JP2006210208A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having high energy density superior even when an active material of high Si content in cycle characteristics because current collecting characteristics of the negative electrode are reduced and cycle characteristics are inferior because swelling and contraction accompanying charge and discharge is large when using active material with large Si content. <P>SOLUTION: This is the nonaqueous electrolyte secondary battery composed of the positive electrode in which lithium ions can be stored and released, the negative electrode consisting of a negative electrode active material containing Si, and nonaqueous electrolyte composed of Li-ion conductive nonaqueous electrolyte, and contains high polymer containing lithiated carboxyl group in the negative electrode pillar. <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り、さらに詳しくは、本発明は、高エネルギー密度で、長期サイクル特性に優れた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, and more specifically, the present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having high energy density and excellent long-term cycle characteristics.

一般に非水電解質二次電池は、エネルギー密度が大きく、機器の小型化・軽量化が可能であることから、各種電子機器の主電源やメモリーバックアップ用電源としての需要は年々増加している。近年携帯型の電子機器等の著しい発展に伴い、機器のさらなる小型化、高性能化、またメンテナンスフリー化等の観点から、高エネルギー密度の非水電解質二次電池が強く要望されている。   In general, non-aqueous electrolyte secondary batteries have a high energy density and can be reduced in size and weight, so that the demand as a main power source for various electronic devices and a power source for memory backup is increasing year by year. In recent years, with the remarkable development of portable electronic devices and the like, there is a strong demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries with a high energy density from the viewpoints of further miniaturization, higher performance, and maintenance-free devices.

一方、モバイル機器の製造において、部品をプリント基板上に搭載する方法として、多くの電子部品を高密度に且つ一括してハンダ付け可能なリフローハンダ付けが多く採用されている。リフローハンダ付けは、基板上のハンダ付けを行う部分にハンダクリーム等を塗布しておき、ハンダ付け部分が200〜260℃となるように設定された高温雰囲気の炉内に、部品を搭載した基盤を通過させることにより、ハンダを溶融させてハンダ付けを行う方法である。そのため、メモリーバックアップ用途の非水電解質二次電池自身にも耐熱性が要求されるようになり、電池構成部品である電解液、セパレータ、ガスケットなどに耐熱性を付与した材料を採用する検討などが行われている。   On the other hand, in the manufacture of mobile devices, as a method for mounting components on a printed circuit board, reflow soldering capable of soldering a large number of electronic components at a high density is often employed. For reflow soldering, a solder cream or the like is applied to the part to be soldered on the board, and the parts are mounted in a furnace in a high-temperature atmosphere set so that the soldered part is 200 to 260 ° C. This is a method of performing soldering by melting the solder by passing the solder. For this reason, non-aqueous electrolyte secondary batteries for memory backup applications themselves are also required to have heat resistance, and studies have been made on the use of heat-resistant materials for battery components such as electrolytes, separators, and gaskets. Has been done.

電池特性は、正極、および負極特性に依存するところが大きいため、これら正極、負極に関する検討が多く行われている。正極合剤および負極合剤は、電子移動反応を担う活物質と、電極内の電子伝導性を授与するための導電剤、これらをつなぎ合わせるための結着剤などから構成されている。   Since battery characteristics largely depend on the positive electrode and negative electrode characteristics, many studies on these positive and negative electrodes have been conducted. The positive electrode mixture and the negative electrode mixture are composed of an active material responsible for an electron transfer reaction, a conductive agent for imparting electron conductivity in the electrode, and a binder for joining them together.

結着剤は、活物質と導電剤を接着すること、および合剤と集電体とを結着する働きを担う。   The binder serves to bond the active material and the conductive agent and to bind the mixture and the current collector.

従来、非水電解質二次電池用活物質の結着剤としては、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)や、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)といったフッ素系樹脂が用いられている。これらの樹脂は非水電解質に対し安定であり、活物質、導電助剤を結着するには良好な特性を有する。しかし、フッ素樹脂であるPTFEやPVDFなどは例えばリチウムイオンの挿入・脱離反応に伴い大きな体積変化を伴うSiやSnなどの活物質の場合、充放電に伴う体積変化によって合剤の接着が保たれず合剤がばらばらになる、さらに合剤と集電体との接着性も低下するという問題があった。この結果、充放電に伴い集電性が低下し、電極活物質の利用率が低下し、結果として充放電サイクル寿命が悪い。   Conventionally, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF) have been used as binders for active materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries. These resins are stable with respect to the non-aqueous electrolyte and have good characteristics for binding the active material and the conductive additive. However, PTFE, PVDF, etc., which are fluororesins, for example, in the case of active materials such as Si and Sn that undergo large volume changes accompanying lithium ion insertion and desorption reactions, maintain the adhesion of the mixture due to volume changes associated with charge and discharge. There was a problem that the mixture was not separated and the adhesion between the mixture and the current collector was lowered. As a result, the current collection performance decreases with charge / discharge, the utilization factor of the electrode active material decreases, and as a result, the charge / discharge cycle life is poor.

このような課題に対して特許文献1では、正極および/または負極の電極合剤中にアクリル酸重合体などの水溶性重合体を含有することで、電極の集電性が良好になり、結果としてフッ素樹脂を結着剤として用いた場合に場合に比べ、高エネルギー密度でハイレート充放電特性に優れ、長期サイクル特性が良好な電極構成が得られるとしている。   With respect to such a problem, Patent Document 1 contains a water-soluble polymer such as an acrylic acid polymer in the electrode mixture of the positive electrode and / or the negative electrode, thereby improving the current collecting performance of the electrode. As compared with the case where a fluororesin is used as a binder, an electrode configuration having a high energy density, excellent high-rate charge / discharge characteristics, and excellent long-term cycle characteristics is obtained.

また、特許文献2では、ポリアクリル酸あるいはメタアクリル酸のリチウム塩を、負極が炭素質材料、正極が複合金属酸化物であるリチウムイオン二次電池用の結着剤とすることで、集電体への塗布性が優れたスラリーが得られ、かつ充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られるとしている。
特開平9−289022号公報 特開2001−283859号公報
In Patent Document 2, a lithium salt of polyacrylic acid or methacrylic acid is used as a binder for a lithium ion secondary battery in which the negative electrode is a carbonaceous material and the positive electrode is a composite metal oxide. It is said that a slurry excellent in applicability to the body can be obtained and a lithium ion secondary battery excellent in charge / discharge cycle characteristics can be obtained.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-289022 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-282859

Siを含んだ負極活物質は、リチウムイオン二次電池で用いられている炭素質負極活物質に比較して充放電時の膨張収縮が極めて大きい。またその充放電時の膨張収縮挙動はその活物質中のSi利用量に依存する。つまり、活物質内のSi利用量が増加すると、活物質あたりのエネルギー密度は増加するが、充放電に伴うLi挿入・脱離量も増加させた場合、活物質の体積変化も大きくなる。そのためSi含有量の多い活物質を用いる場合、充放電に伴う体積変化が増大するために、従来のリチウムイオン二次電池で使用されているような結着剤やアクリル酸重合体では、添加量を増加させる等して合剤の接着性を向上させる必要性がある。   The negative electrode active material containing Si has an extremely large expansion / contraction during charge / discharge compared to the carbonaceous negative electrode active material used in the lithium ion secondary battery. Further, the expansion / contraction behavior during charging / discharging depends on the amount of Si used in the active material. That is, when the amount of Si used in the active material increases, the energy density per active material increases, but when the amount of Li insertion / extraction associated with charge / discharge is also increased, the volume change of the active material also increases. Therefore, when using an active material with a high Si content, the volume change associated with charging / discharging increases, so in the binder or acrylic acid polymer used in conventional lithium ion secondary batteries, the amount added There is a need to improve the adhesiveness of the mixture by increasing the amount.

