JP2003297341A - Negative electrode for secondary battery and secondary battery - Google Patents

Negative electrode for secondary battery and secondary battery

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JP2003297341A JP2002097997A JP2002097997A JP2003297341A JP 2003297341 A JP2003297341 A JP 2003297341A JP 2002097997 A JP2002097997 A JP 2002097997A JP 2002097997 A JP2002097997 A JP 2002097997A JP 2003297341 A JP2003297341 A JP 2003297341A
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layer
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery having a reduced deterioration in its performance without impairing the energy density of the battery. <P>SOLUTION: The battery is composed of a negative electrode current collector 1c, a positive electrode current collector 2c, a carbon negative electrode 3c, a positive electrode active material 5c containing manganese, and a separator 6c, wherein a manganese capturing layer to capture manganese ions as a cause of a deterioration in battery performance is formed on the carbon negative electrode 3c. The manganese capturing layer is composed of a second capturing layer 8c consisting of a simple substance of metal such as silicon or tin and a first capturing layer 7c consisting of oxide of such a simple substance of silicon or tin. Because the first capturing layer 7c and the second capturing layer 8c have the lithium occluding and emitting abilities, equipment of such layers does not cause a deterioration in energy density. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、二次電池用負極お
よび二次電池に関し、特にマンガンを含む正極を使用し
た二次電池用負極およびそれを構成要素とする二次電池
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode for a secondary battery and a secondary battery, and more particularly to a negative electrode for a secondary battery using a positive electrode containing manganese and a secondary battery including the negative electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯電話やノートパソコン等のモバイル
端末の普及により、その電力源となる電池の役割が重要
視されている。これら電池には小型・軽量でかつ高容量
であり、充放電を繰り返しても、劣化しにくい性能が求
められる。
2. Description of the Related Art With the spread of mobile terminals such as mobile phones and notebook computers, the role of a battery serving as a power source of the mobile terminals has been emphasized. These batteries are required to be small and lightweight, have high capacity, and be resistant to deterioration even after repeated charging and discharging.

【0003】正極材料としてはCo、マンガンあるいは
Niを主成分とするものが使用されているが、マンガン
はCoと比較して埋蔵量が豊富であるため、安定して安
価で供給できるという利点がある。またマンガンを使用
した正極はCoを使用した正極と比較し過放電特性が優
れているため、電池としての寿命が長いという利点もあ
る。
As the positive electrode material, a material containing Co, manganese, or Ni as a main component is used. However, manganese has a rich reserve as compared with Co, and therefore has an advantage that it can be stably and inexpensively supplied. is there. Further, since the positive electrode using manganese is superior in over-discharge characteristics to the positive electrode using Co, there is also an advantage that the battery life is long.

【0004】しかしながらマンガンを使用した正極で
は、充放電サイクルの進行や放置期間、保管温度により
容量劣化が起こる。この理由として、正極活物質中のマ
ンガンがイオンとなって電解液中に溶出し、溶出したマ
ンガンイオンが負極表面に析出し、負極活物質のリチウ
ムイオンの吸蔵・放出を阻害するためと考えられてい
る。
However, in the positive electrode using manganese, the capacity is deteriorated depending on the progress of the charge / discharge cycle, the standing period, and the storage temperature. The reason for this is considered to be that manganese in the positive electrode active material becomes ions and is eluted into the electrolytic solution, and the eluted manganese ions are deposited on the negative electrode surface, which inhibits occlusion / release of lithium ions in the negative electrode active material. ing.

【0005】上記のようなマンガンイオンの析出を防ぐ
方法として、特開2000−77103号公報にはセパ
レ−タや正極・負極の表面に活性炭やシリカゲル、ゼオ
ライト、アルミニウム等を保持させることで、マンガン
陽イオンの捕捉を行なう技術が開示されている。
As a method for preventing the precipitation of manganese ions as described above, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-77103 discloses a method of holding active carbon, silica gel, zeolite, aluminum or the like on the surface of a separator, a positive electrode or a negative electrode, and Techniques for capturing cations have been disclosed.

【0006】また特開2000−48828号公報に
は、非水電解液中にアルミニウム化合物、リチウムホウ
素酸化物もしくはカルシウム塩を添加することによって
マンガンの析出を抑える技術が開示されている。
Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-48828 discloses a technique for suppressing precipitation of manganese by adding an aluminum compound, lithium boron oxide or calcium salt to a non-aqueous electrolyte.

【0007】さらに特開2000−21381号公報で
は、セパレータに陽イオン交換樹脂を添加することによ
りマンガンイオンを捕捉する技術が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-21381 discloses a technique for capturing manganese ions by adding a cation exchange resin to a separator.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の技術においては、マンガン捕捉物質や陽イオ
ン交換樹脂などの充放電に関与しない物質を添加する必
要があるため、十分なエネルギー密度を得られないとい
う課題を有していた。
However, in the technique described in the above publication, it is necessary to add a substance that does not participate in charge / discharge, such as a manganese trapping substance or a cation exchange resin, so that a sufficient energy density is obtained. There was a problem that it could not be done.

【0009】また、特開2000−48828号公報記
載の技術においては、電解液内にアルミニウム化合物、
リチウムホウ素酸化物などの添加物を添加することによ
り、SEI(Solid Electrolyte Interface固体電解質
界面)形成の制御が難しくなるという課題を有してい
た。これは次の理由によると考えられる。すなわち、マ
ンガンが電解液へ溶出することにより、上記添加物の濃
度が変化する。この変化に伴い、電解液抵抗も変化する
ため、SEI形成の制御が困難となる。
Further, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-48828, an aluminum compound is contained in the electrolytic solution,
There has been a problem that it is difficult to control SEI (Solid Electrolyte Interface solid electrolyte interface) formation by adding an additive such as lithium boron oxide. This is considered due to the following reasons. That is, the concentration of the additive changes as manganese elutes in the electrolytic solution. With this change, the resistance of the electrolytic solution also changes, which makes it difficult to control the SEI formation.

【0010】上記の事情に鑑み、本発明は電池のエネル
ギー密度を損なうことなく、性能劣化が低減された電池
を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a battery with reduced performance degradation without impairing the energy density of the battery.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可
能なマンガン捕捉層を具備することを特徴とする二次電
池用負極が提供される。
According to the present invention for solving the above problems, there is provided a negative electrode for a secondary battery comprising a manganese trapping layer capable of inserting and extracting lithium ions. It

【0012】二次電池の正極に使われるリチウムマンガ
ン複合酸化物はスピネル構造をとり、コバルト酸リチウ
ムと比較して構造的に安定であり、特に過充電に対して
強い耐性を持っている。しかしながら充放電の繰り返
し、あるいは保存期間、保存温度によってマンガンが正
極から電解液に溶出する。溶出したマンガンは負極活物
質上に析出し、電池のインピーダンスを上げるため、負
極の容量劣化の原因となる。
The lithium-manganese composite oxide used for the positive electrode of the secondary battery has a spinel structure, is structurally stable as compared with lithium cobalt oxide, and has a strong resistance to overcharge. However, manganese elutes from the positive electrode into the electrolytic solution due to repeated charging / discharging, storage period, and storage temperature. The eluted manganese deposits on the negative electrode active material and raises the impedance of the battery, which causes deterioration of the negative electrode capacity.

【0013】そこで、マンガンを捕捉することが可能で
あり、かつ負極容量として寄与することができるマンガ
ン捕捉層を設けた本発明の負極を採用することで、電池
のエネルギー密度を低下させることなく容量劣化を防ぐ
ことが可能となる。また、電解質に充放電に関与しない
物質を添加する必要がないので、電解液抵抗およびSE
I形成過程が変化することがない。そのため、電池性能
を劣化させることなくマンガンを効果的に捕捉できる。
Therefore, by adopting the negative electrode of the present invention provided with a manganese trapping layer capable of trapping manganese and contributing to the negative electrode capacity, the capacity can be reduced without lowering the energy density of the battery. It is possible to prevent deterioration. In addition, since it is not necessary to add a substance that does not participate in charge / discharge to the electrolyte, the electrolyte resistance and SE
The I formation process does not change. Therefore, manganese can be effectively captured without deteriorating the battery performance.

【0014】また本発明によれば、炭素材料からなる活
物質層を具備する二次電池用負極であって、当該二次電
池用負極が、前記炭素材料からなる活物質層の上に、リ
チウムイオンを吸蔵・放出することが可能なマンガン捕
捉層を具備することを特徴とする二次電池用負極が提供
される。
Further, according to the present invention, there is provided a negative electrode for a secondary battery, comprising an active material layer made of a carbon material, wherein the negative electrode for the secondary battery is provided on the active material layer made of the carbon material, lithium Provided is a negative electrode for a secondary battery, which is provided with a manganese trapping layer capable of occluding and releasing ions.

【0015】炭素負極表面上にマンガンが析出すると容
量劣化の原因となることから、極力炭素負極とマンガン
の接触を避ける必要がある。そこで本発明では、炭素負
極表面をリチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な
マンガン捕捉層で覆う構成とする。これにより正極から
電解液に溶出したマンガンはこのマンガン捕捉層により
捕捉される。よって負極に到達したマンガンと炭素負極
との接触を抑制することができるので、インピーダンス
上昇を抑制し、容量劣化を防ぐことが可能となる。
It is necessary to avoid contact between manganese and the carbon negative electrode as much as possible, because manganese is deposited on the surface of the carbon negative electrode, which causes capacity deterioration. Therefore, in the present invention, the surface of the carbon negative electrode is covered with a manganese trapping layer capable of inserting and extracting lithium ions. As a result, manganese eluted from the positive electrode into the electrolytic solution is captured by this manganese capturing layer. Therefore, it is possible to suppress the contact between the manganese that has reached the negative electrode and the carbon negative electrode, and thus it is possible to suppress the impedance increase and prevent the capacity deterioration.

