JP2005310662A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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JP2005310662A JP2004128614A JP2004128614A JP2005310662A JP 2005310662 A JP2005310662 A JP 2005310662A JP 2004128614 A JP2004128614 A JP 2004128614A JP 2004128614 A JP2004128614 A JP 2004128614A JP 2005310662 A JP2005310662 A JP 2005310662A
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secondary battery
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Koichi Matsumoto
浩一 松本
Shota Endo
昌太 遠藤
Asako Sato
麻子 佐藤
Kazuya Sato
一也 佐藤
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having a large initial capacity and a long charge/discharge cycle lifetime. <P>SOLUTION: In this nonaqueous electrolyte battery having a positive electrode, a negative electrode containing a mesophase pitch graphite material, and a nonaqueous electrolyte. The negative electrode satisfies the following formula 1 (0.001 ≤ A<SB>1</SB>/B<SB>1</SB>≤0.003) and has a density of 1.3-1.75 g/cm<SP>3</SP>. In this formula, A<SB>1</SB>represents a negative electrode density increased quantity (g/cm<SP>3</SP>) when the line pressure of a room temperature press using a roll with a diameter of 180 cm is increased from 20 to 180 Kg/cm step by step, while B<SB>1</SB>is 160 kg/cm as the line pressure change quantity of the room-temperature press. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、移動体通信機、ノートブック型パソコン、パームトップ型パソコン、一体型ビデオカメラ、ポータブルCD(MD)プレーヤー、コードレス電話等の電子機器の小形化、軽量化を図る上で、これらの電子機器の電源として、特に小型で大容量の電池が求められている。   In recent years, electronic devices such as mobile communication devices, notebook computers, palmtop computers, integrated video cameras, portable CD (MD) players, cordless telephones, etc. have been reduced in size and weight. As a power source, a battery having a small size and a large capacity is particularly demanded.

これら電子機器の電源として普及している電池としては、アルカリマンガン電池のような一次電池や、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池が挙げられる。その中でも、正極にリチウム複合酸化物を用い、負極にリチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素質物を用いた非水電解質二次電池が、小型軽量で単電池電圧が高く、高エネルギー密度を得られることから注目されている。炭素質物の一例が特許文献1に開示されている。   Examples of batteries that are widely used as power sources for these electronic devices include primary batteries such as alkaline manganese batteries, and secondary batteries such as nickel cadmium batteries and lead storage batteries. Among them, the non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium composite oxide for the positive electrode and a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium ions for the negative electrode is small and light, has a high unit cell voltage, and can obtain a high energy density. Has been attracting attention. An example of the carbonaceous material is disclosed in Patent Document 1.

非水電解質二次電池においては、小形携帯端末用としての需要が多く、ますますの容量アップが要求されている。一方では、小形で軽量との要求もあり、これらの要求は相反している。   In non-aqueous electrolyte secondary batteries, there is a great demand for small-sized mobile terminals, and an increase in capacity is required. On the other hand, there is a demand for small size and light weight, and these demands are contradictory.

これらの要求を満たすためには、負極の充填密度を上げることが望ましい。   In order to satisfy these requirements, it is desirable to increase the packing density of the negative electrode.

しかしながら、負極の充填密度を高くするには負極製造のプレス工程で無理なプレス圧を加える必要があり、それにより負極への非水電解質の浸透が遅くなって非水電解質の分布が不均一になり、充放電反応斑が生じ易くなり、充放電サイクル維持率が劣化するという問題点を生じる。
特開2001−229924号公報
However, in order to increase the packing density of the negative electrode, it is necessary to apply an excessive pressing pressure in the negative electrode manufacturing press process, which slows the penetration of the non-aqueous electrolyte into the negative electrode and makes the distribution of the non-aqueous electrolyte uneven. Thus, charging / discharging reaction spots are likely to occur, and the charge / discharge cycle maintenance rate deteriorates.
JP 2001-229924 A

本発明は、初期容量が高く、かつ充放電サイクル寿命の長い非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high initial capacity and a long charge / discharge cycle life.

本発明に係る第1の非水電解質二次電池は、正極と、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料を含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池であって、
前記負極は、下記(1)式を満たし、かつ密度が1.3〜1.75g/cm3であることを特徴とするものである。
A first nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a mesophase pitch-based graphite material, and a nonaqueous electrolyte,
The negative electrode satisfies the following formula (1) and has a density of 1.3 to 1.75 g / cm 3 .

0.001≦(A1/B1)≦0.003 (1)
1は、直径180cmのロールを用いる室温プレスの線圧を20から180kg/cmまで段階的に増加させた際の負極密度増加量(g/cm3)で、B1は、前記室温プレスの線圧変化量の160kg/cmである。
0.001 ≦ (A 1 / B 1 ) ≦ 0.003 (1)
A 1 is an increase in negative electrode density (g / cm 3 ) when the linear pressure of a room temperature press using a roll having a diameter of 180 cm is increased stepwise from 20 to 180 kg / cm, and B 1 is that of the room temperature press. The amount of change in linear pressure is 160 kg / cm.

本発明に係る第2の非水電解質二次電池は、正極と、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料を含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池であって、
前記負極は、下記(2)式を満たし、かつ密度が1.3〜1.65g/cm3であることを特徴とするものである。
A second non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a graphite material other than a mesophase pitch system, and a non-aqueous electrolyte,
The negative electrode satisfies the following formula (2) and has a density of 1.3 to 1.65 g / cm 3 .

0.0033≦(A2/B2)≦0.007 (2)
2は、直径180cmのロールを用いる室温プレスの線圧を20から160kg/cmまで段階的に増加させた際の負極密度増加量(g/cm3)で、B2は、前記室温プレスの線圧変化量の140kg/cmである。
0.0033 ≦ (A 2 / B 2 ) ≦ 0.007 (2)
A 2 is the negative electrode density increase amount (g / cm 3 ) when the linear pressure of the room temperature press using a roll having a diameter of 180 cm is increased stepwise from 20 to 160 kg / cm, and B 2 is the temperature of the room temperature press. The amount of change in linear pressure is 140 kg / cm.

本発明によれば、初期容量が高く、かつ充放電サイクル寿命の長い非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high initial capacity and a long charge / discharge cycle life can be provided.

本発明の実施形態として、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料を使用する第1の非水電解質二次電池と、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料を使用する第2の非水電解質二次電池とがある。   Embodiments of the present invention include a first nonaqueous electrolyte secondary battery using a mesophase pitch-based graphite material and a second nonaqueous electrolyte secondary battery using a graphite material other than a mesophase pitch-based material. .

まず、第1の非水電解質二次電池について説明する。メソフェーズピッチ系黒鉛質材料を使用する際には、ロールプレス時の線圧に対する負極密度増加量(A1/B1)を下記(1)式のように小さくして負極密度を1.3〜1.75g/cm3の範囲にすることによって、負極作製のプレス工程で無理な圧力を加えることなく高密度にすることができるため、負極表面の空孔がプレスにより閉塞されるのを抑制することができ、負極の非水電解質の浸透性を向上することができる。また、プレス時の黒鉛質材料の割れを抑えることができる。これらの結果、初期容量が高く、かつ充放電サイクル寿命の長い非水電解質二次電池を実現することができる。 First, the first nonaqueous electrolyte secondary battery will be described. When a mesophase pitch-based graphite material is used, the negative electrode density increase amount (A 1 / B 1 ) with respect to the linear pressure at the time of roll pressing is reduced as shown in the following formula (1) to reduce the negative electrode density to 1.3 to By setting it in the range of 1.75 g / cm 3 , it is possible to increase the density without applying an excessive pressure in the pressing process for producing the negative electrode, and therefore, the pores on the negative electrode surface are prevented from being blocked by the press. And the permeability of the nonaqueous electrolyte of the negative electrode can be improved. Moreover, the crack of the graphite material at the time of a press can be suppressed. As a result, a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high initial capacity and a long charge / discharge cycle life can be realized.

第1の非水電解質二次電池の正極、負極及び非水電解質について説明する。   The positive electrode, negative electrode, and nonaqueous electrolyte of the first nonaqueous electrolyte secondary battery will be described.

1)負極
前記負極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料を含有する負極層とを含む。
1) Negative electrode The negative electrode includes a current collector and a negative electrode layer that is supported on one or both surfaces of the current collector and contains a mesophase pitch-based graphite material.

この負極は、ロールプレス時の線圧に対する負極密度増加量(A1/B1)が下記(1)式を満足するものである。 In this negative electrode, the negative electrode density increase amount (A 1 / B 1 ) with respect to the linear pressure at the time of roll press satisfies the following formula (1).

0.001≦(A1/B1)≦0.003 (1)
1は、直径180cmのロールを用いる室温プレスの線圧を20から180kg/cmまで段階的に増加させた際の負極密度増加量(g/cm3)で、B1は、前記室温プレスの線圧変化量の160kg/cmである。
0.001 ≦ (A 1 / B 1 ) ≦ 0.003 (1)
A 1 is an increase in negative electrode density (g / cm 3 ) when the linear pressure of a room temperature press using a roll having a diameter of 180 cm is increased stepwise from 20 to 180 kg / cm, and B 1 is that of the room temperature press. The amount of change in linear pressure is 160 kg / cm.

