
ば、電解液中に混合、溶解または分散させたり、電極中
に混合したりする方法が挙げられる。
The hydrogen ion scavenger may be arranged in any place as long as it comes into contact with the electrolytic solution in the battery. For example, a method of mixing, dissolving or dispersing in an electrolytic solution or mixing in an electrode can be mentioned.

【0037】例えば、電極材料としても機能し得るもの
であれば、本発明で用いる正極材料であるリチウム・マ
ンガン複合酸化物に混合して、電極を形成することがで
きる。水素イオン捕捉剤としては、無機化合物、または
有機化合物のどちらでもよい。例えばリチウム・ニッケ
ル複合酸化物、水素吸蔵合金、水素を吸蔵し得る炭素等
を挙げることができる。これらは粉末状で用いることが
好ましく、正極に混合したり、電解液に分散させたりし
て用いることができる。
For example, as long as it can function as an electrode material, it can be mixed with the lithium-manganese composite oxide which is the positive electrode material used in the present invention to form an electrode. The hydrogen ion scavenger may be either an inorganic compound or an organic compound. Examples thereof include lithium-nickel composite oxide, hydrogen storage alloy, and carbon capable of storing hydrogen. These are preferably used in the form of powder, and can be used by being mixed with the positive electrode or dispersed in the electrolytic solution.

【0038】次に、水素イオン捕捉剤の好ましい例とし
て、リチウム・ニッケル複合酸化物を説明するが、本発
明に使用し得るリチウム・ニッケル複合酸化物は、水素
イオン捕捉機能を有するものである。例えば、前述の特
開平10−112318号公報、特開平7−23529
1号公報に記載されているリチウム・ニッケル複合酸化
物は、水素イオン捕捉機能を有するとは言えない。
Next, a lithium-nickel composite oxide will be described as a preferred example of the hydrogen ion scavenger. The lithium-nickel composite oxide usable in the present invention has a hydrogen ion scavenging function. For example, the above-mentioned JP-A-10-112318 and JP-A-7-23529.
The lithium-nickel composite oxide described in Japanese Patent No. 1 cannot be said to have a hydrogen ion trapping function.

【0039】リチウム・ニッケル複合酸化物は、リチウ
ム、ニッケルおよび酸素からなる酸化物であり、LiN
iO2、Li2NiO2、LiNi24、Li2Ni24
およびこれらの酸化物に安定化や高容量化、安全性向上
のために一部他元素をドープしたもの等を挙げることが
できる。一部他元素をドープしたものとしては、例えば
LiNiO2に対して他元素をドープした酸化物は、L
iNi1-xx2(0<x≦0.5である。)で表さ
れ、Mはドープ金属元素であって、Co、Mn、Al、
Fe、Cu、およびSrからなる群より選ばれる1種類
以上の金属元素を表す。Mは2種以上のドープ金属元素
であってもよく、ドープ金属元素の組成比の和がxにな
ればよい。
The lithium-nickel composite oxide is an oxide composed of lithium, nickel and oxygen, and LiN
iO 2 , Li 2 NiO 2 , LiNi 2 O 4 , Li 2 Ni 2 O 4 ,
In addition, those oxides may be partially doped with other elements for the purpose of stabilization, increase in capacity, and improvement of safety. As the oxide partially doped with another element, for example, an oxide obtained by doping LiNiO 2 with another element is L
iNi 1-x M x O 2 (0 <x ≦ 0.5), M is a doped metal element, and Co, Mn, Al,
Represents one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Cu, and Sr. M may be two or more kinds of doped metal elements, and the sum of the composition ratios of the doped metal elements may be x.

【0040】この中でも、LiNiO2およびLiNi
1-xCox2(この場合、xは通常0.1〜0.4であ
る。)が好ましい。
Among these, LiNiO 2 and LiNi
1-x Co x O 2 (where x is usually 0.1 to 0.4) is preferred.

【0041】尚本発明では、上記リチウム・ニッケル複
合酸化物のLi/Ni比(LiNi1- xx2の場合は
Li/[Ni+M]比)が、表記された量論比から多少
ずれていてもよく、本発明のリチウム・ニッケル複合酸
化物はそのような場合をも含むものである。
In the present invention, the Li / Ni ratio (Li / [Ni + M] ratio in the case of LiNi 1- x M x O 2) of the lithium-nickel composite oxide is slightly deviated from the stated stoichiometric ratio. The lithium-nickel composite oxide of the present invention includes such cases.

【0042】本発明では、このようなリチウム・ニッケ
ル複合酸化物として、比表面積Xが0.3以上ものを用
いることにより、リチウム・マンガン複合酸化物または
電解液の劣化を効果的に防止することが可能になる。ま
た、比表面積は通常5.0以下である。リチウム・ニッ
ケル複合酸化物を正極中に混合するときは、さらに3.
0以下のものを用いると正極電極を製造する際に取り扱
い易く容易に電極塗布が行えるスラリーが得られるので
好ましい。
In the present invention, the lithium-nickel composite oxide having a specific surface area X of 0.3 or more is used to effectively prevent the deterioration of the lithium-manganese composite oxide or the electrolytic solution. Will be possible. The specific surface area is usually 5.0 or less. When the lithium-nickel composite oxide is mixed in the positive electrode, 3.
It is preferable to use one of 0 or less because a slurry that can be easily handled and coated with an electrode can be easily obtained when a positive electrode is manufactured.

【0043】また、本発明では前述のリチウム・ニッケ
ル複合酸化物として、D50粒径が40μm以下のものを
用いてもよく、D50粒径を40μm以下とすることで、
リチウム・マンガン複合酸化物または電解液の劣化を効
果的に防止することが可能になる。また、D50粒径は通
常1μm以上である。リチウム・ニッケル複合酸化物を
正極中に混合するときは、特に3μm以上のものを用い
ると正極電極を製造する際に取り扱い易く容易に電極塗
布が行えるスラリーが得られるので好ましい。尚、ここ
で比表面積とは、粉体単位重量あたりの表面積(m2
g)を表し、本発明ではガス吸着法によって測定したも
のである。
Further, in the present invention, as the above-mentioned lithium-nickel composite oxide, one having a D 50 particle size of 40 μm or less may be used, and by setting the D 50 particle size to 40 μm or less,
It is possible to effectively prevent the deterioration of the lithium-manganese composite oxide or the electrolytic solution. The D 50 particle size is usually 1 μm or more. When the lithium-nickel composite oxide is mixed in the positive electrode, it is preferable to use one having a thickness of 3 μm or more, because a slurry which can be easily handled and can be easily applied to the electrode when producing a positive electrode can be obtained. Here, the specific surface area means the surface area per unit weight of the powder (m 2 /
g), which is measured by the gas adsorption method in the present invention.

【0044】また、D50粒径とは、重量積算値50%に
対応する粒径を表し、レーザー光散乱式測定法によって
測定したものである。
The D 50 particle size is a particle size corresponding to a weight cumulative value of 50% and is measured by a laser light scattering measurement method.

【0045】このようなリチウム・ニッケル複合酸化物
は、次のようにして製造することができる。まず、リチ
ウム原料としては、例えば炭酸リチウム、酸化リチウ
ム、硝酸リチウム、水酸化リチウム等のリチウム化合物
を用いることができる。また、ニッケル(Ni)原料と
して水酸化ニッケル、酸化ニッケル、硝酸ニッケル等を
用いることができる。
Such a lithium-nickel composite oxide can be manufactured as follows. First, as the lithium raw material, for example, a lithium compound such as lithium carbonate, lithium oxide, lithium nitrate, or lithium hydroxide can be used. Further, nickel hydroxide, nickel oxide, nickel nitrate or the like can be used as a nickel (Ni) raw material.

【0046】リチウム原料およびニッケル原料とも、必
要に応じて粉砕し、適当な粒径にそろえて用いることが
好ましい。特に、所定の比表面積、またはD50粒径を得
るためには、ニッケル原料の粒径を分級して用いること
が好ましい。
Both the lithium raw material and the nickel raw material are preferably crushed if necessary and adjusted to have an appropriate particle size before use. In particular, in order to obtain a predetermined specific surface area or D 50 particle size, it is preferable to classify and use the particle size of the nickel raw material.

【0047】その後、Li/Ni比が目的とするリチウ
ム・ニッケル複合酸化物の組成比に合うようにとり、十
分混合した後、リチウム・マンガン複合酸化物の製造と
同様にして焼成する。焼成温度は500〜900℃程度
である。
After that, the Li / Ni ratio is adjusted so as to match the desired composition ratio of the lithium-nickel composite oxide, and after sufficiently mixing, firing is performed in the same manner as in the production of the lithium-manganese composite oxide. The firing temperature is about 500 to 900 ° C.

【0048】焼成して得られたリチウム・ニッケル複合
酸化物を、好ましくはさらに分級することにより所望の
比表面積、またはD50粒径のリチウム・ニッケル複合酸
化物を得ることができる。
The lithium-nickel composite oxide obtained by firing is preferably further classified to obtain a lithium-nickel composite oxide having a desired specific surface area or D 50 particle size.

【0049】このようなリチウム・ニッケル複合酸化物
は、正極活物質としての効果もあるので、リチウム・マ
ンガン複合酸化物に混合して正極材料として用いること
が好ましい。また、電解液中に分散させたりすることも
可能である。
Since such a lithium-nickel composite oxide also has an effect as a positive electrode active material, it is preferably mixed with a lithium-manganese composite oxide and used as a positive electrode material. It is also possible to disperse it in the electrolytic solution.