【0016】また本発明によれば、前記の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層が酸素を含むことを特
徴とする二次電池用負極が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a negative electrode for a secondary battery, wherein the manganese trapping layer contains oxygen in the negative electrode for a secondary battery.

【0017】また本発明によれば、前記の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層が、リチウムを吸蔵・
放出可能な金属を含み、かつ、当該マンガン捕捉層の表
面が酸化されたことを特徴とする二次電池用負極が提供
される。
According to the present invention, in the above-mentioned secondary battery negative electrode, the manganese trapping layer absorbs lithium.
Provided is a negative electrode for a secondary battery, which comprises a releasable metal and has the surface of the manganese trapping layer oxidized.

【0018】シリコンやスズなどの金属の単体材料、そ
の酸化物および化合物はリチウムの吸蔵・放出が可能な
ことから電池材料としての使用が期待されている。これ
らの材料はマンガンと合金を形成するが、リチウムの場
合と異なり容易にマンガンを放出しないため、充放電を
経てもマンガンはシリコンやスズなどの単体材料、酸化
物、化合物内に留まる。これにより負極表面におけるマ
ンガン析出が抑えられる。つまりシリコンやスズなどの
単体材料、酸化物、化合物は負極活物質としてだけでは
なく、マンガンを捕捉する材料としての働きをする。
Since simple materials of metals such as silicon and tin, and oxides and compounds thereof can store and release lithium, they are expected to be used as battery materials. These materials form an alloy with manganese, but unlike lithium, they do not easily release manganese, so that manganese remains in a simple substance such as silicon or tin, an oxide, or a compound even after charging and discharging. This suppresses manganese precipitation on the surface of the negative electrode. That is, a simple substance material such as silicon or tin, an oxide, or a compound functions not only as a negative electrode active material but also as a material for capturing manganese.

【0019】ここで、単体材料およびその酸化物の両者
はともにマンガン捕捉層として使用できるが、マンガン
捕捉能の観点からは、単体材料の酸化物の方が優れてい
る。単体材料の酸化物は酸素を含むため、マンガン捕捉
層内に取り込まれたマンガンは当該層内においてマンガ
ン酸化物に変化する。マンガン酸化物は安定であるた
め、再びマンガンイオンとして電解液中へ遊離しにく
い。このことからマンガン捕捉層内に酸化物を含有させ
ることにより、マンガン捕捉機能は特に優れたものにな
る。
Here, both the simple substance material and the oxide thereof can be used as the manganese trapping layer, but the oxide of the simple substance material is superior from the viewpoint of the manganese trapping ability. Since the oxide of the simple substance contains oxygen, manganese taken into the manganese trapping layer is changed into manganese oxide in the layer. Since manganese oxide is stable, it is difficult to be released as manganese ions into the electrolytic solution again. Therefore, the inclusion of an oxide in the manganese trapping layer makes the manganese trapping function particularly excellent.

【0020】なお、容量の観点からは酸化物よりも単体
材料の方が有利であるため、上記マンガン捕捉層には酸
化物からなる層および単体材料からなる層の両方を含む
構成とすることが好ましい。こうすることにより、負極
の容量の向上とサイクル特性の向上とを同時に実現でき
る。
Since a simple substance material is more advantageous than an oxide from the viewpoint of capacity, the manganese trapping layer may be configured to include both a layer made of an oxide and a layer made of a simple substance. preferable. This makes it possible to improve the capacity of the negative electrode and the cycle characteristics at the same time.

【0021】また本発明によれば、前記の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層が、アモルファス構造
を有することを特徴とする二次電池用負極が提供され
る。
Further, according to the present invention, there is provided a negative electrode for a secondary battery, wherein the manganese trapping layer has an amorphous structure in the negative electrode for a secondary battery.

【0022】アモルファス構造への電気化学的なリチウ
ムのドープ・脱ドープは、結晶構造よりも卑な電位で起
こるため、高い動作電圧および高い充放電効率を維持し
つつ電池容量を増加させることができる。
Electrochemical lithium doping / dedoping of an amorphous structure occurs at a base potential lower than that of a crystalline structure, so that the battery capacity can be increased while maintaining a high operating voltage and high charge / discharge efficiency. .

【0023】ここで、本明細書におけるアモルファスと
は、CuKα線を用いたX線回折法の2θ値で15〜4
0度に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものをい
う。アモルファス構造は、結晶体と比較して、構造的に
等方であるため外部からの応力に対する強度に優れる
上、化学的に安定である。このため電解液と反応を起こ
しにくく、充放電のサイクルを繰り返した際の安定性に
優れ、容量劣化が発生しにくい。
The term "amorphous" as used herein means 15 to 4 as a 2θ value of an X-ray diffraction method using CuKα rays.
It has a broad scattering band with an apex at 0 degree. Since the amorphous structure is structurally isotropic as compared with a crystalline body, it is excellent in strength against external stress and is chemically stable. Therefore, it does not easily react with the electrolytic solution, has excellent stability when the charge / discharge cycle is repeated, and does not easily cause capacity deterioration.

【0024】前記マンガン捕捉層は、粒子が結着されて
なる構造よりも膜状とすることが好ましい。膜状とする
ことにより、前記マンガン捕捉層を均一化することがで
きるため、安定的にマンガン捕捉能を発揮させることが
可能となる。
The manganese trapping layer is preferably in the form of a film rather than a structure in which particles are bound. Since the manganese trapping layer can be made uniform by forming a film, it becomes possible to stably exhibit the manganese trapping ability.

【0025】また、前記マンガン捕捉層は融液冷却方
式、液体急冷方式、アトマイズ方式、蒸着法、CVD法
またはスパッタリング法により形成できる。これらの成
膜法を用いた場合、アモルファス状のイオン導電性の膜
状の層が負極上に均一に得られる。この膜により正極―
負極間の電解分布は均一になる。このため電界の局所的
集中が起こらず、安定した電池特性が得られる。
The manganese trapping layer can be formed by a melt cooling method, a liquid quenching method, an atomizing method, a vapor deposition method, a CVD method or a sputtering method. When these film forming methods are used, an amorphous ion conductive film-like layer is uniformly obtained on the negative electrode. With this film, the positive electrode
The electrolytic distribution between the negative electrodes becomes uniform. Therefore, local concentration of the electric field does not occur and stable battery characteristics can be obtained.

【0026】また本発明によれば、前記の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層が、Si、Ge、S
n、In、Pb、Ag、Al、BおよびPからなる群か
ら選択される一または二以上の元素を含むことを特徴と
する二次電池用負極が提供される。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned negative electrode for secondary battery, the manganese trapping layer comprises Si, Ge, S.
Provided is a negative electrode for a secondary battery, which contains one or more elements selected from the group consisting of n, In, Pb, Ag, Al, B and P.

【0027】本発明における前記マンガン捕捉層を構成
する材料は、リチウムイオン吸蔵・放出でき、かつマン
ガンと合金を形成する材料であれば特に制限がないが、
Si、Ge、Sn、In、Pb、Ag、Al、Bおよび
Pからなる群から選択される一または二以上の元素を含
むものとすることが好ましい。このような材料を選択
し、かつアモルファス構造を具備することにより、高い
動作電圧および高い充放電効率を維持しつつ、負極容量
を増加させることができる。
The material constituting the manganese trapping layer in the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of inserting and extracting lithium ions and forming an alloy with manganese.
It is preferable to contain one or more elements selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, In, Pb, Ag, Al, B and P. By selecting such a material and providing an amorphous structure, it is possible to increase the negative electrode capacity while maintaining a high operating voltage and a high charge / discharge efficiency.

【0028】また本発明によれば、前記の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層は、Si、Ge、S
n、Pbまたはこれらの酸化物からなる層中にIII族元
素またはV族元素が不純物として導入された層であるこ
とを特徴とする二次電池用負極が提供される。
According to the present invention, in the above-mentioned negative electrode for secondary battery, the manganese trapping layer is made of Si, Ge, S.
Provided is a negative electrode for a secondary battery, which is a layer in which a group III element or a group V element is introduced as an impurity in a layer made of n, Pb or an oxide thereof.

【0029】このようにすることにより、前記マンガン
捕捉層の抵抗率を下げることができるので、充放電効率
が向上する。
By doing so, the resistivity of the manganese trapping layer can be lowered, and the charge / discharge efficiency is improved.

【0030】また本発明によれば、前記の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層の上に、さらにリチウ
ム補填層を具備することを特徴とする二次電池用負極が
提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a negative electrode for a secondary battery, wherein the negative electrode for a secondary battery further comprises a lithium supplementary layer on the manganese trapping layer.

【0031】リチウム補填層を設けることにより、負極
の不可逆容量を補填することが可能となる。その結果、
この負極を構成要素とした電池のエネルギー密度の向上
に寄与することが可能となる。
By providing the lithium compensation layer, the irreversible capacity of the negative electrode can be compensated. as a result,
It becomes possible to contribute to the improvement of the energy density of a battery using this negative electrode as a constituent element.

【0032】さらに本発明によれば、活物質としてマン
ガンを含む正極と、負極とを含む二次電池であって、前
記負極が、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能
なマンガン捕捉層を具備することを特徴とする二次電池
が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a secondary battery including a positive electrode containing manganese as an active material and a negative electrode, wherein the negative electrode comprises a manganese trapping layer capable of inserting and extracting lithium ions. A secondary battery is provided.

