JP2006134684A - Negative electrode and battery - Google Patents

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剛正 藤野
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聡 水谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode and a battery capable of improving cycle property and further improving safety while keeping high capacity. <P>SOLUTION: A negative electrode active material layer 12 contains a negative electrode active material at least containing tin, cobalt, carbon as constituent elements, with a content of carbon of 9.9% by mass or more and 29.7% by mass or less, and a content of cobalt to a total of tin and cobalt of 30% by mass or more and 70% by mass or less, and at least a kind of additive out of a group consisting of organic acid and organic acid salt such as lithium acetate, sodium acetate, lithium phosphate, or lithium oxalate. With this, the cycle characteristics are improved, while a high capacity is maintained, and further, stability is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、構成元素としてスズ(Sn)とコバルト(Co)と炭素(C)とを含有する負極活物質を含む負極、およびそれを用いた電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode including a negative electrode active material containing tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C) as constituent elements, and a battery using the negative electrode.

近年、カメラ一体型VTR(Videotape Recorder;ビデオテープレコーダー)、携帯電話、ノートパソコンなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型化および軽量化が図られている。それに伴い、それらの電子機器のポータブル電源として用いられている電池、特に二次電池についてエネルギー密度の向上が強く要請されている。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Videotape Recorder), a mobile phone, and a laptop computer have been introduced, and their size and weight have been reduced. Accordingly, there is a strong demand for an improvement in energy density of batteries used as portable power sources for such electronic devices, particularly secondary batteries.

このような要求に応える二次電池としては、従来より、負極活物質にリチウムイオンのインターカレーション反応を利用した黒鉛材料、または細孔中へのリチウムイオンの吸蔵・放出作用を応用した炭素材料を用いたいわゆるリチウムイオン二次電池が実用化されている。   Secondary batteries that meet these demands have traditionally been graphite materials that use lithium ion intercalation reactions as the negative electrode active material, or carbon materials that apply lithium ion storage and release into the pores. A so-called lithium ion secondary battery using a battery has been put into practical use.

しかしながら、近年の携帯用機器の高性能化に伴い、二次電池の容量に対する要求はさらに強いものとなっている。このような要求に応える二次電池として、リチウム金属などの軽金属をそのまま負極活物質として用いることが提案されている。この電池では、充電過程において負極に軽金属がデンドライト状に析出しやすくなり、デンドライトの先端で電流密度が非常に高くなる。このため、非水電解液の分解などによりサイクル寿命が低下したり、また、過度にデンドライトが成長して電池の内部短絡が発生したりするという問題があった。   However, with the recent improvement in performance of portable devices, the demand for the capacity of the secondary battery has become stronger. As a secondary battery that meets such requirements, it has been proposed to use a light metal such as lithium metal as a negative electrode active material as it is. In this battery, light metal tends to precipitate in a dendrite state on the negative electrode during the charging process, and the current density becomes very high at the end of the dendrite. For this reason, there has been a problem that the cycle life is reduced due to decomposition of the non-aqueous electrolyte, or the dendrite grows excessively and an internal short circuit of the battery occurs.

これに対し、種々の合金材料などを負極活物質として用いることが提案されている。例えば特許文献1〜5には、ケイ素合金について記載されている。また、特許文献6〜14にはスズ−ニッケル合金、リチウム−アルミニウム−スズ合金、スズ−亜鉛合金、リン(P)を1質量%以上55質量%以下の範囲内で含むスズ合金、Cu2 NiSn、Mg2 Sn、スズ−銅合金、あるいはリチウムを吸蔵するスズ含有相と、マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)あるいは銅(Cu)から構成されるリチウム(Li)を吸蔵しない相との混合物について記載されている。 On the other hand, using various alloy materials etc. as a negative electrode active material is proposed. For example, Patent Documents 1 to 5 describe silicon alloys. Patent Documents 6 to 14 include a tin-nickel alloy, a lithium-aluminum-tin alloy, a tin-zinc alloy, a tin alloy containing phosphorus (P) in the range of 1% by mass to 55% by mass, Cu 2 NiSn. , Mg 2 Sn, tin-copper alloy, or a tin-containing phase that occludes lithium and lithium (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) or copper (Cu) Mixtures with phases that do not occlude Li) are described.

しかしながら、これらの合金材料を用いた場合においても、十分なサイクル特性は得られず、合金材料における高容量負極の特長を十分に活かしきれていないのが実状である。
特開平7−302588号公報 特開平10−199524号公報 特開平7−326342号公報 特開平10−255768号公報 特開平10−302770号公報 特公平4−12586号公報 特開平10−16823号公報 特開昭10−308207号公報 特開昭61−66369号公報 特開昭62−145650号公報 特開平10−125317号公報 特開平10−223221号公報 特開昭10−308207号公報 特開平11−86854号公報
However, even when these alloy materials are used, sufficient cycle characteristics cannot be obtained, and the fact is that the features of the high-capacity negative electrode in the alloy materials are not fully utilized.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-302588 JP-A-10-199524 JP 7-326342 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-255768 JP-A-10-302770 Japanese Examined Patent Publication No. 4-12586 Japanese Patent Laid-Open No. 10-16823 JP-A-10-308207 JP-A-61-66369 Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-145650 JP-A-10-125317 Japanese Patent Laid-Open No. 10-223221 JP-A-10-308207 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-86854

そこで、サイクル特性を十分に向上させることができる負極活物質として、構成元素として、スズとコバルトと炭素とを少なくとも含有し、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が30質量%以上70質量%以下である材料を開発するに至ったが、安全性を更に向上させることが必要であった。   Therefore, as a negative electrode active material capable of sufficiently improving cycle characteristics, at least tin, cobalt, and carbon are contained as constituent elements, and the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less. In addition, the inventors have developed a material in which the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt is 30% by mass or more and 70% by mass or less, but it is necessary to further improve safety.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高容量で、サイクル特性および安全性に優れた負極およびそれを用いた電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a negative electrode having a high capacity, excellent cycle characteristics and safety, and a battery using the same.

本発明による負極は、構成元素として、スズと、コバルトと、炭素とを少なくとも含有し、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が30質量%以上70質量%以下である負極活物質と、有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤とを含むものである。   The negative electrode according to the present invention contains at least tin, cobalt, and carbon as constituent elements, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and the total of tin and cobalt. The negative electrode active material whose ratio of cobalt to 30 mass% or more and 70 mass% or less is included, and at least one kind of additive selected from the group consisting of organic acids and organic acid salts.

本発明による電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、負極は、構成元素として、スズと、コバルトと、炭素とを少なくとも含有し、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が30質量%以上70質量%以下である負極活物質と、有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤とを含むものである。   The battery according to the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode contains at least tin, cobalt, and carbon as constituent elements, and the carbon content is 9.9% by mass or more. At least one member selected from the group consisting of a negative electrode active material that is 29.7% by mass or less and the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt is 30% by mass to 70% by mass, and an organic acid and an organic acid salt Seed additives.

本発明の負極によれば、構成元素として、スズを含む負極活物質を含有するようにしたので、高容量を得ることができる。また、この負極活物質が構成元素としてコバルトを含み、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合を30質量%以上70質量%以下とするようにしたので、高容量を保ちつつ、サイクル特性を向上させることができる。更に、この負極活物質が構成元素として炭素を含み、その含有量を9.9質量%以上29.7質量%以下とするようにしたので、サイクル特性をより向上させることができる。加えて、有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤を含むようにしたので、安全性を向上させることができる。よって、この負極を用いた本発明の電池によれば、高容量を得ることができると共に、優れたサイクル特性および安全性を得ることができる。   According to the negative electrode of the present invention, since the negative electrode active material containing tin is contained as a constituent element, a high capacity can be obtained. In addition, the negative electrode active material contains cobalt as a constituent element, and the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt is set to 30% by mass or more and 70% by mass or less, thereby improving cycle characteristics while maintaining a high capacity. Can be made. Furthermore, since this negative electrode active material contains carbon as a constituent element and its content is set to 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, cycle characteristics can be further improved. In addition, since at least one additive from the group consisting of organic acids and organic acid salts is included, safety can be improved. Therefore, according to the battery of the present invention using this negative electrode, a high capacity can be obtained, and excellent cycle characteristics and safety can be obtained.

特に、負極活物質層における有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤の含有量を5質量%以下とすれば、高い効果を得ることができる。また、添加剤として酢酸リチウム,酢酸ナトリウム,リン酸リチウムおよびシュウ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むようにしても高い効果を得ることができる。   In particular, when the content of at least one additive selected from the group consisting of an organic acid and an organic acid salt in the negative electrode active material layer is 5% by mass or less, a high effect can be obtained. Moreover, even if it includes at least one member selected from the group consisting of lithium acetate, sodium acetate, lithium phosphate and lithium oxalate as an additive, a high effect can be obtained.

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負極10の構成を表したものである。負極10は、例えば、一対の対向面を有する負極集電体11と、負極集電体11の片面に設けられた負極活物質層12とを有している。なお、図示しないが、負極集電体11の両面に負極活物質層12を設けるようにしてもよい。   FIG. 1 illustrates a configuration of a negative electrode 10 according to an embodiment of the present invention. The negative electrode 10 includes, for example, a negative electrode current collector 11 having a pair of opposed surfaces, and a negative electrode active material layer 12 provided on one surface of the negative electrode current collector 11. Although not shown, the negative electrode active material layers 12 may be provided on both surfaces of the negative electrode current collector 11.

負極集電体11は、良好な電気化学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有することが好ましく、例えば、銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料により構成されている。特に、銅は高い電気伝導性を有するので好ましい。   The negative electrode current collector 11 preferably has good electrochemical stability, electrical conductivity, and mechanical strength, and is made of, for example, a metal material such as copper, nickel, or stainless steel. In particular, copper is preferable because it has high electrical conductivity.

負極活物質層12は、例えば、リチウムなどと反応可能であり、構成元素として、スズとコバルトとを含む負極活物質を含有している。スズは単位質量あたりのリチウムの反応量が高く、高い容量を得ることができるからである。また、スズ単体では十分なサイクル特性を得ることは難しいが、コバルトを含むことによりサイクル特性を向上させることができるからである。   The negative electrode active material layer 12 can react with, for example, lithium, and contains a negative electrode active material containing tin and cobalt as constituent elements. This is because tin has a high reaction amount of lithium per unit mass, and a high capacity can be obtained. Moreover, it is difficult to obtain sufficient cycle characteristics with tin alone, but the cycle characteristics can be improved by including cobalt.