ロールの直径を180cmにするのは、負極に加わる圧力を均等にして正確な負極特性を得るためである。また、加熱プレスを行うと低い線圧でより高い密度が得られる傾向があることから、正確な負極特性を得るために室温プレスとすることが望ましい。   The reason why the diameter of the roll is 180 cm is that the pressure applied to the negative electrode is made uniform to obtain accurate negative electrode characteristics. Moreover, since a higher density tends to be obtained at a low linear pressure when hot pressing is performed, it is desirable to perform room temperature pressing in order to obtain accurate negative electrode characteristics.

密度変化量(A1/B1)が0.001より小さいものは、負極密度を1.3〜1.75g/cm3にするために無理なプレスを加える必要があるため、負極表面の孔が閉塞して非水電解質の浸透性が低下し、初期容量と充放電サイクル寿命の双方が改善されない。一方、密度変化量(A1/B1)が0.003より大きいものは、負極密度を1.3〜1.75g/cm3にした際にメソフェーズピッチ系黒鉛質材料の割れが多くなるため、初期容量と充放電サイクル寿命の双方が改善されない。密度変化量(A1/B1)のさらに好ましい範囲は、0.0015〜0.0025である。 When the density change amount (A 1 / B 1 ) is smaller than 0.001, it is necessary to apply an excessive press to make the negative electrode density 1.3 to 1.75 g / cm 3. As a result, the permeability of the non-aqueous electrolyte decreases, and both the initial capacity and the charge / discharge cycle life are not improved. On the other hand, when the density change amount (A 1 / B 1 ) is greater than 0.003, cracks in the mesophase pitch-based graphite material increase when the negative electrode density is set to 1.3 to 1.75 g / cm 3. Both the initial capacity and the charge / discharge cycle life are not improved. A more preferable range of the density change amount (A 1 / B 1 ) is 0.0015 to 0.0025.

メソフェーズピッチ系黒鉛質材料は、例えば、メソフェーズピッチ系炭素、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体などに500〜3000℃で熱処理を施すことにより得られる。   The mesophase pitch-based graphite material is obtained, for example, by subjecting mesophase pitch-based carbon, mesophase pitch-based carbon fiber, mesophase microspheres, etc. to heat treatment at 500 to 3000 ° C.

メソフェーズピッチ系黒鉛質材料の(002)面の面間隔d002は、0.3365nm以下にすることが望ましい。面間隔d002のさらに好ましい範囲は、0.336nm以下である。また、面間隔d002の下限値は、完全な黒鉛結晶における(002)面の面間隔d002、すなわち0.3354nmにすることが好ましい。 Plane spacing d 002 of (002) plane of the mesophase pitch-based graphitic material, it is desirable to below 0.3365 nm. A more preferable range of the inter-surface distance d 002 is 0.336 nm or less. The lower limit of the surface spacing d 002 is spacing of (002) plane in complete graphite crystal d 002, i.e. it is preferable to 0.3354 nm.

メソフェーズピッチ系黒鉛質材料のX線回折法による(100)面の回折を表すピークの高さ(I100)に対する(101)面の回折を表すピークの高さ(I101)の比をI101/I100とした際、1.3≦I101/I100≦2.7であることが望ましい。ピーク高さ比(I(101)/I(100))のさらに好ましい範囲は、1.7≦I101/I100≦2.7である。 The ratio of the peak height (I 101 ) representing diffraction of the (101) plane to the peak height (I 100 ) representing diffraction of the (100) plane by the X-ray diffraction method of the mesophase pitch-based graphite material is expressed as I 101. When / I 100 is satisfied, it is desirable that 1.3 ≦ I 101 / I 100 ≦ 2.7. A more preferable range of the peak height ratio (I (101) / I (100) ) is 1.7 ≦ I 101 / I 100 ≦ 2.7.

メソフェーズピッチ系黒鉛質材料の平均粒径は、10〜35μmの範囲にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、12〜30μmである。   The average particle size of the mesophase pitch-based graphite material is desirably in the range of 10 to 35 μm. A more preferable range is 12 to 30 μm.

メソフェーズピッチ系黒鉛質材料のBET法による比表面積は、0.5〜3.5m2/gの範囲にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、0.9〜3m2/gである。 The specific surface area of the mesophase pitch-based graphite material by the BET method is desirably in the range of 0.5 to 3.5 m 2 / g. A more preferable range is 0.9 to 3 m 2 / g.

メソフェーズピッチ系黒鉛質材料には、B,O,Siなどの添加元素が含有されていても良い。添加元素の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。   The mesophase pitch-based graphite material may contain additive elements such as B, O, and Si. The type of additive element can be one type or two or more types.

負極は、例えば、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料と結着剤と必要に応じて導電剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所望の圧力で1回プレスもしくは2〜5回多段階プレスすることにより作製される。密度変化量(A1/B1)は、例えば、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料の粒径、比表面積あるいは添加元素により調整することができる。具体的には、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料の平均粒径を大きくすると、密度変化量(A1/B1)を大きくすることができ、また、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料に硼素を添加すると黒鉛質材料の硬度を高くすることができるため、密度変化量(A1/B1)を小さくすることができる。さらに、この硼素添加メソフェーズピッチ系黒鉛質材料に酸化処理を施すと、密度変化量(A1/B1)を大きくすることが可能である。なお、負極作製時のプレス条件は、密度変化量(A1/B1)を測定する場合と同じ条件でもあるいは異なっていても良い。 The negative electrode is, for example, a kneaded mesophase pitch-based graphite material, a binder and, if necessary, a conductive agent in the presence of a solvent, and the resulting suspension is applied to a current collector and dried. It is produced by pressing once at a desired pressure or by multistage pressing 2-5 times. The density change amount (A 1 / B 1 ) can be adjusted, for example, by the particle size, specific surface area, or additive element of the mesophase pitch-based graphite material. Specifically, when the average particle size of the mesophase pitch-based graphite material is increased, the density change amount (A 1 / B 1 ) can be increased, and when boron is added to the mesophase pitch-based graphite material, the graphite is increased. Since the hardness of the quality material can be increased, the amount of density change (A 1 / B 1 ) can be reduced. Furthermore, when the boron-added mesophase pitch-based graphite material is oxidized, the density change amount (A 1 / B 1 ) can be increased. In addition, the press conditions at the time of negative electrode production may be the same as or different from the case of measuring the density variation (A 1 / B 1 ).

負極密度を1.3〜1.75g/cm3の範囲にするのは以下に説明する理由によるものである。密度変化量(A1/B1)が前述した(1)式に示すように小さいため、負極密度を1.3g/cm3未満にすると、黒鉛質材料粒子間の結着性と導電性が低下する。一方、負極密度を1.75g/cm3よりも大きくするには、無理なプレスを行う必要があることから、負極表面の空孔の閉塞によって非水電解質の浸透性が低下したり、あるいは黒鉛質材料の割れが多くなったりする。負極密度のさらに好ましい範囲は、1.35〜1.7g/cm3である。 The reason why the negative electrode density is in the range of 1.3 to 1.75 g / cm 3 is for the reason described below. Since the density change amount (A 1 / B 1 ) is small as shown in the above-described formula (1), when the negative electrode density is less than 1.3 g / cm 3 , the binding property and conductivity between the graphite material particles are improved. descend. On the other hand, in order to make the negative electrode density larger than 1.75 g / cm 3 , it is necessary to perform an excessive press, so that the permeability of the nonaqueous electrolyte is reduced due to the blockage of the pores on the negative electrode surface, or the graphite There are many cracks in quality materials. A more preferable range of the negative electrode density is 1.35 to 1.7 g / cm 3 .

本発明の効果を十分に得るため、負極層の目付け量を70〜115g/m2(さらに好ましい範囲は85〜110g/m2)の範囲にすることが望ましい。 In order to sufficiently obtain the effects of the present invention, it is desirable that the basis weight of the negative electrode layer be in the range of 70 to 115 g / m 2 (more preferably 85 to 110 g / m 2 ).

負極に使用する結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)やスチレンブタジエンゴム(SBR)などの水溶性バインダーを少なくとも1種類使用することができる。   As the binder used for the negative electrode, for example, at least one water-soluble binder such as carboxymethyl cellulose (CMC) or styrene butadiene rubber (SBR) can be used.

導電剤としては、例えば、燐片状黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック等を挙げることができる。   Examples of the conductive agent include flake graphite, acetylene black, and carbon black.

前記集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。   As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates can be formed from, for example, copper, stainless steel, or nickel.

2)正極
この正極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質を含む正極層とを含む。
2) Positive electrode The positive electrode includes a current collector and a positive electrode layer that is supported on one or both surfaces of the current collector and includes an active material.