【0033】二次電池の正極に使われるリチウムマンガ
ン複合酸化物はスピネル構造をとり、コバルト酸リチウ
ムと比較して構造的に安定であり、特に過充電に対して
強い耐性を持っている。しかしながら充放電の繰り返
し、あるいは保存期間、保存温度によってマンガンが正
極から電解液に溶出する。溶出したマンガンは負極活物
質上に析出し、電池のインピーダンスを上げるため、負
極の容量劣化の原因となる。
The lithium-manganese composite oxide used for the positive electrode of the secondary battery has a spinel structure, is structurally stable as compared with lithium cobalt oxide, and has a particularly strong resistance to overcharge. However, manganese elutes from the positive electrode into the electrolytic solution due to repeated charging / discharging, a storage period, and a storage temperature. The eluted manganese deposits on the negative electrode active material and raises the impedance of the battery, which causes deterioration of the negative electrode capacity.

【0034】そこで、負極表面に、マンガンを捕捉する
ことが可能であり、かつ電池容量として寄与することが
できるマンガン捕捉層を負極に設けることで、電池のエ
ネルギー密度を低下させることなく容量劣化を防ぐこと
が可能となる。また、電解質に充放電に関与しない物質
を添加する必要がないので、電解液抵抗およびSEI形
成過程が変化することがない。そのため、電池性能を劣
化させることなくマンガンを効果的に捕捉できる。
Therefore, by providing the negative electrode with a manganese trapping layer capable of trapping manganese on the surface of the negative electrode and contributing to the battery capacity, capacity deterioration can be achieved without lowering the energy density of the battery. It becomes possible to prevent it. Moreover, since it is not necessary to add a substance that does not participate in charge / discharge to the electrolyte, the resistance of the electrolytic solution and the SEI formation process do not change. Therefore, manganese can be effectively captured without deteriorating the battery performance.

【0035】また本発明によれば、活物質としてマンガ
ンを含む正極と、炭素材料からなる活物質層を具備する
負極とを含む二次電池であって、前記負極が、前記炭素
材料からなる活物質層の上に、リチウムイオンを吸蔵・
放出することが可能なマンガン捕捉層を具備することを
特徴とする二次電池が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a secondary battery including a positive electrode containing manganese as an active material and a negative electrode having an active material layer made of a carbon material, wherein the negative electrode is made of the carbon material. Storage of lithium ions on the material layer
There is provided a secondary battery comprising a manganese trapping layer capable of discharging.

【0036】炭素負極表面上にマンガンが析出すると容
量劣化の原因となることから、極力炭素負極とマンガン
の接触を避ける必要がある。そこで本発明では、炭素負
極表面をリチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な
マンガン捕捉層で覆う構成とする。これにより正極から
電解液に溶出したマンガンはこのマンガン捕捉層により
捕捉される。よって負極に到達したマンガンと炭素負極
との接触を抑制することができるので、インピーダンス
上昇を抑制し、容量劣化を防ぐことが可能となる。
It is necessary to avoid contact between manganese and the carbon negative electrode as much as possible, because the deposition of manganese on the surface of the carbon negative electrode causes capacity deterioration. Therefore, in the present invention, the surface of the carbon negative electrode is covered with a manganese trapping layer capable of inserting and extracting lithium ions. As a result, manganese eluted from the positive electrode into the electrolytic solution is captured by this manganese capturing layer. Therefore, it is possible to suppress the contact between the manganese that has reached the negative electrode and the carbon negative electrode, and thus it is possible to suppress the impedance increase and prevent the capacity deterioration.

【0037】また本発明によれば、前記の二次電池にお
いて、前記マンガン捕捉層が酸素を含むことを特徴とす
る二次電池が提供される。
According to the present invention, there is also provided a secondary battery according to the above secondary battery, wherein the manganese trapping layer contains oxygen.

【0038】また本発明によれば、前記の二次電池にお
いて、前記マンガン捕捉層が、リチウムを吸蔵・放出可
能な金属を含み、かつ、当該マンガン捕捉層の表面が酸
化されたことを特徴とする二次電池が提供される。
According to the present invention, in the above secondary battery, the manganese trapping layer contains a metal capable of inserting and extracting lithium, and the surface of the manganese trapping layer is oxidized. A secondary battery is provided.

【0039】シリコンやスズなどの金属の単体材料、そ
の酸化物および化合物はリチウムの吸蔵・放出が可能な
ことから電池材料としての使用が期待されている。これ
らの材料はマンガンと合金を形成するが、リチウムの場
合と異なり容易にマンガンを放出しないため、充放電を
経てもマンガンはシリコンやスズなどの単体材料、酸化
物、化合物内に留まる。これにより負極表面におけるマ
ンガン析出が抑えられる。つまりシリコンやスズなどの
単体材料、酸化物、化合物は負極活物質としてだけでは
なく、マンガンを捕捉する材料としての働きをする。
Since a simple substance material of metal such as silicon or tin and its oxides and compounds can occlude and release lithium, it is expected to be used as a battery material. These materials form an alloy with manganese, but unlike lithium, they do not easily release manganese, so that manganese remains in a simple substance such as silicon or tin, an oxide, or a compound even after charging and discharging. This suppresses manganese precipitation on the surface of the negative electrode. That is, a simple substance material such as silicon or tin, an oxide, or a compound functions not only as a negative electrode active material but also as a material for capturing manganese.

【0040】ここで、単体材料およびその酸化物の両者
はともにマンガン捕捉層として使用できるが、マンガン
捕捉能の観点からは、単体材料の酸化物の方が優れてい
る。単体材料の酸化物は酸素を含むため、マンガン捕捉
層内に取り込まれたマンガンは当該層内においてマンガ
ン酸化物に変化する。マンガン酸化物は安定であるた
め、再びマンガンイオンとして電解液中へ遊離しにく
い。このことからマンガン捕捉層内に酸化物を含有させ
ることにより、マンガン捕捉機能は特に優れたものにな
る。
Here, both the simple substance material and the oxide thereof can be used as the manganese trapping layer, but from the viewpoint of manganese trapping ability, the single substance oxide is superior. Since the oxide of the simple substance contains oxygen, manganese taken into the manganese trapping layer is changed into manganese oxide in the layer. Since manganese oxide is stable, it is difficult to be released as manganese ions into the electrolytic solution again. Therefore, the inclusion of an oxide in the manganese trapping layer makes the manganese trapping function particularly excellent.

【0041】なお、容量の観点からは酸化物よりも単体
材料の方が有利であるため、上記マンガン捕捉層には酸
化物からなる層および単体材料からなる層の両方を含む
構成とすることが好ましい。こうすることにより、負極
の容量の向上とサイクル特性の向上とを同時に実現でき
る。
Since a simple substance material is more advantageous than an oxide from the viewpoint of capacity, the manganese trapping layer may be configured to include both a layer made of an oxide and a layer made of a simple substance. preferable. This makes it possible to improve the capacity of the negative electrode and the cycle characteristics at the same time.

【0042】また本発明によれば、前記の二次電池にお
いて、前記マンガン捕捉層が、アモルファス構造を有す
ることを特徴とする二次電池が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a secondary battery according to the above secondary battery, wherein the manganese trapping layer has an amorphous structure.

【0043】アモルファス構造への電気化学的なリチウ
ムのドープ・脱ドープは、結晶構造よりも卑な電位で起
こるため、高い動作電圧および高い充放電効率を維持し
つつ電池容量を増加させることができる。
Electrochemical lithium doping / dedoping of the amorphous structure occurs at a base potential lower than that of the crystalline structure, so that the battery capacity can be increased while maintaining a high operating voltage and high charge / discharge efficiency. .

【0044】アモルファス構造は、結晶体と比較して、
構造的に等方であるため外部からの応力に対する強度に
優れる上、化学的に安定である。このため電解液と反応
を起こしにくく、充放電のサイクルを繰り返した際の安
定性に優れ、容量劣化が発生しにくい。
The amorphous structure has a
Since it is structurally isotropic, it has excellent strength against external stress and is chemically stable. Therefore, it does not easily react with the electrolytic solution, has excellent stability when the charge / discharge cycle is repeated, and does not easily cause capacity deterioration.

【0045】前記マンガン捕捉層は、粒子が結着されて
なる構造よりも膜状とすることが好ましい。膜状とする
ことにより、前記マンガン捕捉層を均一化することがで
きるため、安定的にマンガン捕捉能を発揮させることが
可能となる。
The manganese-trapping layer is preferably in the form of a film rather than a structure in which particles are bound together. Since the manganese trapping layer can be made uniform by forming a film, it becomes possible to stably exhibit the manganese trapping ability.

【0046】また、前記マンガン捕捉層は融液冷却方
式、液体急冷方式、アトマイズ方式、蒸着法、CVD法
またはスパッタリング法により形成できる。これらの成
膜法を用いた場合、アモルファス状のイオン導電性の膜
状の層が負極上に均一に得られる。この膜により正極―
負極間の電解分布は均一になる。このため電界の局所的
集中が起こらず、安定した電池特性が得られる。
The manganese trapping layer can be formed by a melt cooling method, a liquid quenching method, an atomizing method, a vapor deposition method, a CVD method or a sputtering method. When these film forming methods are used, an amorphous ion conductive film-like layer is uniformly obtained on the negative electrode. With this film, the positive electrode
The electrolytic distribution between the negative electrodes becomes uniform. Therefore, local concentration of the electric field does not occur and stable battery characteristics can be obtained.

【0047】また本発明によれば、前記の二次電池にお
いて、前記マンガン捕捉層が、Si、Ge、Sn、I
n、Pb、Ag、Al、BおよびPからなる群から選択
される一または二以上の元素を含むことを特徴とする二
次電池が提供される。
According to the present invention, in the above secondary battery, the manganese trapping layer is made of Si, Ge, Sn, I.
Provided is a secondary battery containing one or more elements selected from the group consisting of n, Pb, Ag, Al, B and P.

