JP2005071678A - Battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery which can improve charging/discharging cycle characteristics in the battery which contains the capacity component of the capacity of a negative electrode due to the occlusion and separation of a light metal and a capacity component due to analysis and dissolution of the light metal. <P>SOLUTION: The battery includes a positive electrode 21 and a negative electrode 22 having a winding electrode 20 wound through a separator 23. The capacity of the negative electrode 22 contains a capacity component of Li due to occlusion/separation and a capacity component of Li metal due to the analysis/dissolution, and is displayed by its sum. The separator 23 impregnates an electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent. As the solvent, a fluoroethylene carbonate is used, and as the electrolyte salt, LiN[SO<SB>2</SB>(C<SB>2</SB>F<SB>5</SB>)]<SB>2</SB>is used. Thus, a stable and uniform film is formed on the negative electrode 22, and the decomposition reaction of the electrolyte and the reaction of the analyzed Li metal with the electrolyte are suppressed. Also, the deposition state of the Li metal is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、正極および負極と共に電解液を備えた電池に係り、特に、負極の容量が軽金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽金属の析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表される電池に関する。   The present invention relates to a battery provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and in particular, the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of light metals and a capacity component due to precipitation and dissolution of light metals, and is expressed by the sum thereof. Related to the battery.

電子機器の小型化に伴い、高エネルギー密度を得ることができる電池の開発が要求されている。高エネルギー密度を得ることができる二次電池としては、負極にリチウム金属を用い、負極反応にリチウム金属の析出および溶解反応を利用したリチウム金属二次電池がある。しかし、リチウム金属二次電池は、充放電を繰り返した際の放電容量の劣化が大きく、その実用化は現状では非常に困難である。この容量劣化は、リチウム金属二次電池が負極においてリチウム金属の析出・溶解反応を利用していることに基づいており、充放電に伴い、析出したリチウム金属が電極から脱落したり、電解液と反応することにより失活してしまうことが原因と考えられる。   With the downsizing of electronic equipment, development of a battery capable of obtaining a high energy density is required. As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, there is a lithium metal secondary battery that uses lithium metal for the negative electrode and uses precipitation and dissolution reactions of lithium metal for the negative electrode reaction. However, the lithium metal secondary battery has a large deterioration in discharge capacity when repeated charging and discharging, and its practical use is very difficult at present. This capacity deterioration is based on the fact that the lithium metal secondary battery uses the precipitation / dissolution reaction of lithium metal in the negative electrode. The cause is thought to be deactivated by the reaction.

そこで、本出願人は、負極の容量がリチウムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウム金属の析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表される二次電池を新たに開発した(例えば、特許文献1参照。)。これは、負極にリチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な炭素材料を用い、充電の途中において炭素材料の表面にリチウム金属を析出させるようにしたものである。この二次電池によれば、高エネルギー密度を達成しつつ、充放電サイクル特性を向上させることが期待できる。
国際公開第01/22519号パンフレット
Therefore, the present applicant has newly developed a secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium metal, and is represented by the sum thereof ( For example, see Patent Document 1.) In this method, a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions is used for the negative electrode, and lithium metal is deposited on the surface of the carbon material during charging. According to this secondary battery, it can be expected to improve the charge / discharge cycle characteristics while achieving a high energy density.
International Publication No. 01/22519 Pamphlet

しかしながら、この二次電池においても、リチウム金属二次電池と同様に、リチウムの析出・溶解反応を利用しているので、リチウム金属の電極からの脱落や電解液との反応を完全に抑制することは極めて難しく、充放電サイクル特性が十分でないという問題があった。   However, in this secondary battery as well as the lithium metal secondary battery, the lithium precipitation / dissolution reaction is used, so that the lithium metal drop-off from the electrode and the reaction with the electrolyte are completely suppressed. Is extremely difficult, and the charge / discharge cycle characteristics are not sufficient.

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、充放電サイクル特性を向上させることができる電池を提供することにある。   This invention is made | formed in view of this problem, The objective is to provide the battery which can improve charging / discharging cycling characteristics.

本発明による電池は、正極および負極と共に電解液を備えたものであって、負極の容量は、軽金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽金属の析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表され、電解液は、フルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiN[SO2 (C2 5 )]2 )とを含むものである。 A battery according to the present invention includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of light metals and a capacity component due to precipitation and dissolution of light metals, and the sum thereof. The electrolytic solution contains fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (LiN [SO 2 (C 2 F 5 )] 2 ).

本発明の電池によれば、電解液がフルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを含むようにしたので、負極の表面に安定かつ均一な被膜が形成される。よって、充電時における負極上の電解液の分解などの副反応を抑制することができる。また、負極上の電流集中が緩和されると共に、軽金属の析出および溶解はこの被膜の下で行われることから、負極の表面における軽金属の析出形態を改善することができると共に、軽金属と電解液との反応を抑制することもできる。従って、初期放電容量および充放電サイクル特性を向上させることができる。更に、フルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを共に含むことから、それらを単独で含む場合よりも大きな効果を得ることができる。   According to the battery of the present invention, since the electrolytic solution contains fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, a stable and uniform film is formed on the surface of the negative electrode. Therefore, side reactions such as decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode during charging can be suppressed. In addition, the current concentration on the negative electrode is alleviated and the precipitation and dissolution of the light metal is performed under this coating, so that the light metal precipitation form on the surface of the negative electrode can be improved, and the light metal and the electrolyte This reaction can also be suppressed. Therefore, the initial discharge capacity and the charge / discharge cycle characteristics can be improved. Furthermore, since both fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide are contained, a greater effect can be obtained than when they are contained alone.