前記正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバルト酸化物(例えば、LiCoO2 )、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物(例えば、LiNi0.8 Co0.2 2 )、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn2 4 、LiMnO2 )を用いると、高電圧が得られるために好ましい。なお、正極活物質としては、1種類の酸化物を単独で使用しても、あるいは2種類以上の酸化物を混合して使用しても良い。 Examples of the positive electrode active material include various oxides such as manganese dioxide, lithium manganese composite oxide, lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing nickel cobalt oxide, lithium-containing iron oxide, and lithium. Examples thereof include vanadium oxide and chalcogen compounds such as titanium disulfide and molybdenum disulfide. Among them, when a lithium-containing cobalt oxide (for example, LiCoO 2 ), a lithium-containing nickel cobalt oxide (for example, LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 ), or a lithium manganese composite oxide (for example, LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 ) is used. This is preferable because a high voltage can be obtained. As the positive electrode active material, one kind of oxide may be used alone, or two or more kinds of oxides may be mixed and used.

正極層には導電剤を含有させても良い。前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。   The positive electrode layer may contain a conductive agent. Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.

正極層には結着剤を含有させることができる。前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエーテルサルフォン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いることができる。   The positive electrode layer can contain a binder. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethersulfone, ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), and styrene-butadiene rubber (SBR). be able to.

前記正極活物質、導電剤および結着剤の配合割合は、正極活物質85〜98重量%、導電剤1〜10重量%、結着剤1〜5重量%の範囲にすることが好ましい。   The blending ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 85 to 98% by weight of the positive electrode active material, 1 to 10% by weight of the conductive agent, and 1 to 5% by weight of the binder.

前記集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。   As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. These conductive substrates can be formed from, for example, aluminum, stainless steel, or nickel.

前記正極は、例えば、正極活物質に導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布、乾燥して薄板状にすることにより作製される。   The positive electrode is produced, for example, by suspending a conductive agent and a binder in an appropriate solvent in a positive electrode active material, applying the suspension to a current collector, and drying to form a thin plate.

3)非水電解質
非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質(例えば、リチウム塩)とを含むものである。非水電解質の形態は、液状、ゲル状あるいは固体状にすることができる。
3) Nonaqueous electrolyte A nonaqueous electrolyte contains a nonaqueous solvent and an electrolyte (for example, lithium salt) dissolved in the nonaqueous solvent. The form of the non-aqueous electrolyte can be liquid, gel or solid.

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)、六フッ化燐酸リチウム(LiPF6)、六フッ化砒素酸リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22等を用いることができ、2種類以上混合して使用してもよい。 Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and trifluoromethanesulfonic acid. Lithium (LiCF 3 SO 3 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 or the like can be used, and two or more kinds may be mixed and used.

非水溶媒としては、例えば、環状カーボネート{エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)など}、鎖状カーボネート{メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)など}、スルトン化合物(環内に少なくとも一つの二重結合を有するスルトン化合物、1,3−プロパンスルトン(PS)など)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、フェニルエチレンカーボネート(phEC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン(VL)、プロピオン酸メチル(MP)、プロピオン酸エチル(EP)、2−メチルフラン(2Me−F)、フラン(F)、チオフェン(TIOP)、カテコールカーボネート(CATC)、エチレンサルファイト(ES)、12−クラウン−4(Crown)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(Ether)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)、2,4−ジフルオロアニソール(DFA)等を挙げることができる。非水溶媒の種類は、1種類もしくは2種類以上にすることができる。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonate {ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), etc.}, chain carbonate {methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), etc.}, Sultone compounds (sultone compounds having at least one double bond in the ring, 1,3-propane sultone (PS), etc.), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), phenyl ethylene carbonate (phEC), γ -Butyrolactone (GBL), γ-valerolactone (VL), methyl propionate (MP), ethyl propionate (EP), 2-methylfuran (2Me-F), furan (F), thiophene (TIOP), catechol carbonate (CA TC), ethylene sulfite (ES), 12-crown-4 (Crown), tetraethylene glycol dimethyl ether (Ether), cyclohexylbenzene (CHB), 2,4-difluoroanisole (DFA), and the like. The type of the non-aqueous solvent can be one type or two or more types.

前記非水溶媒に界面活性剤、例えばトリオクチルフォスフェート(TOP)を添加することが好ましい。このような界面活性剤の添加により非水電解質のセパレータに対する濡れ性を改善することが可能になる。   It is preferable to add a surfactant such as trioctyl phosphate (TOP) to the non-aqueous solvent. By adding such a surfactant, it becomes possible to improve the wettability of the nonaqueous electrolyte with respect to the separator.

前記非水溶媒中の前記電解質の濃度は、0.5モル/L以上にすることが好ましい。   The concentration of the electrolyte in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 mol / L or more.

上述した正極及び負極を用いて電極群を作製することができる。電極群は、例えば、正極と負極の間にセパレータあるいは固体電解質層を介在させることにより形成される。具体的な作製方法として、以下の(i)〜(v)を挙げることができる。   An electrode group can be manufactured using the positive electrode and the negative electrode described above. The electrode group is formed, for example, by interposing a separator or a solid electrolyte layer between the positive electrode and the negative electrode. Specific production methods include the following (i) to (v).

(i)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回する。   (I) The positive electrode and the negative electrode are wound spirally with a separator interposed therebetween.

(ii)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて偏平形状に捲回する。   (Ii) The positive electrode and the negative electrode are wound into a flat shape with a separator interposed therebetween.

(iii)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回した後、径方向に圧縮する。   (Iii) The positive electrode and the negative electrode are wound spirally with a separator interposed therebetween, and then compressed in the radial direction.

(iv)正極及び負極をその間にセパレータを介在させて1回以上折り曲げる。   (Iv) The positive electrode and the negative electrode are bent one or more times with a separator interposed therebetween.

(v)正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら積層する。   (V) The positive electrode and the negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween.

電極群には、プレスを施さなくても良いが、正極、負極及びセパレータの一体化強度を高めるためにプレスを施しても良い。また、プレス時に加熱を施すことも可能である。   The electrode group need not be pressed, but may be pressed to increase the integrated strength of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. It is also possible to heat at the time of pressing.

電極群には、正極、負極及びセパレータの一体化強度を高めるために、接着性高分子を含有させることができる。接着性高分子としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、またはポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることができる。   The electrode group can contain an adhesive polymer in order to increase the integrated strength of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. Examples of the adhesive polymer include polyacrylonitrile (PAN), polyacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl chloride (PVC), and polyethylene oxide (PEO).

セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる1種類または2種類以上を用いることができる。   As the separator, a microporous film, a woven fabric, a non-woven fabric, a laminate of the same material or different materials among these can be used. Examples of the material for forming the separator include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, and ethylene-butene copolymer. As a material for forming the separator, one type or two or more types selected from the types described above can be used.

前記セパレータの厚さは、30μm以下にすることが好ましく、さらに好ましい範囲は25μm以下である。また、厚さの下限値は5μmにすることが好ましく、さらに好ましい下限値は8μmである。   The thickness of the separator is preferably 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less. Moreover, it is preferable that the lower limit of thickness is 5 micrometers, and a more preferable lower limit is 8 micrometers.

前記セパレータは、120℃、1時間での熱収縮率を20%以下であることが好ましい。前記熱収縮率は、15%以下にすることがより好ましい。   The separator preferably has a heat shrinkage rate of 20% or less at 120 ° C. for 1 hour. The heat shrinkage rate is more preferably 15% or less.

前記セパレータは、多孔度が30〜60%の範囲であることが好ましい。多孔度のより好ましい範囲は、35〜50%である。   The separator preferably has a porosity in the range of 30 to 60%. A more preferable range of the porosity is 35 to 50%.

前記セパレータは、空気透過率が600秒/100cm3 以下であることが好ましい。空気透過率は、100cm3の空気がセパレータを透過するのに要した時間(秒)を意味する。空気透過率の上限値は500秒/100cm3 にすることがより好ましい。また、空気透過率の下限値は50秒/100cm3 にすることが好ましく、さらに好ましい下限値は80秒/100cm3 である。 The separator preferably has an air permeability of 600 seconds / 100 cm 3 or less. The air permeability means time (seconds) required for 100 cm 3 of air to pass through the separator. The upper limit value of the air permeability is more preferably 500 seconds / 100 cm 3 . The lower limit value of the air permeability is preferably 50 seconds / 100 cm 3, and a more preferable lower limit value is 80 seconds / 100 cm 3 .

セパレータの幅は、正極と負極の幅に比べて広くすることが望ましい。このような構成にすることにより、正極と負極がセパレータを介さずに直接接触するのを防ぐことができる。   The width of the separator is desirably wider than the width of the positive electrode and the negative electrode. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the positive electrode and the negative electrode from coming into direct contact without a separator.

上記電極群が収納される容器の形状は、例えば、有底円筒形、有底矩形筒型、袋状、カップ状等にすることができる。   The shape of the container in which the electrode group is accommodated can be, for example, a bottomed cylindrical shape, a bottomed rectangular tube shape, a bag shape, a cup shape, or the like.

この容器は、例えば、樹脂層を含むラミネートフィルム、金属板、金属フィルム等から形成することができる。   This container can be formed from, for example, a laminate film including a resin layer, a metal plate, a metal film, or the like.