【0048】本発明における前記マンガン捕捉層を構成
する材料は、リチウムイオン吸蔵・放出でき、かつマン
ガンと合金を形成する材料であれば特に制限がないが、
Si、Ge、Sn、In、Pb、Ag、Al、Bおよび
Pからなる群から選択される一または二以上の元素を含
むものとすることが好ましい。このような材料を選択
し、かつアモルファス構造を具備することにより、高い
動作電圧および高い充放電効率を維持しつつ電池容量を
増加させることができる。
The material constituting the manganese trapping layer in the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of absorbing and releasing lithium ions and forming an alloy with manganese.
It is preferable to contain one or more elements selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, In, Pb, Ag, Al, B and P. By selecting such a material and providing an amorphous structure, it is possible to increase the battery capacity while maintaining a high operating voltage and a high charge / discharge efficiency.

【0049】また本発明によれば、前記の二次電池にお
いて、前記マンガン捕捉層は、Si、Ge、Sn、Pb
またはこれらの酸化物からなる層中にIII族元素または
V族元素が不純物として導入された層であることを特徴
とする二次電池が提供される。
According to the present invention, in the above secondary battery, the manganese trapping layer is made of Si, Ge, Sn, Pb.
Alternatively, a secondary battery is provided which is a layer in which a group III element or a group V element is introduced as an impurity in a layer formed of these oxides.

【0050】このようにすることにより、前記マンガン
捕捉層の抵抗率を下げることができるので、充放電効率
が向上する。
By doing so, the resistivity of the manganese trapping layer can be lowered, so that the charge / discharge efficiency is improved.

【0051】また本発明によれば、前記の二次電池にお
いて、前記マンガン捕捉層の上に、さらにリチウム補填
層を具備することを特徴とする二次電池が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided the secondary battery, wherein the secondary battery further comprises a lithium supplementary layer on the manganese trapping layer.

【0052】リチウム補填層を設けることにより、電池
の不可逆容量を補填することが可能となり、電池のエネ
ルギー密度が向上する。
By providing the lithium supplementary layer, it becomes possible to supplement the irreversible capacity of the battery, and the energy density of the battery is improved.

【0053】[0053]

【発明の実施の形態】(第一の実施の形態)次に、本発
明の第一の実施の形態について図面を参照して詳細に説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0054】図1は本発明の第一の実施の形態を示す二
次電池の断面図の一部である。負極集電体1c及び正極
集電体2cは充放電の際電流を電池の外部に取り出した
り、外部から電池内に電流を取り込む電極である。この
負極集電体1c及び正極集電体2cは導電性の金属箔で
あれば、何でもよく、例としてアルミニウム、銅、ステ
ンレス、金、タングステン、モリブデンが上げられる。
またこの負極集電体1c及び正極集電体2cの厚みは5
〜25μmである。
FIG. 1 is a part of a sectional view of a secondary battery showing a first embodiment of the present invention. The negative electrode current collector 1c and the positive electrode current collector 2c are electrodes that take current out of the battery during charging / discharging or take current into the battery from outside. The negative electrode current collector 1c and the positive electrode current collector 2c may be any conductive metal foil, and examples thereof include aluminum, copper, stainless steel, gold, tungsten, and molybdenum.
The thickness of the negative electrode current collector 1c and the positive electrode current collector 2c is 5
Is about 25 μm.

【0055】炭素負極3cは充放電の際リチウムを吸蔵
あるいは放出する負極部材である。この炭素負極3cは
リチウムを吸蔵可能な炭素であり、例として黒鉛、フラ
−レン、カーボンナノチューブ、DLC(ダイヤモンド
ライクカーボン)、アモルファスカーボン、ハードカー
ボンあるいはこの混合物である。この炭素負極3cの厚
みは30〜300μmである。
The carbon negative electrode 3c is a negative electrode member that absorbs or releases lithium during charging and discharging. The carbon negative electrode 3c is carbon capable of occluding lithium, and examples thereof include graphite, fullerene, carbon nanotube, DLC (diamond-like carbon), amorphous carbon, hard carbon, or a mixture thereof. The carbon negative electrode 3c has a thickness of 30 to 300 μm.

【0056】第一捕捉層7c及び第二捕捉層8cは正極
から溶出した金属を捕捉する層である。第一捕捉層7c
は第二捕捉層8cを酸化したものであり、その厚みは2
nmから1μmである。また第二捕捉層8cはCVD、
蒸着、スパッタリング法により作製され、シリコン、ス
ズあるいはこれら金属、アモルファス金属、合金うち1
種以上から構成され、この厚みは0.1μm〜25μm
である。好ましくは0.1〜1.8μmの膜厚が良い。
また第二捕捉層8cにボロン・リン・砒素・アンチモン
をド−プし抵抗率を下げてもよい。
The first trapping layer 7c and the second trapping layer 8c are layers for trapping the metal eluted from the positive electrode. First acquisition layer 7c
Is obtained by oxidizing the second trapping layer 8c and has a thickness of 2
nm to 1 μm. The second trapping layer 8c is CVD,
1 of silicon, tin or these metals, amorphous metals and alloys, prepared by vapor deposition and sputtering
It is composed of more than one seed and has a thickness of 0.1 μm to 25 μm.
Is. A film thickness of 0.1 to 1.8 μm is preferable.
Alternatively, the second trapping layer 8c may be doped with boron, phosphorus, arsenic, or antimony to reduce the resistivity.

【0057】負極集電体1c、炭素負極3c、第一捕捉
層7cおよび第二捕捉層8cにより負極が構成される。
The negative electrode current collector 1c, the carbon negative electrode 3c, the first trapping layer 7c and the second trapping layer 8c constitute a negative electrode.

【0058】正極活物質5cはマンガンを含むリチウム
吸蔵・放出可能な物質であり、LixMnO、LixMnF、Li
xMnS、LixMn1−yMyO、LixMn1−yMyO、LixMn
1−yMyO2−zFz、LixMn1−yMyO2−zSz、LixMn
O、LixMnF、LixMnS、LixMn2−yMyO、Li
xMn2−yMyO4−zFz及びLixMn2−yMyO4−zSz(0<x
≦1.5、0<y<1.0、Z≦1.0、Mは、少なくと
も1つ以上の遷移金属を表す)があげられ、その厚みは
10〜500μmである。正極集電体2cと正極活物質
5cとで正極が構成される。
The positive electrode active material 5c is a material containing manganese and capable of inserting and extracting lithium, such as Li x MnO 2 , Li x MnF 2 and Li.
x MnS 2, Li x Mn 1 -y M y O 2, Li x Mn 1-y M y O 2, Li x Mn
1-y M y O 2- z F z, Li x Mn 1-y MyO 2-z S z, Li x Mn
2 O 4 , Li x Mn 2 F 4 , Li x Mn 2 S 4 , Li x Mn 2- y My O 4 , Li
x Mn 2-y M y O 4-z F z , and Li x Mn 2-y MyO 4 -z S z (0 <x
≦ 1.5, 0 <y <1.0, Z ≦ 1.0, and M represents at least one transition metal), and the thickness thereof is 10 to 500 μm. The positive electrode current collector 2c and the positive electrode active material 5c form a positive electrode.

【0059】炭素負極3cや正極活物質5cはカーボン
ブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン(PV
DF)等の結着剤をN−メチル−2−ピロリドン(NM
P)等の溶剤と分散混練したものを負極集電体1c及び
正極集電体2cにそれぞれ塗布し用いる。
The carbon negative electrode 3c and the positive electrode active material 5c are conductive materials such as carbon black, polyvinylidene fluoride (PV
A binder such as DF) is added to N-methyl-2-pyrrolidone (NM
A material obtained by dispersing and kneading with a solvent such as P) is applied to each of the negative electrode current collector 1c and the positive electrode current collector 2c for use.

【0060】負極と正極の間には絶縁をしかつイオン導
電性のあるセパレ−タ6cがありポリプロピレン、ポリ
エチレン等のポリオレフィン、フッ素樹脂等の多孔性フ
ィルムからなる。正極・セパレ−タ・負極を積層、ある
いは積層したものを巻回した後に、電池缶に収容した
り、合成樹脂と金属箔との積層体からなる可とう性フィ
ルム等によって封口することによって電池を製造するこ
とができる。
A separator 6c having insulation and ion conductivity is provided between the negative electrode and the positive electrode, and is composed of a polyolefin such as polypropylene or polyethylene, or a porous film such as a fluororesin. After stacking the positive electrode / separator / negative electrode, or winding the stacked product, it is housed in a battery can or sealed by a flexible film or the like made of a laminate of synthetic resin and metal foil to form a battery. It can be manufactured.