この負極活物質におけるコバルトの含有量は、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合で、30質量%以上70質量%以下の範囲内であることが好ましく、30質量%以上60%質量以下の範囲内であればより好ましい。割合が低いとコバルトの含有量が低下し十分なサイクル特性が得られず、また、割合が高いとスズの含有量が低下し、従来の負極材料、例えば炭素材料を上回る容量が得られないからである。   The cobalt content in the negative electrode active material is the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt, and is preferably in the range of 30% by mass to 70% by mass, and in the range of 30% by mass to 60% by mass. If it is in, it is more preferable. If the ratio is low, the cobalt content decreases and sufficient cycle characteristics cannot be obtained, and if the ratio is high, the tin content decreases and a capacity exceeding conventional negative electrode materials such as carbon materials cannot be obtained. It is.

この負極活物質は、また、構成元素として、スズおよびコバルトに加えて炭素を含んでいる。炭素を含むことによりサイクル特性をより向上させることができるからである。炭素の含有量は、9.9質量%以上29.7質量%以下の範囲内であることが好ましく、14.9質量%以上29.7質量%以下の範囲内、特に16.8質量%以上24.8質量%以下の範囲内であればより好ましい。この範囲内において高い効果を得ることができるからである。   The negative electrode active material also contains carbon as a constituent element in addition to tin and cobalt. This is because the cycle characteristics can be further improved by including carbon. The carbon content is preferably in the range of 9.9% by mass to 29.7% by mass, more preferably in the range of 14.9% by mass to 29.7% by mass, particularly 16.8% by mass or more. It is more preferable if it is in the range of 24.8% by mass or less. This is because a high effect can be obtained within this range.

この負極活物質は、構成元素として、これらに加えて、ケイ素を含んだ方が好ましい場合もある。ケイ素は単位質量あたりのリチウムの反応量が高く、容量をより向上させることができるからである。ケイ素の含有量は、0.5質量%以上7.9質量%以下の範囲内であることが好ましい。少ないと容量を高くする効果が十分でなく、多いと充放電に伴い微粉化して充放電サイクル特性を低下させてしまうからである。   In some cases, the negative electrode active material preferably contains silicon as a constituent element. This is because silicon has a high reaction amount of lithium per unit mass and can further improve the capacity. The silicon content is preferably in the range of 0.5 mass% or more and 7.9 mass% or less. If the amount is too small, the effect of increasing the capacity is not sufficient, and if the amount is large, the charge / discharge is pulverized and the charge / discharge cycle characteristics are deteriorated.

この負極活物質は、また、構成元素として、鉄,ニッケルおよびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含んだ方が好ましい場合もある。サイクル特性をより向上させることができるからである。鉄の含有量は、0.3質量%以上5.9質量%以下の範囲内であることが好ましい。また、ニッケルおよびクロムの含有量は、0.1質量%以上3.0質量%以下の範囲内であることが好ましい。少ないと充放電サイクル特性を向上させる効果が十分でなく、また、多いとスズの含有量が低下し十分な容量が得られないからである。これらの元素は、ケイ素と共に含まれていてもよい。   In some cases, the negative electrode active material preferably contains at least one member selected from the group consisting of iron, nickel, and chromium (Cr) as a constituent element. This is because the cycle characteristics can be further improved. The iron content is preferably in the range of 0.3 mass% or more and 5.9 mass% or less. Moreover, it is preferable that content of nickel and chromium exists in the range of 0.1 to 3.0 mass%. When the amount is small, the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics is not sufficient, and when the amount is large, the tin content is lowered and a sufficient capacity cannot be obtained. These elements may be contained together with silicon.

この負極活物質は、更にまた、構成元素として、インジウム,ニオブ,ゲルマニウム,チタン,モリブデン,アルミニウム,リン,ガリウムおよびビスマスからなる群のうちの少なくとも1種を含んだ方が好ましい場合もある。サイクル特性をより向上させることができるからである。これらの含有量は、14.9質量%以下の範囲内であることが好ましく、2.4質量%以上14.9質量%以下の範囲内、特に4.0質量%以上12.9質量%以下の範囲内であればより好ましい。少ないと十分な効果が得られず、多いとスズの含有量が低下して十分な容量が得られず、また充放電サイクル特性も低下してしまうからである。これらの元素は、ケイ素,鉄,ニッケルあるいはクロムと共に含まれていてもよい。   In some cases, the negative electrode active material preferably contains at least one member selected from the group consisting of indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus, gallium, and bismuth as a constituent element. This is because the cycle characteristics can be further improved. These contents are preferably in the range of 14.9% by mass or less, preferably in the range of 2.4% by mass or more and 14.9% by mass or less, particularly 4.0% by mass or more and 12.9% by mass or less. If it is in the range, it is more preferable. If the amount is too small, a sufficient effect cannot be obtained. If the amount is large, the tin content decreases, a sufficient capacity cannot be obtained, and charge / discharge cycle characteristics also deteriorate. These elements may be contained together with silicon, iron, nickel or chromium.

また、この負極活物質は、結晶性の低いまたは非晶質な相を有している。この相は、リチウムなどと反応可能な反応相であり、これにより優れたサイクル特性を得ることができるようになっている。この相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定X線としてCuKα線を用い、挿引速度を1°/minとした場合に、回折角2θで1.0°以上であることが好ましい。リチウムなどをより円滑に吸蔵および放出させることができると共に、電解質との反応性をより低減させることができるからである。   The negative electrode active material has a low crystallinity or amorphous phase. This phase is a reaction phase capable of reacting with lithium or the like, whereby excellent cycle characteristics can be obtained. The half width of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of this phase is 1.0 ° or more at a diffraction angle 2θ when CuKα ray is used as the specific X-ray and the drawing speed is 1 ° / min. Is preferred. This is because lithium and the like can be occluded and released more smoothly, and the reactivity with the electrolyte can be further reduced.

なお、X線回折により得られた回折ピークがリチウムなどと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、リチウムなどとの電気化学的反応の前後におけるX線回折チャートを比較することにより容易に判断することができる。例えば、リチウムなどとの電気化学的反応の前後において回折ピークの位置が変化すれば、リチウムなどと反応可能な反応相に対応するものである。この負極活物質では、結晶性の低いまたは非晶質な反応相の回折ピークが例えば2θ=20°〜50°の間に見られる。この結晶性の低いまたは非晶質な反応相は、例えば上述した各構元素を含んでおり、主に炭素により低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。   Whether the diffraction peak obtained by X-ray diffraction corresponds to the reaction phase capable of reacting with lithium or the like is compared with the X-ray diffraction chart before and after the electrochemical reaction with lithium or the like. Can be easily determined. For example, if the position of the diffraction peak changes before and after an electrochemical reaction with lithium or the like, it corresponds to a reaction phase capable of reacting with lithium or the like. In this negative electrode active material, a diffraction peak of a low crystallinity or amorphous reaction phase is observed, for example, between 2θ = 20 ° and 50 °. This low crystallinity or amorphous reaction phase contains, for example, each constituent element described above, and is considered to be low crystallized or amorphous mainly by carbon.

なお、この負極活物質は、この結晶性の低いまたは非晶質な相に加えて、各構成元素の単体または一部を含む相を有している場合もある。   In addition to the low crystalline or amorphous phase, the negative electrode active material may have a phase containing a single element or a part of each constituent element.

更に、この負極活物質は、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。   Further, in this negative electrode active material, it is preferable that at least a part of carbon as a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element as another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but this is because such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon with other elements. .

元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)が挙げられる。このXPSは、軟X線(市販の装置ではAl−Kα線、またはMg−Kα線を用いる)を試料表面に照射し、試料表面から飛び出してくる光電子の運動エネルギーを測定することによって、試料表面から数nmの領域の元素組成、および元素の結合状態を調べる方法である。   As a measuring method for examining the bonding state of elements, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be cited. This XPS irradiates a sample surface with soft X-rays (Al-Kα ray or Mg-Kα ray is used in a commercial apparatus), and measures the kinetic energy of photoelectrons jumping out from the sample surface. To elemental composition in the region of several nanometers and the bonding state of the elements.

元素の内殻軌道電子の束縛エネルギーは、第1近似的には、元素上の電荷密度と相関して変化する。例えば、炭素元素の電荷密度が近傍に存在する元素との相互作用により減少した場合には、2p電子などの外殻電子が減少しているので、炭素元素の1s電子は殻から強い束縛力を受けることになる。すなわち、元素の電荷密度が減少すると、束縛エネルギーは高くなる。XPSでは、束縛エネルギーが高くなると、高いエネルギー領域にピークはシフトするようになっている。   The binding energy of the core orbital electrons of the element changes in a first approximation in correlation with the charge density on the element. For example, when the charge density of the carbon element is decreased due to the interaction with an element present in the vicinity, the outer electrons such as 2p electrons are decreased, so that the 1s electron of the carbon element has a strong binding force from the shell. Will receive. That is, the binding energy increases as the charge density of the element decreases. In XPS, when the binding energy increases, the peak shifts to a high energy region.

XPSでは、炭素の1s軌道(C1s)のピークは、グラファイトであれば、金原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正された装置において、284.5eVに現れる。また、表面汚染炭素であれば、284.8eVに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、C1sのピークは、284.5eVよりも低い領域に現れる。すなわち、負極活物質について得られるC1sの合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる場合には、負極活物質に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。   In XPS, the peak of the carbon 1s orbital (C1s) appears at 284.5 eV in an energy calibrated apparatus so that the peak of the gold atom 4f orbital (Au4f) is obtained at 84.0 eV if it is graphite. . Moreover, if it is surface contamination carbon, it will appear at 284.8 eV. On the other hand, when the charge density of the carbon element increases, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV. That is, when the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the negative electrode active material appears in a region lower than 284.5 eV, at least a part of the carbon contained in the negative electrode active material is a metal element or a half of other constituent elements. Combined with metal elements.

なお、負極活物質のXPS測定に際しては、表面が表面汚染炭素で覆われている場合、XPS装置に付属のアルゴンイオン銃で表面を軽くスパッタすることが好ましい。また、測定対象の負極活物質が後述のように電池の負極中に存在する場合には、電池を解体して負極を取り出した後、炭酸ジメチルなどの揮発性溶媒で洗浄するとよい。負極の表面に存在する揮発性の低い溶媒と電解質塩とを除去するためである。これらのサンプリングは、不活性雰囲気下で行うことが望ましい。   In the XPS measurement of the negative electrode active material, when the surface is covered with surface-contaminated carbon, it is preferable to lightly sputter the surface with an argon ion gun attached to the XPS apparatus. Further, when the negative electrode active material to be measured is present in the negative electrode of the battery as described later, the battery is disassembled and the negative electrode is taken out and then washed with a volatile solvent such as dimethyl carbonate. This is for removing the low-volatile solvent and the electrolyte salt present on the surface of the negative electrode. These samplings are desirably performed under an inert atmosphere.