また、アクリル酸重合体や、メタクリル酸重合体のような高分子重合体は構成する繰り返し単位中に化学式(−COOH)で表されるカルボキシル基を有するため、充放電時にリチウムとカルボキシル基との間で不可逆な副反応が生じ、充放電に利用できなくなるリチウムが生じる。さらに副反応により発生するガスの蓄積により、電池内部抵抗の増大等が生じる。これらの原因でポリアクリル酸重合体を結着剤として使用した非水電解質二次電池では、長期サイクル寿命特性が満足できるものでなかった。   In addition, since a high molecular polymer such as an acrylic acid polymer or a methacrylic acid polymer has a carboxyl group represented by the chemical formula (—COOH) in the repeating unit of the polymer, lithium and carboxyl groups are not charged during charge and discharge. An irreversible side reaction occurs between them, resulting in lithium that cannot be used for charging and discharging. Furthermore, accumulation of gas generated by the side reaction causes an increase in battery internal resistance. For these reasons, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a polyacrylic acid polymer as a binder cannot satisfy the long-term cycle life characteristics.

そこで本発明は、上記のような問題点を解決し、充放電を繰り返した場合の電池容量の減少を抑制し、サイクル特性に優れた高エネルギー密度の非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a high energy density non-aqueous electrolyte secondary battery that solves the above problems, suppresses a decrease in battery capacity when charging and discharging are repeated, and has excellent cycle characteristics. Objective.

本発明は、上記課題を解決するために種々検討を行った結果なされたものであり、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極と、Siを含む負極活物質からなる負極と、リチウムイオン導電性の非水電解質からなる非水電解質二次電池であって、前記負極中にリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を含有することを特徴とし、リチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を結着剤として用いることにより、結着剤としての接着力が増し、結果として充放電サイクル特性の優れた非水電解質二次電池を提供できる。さらに、リチウム化によりカルボキシル基の活性度を低下できるため電池反応に関与するリチウムイオンとカルボキシル基の間で生じる副反応が抑制でき、副反応により生じるガスの発生量も抑制できるためガスの蓄積による電池内部抵抗の増大も抑制できる。   The present invention has been made as a result of various studies to solve the above-described problems, and includes a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode made of a negative electrode active material containing Si, and a lithium ion conductive non-conductive material. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a water electrolyte, wherein the negative electrode contains a polymer containing a lithiated carboxyl group, and the polymer containing a lithiated carboxyl group is a binder By using as, the adhesive force as a binder increases, As a result, the nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in the charge / discharge cycle characteristic can be provided. Furthermore, since the activity of the carboxyl group can be reduced by lithiation, the side reaction occurring between the lithium ion and the carboxyl group involved in the battery reaction can be suppressed, and the amount of gas generated by the side reaction can also be suppressed. An increase in battery internal resistance can also be suppressed.

本発明によれば、リチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を結着剤として使用することで、エネルギー密度が非常に高く、充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供しうる。   According to the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a very high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics can be provided by using a polymer containing a lithiated carboxyl group as a binder. .

本発明は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極と、負極中にSiを有する負極と、リチウムイオン導電性の非水電解質からなる非水電解質二次電池で、前記負極中にリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を含有することを特徴と、用いられるリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体としては、酸性化合物であるカルボキシル基を有する高分子重合体中のカルボキシル基(−COOH)を、例えば水酸化リチウムで中和処理することにより、カルボキシル基(−COOH)を(−COOLi)にリチウム塩化することで作製することができる。   The present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode having Si in the negative electrode, and a lithium ion conductive nonaqueous electrolyte, wherein a lithiumated carboxyl group is formed in the negative electrode. As a high molecular polymer containing a lithiated carboxyl group to be used, a carboxyl group (—COOH) in a high molecular polymer having a carboxyl group that is an acidic compound, For example, the carboxyl group (—COOH) can be lithium-chlorinated to (—COOLi) by neutralizing with lithium hydroxide.

カルボキシル基を有する高分子重合体は中和されることにより、結着剤としての接着力
は強くなる。この理由はカルボキシル基を有する高分子重合体のリチウム塩化に伴う構造変化によると推測できる。高分子重合体のカルボキシル基の解離度は、リチウム塩化により増加する。このため、カルボキシル基間に荷電による斥力を生じるようになり、リチウム塩化前と比較してポリマー鎖が直線的な棒状に延伸しようとする傾向をもつ。その結果、重合体中の有効電荷は増加し、高分子重合体と活物質、導電剤、集電体との間に働く静電的な相互作用が強まることから、結着剤としての接着力は強くなると考えられる。
When the high molecular polymer having a carboxyl group is neutralized, the adhesive force as a binder becomes strong. This reason can be presumed to be due to the structural change accompanying lithium chloride of the polymer having a carboxyl group. The degree of dissociation of the carboxyl group of the polymer is increased by lithium chloride. For this reason, repulsive force due to electric charge is generated between the carboxyl groups, and the polymer chain tends to extend in a linear rod shape as compared with before lithium chloride. As a result, the effective charge in the polymer increases, and the electrostatic interaction that acts between the polymer and the active material, conductive agent, and current collector is strengthened. Will be stronger.

また、上記リチウム化処理したカルボキシル基を有する高分子重合体としては、例えばリチウム化アクリル酸重合体、リチウム化メタクリル酸重合体、リチウム化フマル酸重合体、リチウム化マレイン酸重合体、リチウム化イタコン酸重合体などが挙げられるが、この中でもリチウム化アクリル酸重合体、リチウム化メタクリル酸重合体あるいはリチウム化アクリル酸−メタクリル酸共重合体を用いるのが充放電サイクル特性改善の効果が大きい。   Examples of the lithiated polymer having a carboxyl group include lithiated acrylic acid polymer, lithiated methacrylic acid polymer, lithiated fumaric acid polymer, lithiated maleic acid polymer, and lithiated itacone. Among them, the use of a lithiated acrylic acid polymer, a lithiated methacrylic acid polymer, or a lithiated acrylic acid-methacrylic acid copolymer is particularly effective in improving charge / discharge cycle characteristics.

さらに、本発明では中和度が40%以上100%以下に調整されたリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を結着剤として用いることが充放電特性向上に効果的であることが確認された。なお、本発明における「中和度」とは、リチウム化前の高分子重合体に含まれるカルボキシル基の数量に対する、リチウム化カルボキシル基(−COOLi)の数量とする。つまり完全に中和されたリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体では中和度が100%となる。   Furthermore, in the present invention, it has been confirmed that the use of a polymer containing a lithiated carboxyl group whose neutralization degree is adjusted to 40% or more and 100% or less as a binder is effective in improving charge / discharge characteristics. It was. The “degree of neutralization” in the present invention is the number of lithiated carboxyl groups (—COOLi) relative to the number of carboxyl groups contained in the polymer before lithiation. That is, the degree of neutralization is 100% in a polymer containing a completely neutralized lithiated carboxyl group.

また、上記リチウム化カルボキシル基を有する高分子重合体の合剤中における添加量は、合剤の接着性および集電体への接着性が維持できる最小量にとどめるのが電池特性を考慮すると適切であり、これらのことを鑑みて合剤中におけるリチウム化カルボキシル基を有する高分子重合体は負極活物質重量に対して0.5〜30重量%の範囲であることが好ましい。   In addition, considering the battery characteristics, it is appropriate to keep the addition amount of the polymer having a lithiated carboxyl group in the mixture to the minimum amount that can maintain the adhesion of the mixture and the adhesion to the current collector. In view of the above, the polymer having a lithiated carboxyl group in the mixture is preferably in the range of 0.5 to 30% by weight with respect to the weight of the negative electrode active material.

さらに、本発明のリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体は、カルボキシル基を有する高分子重合体は架橋されたものであってもよい。   Furthermore, the polymer having a lithiated carboxyl group of the present invention may be a polymer having a carboxyl group crosslinked.

また、本発明において、負極に用いられるSiを有する活物質は、Si単体、Si合金、SiO等を意味し、単結晶、多結晶、非晶質いずれの場合も含まれる。   In the present invention, the active material having Si used for the negative electrode means a simple substance of Si, a Si alloy, SiO or the like, and includes any of single crystal, polycrystal and amorphous.

また、Si単体を負極活物質とした場合は、活物質中のSi含有量が最も大きくなるため、電池を高容量することが可能であるが、負極活物質に電子伝導性を付与する目的でSiと合金化可能なFe、Ti、Co、Cuなど高電子伝導材料を導入することがより好ましい。   Moreover, when Si simple substance is used as the negative electrode active material, since the Si content in the active material becomes the largest, it is possible to increase the capacity of the battery, but for the purpose of imparting electronic conductivity to the negative electrode active material. It is more preferable to introduce a high electron conductive material such as Fe, Ti, Co, or Cu that can be alloyed with Si.