【0061】また、電解液としては、プロピレンカ−ボ
ネ−ト(PC)、エチレンカ−ボネ−ト(EC)、ブチ
レンカ−ボネ−ト(BC)、ビニレンカ−ボネ−ト(V
C)等の環状カ−ボネ−ト類、ジメチルカ−ボネ−ト
(DMC)、ジエチルカ−ボネ−ト(DEC)、エチル
メチルカ−ボネ−ト(EMC)、ジプロピルカ−ボネ−
ト(DPC)等の鎖状カ−ボネ−ト類、ギ酸メチル、酢
酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エ
ステル類、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類、
1,2−エトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシ
エタン(EME)等の鎖状エ−テル類、テトラヒドロフ
ラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エ−テル
類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホ
ルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジ
オキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニト
ロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、
トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラ
ン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダ
ゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロ
ピレンカ−ボネ−ト誘導体、テトラヒドロフラン誘導
体、エチルエ−テル、1,3−プロパンサルトン、アニ
ソ−ル、N−メチルピロリドン、などの非プロトン性有
機溶媒を一種又は二種以上を混合して使用し、これらの
有機溶媒に溶解するリチウム塩を溶解させる。リチウム
塩としては、例えばLiPF、LiAsF、LiAlCl 、LiClO
、LiBF、LiSbF、LiCFSO、LiCFCO、Li(CF
SO)、LiN(CFSO)、LiB10Cl10、低級脂
肪族カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム、四フ
ェニルホウ酸リチウム、LiBr、LiI、LiSCN、LiCl、イミ
ド類などがあげられる。また、電解液に代えてポリマ−
電解質を用いてもよい。
Further, as the electrolytic solution, a propylene card is used.
Net (PC), ethylene carbonate (EC), buty
Renka Bonnet (BC), Vinylen Bonnet (V)
C) etc. cyclic carbonates, dimethyl carbonate
(DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl
Methyl carbonate (EMC), dipropyl carbonate
Chain carbonates such as DPC, methyl formate, vinegar
Aliphatic carboxylic acid esters such as methyl acidate and ethyl propionate
Γ-lactones such as steals and γ-butyrolactone,
1,2-ethoxyethane (DEE), ethoxymethoxy
Chain ethers such as ethane (EME), tetrahydrofuran
Cyclic ethers such as orchid and 2-methyltetrahydrofuran
, Dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, f
Lumamide, acetamide, dimethylformamide, di
Oxolane, acetonitrile, propyl nitrile, nit
Methane, ethyl monoglyme, phosphate triester,
Trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfora
, Methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazole
Zolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, pro
Pyrene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative
Body, ethyl ether, 1,3-propane sultone, ani
Aprotic such as Sol, N-methylpyrrolidone, etc.
These organic solvents are used alone or in admixture of two or more.
A lithium salt that is soluble in an organic solvent is dissolved. lithium
As the salt, for example, LiPF6, LiAsF6, LiAlCl Four, LiClO
Four, LiBFFour, LiSbF6, LiCFThreeSOThree, LiCFThreeCOTwo, Li (CF
ThreeSOTwo)Two, LiN (CFThreeSOTwo)Two, LiB10Cl10, Lower fat
Aliphatic carboxylate lithium, lithium chloroborane,
Lithium phenyl borate, LiBr, LiI, LiSCN, LiCl, imimi
There are various kinds of products. Also, instead of the electrolytic solution, a polymer
An electrolyte may be used.

【0062】次に、図1に示す二次電池の負極の動作に
ついて詳細に説明する。
Next, the operation of the negative electrode of the secondary battery shown in FIG. 1 will be described in detail.

【0063】充電の際、負極は正極側から電解液を介し
リチウムイオンを受け取り、放電の際は逆に負極から正
極に向かいリチウムイオンは移動する。このような充放
電を繰り返したり、あるいは電池自体を40℃以上の温
度で保存を行うと電解液中に正極からマンガンイオンが
溶出する。この溶出したマンガンイオンはセパレータを
通過し、負極に到達する。負極に到達したマンガンイオ
ンは第一捕捉層7c及び第二捕捉層8c内に拡散あるい
は移動し、捕捉層内で合金あるいは化合物を形成する。
特に第一捕捉層7cは酸素を含むためマンガンは酸化物
を形成し固定される。これにより負極上にマンガンが堆
積することがないため電池内のインピーダンス上昇を抑
制し、容量劣化を防ぐことができる。
During charging, the negative electrode receives lithium ions from the positive electrode side through the electrolytic solution, and during discharging, lithium ions move from the negative electrode toward the positive electrode. When such charging / discharging is repeated or the battery itself is stored at a temperature of 40 ° C. or higher, manganese ions are eluted from the positive electrode in the electrolytic solution. The eluted manganese ions pass through the separator and reach the negative electrode. The manganese ions that have reached the negative electrode diffuse or move into the first trapping layer 7c and the second trapping layer 8c to form an alloy or compound in the trapping layer.
In particular, since the first trapping layer 7c contains oxygen, manganese forms an oxide and is fixed. As a result, manganese does not deposit on the negative electrode, so that an increase in impedance in the battery can be suppressed and a capacity deterioration can be prevented.

【0064】充放電の際、化合物となったマンガンある
いは合金化したマンガンは再びマンガンイオンとなって
溶出することがない。したがって、第一捕捉層7cおよ
び第二捕捉層8c内に留まることになる。一方、第一捕
捉層7cおよび第二捕捉層8cは、マンガンを捕捉した
後もリチウムを吸蔵・放出することが可能である。その
ため、電池のエネルギー密度を落とすことなく、効率的
な充放電に寄与する。
During charge / discharge, manganese that has become a compound or manganese that has been alloyed does not elute again as manganese ions. Therefore, it remains in the first acquisition layer 7c and the second acquisition layer 8c. On the other hand, the first trapping layer 7c and the second trapping layer 8c can store and release lithium even after trapping manganese. Therefore, it contributes to efficient charge and discharge without lowering the energy density of the battery.

【0065】(第二の実施の形態)次に、本発明の第二
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0066】図2は本発明の第二の実施の形態を示す二
次電池の断面図の一部である。
FIG. 2 is a part of a sectional view of a secondary battery showing a second embodiment of the present invention.

【0067】負極集電体1e、正極集電体2e、炭素負
極3e、正極活物質5e、セパレータ6eおよび電解液
については、それぞれ第一の実施の形態における負極集
電体1c、正極集電体2c、炭素負極3c、正極活物質
5c、セパレータ6cおよび電解液と同様の構成とする
ことができる。
Regarding the negative electrode current collector 1e, the positive electrode current collector 2e, the carbon negative electrode 3e, the positive electrode active material 5e, the separator 6e, and the electrolytic solution, the negative electrode current collector 1c and the positive electrode current collector in the first embodiment are used. 2c, the carbon negative electrode 3c, the positive electrode active material 5c, the separator 6c, and the electrolytic solution can have the same configuration.

【0068】第一捕捉層7e及び第二捕捉層8eは正極
から溶出した金属を捕捉する層である。第一捕捉層7e
は第二捕捉層8eを酸化したものであり、その厚みは2
nmから1μmである。また第二捕捉層8eはCVD、
蒸着、スパッタにより作られるシリコン、スズあるいは
これら金属、アモルファス金属、合金うち1種以上から
構成され、この厚みは0.1μm〜25μm、好ましく
は0.1〜1.8μmとする。また第二捕捉層8eにボ
ロン・リン・砒素・アンチモンをド−プし抵抗率を下げ
てもよい。
The first trapping layer 7e and the second trapping layer 8e are layers for trapping the metal eluted from the positive electrode. First acquisition layer 7e
Is obtained by oxidizing the second trapping layer 8e and has a thickness of 2
nm to 1 μm. The second trapping layer 8e is CVD,
It is composed of silicon, tin or one or more of these metals, amorphous metals and alloys produced by vapor deposition or sputtering, and its thickness is 0.1 μm to 25 μm, preferably 0.1 to 1.8 μm. Further, the second trapping layer 8e may be doped with boron, phosphorus, arsenic and antimony to reduce the resistivity.

【0069】リチウム補填層9eは電池の不可逆容量を
補填するリチウムを供給する層であり、リチウム、リチ
ウム化合物あるいはリチウムを混合する層で形成され
る。これらの例としてリチウム金属、リチウム酸化物、
リチウム窒化物、LiF、LiCOのうち一種以上含むもの
を挙げることができる。
The lithium supplement layer 9e is a layer for supplying lithium to supplement the irreversible capacity of the battery, and is formed of lithium, a lithium compound or a layer in which lithium is mixed. Examples of these are lithium metal, lithium oxide,
Examples thereof include one containing one or more of lithium nitride, LiF, and LiCO 3 .

【0070】負極集電体1e、炭素負極3e、第一捕捉
層7e、第二捕捉層8eおよびリチウム補填層9eによ
り負極が構成される。
The negative electrode current collector 1e, the carbon negative electrode 3e, the first scavenging layer 7e, the second scavenging layer 8e and the lithium supplementary layer 9e constitute a negative electrode.

【0071】また、正極集電体2eと正極活物質5eに
より正極が構成される。
Further, the positive electrode collector 2e and the positive electrode active material 5e constitute a positive electrode.

【0072】炭素負極3eや正極活物質5eはカーボン
ブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン(PVD
F)等の結着剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等
の溶剤と分散混練したものを負極集電体1e及び正極集
電体2eにそれぞれ塗布し用いる。
Carbon negative electrode 3e and positive electrode active material 5e are conductive materials such as carbon black, polyvinylidene fluoride (PVD).
A binder obtained by dispersing and kneading a binder such as F) with a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is applied to the negative electrode current collector 1e and the positive electrode current collector 2e, respectively.

【0073】正極・セパレ−タ・負極を積層、あるいは
積層したものを巻回した後に、電池缶に収容したり、合
成樹脂と金属箔との積層体からなる可とう性フィルム等
によって封口することによって電池を製造することがで
きる。
After stacking the positive electrode / separator / negative electrode, or winding the stacked product, it is housed in a battery can or sealed with a flexible film or the like made of a laminate of synthetic resin and metal foil. A battery can be manufactured by

【0074】次に、図2に示す二次電池の負極の動作に
ついて詳細に説明する。
Next, the operation of the negative electrode of the secondary battery shown in FIG. 2 will be described in detail.

【0075】充電の際、負極は正極側から電解液を介し
リチウムイオンを受け取り、放電の際は逆に負極から正
極に向かいリチウムイオンは移動する。電池内に生じる
不可逆容量はリチウム補填層9eより補填される。この
ような充放電を繰り返したり、あるいは電池自体を40
℃以上の温度で保存を行うと電解液中に正極からマンガ
ンイオンが溶出する。この溶出したマンガンイオンはセ
パレ−タを通過し負極に到達する。負極に到達したマン
ガンイオンは第一捕捉層7e及び第二捕捉層8e内に拡
散あるいは移動し、捕捉層内で合金あるいは化合物を形
成する。特に第一捕捉層7eは酸素を含むためマンガン
は酸化物を形成し固定される。これにより負極上にマン
ガンが堆積することがないため、電池内のインピ−ダン
ス上昇を抑制し、容量劣化を防ぐことができる。
During charging, the negative electrode receives lithium ions from the positive electrode side through the electrolytic solution, and during discharging, lithium ions move from the negative electrode toward the positive electrode. The irreversible capacity generated in the battery is compensated by the lithium compensation layer 9e. Such charging and discharging may be repeated, or the battery itself
When stored at a temperature of ℃ or more, manganese ions are eluted from the positive electrode in the electrolytic solution. The eluted manganese ions pass through the separator and reach the negative electrode. The manganese ions that have reached the negative electrode diffuse or move into the first trapping layer 7e and the second trapping layer 8e, and form an alloy or a compound in the trapping layer. In particular, since the first trapping layer 7e contains oxygen, manganese forms an oxide and is fixed. As a result, manganese does not deposit on the negative electrode, so that the impedance rise in the battery can be suppressed and the capacity deterioration can be prevented.