【0050】リチウム・ニッケル複合酸化物の水素イオ
ン捕捉剤としての機能は、必ずしも明確ではないが、リ
チウム・ニッケル複合酸化物結晶中のリチウムイオン
が、水素イオンに置きかえられる反応を推定している。
The function of the lithium-nickel composite oxide as a hydrogen ion scavenger is not always clear, but it is presumed that the lithium ion in the crystal of the lithium-nickel composite oxide is replaced by the hydrogen ion.

【0051】また、リチウム・ニッケル複合酸化物をリ
チウム・マンガン複合酸化物に混合して正極材料として
用いるときは、[LiMn複合酸化物]:[LiNi複
合酸化物]=100−a:aで表したときに、3≦aと
なるようにすることにより、さらにリチウム・マンガン
複合酸化物から電解液中に溶出するMnを低減すること
ができるので、サイクル特性および容量保存特性を向上
させることができる。またa≦45となるようにするこ
とにより、極めて安全性の高い非水電解液二次電池を得
ることができる。
When the lithium-nickel composite oxide is mixed with the lithium-manganese composite oxide to be used as the positive electrode material, [LiMn composite oxide]: [LiNi composite oxide] = 100-a: a By setting 3 ≦ a at this time, Mn eluted from the lithium-manganese composite oxide into the electrolytic solution can be further reduced, and thus cycle characteristics and capacity storage characteristics can be improved. . Further, by setting a ≦ 45, it is possible to obtain an extremely safe non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0052】次に、本発明の正極活物質として用いられ
るリチウム・マンガン複合酸化物について説明する。リ
チウム・マンガン複合酸化物は、リチウム、マンガンお
よび酸素からなる酸化物であり、LiMn24等のスピ
ネル構造のマンガン酸リチウム、Li2Mn24、およ
びLiMnO2等を挙げることができる。この中でも、
LiMn24等のスピネル構造のマンガン酸リチウムが
好ましく、スピネル構造をとる限り[Li]/[Mn]
比が0.5からずれていてもよく、[Li]/[Mn]
比としては、0.5〜0.65、好ましくは0.51〜
0.6、最も好ましくは0.53〜0.58である。
Next, the lithium-manganese composite oxide used as the positive electrode active material of the present invention will be described. The lithium-manganese composite oxide is an oxide composed of lithium, manganese, and oxygen, and examples thereof include lithium manganate having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 , and LiMnO 2 . Among these,
A lithium manganate having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 is preferable, and as long as it has a spinel structure, [Li] / [Mn]
The ratio may deviate from 0.5, [Li] / [Mn]
The ratio is 0.5 to 0.65, preferably 0.51 to
0.6, most preferably 0.53 to 0.58.

【0053】また、同様に、マンガン酸リチウムがスピ
ネル構造をとる限り[Li+Mn]/[O]比は、0.
75からずれていてもよい。
Similarly, as long as lithium manganate has a spinel structure, the [Li + Mn] / [O] ratio is 0.
It may deviate from 75.

【0054】また、リチウム・マンガン複合酸化物の粒
径は、正極を作製するのに適したスラリーは作製の容易
さ、電池反応の均一性を考慮すると、重量平均粒径で、
通常5〜30μmである。
The particle size of the lithium-manganese composite oxide is a weight average particle size in consideration of easiness of preparation of a slurry suitable for preparing a positive electrode and uniformity of battery reaction.
It is usually 5 to 30 μm.

【0055】このようなリチウム・マンガン複合酸化物
は、次のようにして製造することができる。
Such a lithium-manganese composite oxide can be manufactured as follows.

【0056】マンガン(Mn)原料およびリチウム(L
i)原料として、まずLi原料としては、例えば炭酸リ
チウム、酸化リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム
等のリチウム化合物を用いることができ、Mn原料とし
て例えば電解二酸化マンガン(EMD)、Mn23、M
34、化学二酸化マンガン(CMD)等の種々のMn
酸化物、炭酸マンガンや蓚酸マンガン等のマンガン塩な
どのマンガン化合物を用いることができる。しかし、L
iとMnの組成比の確保の容易さ、かさ密度の違いによ
る単位体積あたりのエネルギー密度、目的粒径確保の容
易さ、工業的に大量合成する際のプロセス・取り扱いの
簡便さ、有害物質の発生の有無、コスト等を考慮すると
電解二酸化マンガンと炭酸リチウムの組み合わせが好ま
しい。
Manganese (Mn) raw material and lithium (L
i) As the raw material, first, as the Li raw material, for example, lithium compounds such as lithium carbonate, lithium oxide, lithium nitrate, and lithium hydroxide can be used, and as the Mn raw material, for example, electrolytic manganese dioxide (EMD), Mn 2 O 3 , M
Various Mn such as n 3 O 4 and chemical manganese dioxide (CMD)
Manganese compounds such as oxides, manganese salts such as manganese carbonate and manganese oxalate can be used. But L
Ease of securing the composition ratio of i and Mn, energy density per unit volume due to the difference in bulk density, ease of securing the target particle size, ease of process / handling in large-scale industrial synthesis, and prevention of harmful substances A combination of electrolytic manganese dioxide and lithium carbonate is preferable in consideration of the presence or absence of generation and cost.

【0057】出発原料を混合する前段階として、リチウ
ム原料およびマンガン原料を必要に応じて粉砕し、適当
な粒径にそろえることが好ましい。Mn原料の粒径は、
通常3〜70μm、好ましくは5〜30μmである。ま
た、Li源の粒径は、通常10μm以下、好ましくは5
μm以下、最も好ましくは3μm以下である。
As a pre-stage of mixing the starting materials, it is preferable that the lithium material and the manganese material are pulverized if necessary to obtain an appropriate particle size. The particle size of the Mn raw material is
It is usually 3 to 70 μm, preferably 5 to 30 μm. The particle size of the Li source is usually 10 μm or less, preferably 5
It is not more than μm, most preferably not more than 3 μm.

【0058】リチウム・マンガン複合酸化物の生成反応
は、固相表面で反応が進行するため、Li源とMn源の
混合が不十分であったり、粒径が粗すぎたりすると、所
望の組成および構造のリチウム・マンガン複合酸化物が
得られない場合がある。例えば、スピネル構造のマンガ
ン酸リチウムを製造する際に、Li源とMn源の混合が
不十分であったり、粒径が粗すぎたりすると、Mn
23、Mn34、Li2MnO3、Li2Mn49、Li4
Mn5O12のような相が生成することがあり、スピネル
構造のマンガン酸リチウムより、電池電圧の低下した
り、エネルギー密度が低下したりすることがある。従っ
て所望の組成および構造のリチウム・マンガン複合酸化
物を得るためには、反応の均一性を高めるためにリチウ
ム原料およびマンガン原料の接触面積を増大させるため
に、上記のような粒径を用いることが好ましい。そこで
粒径制御や、混合粉の造粒を行っても良い。また、原料
の粒径の制御を行うと、目的粒径のリチウム・マンガン
複合酸化物を容易に得ることができる。
Since the reaction of forming the lithium-manganese composite oxide proceeds on the surface of the solid phase, if the mixing of the Li source and the Mn source is insufficient or the particle size is too coarse, the desired composition and In some cases, a lithium-manganese composite oxide having a structure cannot be obtained. For example, in the production of lithium manganate having a spinel structure, if the mixing of the Li source and the Mn source is insufficient or the particle size is too coarse, Mn
2 O 3 , Mn 3 O 4 , Li 2 MnO 3 , Li 2 Mn 4 O 9 , Li 4
A phase such as Mn 5 O 12 may be generated, and the battery voltage or the energy density may be lower than that of lithium manganate having a spinel structure. Therefore, in order to obtain a lithium-manganese composite oxide having a desired composition and structure, the particle size as described above is used in order to increase the contact area between the lithium raw material and the manganese raw material in order to increase the uniformity of the reaction. Is preferred. Therefore, particle size control or granulation of mixed powder may be performed. Moreover, by controlling the particle size of the raw material, a lithium-manganese composite oxide having a target particle size can be easily obtained.

【0059】次に、それぞれの原料をLi/Mnのモル
比が目的とするリチウム・マンガン複合酸化物の組成比
に合うようにとり、十分に混合し、酸素雰囲気で焼成す
る。酸素は純酸素を用いても良く、また窒素、アルゴン
等の不活性ガスとの混合ガスであっても良い。このとき
の酸素分圧は、50〜760torr程度である。
Next, the respective raw materials are taken so that the Li / Mn molar ratio matches the desired composition ratio of the lithium-manganese composite oxide, sufficiently mixed, and fired in an oxygen atmosphere. As oxygen, pure oxygen may be used, or a mixed gas with an inert gas such as nitrogen or argon may be used. The oxygen partial pressure at this time is about 50 to 760 torr.

【0060】焼成温度は、通常400〜1000℃であ
るが、所望の相が得られるように適宜選択する。例え
ば、スピネル構造のマンガン酸リチウムを製造するの
に、焼成温度が高すぎると、Mn23やLi2MnO3
の目的としない相が生成混入し、電池電圧およびエネル
ギー密度が十分でない場合があり、また、焼成温度が低
すぎると酸素が相対的に過剰になったり、粉体密度が小
さい場合があり、やはり高容量の実現には好ましくない
場合もある。従ってスピネル構造のマンガン酸リチウム
を製造するのには、焼成温度として好ましくは600〜
900℃、最も好ましくは700〜850℃である。
The firing temperature is usually 400 to 1000 ° C., but it is appropriately selected so as to obtain a desired phase. For example, when the firing temperature is too high for producing lithium manganate having a spinel structure, undesired phases such as Mn 2 O 3 and Li 2 MnO 3 are generated and mixed, and the battery voltage and energy density are insufficient. In addition, if the firing temperature is too low, oxygen may be relatively excessive or the powder density may be low, which may be unfavorable for realizing a high capacity. Therefore, in order to produce lithium manganate having a spinel structure, the firing temperature is preferably 600 to
900 ° C, most preferably 700-850 ° C.