この中でもSi含有量の多い活物質を負極活物質に用いる場合には、本発明のリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を結着剤として混合することによって、リチウム化処理前に比べ結着剤の接着力が向上し、さらにカルボキシル基のリチウム化によりカルボキシル基の活性を低減できるため不可逆な副反応を抑制でき、充放電サイクル特性を大幅に向上させることが可能となる。   Among these, when an active material having a high Si content is used as the negative electrode active material, the high molecular weight polymer containing a lithiated carboxyl group of the present invention is mixed as a binder, so that the binder can be bound as compared to before the lithiation treatment. Adhesive strength of the agent is improved, and the activity of the carboxyl group can be reduced by lithiation of the carboxyl group, so that irreversible side reactions can be suppressed, and charge / discharge cycle characteristics can be greatly improved.

また、負極活物質として例えばSiOなど比較的Si含有量が低いものに本発明のリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を結着剤として用いることは、上記の効果で充放電サイクル特性を向上させることが可能であり、さらに合剤中の結着剤含有量を減少させることも可能であることから有効である。   Further, the use of the polymer containing a lithiated carboxyl group of the present invention as a negative electrode active material having a relatively low Si content such as SiO improves the charge / discharge cycle characteristics due to the above effects. This is effective because it is possible to reduce the binder content in the mixture.

負極活物質は、製造時にはリチウムを含んでいないものもあるが、負極活物質として作
用するときには、化学的手段、電気化学的手段などによりリチウムを含有した状態にすることで使用することが可能となる。
Some negative electrode active materials do not contain lithium at the time of manufacture, but when acting as a negative electrode active material, they can be used by making them contain lithium by chemical means, electrochemical means, etc. Become.

負極は、例えば、上記負極活物質に、必要に応じて、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル等の金属粉末類およびポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などを単独又はこれらの混合物として含ませることができる。カーボンブラック、黒鉛などの電子伝導助剤を加え、さらに結着剤と水性溶媒を加え、混合して合剤または塗料にする。上記合剤または塗料の調製にあたって、結着剤はあらかじめ水性溶媒に溶解させて溶液状にしておき、その結着剤溶液を負極活物質などと混合して合剤または塗料を調製する。   The negative electrode may be, for example, the above-described negative electrode active material, graphite, such as natural graphite (such as flake graphite), artificial graphite, or expanded graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, if necessary. Carbon blacks such as thermal black, conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives may be included alone or as a mixture thereof. it can. An electron conduction assistant such as carbon black or graphite is added, and a binder and an aqueous solvent are further added and mixed to form a mixture or paint. In preparing the mixture or paint, the binder is dissolved in an aqueous solvent in advance to form a solution, and the binder solution is mixed with the negative electrode active material to prepare the mixture or paint.

導電剤の添加量は、特に限定されないが、負極活物質に対して1〜50重量%が好ましく、特に1〜40重量%が好ましい。また本発明の負極材料はそれ自身電子伝導性を有するため、導電材を添加しなくても電池として機能させることは可能である。   Although the addition amount of a electrically conductive agent is not specifically limited, 1-50 weight% is preferable with respect to a negative electrode active material, and 1-40 weight% is especially preferable. Moreover, since the negative electrode material of the present invention itself has electronic conductivity, it can function as a battery without adding a conductive material.

本発明に用いられる非水電解質は、溶媒と、その溶媒に溶解する支持電解質とから構成されている。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)などの鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、アニソール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ブチルジグライム、メチルテトラグライム、γ―ブチルラクトンなどの非プロトン性有機溶媒を挙げることができ、これらの一種または二種以上を混合して使用する。また、電池に耐リフロー性を付与する場合には、常圧での沸点が200℃以上のエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、スルホラン、ブチルジグライム、メチルテトラグライム、γ―ブチルラクトンなどの一種または二種以上を混合した溶媒を用いることが好ましい。   The nonaqueous electrolyte used in the present invention is composed of a solvent and a supporting electrolyte that dissolves in the solvent. Examples of non-aqueous solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), cyclic carbonates such as vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl. Chain carbonates such as methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate, and γ-lactones such as γ-butyrolactone Chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfate Hoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl -2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propane sultone, anisole, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, butyl diglyme, methyl tetraglyme An aprotic organic solvent such as γ-butyl lactone can be used, and one kind or a mixture of two or more kinds thereof can be used. In addition, when imparting reflow resistance to a battery, one or two of ethylene carbonate, propylene carbonate, sulfolane, butyl diglyme, methyl tetraglyme, γ-butyl lactone, etc., having a boiling point of 200 ° C. or higher at normal pressure It is preferable to use a solvent obtained by mixing the above.

これらの溶媒に溶解する支持電解質としては、例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li(CF3SO22、LiAsF6、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウム、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO32等を挙げることができ、これらを使用する電解液等に単独又は二種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the supporting electrolyte dissolved in these solvents include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6. , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic lithium carboxylate, LiCl, LiBr, LiI, chloroborane lithium, lithium tetraphenylborate, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2, etc. These can be used alone or in combination of two or more in an electrolyte solution using these.

なお、電解液中における支持電解質は、特に限定されるものではないがこの中でも、特にLiN(CF3SO22、LiN(C25SO32などのイミド類を含ませることがより好ましい。 The supporting electrolyte in the electrolytic solution is not particularly limited. Among these, imides such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 may be included. More preferred.

本発明の電池は除湿雰囲気、または不活性雰囲気で作製するのが望ましいのだが、電池構成部品も電池組立前に乾燥することが望ましい。ペレットの乾燥方法としては、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線を単独または組合せて用いることができる。   The battery of the present invention is preferably produced in a dehumidified atmosphere or an inert atmosphere, but it is also desirable that the battery components are dried before battery assembly. As a method for drying the pellets, hot air, vacuum, infrared rays, far infrared rays, and electron beams can be used alone or in combination.

しかし、本発明のリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を負極の結着剤として用いた場合、高分子重合体自身が極めて強い親水性の化合物であるため、電池の製造工程上で負極の水分除去が不十分となる可能性があり、また製造工程上で負極が吸湿してしまう可能性もある。その場合、結果的に電池内部に水分を含有してしまい、フッ素系支持電解質を用いた場合には電池内部で電解液中のリチウム塩が加水分解し、フッ化水素やリン酸などが発生してしまう。そして、発生したフッカ水素やリン酸などに起因して正極、負極の容量が低下してしまうという問題が生じる、この問題は特に高温において顕著であり、高温保存後の容量劣化が大きな問題となる。   However, when the polymer containing a lithiated carboxyl group of the present invention is used as a binder for the negative electrode, the polymer itself is a very strong hydrophilic compound. There is a possibility that moisture removal may be insufficient, and the negative electrode may absorb moisture during the manufacturing process. In that case, the battery will eventually contain moisture, and when a fluorinated support electrolyte is used, the lithium salt in the electrolyte will hydrolyze inside the battery, generating hydrogen fluoride, phosphoric acid, etc. End up. And the problem that the capacity | capacitance of a positive electrode and a negative electrode falls resulting from the generated hooker hydrogen, phosphoric acid, etc. arises, This problem is remarkable especially at high temperature, and the capacity | capacitance degradation after high temperature storage becomes a big problem. .

リチウムイミド塩は安定な化合物であり、水と反応してフッ化水素やリン酸などを発生することがない。このため、結着剤として水溶性の化合物を使用することにより電池内に含まれる水分量が比較的多くなる場合においても、フッ化水素やリン酸などを発生することがない。すなわち、リチウム塩に起因して容量が低下することがなく、高温保温時の容量劣化が問題となることがない。   Lithium imide salt is a stable compound and does not react with water to generate hydrogen fluoride, phosphoric acid or the like. For this reason, hydrogen fluoride, phosphoric acid, etc. are not generated even when the amount of water contained in the battery is relatively large by using a water-soluble compound as the binder. That is, the capacity does not decrease due to the lithium salt, and capacity deterioration at the time of high temperature insulation does not become a problem.