特に、電解液におけるフルオロエチレンカーボネートの含有量を0.5質量%以上20質量%以下の範囲内とするように、または、電解液におけるリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの含有量を0.5mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, the content of fluoroethylene carbonate in the electrolytic solution is in the range of 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, or the content of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide in the electrolytic solution is set to 0.00. A higher effect can be obtained by setting it within the range of 5 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、液状の電解質である電解液が注入されセパレータ23に含浸されている。また、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。   FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and is a wound electrode in which a strip-like positive electrode 21 and a strip-like negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. It has a body 20. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, an electrolytic solution which is a liquid electrolyte is injected and impregnated in the separator 23. In addition, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 are interposed via a gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16, and the disk plate 15A is reversed when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20の中心には、例えば、センターピン24が挿入されている。また、巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図2は、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aと、正極集電体21Aの両面あるいは片面に設けられた正極合剤層21Bとを有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極合剤層21Bは、例えば、正極活物質として軽金属であるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料を含んで構成されている。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces and a positive electrode mixture layer 21B provided on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. The positive electrode mixture layer 21B includes, for example, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, which is a light metal, as a positive electrode active material.

リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物,リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするには、一般式Lix MO2 で表されるリチウム複合酸化物あるいはリチウムを含んだ層間化合物が好ましい。なお、Mは1種類以上の遷移金属が好ましく、具体的には、コバルト(Co),ニッケル,マンガン(Mn),鉄,アルミニウム,バナジウム(V)およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1種が好ましい。xは、電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値である。また、他にも、スピネル型結晶構造を有するマンガンスピネル(LiMn2 4 )、あるいはオリビン型結晶構造を有するリン酸鉄リチウム(LiFePO4 )なども高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。 As the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium are suitable, and a mixture of two or more of these is used. May be. In particular, in order to increase the energy density, a lithium composite oxide represented by the general formula Li x MO 2 or an intercalation compound containing lithium is preferable. Note that M is preferably one or more transition metals, specifically, at least one of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), iron, aluminum, vanadium (V), and titanium (Ti). preferable. x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually a value in the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10. In addition, manganese spinel (LiMn 2 O 4 ) having a spinel type crystal structure or lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) having an olivine type crystal structure is preferable because a high energy density can be obtained.

リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料としては、また、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどの酸化物、または硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどの二硫化物が挙げられ、高分子材料としては、例えば、ポリアニリンあるいはポリチオフェンが挙げられる。   Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include other metal compounds or polymer materials. Examples of the other metal compounds include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide, and disulfides such as titanium sulfide and molybdenum sulfide. Examples of the polymer material include polyaniline and polythiophene. It is done.

正極合剤層21Bは、また、例えば導電剤を含んでおり、必要に応じて更に結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛,カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。導電剤は、いずれか1種を用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられる。結着剤はいずれか1種を用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The positive electrode mixture layer 21B also contains, for example, a conductive agent, and may further contain a binder as necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black. In addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material. Any one kind of conductive agent may be used, or two or more kinds may be mixed and used. Examples of the binder include synthetic rubber such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene rubber, or a polymer material such as polyvinylidene fluoride. Any one kind of binder may be used, or two or more kinds may be mixed and used.

負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aと、負極集電体22Aの両面あるいは片面に設けられた負極合剤層22Bとを有している。負極集電体22Aは、例えば、銅(Cu)箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   The negative electrode 22 includes, for example, a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces, and a negative electrode mixture layer 22B provided on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22A. The negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極合剤層22Bは、負極活物質として軽金属であるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて、例えば正極合剤層21Bと同様の結着剤を含んでいてもよい。   The negative electrode mixture layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium, which is a light metal, as a negative electrode active material. The binder similar to the mixture layer 21B may be included.

なお、本明細書において軽金属の吸蔵・離脱というのは、軽金属イオンがそのイオン性を失うことなく電気化学的に吸蔵・離脱されることを言う。これは、吸蔵された軽金属が完全なイオン状態で存在する場合のみならず、完全なイオン状態とは言えない状態で存在する場合も含む。これらに該当する場合としては、例えば、黒鉛に対する軽金属イオンの電気化学的なインタカレーション反応による吸蔵が挙げられる。また、金属間化合物を含む合金への軽金属の吸蔵、あるいは合金の形成による軽金属の吸蔵も挙げることができる。   In this specification, light metal occlusion / release means that light metal ions are electrochemically occluded / released without losing their ionicity. This includes not only the case where the occluded light metal exists in a complete ionic state but also the case where it exists in a state that cannot be said to be a complete ionic state. As a case corresponding to these, for example, occlusion by an electrochemical intercalation reaction of light metal ions to graphite can be mentioned. Further, light metal occlusion in an alloy containing an intermetallic compound or light metal occlusion by formation of an alloy can also be mentioned.

リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、例えば、黒鉛,難黒鉛化性炭素あるいは易黒鉛化性炭素などの炭素材料が挙げられる。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好な充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge / discharge is very small, a high charge / discharge capacity can be obtained, and good charge / discharge cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density.

黒鉛としては、例えば、真密度が2.10g/cm3 以上のものが好ましく、2.18g/cm3 以上のものであればより好ましい。なお、このような真密度を得るには、(002)面のC軸結晶子厚みが14.0nm以上であることが必要である。また、(002)面の面間隔は0.340nm未満であることが好ましく、0.335nm以上0.337nm以下の範囲内であればより好ましい。なお、黒鉛は、天然黒鉛でも人造黒鉛でもよい。 As the graphite, for example, the true density is preferably 2.10 g / cm 3 or more, and more preferably 2.18 g / cm 3 or more. In order to obtain such a true density, it is necessary that the (002) plane C-axis crystallite thickness is 14.0 nm or more. The (002) plane spacing is preferably less than 0.340 nm, and more preferably in the range of 0.335 nm to 0.337 nm. The graphite may be natural graphite or artificial graphite.

難黒鉛化性炭素としては、(002)面の面間隔が0.37nm以上、真密度が1.70g/cm3 未満であると共に、空気中での示差熱分析(differential thermal analysis ;DTA)において700℃以上に発熱ピークを示さないものが好ましい。 As non-graphitizable carbon, (002) plane spacing is 0.37 nm or more, true density is less than 1.70 g / cm 3 , and in differential thermal analysis (DTA) in air What does not show an exothermic peak at 700 ° C. or higher is preferable.

リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れた充放電サイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本明細書において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a single element, an alloy, or a compound of a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium. These are preferable because a high energy density can be obtained. In particular, when used together with a carbon material, a high energy density can be obtained and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained. Note that in this specification, alloys include those composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.

リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素としては、スズ(Sn),鉛(Pb),アルミニウム,インジウム(In),ケイ素(Si),亜鉛(Zn),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ガリウム(Ga),ゲルマニウム(Ge),ヒ素(As),銀(Ag),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば化学式Mas Mbt で表されるものが挙げられる。この化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはMa以外の元素のうちの少なくとも1種を表す。sおよびtの値はそれぞれs>0、t≧0である。 Examples of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth ( Bi), cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium ( Hf). These alloys or compounds, such as those represented by the chemical formula Ma s Mb t. In this chemical formula, Ma represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, and Mb represents at least one of elements other than Ma. The values of s and t are s> 0 and t ≧ 0, respectively.

中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Among them, a single element, alloy or compound of a group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table is preferable, and silicon or tin, or an alloy or compound thereof is particularly preferable. These may be crystalline or amorphous.

このような合金あるいは化合物について具体的に例を挙げれば、LiAl,AlSb,CuMgSb,SiB4 ,SiB6 ,Mg2 Si,Mg2 Sn,Ni2 Si,TiSi2 ,MoSi2 ,CoSi2 ,NiSi2 ,CaSi2 ,CrSi2 ,Cu5 Si,FeSi2 ,MnSi2 ,NbSi2 ,TaSi2 ,VSi2 ,WSi2 ,ZnSi2 ,SiC,Si3 4 ,Si2 2 O,SiOv (0<v≦2),SnOw (0<w≦2),SnSiO3 ,LiSiOあるいはLiSnOなどがある。 Specific examples of such alloys or compounds include LiAl, AlSb, CuMgSb, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2. , CaSi 2, CrSi 2, Cu 5 Si, FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 < v ≦ 2), SnO w ( 0 <w ≦ 2), there is such SnSiO 3, LiSiO or LiSnO.

リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、酸化鉄,酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデンなどの酸化物や、あるいはLiN3 などが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン,ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include other metal compounds or polymer materials. Examples of other metal compounds include oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide, and LiN 3. Examples of polymer materials include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

また、この二次電池では、充電の過程において、開回路電圧(すなわち電池電圧)が過充電電圧よりも低い時点で負極22にリチウム金属が析出し始めるようになっている。つまり、開回路電圧が過充電電圧よりも低い状態において負極22にリチウム金属が析出しており、負極22の容量は、リチウムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウム金属の析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表される。従って、この二次電池では、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料とリチウム金属との両方が負極活物質として機能し、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料はリチウム金属が析出する際の基材となっている。   Further, in this secondary battery, lithium metal starts to deposit on the negative electrode 22 when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) is lower than the overcharge voltage during the charging process. That is, lithium metal is deposited on the negative electrode 22 in a state where the open circuit voltage is lower than the overcharge voltage, and the capacity of the negative electrode 22 includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium metal. And is represented by the sum. Therefore, in this secondary battery, both the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and lithium metal function as a negative electrode active material, and the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is lithium metal. It is a base material for precipitation.

なお、過充電電圧というのは、電池が過充電状態になった時の開回路電圧を指し、例えば、日本蓄電池工業会(電池工業会)の定めた指針の一つである「リチウム二次電池安全性評価基準ガイドライン」(SBA G1101)に記載され定義される「完全充電」された電池の開回路電圧よりも高い電圧を指す。また換言すれば、各電池の公称容量を求める際に用いた充電方法、標準充電方法、もしくは推奨充電方法を用いて充電した後の開回路電圧よりも高い電圧を指す。具体的には、この二次電池では、例えば開回路電圧が4.2Vの時に完全充電となり、開回路電圧が0V以上4.2V以下の範囲内の一部においてリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の表面にリチウム金属が析出している。   The overcharge voltage refers to the open circuit voltage when the battery is overcharged. For example, the “lithium secondary battery” is one of the guidelines established by the Japan Storage Battery Industry Association (Battery Industry Association). Refers to a voltage that is higher than the open circuit voltage of a “fully charged” battery as defined and defined in the “Safety Evaluation Criteria Guidelines” (SBA G1101). In other words, it refers to a voltage higher than the open circuit voltage after charging using the charging method, standard charging method, or recommended charging method used when determining the nominal capacity of each battery. Specifically, this secondary battery is fully charged when, for example, the open circuit voltage is 4.2 V, and lithium can be occluded and released in a part of the open circuit voltage in the range of 0 V to 4.2 V. Lithium metal is deposited on the surface of the possible negative electrode material.

これにより、この二次電池では、高いエネルギー密度を得ることができると共に、充放電サイクル特性および急速充電特性を向上させることができるようになっている。これは、負極22にリチウム金属を析出させるという点では負極にリチウム金属あるいはリチウム合金を用いた従来のリチウム金属二次電池と同様であるが、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料にリチウム金属を析出させるようにしたことにより、次のような利点が生じるためであると考えられる。   Thereby, in this secondary battery, while being able to obtain a high energy density, it is possible to improve charge / discharge cycle characteristics and quick charge characteristics. This is the same as a conventional lithium metal secondary battery using lithium metal or a lithium alloy as a negative electrode in that lithium metal is deposited on the negative electrode 22, but a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium. It is considered that this is because the following advantages are caused by depositing lithium metal.