【0061】焼成時間は、適宜調整することができる
が、通常6〜100時間、好ましくは12〜48時間で
ある。冷却速度は、適宜調整できるが、最終焼成処理の
際は急冷しない方が好ましく、例えば100℃/h以下
程度の冷却速度とすることが好ましい。
The firing time can be adjusted appropriately, but is usually 6 to 100 hours, preferably 12 to 48 hours. The cooling rate can be adjusted as appropriate, but it is preferable not to quench it during the final firing treatment, and for example, a cooling rate of about 100 ° C./h or less is preferable.

【0062】このようにして得られたリチウム・マンガ
ン複合酸化物の粉体を、必要に応じてさらに分級し、粒
径をそろえて正極活物質として用いる。
The powder of the lithium-manganese composite oxide thus obtained is further classified, if necessary, and the particle sizes are adjusted to be used as a positive electrode active material.

【0063】本発明の非水電解液二次電池に用いられる
正極電極は、このようなリチウム・マンガン複合酸化物
と、場合によっては水素イオン捕捉剤とを混合したもの
を正極活物質として用いる。さらに正極活物質として、
その他に、LiCoO2等の一般的に正極活物質として
知られている化合物を混合して用いてもよい。また、安
全性等のためにLi2CO3等の通常用いられる添加物質
をさらに加えても良い。正極の製造方法としては、特に
制限はないが例えば、例えばリチウム・マンガン複合酸
化物の粉体とリチウム・ニッケル複合酸化物の粉体を、
例えば導電性付与剤およびバインダーと共に、バインダ
ーを溶解しうる適当な分散媒で混合(スラリー法)した
上で、アルミ箔等の集電体上に塗布した後、溶剤を乾燥
した後、プレス等により圧縮して成膜する。
The positive electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses a mixture of such a lithium-manganese composite oxide and a hydrogen ion scavenger as the case may be as a positive electrode active material. Furthermore, as a positive electrode active material,
In addition, a compound generally known as a positive electrode active material such as LiCoO 2 may be mixed and used. Further, for safety and the like, a commonly used additive substance such as Li 2 CO 3 may be further added. The method for producing the positive electrode is not particularly limited, but, for example, a powder of lithium-manganese composite oxide and a powder of lithium-nickel composite oxide,
For example, with a conductivity-imparting agent and a binder, after mixing with a suitable dispersion medium capable of dissolving the binder (slurry method), coating on a collector such as aluminum foil, drying the solvent, and then pressing. Film is formed by compression.

【0064】尚、導電性付与剤としては特に制限は無
く、カーボンブラック、アセチレンブラック、天然黒
鉛、人工黒鉛、炭素繊維等の通常用いられるものを用い
ることができる。また、バインダーとしても、ポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデ
ン(PVDF)等の通常用いられるものを用いることが
できる。
The conductivity-imparting agent is not particularly limited, and commonly used ones such as carbon black, acetylene black, natural graphite, artificial graphite and carbon fiber can be used. Also, as the binder, a commonly used binder such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF) can be used.

【0065】次に、本発明で用いられる電解液について
説明する。本発明で用いられる電解液は、非水系の溶媒
に支持塩を溶解したものである。溶媒は、非水電解液の
溶媒として通常よく用いられるものであり、例えばカー
ボネート類、塩素化炭化水素、エーテル類、ケトン類、
ニトリル類等を用いることができる。好ましくは、高誘
電率溶媒としてエチレンカーボネート(EC)、プロピ
レンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GB
L)等から少なくとも1種類、低粘度溶媒としてジエチ
ルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(D
MC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、エステ
ル類等から少なくとも1種類選択し、その混合液を用い
る。EC+DEC、PC+DMCまたはPC+EMCが
好ましい。
Next, the electrolytic solution used in the present invention will be described. The electrolytic solution used in the present invention is one in which a supporting salt is dissolved in a non-aqueous solvent. The solvent is usually used as a solvent of the non-aqueous electrolyte, for example, carbonates, chlorinated hydrocarbons, ethers, ketones,
Nitriles and the like can be used. Preferably, the high dielectric constant solvent is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GB).
L) or the like, and at least one kind of low-viscosity solvent such as diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate (D
MC), ethyl methyl carbonate (EMC), at least one kind of ester, etc. is selected, and a mixed solution thereof is used. EC + DEC, PC + DMC or PC + EMC are preferred.

【0066】支持塩としてはLiClO4、LiI、L
iPF6、LiAlCl4、LiBF4、CF3SO3Li
等から少なくとも1種類を用いる。上記の非水系溶媒
は、一般に水分を完全に除去することが困難で、また電
池の製造中に水分を吸収しやすい。従って、支持塩がこ
の微量の水分と反応して水素イオンを発生することが多
い。本発明者の検討によれば、特にLiPF6またはL
iBF4は水素イオンの生成が顕著であり、電解液が酸
性に傾き易いことが確かめられている。
As the supporting salt, LiClO 4 , LiI, L
iPF 6 , LiAlCl 4 , LiBF 4 , CF 3 SO 3 Li
At least one type is used. It is generally difficult to completely remove water from the above non-aqueous solvent, and it is easy to absorb water during the production of the battery. Therefore, the supporting salt often reacts with this trace amount of water to generate hydrogen ions. According to the study by the present inventor, particularly LiPF 6 or L
It has been confirmed that iBF 4 remarkably produces hydrogen ions, and the electrolytic solution tends to be acidic.

【0067】本発明では、水素イオンを効果的に捕捉す
るので特に水素イオンを発生しやすい電解液を用いた電
池系に適用したときに、本発明の効果を最も発揮し得る
ので好ましい。即ち支持塩としては、LiPF6または
LiBF4が最も好ましい。また、支持塩の濃度は、例
えば0.8〜1.5Mで用いる。
In the present invention, since hydrogen ions are effectively trapped, the effect of the present invention can be exhibited most effectively when applied to a battery system using an electrolytic solution which easily generates hydrogen ions. That is, LiPF 6 or LiBF 4 is most preferable as the supporting salt. The concentration of the supporting salt is, for example, 0.8 to 1.5M.

【0068】また、負極活物質としては、リチウム、リ
チウム合金またはリチウムを吸蔵・放出しうるグラファ
イトまたは非晶質炭素等の炭素材料を用いる。
As the negative electrode active material, a carbon material such as lithium, a lithium alloy or graphite or amorphous carbon capable of inserting and extracting lithium is used.

【0069】セパレータは特に限定されないが、織布、
硝子繊維、多孔性合成樹脂皮膜等を用いることができ
る。例えばポリプロピレン、ポリエチレン系の多孔膜が
薄膜でかつ大面積化、膜強度や膜抵抗の面で適当であ
る。
The separator is not particularly limited, but may be woven cloth,
A glass fiber, a porous synthetic resin film or the like can be used. For example, a polypropylene or polyethylene porous film is suitable as a thin film having a large area, film strength and film resistance.

【0070】本発明において用いることのできるフィル
ム外装体としては、特に制限はなく、通常用いられる樹
脂フィルム、ラミネートフィルム等を用いることができ
る。熱融着によって、封口する場合は、少なくとも封口
面側(発電要素側)に、熱融着が可能な熱融着性樹脂膜
が来るように構成されたラミネートフィルムを用いるこ
とが好ましい。例えば、金属箔の一方の面に耐熱性樹脂
膜を、他方の面に熱融着性樹脂膜をラミネートさせた3
層構造のラミネートフィルム、さらに金属箔と熱融着性
樹脂の間に高融点の耐熱性樹脂層を設けたり、金属と熱
融着性樹脂の双方を接着する接着層を設けて、必要によ
り多層構造にしたラミネートフィルム等を挙げることが
できる。
The film outer package that can be used in the present invention is not particularly limited, and a commonly used resin film, laminate film or the like can be used. When sealing is performed by heat fusion, it is preferable to use a laminate film configured such that a heat-fusible resin film capable of heat fusion is provided at least on the sealing surface side (power generation element side). For example, a heat-resistant resin film is laminated on one surface of the metal foil, and a heat-fusible resin film is laminated on the other surface.
A laminated film having a layered structure, a heat-resistant resin layer having a high melting point between the metal foil and the heat-fusible resin, or an adhesive layer for adhering both the metal and the heat-fusible resin, and if necessary a multilayer Examples include a laminated film having a structure.

【0071】金属箔として用いることのできる材料とし
ては、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、金、
銀等を挙げることができる。中でもアルミニウムが特に
好ましい。
Materials that can be used as the metal foil include aluminum, copper, stainless steel, nickel, gold,
Examples thereof include silver. Of these, aluminum is particularly preferable.