したがって、本発明に係る非水電解液二次電池においては、非水電解液中に含まれる支持電解質として上記のリチウムイミド塩を含有することにより非水電解液中におけるフッ化水素やリン酸の発生を低減、防止することができるため、フッ化水素やリン酸による正極、負極の容量低下を低減、防止することが可能である。そして、この効果は高温においても変化することはなく、常温同様に得ることができる。すなわち、従来の支持電解質である LiPF6が特に不安定となる60℃以上の高温においても容量低下を低減、防止することが可能である。これにより、本発明においては高温保存後の容量劣化を低減、防止することが可能であり、高温安定性に優れた非水電解液二次電池を実現することができる。 Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, by containing the above lithium imide salt as a supporting electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte, hydrogen fluoride and phosphoric acid in the non-aqueous electrolyte are included. Since generation can be reduced and prevented, it is possible to reduce or prevent a decrease in capacity of the positive electrode and the negative electrode due to hydrogen fluoride or phosphoric acid. This effect does not change even at high temperatures, and can be obtained in the same manner as normal temperatures. That is, it is possible to reduce and prevent a decrease in capacity even at a high temperature of 60 ° C. or higher at which LiPF 6 as a conventional supporting electrolyte becomes particularly unstable. Thereby, in the present invention, it is possible to reduce and prevent capacity deterioration after storage at high temperature, and it is possible to realize a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in high temperature stability.

本発明における特に好ましい非水電解質は、支持電解質としてLiN(CF3SO32またはLiN(C25SO32を含む電解液であるが、これらリチウム塩の非水溶媒に対する溶解量は、特に限定されないが、0.2〜2.0mol/lが好ましい。特に、0.5〜1.5mol/lとすることがより好ましい。 A particularly preferable non-aqueous electrolyte in the present invention is an electrolytic solution containing LiN (CF 3 SO 3 ) 2 or LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 as a supporting electrolyte. The amount of these lithium salts dissolved in the non-aqueous solvent Is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 2.0 mol / l. In particular, 0.5 to 1.5 mol / l is more preferable.

また、電解液の他に次の様な固体電解質も用いることができる。固体電解質としては、無機固体電解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質には、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく知られている。なかでも、Li4SiO4、Li4SiO4−LiI−LiOH、xLi3PO4−(1−x)Li4SiO4、Li2SiS3、Li3PO4−Li2S−SiS2、硫化リン化合物などが有効である。有機固体電解質では、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリホスファゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンなどやこれらの誘導体、混合物、複合体などのポリマー材料が有効である。 In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolyte can also be used. The solid electrolyte is classified into an inorganic solid electrolyte and an organic solid electrolyte. Well-known inorganic solid electrolytes include Li nitrides, halides, oxyacid salts, and the like. Among them, Li 4 SiO 4, Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, xLi 3 PO 4 - (1-x) Li 4 SiO 4, Li 2 SiS 3, Li 3 PO4-Li 2 S-SiS 2, phosphosulfurized Compounds and the like are effective. For organic solid electrolytes, for example, polymer materials such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polyaziridine, polyethylene sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, and their derivatives, mixtures, and composites are effective. is there.

また、本発明に用いられる正極材料には、リチウム含有または非含有の化合物を用いることができる。例えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、Li4Mn512、Li2Mn49、LixCoyNi1-y2、LixCoy1-yz、LixNi1-yyz、LixMn24、LixMn2-yy4(M=Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、Bのうち少なくとも一種)、(ここでx=0〜1.2、y=0〜0.9、z=2.0〜2.3)があげられる。ここで、上記のx値は
、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。ただし、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化物およびそのリチウム化合物、ニオブ酸化物およびそのリチウム化合物、有機導電性物質を用いた共役系ポリマー、シェブレル相化合物等の他の正極材料を用いることも可能である。また、複数の異なった正極材料を混合して用いることも可能である。
In addition, a lithium-containing or non-containing compound can be used for the positive electrode material used in the present invention. For example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li 4 Mn 5 O 12 , Li 2 Mn 4 O 9 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y M 1-y O z, Li x Ni 1- y M y O z, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M y O 4 (M = Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, B) (where x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9, z = 2.0 to 2.3). It is done. Here, said x value is a value before the start of charging / discharging, and it increases / decreases by charging / discharging. However, other positive electrode materials such as transition metal chalcogenides, vanadium oxides and lithium compounds thereof, niobium oxides and lithium compounds thereof, conjugated polymers using organic conductive substances, and chevrel phase compounds can also be used. . It is also possible to use a mixture of a plurality of different positive electrode materials.

また、本発明で使用される正極用導電剤は、用いる正極材料の充放電電位において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属酸化物あるいはポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などを単独又はこれらの混合物として含ませることができる。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチレンブラックが特に好ましい。導電剤の添加量は、特に限定されないが、正極合剤に対して重量比で1〜50%が好ましく、特に1〜30%が好ましい。   Further, the positive electrode conductive agent used in the present invention may be any electron conductive material that does not cause a chemical change at the charge / discharge potential of the positive electrode material used. For example, graphite such as natural graphite (such as flake graphite), artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and conductive such as carbon fiber and metal fiber Conductive fibers, metal powders such as carbon fluoride and aluminum, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, or organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, etc. It can be included as a mixture thereof. Among these conductive agents, artificial graphite and acetylene black are particularly preferable. Although the addition amount of a electrically conductive agent is not specifically limited, 1-50% is preferable by weight ratio with respect to positive mix, and 1-30% is especially preferable.

また、本発明に用いられる正極用結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。本発明に於いて好ましい結着剤は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、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)、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体または、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体を挙げることができ、これらの材料を単独又は混合物として用いることができる。   Moreover, as a binder for positive electrodes used for this invention, any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be sufficient. Preferred binders in the present invention include, for example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene. -Hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene -Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene Polymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic Examples thereof include an acid copolymer, an ethylene-methacrylic acid copolymer, an ethylene-methyl acrylate copolymer, and an ethylene-methyl methacrylate copolymer, and these materials can be used alone or as a mixture.

また、本発明のリチウム化カルカルボキシル基を含む高分子重合体を、正極に添加しても負極に用いた場合と同様の効果が得られる。そのため本研究の結着剤は正極、負極のうちいずれかの電極に使用しても効果があり、また、正極、負極の両方に使用しても良い。   Moreover, even if the high molecular weight polymer containing the lithiated carcarboxyl group of the present invention is added to the positive electrode, the same effect as when used for the negative electrode can be obtained. Therefore, the binder of this research is effective when used for either the positive electrode or the negative electrode, and may be used for both the positive electrode and the negative electrode.

また、本発明に用いられるセパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどの単独又は組み合わせたポリマーあるいはガラス繊維などからつくられたシートや不織布または織布が用いられる。セパレータの厚みは、一般的には、10〜300μmが用いられる。また、空孔率は、電子やイオンの透過性と素材や膜圧に応じて決定されるが、一般的には30〜80%であることが望ましい。また、通常は安価なポリプロピレンが用いられるのだが電池に耐リフロー性を付与する場合には、この中でも熱変形温度が230℃以上のポリプロピレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどを用いることが好ましい。   In addition, as the separator used in the present invention, an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. A sheet, a nonwoven fabric or a woven fabric made of a single or combined polymer such as polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, polyamide, polyimide, or glass fiber is used because of its organic solvent resistance and hydrophobicity. The thickness of the separator is generally 10 to 300 μm. The porosity is determined according to the permeability of the electrons and ions, the material, and the film pressure, but is generally preferably 30 to 80%. In general, inexpensive polypropylene is used. However, in order to impart reflow resistance to the battery, it is preferable to use polypropylene sulfide, polyethylene terephthalate, polyamide, polyimide, or the like having a heat distortion temperature of 230 ° C. or higher.

また、ポリマー材料に、溶媒とその溶媒に溶解するリチウム塩とから構成される有機電解液を吸収保持させたものを正極合剤、負極合剤に含ませ、さらに有機電解液を吸収保持
するポリマーからなる多孔性のセパレータを正極、負極と一体化した電池を構成することも可能である。このポリマー材料としては、有機電解液を吸収保持できるものであればよい。
A polymer in which an organic electrolytic solution composed of a solvent and a lithium salt dissolved in the solvent is absorbed and held in a polymer material is included in the positive electrode mixture and the negative electrode mixture, and the organic electrolytic solution is absorbed and held. It is also possible to constitute a battery in which a porous separator made of is integrated with a positive electrode and a negative electrode. The polymer material may be any material that can absorb and hold the organic electrolyte solution.