第1に、従来のリチウム金属二次電池ではリチウム金属を均一に析出させることが難しく、それが充放電サイクル特性を劣化させる原因となっていたが、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料は一般的に表面積が大きいので、この二次電池ではリチウム金属を均一に析出させることができることである。第2に、従来のリチウム金属二次電池ではリチウム金属の析出・溶解に伴う体積変化が大きく、それも充放電サイクル特性を劣化させる原因となっていたが、この二次電池ではリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の粒子間の隙間にもリチウム金属が析出するので体積変化が少ないことである。第3に、従来のリチウム金属二次電池ではリチウム金属の析出・溶解量が多ければ多いほど上記の問題も大きくなるが、この二次電池ではリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料によるリチウムの吸蔵および離脱も充放電容量に寄与するので、電池容量が大きいわりにはリチウム金属の析出・溶解量が小さいことである。第4に、従来のリチウム金属二次電池では急速充電を行うとリチウム金属がより不均一に析出してしまうので充放電サイクル特性が更に劣化してしまうが、この二次電池では充電初期においてはリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料にリチウムが吸蔵されるので急速充電が可能となることである。   First, in a conventional lithium metal secondary battery, it is difficult to deposit lithium metal uniformly, which causes deterioration of charge / discharge cycle characteristics, but a negative electrode capable of inserting and extracting lithium. Since the material generally has a large surface area, this secondary battery can deposit lithium metal uniformly. Secondly, in the conventional lithium metal secondary battery, the volume change accompanying the precipitation and dissolution of lithium metal is large, which also causes deterioration of the charge / discharge cycle characteristics. Lithium metal is also deposited in the gaps between the particles of the negative electrode material that can be detached, so that the volume change is small. Thirdly, the larger the amount of lithium metal deposited / dissolved in the conventional lithium metal secondary battery, the greater the above-mentioned problem. In this secondary battery, however, it depends on the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium. Since insertion and extraction of lithium also contributes to the charge / discharge capacity, the amount of lithium metal deposited and dissolved is small although the battery capacity is large. Fourthly, in a conventional lithium metal secondary battery, when rapid charging is performed, lithium metal is deposited more unevenly, so that the charge / discharge cycle characteristics are further deteriorated. Since lithium is occluded in the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, rapid charging becomes possible.

これらの利点をより効果的に得るためには、例えば、開回路電圧が過充電電圧になる前の最大電圧時において負極22に析出するリチウム金属の最大析出容量は、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の充電容量能力の0.05倍以上3.0倍以下であることが好ましい。リチウム金属の析出量が多過ぎると従来のリチウム金属二次電池と同様の問題が生じてしまい、少な過ぎると充放電容量を十分に大きくすることができないからである。また、例えば、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の放電容量能力は、150mAh/g以上であることが好ましい。リチウムの吸蔵・離脱能力が大きいほどリチウム金属の析出量は相対的に少なくなるからである。なお、負極材料の充電容量能力は、例えば、リチウム金属を対極として、この負極材料を負極活物質とした負極について0Vまで定電流・定電圧法で充電した時の電気量から求められる。負極材料の放電容量能力は、例えば、これに引き続き、定電流法で10時間以上かけて2.5Vまで放電した時の電気量から求められる。   In order to obtain these advantages more effectively, for example, the maximum deposition capacity of the lithium metal deposited on the negative electrode 22 at the maximum voltage before the open circuit voltage becomes the overcharge voltage is to insert and extract lithium. It is preferable that it is 0.05 times or more and 3.0 times or less of the charge capacity capacity of the negative electrode material which can carry out. This is because if the amount of deposited lithium metal is too large, the same problem as in the conventional lithium metal secondary battery occurs, and if the amount is too small, the charge / discharge capacity cannot be sufficiently increased. For example, the discharge capacity capability of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is preferably 150 mAh / g or more. This is because the larger the lithium occlusion / release ability, the smaller the amount of lithium metal deposited. The charge capacity capability of the negative electrode material can be obtained, for example, from the amount of electricity when a negative electrode using lithium metal as a counter electrode and the negative electrode material as a negative electrode active material is charged to 0 V by a constant current / constant voltage method. The discharge capacity capability of the negative electrode material is obtained, for example, from the amount of electricity when the current is discharged to 2.5 V over 10 hours or more by the constant current method.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。   The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is made of, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramic, and has a structure in which two or more kinds of porous films are laminated. It may be said. Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in short-circuit preventing effect and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable as a material constituting the separator 23 because a shutdown effect can be obtained within a range of 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower and the electrochemical stability is excellent. Polypropylene is also preferable, and any other resin having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

セパレータ23に含浸された電解液は、液状の溶媒、例えば有機溶剤などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩と、必要に応じて添加剤とを含んでいる。液状の非水溶媒というのは、例えば、非水化合物よりなり、25℃における固有粘度が10.0mPa・s以下のものを言う。なお、電解質塩を溶解した状態での固有粘度が10.0mPa・s以下のものでもよく、複数種の非水化合物を混合して溶媒を構成する場合には、混合した状態での固有粘度が10.0mPa・s以下であればよい。   The electrolytic solution impregnated in the separator 23 includes a liquid solvent, for example, a nonaqueous solvent such as an organic solvent, an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent, and an additive as necessary. The liquid non-aqueous solvent is made of, for example, a non-aqueous compound and has an intrinsic viscosity at 25 ° C. of 10.0 mPa · s or less. In addition, the intrinsic viscosity in a state where the electrolyte salt is dissolved may be 10.0 mPa · s or less. When a solvent is formed by mixing a plurality of types of nonaqueous compounds, the intrinsic viscosity in the mixed state is What is necessary is just 10.0 mPa * s or less.

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。   Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4 -Methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropyronitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide or And trimethyl phosphate.

中でも、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を実現するには、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートのうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。   Especially, in order to implement | achieve the outstanding charging / discharging capacity | capacitance characteristic and charging / discharging cycling characteristics, it is preferable that at least 1 sort (s) of ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is included.

また、非水溶媒はフルオロエチレンカーボネートを含んでいる。このフルオロエチレンカーボネートは、負極22、具体的には、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の表面に安定かつ均一な被膜を形成するものである。この被膜により、充電時における負極22上の電解液の分解などの副反応が抑制される。また、負極22上の電流集中が緩和されると共に、リチウム金属の析出および溶解はこの被膜の下で行われるので、負極22の表面におけるリチウム金属によるデンドライトの生成が抑制される、つまり、リチウム金属の析出形態が改善されると共に、リチウム金属と電解液との反応も抑制されると考えられる。   The nonaqueous solvent contains fluoroethylene carbonate. This fluoroethylene carbonate forms a stable and uniform film on the surface of the negative electrode 22, specifically, the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium. By this coating, side reactions such as decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode 22 during charging are suppressed. Further, current concentration on the negative electrode 22 is alleviated, and precipitation and dissolution of lithium metal are performed under this coating, so that generation of dendrites by lithium metal on the surface of the negative electrode 22 is suppressed. It is considered that the precipitation form of is improved and the reaction between the lithium metal and the electrolytic solution is also suppressed.