また、XPS測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばC1sのピークを用いる。通常、物質表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、これをエネルギー基準とする。なお、XPS測定では、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークと負極活物質中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、負極活物質中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In XPS measurement, for example, the peak of C1s is used to correct the energy axis of the spectrum. Usually, since surface-contaminated carbon exists on the surface of the substance, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, and this is used as an energy standard. In the XPS measurement, the waveform of the peak of C1s is obtained as a form including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the negative electrode active material. For example, by analyzing using commercially available software, The peak of surface contamination carbon and the peak of carbon in the negative electrode active material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

この負極活物質は、例えば各構成元素の原料を混合して電気炉,高周波誘導炉あるいはアーク溶解炉などにより溶解しその後凝固することにより、また、ガスアトマイズあるいは水アトマイズなどの各種アトマイズ法、各種ロール法、またはメカニカルアロイング法あるいはメカニカルミリング法などのメカノケミカル反応を利用した方法により製造することができる。中でも、メカノケミカル反応を利用した方法により製造することが好ましい。負極活物質を低結晶化あるいは非晶質な構造とすることができるからである。この方法には、例えば、遊星ボールミル装置を用いることができる。   This negative electrode active material is prepared by, for example, mixing raw materials of various constituent elements, melting them in an electric furnace, a high frequency induction furnace, an arc melting furnace, etc., and then solidifying them, various atomizing methods such as gas atomization or water atomization, various rolls, etc. Or a method using a mechanochemical reaction such as a mechanical alloying method or a mechanical milling method. Especially, it is preferable to manufacture by the method using a mechanochemical reaction. This is because the negative electrode active material can have a low crystallinity or an amorphous structure. In this method, for example, a planetary ball mill device can be used.

原料には、各構成元素の単体を混合して用いてもよいが、炭素以外の構成元素の一部については合金を用いることが好ましい。このような合金に炭素を加えてメカニカルアロイング法により合成することにより、低結晶化あるいは非晶質な構造を有するようにすることができ、反応時間の短縮も図ることができるからである。なお、原料の形態は粉体であってもよいし、塊状であってもよい。   The raw material may be a mixture of individual constituent elements, but an alloy is preferably used for some constituent elements other than carbon. This is because by adding carbon to such an alloy and synthesizing it by a mechanical alloying method, the alloy can have a low crystallinity or an amorphous structure, and the reaction time can be shortened. The raw material may be in the form of a powder or a lump.

原料として用いる炭素には、難黒鉛化炭素,易黒鉛化炭素,グラファイト,熱分解炭素類,コークス,ガラス状炭素類,有機高分子化合物焼成体,活性炭およびカーボンブラックなどの炭素材料のいずれか1種または2種以上を用いることができる。このうち、コークス類には、ピッチコークス,ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子化合物を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。これらの炭素材料の形状は、繊維状,球状,粒状あるいは鱗片状のいずれでもよい。   The carbon used as a raw material is any one of carbon materials such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, coke, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, activated carbon, and carbon black. Species or two or more can be used. Among these, cokes include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Organic polymer compound fired bodies are carbonized by firing polymer compounds such as phenol resin and furan resin at an appropriate temperature. What you did. The shape of these carbon materials may be any of fibrous, spherical, granular or scale-like.

負極活物質層12は、必要に応じて結着剤あるいは導電助剤などの他の材料を含んでいてもよい。結着剤としては、例えばポリアクリル酸,カルボキシメチルセルロース,ポリテトラフルオロエチレン,ポリフッ化ビニリデン,フッ化ビニリデンの共重合体,ポリビニルアルコール,澱粉,ジアセチルセルロース,ヒドロキシプロピルセルロース,ポリビニルクロリド,ポリビニルピロリドン,ポリエチレン,ポリプロピレン,スチレンブタジエンゴム(SBR),エチレンプロピレンジエン三元共重合体(EPDM),スルホン化エチレンプロピレンジエン三元共重合体,フッ素ゴム,ポリブタジエンあるいはポリエチレンオキシドが挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン,フッ化ビニリデンの共重合体,スチレンブタジエンゴムあるいはカルボキシメチルセルロースが好ましい。結着性に優れ、電池性能を向上させることができるからである。結着剤は1種類を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。   The negative electrode active material layer 12 may contain other materials such as a binder or a conductive aid as necessary. Examples of the binder include polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride copolymer, polyvinyl alcohol, starch, diacetyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, and polyethylene. , Polypropylene, styrene butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene terpolymer (EPDM), sulfonated ethylene propylene diene terpolymer, fluorine rubber, polybutadiene or polyethylene oxide. Among these, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or carboxymethyl cellulose is preferable. It is because it is excellent in binding property and battery performance can be improved. One type of binder may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

導電助剤は、充放電に伴い負極活物質が膨張・収縮しても、負極活物質層12の内部および負極活物質層12と負極集電体11との間における電子伝導性を確保するためのものである。   The conductive auxiliary agent ensures electron conductivity inside the negative electrode active material layer 12 and between the negative electrode active material layer 12 and the negative electrode current collector 11 even when the negative electrode active material expands and contracts due to charge and discharge. belongs to.

導電助剤としては、例えば、鱗状黒鉛,鱗片状黒鉛あるいは土状黒鉛などの天然黒鉛類、石油コークス,石炭コークス,メソフェーズピッチ,あるいはポリアクリロニトリル(PAN),レーヨン,ポリアミド,リグニン,ポリビニルアルコールなどを高温で焼成したもの,気相成長炭素繊維あるいはカーボンナノチューブなどの人造黒鉛類、アセチレンブラック,ファーネスブラック,ケッチェンブラック,チャンネルブラック,ランプブラックあるいはサーマルブラックなどのカーボンブラック類、アスファルトピッチ,コールタール,活性炭,メソフューズピッチあるいはポリアセンなどの炭素材料、銅,ニッケル,アルミニウム,銀(Ag)などの金属粉類あるいは金属繊維類、酸化亜鉛あるいはチタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、または酸化チタンなどの導電性金属酸化物が挙げられる。中でも、天然黒鉛あるいは気相成長炭素繊維,カーボンナノチューブなどの人造黒鉛に代表されるグラファイト類、またはカーボンブラック類が好ましい。導電助剤は1種類を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of conductive aids include natural graphite such as scaly graphite, scaly graphite or earthy graphite, petroleum coke, coal coke, mesophase pitch, or polyacrylonitrile (PAN), rayon, polyamide, lignin, polyvinyl alcohol, and the like. Fired at high temperature, artificial graphite such as vapor grown carbon fiber or carbon nanotube, carbon black such as acetylene black, furnace black, ketjen black, channel black, lamp black or thermal black, asphalt pitch, coal tar, Carbon materials such as activated carbon, mesofuse pitch or polyacene, metal powders such as copper, nickel, aluminum, silver (Ag) or metal fibers, conductive wires such as zinc oxide or potassium titanate Car acids, or conductive metal oxides such as titanium oxide. Of these, natural graphite, graphites typified by artificial graphite such as vapor-grown carbon fiber and carbon nanotubes, or carbon blacks are preferable. One type of conductive assistant may be used alone, or two or more types may be used in combination.

負極活物質層12は、また、熱安定性を向上可能な添加剤として、有機酸あるいは有機酸塩を含んでいる。有機酸としては、例えば1分子中にカルボン酸基(−COOH),リン酸基(−PO3 H),スルホン酸基(−SO3 H),スルフィン酸基(−SO2 H),スルフェン酸基(−SOH),ホウ酸基(−BO3 3 ),フェノール基を有するものが挙げられ、中でも、カルボン酸基を1基または2基有する有機化合物、またはリン酸基を有する有機化合物が好ましい。有機酸塩としては、例えば上述した有機酸のリチウム塩,ナトリウム塩,カリウム塩,セシウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩あるいはバリウム塩が挙げられ、中でも、リチウム塩,ナトリウム塩あるいはカリウム塩が好ましく、具体的には、酢酸リチウム,酢酸ナトリウム,リン酸リチウムあるいはシュウ酸リチウムが好ましい。高い効果が得られるからである。 The negative electrode active material layer 12 also contains an organic acid or an organic acid salt as an additive capable of improving the thermal stability. Examples of the organic acid include a carboxylic acid group (—COOH), a phosphoric acid group (—PO 3 H), a sulfonic acid group (—SO 3 H), a sulfinic acid group (—SO 2 H), and sulfenic acid in one molecule. Examples thereof include those having a group (—SOH), a boric acid group (—BO 3 H 3 ), and a phenol group. Among them, an organic compound having one or two carboxylic acid groups, or an organic compound having a phosphoric acid group is used. preferable. Examples of the organic acid salt include lithium salts, sodium salts, potassium salts, cesium salts, magnesium salts, calcium salts, and barium salts of the organic acids described above, and among them, lithium salts, sodium salts, and potassium salts are preferable. Specifically, lithium acetate, sodium acetate, lithium phosphate or lithium oxalate is preferable. This is because a high effect can be obtained.

有機酸および有機酸塩の含有量は、例えば、負極活物質層12を構成する材料全体に対して5質量%以下であることが好ましい。多いと容量が低下してしまうからである。   For example, the content of the organic acid and the organic acid salt is preferably 5% by mass or less with respect to the entire material constituting the negative electrode active material layer 12. This is because if the amount is large, the capacity decreases.

負極10は、例えば、次のようにして製造することができる。   The negative electrode 10 can be manufactured as follows, for example.

まず、上述した負極活物質と、有機酸あるいは有機酸塩と、必要に応じて結着剤および導電助剤とを、例えば水、N−メチル−2−ピロリドンあるいはメチルイソブチルケトンなどの分散媒に分散し、負極合剤スラリーとする。   First, the negative electrode active material described above, an organic acid or an organic acid salt, and, if necessary, a binder and a conductive auxiliary agent in a dispersion medium such as water, N-methyl-2-pyrrolidone, or methyl isobutyl ketone. Disperse to obtain a negative electrode mixture slurry.

なお、負極合剤スラリーには、必要に応じて増粘剤などを添加してもよい。増粘剤としては、例えば、澱粉、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩,ナトリウム塩あるいはカリウム塩、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、またはジアセチルセルロースが挙げられる。増粘剤は1種類を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。   In addition, you may add a thickener etc. to a negative mix slurry as needed. Examples of the thickener include starch, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose ammonium salt, sodium salt or potassium salt, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, or diacetyl cellulose. One thickener may be used alone, or two or more thickeners may be mixed and used.

負極活物質、有機酸あるいは有機酸塩、結着剤および導電助剤などの混合、混練、あるいは分散媒への分散には、公知のニーダー、ミキサー、ホモジナイザー、ディゾルバー、プラネタリミキサー、ペイントシェイカー、あるいはサンドミルなどのいずれの混合攪拌機を用いてもよい。   For mixing, kneading, or dispersing in a dispersion medium such as a negative electrode active material, an organic acid or an organic acid salt, a binder and a conductive aid, a known kneader, mixer, homogenizer, dissolver, planetary mixer, paint shaker, or Any mixing stirrer such as a sand mill may be used.