絶縁ガスケットとしては、電解液に対する安定性、耐熱性などからポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマーなどの単独又は組み合わせたポリマーあるいは無機繊維等のフィラーを組み合わせたポリマーなどを用いられる。また、通常は安価なポリプロピレンが用いられるのだが、電池に耐リフロー性を付与する場合には、熱変形温度が230℃以上であるポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマーを用いることが好ましい。   Insulation gaskets use polymers such as polypropylene, polyphenylene sulfide, polyetherketone, polyamide, polyimide, liquid crystal polymer alone or in combination, or a combination of fillers such as inorganic fibers, etc. in terms of stability to electrolyte and heat resistance. It is done. In general, inexpensive polypropylene is used. However, in order to impart reflow resistance to the battery, it is preferable to use polyphenylene sulfide, polyether ketone, polyimide, or liquid crystal polymer having a heat distortion temperature of 230 ° C. or higher. .

さらに、電池の機密性を向上させるために、上記ガスケットをシール材でコーティングしてもよい。このとき、ガスケットの内壁部、外周部のどちらかもしくは両方にコーティングすることも可能である。またガスケットの外周部にコーティングするかわりに、正極缶の内壁部にあらかじめシール材をコーティングしておいても良い。シール材の種類としては、アスファルトピッチ、ブチルゴム、フッ素系オイルなどがあるが、シール材が透明の場合は着色して、塗布の有無を明確にすることが好ましい。   Furthermore, in order to improve the confidentiality of the battery, the gasket may be coated with a sealing material. At this time, it is also possible to coat either or both of the inner wall portion and the outer peripheral portion of the gasket. Further, instead of coating the outer peripheral portion of the gasket, a sealing material may be coated in advance on the inner wall portion of the positive electrode can. As a kind of the sealing material, there are asphalt pitch, butyl rubber, fluorinated oil, etc., but when the sealing material is transparent, it is preferable to color it to clarify the presence or absence of application.

(実施例1)
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。ただし、本発明の内容はこれらの実施例に限定されるものではない。
Example 1
Examples of the present invention will be described in detail below. However, the contents of the present invention are not limited to these examples.

図1は本発明の非水電解質二次電池の断面図である。本実施例では、直径6.8mm、厚み2.1mmの電池寸法を有する電池を作製した。図1において、正極缶1は正極端子を兼ねており、耐食性の優れたステンレス鋼からなる。負極缶2は負極端子を兼ねており、正極缶1と同じ材質のステンレス鋼からなる。ガスケット3は正極缶1と負極缶2を絶縁しており、ポリプロピレン製である。正極缶1及び負極缶2とガスケット3との接する面にはピッチが塗布されている。正極4は二酸化マンガンと水酸化リチウムをモル比で2:1の割合で混合した後、空気中400℃で12時間焼成することで得られるマンガン酸リチウム、導電剤であるアセチレンブラック、結着剤であるフッ素樹脂の水性ディスパージョンとを固形分の重量比で88:6:6の割合で混合したものを直径4mm、厚さ1.0mmのペレット状に成型した後、250℃中で12時間乾燥したものである。負極5はSiを含む負極活物質、導電剤である黒鉛、結着剤であるリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を重量比で70:20:10の割合で混合したものを直径4mm、厚さ0.3mmのペレット状に成型した後、200℃中で12時間乾燥したものである。また、リチウムと合金化させるには、電池組立時に負極5の表面にリチウム箔を圧着し、電解液の存在下でリチウムを吸蔵させて電気化学的にリチウム合金を作り、これを負極として用いている。また、ポリプロピレン製の不織布からなるセパレータ6を正極4と負極5の間に配した。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. In this example, a battery having a battery size of 6.8 mm in diameter and 2.1 mm in thickness was produced. In FIG. 1, the positive electrode can 1 also serves as a positive electrode terminal and is made of stainless steel having excellent corrosion resistance. The negative electrode can 2 also serves as a negative electrode terminal and is made of stainless steel made of the same material as the positive electrode can 1. The gasket 3 insulates the positive electrode can 1 and the negative electrode can 2 and is made of polypropylene. A pitch is applied to the surface where the positive electrode can 1 and the negative electrode can 2 are in contact with the gasket 3. The positive electrode 4 is obtained by mixing manganese dioxide and lithium hydroxide in a molar ratio of 2: 1 and then firing in air at 400 ° C. for 12 hours, lithium manganate, acetylene black as a conductive agent, binder A mixture of a fluororesin aqueous dispersion and a weight ratio of solids of 88: 6: 6 is molded into a pellet having a diameter of 4 mm and a thickness of 1.0 mm, and then at 250 ° C. for 12 hours. It is dry. The negative electrode 5 has a diameter of 4 mm obtained by mixing a negative electrode active material containing Si, graphite as a conductive agent, and a polymer containing a lithiated carboxyl group as a binder in a weight ratio of 70:20:10. This was formed into a pellet having a thickness of 0.3 mm and then dried at 200 ° C. for 12 hours. In order to alloy with lithium, a lithium foil is pressure-bonded to the surface of the negative electrode 5 during battery assembly, and lithium is occluded in the presence of an electrolytic solution to make an lithium alloy electrochemically, and this is used as the negative electrode. Yes. Further, a separator 6 made of a polypropylene nonwoven fabric was disposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 5.

以下、Ti41重量%−Si59重量%合金を負極電極活物質とした場合について説明する。   Hereinafter, the case where a Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy is used as the negative electrode active material will be described.

Ti41重量%−Si59重量%合金はTiとSiを重量比で41:59として振動ボールミル容器に入れた後、直径15mmのステンレスボールを用いメカニカルミリングを行い、その後分級することにより63μm以下の粒子に整粒することにより作製した。   Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy was put into a vibrating ball mill container with Ti and Si at a weight ratio of 41:59, then mechanical milling was performed using stainless steel balls with a diameter of 15 mm, and then classified into particles of 63 μm or less. It was produced by sizing.

電解質には有機溶媒として、体積比でPC:EC:DME=1:1:1の混合溶媒を用い、これに支持電解質としてLiN(CF3SO22を1mol/lの比率で溶解したも
のを使用した。これに正極缶1、負極缶2及びガスケット3からなる電池容器へ15μlが充填されている。
For the electrolyte, a mixed solvent of PC: EC: DME = 1: 1: 1 is used as an organic solvent in a volume ratio, and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 is dissolved as a supporting electrolyte in a ratio of 1 mol / l. It was used. A battery container composed of the positive electrode can 1, the negative electrode can 2 and the gasket 3 is filled with 15 μl.

負極活物質であるTi41重量%−Si59重量%合金、導電剤であるカーボンブラック、結着剤であるリチウムアクリル酸重合体とを固形分の重量比で100:20:10の割合で混合した電極合剤を作製した。この電極合剤を直径4mm、厚さ0.3mmのペレット状に成型した後、200℃中で12時間乾燥したものを正極4とした。以上のようにして作製した電極を用いて、コイン型試験セルを作製し、電池A1とした。   Electrode in which Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy as a negative electrode active material, carbon black as a conductive agent, and lithium acrylic acid polymer as a binder are mixed in a weight ratio of 100: 20: 10 as a solid content. A mixture was prepared. The electrode mixture was molded into a pellet shape having a diameter of 4 mm and a thickness of 0.3 mm, and then dried at 200 ° C. for 12 hours to form a positive electrode 4. A coin-type test cell was produced using the electrode produced as described above, and was designated as battery A1.

また、結着剤としてリチウム化アクリル酸重合体(中和度100%)のかわりにリチウム化メタクリル酸重合体(中和度100%)、リチウム化アクリル酸―メタクリル酸共重合体(中和度100%)を使用したこと以外は電池A1と同様に作製した電池をそれぞれ電池A2、電池A3とする。   In addition, as a binder, instead of a lithiated acrylic acid polymer (neutralization degree 100%), a lithiated methacrylic acid polymer (neutralization degree 100%), a lithiated acrylic acid-methacrylic acid copolymer (neutralization degree) The batteries manufactured in the same manner as the battery A1 except that 100%) are used are referred to as a battery A2 and a battery A3, respectively.