【0072】耐熱性樹脂膜の材質としては、ポリエステ
ル(例えばポリエチレンテレフタレート)、ナイロンな
どが使用できる。熱融着性樹脂膜の材質としては、アイ
オノマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、あるいはこ
れらに無水マレイン酸などの酸性基をグラフトさせたも
の、あるいは無水マレイン酸などの酸性基を共重合させ
たものなどが使用できる。
As the material of the heat resistant resin film, polyester (eg polyethylene terephthalate), nylon or the like can be used. As the material for the heat-fusible resin film, ionomer, polyethylene, polypropylene, or a material obtained by grafting an acid group such as maleic anhydride onto these, or a material obtained by copolymerizing an acid group such as maleic anhydride is used. it can.

【0073】またその他に使用できるフィルム状外装体
の例としては、ポリエチレンテレフタレートなどの耐熱
性樹脂膜に直接あるいは接着剤を介して前述の熱融着性
樹脂膜をラミネートしたフィルム、あるいは熱融着性樹
脂膜単独フィルムなどが挙げられる。
Other examples of the film-like outer package that can be used include a film obtained by laminating the above heat-fusible resin film directly on a heat-resistant resin film such as polyethylene terephthalate or via an adhesive, or a heat-bonded film. Examples of such films include a resin film alone.

【0074】[0074]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、比
表面積は、Quanta Chrome社製Quant
aSorbを用いて、D50粒径は、Micro Tra
c社製FRAを用いて測定した。
EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. The specific surface area is Quant manufactured by Quanta Chrome.
Using aSorb, the D 50 particle size was determined by Micro Tra
It was measured using an FRA manufactured by Company c.

【0075】[評価試験例1]マンガン酸リチウムの合
成には、出発原料として炭酸リチウム(Li2CO3)お
よび電解二酸化マンガン(EMD)を用いた。
[Evaluation Test Example 1] In the synthesis of lithium manganate, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and electrolytic manganese dioxide (EMD) were used as starting materials.

【0076】上記の出発原料の混合の前段階として、反
応性の向上と目的粒径を有するマンガン酸リチウムを得
ることを目的に、Li2CO3の粉砕およびEMDの分級
を行った。マンガン酸リチウムは電池の正極活物質とし
て用いる場合、反応の均一性確保、スラリー作製の容易
さ、安全性等の兼ね合いにより、5〜30μmの重量平
均粒径が好ましいので、EMDの粒径もマンガン酸リチ
ウムの目的粒径と同じ5〜30μmとした。
As a pre-stage of mixing the above starting materials, Li 2 CO 3 was pulverized and EMD was classified for the purpose of improving reactivity and obtaining lithium manganate having a target particle size. When lithium manganate is used as a positive electrode active material of a battery, a weight average particle diameter of 5 to 30 μm is preferable in view of ensuring uniformity of reaction, easiness of slurry preparation, safety and the like. The particle size was 5 to 30 μm, which is the same as the target particle size of lithium oxide.

【0077】一方、Li2CO3は均一反応の確保のため
には5μm以下の粒径が望ましいので、D50粒径が1.
4μmとなるように粉砕を行った。
[0077] On the other hand, since the Li 2 CO 3 in order to ensure homogeneous reaction the following particle size desired 5 [mu] m, D 50 particle size 1.
Pulverization was performed so as to have a size of 4 μm.

【0078】このように所定の粒径にそろえたEMDお
よびLi2CO3を、[Li]/[Mn]=1.05/2
となるように混合した。
EMD and Li 2 CO 3 thus prepared to have a predetermined particle size were [Li] / [Mn] = 1.05 / 2.
Mixed so that

【0079】この混合粉を酸素フローの雰囲気下、80
0℃で焼成した。次いで、得られたマンガン酸リチウム
の粒子中の粒径1μm以下の微小粒子を空気分級器によ
り除去した。この時、得られたマンガン酸リチウムの比
表面積は約0.9m2/gであった。
This mixed powder was heated in an atmosphere of oxygen flow to 80
Baked at 0 ° C. Next, fine particles having a particle size of 1 μm or less in the obtained lithium manganate particles were removed by an air classifier. At this time, the specific surface area of the obtained lithium manganate was about 0.9 m 2 / g.

【0080】また、タップ密度は2.17g/cc、真
密度は4.09g/cc、D50粒径は17.2μm、格
子定数は8.227Åという粉体特性であった。
The tap density was 2.17 g / cc, the true density was 4.09 g / cc, the D 50 particle size was 17.2 μm, and the lattice constant was 8.227 Å.

【0081】一方、水素イオン捕捉剤として、リチウム
・ニッケル複合酸化物の1例として比表面積1.7m2
/gのLiNi0.9Co0.12を用意した。
On the other hand, as a hydrogen ion scavenger, a specific surface area of 1.7 m 2 is used as an example of a lithium nickel composite oxide.
/ G of LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 was prepared.

【0082】上記のように用意したマンガン酸リチウム
とLiNi0.9Co0.12とを、重量比で100−a:
aで表したとき、a=0(比較例)、1、2、3、5、
10、15、20となるように混合し、その混合粉5g
とLiPF6(濃度1M)を含むプロピレンカーボネー
ト(PC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合溶
媒(50:50(体積%))の電解液10ccを密閉容
器に入れた。
Lithium manganate and LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 prepared as described above were used in a weight ratio of 100-a:
When represented by a, a = 0 (comparative example), 1, 2, 3, 5,
Mix so as to be 10, 15, 20 and 5g of the mixed powder
Then, 10 cc of an electrolytic solution of a mixed solvent (50:50 (volume%)) of propylene carbonate (PC) and dimethyl carbonate (DMC) containing LiPF 6 (concentration 1M) was placed in a closed container.

【0083】これらの密閉容器を80℃に加熱し、20
日間放置した。その後その電解液を抽出し、電解液中の
Mnイオン濃度をICPにて分析した。その結果を表1
に示す。
These closed containers are heated to 80 ° C.
Left for days. After that, the electrolytic solution was extracted, and the Mn ion concentration in the electrolytic solution was analyzed by ICP. The results are shown in Table 1.
Shown in.

【0084】[0084]

【表1】 この結果から、LiNi0.9Co0.12混合比が高いほ
ど、電解液中に溶出するMnが少なくなっており、水素
イオンの捕捉が効果が高いことがわかる。このように、
高温環境下で電池を使用しても、正極活物質の安定性が
増加することが予想される。
[Table 1] From these results, it is understood that the higher the LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 mixing ratio, the smaller the amount of Mn eluted in the electrolytic solution, and the higher the effect of trapping hydrogen ions. in this way,
It is expected that the stability of the positive electrode active material will increase even when the battery is used in a high temperature environment.

【0085】[評価試験例2]評価試験例1で用意した
密閉容器を80℃に加熱し、20日間放置した。その後
その電解液を抽出し、電解液中のLiイオン濃度を原子
吸光にて分析した。その結果を表2に示す。
[Evaluation Test Example 2] The closed container prepared in Evaluation Test Example 1 was heated to 80 ° C. and left for 20 days. After that, the electrolytic solution was extracted, and the Li ion concentration in the electrolytic solution was analyzed by atomic absorption. The results are shown in Table 2.

【0086】[0086]

【表2】 LiPF6(濃度1M)を含むプロピレンカーボネート
(PC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合溶媒
(50:50(体積%))の電解液中のLi濃度は約6
400ppmであることを踏まえると、LiNi0.9
0.12混合比を高くするほど、電解液中のLi濃度減
少を抑制できると言える。
[Table 2] The Li concentration in the electrolytic solution of the mixed solvent of propylene carbonate (PC) and dimethyl carbonate (DMC) (50:50 (volume%)) containing LiPF 6 (concentration 1M) was about 6
Based on the fact that it is 400 ppm, LiNi 0.9 C
It can be said that the higher the 0.1 O 2 mixing ratio is, the more the decrease in Li concentration in the electrolytic solution can be suppressed.

【0087】評価試験例1および2の結果より、リチウ
ム・ニッケル複合酸化物の混合により、電解液中へのM
n溶出が低減され、電解液中のLiイオン濃度変化が抑
制されることが分かった。リチウム・ニッケル複合酸化
物を混合しない場合のMn濃度の1/3以下を目安とす
ると、リチウム・ニッケル複合酸化物の混合比は[リチ
ウム・マンガン複合酸化物]:[リチウム・ニッケル複
合酸化物]=100:a(重量%)とした場合、a≧3
となる。また評価試験例2より、a≧3の場合、電解液
中のLi濃度は80℃、20日間放置後も95%以上を
保持していることが分かる。これらの結果から、特にa
≧3が好ましい。
From the results of the evaluation test examples 1 and 2, M in the electrolytic solution was mixed by mixing the lithium-nickel composite oxide.
It was found that n elution was reduced and the change in Li ion concentration in the electrolytic solution was suppressed. As a guideline, the mixing ratio of the lithium-nickel composite oxide is [lithium-manganese composite oxide]: [lithium-nickel composite oxide], with 1/3 or less of the Mn concentration when the lithium-nickel composite oxide is not mixed. = 100: a (weight%), a ≧ 3
Becomes Further, from the evaluation test example 2, it can be seen that when a ≧ 3, the Li concentration in the electrolytic solution is kept at 95% or more after being left at 80 ° C. for 20 days. From these results, in particular a
≧ 3 is preferable.