次いで、この負極合剤スラリーをドクターブレード法などにより負極集電体11に均一に塗布し、塗布層を形成する。続いて、この塗布層を乾燥させて分散媒を除去したのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層12を形成する。これにより、図1に示した負極10が得られる。   Next, the negative electrode mixture slurry is uniformly applied to the negative electrode current collector 11 by a doctor blade method or the like to form a coating layer. Subsequently, after drying the coating layer to remove the dispersion medium, the negative electrode active material layer 12 is formed by compression molding using a roll press or the like. Thereby, the negative electrode 10 shown in FIG. 1 is obtained.

この負極10は、例えば、次のようにして二次電池に用いられる。   This negative electrode 10 is used for a secondary battery as follows, for example.

(第1の電池)
図2はその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21の内部に、帯状の正極31と帯状の負極10とがセパレータ32を介して積層し巻回された巻回電極体30を有している。電池缶21は、例えばニッケルのめっきがされた鉄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21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32に含浸されている。また、巻回電極体30を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板22,23がそれぞれ配置されている。
(First battery)
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the secondary battery. This secondary battery is called a so-called cylindrical type, and a winding in which a strip-like positive electrode 31 and a strip-like negative electrode 10 are laminated and wound via a separator 32 inside a substantially hollow cylindrical battery can 21. An electrode body 30 is provided. The battery can 21 is made of, for example, iron plated with nickel, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 21, an electrolytic solution that is a liquid electrolyte is injected and impregnated in the separator 32. In addition, a pair of insulating plates 22 and 23 are respectively disposed perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 30.

電池缶21の開放端部には、電池蓋24と、この電池蓋24の内側に設けられた安全弁機構25および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)26とが、ガスケット27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21の内部は密閉されている。電池蓋24は、例えば、電池缶21と同様の材料により構成されている。安全弁機構25は、熱感抵抗素子26を介して電池蓋24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25Aが反転して電池蓋24と巻回電極体30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26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27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 21, a battery lid 24, a safety valve mechanism 25 and a thermal resistance element (PTC element) 26 provided inside the battery lid 24 are interposed via a gasket 27. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 21 is sealed. The battery lid 24 is made of the same material as the battery can 21, for example. The safety valve mechanism 25 is electrically connected to the battery lid 24 via the heat sensitive resistance element 26, and the disk plate 25A 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 24 and the wound electrode body 30 is cut off. When the temperature rises, the heat-sensitive resistor element 26 limits the current by increasing the resistance value, and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 27 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体30は、例えば、センターピン33を中心に巻回されている。巻回電極体30の正極31にはアルミニウムなどよりなる正極リード34が接続されており、負極10にはニッケルなどよりなる負極リード35が接続されている。正極リード34は安全弁機構25に溶接されることにより電池蓋24と電気的に接続されており、負極リード35は電池缶21に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 30 is wound around a center pin 33, for example. A positive electrode lead 34 made of aluminum or the like is connected to the positive electrode 31 of the spirally wound electrode body 30, and a negative electrode lead 35 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 10. The positive electrode lead 34 is welded to the safety valve mechanism 25 to be electrically connected to the battery lid 24, and the negative electrode lead 35 is welded to and electrically connected to the battery can 21.

図3は図2に示した巻回電極体30の一部を拡大して表すものである。負極10は上述した構成を有している。これにより、高容量を保ちつつ、サイクル特性を向上させることができ、更に熱安定性を向上させることができるようになっている。なお、図3では、負極活物質層12は、負極集電体11の両面に形成されているように表されている。   FIG. 3 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The negative electrode 10 has the above-described configuration. As a result, the cycle characteristics can be improved while maintaining a high capacity, and the thermal stability can be further improved. In FIG. 3, the negative electrode active material layer 12 is represented as being formed on both surfaces of the negative electrode current collector 11.

正極31は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体31Aの両面あるいは片面に正極活物質層31Bが設けられた構造を有している。正極集電体31Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層31Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じて人造黒鉛あるいはカーボンブラックなどの導電助剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。   The positive electrode 31 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 31B is provided on both surfaces or one surface of a positive electrode current collector 31A having a pair of opposed surfaces. The positive electrode current collector 31A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode active material layer 31B includes, for example, any one or more of positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a positive electrode active material, and artificial graphite or carbon black as necessary. And a binder such as polyvinylidene fluoride.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、TiS2 ,MoS2 ,NbSe2 あるいはV2 5 などのリチウムを含有しない金属硫化物あるいは酸化物などや、化学式がLix M1O2 (M1は1種以上の遷移金属を表す。xは電池の充放電状態によって異なり、一般に0.05≦x≦1.10である。)で表される化合物を主体とするリチウム複合酸化物、または特定のポリマーなどが挙げられる。正極材料は、1種類を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include metal sulfides or oxides that do not contain lithium, such as TiS 2 , MoS 2 , NbSe 2, and V 2 O 5, and a chemical formula of Li x M1O 2 ( M1 represents one or more transition metals, x is different depending on the charge / discharge state of the battery, and is generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10. Specific polymers are exemplified. As the positive electrode material, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

中でも、化学式Lix M1O2 において、遷移金属M1としてコバルト,ニッケルおよびマンガンからなる群のうちの少なくとも1種を含むリチウム複合酸化物が好ましい。具体的には、LiCoO2 ,LiNiO2 ,Liy Niz Co1-z 2 (yおよびzは電池の充放電状態によって異なり、一般に0<y<1、0.2<z<1.0である。)あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物などが挙げられる。これらリチウム複合酸化物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるからである。 Among these, in the chemical formula Li x M1O 2 , a lithium composite oxide containing at least one member selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese as the transition metal M1 is preferable. Specifically, LiCoO 2, LiNiO 2, Li y Ni z Co 1-z O 2 (y and z vary according to charge and discharge state of the battery, generally 0 <y <1,0.2 <z < 1.0 Or a lithium manganese composite oxide having a spinel structure. This is because these lithium composite oxides can obtain a high voltage and a high energy density.

セパレータ32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。   The separator 32 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. May be.

セパレータ32には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、例えば有機溶媒などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。非水溶媒には、例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、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、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、あるいはプロピオン酸エステルが用いられる。これらは単独で使用してもよく、複数種を混合して用いてもよい。   The separator 32 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. This electrolytic solution contains, for example, a nonaqueous solvent such as an organic solvent and an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent. Nonaqueous solvents include, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1 , 3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetate, butyrate, or propionate. These may be used alone or in combination of two or more.

電解質塩には、例えば、LiClO4 ,LiAsF6 ,LiPF6 ,LiBF4 ,LiB(C6 5 4 ,CH3 SO3 Li,CF3 SO3 Li,LiClあるいはLiBrが用いられる。これらは1種類を単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 For example, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, or LiBr is used as the electrolyte salt. These may be used alone or in combination of two or more.

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、上述したようにして負極10を作製する。次いで、例えば、正極活物質と、必要に応じて導電助剤および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−ピロリドンなどの分散媒に分散してペースト状の正極合剤スラリーとする。この正極合剤スラリーを正極集電体31Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層31Bを形成し、正極31を作製する。   First, for example, the negative electrode 10 is produced as described above. Next, for example, a positive electrode active material is mixed with a conductive additive and a binder as necessary to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a dispersion medium such as N-methyl-2-pyrrolidone. Thus, a paste-like positive electrode mixture slurry is obtained. The positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 31A and the solvent is dried. Then, the positive electrode active material layer 31B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the positive electrode 31 is manufactured.

続いて、正極集電体31Aに正極リード34を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体11に負極リード35を溶接などにより取り付ける。そののち、正極31と負極10とをセパレータ32を介して積層して巻回し、正極リード34の先端部を安全弁機構25に溶接すると共に、負極リード35の先端部を電池缶21に溶接して、巻回した正極31および負極10を一対の絶縁板22,23で挟み電池缶21の内部に収納する。次いで、例えば、電解質を電池缶21の内部に注入し、セパレータ32に含浸させる。そののち、電池缶21の開口端部に電池蓋24,安全弁機構25および熱感抵抗素子26をガスケット27を介してかしめることにより固定する。これにより、図2および図3に示した二次電池が形成される。   Subsequently, the positive electrode lead 34 is attached to the positive electrode current collector 31A by welding or the like, and the negative electrode lead 35 is attached to the negative electrode current collector 11 by welding or the like. After that, the positive electrode 31 and the negative electrode 10 are laminated and wound via the separator 32, and the tip of the positive electrode lead 34 is welded to the safety valve mechanism 25 and the tip of the negative electrode lead 35 is welded to the battery can 21. The wound positive electrode 31 and negative electrode 10 are sandwiched between a pair of insulating plates 22 and 23 and housed inside the battery can 21. Next, for example, an electrolyte is injected into the battery can 21 and impregnated in the separator 32. After that, the battery lid 24, the safety valve mechanism 25, and the heat sensitive resistance element 26 are fixed to the opening end of the battery can 21 by caulking through a gasket 27. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 2 and 3 is formed.

この二次電池では、充電を行うと、正極活物質層31Bからリチウムイオンが放出され、セパレータ32に含浸された電解質を介して、負極活物質層12に吸蔵される。次いで、放電を行うと、負極活物質層12からリチウムイオンが放出され、セパレータ32に含浸された電解質を介して、正極活物質層31Bに吸蔵される。ここでは、負極10が、スズ,コバルトおよび炭素を上述した割合で含む負極活物質を含有しているので、高い容量を保ちつつ、サイクル特性が改善される。また、有機酸あるいは有機酸塩を含有しているので、熱安定性が向上する。   In this secondary battery, when charged, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 31 </ b> B and inserted in the negative electrode active material layer 12 through the electrolyte impregnated in the separator 32. Next, when discharging is performed, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 12 and inserted in the positive electrode active material layer 31 </ b> B through the electrolyte impregnated in the separator 32. Here, since the negative electrode 10 contains the negative electrode active material containing tin, cobalt, and carbon in the above-described proportions, the cycle characteristics are improved while maintaining a high capacity. Further, since it contains an organic acid or an organic acid salt, the thermal stability is improved.

このように本実施の形態に係る負極10によれば、構成元素として、スズを含む負極活物質を含有するようにしたので、高容量を得ることができる。また、この負極活物質が構成元素としてコバルトを含み、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合を30質量%以上70質量%以下とするようにしたので、高容量を保ちつつ、サイクル特性を向上させることができる。更に、この負極活物質が構成元素として炭素を含み、その含有量を9.9質量%以上29.7質量%以下とするようにしたので、サイクル特性をより向上させることができる。加えて、有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤を含むようにしたので、安全性を向上させることができる。よって、この負極10を用いた本実施の形態に係る電池によれば、高容量を得ることができると共に、優れたサイクル特性および安全性を得ることができる。   Thus, according to the negative electrode 10 according to the present embodiment, since the negative electrode active material containing tin is contained as a constituent element, a high capacity can be obtained. In addition, the negative electrode active material contains cobalt as a constituent element, and the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt is set to 30% by mass or more and 70% by mass or less, thereby improving cycle characteristics while maintaining a high capacity. Can be made. Furthermore, since this negative electrode active material contains carbon as a constituent element and its content is set to 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, cycle characteristics can be further improved. In addition, since at least one additive from the group consisting of organic acids and organic acid salts is included, safety can be improved. Therefore, according to the battery according to the present embodiment using this negative electrode 10, a high capacity can be obtained, and excellent cycle characteristics and safety can be obtained.