前記ラミネートフィルムに含まれる樹脂層は、例えば、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリアミド等から形成することができる。樹脂層は、1種類もしくは2種類以上の樹脂から形成することが可能である。特に、金属層と前記金属層の少なくとも一部に形成された樹脂層とを含むラミネートフィルムを用いることが望ましい。前記金属層は、水分を遮断する役割と容器の形状保持を担う。前記金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、ニッケル等を挙げることができる。中でも、軽量で、水分を遮断する機能が高いアルミニウムが好ましい。前記金属層は、1種類または2種類以上の金属から形成することができる。   The resin layer included in the laminate film can be formed from, for example, polyolefin (for example, polyethylene, polypropylene), polyamide, or the like. The resin layer can be formed of one type or two or more types of resins. In particular, it is desirable to use a laminate film including a metal layer and a resin layer formed on at least a part of the metal layer. The metal layer is responsible for blocking moisture and maintaining the shape of the container. Examples of the metal layer include aluminum, stainless steel, iron, copper, and nickel. Among these, aluminum that is lightweight and has a high function of blocking moisture is preferable. The metal layer can be formed of one type or two or more types of metals.

前記金属板及び前記金属フィルムは、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウムからそれぞれ形成することができる。   The metal plate and the metal film can be formed from, for example, iron, stainless steel, and aluminum.

次いで、第2の非水電解質二次電池について説明する。この二次電池では、正極、非水電解質、セパレータ及び容器に第1の非水電解質二次電池で説明したのと同様なものを使用することができる。第2の非水電解質二次電池では、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料を使用し、ロールプレス時の線圧に対する負極密度増加量(A2/B2)を第1の二次電池よりも大きくし、かつ負極密度を1.3〜1.65g/cm3の範囲にすることによって、負極作製のプレス工程で無理な圧力を加えることなく高密度にすることができるため、プレス時に負極表面の空孔が閉塞するのを抑えることができ、負極の非水電解質の浸透性を向上することができる。また、プレス時に黒鉛質材料を適度に粉砕して黒鉛質材料の活性を高くすることができる。これらの結果、初期容量が高く、かつ充放電サイクル寿命の長い非水電解質二次電池を実現することができる。 Next, the second nonaqueous electrolyte secondary battery will be described. In this secondary battery, the same positive electrode, non-aqueous electrolyte, separator, and container as those described in the first non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. In the second non-aqueous electrolyte secondary battery, a graphite material other than the mesophase pitch type is used, and the negative electrode density increase amount (A 2 / B 2 ) with respect to the linear pressure at the time of roll press is higher than that of the first secondary battery. By increasing the negative electrode density in the range of 1.3 to 1.65 g / cm 3 , it is possible to increase the density without applying excessive pressure in the negative electrode manufacturing press step. It is possible to prevent the pores from being clogged, and to improve the permeability of the nonaqueous electrolyte of the negative electrode. Further, the graphite material can be appropriately pulverized during pressing to increase the activity of the graphite material. As a result, a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high initial capacity and a long charge / discharge cycle life can be realized.

以下、負極について説明する。   Hereinafter, the negative electrode will be described.

前記負極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料を含有する負極層とを含む。   The negative electrode includes a current collector and a negative electrode layer that is supported on one or both surfaces of the current collector and contains a graphite material other than a mesophase pitch system.

メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛質材料粒子の表面の少なくとも一部にこの粒子よりも結晶性の低い炭素材料層を形成した複合黒鉛材料などを挙げることができる。PCのような非水溶媒の分解反応を抑制する観点から、複合黒鉛材料を使用することが望ましい。   Examples of the graphite material other than the mesophase pitch system include artificial graphite, natural graphite, and composite graphite material in which a carbon material layer having lower crystallinity than this particle is formed on at least a part of the surface of the graphite material particle. be able to. From the viewpoint of suppressing the decomposition reaction of a non-aqueous solvent such as PC, it is desirable to use a composite graphite material.

メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料の(002)面の面間隔d002は、0.3365nm以下にすることが望ましい。面間隔d002のさらに好ましい範囲は、0.336nm以下である。また、面間隔d002の下限値は、完全な黒鉛結晶における(002)面の面間隔d002、すなわち0.3354nmにすることが好ましい。 Plane spacing d 002 of (002) plane of the graphitic material other than the mesophase pitch is preferably equal to or less than 0.3365 nm. A more preferable range of the inter-surface distance d 002 is 0.336 nm or less. The lower limit of the surface spacing d 002 is spacing of (002) plane in complete graphite crystal d 002, i.e. it is preferable to 0.3354 nm.

メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料のX線回折法による(100)面の回折を表すピークの高さ(I100)に対する(101)面の回折を表すピークの高さ(I101)の比をI101/I100とした際、1.3≦I101/I100≦2.7であることが望ましい。ピーク高さ比(I(101)/I(100))のさらに好ましい範囲は、1.7≦I101/I100≦2.7である。 The ratio of the peak height (I 101 ) representing diffraction on the (101) plane to the peak height (I 100 ) representing diffraction on the (100) plane by X-ray diffraction of graphite materials other than mesophase pitch systems When I 101 / I 100 is set, it is desirable that 1.3 ≦ I 101 / I 100 ≦ 2.7. A more preferable range of the peak height ratio (I (101) / I (100) ) is 1.7 ≦ I 101 / I 100 ≦ 2.7.

メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料の平均粒径は、10〜31μmの範囲にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、12〜26μmである。   The average particle diameter of the graphite material other than the mesophase pitch system is desirably in the range of 10 to 31 μm. A more preferable range is 12 to 26 μm.

メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料のBET法による比表面積は、1.5〜3.2m2/gの範囲にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、1.8〜2.9m2/gである。 The specific surface area of the graphite material other than the mesophase pitch system by the BET method is desirably in the range of 1.5 to 3.2 m 2 / g. A more preferable range is 1.8 to 2.9 m 2 / g.

ロールプレス時の線圧に対する負極密度増加量(A2/B2)は下記(2)式を満足する。 The amount of increase in negative electrode density (A 2 / B 2 ) with respect to the linear pressure during roll press satisfies the following formula (2).

0.0033≦(A2/B2)≦0.007 (2)
2は、直径180cmのロールを用いる室温プレスの線圧を20から160kg/cmまで段階的に増加させた際の負極密度増加量(g/cm3)で、B2は、前記室温プレスの線圧変化量の140kg/cmである。
0.0033 ≦ (A 2 / B 2 ) ≦ 0.007 (2)
A 2 is the negative electrode density increase amount (g / cm 3 ) when the linear pressure of the room temperature press using a roll having a diameter of 180 cm is increased stepwise from 20 to 160 kg / cm, and B 2 is the temperature of the room temperature press. The amount of change in linear pressure is 140 kg / cm.

ロールの直径を180cmにし、かつ室温プレスとするのは、前述した第1の非水電解質二次電池で説明したのと同様な理由によるものである。   The reason why the roll diameter is 180 cm and the room temperature press is for the same reason as described in the first non-aqueous electrolyte secondary battery described above.

密度変化量(A2/B2)が0.0033未満のものは、プレス時に黒鉛質材料が割れ難く、その代わりに負極表面の孔が閉塞することで高密度が得られるため、非水電解質の浸透性の低下により初期容量と充放電サイクル寿命が低くなる。一方、密度変化量(A2/B2)が0.007を超えるものは、プレス時の黒鉛質材料の粉砕量が多くなるため、導電性の低下や非水電解質との反応量の増加によって初期容量と充放電サイクル寿命の双方が改善されなくなる。 When the density change amount (A 2 / B 2 ) is less than 0.0033, the graphite material is difficult to crack at the time of pressing, and instead, the high density is obtained by closing the pores on the negative electrode surface. The initial capacity and the charge / discharge cycle life are lowered due to the decrease in permeability. On the other hand, when the density change amount (A 2 / B 2 ) exceeds 0.007, the amount of pulverization of the graphite material at the time of pressing increases, so that the conductivity decreases and the amount of reaction with the non-aqueous electrolyte increases. Both initial capacity and charge / discharge cycle life are not improved.

負極は、例えば、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料と結着剤と必要に応じて導電剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所望の圧力で1回プレスもしくは2〜5回多段階プレスすることにより作製される。メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料として例えば複合黒鉛材料を使用した場合には、密度変化量(A2/B2)を低結晶性炭素層の被覆量により調整することができる。具体的には、低結晶性炭素層の被覆量を多くすると、複合黒鉛材料の硬度が増加するため、密度変化量(A2/B2)を小さくすることができる。なお、負極作製のために行なうプレス条件は、密度変化量(A2/B2)を測定するためのプレス条件と同じであっても、あるいは異なっていても良い。 The negative electrode is, for example, kneaded with a graphite material other than the mesophase pitch system, a binder and, if necessary, a conductive agent in the presence of a solvent, and the resulting suspension is applied to a current collector and dried. Thereafter, it is produced by pressing once or a multistage pressing 2-5 times at a desired pressure. When, for example, a composite graphite material is used as a graphite material other than the mesophase pitch system, the density change amount (A 2 / B 2 ) can be adjusted by the coating amount of the low crystalline carbon layer. Specifically, when the coating amount of the low crystalline carbon layer is increased, the hardness of the composite graphite material increases, so that the density change amount (A 2 / B 2 ) can be reduced. The pressing conditions for producing the negative electrode may be the same as or different from the pressing conditions for measuring the density variation (A 2 / B 2 ).