【0088】[評価試験例3]リチウム・マンガン複合
酸化物としては、評価試験例1と同様にして合成したマ
ンガン酸リチウムを用い、リチウム・ニッケル複合酸化
物としては、比表面積1.7m2/gのLiNi0.8Co
0.22を用いて2320コインセルを作製した。正極は
マンガン酸リチウム:LiNi0.8Co0.22:導電性
付与剤:PTFE=72:8:10:10(重量%)の
混合比(a=10)で混練したものを0.5mmの厚さ
に圧延し、それをφ12mmで打ち抜いたものを用い
た。ここで導電性付与剤はカーボンブラックを用いた。
負極はφ14mm、厚さ1.5mmの金属Liを用い、
セパレータは厚さ25μmの多孔性PP膜を使用した。
電解液はLiBF4(濃度1M)を含むエチレンカーボ
ネート(EC)とジメチルカーボネートの混合溶媒(5
0:50(体積%))とした。
[Evaluation Test Example 3] As the lithium-manganese composite oxide, lithium manganate synthesized in the same manner as in Evaluation Test Example 1 was used, and as the lithium-nickel composite oxide, a specific surface area of 1.7 m 2 / g of LiNi 0.8 Co
A 2320 coin cell was prepared using 0.2 O 2 . The positive electrode was kneaded at a mixing ratio (a = 10) of lithium manganate: LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 : conductivity imparting agent: PTFE = 72: 8: 10: 10 (wt%) to a thickness of 0.5 mm. It was rolled into a sheet and punched out with a diameter of 12 mm. Here, carbon black was used as the conductivity-imparting agent.
As the negative electrode, metal Li having a diameter of 14 mm and a thickness of 1.5 mm was used.
As the separator, a porous PP film having a thickness of 25 μm was used.
The electrolytic solution is a mixed solvent (5) of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate containing LiBF 4 (concentration 1M).
0:50 (volume%)).

【0089】同時に比較のために、正極をマンガン酸リ
チウム:導電性付与剤:PTFE=80:10:10
(重量%)とし、LiNi0.8Co0.22を含んでいな
いこと以外は、負極、セパレータ、電解液ともに同様に
した2320コインセルを作製した(比較例)。
At the same time, for comparison, the positive electrode was made of lithium manganate: conductivity-imparting agent: PTFE = 80: 10: 10.
(% By weight), except that LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 was not included, a 2320 coin cell was prepared in the same manner for the negative electrode, the separator, and the electrolytic solution (Comparative Example).

【0090】これらのコインセルを用いて充放電サイク
ル試験を行った。サイクルは充電、放電ともに0.5m
A/cm2の定電流とし、充放電電圧範囲は3.0〜
4.5Vvs Liで行った。また評価温度は10℃か
ら60℃まで10℃きざみとした。
A charge / discharge cycle test was performed using these coin cells. 0.5m cycle for both charging and discharging
A / cm 2 constant current, charge / discharge voltage range is 3.0 to
It was performed at 4.5 V vs Li. The evaluation temperature was 10 ° C to 60 ° C in steps of 10 ° C.

【0091】LiNi0.8Co0.22を含むもの(実施
例)と含まないもの(比較例)のコインセルの、サイク
ル評価温度による#50/#1(1サイクルめの放電容
量に対する50サイクルめの放電容量の割合)容量残存
率(%)を表3に示す。本発明のコインセルの方がサイ
クル温度を上昇させても容量残存率が高い。
# 50 / # 1 coin cells containing LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 (Example) and those not containing LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 (comparative example) at the cycle evaluation temperature (the 50th cycle of discharge relative to the discharge capacity of the 1st cycle). Table 3 shows the capacity remaining ratio (%). The coin cell of the present invention has a higher capacity remaining rate even if the cycle temperature is raised.

【0092】[0092]

【表3】 [評価試験例4]リチウム・マンガン複合酸化物として
は、評価試験例1と同様にして合成したマンガン酸リチ
ウムを用い、リチウム・ニッケル複合酸化物としては、
比表面積1.7m2/gのLiNi0.8Co0.22を用
い、外装体としてアルミニウムラミネートフィルムを用
いてフィルム外装電池を試作した。
[Table 3] [Evaluation Test Example 4] As the lithium-manganese composite oxide, lithium manganate synthesized in the same manner as in Evaluation Test Example 1 was used, and as the lithium-nickel composite oxide,
Using LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 having a specific surface area of 1.7 m 2 / g and using an aluminum laminate film as an outer package, a film outer battery was experimentally produced.

【0093】まずマンガン酸リチウム、LiNi0.8
0.22および導電性付与剤を乾式混合し、バインダー
であるPVDFを溶解させたN−メチル−2−ピロリド
ン(NMP)中に均一に分散させスラリーを作製した。
導電性付与剤としてはカーボンブラックを用いた。その
スラリーを厚さ25μmのアルミ金属箔上に塗布後、N
MPを蒸発させることにより正極シートとした。正極中
の固形分比率はマンガン酸リチウム:LiNi0.8Co
0.22:導電性付与剤:PVDF=72:8:10:1
0(重量%)の混合比(a=10)とした。
First, lithium manganate and LiNi 0.8 C
o 0.2 O 2 and the conductivity-imparting agent were dry-mixed and uniformly dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which PVDF as a binder was dissolved to prepare a slurry.
Carbon black was used as the conductivity-imparting agent. After coating the slurry on a 25 μm thick aluminum metal foil, N
A positive electrode sheet was obtained by evaporating MP. The solid content ratio in the positive electrode is lithium manganate: LiNi 0.8 Co
0.2 O 2 : conductivity imparting agent: PVDF = 72: 8: 10: 1
The mixing ratio (a = 10) was 0 (wt%).

【0094】一方、負極シートはカーボン:PVDF=
90:10(重量%)の比率となるように混合しNMP
に分散させ、厚さ20μmの銅箔上に塗布して作製し
た。
On the other hand, the negative electrode sheet is carbon: PVDF =
Mix 90% (wt%) to NMP
And dispersed on a copper foil having a thickness of 20 μm.

【0095】以上のように作製した正極および負極の電
極シートを厚さ25μmのポリエチレン多孔膜セパレー
ターを介し、楕円状の巻き芯を用いて巻き上げ、さらに
熱プレスを行って薄い楕円状電極捲回体を得た。
The positive and negative electrode sheets produced as described above were rolled up using an elliptical winding core with a polyethylene porous membrane separator having a thickness of 25 μm interposed therebetween, and further hot pressed to obtain a thin elliptical electrode wound body. Got

【0096】一方、ポリプロピレン樹脂(封着層、厚み
70μm)、ポリエチレンテレフタレート(20μ
m)、アルミニウム(50μm)、ポリエチレンテレフ
タレート(20μm)の順に積層した構造を有するラミ
ネートフィルムを所定の大きさに2枚切り出し、その一
部分に上記の電極捲回体の大きさに合った底面部分と側
面部分とを有する凹部を形成した。これらを対向させて
上記の電極捲回体を包み込み、周囲を熱融着させて図
1、図2に模式的に示されるような形状のフィルム外装
電池を作製した。最後の1辺を熱融着封口する前に電解
液を電極捲回体に含浸させた。電解液が含浸された電極
捲回体は図2における発電要素に対応する。電解液は1
MのLiPF6を支持塩とし、プロピレンカーボネート
(PC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒
(50:50(体積%))を溶媒とした。また、最後の
1辺は減圧状態で封口した。
On the other hand, polypropylene resin (sealing layer, thickness 70 μm), polyethylene terephthalate (20 μm
m), aluminum (50 μm), and polyethylene terephthalate (20 μm) in that order, two laminated films having a structure of being cut out are cut into a predetermined size, and a bottom surface part corresponding to the size of the above-mentioned electrode winding body is cut out in a part thereof. A recess having a side surface portion was formed. The electrode-wound body was wrapped so that they faced each other, and the periphery thereof was heat-sealed to produce a film-clad battery having a shape as schematically shown in FIGS. 1 and 2. The electrode wound body was impregnated with the electrolytic solution before the last one side was heat-sealed. The electrode winding body impregnated with the electrolytic solution corresponds to the power generation element in FIG. 1 electrolyte
LiPF 6 of M was used as a supporting salt, and a mixed solvent of propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) (50:50 (volume%)) was used as a solvent. The last side was sealed under reduced pressure.

【0097】同時に、比較のために正極中にLiNi
0.8Co0.22を含まず、固形分比率をマンガン酸リチ
ウム:導電性付与剤:PVDF=80:10:10(重
量%)とした以外は同様にしてフィルム外装電池を試作
した(比較例)。
At the same time, for comparison, LiNi was added to the positive electrode.
A film-clad battery was manufactured in the same manner except that 0.8 Co 0.2 O 2 was not included and the solid content ratio was changed to lithium manganate: conductivity imparting agent: PVDF = 80: 10: 10 (wt%) (Comparative Example). .

【0098】これらのフィルム外装電池を用いて、55
℃における充放電サイクル試験を行った。充電は500
mAで4.2Vまで、放電は1000mAで3.0Vま
で行った。図3にLiNi0.8Co0.22を含む場合
(実施例)および含まない場合(比較例)についてフィ
ルム外装電池の55℃における放電容量のサイクル特性
比較を示す。本発明の実施例によるフィルム外装電池の
方が充放電サイクルを繰り返しても容量劣化が少ないこ
とが分かる。
Using these film-sheathed batteries,
A charging / discharging cycle test at 0 ° C. was performed. Charge 500
The discharge was performed up to 4.2 V at mA, and to 3.0 V at 1000 mA. FIG. 3 shows a cycle characteristic comparison of the discharge capacities at 55 ° C. of the film-clad battery in the case of containing LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 (Example) and the case of not containing LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 (Comparative Example). It can be seen that the film-clad batteries according to the examples of the present invention show less capacity deterioration even after repeated charge / discharge cycles.