特に、負極活物質層12における有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤の含有量を5質量%以下とすれば、高い効果を得ることができる。また、添加剤として酢酸リチウム,酢酸ナトリウム,リン酸リチウムおよびシュウ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むようにしても高い効果を得ることができる。   In particular, if the content of at least one additive selected from the group consisting of an organic acid and an organic acid salt in the negative electrode active material layer 12 is 5% by mass or less, a high effect can be obtained. Moreover, even if it includes at least one member selected from the group consisting of lithium acetate, sodium acetate, lithium phosphate and lithium oxalate as an additive, a high effect can be obtained.

(第2の電池)
図4は、第2の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、正極リード41および負極リード42が取り付けられた巻回電極体40をフィルム状の外装部材50の内部に収容したものであり、小型化,軽量化および薄型化が可能となっている。
(Second battery)
FIG. 4 shows the configuration of the second secondary battery. In this secondary battery, a wound electrode body 40 to which a positive electrode lead 41 and a negative electrode lead 42 are attached is accommodated in a film-like exterior member 50, and can be reduced in size, weight, and thickness. ing.

正極リード41,負極リード42は、それぞれ、外装部材50の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード41および負極リード42は、例えば、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 41 and the negative electrode lead 42 are led out from the inside of the exterior member 50 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 41 and the negative electrode lead 42 are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材50は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材50は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体40とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材50と正極リード41および負極リード42との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム51が挿入されている。密着フィルム51は、正極リード41および負極リード42に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 50 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. The exterior member 50 is disposed, for example, so that the polyethylene film side and the wound electrode body 40 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive. An adhesive film 51 for preventing the entry of outside air is inserted between the exterior member 50 and the positive electrode lead 41 and the negative electrode lead 42. The adhesion film 51 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 41 and the negative electrode lead 42, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材50は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 50 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図5は、図4に示した巻回電極体40のI−I線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体40は、正極43と負極10とをセパレータ44および電解質45を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ46により保護されている。   FIG. 5 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 40 shown in FIG. The wound electrode body 40 is obtained by laminating the positive electrode 43 and the negative electrode 10 via the separator 44 and the electrolyte 45 and winding them, and the outermost periphery is protected by a protective tape 46.

正極43は、正極集電体43Aの片面あるいは両面に正極活物質層43Bが設けられた構造を有している。負極10は、負極集電体11の片面あるいは両面に負極活物質層12が設けられた構造を有しており、負極活物質層12の側が正極活物質層43Bと対向するように配置されている。正極集電体43A,正極活物質層43B,およびセパレータ44の構成は、それぞれ上述した正極集電体31A,正極活物質層31B,およびセパレータ32と同様である。   The positive electrode 43 has a structure in which a positive electrode active material layer 43B is provided on one or both surfaces of the positive electrode current collector 43A. The negative electrode 10 has a structure in which a negative electrode active material layer 12 is provided on one side or both sides of a negative electrode current collector 11, and the negative electrode active material layer 12 side is disposed so as to face the positive electrode active material layer 43B. Yes. The configurations of the positive electrode current collector 43A, the positive electrode active material layer 43B, and the separator 44 are the same as those of the positive electrode current collector 31A, the positive electrode active material layer 31B, and the separator 32 described above.

電解質層45は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層45は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液(すなわち溶媒および電解質塩)の構成は、図2に示した円筒型の二次電池と同様である。高分子化合物は、例えばポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系高分子化合物、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、またはポリアクリロニトリルなどが挙げられる。特に、酸化還元安定性の観点からは、フッ素系高分子化合物が望ましい。   The electrolyte layer 45 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The gel electrolyte layer 45 is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. The configuration of the electrolytic solution (that is, the solvent and the electrolyte salt) is the same as that of the cylindrical secondary battery shown in FIG. The polymer compound is, for example, a fluorine polymer compound such as polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, or polyacrylonitrile. Etc. In particular, from the viewpoint of redox stability, a fluorine-based polymer compound is desirable.

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、正極43および負極10のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層45を形成する。そののち、正極集電体43Aの端部に正極リード41を溶接により取り付けると共に、負極集電体11の端部に負極リード42を溶接により取り付ける。次いで、電解質層45が形成された正極43と負極10とをセパレータ44を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ46を接着して巻回電極体40を形成する。最後に、例えば、外装部材50の間に巻回電極体40を挟み込み、外装部材50の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード41および負極リード42と外装部材50との間には密着フィルム51を挿入する。これにより、図4および図5に示した二次電池が完成する。   First, a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 43 and the negative electrode 10, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 45. After that, the positive electrode lead 41 is attached to the end of the positive electrode current collector 43A by welding, and the negative electrode lead 42 is attached to the end of the negative electrode current collector 11 by welding. Next, the positive electrode 43 and the negative electrode 10 on which the electrolyte layer 45 is formed are laminated through a separator 44 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction and the protective tape 46 is adhered to the outermost peripheral portion. Thus, the wound electrode body 40 is formed. Finally, for example, the wound electrode body 40 is sandwiched between the exterior members 50, and the outer edges of the exterior members 50 are sealed and sealed by thermal fusion or the like. At that time, the adhesion film 51 is inserted between the positive electrode lead 41 and the negative electrode lead 42 and the exterior member 50. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 4 and 5 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極43および負極10を作製し、正極43および負極10に正極リード41および負極リード42を取り付けたのち、正極43と負極10とをセパレータ44を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ46を接着して、巻回電極体40の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材50で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材50の内部に収納する。続いて、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物とを用意し、外装部材50の内部に注入する。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 43 and the negative electrode 10 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 41 and the negative electrode lead 42 are attached to the positive electrode 43 and the negative electrode 10, the positive electrode 43 and the negative electrode 10 are stacked via the separator 44 and wound. Then, the protective tape 46 is adhered to the outermost peripheral portion to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 40. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 50, and the outer peripheral edge portion excluding one side is heat-sealed to form a bag shape and stored in the interior of the exterior member 50. Subsequently, an electrolyte composition including a solvent, an electrolyte salt, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the exterior Inject into the member 50.

電解質用組成物を注入したのち、外装部材50の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次いで、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層45を形成し、図4に示した二次電池を組み立てる。   After injecting the electrolyte composition, the opening of the exterior member 50 is heat-sealed in a vacuum atmosphere and sealed. Next, heat is applied to polymerize the monomer to obtain a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte layer 45 and assembling the secondary battery shown in FIG.

この二次電池は、第1の二次電池と同様に作用し、同様の効果を得ることができる。   This secondary battery operates in the same manner as the first secondary battery, and can obtain the same effect.

(第3の電池)
図6は、第3の二次電池の断面構成を表すものである。この二次電池は、正極リード61が取り付けられた正極62と、負極リード63が取り付けられた負極10とを、電解質層64を介して対向配置させた平板状の電極体60をフィルム状の外装部材65に収容したものである。外装部材65の構成は、上述した外装部材50と同様である。
(Third battery)
FIG. 6 illustrates a cross-sectional configuration of the third secondary battery. In this secondary battery, a flat electrode body 60 in which a positive electrode 62 to which a positive electrode lead 61 is attached and a negative electrode 10 to which a negative electrode lead 63 is attached is arranged to face each other with an electrolyte layer 64 interposed therebetween is formed into a film-like exterior. It is accommodated in the member 65. The configuration of the exterior member 65 is the same as that of the exterior member 50 described above.

正極62は、正極集電体62Aに正極活物質層62Bが設けられた構造を有している。負極10は、負極活物質層12の側が正極活物質層62Bと対向するように配置されている。正極集電体62A,正極活物質層62Bの構成は、それぞれ上述した正極集電体31A,正極活物質層31Bと同様である。   The positive electrode 62 has a structure in which a positive electrode active material layer 62B is provided on a positive electrode current collector 62A. The negative electrode 10 is disposed so that the negative electrode active material layer 12 side faces the positive electrode active material layer 62B. The configurations of the positive electrode current collector 62A and the positive electrode active material layer 62B are the same as those of the positive electrode current collector 31A and the positive electrode active material layer 31B described above, respectively.

電解質層64は、例えば、固体電解質により構成されている。固体電解質には、例えば、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、高分子固体電解質のいずれも用いることができる。無機固体電解質としては、窒化リチウムあるいはヨウ化リチウムなどを含むものなどが挙げられる。高分子固体電解質は、主に、電解質塩と電解質塩を溶解する高分子化合物とからなるものである。高分子固体電解質の高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレートなどのエステル系高分子化合物、アクリレート系高分子化合物を単独あるいは混合して、または共重合させて用いることができる。   The electrolyte layer 64 is made of, for example, a solid electrolyte. As the solid electrolyte, for example, an inorganic solid electrolyte or a polymer solid electrolyte can be used as long as the material has lithium ion conductivity. Examples of the inorganic solid electrolyte include those containing lithium nitride or lithium iodide. The polymer solid electrolyte is mainly composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. Examples of the polymer compound of the solid polymer electrolyte include, for example, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, an ester polymer compound such as polymethacrylate, and an acrylate polymer compound. Or can be copolymerized.

高分子固体電解質は、例えば、高分子化合物と、電解質塩と、混合溶剤とを混合したのち、混合溶剤を揮発させて形成することができる。また、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを、混合溶剤に溶解させ、混合溶剤を揮発させたのち、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることにより形成することもできる。   The polymer solid electrolyte can be formed, for example, by mixing a polymer compound, an electrolyte salt, and a mixed solvent, and then volatilizing the mixed solvent. Moreover, after dissolving electrolyte salt, the monomer which is a raw material of a polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary in a mixed solvent, the mixed solvent is volatilized, It can also be formed by polymerizing the monomer by applying heat to form a polymer compound.

無機固体電解質は、例えば、正極62あるいは負極10の表面にスパッタリング法,真空蒸着法,レーザーアブレーション法,イオンプレーティング法,あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition )法などの気相法、またはゾルゲル法などの液相法により形成することができる。   The inorganic solid electrolyte may be formed on the surface of the positive electrode 62 or the negative electrode 10 by a sputtering method, a vacuum deposition method, a laser ablation method, an ion plating method, a vapor phase method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or a sol-gel method. It can be formed by a liquid phase method.

この二次電池は、第1または第2の二次電池と同様に作用し、同様の効果を得ることができる。   This secondary battery operates in the same manner as the first or second secondary battery and can obtain the same effect.