フルオロエチレンカーボネートの電解液における含有量は、0.5質量%以上20質量%以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内においてより高い効果を得ることができるからである。   The content of fluoroethylene carbonate in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.5% by mass or more and 20% by mass or less. This is because a higher effect can be obtained within this range.

電解質塩は、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドを含んでいる。このリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドもフルオロエチレンカーボネートと同様に、負極22、具体的には、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の表面に安定かつ均一な被膜を形成するものである。この二次電池では、このようにフルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを共に含むことにより、それらが相乗作用し、それらを単独で含む場合よりも初期容量および充放電サイクル特性を向上させることができるようになっている。   The electrolyte salt contains lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide. This lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, like fluoroethylene carbonate, forms a stable and uniform film on the surface of the negative electrode 22, specifically, the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium. It is. In this secondary battery, by including both fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, they act synergistically, and the initial capacity and charge / discharge cycle characteristics are higher than when they are included alone. Can be improved.

リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの電解液における含有量は、0.5mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内であることが好ましい。リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの含有量が少なすぎると、被膜が十分に形成されずにリチウム金属によるデンドライトの生成が十分に抑制されず、充放電サイクル特性が低下する虞があり、逆に多すぎると、電解液の粘度が上昇してイオン伝導度が低下するため、初期容量および充放電サイクル特性が低下する虞があるからである。   The content of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.5 mol / kg to 2.0 mol / kg. If the content of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide is too small, the coating is not sufficiently formed, the formation of dendrites by lithium metal is not sufficiently suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics may be deteriorated. This is because if the amount is too large, the viscosity of the electrolytic solution increases and the ionic conductivity decreases, so that the initial capacity and charge / discharge cycle characteristics may decrease.

電解質塩には、また、目的に応じた特性を得るために他のリチウム塩のいずれか1種または2種以上を含んでいてもよい。他のリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 ),過塩素酸リチウム(LiClO4 ),六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 ),四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 ),トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSO3 CF3 ),ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN[SO2 (CF3 )]2 ),トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム(LiC[SO2 (CF3 )]3 ),塩化リチウム(LiCl)あるいは臭化リチウム(LiBr)が挙げられる。 The electrolyte salt may also contain any one or more of other lithium salts in order to obtain characteristics according to the purpose. Examples of other lithium salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ). , Lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), bis (trifluoromethanesulfonyl) imido lithium (LiN [SO 2 (CF 3 )] 2 ), tris (trifluoromethanesulfonyl) methyl lithium (LiC [SO 2 (CF 3 3 ), lithium chloride (LiCl) or lithium bromide (LiBr).

なお、電解液に代えて、高分子化合物に電解液を保持させたゲル状の電解質を用いてもよい。電解液(すなわち液状の溶媒および電解質塩)については上述のとおりである。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートが挙げられる。特に、電気化学的安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドの構造を持つ高分子化合物を用いることが望ましい。電解液に対する高分子化合物の添加量は両者の相溶性によっても異なるが、通常、電解液の5質量%〜50質量%に相当する高分子化合物を添加することが好ましい。   Instead of the electrolytic solution, a gel electrolyte in which an electrolytic solution is held in a polymer compound may be used. The electrolyte solution (that is, liquid solvent and electrolyte salt) is as described above. Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, poly Examples thereof include siloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, and polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, it is desirable to use a polymer compound having a polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polyethylene oxide structure. Although the amount of the polymer compound added to the electrolytic solution varies depending on the compatibility between the two, it is usually preferable to add a polymer compound corresponding to 5% by mass to 50% by mass of the electrolytic solution.

この二次電池では、充電を行うと、正極合剤層21Bからリチウムイオンが離脱し、セパレータ23に含浸された電解質を介して、まず、負極合剤層22Bに含まれるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料に吸蔵される。更に充電を続けると、開回路電圧が過充電電圧よりも低い状態において、充電容量がリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の充電容量能力を超え、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の表面にリチウム金属が析出し始める。その後、充電を終了するまで負極22にはリチウム金属が析出し続ける。これにより、負極合剤層22Bの外観は、例えばリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料として黒鉛を用いる場合、黒色から黄金色、更には白銀色へと変化する。   In this secondary battery, when charged, lithium ions are released from the positive electrode mixture layer 21B, and first, the lithium contained in the negative electrode mixture layer 22B is occluded and released through the electrolyte impregnated in the separator 23. Can be occluded by the negative electrode material. If the battery is further charged, the charge capacity exceeds the charge capacity of the negative electrode material that can occlude and desorb lithium when the open circuit voltage is lower than the overcharge voltage, and lithium can be occluded and desorbed. Lithium metal begins to deposit on the surface of the negative electrode material. Thereafter, lithium metal continues to deposit on the negative electrode 22 until charging is completed. As a result, the appearance of the negative electrode mixture layer 22B changes from black to golden or even silvery when graphite is used as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example.

次いで、放電を行うと、まず、負極22に析出したリチウム金属がイオンとなって溶出し、セパレータ23に含浸された電解質を介して、正極合剤層21Bに吸蔵される。更に放電を続けると、負極合剤層22B中のリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料に吸蔵されたリチウムイオンが離脱し、電解質を介して正極合剤層21Bに吸蔵される。よって、この二次電池では、従来のいわゆるリチウム金属二次電池およびリチウムイオン二次電池の両方の特性、すなわち高いエネルギー密度および良好な充放電サイクル特性が得られる。   Next, when discharging is performed, first, lithium metal deposited on the negative electrode 22 is eluted as ions, and is inserted into the positive electrode mixture layer 21 </ b> B through the electrolyte impregnated in the separator 23. When the discharge is further continued, lithium ions occluded in the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium in the negative electrode mixture layer 22B are released and inserted into the positive electrode mixture layer 21B through the electrolyte. Therefore, in this secondary battery, the characteristics of both conventional so-called lithium metal secondary batteries and lithium ion secondary batteries, that is, high energy density and good charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