負極密度を1.3〜1.65g/cm3の範囲にするのは以下に説明する理由によるものである。密度変化量(A2/B2)が前述した(2)式に示すように大きくても、負極密度を1.3g/cm3未満にすると、プレス時の黒鉛質材料の粉砕量が不足して黒鉛質材料の活性が低下する。一方、負極密度を1.65g/cm3よりも大きくすると、プレス時の黒鉛質材料の粉砕量が多くなり、導電性の低下や非水電解質との反応量の増大を招く。 The reason why the negative electrode density is in the range of 1.3 to 1.65 g / cm 3 is due to the reason described below. Even if the density change amount (A 2 / B 2 ) is large as shown in the above formula (2), if the negative electrode density is less than 1.3 g / cm 3 , the amount of pulverization of the graphite material at the time of pressing is insufficient. As a result, the activity of the graphite material decreases. On the other hand, if the negative electrode density is larger than 1.65 g / cm 3 , the amount of pulverized graphite material during pressing increases, leading to a decrease in conductivity and an increase in the amount of reaction with the nonaqueous electrolyte.

本発明の効果を十分に得るため、負極層の目付け量を70〜115g/m2(さらに好ましい範囲は85〜110g/m2)の範囲にすることが望ましい。 In order to sufficiently obtain the effects of the present invention, it is desirable that the basis weight of the negative electrode layer be in the range of 70 to 115 g / m 2 (more preferably 85 to 110 g / m 2 ).

負極に使用する結着剤、導電剤及び集電体としては、第1の非水電解質二次電池で説明したのと同様なものを使用することができる。   As the binder, the conductive agent, and the current collector used for the negative electrode, the same materials as those described for the first nonaqueous electrolyte secondary battery can be used.

本発明は、薄型、角形、円筒形あるいはコイン型等の様々な形態の非水電解質二次電池に適用可能である。このうちの薄型、角形非水電解質二次電池の一例を図1〜図3を参照して説明する。   The present invention can be applied to various forms of nonaqueous electrolyte secondary batteries such as thin, rectangular, cylindrical, or coin-type. An example of the thin, rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery will be described with reference to FIGS.

まず、薄型非水電解質二次電池について説明する。   First, a thin nonaqueous electrolyte secondary battery will be described.

図1に示すように、矩形のカップ状をなす容器本体1内には、電極群2が収納されている。電極群2は、正極3と、負極4と、正極3と負極4の間に配置されるセパレータ5を含む積層物が偏平形状に捲回された構造を有する。非水電解質は、電極群2に保持されている。蓋体6は、容器本体1に一体化されている。容器本体1と蓋板6は、それぞれ、ラミネートフィルムから構成される。このラミネートフィルムは、樹脂層7と、熱可塑性樹脂層8と、樹脂層7と熱可塑性樹脂層8の間に配置される金属層9とを含む。容器本体1には蓋体6が熱可塑性樹脂層8を用いてヒートシールによって固定され、それにより容器内に電極群2が密封される。正極3には正極タブ10が接続され、負極4には負極タブ11が接続され、それぞれ容器の外部に引き出されて、正極端子及び負極端子の役割を果たす。   As shown in FIG. 1, an electrode group 2 is accommodated in a container body 1 having a rectangular cup shape. The electrode group 2 has a structure in which a laminate including a positive electrode 3, a negative electrode 4, and a separator 5 disposed between the positive electrode 3 and the negative electrode 4 is wound into a flat shape. The nonaqueous electrolyte is held in the electrode group 2. The lid 6 is integrated with the container body 1. The container body 1 and the cover plate 6 are each composed of a laminate film. This laminate film includes a resin layer 7, a thermoplastic resin layer 8, and a metal layer 9 disposed between the resin layer 7 and the thermoplastic resin layer 8. A lid 6 is fixed to the container main body 1 by heat sealing using a thermoplastic resin layer 8, whereby the electrode group 2 is sealed in the container. A positive electrode tab 10 is connected to the positive electrode 3, and a negative electrode tab 11 is connected to the negative electrode 4, and each is pulled out of the container and serves as a positive electrode terminal and a negative electrode terminal.

次いで、角形非水電解質二次電池について説明する。   Next, the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery will be described.

図3に示すように、例えばアルミニウムのような金属製の有底矩形筒状容器12内には、電極群13が収納されている。電極群13は、正極14、セパレータ15及び負極16がこの順序で積層され、扁平状に捲回されたものである。中央付近に開口部を有するスペーサ17は、電極群13の上方に配置されている。   As shown in FIG. 3, an electrode group 13 is accommodated in a bottomed rectangular cylindrical container 12 made of metal such as aluminum. In the electrode group 13, a positive electrode 14, a separator 15 and a negative electrode 16 are laminated in this order and wound in a flat shape. A spacer 17 having an opening near the center is disposed above the electrode group 13.

非水電解質は、電極群13に保持されている。注液口18aを備え、かつ中央付近に円形孔が開口されている封口板18bは、容器12の開口部にレーザ溶接されている。なお、注液口18aは、液状非水電解質の注液が終了した後は図示しない封止蓋で塞がれている。負極端子19は、封口板18bの円形孔にハーメチックシールを介して配置されている。負極16から引き出された負極タブ20は、負極端子19の下端に溶接されている。一方、正極タブ(図示しない)は、正極端子を兼ねる容器12に接続されている。   The nonaqueous electrolyte is held in the electrode group 13. A sealing plate 18 b having a liquid injection port 18 a and having a circular hole opened near the center is laser welded to the opening of the container 12. The liquid injection port 18a is closed with a sealing lid (not shown) after the liquid nonaqueous electrolyte has been injected. The negative electrode terminal 19 is disposed in a circular hole of the sealing plate 18b via a hermetic seal. The negative electrode tab 20 drawn out from the negative electrode 16 is welded to the lower end of the negative electrode terminal 19. On the other hand, a positive electrode tab (not shown) is connected to a container 12 that also serves as a positive electrode terminal.

[実施例]
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings described above.

まず、以下に説明する6種類の黒鉛質材料について線圧に対する負極密度変化量を測定した。   First, the amount of change in negative electrode density with respect to linear pressure was measured for six types of graphite materials described below.

<複合黒鉛材料Aを用いる負極A>
天然黒鉛に球状化処理をした後、ベンゼン/N2気流下1000℃で化学蒸着処理を行って表面に結晶性の低い炭素材料層を下記表1に示す量形成し、複合黒鉛材料Aを得た。
<Negative electrode A using composite graphite material A>
After spheroidizing the natural graphite, chemical vapor deposition is performed at 1000 ° C. in a benzene / N 2 stream to form a carbon material layer having low crystallinity on the surface in the amount shown in Table 1 below, thereby obtaining a composite graphite material A. It was.

得られた複合黒鉛材料Aの平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。 The average particle diameter (D50) of the obtained composite graphite material A, the specific surface area by BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I ( 100) ) is shown in Table 1 below.

なお、(002)面の面間隔d002は、粉末X線回折スペクトルから半値幅中点法により求めた値である。この際、ローレンツ散乱等の散乱補正は、行わなかった。また、ピーク高さ比(I(101)/I(100))は、同様にCuKα線を用いて測定されたスペクトルから、ベースラインを差し引いた後決定した。 In addition, the space | interval d002 of (002) plane is the value calculated | required by the half-value-width midpoint method from the powder X-ray diffraction spectrum. At this time, scattering correction such as Lorentz scattering was not performed. Further, the peak height ratio (I (101) / I (100) ) was determined after subtracting the baseline from the spectrum similarly measured using CuKα rays.

BET法による比表面積の測定は、以下に説明する方法で行なった。   The specific surface area was measured by the BET method by the method described below.

測定装置には、ユアサアイオニクス製の商品名がカンタソーブを用いた。サンプル量は、0.5g前後に設定し、また、試料に前処理として120℃−15分の脱気を行った。   As a measuring device, a product name manufactured by Yuasa Ionics used Kantasorb. The sample amount was set to around 0.5 g, and the sample was deaerated at 120 ° C. for 15 minutes as a pretreatment.

得られた複合黒鉛材料Aの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合量で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。乾燥後の負極密度を測定し、その結果を図4に示す。図4は、横軸がローラプレス時の線圧(kg/cm)で、縦軸が負極密度(g/cm3)である。 Carboxymethylcellulose is added in the blending amount shown in Table 1 below with respect to 90 parts by weight of the obtained composite graphite material A powder and 10 parts of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion contains 100 parts by weight of the graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried. The negative electrode density after drying was measured, and the results are shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the linear pressure (kg / cm) during roller pressing, and the vertical axis represents the negative electrode density (g / cm 3 ).

直径が180cmのローラで線圧20kg/cmで1回室温プレスを施した後、負極密度の測定を行ない、その後、線圧を高くしての室温プレスを1回行ない、再び、密度測定を行なった。このように線圧を段階的に高くしての密度測定をプレス線圧が160kg/cmになるまで行なった。その結果の一部を図4に示す。   After the room temperature press was performed once at a linear pressure of 20 kg / cm with a roller having a diameter of 180 cm, the negative electrode density was measured, and then the room temperature press with a higher linear pressure was performed once, and the density measurement was performed again. It was. In this way, the density measurement with the linear pressure increased stepwise was performed until the press linear pressure reached 160 kg / cm. A part of the result is shown in FIG.