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1−1〜1−4)
まず、負極活物質を作製した。原料としてコバルト粉末と、スズ粉末と、グラファイト粉末とを用意し、コバルト粉末とスズ粉末とを合金化してコバルト・スズ合金粉末を作製したのち、この合金粉末にグラファイト粉末を加えて乾式混合した。その際、原料比は、質量比で、コバルト粉末:スズ粉末:グラファイト粉末=32.6:55.4:12とした。続いて、この混合物20gを直径9mmの鋼玉約400gと共に、伊藤製作所製の遊星ボールミルの反応容器中にセットした。次いで、反応容器中をアルゴン雰囲気に置換し、毎分250回転の回転速度による10分間の運転と、10分間の休止とを運転時間の合計が30時間になるまで繰り返した。そののち、反応容器を室温まで冷却して合成された負極活物質粉末を取り出し、280メッシュのふるいを通して粗粉を取り除いた。
(Examples 1-1 to 1-4)
First, a negative electrode active material was prepared. Cobalt powder, tin powder, and graphite powder were prepared as raw materials. Cobalt powder and tin powder were alloyed to produce a cobalt-tin alloy powder, and then graphite powder was added to the alloy powder and dry mixed. At that time, the raw material ratio was cobalt powder: tin powder: graphite powder = 32.6: 55.4: 12 by mass ratio. Subsequently, 20 g of this mixture was set together with about 400 g of steel balls having a diameter of 9 mm in a reaction vessel of a planetary ball mill manufactured by Ito Seisakusho. Next, the inside of the reaction vessel was replaced with an argon atmosphere, and a 10-minute operation at a rotation speed of 250 revolutions per minute and a 10-minute pause were repeated until the total operation time reached 30 hours. Thereafter, the synthesized negative electrode active material powder was taken out by cooling the reaction vessel to room temperature, and coarse powder was removed through a 280 mesh sieve.

得られた負極活物質について組成の分析を行った。炭素の含有量は、炭素・硫黄分析装置により測定し、コバルトおよびスズの含有量は、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)発光分析により測定した。その結果、コバルトの含有量は32.4質量%、スズの含有量は55.2質量%、炭素の含有量は11.8質量%であった。また、得られた負極活物質についてX線回折を行ったところ、2θ=20°〜50°の間に広い半値幅を有する回折ピークが観察された。この回折ピークの半値幅を測定したところ、1.0°以上であった。更に、この負極活物質についてXPSを行ったところ、図7に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析すると、表面汚染炭素のピークP2と、ピークP2よりも低エネルギー側に負極活物質中におけるC1sのピークP3とが得られた。このピークP3は、284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、負極活物質中の炭素が他の元素と結合していることが確認された。   The composition of the obtained negative electrode active material was analyzed. The carbon content was measured by a carbon / sulfur analyzer, and the cobalt and tin contents were measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission analysis. As a result, the cobalt content was 32.4 mass%, the tin content was 55.2 mass%, and the carbon content was 11.8 mass%. Moreover, when X-ray diffraction was performed about the obtained negative electrode active material, the diffraction peak which has a wide half value width between 2 (theta) = 20 degrees-50 degrees was observed. When the half width of this diffraction peak was measured, it was 1.0 ° or more. Further, when XPS was performed on this negative electrode active material, a peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, a peak P2 of surface contamination carbon and a peak P3 of C1s in the negative electrode active material on the lower energy side than the peak P2 were obtained. This peak P3 was obtained in a region lower than 284.5 eV. That is, it was confirmed that carbon in the negative electrode active material was bonded to other elements.

この負極活物質粉末72質量部と、導電助剤として人造黒鉛20質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン5質量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース2質量部と、有機酸塩1質量部とを秤量し、分散媒として純水を用いてプラネタリーミキサーにより混合し、負極合剤スラリーを調製した。その際、有機酸塩は、実施例1−1では酢酸リチウムとし、実施例1−2では酢酸ナトリウムとし、実施例1−3ではリン酸リチウムとし、実施例1−4ではシュウ酸リチウムとした。   72 parts by mass of this negative electrode active material powder, 20 parts by mass of artificial graphite as a conductive additive, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, 2 parts by mass of carboxymethyl cellulose as a thickener, and 1 part by mass of an organic acid salt Were weighed and mixed with a planetary mixer using pure water as a dispersion medium to prepare a negative electrode mixture slurry. At that time, the organic acid salt was lithium acetate in Example 1-1, sodium acetate in Example 1-2, lithium phosphate in Example 1-3, and lithium oxalate in Example 1-4. .

続いて、この負極合剤スラリーを帯状の銅箔よりなる負極集電体11の上に塗布し、乾燥させたのちロールプレス機で圧縮成型し、更に、真空雰囲気中において200℃で2時間熱処理を行い負極活物質層12を形成し負極10作製した。そののち、負極集電体11の一端にニッケル製の負極リード35を取り付けた。   Subsequently, this negative electrode mixture slurry was applied onto the negative electrode current collector 11 made of a strip-shaped copper foil, dried, and then compression molded with a roll press, and further heat treated at 200 ° C. for 2 hours in a vacuum atmosphere. The negative electrode active material layer 12 was formed and the negative electrode 10 was produced. After that, a negative electrode lead 35 made of nickel was attached to one end of the negative electrode current collector 11.

また、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを0.5:1のモル比で混合し、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(LiCoO2 )を得た。このLiCoO2 91質量部と、導電助剤としてグラファイト6質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合し、分散媒であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとした。そののち、この正極合剤スラリーを帯状のアルミニウム箔よりなる正極集電体31Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層31Bを形成し正極31を作製した。そののち、正極集電体31Aの一端にアルミニウム製の正極リード34を取り付けた。 Further, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) are mixed at a molar ratio of 0.5: 1, and calcined in air at 900 ° C. for 5 hours to obtain a lithium / cobalt composite oxide (LiCoO). 2 ) got. 91 parts by mass of LiCoO 2, 6 parts by mass of graphite as a conductive additive, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a dispersion medium to mix the positive electrode. An agent slurry was obtained. After that, this positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 31A made of a strip-shaped aluminum foil, dried, and compression molded to form a positive electrode active material layer 31B to produce a positive electrode 31. After that, the positive electrode lead 34 made of aluminum was attached to one end of the positive electrode current collector 31A.

正極31および負極10をそれぞれ作製したのち、厚み25μmの微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレータ32を用意し、負極10,セパレータ32,正極31,セパレータ32の順に積層してこの積層体を渦巻状に多数回巻回し巻回電極体30を作製した。   After each of the positive electrode 31 and the negative electrode 10 is prepared, a separator 32 made of a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm is prepared. A wound electrode body 30 was produced by winding a number of times.

巻回電極体30を作製したのち、巻回電極体30を一対の絶縁板22,23で挟み、負極リード35を電池缶21に溶接すると共に、正極リード34を安全弁機構25に溶接して、巻回電極体30をニッケルめっきした鉄製の電池缶21の内部に収納した。そののち、電池缶21の内部に電解液を減圧方式により注入した。電解液には、炭酸エチレンと炭酸ジメチルとを等体積で混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を1mol/lとなるように溶解させたものを用いた。 After producing the wound electrode body 30, the wound electrode body 30 is sandwiched between the pair of insulating plates 22 and 23, the negative electrode lead 35 is welded to the battery can 21, and the positive electrode lead 34 is welded to the safety valve mechanism 25. The wound electrode body 30 was housed inside a nickel-plated iron battery can 21. After that, the electrolytic solution was injected into the battery can 21 by a reduced pressure method. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 as an electrolyte salt to 1 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed in an equal volume was used.

電池缶21の内部に電解液を注入したのち、表面にアスファルトを塗布したガスケット27を介して電池蓋24を電池缶21にかしめることにより図2に示した円筒型の二次電池を得た。   After injecting the electrolyte into the battery can 21, the battery lid 24 was caulked to the battery can 21 via a gasket 27 having asphalt coated on the surface, thereby obtaining the cylindrical secondary battery shown in FIG. .

実施例1−1〜1−4に対する比較例1−1として、有機酸塩を用いなかったことを除き、他は実施例1−1〜1−4と同様にして二次電池を作製した。   As Comparative Example 1-1 with respect to Examples 1-1 to 1-4, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4 except that the organic acid salt was not used.

得られた実施例1−1〜1−4および比較例1−1の二次電池について充放電試験を行い、初回放電容量,サイクル特性および熱安定性を調べた。それらの結果を表1に示す。その際、充電は、23℃で0.5Cの定電流充電を上限4.2Vまで行った後、4.2Vで4時間にわたり定電圧充電を行い、放電は、23℃で0.5Cの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行った。なお、初回放電容量は、実施例1−1の値を100とした場合の相対値で求めた。サイクル特性は、上述した条件で100サイクル充放電を行い、1サイクル目の放電容量を100としたときの100サイクル目の放電容量の割合から求めた。更に、熱安定性は、上述した条件で5サイクル充放電を行い、各サイクルの放電時における電池の最高温度を測定し、これらの平均値を求めた。0.5Cは、電池容量を2時間で放出できる電流値である。   The obtained secondary batteries of Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Example 1-1 were subjected to a charge / discharge test, and the initial discharge capacity, cycle characteristics, and thermal stability were examined. The results are shown in Table 1. In this case, charging is performed at a constant current of 0.5 C at 23 ° C. up to an upper limit of 4.2 V, followed by constant voltage charging at 4.2 V for 4 hours, and discharging is performed at a constant current of 0.5 C at 23 ° C. Current discharge was performed to a final voltage of 2.5V. The initial discharge capacity was determined as a relative value when the value of Example 1-1 was set to 100. The cycle characteristics were obtained from the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle when 100 cycles of charge / discharge were performed under the conditions described above and the discharge capacity at the first cycle was taken as 100. Furthermore, thermal stability performed 5 cycles charge / discharge on the conditions mentioned above, measured the highest temperature of the battery at the time of discharge of each cycle, and calculated | required these average values. 0.5 C is a current value that can discharge the battery capacity in 2 hours.

Figure 2006134684
Figure 2006134684

表1から分かるように、有機酸あるいは有機酸塩を含む負極10を用いた実施例1−1〜1−4によれば、これらを含まない負極を用いた比較例1−1よりも放電時の最高温度が低かった。   As can be seen from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-4 using the negative electrode 10 containing an organic acid or an organic acid salt, the discharge time was higher than that of Comparative Example 1-1 using a negative electrode not containing these. The maximum temperature of was low.

すなわち、負極10に有機酸あるいは有機酸塩を含むようにすれば、安全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 negative electrode 10 contains an organic acid or an organic acid salt, the safety can be improved.