特に、本実施の形態では、電解液にフルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとが含まれていることから、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の表面に安定かつ均一な被膜が形成される。よって、充電時における負極22上の電解液の分解などの副反応が抑制される。また、負極22上の電流集中が緩和されると共に、リチウムの析出および溶解はこの被膜の下で行われることから、負極22の表面におけるリチウム金属の析出形態が改善されると共に、リチウム金属と電解液との反応も抑制される。更に、フルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを共に含むことから、それらが相乗作用し、それらを単独で含む場合よりも上記作用が強く発現する。   In particular, in the present embodiment, since the electrolytic solution contains fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, the surface of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is stable and A uniform film is formed. Therefore, side reactions such as decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode 22 during charging are suppressed. Further, current concentration on the negative electrode 22 is alleviated, and lithium deposition and dissolution are performed under this coating, so that the lithium metal deposition form on the surface of the negative electrode 22 is improved, and lithium metal and electrolysis are obtained. Reaction with the liquid is also suppressed. Furthermore, since both fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide are contained, they have a synergistic effect, and the above action is expressed more strongly than when they are contained alone.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、例えば、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。次いで、正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させたのち圧縮成型して正極合剤層21Bを形成し、正極21を作製する。   First, for example, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium is mixed with a conductive agent and a binder to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is mixed with a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. To make a positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21 </ b> A, dried, and then compression-molded to form the positive electrode mixture layer 21 </ b> B, thereby producing the positive electrode 21.

また、例えば、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次いで、負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し乾燥させたのち圧縮成型して負極合剤層22Bを形成し、負極22を作製する。   Further, for example, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. To make a negative electrode mixture slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22 </ b> A, dried, and then compression-molded to form the negative electrode mixture layer 22 </ b> B, thereby producing the negative electrode 22.

続いて、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解質を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が完成する。   Subsequently, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, an electrolyte is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is completed.

このように本実施の形態では、電解液がフルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを含むようにしたので、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料の表面に安定かつ均一な被膜が形成される。よって、充電時における負極22上の電解液の分解などの副反応を抑制することができる。また、負極22上の電流集中が緩和されると共に、リチウムの析出および溶解はこの被膜の下で行われることから、負極22の表面におけるリチウムの析出形態を改善することができると共に、リチウムと電解液との反応を抑制することもできる。従って、初期放電容量および充放電サイクル特性を向上させることができる。更に、フルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを共に含むことから、それらを単独で含む場合よりも大きな効果を得ることができる。   As described above, in the present embodiment, since the electrolytic solution contains fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, the surface of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is stable and A uniform film is formed. Therefore, side reactions such as decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode 22 during charging can be suppressed. In addition, current concentration on the negative electrode 22 is alleviated, and precipitation and dissolution of lithium are performed under this coating, so that the lithium precipitation form on the surface of the negative electrode 22 can be improved, and lithium and electrolysis can be achieved. Reaction with the liquid can also be suppressed. Therefore, the initial discharge capacity and the charge / discharge cycle characteristics can be improved. Furthermore, since both fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide are contained, a greater effect can be obtained than when they are contained alone.

特に、電解液におけるフルオロエチレンカーボネートの含有量を0.5質量%以上20質量%以下の範囲内とするように、または、電解液におけるLiN[SO2 (C2 5 )]2 の含有量を0.5mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。 In particular, the content of fluoroethylene carbonate in the electrolytic solution is in the range of 0.5% by mass to 20% by mass, or the content of LiN [SO 2 (C 2 F 5 )] 2 in the electrolytic solution. A higher effect can be obtained by setting the value in the range of 0.5 mol / kg to 2.0 mol / kg.

更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。   Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

実施例1〜12およびこの実施例1〜12に対する比較例1〜6として、次のようにして二次電池を作製した。まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoCO3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中において900℃で5時間焼成して、リチウム・コバルト複合酸化物を得た。得られたリチウム・コバルト複合酸化物についてX線回折測定を行ったところ、JCPDSファイルに登録されたLiCoO2 のピークとよく一致していた。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物を粉砕してレーザ回折法で得られる累積50%粒径が15μmの粉末状とし、正極活物質とした。 As Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 for Examples 1 to 12, secondary batteries were manufactured as follows. First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) are mixed at a ratio of Li 2 CO 3 : CoCO 3 = 0.5: 1 (molar ratio), and 5 ° C. at 900 ° C. in the air. The lithium-cobalt composite oxide was obtained by firing for a period of time. When the obtained lithium / cobalt composite oxide was subjected to X-ray diffraction measurement, it was in good agreement with the LiCoO 2 peak registered in the JCPDS file. Next, the lithium-cobalt composite oxide was pulverized to form a powder having a cumulative 50% particle size of 15 μm obtained by a laser diffraction method, and used as a positive electrode active material.

続いて、このリチウム・コバルト複合酸化物粉末95質量%と炭酸リチウム粉末5質量%とを混合し、この混合物94質量%と、導電剤であるケッチェンブラック3質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量%とを混合して正極合剤を調製した。次いで、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、厚み20μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層21Bを形成し、総厚み150μmの正極21を作製した。   Subsequently, 95% by mass of this lithium / cobalt composite oxide powder and 5% by mass of lithium carbonate powder are mixed, and 94% by mass of this mixture, 3% by mass of ketjen black as a conductive agent, and a binder. A positive electrode mixture was prepared by mixing 3% by mass of polyvinylidene fluoride. Next, this positive electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a paste-like positive electrode mixture slurry, which is uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm. And dried and compression molded to form the positive electrode mixture layer 21B, and the positive electrode 21 having a total thickness of 150 μm was produced.

また、負極活物質として平均粒径25μmの粒状黒鉛粉末を用意し、この粒状黒鉛粉末90質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン10質量%とを混合して負極合剤を調製した。次いで、この負極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の負極合剤スラリーとし、厚み15μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して負極合剤層22Bを形成し、総厚み160μmの負極22を作製した。なお、正極21と負極22の対向面における容量比は、負極22の容量が、リチウムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるように、正極容量:負極容量=130:100となるようにした。   Further, a granular graphite powder having an average particle diameter of 25 μm was prepared as a negative electrode active material, and 90% by mass of the granular graphite powder and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a paste-like negative electrode mixture slurry, which is uniformly applied to both surfaces of a negative electrode current collector 22A made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 15 μm. The negative electrode mixture layer 22B was formed by compression molding and the negative electrode 22 having a total thickness of 160 μm was produced. The capacity ratio of the opposing surfaces of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is expressed by the sum of the capacity of the negative electrode 22 including the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to precipitation and dissolution of lithium. Thus, positive electrode capacity: negative electrode capacity = 130: 100.