この測定結果から、前述した(2)式の(A2/B2)を算出し、その結果を下記表2に示す。 From this measurement result, (A 2 / B 2 ) of the above-described equation ( 2 ) was calculated, and the result is shown in Table 2 below.

なお、負極密度は以下に説明する方法で測定した。   The negative electrode density was measured by the method described below.

両面に活物質が塗工された負極を5cm×5cmの大きさに切り出し、電極の総重量と厚さを測定した。次いで電極の両面から負極層をアセトンを用いて剥ぎ取り、集電体の重量と厚さを測定した。(電極総重量−集電体重量)/((電極厚さ−集電体厚さ)×面積)により、電極の密度を計算した。   A negative electrode having an active material coated on both sides was cut into a size of 5 cm × 5 cm, and the total weight and thickness of the electrode were measured. Next, the negative electrode layer was peeled off from both surfaces of the electrode using acetone, and the weight and thickness of the current collector were measured. The density of the electrode was calculated by (total electrode weight−current collector weight) / ((electrode thickness−current collector thickness) × area).

<複合黒鉛材料Bを用いる負極B>
天然黒鉛に球状化処理をした後、ベンゼン/N2気流下、下記表1に示す温度で化学蒸着処理を行って表面に結晶性の低い炭素材料層を下記表1に示す量形成し、複合黒鉛材料を得た。
<Negative electrode B using composite graphite material B>
After spheroidizing natural graphite, chemical vapor deposition is performed at a temperature shown in Table 1 below in a benzene / N 2 stream to form a carbon material layer having low crystallinity on the surface in the amount shown in Table 1 below. A graphite material was obtained.

得られた複合黒鉛材料Bの平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。 The average particle diameter (D50) of the obtained composite graphite material B, the specific surface area by the BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I ( 100) ) is shown in Table 1 below.

得られた複合黒鉛材料Bの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合量で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。乾燥後の負極密度を測定し、その結果を図4に併記する。   Carboxymethylcellulose is added in the blending amounts shown in Table 1 below with respect to 90 parts by weight of the obtained composite graphite material B powder and 10 parts of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion contains 100 parts by weight of the graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried. The negative electrode density after drying was measured, and the results are also shown in FIG.

直径が180cmのローラでの室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にして測定し、その結果の一部を図4に併記する。また、測定結果から、前述した(2)式の(A2/B2)を算出し、その結果を下記表2に示す。 The change in negative electrode density when subjected to room temperature pressing with a roller having a diameter of 180 cm was measured in the same manner as described above, and a part of the result is also shown in FIG. Further, (A 2 / B 2 ) of the above-described equation ( 2 ) is calculated from the measurement result, and the result is shown in Table 2 below.

<人造黒鉛を用いる負極C>
平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、及びピーク高さ比(I(101)/I(100))が下記表1に示す値の人造黒鉛粉末を用意した。
<Negative electrode C using artificial graphite>
The average particle size (D50), specific surface area by BET method, interplanar spacing (d 002 ) by powder X-ray diffraction (d 002 ), and peak height ratio (I (101) / I (100) ) are shown in Table 1 below. An artificial graphite powder having the value shown in FIG.

得られた人造黒鉛粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合量で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。乾燥後の負極密度を測定し、その結果を図4に併記する。   Carboxymethylcellulose is added to the obtained artificial graphite powder 90 parts by weight and flaky graphite powder 10 weights in the blending amount shown in Table 1 below, and the SBR emulsion is added to 100 weight parts of the graphite material powder. It added so that it might become 1.5 weight part, these were knead | mixed in presence of water, and the slurry was prepared. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried. The negative electrode density after drying was measured, and the results are also shown in FIG.

直径が180cmのローラで室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にして測定し、その結果の一部を図4に併記する。この測定結果から、前述した(2)式の(A2/B2)を算出し、その結果を下記表2に示す。 The change in negative electrode density when subjected to room temperature pressing with a roller having a diameter of 180 cm was measured in the same manner as described above, and a part of the result is also shown in FIG. From this measurement result, (A 2 / B 2 ) of the above-described equation ( 2 ) was calculated, and the result is shown in Table 2 below.

<複合黒鉛材料Cを用いる負極D>
天然黒鉛に球状化処理をした後、ベンゼン/N2気流下、下記表1に示す温度で化学蒸着処理を行って表面に結晶性の低い炭素材料層を下記表1に示す量形成し、複合黒鉛材料Cを得た。
<Negative electrode D using composite graphite material C>
After spheroidizing natural graphite, chemical vapor deposition is performed at a temperature shown in Table 1 below in a benzene / N 2 stream to form a carbon material layer having low crystallinity on the surface in the amount shown in Table 1 below. A graphite material C was obtained.

得られた複合黒鉛材料Cの平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。 The average particle diameter (D50) of the obtained composite graphite material C, the specific surface area by the BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I ( 100) ) is shown in Table 1 below.

得られた複合黒鉛材料Cの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合比で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。   Carboxymethylcellulose was added at a blending ratio shown in Table 1 below with respect to 90 parts by weight of the obtained composite graphite material C powder and 10 parts of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion contained 100 parts by weight of the graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried.

直径が180cmのローラでの室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にして測定した。測定結果から、前述した(2)式の(A2/B2)を算出し、その結果を下記表2に示す。 The change in negative electrode density when subjected to room temperature pressing with a roller having a diameter of 180 cm was measured in the same manner as described above. From the measurement results, (A 2 / B 2 ) in the above-described equation ( 2 ) is calculated, and the results are shown in Table 2 below.

<メソフェーズ小球体Aを用いる負極E>
メソフェーズピッチ小球体を下記表1に示す温度で熱処理することにより黒鉛質材料を得た。得られた黒鉛質材料の平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。
<Negative electrode E using mesophase microsphere A>
The mesophase pitch spherules were heat-treated at the temperatures shown in Table 1 below to obtain a graphite material. The average particle diameter (D50) of the obtained graphite material, the specific surface area by the BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I (100 ) ) Is shown in Table 1 below.

得られたメソフェーズ小球体Aの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合量で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。乾燥後の負極密度を測定し、その結果を図4に併記する。   Carboxymethylcellulose is added in the blending amount shown in Table 1 below with respect to 90 parts by weight of the obtained mesophase spherule A powder and 10 parts of flaky graphite powder, and the SBR emulsion contains 100 parts by weight of graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of copper foil having a thickness of 12 μm and dried. The negative electrode density after drying was measured, and the results are also shown in FIG.

直径が180cmのローラで室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にしてプレス線圧が180kg/cmまで測定し、その結果の一部を図4に併記する。この測定結果から、前述した(1)式の(A1/B1)を算出し、その結果を下記表3に示す。 In the same manner as described above, the change in negative electrode density when a room temperature press is performed with a roller having a diameter of 180 cm is measured up to a press linear pressure of 180 kg / cm, and a part of the result is also shown in FIG. From this measurement result, (A 1 / B 1 ) of the above-described equation ( 1 ) was calculated, and the result is shown in Table 3 below.

<メソフェーズ小球体Bを用いる負極F>
メソフェーズピッチ小球体を下記表1に示す温度で熱処理することにより黒鉛質材料を得た。得られた黒鉛質材料の平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。
<Negative electrode F using mesophase microsphere B>
The mesophase pitch spherules were heat-treated at the temperatures shown in Table 1 below to obtain a graphite material. The average particle diameter (D50) of the obtained graphite material, the specific surface area by the BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I (100 ) ) Is shown in Table 1 below.

得られたメソフェーズ小球体Bの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合比で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。乾燥後の負極密度を測定し、その結果を図4に併記する。   Carboxymethylcellulose was added at a blending ratio shown in Table 1 below with respect to 90 parts by weight of the obtained mesophase spherule B powder and 10 parts of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion contained 100 parts by weight of the graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried. The negative electrode density after drying was measured, and the results are also shown in FIG.

直径が180cmのローラで室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にしてプレス線圧が180kg/cmまで測定し、その結果の一部を図4に併記する。この測定結果から、前述した(1)式の(A1/B1)を算出し、その結果を下記表3に示す。 In the same manner as described above, the change in negative electrode density when a room temperature press is performed with a roller having a diameter of 180 cm is measured up to a press linear pressure of 180 kg / cm, and a part of the result is also shown in FIG. From this measurement result, (A 1 / B 1 ) of the above-described equation ( 1 ) was calculated, and the result is shown in Table 3 below.

<メソフェーズ小球体B+鱗片状黒鉛粉末20部の負極G>
メソフェーズ小球体Bの粉末80重量部と鱗片状黒鉛粉末20重量に対してカルボキシメチルセルロースを1.2重量部添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。
<Mesophase microsphere B + negative electrode G of scaly graphite powder 20 parts>
1.2 parts by weight of carboxymethylcellulose is added to 80 parts by weight of the mesophase spherule B powder and 20 parts by weight of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion is 1.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the graphite material powder. They were added so as to be parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried.