(実施例2−1〜2−3)
有機酸塩である酢酸リチウムの混合割合を変化させて負極10を作製したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。その際、負極10は、実施例2−1では、負極活物質粉末70質量部と、人造黒鉛20質量部と、ポリフッ化ビニリデン5質量部と、カルボキシメチルセルロース2質量部と、酢酸リチウム3質量部とを用いて作製し、実施例2−2では、負極活物質粉末70質量部と、人造黒鉛18質量部と、ポリフッ化ビニリデン5質量部と、カルボキシメチルセルロース2質量部と、酢酸リチウム5質量部とを用いて作製し、実施例2−3では、負極活物質粉末69質量部と、人造黒鉛16質量部と、ポリフッ化ビニリデン5質量部と、カルボキシメチルセルロース2質量部と、酢酸リチウム8質量部とを用いて作製した。
(Examples 2-1 to 2-3)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the negative electrode 10 was fabricated by changing the mixing ratio of lithium acetate, which is an organic acid salt. At that time, in Example 2-1, the negative electrode 10 was 70 parts by mass of the negative electrode active material powder, 20 parts by mass of artificial graphite, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride, 2 parts by mass of carboxymethyl cellulose, and 3 parts by mass of lithium acetate. In Example 2-2, 70 parts by mass of the negative electrode active material powder, 18 parts by mass of artificial graphite, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride, 2 parts by mass of carboxymethyl cellulose, and 5 parts by mass of lithium acetate In Example 2-3, 69 parts by mass of the negative electrode active material powder, 16 parts by mass of artificial graphite, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride, 2 parts by mass of carboxymethylcellulose, and 8 parts by mass of lithium acetate were prepared. It was produced using.

得られた実施例2−1〜2−3の二次電池についても、実施例1−1と同様にして、初回放電容量,サイクル特性および熱安定性を調べた。それらの結果を実施例1−1の結果と共に表2に示す。なお、初回放電容量は、実施例1−1の値を100とした場合の相対値で求めた。   For the obtained secondary batteries of Examples 2-1 to 2-3, the initial discharge capacity, the cycle characteristics, and the thermal stability were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 2 together with the results of Example 1-1. The initial discharge capacity was determined as a relative value when the value of Example 1-1 was set to 100.

Figure 2006134684
Figure 2006134684

表2から分かるように、電池の最高温度は酢酸リチウムの割合が増大するに伴い低下し、5質量%を超えたところで一定となった。一方、初回放電容量および容量維持率は酢酸リチウムの割合が増大するに伴い低下した。   As can be seen from Table 2, the maximum temperature of the battery decreased as the proportion of lithium acetate increased and became constant when it exceeded 5 mass%. On the other hand, the initial discharge capacity and capacity retention rate decreased as the proportion of lithium acetate increased.

すなわち、負極活物質層12を構成する材料に対する有機酸あるいは有機酸塩の含有量を5質量%以下とすれば、高容量で、高いサイクル特性を保ちつつ、安全性を向上させることができ、好ましいことが分かった。   That is, if the content of the organic acid or the organic acid salt with respect to the material constituting the negative electrode active material layer 12 is 5% by mass or less, the safety can be improved while maintaining high cycle characteristics with a high capacity, It turned out to be preferable.

(実施例3−1〜3−4)
コバルトとスズとグラファイトとの原料比を表3に示したように変化させて負極活物質を合成したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。具体的には、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合(以下、Co/(Sn+Co) 比という)を37質量%で一定とし、炭素の原料比を10質量%以上30質量%以下の範囲内で変化させた。
(Examples 3-1 to 3-4)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the negative electrode active material was synthesized by changing the raw material ratio of cobalt, tin, and graphite as shown in Table 3. Specifically, the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt (hereinafter referred to as Co / (Sn + Co) ratio) is constant at 37% by mass, and the carbon raw material ratio is 10% by mass to 30% by mass. Varyed within range.

Figure 2006134684
Figure 2006134684

実施例3−1〜3−4に対する比較例3−1として、原料としてグラファイト粉末を用いなかったことを除き、他は実施例3−1〜3−4と同様にして負極活物質を合成し、二次電池を作製した。また、比較例3−2として、グラファイトの原料比を8質量%としたことを除き、他は実施例3−1〜3−4と同様にして負極活物質を合成し、二次電池を作製した。   As Comparative Example 3-1, compared with Examples 3-1 to 3-4, a negative electrode active material was synthesized in the same manner as in Examples 3-1 to 3-4 except that graphite powder was not used as a raw material. A secondary battery was produced. Further, as Comparative Example 3-2, a negative electrode active material was synthesized in the same manner as in Examples 3-1 to 3-4 except that the raw material ratio of graphite was 8 mass%, and a secondary battery was produced. did.

得られた実施例3−1〜3−4および比較例3−1,3−2の負極活物質についても、実施例1−1〜1−4と同様にして組成の分析を行った。それらの結果を表3に示す。また、実施例1−1〜1−4の負極活物質についてX線回折を行ったところ、2θ=20°〜50°の間に広い半値幅を有する回折ピークが観察された。これらの回折ピークの半値幅を測定したところ、いずれも1.0°以上であった。更に、XPSを行ったところ、実施例3−1〜3−4および比較例3−2では、図7に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析したところ、実施例1−1と同様に表面汚染炭素のピークP2と、負極活物質中におけるC1sのピークP3とが得られ、ピークP3は、いずれについても284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、負極活物質に含まれる炭素の少なくとも一部は、他の元素と結合していることが確認された。一方、比較例3−1では図8に示したようにピークP4が得られ、これを解析したところ、表面汚染炭素のピークP2のみが得られた。更にまた、二次電池についても、実施例1−1〜1−4と同様にして、初回放電容量,サイクル特性および熱安定性を調べた。それらの結果を表3に示す。なお、初回放電容量は、実施例1−1の値を100とした場合の相対値で求めた。   For the obtained negative electrode active materials of Examples 3-1 to 3-4 and Comparative examples 3-1 and 3-2, the composition was analyzed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 3. Moreover, when the X-ray diffraction was performed about the negative electrode active material of Examples 1-1 to 1-4, the diffraction peak which has a wide half value width between 2 (theta) = 20 degrees-50 degrees was observed. When the half-value widths of these diffraction peaks were measured, all were 1.0 ° or more. Furthermore, when XPS was performed, in Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Example 3-2, a peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, the surface contamination carbon peak P2 and the C1s peak P3 in the negative electrode active material were obtained in the same manner as in Example 1-1, and the peak P3 was lower than 284.5 eV in both cases. Obtained in the area. That is, it was confirmed that at least a part of carbon contained in the negative electrode active material was bonded to other elements. On the other hand, in Comparative Example 3-1, a peak P4 was obtained as shown in FIG. 8, and when this was analyzed, only a peak P2 of surface contamination carbon was obtained. Further, the secondary batteries were also examined for initial discharge capacity, cycle characteristics, and thermal stability in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 3. The initial discharge capacity was determined as a relative value when the value of Example 1-1 was set to 100.

表3から分かるように、炭素を9.9質量%以上29.7質量%以下の範囲内で含むようにした実施例3−1〜3−4によれば、炭素の含有量がこの範囲外にある比較例3−1,3−2よりも初回放電容量および容量維持率について高い値が得られた。また、これらの負極活物質を用いた場合でも、放電時の最高温度を低く抑えることができた。   As can be seen from Table 3, according to Examples 3-1 to 3-4 in which carbon is included in the range of 9.9 mass% to 29.7 mass%, the carbon content is outside this range. As compared with Comparative Examples 3-1 and 3-2, higher values were obtained for the initial discharge capacity and the capacity retention rate. Even when these negative electrode active materials were used, the maximum temperature during discharge could be kept low.

すなわち、負極活物質における炭素の含有量を9.9質量%以上29.7質量%とすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができることができ、更に、有機酸あるいは有機酸塩を含むようにすれば、安全性を向上させることができることが分かった。   That is, when the carbon content in the negative electrode active material is 9.9 mass% or more and 29.7 mass%, the capacity and cycle characteristics can be improved, and further, an organic acid or an organic acid salt is included. It turned out that safety can be improved if it is made.

(実施例4−1,4−2)
コバルトとスズとグラファイトとの原料比を表4に示したように変化させて負極活物質を合成したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。具体的には、炭素の原料比を10質量%で一定とし、Co/(Sn+Co) 比を30質量%,70質量%とした。
(Examples 4-1 and 4-2)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the negative electrode active material was synthesized by changing the raw material ratio of cobalt, tin, and graphite as shown in Table 4. Specifically, the carbon raw material ratio was constant at 10% by mass, and the Co / (Sn + Co) ratio was 30% by mass and 70% by mass.

Figure 2006134684
Figure 2006134684

得られた実施例4−1,4−2の負極活物質についても、実施例1−1〜1−4と同様にして組成の分析を行った。それらの結果を表4に示す。また、得られた負極活物質についてX線回折を行ったところ、2θ=20°〜50°の間に広い半値幅を有する回折ピークが観察された。これらの回折ピークの半値幅を測定したところ、いずれも1.0°以上であった。更に、XPSを行ったところ、実施例4−1,4−2では、図7に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析したところ、実施例1−1と同様に表面汚染炭素のピークP2と、負極活物質中におけるC1sのピークP3とが得られ、ピークP3は、いずれについても284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、負極活物質に含まれる炭素の少なくとも一部は、他の元素と結合していることが確認された。更にまた、二次電池についても、実施例1−1〜1−4と同様にして、初回放電容量,サイクル特性および熱安定性を調べた。それらの結果を表4に示す。なお、初回放電容量は、実施例1−1の値を100とした場合の相対値で求めた。   For the obtained negative electrode active materials of Examples 4-1 and 4-2, the composition was analyzed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 4. Moreover, when X-ray diffraction was performed about the obtained negative electrode active material, the diffraction peak which has a wide half value width between 2 (theta) = 20 degrees-50 degrees was observed. When the half-value widths of these diffraction peaks were measured, all were 1.0 ° or more. Furthermore, when XPS was performed, in Example 4-1, 4-2, peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, the surface contamination carbon peak P2 and the C1s peak P3 in the negative electrode active material were obtained in the same manner as in Example 1-1, and the peak P3 was lower than 284.5 eV in both cases. Obtained in the area. That is, it was confirmed that at least a part of carbon contained in the negative electrode active material was bonded to other elements. Further, the secondary batteries were also examined for initial discharge capacity, cycle characteristics, and thermal stability in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 4. The initial discharge capacity was determined as a relative value when the value of Example 1-1 was set to 100.

表4から分かるように、Co/(Sn+Co) 比を30質量%以上70質量%とした実施例4−1,4−2によれば、初回放電容量および容量維持率について高い値が得られた。また、これらの負極活物質を用いた場合でも、放電時の最高温度を低く抑えることができた。   As can be seen from Table 4, according to Examples 4-1 and 4-2 in which the Co / (Sn + Co) ratio was 30% by mass or more and 70% by mass, high values were obtained for the initial discharge capacity and the capacity retention rate. It was. Even when these negative electrode active materials were used, the maximum temperature during discharge could be kept low.