【0076】充放電の際、化合物となったマンガンある
いは合金化したマンガンは再びマンガンイオンとなって
溶出することがない。したがって、第一捕捉層7eおよ
び第二捕捉層8e内に留まることになる。一方、第一捕
捉層7eおよび第二捕捉層8eは、マンガンを捕捉した
後もリチウムを吸蔵・放出することが可能である。その
ため、電池のエネルギー密度を落とすことなく、効率的
な充放電に寄与する。
During charge and discharge, manganese which has become a compound or manganese which has been alloyed does not elute again as manganese ions. Therefore, it remains in the first acquisition layer 7e and the second acquisition layer 8e. On the other hand, the first trapping layer 7e and the second trapping layer 8e can store and release lithium even after trapping manganese. Therefore, it contributes to efficient charge and discharge without lowering the energy density of the battery.

【0077】また本実施形態においては、リチウムイオ
ン補填層9eが電池の不可逆容量を補填することによ
り、電池のエネルギー密度の向上に寄与する。
Further, in the present embodiment, the lithium ion filling layer 9e fills the irreversible capacity of the battery, thereby contributing to the improvement of the energy density of the battery.

【0078】[0078]

【実施例】(実施例1)以下に図1を参照して実施例1
を示す。
EXAMPLES Example 1 Example 1 will be described below with reference to FIG.
Indicates.

【0079】負極集電体1cには10μm厚の銅箔を用
い、正極集電体2cには20μm厚のアルミを使用し
た。炭素負極3cには50μm厚のハードカーボンを用
い、第二捕捉層8cにはスパッタリング法でシリコン膜
を1.8μm形成した。また第一捕捉層7cは第二捕捉
層8cを酸化することによって形成し、その膜厚を20
nmとした。第一捕捉層7cは第二捕捉層8cを酸化雰囲
気にさらすことによって形成している。正極活物質5c
には100μm厚のLiCoMnOを用い、セパレ−タ6c
にはポリプロピレンとポリエチレンが層状に重なったも
のを使用した。電解液にはEC/DEC=3:7で混合
したものに支持塩としてLiPFを加えたものを使用し
た。これらを容器に入れ電池を作製後、45℃で2週間
保管し、その後充電量を測定し、設計容量に対しどの程
度容量を保持できているか測定した。
A copper foil having a thickness of 10 μm was used for the negative electrode current collector 1c, and aluminum having a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 2c. Hard carbon having a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3c, and a silicon film having a thickness of 1.8 μm was formed on the second capturing layer 8c by a sputtering method. The first trapping layer 7c is formed by oxidizing the second trapping layer 8c and has a film thickness of 20
nm. The first trapping layer 7c is formed by exposing the second trapping layer 8c to an oxidizing atmosphere. Positive electrode active material 5c
LiCoMnO 4 with a thickness of 100 μm is used for the separator 6c.
The layered polypropylene and polyethylene were used. The electrolyte used was a mixture of EC / DEC = 3: 7 and LiPF 6 as a supporting salt added thereto. These were put in a container to prepare a battery, which was then stored at 45 ° C. for 2 weeks, after which the charge amount was measured to determine how much the capacity could be maintained with respect to the designed capacity.

【0080】(実施例2)以下に図1を参照して実施例
2を示す。
(Second Embodiment) A second embodiment will be described below with reference to FIG.

【0081】負極集電体1cには10μm厚の銅箔を用
い、正極集電体2cには20μm厚のアルミを使用し
た。炭素負極3cには50μm厚のハードカーボンを用
い、第二捕捉層8cにはスパッタリング法でスズ膜を
1.2μm形成した。また第一捕捉層7cは第二捕捉層
8cを酸化することによって形成しその膜厚を20nmと
した。第一捕捉層7cは第二捕捉層8cを酸化雰囲気に
さらすことによって形成している。正極活物質5cには
100μm厚のLiCoMnOを用い、セパレ−タ6cには
ポリプロピレンとポリエチレンが層状に重なったものを
使用した。電解液にはEC/DEC=3:7で混合した
ものに支持塩としてLiPFを加えたものを使用した。こ
れらを容器に入れ電池を作製後、45℃で2週間保管
し、その後充電量を測定し、設計容量に対しどの程度容
量を保持できているか測定した。
A copper foil having a thickness of 10 μm was used for the negative electrode current collector 1c, and aluminum having a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 2c. Hard carbon having a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3c, and a tin film having a thickness of 1.2 μm was formed on the second capturing layer 8c by a sputtering method. The first trapping layer 7c was formed by oxidizing the second trapping layer 8c and had a thickness of 20 nm. The first trapping layer 7c is formed by exposing the second trapping layer 8c to an oxidizing atmosphere. As the positive electrode active material 5c, 100 μm thick LiCoMnO 4 was used, and as the separator 6c, polypropylene and polyethylene laminated in layers were used. The electrolyte used was a mixture of EC / DEC = 3: 7 and LiPF 6 as a supporting salt added thereto. These were put in a container to prepare a battery, which was then stored at 45 ° C. for 2 weeks, after which the charge amount was measured to determine how much the capacity could be maintained relative to the designed capacity.

【0082】(実施例3)以下に図1を参照して実施例
3を示す。
Example 3 Example 3 will be described below with reference to FIG.

【0083】負極集電体1cには10μm厚の銅箔を用
い、正極集電体2cには20μm厚のアルミを使用し
た。炭素負極3cには50μm厚のハードカーボンを用
い、第二捕捉層8cにはスパッタリング法でSiOx(0<
x≦2)膜を0.3μm形成した。また第一捕捉層7c
は第二捕捉層8cを酸化することによって形成しその膜
厚を20nmとした。第一捕捉層7cは第二捕捉層8cを
酸化雰囲気にさらすことによって形成している。正極活
物質5cには100μm厚のLiCoMnOを用い、セパレ
−タ6cにはポリプロピレンとポリエチレンが層状に重
なったものを使用した。電解液にはEC/DEC=3:
7で混合したものに支持塩としてLiPFを加えたものを
使用した。これらを容器に入れ電池を作製後、45℃で
2週間保管し、その後充電量を測定し、設計容量に対し
どの程度容量を保持できているか測定した。
A copper foil having a thickness of 10 μm was used for the negative electrode current collector 1c, and aluminum having a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 2c. Hard carbon with a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3c, and SiOx (0 <
x ≦ 2) A film having a thickness of 0.3 μm was formed. In addition, the first acquisition layer 7c
Was formed by oxidizing the second trapping layer 8c and its thickness was set to 20 nm. The first trapping layer 7c is formed by exposing the second trapping layer 8c to an oxidizing atmosphere. As the positive electrode active material 5c, 100 μm thick LiCoMnO 4 was used, and as the separator 6c, polypropylene and polyethylene laminated in layers were used. EC / DEC = 3 for electrolyte:
The mixture of 7 and the addition of LiPF 6 as a supporting salt was used. These were put in a container to prepare a battery, which was then stored at 45 ° C. for 2 weeks, after which the charge amount was measured to determine how much the capacity could be maintained relative to the designed capacity.

【0084】(比較例1)比較例1として図3に示す構
成の電池を作製した。図3は比較例1の電極構造断面図
の一部を示した図である。負極集電体1bには10μm
厚の銅箔を用い、正極集電体2bには20μm厚のアル
ミを使用した。炭素負極3bには50μm厚のハードカ
ーボンを用いた。正極活物質5bには85μm厚のLiCo
MnOを用い、セパレ−タ6bにはポリプロピレンとポ
リエチレンが層状に重なったものを使用した。電解液に
はEC/DEC=3:7で混合したものに支持塩としてL
iPF を加えたものを使用した。これらを容器に入れ電
池を作製後、実施例1〜3と同様のテストを行いその容
量保持率の検証を行った。
Comparative Example 1 The structure shown in FIG. 3 as Comparative Example 1.
A battery was prepared. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode structure of Comparative Example 1.
It is a figure showing a part of. 10 μm for the negative electrode current collector 1b
A thick copper foil is used, and the positive electrode current collector 2b has a thickness of 20 μm.
I used Mi. The carbon anode 3b has a 50 μm thick hard cover.
Carbon was used. 85 μm thick LiCo is used as the positive electrode active material 5b.
MnOFourUse polypropylene and a separator for the separator 6b.
A layer of polyethylene was used. In electrolyte
Is a mixture of EC / DEC = 3: 7 and L as a supporting salt
iPF 6Was used. Put these in a container and
After making the pond, the same test as in Examples 1 to 3 was performed and
The quantity retention rate was verified.

【0085】実施例1〜3および比較例1の電池の容量
保持率の結果を表1に示す。
Table 1 shows the results of the capacity retention ratios of the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】容量保持率は電池の設計容量に対する初回
の充電容量の割合である。
The capacity retention rate is the ratio of the initial charge capacity to the design capacity of the battery.