直径が180cmのローラで室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にしてプレス線圧が180kg/cmまで測定した。この測定結果から、前述した(1)式の(A1/B1)を算出し、その結果を下記表3に示す。 The change in negative electrode density when a room temperature press was performed with a roller having a diameter of 180 cm was measured up to a press linear pressure of 180 kg / cm in the same manner as described above. From this measurement result, (A 1 / B 1 ) of the above-described equation ( 1 ) was calculated, and the result is shown in Table 3 below.

<メソフェーズ炭素繊維Aを含む負極H>
メソフェーズピッチ炭素繊維を下記表1に示す温度で熱処理することにより黒鉛質材料を得た。得られた黒鉛質材料の平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。
<Negative electrode H containing mesophase carbon fiber A>
The mesophase pitch carbon fiber was heat-treated at the temperature shown in Table 1 below to obtain a graphite material. The average particle diameter (D50) of the obtained graphite material, the specific surface area by the BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I (100 ) ) Is shown in Table 1 below.

得られたメソフェーズ炭素繊維Aの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合比で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。乾燥後の負極密度を測定し、その結果を図4に併記する。   Carboxymethylcellulose is added at a blending ratio shown in the following Table 1 with respect to 90 parts by weight of the obtained mesophase carbon fiber A powder and 10 parts of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion contains 100 parts by weight of the graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried. The negative electrode density after drying was measured, and the results are also shown in FIG.

直径が180cmのローラで室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にしてプレス線圧が180kg/cmまで測定し、その結果の一部を図4に併記する。この測定結果から、前述した(1)式の(A1/B1)を算出し、その結果を下記表3に示す。 In the same manner as described above, the change in negative electrode density when a room temperature press is performed with a roller having a diameter of 180 cm is measured up to a press linear pressure of 180 kg / cm, and a part of the result is also shown in FIG. From this measurement result, (A 1 / B 1 ) of the above-described equation ( 1 ) was calculated, and the result is shown in Table 3 below.

<メソフェーズ炭素繊維Bを含む負極I>
メソフェーズピッチ炭素繊維Bを下記表1に示す温度で熱処理することにより黒鉛質材料を得た。得られた黒鉛質材料の平均粒径(D50)、BET法による比表面積、粉末X線回折による(002)面の面間隔(d002)、ピーク高さ比(I(101)/I(100))を下記表1に示す。
<Negative electrode I containing mesophase carbon fiber B>
The mesophase pitch carbon fiber B was heat-treated at the temperature shown in Table 1 below to obtain a graphite material. The average particle diameter (D50) of the obtained graphite material, the specific surface area by the BET method, the (002) plane spacing (d 002 ) by the powder X-ray diffraction, the peak height ratio (I (101) / I (100 ) ) Is shown in Table 1 below.

得られたメソフェーズ炭素繊維Bの粉末90重量部と鱗片状黒鉛粉末10重量に対してカルボキシメチルセルロースを下記表1に示す配合比で添加すると共に、SBRのエマルジョンをSBR成分が黒鉛質材料粉末100重量に対して1.5重量部となるように添加し、これらを水の存在下で混練してスラリーを調製した。前記スラリーを厚さが12μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥した。   Carboxymethylcellulose was added at a blending ratio shown in Table 1 below with respect to 90 parts by weight of the obtained mesophase carbon fiber B powder and 10 parts of the scaly graphite powder, and the SBR emulsion contained 100 parts by weight of the graphite material powder. The mixture was added in an amount of 1.5 parts by weight, and these were kneaded in the presence of water to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried.

直径が180cmのローラで室温プレスを施した際の負極密度変化を前述したのと同様にしてプレス線圧が180kg/cmまで測定した。この測定結果から、前述した(1)式の(A1/B1)を算出し、その結果を下記表3に示す。 The change in negative electrode density when a room temperature press was performed with a roller having a diameter of 180 cm was measured up to a press linear pressure of 180 kg / cm in the same manner as described above. From this measurement result, (A 1 / B 1 ) of the above-described equation ( 1 ) was calculated, and the result is shown in Table 3 below.

上記9種類の負極を用いて以下に説明する方法で角形非水電解質二次電池を製造した。   A square non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured by the method described below using the above nine types of negative electrodes.

(実施例1〜4及び比較例1)
<負極の作製>
前述した複合黒鉛材料Aを用いる負極Aのうち、密度が下記表2に示す5種類のものを用意した。各負極の負極層の片面当りの厚さ(μm)と負極層の片面当りの目付け量(g/m2)を下記表2に示す。
(Examples 1-4 and Comparative Example 1)
<Production of negative electrode>
Among the negative electrodes A using the composite graphite material A described above, five types having densities shown in Table 2 below were prepared. Table 2 below shows the thickness (μm) per side of the negative electrode layer and the basis weight (g / m 2 ) per side of the negative electrode layer.

各負極を用いて以下に説明する方法で角形非水電解質二次電池を製造した。   A square nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured using each negative electrode by the method described below.

<正極の作製>
まず、リチウムコバルト酸化物(LixCoO2;但し、Xは0<X≦1である)粉末90重量%に、アセチレンブラック5重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%のジメチルフォルムアミド(DMF)溶液とを加えて混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより、正極層が集電体の両面に担持された構造の正極を作製した。
<Preparation of positive electrode>
First, 90% by weight of lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 ; X is 0 <X ≦ 1) powder, 5% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) dimethylformamide (DMF) solution was added and mixed to prepare a slurry. The slurry was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, then dried and pressed to produce a positive electrode having a structure in which the positive electrode layer was supported on both sides of the current collector.

<セパレータ>
厚さが25μmの微多孔性ポリエチレン膜からなるセパレータを用意した。
<Separator>
A separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm was prepared.

<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比率(EC:MEC)が1:2になるように混合して非水溶媒を調製した。得られた非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )をその濃度が1モル/Lになるように溶解させて、非水電解液(液状非水電解質)を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
A non-aqueous solvent was prepared by mixing ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) so that the volume ratio (EC: MEC) was 1: 2. Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in the obtained non-aqueous solvent so that the concentration thereof was 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte).

<電極群の作製>
前記正極の集電体に帯状アルミニウム箔からなる正極リードを超音波溶接し、前記負極の集電体に帯状ニッケル箔からなる負極リードを超音波溶接した後、前記正極及び前記負極をその間に前記セパレータを介して渦巻き状に捲回した後、偏平状に成形し、電極群を作製した。
<Production of electrode group>
After ultrasonically welding a positive electrode lead made of a strip-shaped aluminum foil to the positive electrode current collector and ultrasonically welding a negative electrode lead made of a band-shaped nickel foil to the negative electrode current collector, the positive electrode and the negative electrode are interposed between the positive electrode and the negative electrode. After winding in a spiral shape through a separator, it was shaped into a flat shape to produce an electrode group.

アルミニウム製の角形缶に電極群を収納した後、金属缶内の電極群に80℃で真空乾燥を12時間施すことにより電極群及び金属缶に含まれる水分を除去した。   After housing the electrode group in an aluminum square can, the electrode group in the metal can was vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours to remove moisture contained in the electrode group and the metal can.

引き続き、金属缶内の電極群に液状非水電解質を電池容量1Ah当たりの量が4.8gとなるように注入し、注液孔を溶接により封止することにより、前述した図3に示す構造を有し、厚さが4.8mm、幅が30mm、高さが48mmの角形非水電解質二次電池を組み立てた。   Subsequently, the liquid nonaqueous electrolyte is injected into the electrode group in the metal can so that the amount per battery capacity 1Ah is 4.8 g, and the injection hole is sealed by welding, whereby the structure shown in FIG. A rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery having a thickness of 4.8 mm, a width of 30 mm, and a height of 48 mm was assembled.

(実施例5〜8及び比較例2)
前述した複合黒鉛材料Bを用いる負極Bのうち、密度が下記表2に示す5種類のものを用意した。各負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。
(Examples 5 to 8 and Comparative Example 2)
Among the negative electrodes B using the composite graphite material B described above, five types having densities shown in Table 2 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that each negative electrode was used.

(実施例9〜12及び比較例3)
前述した人造黒鉛を用いる負極Cのうち、密度が下記表2に示す5種類のものを用意した。各負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。
(Examples 9 to 12 and Comparative Example 3)
Among the negative electrodes C using artificial graphite described above, five types having densities shown in Table 2 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that each negative electrode was used.

(実施例13〜16)
前述したメソフェーズ小球体Aを用いる負極Eのうち、密度が下記表3に示す4種類のものを用意した。各負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。
(Examples 13 to 16)
Among the negative electrodes E using the mesophase microspheres A described above, four types having densities shown in Table 3 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that each negative electrode was used.

(実施例17〜19)
前述したメソフェーズ小球体Bを用いる負極Fのうち、密度が下記表3に示す3種類のものを用意した。各負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。なお、プレス線圧を174kg/cmにして電極密度が1.52g/cm3で、片面当りの負極層厚さが66μmの負極を作製したところ、線圧が高いために活物質と銅箔両方へのダメージが大きく、セルにするまでにいたらなかった。特に活物質が割れてしまった。
(Examples 17 to 19)
Among the negative electrodes F using the mesophase microspheres B described above, three types having densities shown in Table 3 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that each negative electrode was used. When a negative electrode having a press linear pressure of 174 kg / cm, an electrode density of 1.52 g / cm 3 and a negative electrode layer thickness of 66 μm per side was produced, both the active material and the copper foil were produced due to the high linear pressure. There was a lot of damage to the cell, so I didn't want to make it into a cell. In particular, the active material was broken.