【0099】[評価試験例5]リチウム・マンガン複合
酸化物として評価試験例1と同様にして合成したマンガ
ン酸リチウムを用い、水素イオン捕捉剤としてリチウム
・ニッケル複合酸化物としては、比表面積1.7m2
gのLiNi0.8Co0.15Al0. 052を用いて、フィル
ム外装電池を試作した。
[Evaluation Test Example 5] Lithium manganate synthesized in the same manner as in Evaluation Test Example 1 was used as the lithium-manganese composite oxide, and the lithium-nickel composite oxide as the hydrogen ion scavenger had a specific surface area of 1. 7m 2 /
g using LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0. 05 O 2 of the trial the film-covered battery.

【0100】まずマンガン酸リチウム、LiNi0.8
0.15Al0.052および導電性付与剤を乾式混合し、
バインダーであるPVDFを溶解させたN−メチル−2
−ピロリドン(NMP)中に均一に分散させスラリーを
作製した。そのスラリーを厚さ25μmのアルミ金属箔
上に塗布後、NMPを蒸発させることにより正極シート
とした。
First, lithium manganate and LiNi 0.8 C
o 0.15 Al 0.05 O 2 and a conductivity-imparting agent are dry-mixed,
N-methyl-2 in which PVDF as a binder is dissolved
-Pyrrolidone (NMP) was uniformly dispersed to prepare a slurry. The slurry was applied onto an aluminum metal foil having a thickness of 25 μm, and then NMP was evaporated to obtain a positive electrode sheet.

【0101】正極中の固形分比率は重量%でマンガン酸
リチウム:LiNi0.8Co0.15Al0 .052:導電性付
与剤:PVDF=80−x:x:10:10としたとき
のx(重量%)を表4に示す値で試験を行った。表4に
は、a(=x・100/80、前述のaと同義)も併記
した。比較例としてx=0(a=0)の場合も合わせて
試験を行った。
[0102] Lithium manganate solid content in the positive electrode is in weight%: LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0 .05 O 2: conductive agent: PVDF = 80-x: x : 10: when formed into a 10 x ( The weight%) was tested with the values shown in Table 4. In Table 4, a (= x · 100/80, which is the same as the above-mentioned a) is also shown. As a comparative example, the test was also conducted in the case of x = 0 (a = 0).

【0102】一方、負極シートはカーボン:PVDF=
90:10(重量%)の比率となるように混合しNMP
に分散させ、厚さ20μmの銅箔上に塗布して作製し
た。
On the other hand, the negative electrode sheet is carbon: PVDF =
Mix 90% (wt%) to NMP
And dispersed on a copper foil having a thickness of 20 μm.

【0103】電解液は1MのLiPF6を支持塩とし、
プロピレンカーボネート(PC)とジエチルカーボネー
ト(DEC)の混合溶媒(50:50(体積%))を用
いた。セパレーターは厚さ25μmのポリエチレン多孔
膜を使用した。
The electrolyte solution was 1 M LiPF 6 as a supporting salt,
A mixed solvent (50:50 (volume%)) of propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) was used. A 25 μm-thick polyethylene porous membrane was used as the separator.

【0104】このように作製したフィルム外装電池を用
いて、55℃における容量保存試験を行った。充電は5
00mAで4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで
2時間定電圧充電を行った。その後、室温において放置
時間を置かずに放電させた場合と、室温において28日
間放置した後に放電させた場合の放電容量を測定した。
容量測定は室温環境下において500mAでカットオフ
電位を3.0Vとした。
A capacity preservation test at 55 ° C. was carried out using the film-clad battery thus produced. Charge 5
After constant current charging at 4.2 mA to 4.2 V, constant voltage charging was performed at 4.2 V for 2 hours. Then, the discharge capacities were measured when the battery was discharged at room temperature without any standing time and when it was discharged at room temperature for 28 days and then discharged.
The capacity was measured at 500 mA and a cutoff potential of 3.0 V in a room temperature environment.

【0105】表4に試作したフィルム外装電池の28日
間放置後の保存容量(4W容量と表記する)および、そ
の保存容量の放置期間なしで放電させた場合の容量(0
W容量と表記する)に対する割合を示す。比較例に対し
て本発明による実施例では28日間放置後も容量の保存
性が高い。また、高容量のリチウム・ニッケル複合酸化
物混合効果でフィルム外装電池の容量も増加した。
Table 4 shows the storage capacity of the prototype film-encased battery after being left for 28 days (expressed as 4 W capacity), and the capacity of the storage capacity when discharged for no storage time (0
(Denoted as W capacity). In contrast to the comparative example, the example according to the present invention has a high storage stability even after being left for 28 days. In addition, the capacity of the film-sheathed battery increased due to the effect of mixing the high-capacity lithium-nickel composite oxide.

【0106】[0106]

【表4】 [評価試験例6]評価試験例5で作製したフィルム外装
電池を用いて、安全性試験を行った。その結果を表5に
示す。ただし、マンガン酸リチウムを主な正極活物質と
して用いた場合、Co系と比較し安全性が高いため、短
絡試験、ホットボックス等の各安全性評価項目での差異
が確認しにくい。そこで、より厳しい条件で安全性の差
異を際だたせるため、正極電極密度を3.1g/cm3
という高い値に設定してフィルム外装電池を作製し、安
全性評価を行った。将来的には、より高容量化の方向を
検討する可能性が高いため、高電極密度の条件で評価す
ることは重要である。 安全性評価項目は過充電試験お
よび釘差し試験とした。過充電試験は12V、3Cの条
件で行った。釘差し試験は、電池に釘を刺すことにより
強制的に内部ショートを起こさせる試験であり、4mm
の釘を用いてUL−1642に準じて行った。
[Table 4] [Evaluation Test Example 6] Using the film-clad battery produced in Evaluation Test Example 5, a safety test was conducted. The results are shown in Table 5. However, when lithium manganate is used as the main positive electrode active material, the safety is higher than that of Co-based ones, and it is difficult to confirm the difference in each safety evaluation item such as the short circuit test and the hot box. Therefore, in order to highlight the difference in safety under more severe conditions, the density of the positive electrode is 3.1 g / cm 3
Was set to a high value, and a film-clad battery was manufactured, and safety evaluation was performed. In the future, it is highly likely that the direction of higher capacity will be considered, so it is important to evaluate under the condition of high electrode density. The safety evaluation items were an overcharge test and a nailing test. The overcharge test was conducted under the conditions of 12V and 3C. The nailing test is a test for forcibly causing an internal short circuit by inserting a nail into the battery.
It was performed according to UL-1642 using the nail of No.

【0107】過充電試験ではxが56以上でも発煙・発
火はみられなかった。一方、釘差し試験ではxが40以
上で僅かな蒸気または煙の発生が見られた。従って、安
全性の観点から、xは36以下、a≦45が好ましい。
In the overcharge test, no smoke or ignition was observed even when x was 56 or more. On the other hand, in the nailing test, generation of a slight amount of steam or smoke was observed when x was 40 or more. Therefore, from the viewpoint of safety, x is preferably 36 or less and a ≦ 45.

【0108】[0108]

【表5】 [評価試験例7]評価試験例1と同様にして合成したマ
ンガン酸リチウムとリチウム・ニッケル複合酸化物とし
てLiNi0.8Co0.1Mn0.12とを重量比で100−
a:aとしたときのa(重量%)を、0(比較例)、
3、5、10、15、20、30、35の混合比で混合
し、その混合粉5gと10ccのLiPF6(濃度1
M)を含むエチレンカーボネート(EC)とジエチルカ
ーボネート(DEC)の混合溶媒(50:50(体積
%))の電解液を密閉容器に入れた。このとき、LiN
0.8Co0.1Mn0.12として、3.0m2/g、2.
36m2/g、1.50m2/g、0.71m2/g、
0.49m2/g、0.30m2/g、0.25m2/g
の比表面積を有する7種を用いた。
[Table 5] [Evaluation Test Example 7] Lithium manganate synthesized in the same manner as in Evaluation Test Example 1 and LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 as a lithium-nickel composite oxide were 100-by weight.
When a: a, a (% by weight) is 0 (comparative example),
3, 5, 10, 15, 20, 30, 35 were mixed at a mixing ratio of 5 g and 10 cc of LiPF 6 (concentration 1
An electrolytic solution of a mixed solvent (50:50 (volume%)) of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) containing M) was placed in a closed container. At this time, LiN
i 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , 3.0 m 2 / g, 2.
36m 2 /g,1.50m 2 /g,0.71m 2 / g ,
0.49m 2 /g,0.30m 2 /g,0.25m 2 / g
7 types having a specific surface area of 7 were used.

【0109】このように用意した密閉容器を80℃に加
熱し、20日間放置した。その後、その電解液を抽出
し、電解液中のMnイオン濃度をICPにて分析した。
その結果を図4に示す。比表面積が大きいほど、電解液
中へのMn溶出を抑制する効果が高いことが分かった。
The closed container thus prepared was heated to 80 ° C. and left for 20 days. Then, the electrolytic solution was extracted, and the Mn ion concentration in the electrolytic solution was analyzed by ICP.
The result is shown in FIG. It was found that the larger the specific surface area, the higher the effect of suppressing the elution of Mn in the electrolytic solution.