すなわち、負極活物質におけるCo/(Sn+Co) 比を30質量%以上70質量%とすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができ、更に、有機酸あるいは有機酸塩を含むようにすれば、安全性を向上させることができることが分かった。   That is, when the Co / (Sn + Co) ratio in the negative electrode active material is 30% by mass or more and 70% by mass, the capacity and cycle characteristics can be improved, and further, an organic acid or an organic acid salt can be included. It has been found that safety can be improved.

(実施例5−1,5−2)
実施例5−1では、原料として、コバルト粉末,スズ粉末,グラファイト粉末およびゲルマニウム粉末を用意し、コバルト粉末とスズ粉末とを合金化してコバルト・スズ合金粉末を作製したのち、この合金粉末にグラファイト粉末およびゲルマニウム粉末を混合して負極活物質を合成したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。実施例5−2では、原料として、コバルト粉末,スズ粉末,グラファイト粉末およびチタン粉末を用意し、コバルト粉末とスズ粉末とチタン粉末とを合金化してコバルト・スズ・チタン合金粉末を作製したのち、この合金粉末にグラファイト粉末を混合して負極活物質を合成したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。各原料比は、表5に示すようにした。
(Examples 5-1 and 5-2)
In Example 5-1, cobalt powder, tin powder, graphite powder, and germanium powder were prepared as raw materials. After cobalt powder and tin powder were alloyed to produce cobalt-tin alloy powder, graphite powder was added to the alloy powder. A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the negative electrode active material was synthesized by mixing powder and germanium powder. In Example 5-2, cobalt powder, tin powder, graphite powder, and titanium powder were prepared as raw materials, and cobalt powder, tin powder, and titanium powder were alloyed to produce a cobalt-tin-titanium alloy powder. A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that graphite powder was mixed with this alloy powder to synthesize a negative electrode active material. Each raw material ratio was as shown in Table 5.

得られた実施例5−1,5−2の負極活物質についても、実施例1−1〜1−4と同様にして組成の分析を行った。それらの結果を表5に示す。なお、ゲルマニウムおよびチタンの含有量はICP発光分析により測定した。また、得られた負極活物質についてX線回折を行ったところ、2θ=20°〜50°の間に広い半値幅を有する回折ピークが観察された。これらの回折ピークの半値幅を測定したところ、いずれも1.0°以上であった。更に、XPSを行ったところ、実施例5−1,5−2では、図7に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析したところ、実施例1−1と同様に表面汚染炭素のピークP2と、負極活物質中におけるC1sのピークP3とが得られ、ピークP3は、いずれについても284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、負極活物質に含まれる炭素の少なくとも一部は、他の元素と結合していることが確認された。更にまた、二次電池についても、実施例1−1〜1−4と同様にして、初回放電容量,サイクル特性および熱安定性を調べた。それらの結果を表5,6に示す。なお、初回放電容量は、実施例1−1の値を100とした場合の相対値で求めた。   For the obtained negative electrode active materials of Examples 5-1 and 5-2, the composition was analyzed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 5. The contents of germanium and titanium were measured by ICP emission analysis. Moreover, when X-ray diffraction was performed about the obtained negative electrode active material, the diffraction peak which has a wide half value width between 2 (theta) = 20 degrees-50 degrees was observed. When the half-value widths of these diffraction peaks were measured, all were 1.0 ° or more. Furthermore, when XPS was performed, in Example 5-1 and 5-2, peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, the surface contamination carbon peak P2 and the C1s peak P3 in the negative electrode active material were obtained in the same manner as in Example 1-1, and the peak P3 was lower than 284.5 eV in both cases. Obtained in the area. That is, it was confirmed that at least a part of carbon contained in the negative electrode active material was bonded to other elements. Further, the secondary batteries were also examined for initial discharge capacity, cycle characteristics, and thermal stability in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Tables 5 and 6. The initial discharge capacity was determined as a relative value when the value of Example 1-1 was set to 100.

Figure 2006134684
Figure 2006134684

Figure 2006134684
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表6から分かるように、ゲルマニウム、またはチタンを含む負極活物質を用いた実施例5−1,5−2によれば、ゲルマニウムおよびチタンを含まない実施例3−3よりも、容量維持率が向上した。また、これらの負極活物質を用いた場合でも、放電時の最高温度を低く抑えることができた。   As can be seen from Table 6, according to Examples 5-1 and 5-2 using the negative electrode active material containing germanium or titanium, the capacity retention ratio was higher than that of Example 3-3 not containing germanium and titanium. Improved. Even when these negative electrode active materials were used, the maximum temperature during discharge could be kept low.

すなわち、負極活物質に、インジウム,ニオブ,ゲルマニウム,チタン,モリブデン,アルミニウム,リン,ガリウムおよびビスマスからなる群のうちの少なくとも1種を含むようにすれば、サイクル特性をより向上させることができ、更に、有機酸あるいは有機酸塩を含むようにすれば、安全性を向上させることができることが分かった。   That is, if the negative electrode active material contains at least one member selected from the group consisting of indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus, gallium and bismuth, cycle characteristics can be further improved. Furthermore, it has been found that the safety can be improved by including an organic acid or an organic acid salt.

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、シート型,および巻回構造を有する二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明は、コイン型,ボタン型あるいは角型などの外装部材を用いた他の形状を有する二次電池、または正極および負極を複数積層した積層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。   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-described embodiments and examples, the secondary battery having a sheet type and a winding structure has been specifically described. However, the present invention provides an exterior member such as a coin type, a button type, or a square type. The present invention can be similarly applied to a secondary battery having another shape used or a secondary battery having a stacked structure in which a plurality of positive and negative electrodes are stacked.

また、実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる場合について説明したが、負極活物質と反応可能であればナトリウム(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、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な正極活物質あるいは非水溶媒などは、その電極反応物質に応じて選択される。   In the embodiments and examples, the case where lithium is used as the electrode reactant has been described. However, if it is possible to react with the negative electrode active material, other elements in the long-period periodic table such as sodium (Na) or potassium (K) are used. The present invention is also applied to the case of using an element of Group 1 of the above, an element of Group 2 in the long-period periodic table such as magnesium or calcium (Ca), another light metal such as aluminum, lithium, or an alloy thereof. The same effect can be obtained. At that time, a positive electrode active material or a non-aqueous solvent that can occlude and release the electrode reactant is selected according to the electrode reactant.

本発明の一実施の形態に係る負極の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the negative electrode which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した負極を用いた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 using the negative electrode shown in FIG. 図2に示した二次電池における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 in the secondary battery shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係る他の二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the other secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図4に示した巻回電極体のI−I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line of the winding electrode body shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係る他の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 other secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 実施例で作製した負極活物質に係るX線光電子分光法により得られたピークの一例を表すものである。An example of the peak obtained by the X-ray photoelectron spectroscopy which concerns on the negative electrode active material produced in the Example is represented. 比較例で作製した負極活物質に係るX線光電子分光法により得られたピークの一例を表すものである。It represents an example of a peak obtained by X-ray photoelectron spectroscopy relating to a negative electrode active material produced in a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

10…負極、11…負極集電体、12…負極活物質層、21…電池缶、22,23…絶縁板、24…電池蓋、25…安全弁機構、25A…ディスク板、26…熱感抵抗素子、27…ガスケット、30,40…巻回電極体、31,43,62…正極、31A,43A,62A…正極集電体、31B,43B,62B…正極活物質層、32,44…セパレータ、33…センターピン、34,41,61…正極リード、35,42,63…負極リード45,64…電解質層、46…保護テープ、50,65…外装部材、51…密着フィルム、60…電極体。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Negative electrode, 11 ... Negative electrode collector, 12 ... Negative electrode active material layer, 21 ... Battery can, 22, 23 ... Insulation board, 24 ... Battery cover, 25 ... Safety valve mechanism, 25A ... Disc board, 26 ... Heat resistance Element 27 ... Gasket 30, 40 ... Winding electrode body 31, 43, 62 ... Positive electrode, 31A, 43A, 62A ... Positive electrode current collector, 31B, 43B, 62B ... Positive electrode active material layer, 32, 44 ... Separator 33, center pin, 34, 41, 61 ... positive electrode lead, 35, 42, 63 ... negative electrode lead 45, 64 ... electrolyte layer, 46 ... protective tape, 50, 65 ... exterior member, 51 ... adhesion film, 60 ... electrode body.

Claims (6)

構成元素として、スズ(Sn)と、コバルト(Co)と、炭素(C)とを少なくとも含有し、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が30質量%以上70質量%以下である負極活物質と、
有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤とを含む
ことを特徴とする負極。
Constituent elements include at least tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C), the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and tin and cobalt A negative electrode active material in which the ratio of cobalt to the total of
An anode comprising: at least one additive selected from the group consisting of an organic acid and an organic acid salt.
前記負極活物質と前記添加剤とを含む負極活物質層と、この負極活物質層が設けられた負極集電体とを備え、
前記負極活物質層における前記添加剤の含有量は、5質量%以下である
ことを特徴とする請求項1記載の負極。
A negative electrode active material layer containing the negative electrode active material and the additive, and a negative electrode current collector provided with the negative electrode active material layer,
The negative electrode according to claim 1, wherein the content of the additive in the negative electrode active material layer is 5% by mass or less.
前記添加剤として、酢酸リチウム,酢酸ナトリウム,リン酸リチウムおよびシュウ酸リチウム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1記載の負極。   The negative electrode according to claim 1, wherein the additive includes at least one member selected from the group consisting of lithium acetate, sodium acetate, lithium phosphate, and lithium oxalate. 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、構成元素として、スズ(Sn)と、コバルト(Co)と、炭素(C)とを少なくとも含有し、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が30質量%以上70質量%以下である負極活物質と、有機酸および有機酸塩からなる群のうちの少なくとも1種の添加剤とを含む
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode contains at least tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C) as constituent elements, and the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, And a negative electrode active material in which the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt is 30% by mass or more and 70% by mass or less, and at least one additive selected from the group consisting of organic acids and organic acid salts. Battery characterized.
前記負極は、前記負極活物質と前記添加剤とを含む負極活物質層と、この負極活物質層が設けられた負極集電体とを備え、
前記負極活物質層における前記添加剤の含有量は、5質量%以下である
ことを特徴とする請求項4記載の電池。
The negative electrode includes a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material and the additive, and a negative electrode current collector provided with the negative electrode active material layer,
The battery according to claim 4, wherein the content of the additive in the negative electrode active material layer is 5% by mass or less.
前記添加剤として、酢酸リチウム,酢酸ナトリウム,リン酸リチウムおよびシュウ酸リチウム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 additive includes at least one member selected from the group consisting of lithium acetate, sodium acetate, lithium phosphate, and lithium oxalate.
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