(実施例20〜22)
前述したメソフェーズ炭素繊維Aを用いる負極Hのうち、密度が下記表3に示す3種類のものを用意した。各負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。なお、プレス線圧を120kg/cmにして電極密度が1.52g/cm3で、片面当りの負極層厚さが66μmの負極を作製したところ、線圧が高いために活物質と銅箔両方へのダメージが大きく、セルにするまでにいたらなかった。特に活物質が割れてしまった。
(Examples 20 to 22)
Among the negative electrodes H using the above-described mesophase carbon fibers A, three types having densities shown in Table 3 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that each negative electrode was used. A negative electrode having a press linear pressure of 120 kg / cm, an electrode density of 1.52 g / cm 3 and a negative electrode layer thickness of 66 μm per side was produced. There was a lot of damage to the cell, so I didn't want to make it into a cell. In particular, the active material was broken.

(実施例23〜26)
メソフェーズ小球体B+鱗片状黒鉛20部の負極Gのうち、密度が下記表3に示す4種類のものを用意した。各負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。
(Examples 23 to 26)
Among the negative electrode G of 20 parts of mesophase microspheres B + flaky graphite, four types having densities shown in Table 3 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that each negative electrode was used.

(比較例4)
前述した複合黒鉛材料Cを用いる負極Dのうち、密度が下記表2に示すものを用意した。この負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。
(Comparative Example 4)
Among the negative electrodes D using the composite graphite material C described above, those having densities shown in Table 2 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that this negative electrode was used.

(比較例5)
前述したメソフェーズ炭素繊維Bを用いる負極Iのうち、密度が下記表3に示すものを用意した。この負極を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を製造した。
(Comparative Example 5)
Among the negative electrodes I using the mesophase carbon fibers B described above, those having densities shown in Table 3 below were prepared. A square nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was manufactured except that this negative electrode was used.

各二次電池について、初充放電工程として、室温で0.2Cで4.2Vまで定電流・定電圧充電を10時間行い、その後、室温で0.2Cで3.0Vまで放電した。   Each secondary battery was subjected to constant current / constant voltage charging to 0.2 V at 0.2 C at room temperature for 10 hours as an initial charge / discharge process, and then discharged to 3.0 V at 0.2 C at room temperature.

次に、充電レート1.0Cで、充電終止電圧が4.2Vの定電流定電圧充電を3時間行い、その後、1.0Cで3.0Vまで放電する充放電サイクルを20℃において繰り返し、500サイクル目の放電容量を測定し、1サイクル目の放電容量を100%として500サイクル時の容量維持率を算出し、その結果と、1サイクル目の放電容量を下記表1〜2に示す。   Next, a charge / discharge cycle in which a constant current and constant voltage charge at a charge rate of 1.0 C and a charge end voltage of 4.2 V is performed for 3 hours and then discharged to 1.0 V at 1.0 C is repeated at 20 ° C. The discharge capacity at the cycle was measured, the capacity maintenance rate at 500 cycles was calculated with the discharge capacity at the first cycle as 100%, and the results and the discharge capacity at the first cycle are shown in Tables 1 and 2 below.

ここで、1Cとは公称容量(Ah)を1時間で放電するために必要な電流値である。   Here, 1C is a current value necessary for discharging the nominal capacity (Ah) in one hour.

Figure 2005310662
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Figure 2005310662
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Figure 2005310662
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表1、2から明らかなように、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料を使用する場合、(A2/B2)が0.0033〜0.007で、かつ密度が1.3〜1.65g/cm3の負極を備えた実施例1〜12の二次電池は、初期容量と500サイクル時の容量維持率の双方に優れていることがわかる。 As is clear from Tables 1 and 2, when using a graphite material other than the mesophase pitch system, (A 2 / B 2 ) is 0.0033 to 0.007 and the density is 1.3 to 1.65 g. It turns out that the secondary battery of Examples 1-12 provided with the negative electrode of / cm < 3 > is excellent in both the initial stage capacity | capacitance and the capacity | capacitance maintenance factor at the time of 500 cycles.

これに対し、負極密度が適正値を外れる比較例1〜3の二次電池では、実施例1〜12に比較して500サイクル時の容量維持率が低くなった。また、(A2/B2)が0.0033よりも小さい比較例4の二次電池では、電極密度の割には初期容量と500サイクル時の容量維持率が低かった。 On the other hand, in the secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3 in which the negative electrode density deviated from an appropriate value, the capacity retention rate at 500 cycles was lower than in Examples 1 to 12. Further, in the secondary battery of Comparative Example 4 in which (A 2 / B 2 ) is smaller than 0.0033, the initial capacity and the capacity retention rate at 500 cycles were low for the electrode density.

一方、表3の結果から、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料を使用する場合、(A1/B1)が0.001〜0.003で、かつ密度が1.3〜1.75g/cm3の負極を備えた実施例13〜26の二次電池は、初期容量と500サイクル時の容量維持率の双方に優れていることがわかる。 On the other hand, from the results in Table 3, when using a mesophase pitch-based graphite material, (A 1 / B 1 ) is 0.001 to 0.003 and the density is 1.3 to 1.75 g / cm 3 . It can be seen that the secondary batteries of Examples 13 to 26 including the negative electrode are excellent in both the initial capacity and the capacity retention rate at 500 cycles.

これに対し、負極密度が低い比較例5の二次電池では、初期容量が実施例13〜26に比較して低くなった。   On the other hand, in the secondary battery of Comparative Example 5 having a low negative electrode density, the initial capacity was lower than that of Examples 13 to 26.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明に係わる非水電解質二次電池の一例である薄型非水電解質二次電池を示す斜視図。The perspective view which shows the thin nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery concerning this invention. 図1の薄型非水電解質二次電池をII−II線に沿って切断した部分断面図。The fragmentary sectional view which cut | disconnected the thin nonaqueous electrolyte secondary battery of FIG. 1 along the II-II line. 本発明に係る非水電解質二次電池の一例である角形非水電解質二次電池を示す部分切欠斜視図。The partial notch perspective view which shows the square nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on this invention. 実施例の非水電解質二次電池に用いられる黒鉛質材料についてのプレス線圧と電極密度との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the press linear pressure and electrode density about the graphite material used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1…容器本体、2…電極群、3…正極、4…負極、5…セパレータ、6…蓋板、7…外部保護層、8…内部保護層、9…金属層、10…正極タブ、11…負極タブ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container body, 2 ... Electrode group, 3 ... Positive electrode, 4 ... Negative electrode, 5 ... Separator, 6 ... Cover plate, 7 ... External protective layer, 8 ... Internal protective layer, 9 ... Metal layer, 10 ... Positive electrode tab, 11 ... negative electrode tab.

Claims (2)

正極と、メソフェーズピッチ系黒鉛質材料を含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池であって、
前記負極は、下記(1)式を満たし、かつ密度が1.3〜1.75g/cm3であることを特徴とする非水電解質二次電池。
0.001≦(A1/B1)≦0.003 (1)
1は、直径180cmのロールを用いる室温プレスの線圧を20から180kg/cmまで段階的に増加させた際の負極密度増加量(g/cm3)で、B1は、前記室温プレスの線圧変化量の160kg/cmである。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a mesophase pitch-based graphite material, and a non-aqueous electrolyte,
The said negative electrode satisfy | fills following (1) Formula, and a density is 1.3-1.75g / cm < 3 >, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
0.001 ≦ (A 1 / B 1 ) ≦ 0.003 (1)
A 1 is an increase in negative electrode density (g / cm 3 ) when the linear pressure of a room temperature press using a roll having a diameter of 180 cm is increased stepwise from 20 to 180 kg / cm, and B 1 is that of the room temperature press. The amount of change in linear pressure is 160 kg / cm.
正極と、メソフェーズピッチ系以外の黒鉛質材料を含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池であって、
前記負極は、下記(2)式を満たし、かつ密度が1.3〜1.65g/cm3であることを特徴とする非水電解質二次電池。
0.0033≦(A2/B2)≦0.007 (2)
2は、直径180cmのロールを用いる室温プレスの線圧を20から160kg/cmまで段階的に増加させた際の負極密度増加量(g/cm3)で、B2は、前記室温プレスの線圧変化量の140kg/cmである。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a graphite material other than a mesophase pitch system, and a non-aqueous electrolyte,
The said negative electrode satisfy | fills following (2) Formula, and a density is 1.3-1.65 g / cm < 3 >, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
0.0033 ≦ (A 2 / B 2 ) ≦ 0.007 (2)
A 2 is the negative electrode density increase amount (g / cm 3 ) when the linear pressure of the room temperature press using a roll having a diameter of 180 cm is increased stepwise from 20 to 160 kg / cm, and B 2 is the temperature of the room temperature press. The amount of change in linear pressure is 140 kg / cm.
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