【0110】前述のように、安全性の確保のためには
(マンガン酸リチウム):(リチウム・ニッケル複合酸
化物)=100−a:a(重量%)でa≦45であるこ
とが望ましいことが明らかとなっている。一方図4か
ら、比表面積が0.25m2/gの場合、リチウム・ニ
ッケル複合酸化物を入れない場合のMnの溶出量232
0ppmの1/3以下にまでMn溶出を抑制するために
は、リチウム・ニッケル複合酸化物の混合比を50%に
まで増加させなければならない。従って、リチウム・ニ
ッケル複合酸化物の比表面積Xは0.3m2/gより大
きいことが好ましいことがわかる。
As described above, in order to ensure safety, it is desirable that (lithium manganate) :( lithium-nickel composite oxide) = 100-a: a (% by weight) and a ≦ 45. Has become clear. On the other hand, from FIG. 4, when the specific surface area is 0.25 m 2 / g, the elution amount of Mn 232 when the lithium-nickel composite oxide is not added is 232
In order to suppress the elution of Mn to 1/3 or less of 0 ppm, the mixing ratio of the lithium-nickel composite oxide must be increased to 50%. Therefore, it is understood that the specific surface area X of the lithium-nickel composite oxide is preferably larger than 0.3 m 2 / g.

【0111】[評価試験例8]リチウム・マンガン複合
酸化物として評価試験例1と同様にして合成したマンガ
ン酸リチウムを用い、リチウム・ニッケル複合酸化物と
しては、比表面積として4.5m2/g、3.2m2
g、3.0m2/g、1.50m2/g、0.30m2
gの5種類のLiNi0.8Co0.1Mn0.12粉末を用意
した。マンガン酸リチウム、LiNi0.8Co0.1Mn
0.12及び導電性付与剤としてカーボンブラックを乾式
混合し、バインダーであるPVDFを溶解させたN−メ
チル−2−ピロリドン(NMP)中に加え、混練して均
一に分散させて電池用スラリ−を作成した。このとき、
マンガン酸リチウム:LiNi0.8Co0.1Mn 0.12
導電性付与剤:PVDF:NMP=30:10:5:
5:50(重量%)の混合比(a=25)であった。
[Evaluation Test Example 8] Lithium-manganese composite
Manga synthesized as an oxide in the same manner as in Evaluation Test Example 1
Lithium oxide and lithium-nickel composite oxide
Then, the specific surface area is 4.5m2/ G, 3.2m2/
g, 3.0m2/ G, 1.50m2/ G, 0.30m2/
5 kinds of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2Prepare powder
did. Lithium manganate, LiNi0.8Co0.1Mn
0.1O2And dry carbon black as conductivity enhancer
N-medium mixed with PVDF dissolved as a binder
Add to chill-2-pyrrolidone (NMP), knead and level.
Dispersed in one to prepare a battery slurry. At this time,
Lithium manganate: LiNi0.8Co0.1Mn 0.1O2:
Conductivity imparting agent: PVDF: NMP = 30: 10: 5:
The mixing ratio (a = 25) was 5:50 (% by weight).

【0112】ブルックフィールド粘度計にて測定を行っ
た後、そのスラリーを厚さ25μmのアルミ金属箔上に
均一に塗布を行った後、NMPを蒸発させることで正極
シートとした。表6にリチウム・ニッケル複合酸化物の
比表面積とスラリーの粘度・状態、電極の塗布状態を示
した。
After measurement with a Brookfield viscometer, the slurry was uniformly applied onto a 25 μm thick aluminum metal foil, and then NMP was evaporated to obtain a positive electrode sheet. Table 6 shows the specific surface area of the lithium-nickel composite oxide, the viscosity / state of the slurry, and the coating state of the electrode.

【0113】[0113]

【表6】 表6より、比表面積が3.2m2/gより大きい場合
は、スラリーがゲル化を引き起こし、電極塗布が困難に
なることが分かる。従って、リチウム・ニッケル複合酸
化物の比表面積は3.0m2/g以下が望ましい。
[Table 6] From Table 6, it can be seen that when the specific surface area is larger than 3.2 m 2 / g, the slurry causes gelation, which makes electrode coating difficult. Therefore, the specific surface area of the lithium-nickel composite oxide is preferably 3.0 m 2 / g or less.

【0114】同様な結果は、D50粒径でも得られ、電解
液中へのMn溶出の低減のためには、D50粒径が40μ
m以下が好ましく、電極塗布が容易に行える範囲として
はD50粒径は3μm以上が好ましい。
Similar results were obtained with a D 50 particle size, and in order to reduce the elution of Mn into the electrolytic solution, a D 50 particle size of 40 μm was obtained.
The particle size of D 50 is preferably 3 μm or more in the range where the electrode can be easily coated.

【0115】以上の評価試験例の結果をまとめると、混
合するリチウム・ニッケル複合酸化物は、Mn溶出の観
点及びスラリーの塗布性、印刷性の観点から比表面積X
が0.3≦X≦3.0(m2/g)が最も適している。
To summarize the results of the above evaluation test examples, the lithium-nickel composite oxide to be mixed has a specific surface area X from the viewpoint of Mn elution, slurry coatability, and printability.
Is most preferably 0.3 ≦ X ≦ 3.0 (m 2 / g).

【0116】また、混合するリチウム・ニッケル複合酸
化物は、Mn溶出の観点及びスラリーの塗布性、印刷性
の観点よりD50粒径が3μm以上40μm以下であるこ
とが最も適している。
The lithium-nickel composite oxide to be mixed most preferably has a D 50 particle size of 3 μm or more and 40 μm or less from the viewpoint of Mn elution, slurry coatability, and printability.

【0117】また、リチウム・マンガン複合酸化物とリ
チウム・ニッケル複合酸化物との比率は、Mn溶出の観
点及び安全性の観点より、[LiMn複合酸化物]:
[LiNi複合酸化物]=(100−a):aとしたと
き、3≦a≦45が好ましい。
The ratio of the lithium-manganese composite oxide and the lithium-nickel composite oxide is [LiMn composite oxide]: from the viewpoint of Mn elution and safety.
[LiNi composite oxide] = (100-a): When a, 3 ≦ a ≦ 45 is preferable.

【0118】[評価試験例9]評価試験例4で作製した
本発明および比較例のフィルム外装電池を用いて、作製
直後の電池の初期厚さと、55℃における充放電サイク
ル試験を100サイクル行った後の電池の厚さを測定し
た。充電は500mAで4.2Vまで、放電は1000
mAで3.0Vまで行った。その結果を表7に示す。本
発明による実施例の方が、充放電サイクルによる電池外
形膨れが抑制されていることが分かる。
[Evaluation Test Example 9] Using the film-clad batteries of the present invention and the comparative example prepared in Evaluation Test Example 4, an initial thickness of the battery immediately after preparation and a charge / discharge cycle test at 55 ° C. were performed for 100 cycles. The thickness of the latter battery was measured. Charge 500mA to 4.2V, discharge 1000
It went to 3.0V in mA. The results are shown in Table 7. It can be seen that the example according to the present invention suppresses the outer shape swelling of the battery due to the charge / discharge cycle.

【0119】[0119]

【表7】 [評価試験例10]評価試験例4で作製した本発明およ
び比較例のフィルム外装電池を用いて、60℃に保存し
た場合の電池外形膨れ量の評価を行った。まず電池の初
期厚さを測定し、次に500mAで4.2Vまで定電流
充電した後、4.2Vで2時間定電圧充電を行った。そ
の後、60℃において28日間放置した後に再び電池の
厚さを測定した。その結果を表8に示す。本発明による
実施例の方が、保存による電池外形膨れが抑制されてい
ることが分かる。
[Table 7] [Evaluation Test Example 10] Using the film-clad batteries of the present invention and the comparative example produced in Evaluation Test Example 4, the outer shape swelling amount of the battery when stored at 60 ° C was evaluated. First, the initial thickness of the battery was measured, and then the battery was subjected to constant current charging at 500 mA to 4.2 V, and then constant voltage charging at 4.2 V for 2 hours. Then, the thickness of the battery was measured again after standing at 60 ° C. for 28 days. The results are shown in Table 8. It can be seen that the embodiment of the present invention suppresses the outer shape swelling of the battery due to storage.

【0120】[0120]

【表8】 [Table 8]

【0121】[0121]

【発明の効果】本発明によれば、電解液中の水素イオン
の濃度を効果的に低減することができるので、正極活物
質であるリチウム・マンガン酸化物からのMn溶出、電
解液中のLi濃度変化が抑制されるため、充放電サイク
ル、特に高温における充放電寿命が大きく改善される。
また容量保存特性も改善される。また、充放電サイクル
や保存に伴う電池外形膨れが抑制される。
According to the present invention, since the concentration of hydrogen ions in the electrolytic solution can be effectively reduced, Mn is eluted from the lithium manganese oxide, which is the positive electrode active material, and Li in the electrolytic solution is dissolved. Since the change in concentration is suppressed, the charge / discharge cycle, especially the charge / discharge life at high temperature, is greatly improved.
In addition, the capacity storage characteristics are also improved. Further, the outer shape swelling of the battery due to charge / discharge cycles and storage is suppressed.

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

【図1】本発明のフィルム外装非水電解液二次電池の一
例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

【図2】本発明のフィルム外装非水電解液二次電池の一
例を示す模式図(断面図)である。
FIG. 2 is a schematic view (cross-sectional view) showing an example of a film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

【図3】本発明の実施例および比較例のフィルム外装電
池の55℃における放電容量およびサイクル特性を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing discharge capacities and cycle characteristics at 55 ° C. of film-clad batteries of Examples and Comparative Examples of the present invention.