一方、電池A1〜電池A3においてそれぞれ結着剤にリチウム化処理を行っていない、アクリル酸重合体(中和度0%)、メタクリル酸重合体(中和度0%)、アクリル酸―メタクリル酸共重合体(中和度0%)を使用した電池をそれぞれ電池a1、電池a2、電池a3とした。また中和処理をリチウム化でなく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどでナトリウム化、もしくはカリウム化としたナトリウム化アクリル酸重合体(中和度100%)、カリウム化アクリル酸重合体(中和度100%)を使用したこと以外は電池A1と同様に作製した電池をそれぞれ電池a4、電池a5とした。   On the other hand, in the batteries A1 to A3, the binder was not lithiated, and an acrylic acid polymer (neutralization degree 0%), a methacrylic acid polymer (neutralization degree 0%), acrylic acid-methacrylic acid The batteries using the copolymer (degree of neutralization 0%) were designated as battery a1, battery a2, and battery a3, respectively. In addition, the neutralization treatment is not lithiated, but sodium or potassium with sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like, sodium-treated acrylic acid polymer (neutralization degree 100%), potassium-treated acrylic acid polymer (neutralized) The batteries produced in the same manner as the battery A1 except that the degree of use was 100%) were designated as battery a4 and battery a5, respectively.

そして、試験セルの充放電として、充放電ともに0.1mAの定電流で、2.0Vから3.3Vの電圧範囲で200サイクル行った。表1に1kHzの交流インピーダンス法による測定による初期の電池内部抵抗および200サイクル後の電池内部抵抗、初期値を100とした時の200サイクル後の電池容量維持率、および負極ペレットの強度を示す。なお電池A1〜電池A3,電池a1〜電池a5の各負極ペレットの強度測定では、図2に示されるような治具11の上に負極ペレット12を載置した後、治具11の上に載置された負極ペレット12に押し棒13を押し当て、押し棒13でペレットに加える加重を徐々に大きくしていき、負極ペレット12が割れたときの最大加重を簡易的に各負極ペレットの強度とした。なお、強度測定に際しては、各負極ペレットをあらかじめ200℃中で12時間乾燥したものを測定した。   And as charging / discharging of a test cell, 200 cycles were performed in the voltage range of 2.0V to 3.3V with a constant current of 0.1 mA in both charging and discharging. Table 1 shows the initial battery internal resistance and the battery internal resistance after 200 cycles, the battery capacity retention rate after 200 cycles when the initial value is 100, and the strength of the negative electrode pellet, as measured by the 1 kHz AC impedance method. In the measurement of the strength of each negative electrode pellet of the batteries A1 to A3 and the batteries a1 to a5, the negative electrode pellet 12 was placed on the jig 11 as shown in FIG. The pushing rod 13 is pressed against the placed negative electrode pellet 12, and the weight applied to the pellet with the pushing rod 13 is gradually increased, and the maximum weight when the negative electrode pellet 12 is broken is simply determined as the strength of each negative electrode pellet. did. In measuring the strength, each negative electrode pellet was previously dried at 200 ° C. for 12 hours.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

表1に示すように、Siを有する負極活物質の場合、リチウム化カルボキシル基を含む重合体を負極結着剤とすると、リチウム化処理をしていないカルボキシル基を含む高分子重合体を負極結着剤として用いた場合と比較して電池内部抵抗は低下、ペレット強度は増大しており、電池容量維持率は向上することを確認した。リチウム化処理した結着剤を使用することにより負極構成材料間の密着性が向上し、ペレット強度が増大したことでサイクル後も合剤の結合が維持され、サイクル特性の改善につながったと推測できる。また、カルボキシル基を有する高分子重合体の中和処理をリチウム化でなく、ナトリウム化、も
しくはカリウム化とした場合には表1に示すように放電容量の低下を抑制する効果が小さいことがわかる。これはナトリウム化やカリウム化の場合では、ペレット強度は大きくなり負極構成材料間の結合がしっかりするようになるのだが、充放電時に生じる副反応を抑制できないために、電池容量の低下を抑制できなかったと推測される。
As shown in Table 1, in the case of a negative electrode active material having Si, when a polymer containing a lithiated carboxyl group is used as a negative electrode binder, a polymer containing a carboxyl group that has not been lithiated is converted into a negative electrode binder. It was confirmed that the battery internal resistance was decreased and the pellet strength was increased as compared with the case of using as an adhesive, and the battery capacity retention rate was improved. By using a lithiated binder, the adhesion between the negative electrode constituent materials is improved, and the pellet strength is increased, so that the binding of the mixture is maintained even after cycling, and it can be assumed that the cycle characteristics have been improved. . In addition, when the neutralization treatment of the polymer having a carboxyl group is not lithiated but sodium or potassium, the effect of suppressing the reduction in discharge capacity is small as shown in Table 1. . This is because in the case of sodium or potassium, the strength of the pellet is increased and the bonding between the negative electrode constituent materials becomes firm. However, since side reactions that occur during charging and discharging cannot be suppressed, the decrease in battery capacity can be suppressed. It is estimated that there was not.

(実施例2)
電池A1および電池a1のTi41重量%−Si59重量%合金のかわりに、TiとSiの配合比を変化させて作製したTi23重量%−Si77重量%合金、Ti5重量%−Si95重量%合金を負極電極活物質とした場合について説明する。なお他の作製条件については同様に行った。Ti23重量%−Si77重量%合金において、リチウム化アクリル酸重合体(中和度100%)を使用した電池を電池B1、リチウム化処理を行っていないアクリル酸重合体(中和度0%)を使用した電池を電池b1とする。また、Ti5重量%−Si95重量%合金において、リチウム化アクリル酸重合体(中和度100%)を使用した電池を電池B2、リチウム化処理を行っていない、アクリル酸重合体(中和度0%)を使用した電池を電池b2とし、他は電池A1および電池a1と同様にしてコイン型試験セルを作製し電池特性を評価した。電池A1、電池a1の結果もあわせて、その結果を表2示す。
(Example 2)
Instead of the Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy of the battery A1 and the battery a1, Ti 23 wt% -Si 77 wt% alloy and Ti 5 wt% -Si 95 wt% alloy prepared by changing the mixing ratio of Ti and Si were used as the negative electrode. A case where the active material is used will be described. The other production conditions were the same. In a Ti 23 wt% -Si 77 wt% alloy, a battery using a lithiated acrylic acid polymer (neutralization degree 100%) was designated as battery B1, and an acrylic acid polymer not subjected to lithiation treatment (neutralization degree 0%). The battery used is battery b1. In addition, in a Ti 5 wt% -Si 95 wt% alloy, a battery using a lithiated acrylic acid polymer (neutralization degree 100%) was designated as battery B2, and an acrylic acid polymer (neutralization degree 0) was not subjected to lithiation treatment. %) Was designated as battery b2, and the others were made in the same manner as battery A1 and battery a1, and coin-type test cells were produced to evaluate the battery characteristics. Table 2 shows the results of the batteries A1 and a1.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

Siを有する負極活物質の場合、負極活物質中のSi含有量が多くなるにつれ活物質の大きな膨張収縮が大きくなりサイクル特性は悪くなる傾向がある。しかし、リチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を負極の結着剤とすると、結着剤としての強度が大きくなるため、Si含有量が多い場合でも結着剤として有効に機能するためサイクル特性の向上が確認できた。   In the case of a negative electrode active material having Si, as the Si content in the negative electrode active material increases, the active material greatly expands and contracts, and the cycle characteristics tend to deteriorate. However, when a polymer containing a lithiated carboxyl group is used as the binder for the negative electrode, the strength as the binder increases, so that it functions effectively as a binder even when the Si content is high, so that cycle characteristics The improvement was confirmed.