正極21および負極22をそれぞれ作製したのち、正極21と負極22とを厚み25μmの微多孔性ポリエチレン延伸フィルムよりなるセパレータ23を介して、負極22、セパレータ23、正極21、セパレータ23の順に積層してから多数回巻回し、外径14mmのジェリーロール型の巻回電極体20を作製した。   After producing the positive electrode 21 and the negative electrode 22, respectively, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated in the order of the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 with a separator 23 made of a microporous polyethylene stretched film having a thickness of 25 μm. After that, it was wound many times to produce a jelly roll type wound electrode body 20 having an outer diameter of 14 mm.

次いで、巻回電極体20をニッケルめっきが施された鉄製の電池缶11の内部に収納した。その際、巻回電極体20の上下両面には絶縁板12,13を配置し、アルミニウム製の正極リード25を正極集電体21Aから導出して安全弁機構15に溶接すると共に、ニッケル製の負極リード26を負極集電体22Aから導出して電池缶11に溶接した。続いて、電池缶11の内部に電解液を注入した。電解液には、溶媒に電解質塩を溶解させたものを用いた。   Next, the wound electrode body 20 was housed inside an iron battery can 11 on which nickel plating was applied. At that time, the insulating plates 12 and 13 are arranged on the upper and lower surfaces of the wound electrode body 20, the positive electrode lead 25 made of aluminum is led out from the positive electrode current collector 21A and welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode made of nickel The lead 26 was led out from the negative electrode current collector 22A and welded to the battery can 11. Subsequently, an electrolytic solution was injected into the battery can 11. The electrolytic solution used was an electrolyte salt dissolved in a solvent.

その際、実施例1〜12および比較例1〜6で溶媒および電解質塩の種類並びにそれらの含有量を表1または表2に示したように変化させた。なお、表1および表2においてECはエチレンカーボネート、PCはプロピレンカーボネート、FECはフルオロエチレンカーボネート、TFPCはトリフルオロプロピレンカーボネート、BTFECはブチルトリフルオロエチレンカーボネートをそれぞれ表している。   At that time, in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6, the types of solvents and electrolyte salts and their contents were changed as shown in Table 1 or Table 2. In Tables 1 and 2, EC represents ethylene carbonate, PC represents propylene carbonate, FEC represents fluoroethylene carbonate, TFPC represents trifluoropropylene carbonate, and BTFEC represents butyl trifluoroethylene carbonate.

Figure 2005071678
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Figure 2005071678
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作製した実施例1〜12および比較例1〜6の二次電池について充放電試験を行い、初期放電容量および放電容量維持率を求めた。その際、充電は、1200mAの定電流で電池電圧が4.2Vに達するまで行ったのち、4.2Vの定電圧で充電時間の総計が4時間に達するまで行った。放電は、1200mAの定電流で電池電圧が2.75Vに達するまで行った。初期放電容量は1サイクル目の放電容量とし、放電容量維持率は1サイクル目の放電容量に対する100サイクル目の放電容量の比率、すなわち(100サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100として算出した。その結果を表1または表2に示す。   A charge / discharge test was performed on the fabricated secondary batteries of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 to determine an initial discharge capacity and a discharge capacity retention rate. At that time, charging was performed at a constant current of 1200 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then at a constant voltage of 4.2 V until the total charging time reached 4 hours. Discharging was performed at a constant current of 1200 mA until the battery voltage reached 2.75V. The initial discharge capacity is the discharge capacity at the first cycle, and the discharge capacity maintenance ratio is the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the discharge capacity at the first cycle, that is, (discharge capacity at the 100th cycle / discharge capacity at the first cycle) × Calculated as 100. The results are shown in Table 1 or Table 2.

表1から分かるように、フルオロエチレンカーボネートを用いた実施例1〜7によれば、用いなかった比較例1〜3に比べて、初期放電容量および放電容量維持率の両方を向上させることができた。これに対して、トリフルオロプロピレンカーボネートを用いた比較例4およびブチルトリフルオロエチレンカーボネートを用いた比較例5では、比較例1〜3に比べて、初期放電容量および放電容量維持率共に低かった。また、表2から分かるように、実施例8〜12によれば、比較例1,2,6に比べて初期放電容量および放電容量維持率の両方を向上させることができた。   As can be seen from Table 1, according to Examples 1 to 7 using fluoroethylene carbonate, both the initial discharge capacity and the discharge capacity retention rate can be improved as compared with Comparative Examples 1 to 3 which were not used. It was. On the other hand, in Comparative Example 4 using trifluoropropylene carbonate and Comparative Example 5 using butyl trifluoroethylene carbonate, both the initial discharge capacity and the discharge capacity retention rate were lower than those of Comparative Examples 1 to 3. Further, as can be seen from Table 2, according to Examples 8 to 12, both the initial discharge capacity and the discharge capacity retention rate could be improved as compared with Comparative Examples 1, 2, and 6.

すなわち、電解液が、フルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドとを含むようにすれば、初期放電容量および充放電サイクル特性を向上させることができることが分かった。   That is, it has been found that if the electrolytic solution contains fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, the initial discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics can be improved.

更に、実施例1〜7を比較すると分かるように、放電容量維持率は電解液におけるフルオロエチレンカーボネートの含有量が増加すると向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、電解液におけるフルオロエチレンカーボネートの含有量を0.5質量%以上20質量%以下とするようにすれば、充放電サイクル特性を更に向上させることができることが分かった。   Furthermore, as can be seen from a comparison of Examples 1 to 7, the discharge capacity retention rate improved as the content of fluoroethylene carbonate in the electrolyte increased, and showed a tendency to decrease after showing a maximum value. That is, it has been found that if the content of fluoroethylene carbonate in the electrolytic solution is 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, the charge / discharge cycle characteristics can be further improved.