【0088】この結果から、比較例1の容量保持率が8
5%であったのに比べ、実施例1〜3はほぼ100%と
なり、概ね設計値どおりの容量が得られた。
From this result, the capacity retention rate of Comparative Example 1 was 8
Compared with 5%, in Examples 1 to 3, the capacity was almost 100%, and the capacities were almost as designed.

【0089】以上の結果は次のように考察される。比較
例ではマンガンが負極活物質表面上に析出し、電池のイ
ンピーダンスを上げているのに対し、実施例1〜3では
第一捕捉層7cおよび第二捕捉層8c内にマンガンが捕
捉されているため、負極表面上におけるマンガンの析出
が抑制される。その結果、電池のインピーダンス上昇が
抑止されることから、実施例1〜3における高い容量保
持率が得られたと考えられる。
The above results are considered as follows. In the comparative example, manganese is deposited on the surface of the negative electrode active material to raise the impedance of the battery, whereas in Examples 1 to 3, manganese is trapped in the first trapping layer 7c and the second trapping layer 8c. Therefore, precipitation of manganese on the surface of the negative electrode is suppressed. As a result, it is considered that the high capacity retention ratios in Examples 1 to 3 were obtained because the increase in the battery impedance was suppressed.

【0090】また、充電容量から求められる電池のエネ
ルギー密度を比較すると実施例1〜3は比較例1と比較
して1.1〜1.3倍となり、マンガン捕捉層を設けて
もエネルギー密度が低下しないことが判明した。
Further, comparing the energy densities of the batteries obtained from the charge capacities, Examples 1 to 3 are 1.1 to 1.3 times as high as Comparative Example 1, and the energy densities are even if the manganese trapping layer is provided. It turned out not to drop.

【0091】(実施例4)以下に図2を参照して実施例
4を示す。
Example 4 Example 4 will be described below with reference to FIG.

【0092】負極集電体1eには15μm厚の銅箔を用
い、正極集電体2eには20μm厚のアルミを使用し
た。炭素負極3eには50μm厚のアモルファスカーボ
ンを用い、第二捕捉層8eには蒸着法でシリコン膜を
1.5μm形成した。また第一捕捉層7eは第二捕捉層
8eを酸化することによって形成しその膜厚を5nmと
した。第一捕捉層7eは第二捕捉層8eを酸化雰囲気さ
らすことによって得られる。リチウム補填層9eには金
属リチウムを2μm蒸着した。正極活物質5eには10
0μm厚のLiMn0.5Ni0.5Oを用い、セパレ−タ
6eにはポリプロピレンとポリエチレンが層状に重なっ
たものを使用した。電解液にはEC/DEC=3:7で
混合したものに支持塩としてLiPFを加えたものを使用
した。これらを容器に入れ電池を作製後、45℃で2週
間保管し、その後充電量を測定し、設計容量に対しどの
程度容量を保持できているか測定した。
A copper foil having a thickness of 15 μm was used for the negative electrode current collector 1e, and aluminum having a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 2e. Amorphous carbon having a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3e, and a silicon film having a thickness of 1.5 μm was formed on the second capturing layer 8e by a vapor deposition method. The first trapping layer 7e was formed by oxidizing the second trapping layer 8e and had a film thickness of 5 nm. The first trapping layer 7e is obtained by exposing the second trapping layer 8e to an oxidizing atmosphere. 2 μm of metallic lithium was vapor-deposited on the lithium supplementary layer 9e. 10 for the positive electrode active material 5e
LiMn 0.5 Ni 0.5 O 4 having a thickness of 0 μm was used, and the separator 6e was a layered structure of polypropylene and polyethylene. The electrolyte used was a mixture of EC / DEC = 3: 7 and LiPF 6 as a supporting salt added thereto. These were put in a container to prepare a battery, which was then stored at 45 ° C. for 2 weeks, after which the charge amount was measured to determine how much the capacity could be maintained with respect to the designed capacity.

【0093】(実施例5)以下に図2を参照して実施例
5を示す。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment will be described below with reference to FIG.

【0094】負極集電体1eには15μm厚の銅箔を用
い、正極集電体2eには20μm厚のアルミを使用し
た。炭素負極3eには50μm厚のアモルファスカーボ
ンを用い、第二捕捉層8eには蒸着法でシリコン−スズ
合金膜を0.3μm形成した。また第一捕捉層7eは第
二捕捉層8eを酸化することによって形成し、その膜厚
を5nmとした。第一捕捉層7eは第二捕捉層8eを酸
化雰囲気さらすことによって得られる。リチウム補填層
9eにはLiCOを1.5μm蒸着した。正極活物質5e
には100μm厚のLiMn0.5Ni0.5Oを用い、セ
パレ−タ6eにはポリプロピレンとポリエチレンが層状
に重なったものを使用した。電解液にはEC/DEC=
3:7で混合したものに支持塩としてLiPFを加えたも
のを使用した。これらを容器に入れ電池を作製後、45
℃で2週間保管し、その後充電量を測定し、設計容量に
対しどの程度容量を保持できているか測定した。
A copper foil having a thickness of 15 μm was used for the negative electrode current collector 1e, and aluminum having a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 2e. Amorphous carbon having a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3e, and a silicon-tin alloy film having a thickness of 0.3 μm was formed on the second capturing layer 8e by a vapor deposition method. The first trapping layer 7e was formed by oxidizing the second trapping layer 8e, and the thickness thereof was set to 5 nm. The first trapping layer 7e is obtained by exposing the second trapping layer 8e to an oxidizing atmosphere. LiCO 3 was deposited to a thickness of 1.5 μm on the lithium filling layer 9e. Positive electrode active material 5e
LiMn 0.5 Ni 0.5 O 4 having a thickness of 100 μm was used as the separator, and polypropylene and polyethylene laminated in layers were used as the separator 6e. EC / DEC = for electrolyte
A mixture of 3: 7 and LiPF 6 as a supporting salt was used. After putting these in a container and making a battery, 45
The sample was stored at ℃ for 2 weeks, and then the charge amount was measured to measure how much the capacity could be retained with respect to the designed capacity.

【0095】(実施例6)以下に図2を参照して実施例
6を示す。
(Sixth Embodiment) A sixth embodiment will be described below with reference to FIG.

【0096】負極集電体1eには15μm厚の銅箔を用
い、正極集電体2eには20μm厚のアルミを使用し
た。炭素負極3eには50μm厚のアモルファスカーボ
ンを用い、第二捕捉層8eには蒸着法でシリコン−スズ
合金膜を1.4μm形成した。また第一捕捉層7eは第
二捕捉層8eを酸化することによって形成しその膜厚を
5nmとした。第一捕捉層7eは第二捕捉層8eを酸化雰
囲気さらすことによって得られる。リチウム補填層9e
には金属リチウムを1.5μm蒸着した。正極活物質5
eには100μm厚のLiMn0.5Ni0.5Oを用い、
セパレ−タ6eにはポリプロピレンとポリエチレンが層
状に重なったものを使用した。電解液にはEC/DEC
=3:7で混合したものに支持塩としてLiPFを加えた
ものを使用した。これらを容器に入れ電池を作製後、4
5℃で2週間保管し、その後充電量を測定し、設計容量
に対しどの程度容量を保持できているか測定した。
A copper foil with a thickness of 15 μm was used for the negative electrode current collector 1e, and an aluminum with a thickness of 20 μm was used for the positive electrode current collector 2e. Amorphous carbon having a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3e, and a silicon-tin alloy film having a thickness of 1.4 μm was formed on the second capturing layer 8e by a vapor deposition method. The first trapping layer 7e was formed by oxidizing the second trapping layer 8e and had a film thickness of 5 nm. The first trapping layer 7e is obtained by exposing the second trapping layer 8e to an oxidizing atmosphere. Lithium filling layer 9e
Lithium metal was vapor-deposited at 1.5 μm. Positive electrode active material 5
For e, 100 μm thick LiMn 0.5 Ni 0.5 O 4 is used,
As the separator 6e, polypropylene and polyethylene laminated in layers were used. EC / DEC for electrolyte
= 3: 7 mixed with LiPF 6 as a supporting salt was used. After putting these in a container and making a battery, 4
The sample was stored at 5 ° C. for 2 weeks, and then the charge amount was measured to measure how much the capacity could be retained with respect to the designed capacity.

【0097】(比較例2)比較例2として図4に示す構
成の電池を作製した。図4は比較例2の電極構造断面図
の一部を示した図である。負極集電体1fには10μm
厚の銅箔を用い、正極集電体2fには20μm厚のアル
ミを使用した。炭素負極3fには50μm厚のハードカ
ーボンを用いた。正極活物質5fには85μm厚のLiMn
0.5Ni .5Oを用い、セパレ−タ6fにはポリプ
ロピレンとポリエチレンが層状に重なったものを使用し
た。リチウム補填層9fには金属リチウムを1μm蒸着
した。電解液にはEC/DEC=3:7で混合したもの
に支持塩としてLiPFを加えたものを使用した。これら
を容器に入れ電池を作製後、実施例4〜6と同様のテス
トを行い、その容量保持率の検証を行った。
Comparative Example 2 As Comparative Example 2, a battery having the structure shown in FIG. 4 was produced. FIG. 4 is a diagram showing a part of a sectional view of an electrode structure of Comparative Example 2. 10 μm for negative electrode current collector 1f
A thick copper foil was used, and a positive electrode current collector 2f was made of aluminum having a thickness of 20 μm. Hard carbon having a thickness of 50 μm was used for the carbon negative electrode 3f. 85 μm thick LiMn is used for the positive electrode active material 5f.
0.5 Ni 0 . 5 O 4 was used, and as the separator 6 f, polypropylene and polyethylene laminated in layers were used. Metal lithium was vapor-deposited in a thickness of 1 μm on the lithium filling layer 9f. The electrolyte used was a mixture of EC / DEC = 3: 7 and LiPF 6 as a supporting salt added thereto. After putting these in a container and producing a battery, the same test as in Examples 4 to 6 was performed to verify the capacity retention rate.