(実施例3)
電池A1のTi41重量%−Si59重量%合金のかわりに、負極活物質として市販のSi単体を63μm以下の粒子に粉砕整粒したものを使用し、負極結着剤にリチウム化アクリル酸重合体(中和度100%)を使用したものを電池C、負極結着剤にリチウム化処理を行っていないアクリル酸重合体(中和度0%)を使用したものを電池cとする。他は電池A1と同様にしてコイン型試験セルを作製し電池特性を評価した。結果を表3に示す。
(Example 3)
In place of the Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy of the battery A1, a commercially available Si simple substance was pulverized and sized into particles of 63 μm or less as the negative electrode active material, and the lithium binder polymer ( Battery C is obtained using a neutralization degree 100%, and battery c is obtained using an acrylic acid polymer (neutralization degree 0%) that has not been lithiated as a negative electrode binder. Otherwise, a coin-type test cell was prepared in the same manner as the battery A1, and the battery characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

Si単体が負極活物質の場合、高容量活物質であるが極めて大きい膨張収縮のためサイクル寿命が非常に悪いことが知られている。しかし表3に示すように、リチウム化処理していないカルボキシル基を含む高分子重合体を用いた電池の200サイクル後の容量維持率は5%未満であるが、リチウム化処理したカルボキシル基を含む高分子重合体を用いたで電池容量維持率は40%程度となりサイクル特性を大きく改善できることが確認できた。   In the case where Si alone is a negative electrode active material, it is a high capacity active material, but it is known that the cycle life is very poor due to extremely large expansion and contraction. However, as shown in Table 3, the capacity maintenance rate after 200 cycles of the battery using a polymer containing a carboxyl group that has not been lithiated is less than 5%, but it contains a lithiated carboxyl group. Using a polymer, the battery capacity retention rate was about 40%, and it was confirmed that the cycle characteristics could be greatly improved.

(実施例4)
電池A1のTi41重量%−Si59重量%合金のかわりに、負極活物質として市販のSiOを63μm以下の粒子に粉砕整粒したものを使用し、負極結着剤にリチウム化アクリル酸重合体(中和度100%)を使用したものを電池D、負極結着剤にリチウム化処理を行っていないアクリル酸重合体(中和度0%)を使用したものを電池dとする。他は電池A1と同様にしてコイン型試験セルを作製し電池特性を評価した。結果を表4に示す。
Example 4
In place of the Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy of the battery A1, a commercially available SiO pulverized and sized particles having a particle size of 63 μm or less were used as the negative electrode active material. Battery D is a battery using a degree of sum (100%), and battery d is a battery using an acrylic acid polymer (neutralization degree 0%) that has not been lithiated as a negative electrode binder. Otherwise, a coin-type test cell was prepared in the same manner as the battery A1, and the battery characteristics were evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

SiO中でのSi含有量は50モル%となり、Si含有量が少なかったために負極の膨張収縮が小さく、カルボキシル基を含む高分子重合体のリチウム化処理の有無が充放電サイクル特性に影響しなかったと推測される。ただし、SiOを負極活物質に用いた場合には、リチウムとSiO中の酸素が反応してLi2Oが生じてしまうため、充放電に関与可能なリチウムが減少するため、Ti−Si合金と比較して、200サイクル後の容量維持率が低くなったと推測できる。ただし、リチウム化処理したカルボキシル基を含む高分子重合体は結着剤強度が大きいため、結着剤添加量を減少することが可能であり、活物質がSiOの場合でも本発明のカルボキシル基を含む高分子重合体を用いること電池高容量化の点で有効である。 The Si content in SiO was 50 mol%, and since the Si content was small, the expansion and shrinkage of the negative electrode was small, and the presence or absence of lithiation treatment of the polymer containing a carboxyl group did not affect the charge / discharge cycle characteristics. I guess that. However, when SiO is used for the negative electrode active material, lithium and oxygen in SiO react to generate Li 2 O, and therefore lithium that can participate in charging and discharging is reduced. In comparison, it can be inferred that the capacity retention rate after 200 cycles has decreased. However, since the polymer polymer containing a carboxylated lithium group has a high binder strength, the amount of binder added can be reduced. Even when the active material is SiO, the carboxyl group of the present invention can be reduced. Use of the polymer polymer containing is effective in terms of increasing the battery capacity.

(実施例5)
電池A1のリチウム化アクリル酸重合体(中和度:100%)のかわりに負極結着剤として、種々の中和度になるように調製されたリチウム化アクリル酸重合体を使用して、他は電池A1と同様にして電池F1から電池F9を作製し電池特性を評価した。この時の中和度と中和処理することにより作製されたリチウム化アクリル酸重合体のpH値の関係(1重量%水溶液)を図3に示す。電池A1の値とあわせてその結果を表5に示す。
(Example 5)
Instead of the lithiated acrylic acid polymer (neutralization degree: 100%) of the battery A1, a lithiated acrylic acid polymer prepared to have various neutralization degrees was used as the negative electrode binder. Produced batteries F1 to F9 in the same manner as battery A1, and evaluated battery characteristics. FIG. 3 shows the relationship between the degree of neutralization at this time and the pH value of the lithiated acrylic acid polymer produced by the neutralization treatment (1 wt% aqueous solution). The results are shown in Table 5 together with the value of the battery A1.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

表5に示すようにアクリル酸重合体の中和度が増加するに伴い負極ペレット強度は大きくなり、電池容量維持率は増加していた。特に中和度が40%以上の場合は、200サイクル後においても80%以上の容量維持率であり、10%未満の場合に比べ著しく容量維持率が向上していることがわかる。また、中和度が100%を超えた場合、つまり過剰に中和処理を行った場合にも容量維持率が低下していることがわかる。このことから、アクリル酸重合体を結着剤として使用する場合には、リチウム塩として40〜100%、より
好ましくは60〜100%の間に中和度に調製したものを用いることが充放電特性向上により効果的であることが確認された。これは、過剰に中和処理を行ったリチウム化アクリル酸重合体を含む水溶液が強アルカリ性となるため、合剤作製時にSiを含む活物質が強アルカリ状態の水溶液と反応するため高容量負極活物質としての特性が低下したことが原因であると推測される。
As shown in Table 5, as the degree of neutralization of the acrylic acid polymer increased, the negative electrode pellet strength increased and the battery capacity retention rate increased. In particular, when the degree of neutralization is 40% or more, the capacity maintenance rate is 80% or more even after 200 cycles, and it is understood that the capacity maintenance rate is remarkably improved as compared with the case of less than 10%. It can also be seen that the capacity retention rate is lowered when the degree of neutralization exceeds 100%, that is, when neutralization is performed excessively. Therefore, when an acrylic acid polymer is used as a binder, it is charge / discharge to use a lithium salt prepared to a neutralization degree of 40 to 100%, more preferably 60 to 100%. It was confirmed that it was effective by improving the characteristics. This is because an aqueous solution containing an excessively neutralized lithiated acrylic acid polymer becomes strongly alkaline, so that an active material containing Si reacts with an aqueous solution in a strong alkaline state during the preparation of a mixture, so that a high capacity negative electrode active It is presumed that this is due to the deterioration of the properties as a substance.

なお、結着剤として、種々の中和度に調整されたリチウム化アクリル酸リチウム重合体の場合について説明したが、結着剤が、種々の中和度に調整されたリチウム化メタクリル酸、リチウム化アクリル酸―メタクリル酸重合体の場合についても同様の結果が得られることを確認した。   In addition, although the case of the lithiated lithium acrylate polymer adjusted to various degree of neutralization was demonstrated as a binder, the binder was lithiated methacrylic acid, lithium adjusted to various degree of neutralization. It was confirmed that the same results were obtained for the case of the acrylated acrylic acid-methacrylic acid polymer.