加えて、実施例8〜12を比較すると分かるように、放電容量維持率は、電解液におけるリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの含有量が増加すると向上し、極大値を示したのち低下する傾向も見られた。すなわち、電解液におけるリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの含有量を0.5mol/kg以上2.0mol/kg以下とするようにしても、充放電サイクル特性を更に向上させることができることが分かった。   In addition, as can be seen by comparing Examples 8 to 12, the discharge capacity retention ratio is improved when the content of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide in the electrolytic solution is increased, and then decreased after showing the maximum value. There was also a trend. That is, it is understood that even when the content of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide in the electrolytic solution is 0.5 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less, the charge / discharge cycle characteristics can be further improved. It was.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、軽金属としてリチウムを用いる場合について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの長周期型周期表における他の1族の元素、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などの長周期型周期表における2族の元素、またはアルミニウムなどの他の軽金属、またはリチウムあるいはこれらの合金を用いる場合についても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。その際、軽金属を吸蔵および離脱することが可能な負極材料、正極材料あるいは非水溶媒などは、その軽金属に応じて選択される。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, the case where lithium is used as a light metal has been described. However, other group 1 elements in a long-period periodic table such as sodium (Na) or potassium (K), or magnesium or calcium The present invention can also be applied to the case of using a Group 2 element in the long-period periodic table such as (Ca), other light metals such as aluminum, lithium, or an alloy thereof, and obtain the same effect. be able to. At that time, a negative electrode material, a positive electrode material, a non-aqueous solvent, or the like capable of inserting and extracting a light metal is selected according to the light metal.

但し、軽金属としてリチウムまたはリチウムを含む合金を用いるようにすれば、現在実用化されているリチウムイオン二次電池との電圧互換性が高いので好ましい。なお、軽金属としてリチウムを含む合金を用いる場合には、電解質中にリチウムと合金を形成可能な物質が存在し、析出の際に合金を形成してもよく、また、負極にリチウムと合金を形成可能な物質が存在し、析出の際に合金を形成してもよい。   However, it is preferable to use lithium or an alloy containing lithium as a light metal because voltage compatibility with a lithium ion secondary battery currently in practical use is high. In addition, when using an alloy containing lithium as a light metal, there is a substance that can form an alloy with lithium in the electrolyte, and the alloy may be formed at the time of precipitation, or an alloy with lithium is formed on the negative electrode. Possible materials are present and may form an alloy during precipitation.

また、上記実施の形態および実施例では、電解液または固体状の電解質の1種であるゲル状の電解質を用いる場合について説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などよりなるイオン伝導性無機化合物と電解液とを混合したもの、またはこれらのイオン伝導性無機化合物とゲル状の電解質あるいはイオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた高分子固体電解質とを混合したものが挙げられる。   Moreover, although the said embodiment and Example demonstrated the case where the gel electrolyte which is 1 type of electrolyte solution or solid electrolyte was used, you may make it use another electrolyte. Examples of other electrolytes include, for example, a mixture of an ion conductive inorganic compound made of ion conductive ceramics, ion conductive glass, ionic crystal, or the like and an electrolyte solution, or these ion conductive inorganic compound and a gel-like one. What mixed the polymer solid electrolyte which disperse | distributed electrolyte salt to the electrolyte or the polymer compound which has ion conductivity is mentioned.

更に、上記実施の形態および実施例では、巻回構造を有する円筒型の二次電池について説明したが、本発明は、巻回構造を有する楕円型あるいは多角形型の二次電池、または正極および負極を折り畳んだりあるいは積み重ねた構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。加えて、いわゆるコイン型,ボタン型あるいは角型などの二次電池についても適用することができる。更にまた、二次電池に限らず、一次電池についても適用することができる。   Further, in the above-described embodiments and examples, the cylindrical secondary battery having a winding structure has been described. However, the present invention can be applied to an elliptical or polygonal secondary battery having a winding structure, or a positive electrode and The present invention can be similarly applied to a secondary battery having a structure in which the negative electrode is folded or stacked. In addition, the present invention can also be applied to a so-called coin type, button type, or square type secondary battery. Furthermore, not only the secondary battery but also the primary battery can be applied.

本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20…巻回電極体、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極合剤層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極合剤層、23…セパレータ、24…センターピン、25…正極リード、26…負極リード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20 ... Winding electrode body, 21 ... Positive electrode, 21A DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Positive electrode collector, 21B ... Positive electrode mixture layer, 22 ... Negative electrode, 22A ... Negative electrode collector, 22B ... Negative electrode mixture layer, 23 ... Separator, 24 ... Center pin, 25 ... Positive electrode lead, 26 ... Negative electrode lead.

Claims (5)

正極および負極と共に電解液を備えた電池であって、
前記負極の容量は、軽金属の吸蔵および離脱による容量成分と、軽金属の析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表され、
前記電解液は、フルオロエチレンカーボネートとリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiN[SO2 (C2 5 )]2 )とを含むことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of light metal, and a capacity component due to precipitation and dissolution of light metal, and is represented by the sum thereof.
The battery, wherein the electrolytic solution contains fluoroethylene carbonate and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (LiN [SO 2 (C 2 F 5 )] 2 ).
前記電解液におけるフルオロエチレンカーボネートの含有量は、0.5質量%以上20質量%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の電池。   2. The battery according to claim 1, wherein the content of fluoroethylene carbonate in the electrolytic solution is in a range of 0.5 mass% to 20 mass%. 前記電解液におけるリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの含有量は0.5mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の電池。   2. The battery according to claim 1, wherein a content of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide in the electrolytic solution is in a range of 0.5 mol / kg to 2.0 mol / kg. 前記負極は、軽金属を吸蔵および離脱することが可能な負極材料を含むことを特徴とする請求項1記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the negative electrode includes a negative electrode material capable of inserting and extracting light metals. 前記負極は、黒鉛,易黒鉛化性炭素および難黒鉛化性炭素からなる群のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項4記載の電池。
The battery according to claim 4, wherein the negative electrode includes at least one selected from the group consisting of graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon.
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