【図4】リチウム・ニッケル複合酸化物の比表面積とM
n溶出量の関係を示す図である。
FIG. 4 Specific surface area and M of lithium-nickel composite oxide
It is a figure which shows the relationship of n elution amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ラミネートフィルム 11 熱融着性樹脂膜 12 金属箔 13 耐熱性樹脂膜 2 発電要素 3 電極リード 31 正極リード 32 負極リード 1 Laminated film 11 Heat-fusible resin film 12 metal foil 13 Heat-resistant resin film 2 power generation elements 3 electrode lead 31 Positive electrode lead 32 negative lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神部 千夏 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 小林 明 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 白方 雅人 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 米沢 正智 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5H011 AA03 BB03 CC10 5H029 AJ07 AJ12 AK03 AK18 AL06 AL07 AL12 AM02 AM03 AM05 AM07 BJ04 CJ08 DJ09 EJ05 HJ02 5H050 AA10 AA13 AA15 BA17 CA08 CA09 CA29 CB07 CB08 CB12 DA02 DA15 EA12 GA10 HA02   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Chinatsu Kambe             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Akira Kobayashi             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Masato Shirokata             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Masatomo Yonezawa             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company F-term (reference) 5H011 AA03 BB03 CC10                 5H029 AJ07 AJ12 AK03 AK18 AL06                       AL07 AL12 AM02 AM03 AM05                       AM07 BJ04 CJ08 DJ09 EJ05                       HJ02                 5H050 AA10 AA13 AA15 BA17 CA08                       CA09 CA29 CB07 CB08 CB12                       DA02 DA15 EA12 GA10 HA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、負極、電解液およびセパレーター
を少なくとも含む発電要素をフィルムで外装し、正極に
スピネル構造を有するリチウム・マンガン複合酸化物を
用いたフィルム外装非水電解液二次電池において、電解
液が水と反応して水素イオンを発生し得る組成を含み、
電池内の電解液と接触する場所に水素イオン捕捉剤が配
置されていることを特徴とするフィルム外装非水電解液
二次電池。
1. A film-clad non-aqueous electrolyte secondary battery in which a power generation element including at least a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator is packaged with a film, and a lithium-manganese composite oxide having a spinel structure is used for the positive electrode. The electrolytic solution contains a composition capable of reacting with water to generate hydrogen ions,
A film-clad non-aqueous electrolyte secondary battery in which a hydrogen ion scavenger is arranged in a position in contact with the electrolyte in the battery.
【請求項2】 前記スピネル構造を有するリチウム・マ
ンガン複合酸化物が、[Li]/[Mn]比が0.5〜
0.65であるLiMn24である請求項1記載のフィ
ルム外装非水電解液二次電池。
2. The lithium-manganese composite oxide having a spinel structure has a [Li] / [Mn] ratio of 0.5 to
The film-coated non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, which is LiMn 2 O 4 having a thickness of 0.65.
【請求項3】 前記水素イオン捕捉剤の配置により、前
記リチウム・マンガン複合酸化物からのMnの溶出を低
減したことを特徴とする請求項1または2記載のフィル
ム外装非水電解液二次電池。
3. The film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein elution of Mn from the lithium-manganese composite oxide is reduced by disposing the hydrogen ion scavenger. .
【請求項4】 前記電解液が、支持塩としてLiPF6
またはLiBF4を含むことを特徴とする請求項1〜3
のいずれかに記載のフィルム外装非水電解液二次電池。
4. The electrolyte is LiPF 6 as a supporting salt.
Alternatively, LiBF 4 is contained therein.
The non-aqueous electrolyte secondary battery having a film exterior according to any one of 1.
【請求項5】 前記水素イオン捕捉剤が、正極電極に混
合されているか、または電解液に混合、溶解もしくは分
散されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載のフィルム外装非水電解液二次電池。
5. The film outer packaging according to claim 1, wherein the hydrogen ion scavenger is mixed with a positive electrode or mixed, dissolved or dispersed in an electrolytic solution. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
【請求項6】 前記水素イオン捕捉剤が、正極活物質と
しての機能を併せ持つ材料であり、前記スピネル構造を
有するリチウム・マンガン複合酸化物と共に正極電極に
混合されていることを特徴とする請求項5記載のフィル
ム外装非水電解液二次電池。
6. The hydrogen ion scavenger is a material that also has a function as a positive electrode active material, and is mixed with the positive electrode together with the lithium-manganese composite oxide having the spinel structure. 5. The film-clad non-aqueous electrolyte secondary battery according to 5.
【請求項7】 前記水素イオン捕捉剤が、水素イオン捕
捉機能を有するリチウム・ニッケル複合酸化物である請
求項6記載のフィルム外装非水電解液二次電池。
7. The film-covered non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein the hydrogen ion scavenger is a lithium-nickel composite oxide having a hydrogen ion scavenging function.
【請求項8】 前記リチウム・ニッケル複合酸化物は、
LiNiO2、Li2NiO2、LiNi24、Li2Ni
24、およびこれらに一部他元素をドープしたもののい
ずれかである請求項7記載のフィルム外装非水電解液二
次電池。
8. The lithium-nickel composite oxide,
LiNiO 2 , Li 2 NiO 2 , LiNi 2 O 4 , Li 2 Ni
The non-aqueous electrolyte secondary battery with a film outer package according to claim 7, which is one of 2 O 4 and a material obtained by partially doping these with another element.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514776A (en) * 2003-09-26 2006-05-11 エルジー・ケム・リミテッド Method for adjusting termination voltage of positive electrode during overdischarge and positive electrode active material for lithium secondary battery
JP2008071625A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Nec Tokin Corp Positive electrode active material for secondary battery, positive electrode for secondary battery using it, and secondary battery
JP2008532221A (en) * 2005-02-23 2008-08-14 エルジー・ケム・リミテッド Secondary battery with improved lithium ion mobility and battery capacity
JP2012199243A (en) * 2012-04-27 2012-10-18 Seiko Instruments Inc Electrochemical cell
WO2014098037A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 Mixed electrode for nonaqueous electrolyte batteries and method for producing same
US8835055B2 (en) 2002-03-22 2014-09-16 Lg Chem, Ltd. Cathode active material for lithium secondary battery
JP2015164109A (en) * 2014-02-28 2015-09-10 旭化成株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017021949A (en) * 2015-07-09 2017-01-26 株式会社豊田中央研究所 Nonaqueous lithium battery and application method thereof
US9808954B2 (en) 2014-08-15 2017-11-07 Rutgers Organics Gmbh Composition of a timber formulation comprising Cu salts and organic cyclic ingredients for the preservation of timber for decks
WO2022045839A1 (en) * 2020-08-28 2022-03-03 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator comprising variable binder having size varying according to ph and method for manufacturing separator therefor

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8835055B2 (en) 2002-03-22 2014-09-16 Lg Chem, Ltd. Cathode active material for lithium secondary battery
US9236610B2 (en) 2002-03-22 2016-01-12 Lg Chem, Ltd. Cathode active material for lithium secondary battery
US9023525B2 (en) 2002-03-22 2015-05-05 Lg Chem, Ltd. Cathode active material for lithium secondary battery
JP4790418B2 (en) * 2003-09-26 2011-10-12 エルジー・ケム・リミテッド Method for adjusting termination voltage of positive electrode during overdischarge and positive electrode active material for lithium secondary battery
JP2006514776A (en) * 2003-09-26 2006-05-11 エルジー・ケム・リミテッド Method for adjusting termination voltage of positive electrode during overdischarge and positive electrode active material for lithium secondary battery
US9666862B2 (en) 2005-02-23 2017-05-30 Lg Chem, Ltd. Secondary battery of improved lithium ion mobility and cell capacity
JP2014029881A (en) * 2005-02-23 2014-02-13 Lg Chem Ltd Secondary battery improved in lithium ion mobility and battery capacity
JP2011181528A (en) * 2005-02-23 2011-09-15 Lg Chem Ltd Secondary battery in which lithium ion mobility and battery capacity are improved
JP2008532221A (en) * 2005-02-23 2008-08-14 エルジー・ケム・リミテッド Secondary battery with improved lithium ion mobility and battery capacity
US9276259B2 (en) 2005-02-23 2016-03-01 Lg Chem, Ltd. Secondary battery of improved lithium ion mobility and cell capacity
JP2008071625A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Nec Tokin Corp Positive electrode active material for secondary battery, positive electrode for secondary battery using it, and secondary battery
JP2012199243A (en) * 2012-04-27 2012-10-18 Seiko Instruments Inc Electrochemical cell
WO2014098037A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 Mixed electrode for nonaqueous electrolyte batteries and method for producing same
US10026953B2 (en) 2012-12-18 2018-07-17 Automotive Energy Supply Corporation Mixed electrode for nonaqueous electrolyte battery, and manufacturing method for the same
JP2015164109A (en) * 2014-02-28 2015-09-10 旭化成株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
US9808954B2 (en) 2014-08-15 2017-11-07 Rutgers Organics Gmbh Composition of a timber formulation comprising Cu salts and organic cyclic ingredients for the preservation of timber for decks
JP2017021949A (en) * 2015-07-09 2017-01-26 株式会社豊田中央研究所 Nonaqueous lithium battery and application method thereof
WO2022045839A1 (en) * 2020-08-28 2022-03-03 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator comprising variable binder having size varying according to ph and method for manufacturing separator therefor

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