【0098】実施例4〜6および比較例2の電池の容量
保持率の結果を表2に示す。
Table 2 shows the results of the capacity retention ratios of the batteries of Examples 4 to 6 and Comparative Example 2.

【0099】[0099]

【表2】 [Table 2]

【0100】この結果から実施例4〜6は比較例2と比
較して14%ほど容量保持率が高いことが判明した。
From these results, it was revealed that Examples 4 to 6 had a capacity retention ratio as high as 14% as compared with Comparative Example 2.

【0101】以上の結果は次のように考察される。比較
例2ではマンガンが負極活物質表面上に析出し、電池の
インピーダンスを上げているのに対し、実施例4〜6で
は第一捕捉層7eおよび第二捕捉層8e内にマンガンが
捕捉されているため、負極表面上におけるマンガンの析
出が抑制される。その結果、電池のインピーダンス上昇
が抑止されることから、実施例4〜6における高い容量
保持率が得られたと考えられる。
The above results are considered as follows. In Comparative Example 2, manganese was deposited on the surface of the negative electrode active material to raise the impedance of the battery, whereas in Examples 4 to 6, manganese was trapped in the first trapping layer 7e and the second trapping layer 8e. Therefore, the precipitation of manganese on the surface of the negative electrode is suppressed. As a result, it is considered that the high capacity retention ratios in Examples 4 to 6 were obtained because the increase in battery impedance was suppressed.

【0102】また、充電容量から求められる電池のエネ
ルギー密度を比較すると実施例4〜6は比較例2と比較
して1.2倍となり、マンガン捕捉層を設けてもエネル
ギー密度が低下しないことが判明した。
Further, comparing the energy densities of the batteries obtained from the charge capacities, Examples 4 to 6 are 1.2 times that of Comparative Example 2, and even if the manganese trapping layer is provided, the energy density does not decrease. found.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
池のエネルギー密度を損なうことなく、性能劣化が低減
された電池を提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a battery with reduced performance deterioration without impairing the energy density of the battery.

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

【図1】本発明の第一の実施の形態を示す二次電池の断
面図の一部を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a part of a cross-sectional view of a secondary battery showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施の形態を示す二次電池の断
面図の一部を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a part of a cross-sectional view of a secondary battery showing a second embodiment of the present invention.

【図3】比較例1の二次電池の負極の断面図の一部であ
る。
FIG. 3 is a part of a cross-sectional view of a negative electrode of a secondary battery of Comparative Example 1.

【図4】比較例2の二次電池の負極の断面図の一部であ
る。
FIG. 4 is a part of a cross-sectional view of a negative electrode of a secondary battery of Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1b,1c,1e,1f 負極集電体 2b,2c,2e,2f 正極集電体 3b,3c,3e,3f 炭素負極 5b,5c,5e,5f 正極活物質 6b,6c,6e,6f セパレ−タ 7c,7e 第一捕捉層 8c,8e 第二捕捉層 9e,9f リチウム補填層 1b, 1c, 1e, 1f Negative electrode current collector 2b, 2c, 2e, 2f Positive electrode current collector 3b, 3c, 3e, 3f carbon negative electrode 5b, 5c, 5e, 5f Positive electrode active material 6b, 6c, 6e, 6f Separator 7c, 7e First capture layer 8c, 8e Second acquisition layer 9e, 9f Lithium supplementary layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂内 裕 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 森 満博 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 入山 次郎 東京都港区芝5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5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AL02 AL06 AL11 AL18 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 DJ18 5H050 AA02 AA08 BA17 BA18 CA09 CB02 CB07 CB11 FA20 GA22   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yu Sakauchi             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Mitsuhiro Mori             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Jiro Iriyama             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Masato Shirokata             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company F term (reference) 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AL02 AL06                       AL11 AL18 AM02 AM03 AM04                       AM05 AM07 AM16 DJ18                 5H050 AA02 AA08 BA17 BA18 CA09                       CB02 CB07 CB11 FA20 GA22

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムイオンを吸蔵・放出することが
可能なマンガン捕捉層を具備することを特徴とする二次
電池用負極。
1. A negative electrode for a secondary battery, comprising a manganese trapping layer capable of inserting and extracting lithium ions.
【請求項2】 炭素材料からなる活物質層を具備する二
次電池用負極であって、該二次電池用負極が、前記炭素
材料からなる活物質層の上に、リチウムイオンを吸蔵・
放出することが可能なマンガン捕捉層を具備することを
特徴とする二次電池用負極。
2. A negative electrode for a secondary battery, which comprises an active material layer made of a carbon material, wherein the negative electrode for the secondary battery occludes lithium ions on the active material layer made of the carbon material.
A negative electrode for a secondary battery, comprising a manganese trapping layer capable of releasing.
【請求項3】 請求項1または2に記載の二次電池用負
極において、前記マンガン捕捉層が酸素を含むことを特
徴とする二次電池用負極。
3. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the manganese trapping layer contains oxygen.
【請求項4】 請求項1乃至3いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記マンガン捕捉層が、リチウムを
吸蔵・放出可能な金属を含み、かつ、該マンガン捕捉層
の表面が酸化されたことを特徴とする二次電池用負極。
4. The secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the manganese trapping layer contains a metal capable of inserting and extracting lithium, and the surface of the manganese trapping layer is oxidized. A negative electrode for a secondary battery, which is characterized in that
【請求項5】 請求項1乃至4いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記マンガン捕捉層が、アモルファ
ス構造を有することを特徴とする二次電池用負極。
5. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the manganese trapping layer has an amorphous structure.
【請求項6】 請求項1乃至5いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記マンガン捕捉層が、Si、G
e、Sn、In、Pb、Ag、Al、BおよびPからな
る群から選択される一または二以上の元素を含むことを
特徴とする二次電池用負極。
6. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the manganese trapping layer comprises Si and G.
A negative electrode for a secondary battery, containing one or more elements selected from the group consisting of e, Sn, In, Pb, Ag, Al, B and P.
【請求項7】 請求項1乃至6いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記マンガン捕捉層は、Si、G
e、Sn、Pbまたはこれらの酸化物からなる層中にII
I族元素またはV族元素が不純物として導入された層で
あることを特徴とする二次電池用負極。
7. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the manganese trapping layer comprises Si and G.
II in the layer consisting of e, Sn, Pb or their oxides
A negative electrode for a secondary battery, which is a layer in which a group I element or a group V element is introduced as an impurity.
【請求項8】 請求項1乃至7いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記マンガン捕捉層の上に、さらに
リチウム補填層を具備することを特徴とする二次電池用
負極。
8. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, further comprising a lithium supplement layer on the manganese trapping layer.
【請求項9】 活物質としてマンガンを含む正極と、負
極とを含む二次電池であって、前記負極が、リチウムイ
オンを吸蔵・放出することが可能なマンガン捕捉層を具
備することを特徴とする二次電池。
9. A secondary battery including a positive electrode containing manganese as an active material and a negative electrode, wherein the negative electrode comprises a manganese trapping layer capable of inserting and extracting lithium ions. Rechargeable battery.
【請求項10】 活物質としてマンガンを含む正極と、
炭素材料からなる活物質層を具備する負極とを含む二次
電池であって、前記負極が、前記炭素材料からなる活物
質層の上に、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可
能なマンガン捕捉層を具備することを特徴とする二次電
池。
10. A positive electrode containing manganese as an active material,
A secondary battery including a negative electrode having an active material layer made of a carbon material, wherein the negative electrode traps manganese capable of inserting and extracting lithium ions on the active material layer made of the carbon material. A secondary battery comprising a layer.
【請求項11】 請求項9または10に記載の二次電池
において、前記マンガン捕捉層が酸素を含むことを特徴
とする二次電池。
11. The secondary battery according to claim 9, wherein the manganese trapping layer contains oxygen.
【請求項12】 請求項9乃至11いずれかに記載の二
次電池において、前記マンガン捕捉層が、リチウムを吸
蔵・放出可能な金属を含み、かつ、該マンガン捕捉層の
表面が酸化されたことを特徴とする二次電池。
12. The secondary battery according to claim 9, wherein the manganese trapping layer contains a metal capable of inserting and extracting lithium, and the surface of the manganese trapping layer is oxidized. Secondary battery characterized by.
【請求項13】 請求項9乃至12いずれかに記載の二
次電池において、前記マンガン捕捉層が、アモルファス
構造を有することを特徴とする二次電池。
13. The secondary battery according to claim 9, wherein the manganese trapping layer has an amorphous structure.
【請求項14】 請求項9乃至13いずれかに記載の二
次電池において、前記マンガン捕捉層が、Si、Ge、
Sn、In、Pb、Ag、Al、BおよびPからなる群
から選択される一または二以上の元素を含むことを特徴
とする二次電池。
14. The secondary battery according to claim 9, wherein the manganese trapping layer comprises Si, Ge,
A secondary battery comprising one or more elements selected from the group consisting of Sn, In, Pb, Ag, Al, B and P.
【請求項15】 請求項9乃至14いずれかに記載の二
次電池において、前記マンガン捕捉層は、Si、Ge、
Sn、Pbまたはこれらの酸化物からなる層中にIII族
元素またはV族元素が不純物として導入された層である
ことを特徴とする二次電池。
15. The secondary battery according to claim 9, wherein the manganese trapping layer comprises Si, Ge,
A secondary battery, which is a layer in which a group III element or a group V element is introduced as an impurity in a layer made of Sn, Pb, or an oxide thereof.
【請求項16】 請求項9乃至15いずれかに記載の二
次電池において、前記マンガン捕捉層の上に、さらにリ
チウム補填層を具備することを特徴とする二次電池。
16. The secondary battery according to claim 9, further comprising a lithium supplementary layer on the manganese trapping layer.
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