(実施例6)
負極活物質であるTi41重量%−Si59重量%合金、導電剤であるカーボンブラック、結着剤であるリチウム化アクリル酸重合体とを固形分の重量比で100:20:0.3(活物質に対して結着剤が0.3重量%)、100:20:0.5(活物質に対して結着剤が0.5重量%)、100:20:1.0(活物質に対して結着剤が0.1.0重量%)、100:20:5.0(活物質に対して結着剤が5.0重量%)、100:20:20(活物質に対して結着剤が20重量%)、100:20:30(活物質に対して結着剤が30重量%)、100:20:40(活物質に対して結着剤が40重量%)の割合で混合した電極合剤を使用した電池をそれぞれ電池G1、電池G2、電池G3、電池G4、電池G5、電池G6、電池G7とした。他は電池A1と同様にしてコイン型試験セルを作製し電池特性を評価した。電池A1の値とあわせて結果を表6に示す。
(Example 6)
The negative electrode active material, Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy, the conductive agent carbon black, and the lithiated acrylic acid polymer as the binder in a weight ratio of solids of 100: 20: 0.3 (active material) 100: 20: 0.5 (0.5% by weight binder relative to the active material), 100: 20: 1.0 (based on the active material) 100: 20: 5.0 (5.0% by weight binder with respect to the active material), 100: 20: 20 (bound with respect to the active material) The ratio of the binder is 20% by weight), 100: 20: 30 (the binder is 30% by weight with respect to the active material), and the ratio is 100: 20: 40 (the binder is 40% by weight with respect to the active material). The batteries using the mixed electrode mixture are designated as battery G1, battery G2, battery G3, battery G4, battery G5, battery G6, and battery G7, respectively. It was. Otherwise, a coin-type test cell was prepared in the same manner as the battery A1, and the battery characteristics were evaluated. The results are shown in Table 6 together with the value of the battery A1.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

表6に示すように負極合剤中の結着剤量が増加するに伴い負極ペレット強度は大きくなり、電池容量維持率は増加していた。特に結着剤量が0.5重量%以上の場合は、200サイクル後においても80%以上の容量維持率であり、0.5重量%未満の場合に比べ著しく容量維持率が向上していることがわかる。また、結着剤量が30%を超えた場合、つまり過剰に結着剤を用いた場合にも容量維持率が低下していることがわかる。これは過剰に結着剤を加えた場合には絶縁性の結着剤が増えるため負極合剤中の導電性が低下し、電池内部抵抗が増加するために容量維持率が低下していると推測できる。アクリル酸重合体を結着剤として使用する場合には、負極活物質に対して0.5〜30重量%、より好ましくは1、0〜20重量%の間に中和度に調整したものを用いることが充放電特性向上に効果的であることが確認された。   As shown in Table 6, as the amount of the binder in the negative electrode mixture increased, the negative electrode pellet strength increased and the battery capacity retention rate increased. In particular, when the amount of the binder is 0.5% by weight or more, the capacity maintenance rate is 80% or more even after 200 cycles, and the capacity maintenance rate is remarkably improved as compared with the case of less than 0.5% by weight. I understand that. In addition, it can be seen that the capacity retention rate is reduced when the amount of the binder exceeds 30%, that is, when the binder is used in excess. This is because when the binder is excessively added, the insulating binder increases, the conductivity in the negative electrode mixture decreases, and the capacity retention rate decreases because the battery internal resistance increases. I can guess. When an acrylic acid polymer is used as a binder, the neutralization degree is adjusted to 0.5 to 30% by weight, more preferably 1, 0 to 20% by weight with respect to the negative electrode active material. It was confirmed that the use was effective in improving the charge / discharge characteristics.

(実施例7)
また、電池A1の支持電解質であるLiN(CF3SO22のかわりに支持電解質として、LiN(C25SO22、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO3を使用し、負極結着剤に本発明のリチウム化アクリル酸重合体(中和度100%)を使用した電池をそれぞれ電池H1、電池h1、電池h2、電池h3とする。他は電池A1と同様にしてコイン
型試験セルを作製し電池特性を評価した。電池A1の値もあわせて結果を表7に示す。
(Example 7)
Further, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 is used as the supporting electrolyte instead of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 that is the supporting electrolyte of the battery A1, and the negative electrode The batteries using the lithiated acrylic acid polymer of the present invention (neutralization degree 100%) as the binder are referred to as a battery H1, a battery h1, a battery h2, and a battery h3, respectively. Otherwise, a coin-type test cell was prepared in the same manner as the battery A1, and the battery characteristics were evaluated. The results are shown in Table 7 together with the value of the battery A1.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

表7に示すように、LiN(CF3SO22のかわりにLiN(C25SO22を用いた場合には容量維持率がほぼ同じであったが、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO3を用いた場合には、容量維持率が低下することが確認された。このことからリチウム化アクリル酸重合体を結着剤として使用する場合は、LiN(CF3SO22やLiN(C25SO22などイミド系のリチウム塩を使用することが、放電容量の低下を抑制するのにより効果的であることが確認された。 As shown in Table 7, when LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 was used instead of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , the capacity retention was almost the same, but LiClO 4 , LiPF 6 When LiCF 3 SO 3 was used, it was confirmed that the capacity retention rate decreased. From this, when using a lithiated acrylic acid polymer as a binder, it is possible to use an imide-based lithium salt such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 or LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 . It was confirmed that it was more effective in suppressing the decrease in discharge capacity.

(実施例8)
電池A1の活物質であるTi41重量%−Si59重量%合金のかわりにFe41重量%−Si59重量%合金、Co41重量%−Si59重量%合金、Ni41重量%−Si59重量%合金、Cu41重量%−Si59重量%合金を負極活物質として使用した電池をそれぞれ電池J1、電池J2、電池J3、電池J4とする。他は電池A1と同様にしてコイン型試験セルを作製し電池特性を評価した。電池A1の値もあわせて結果を表8に示す。
(Example 8)
Instead of Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy which is the active material of battery A1, Fe 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Co 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Ni 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Cu 41 wt% -Si 59 The batteries using the wt% alloy as the negative electrode active material are referred to as a battery J1, a battery J2, a battery J3, and a battery J4, respectively. Otherwise, a coin-type test cell was prepared in the same manner as the battery A1, and the battery characteristics were evaluated. The results are shown in Table 8 together with the value of the battery A1.

Figure 2006210208
Figure 2006210208

表8に示すように、Ti41重量%−Si59重量%合金のかわりにFe41重量%−Si59重量%合金、Co41重量%−Si59重量%合金、Ni41重量%−Si59重量%合金、Cu41重量%−Si59重量%合金を用いた場合も放電容量維持率がほぼ同じであった。   As shown in Table 8, instead of Ti 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Fe 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Co 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Ni 41 wt% -Si 59 wt% alloy, Cu 41 wt% -Si 59 When the weight% alloy was used, the discharge capacity retention rate was almost the same.

なお、前記実施例ではコイン型電池を用いて試験を行ったが、円筒型電池やポリマー電解質を用いた積層型電池での試験においても同様の結果が得られている。   In the above examples, a test was performed using a coin-type battery, but similar results were obtained in a test using a cylindrical battery or a stacked battery using a polymer electrolyte.

本発明は、正極または負極に非水電解質二次電池の正極または負極の結着剤として、中和処理されたカルボキシル基を有する高分子重合体を用いることにより、サイクル寿命に優れた非水電解質二次電池を提供することができ、携帯電話やデジタルカメラ等の各種電子機器の主電源およびメモリーバックアップ用電源として、最適な非水電解質二次電池を提供できる。   The present invention provides a non-aqueous electrolyte having an excellent cycle life by using a polymer having a neutralized carboxyl group as a positive or negative electrode binder of a non-aqueous electrolyte secondary battery for the positive or negative electrode. A secondary battery can be provided, and an optimal non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided as a main power source and a memory backup power source for various electronic devices such as mobile phones and digital cameras.

本発明の実施例におけるコイン型電池の断面図Sectional drawing of the coin-type battery in the Example of this invention 本発明における負極ペレット強度を測定する状態の模式図Schematic diagram of the state of measuring the negative electrode pellet strength in the present invention リチウム化アクリル酸重合体の中和度とpH値の関係を示す図The figure which shows the relationship between the neutralization degree of lithiated acrylic acid polymer, and pH value

符号の説明Explanation of symbols

1 正極缶
2 負極缶
3 ガスケット
4 正極
5 負極
6 セパレータ
11 治具
12 負極ペレット
13 押し棒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode can 2 Negative electrode can 3 Gasket 4 Positive electrode 5 Negative electrode 6 Separator 11 Jig 12 Negative electrode pellet 13 Push rod

Claims (6)

リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極と、Siを含む負極活物質からなる負極と、リチウムイオン導電性の非水電解質からなる非水電解質二次電池であって、前記負極中にリチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体を含有することを特徴とする非水電解質二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode active material containing Si, and a lithium ion conductive non-aqueous electrolyte, wherein a lithium ion carboxyl group is formed in the negative electrode. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a high molecular weight polymer. 前記リチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体が、リチウム化アクリル酸重合体、リチウム化メタクリル酸重合体、およびリチウム化アクリル酸―メタクリル酸共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。 The polymer containing a lithiated carboxyl group is at least one selected from the group consisting of a lithiated acrylic acid polymer, a lithiated methacrylic acid polymer, and a lithiated acrylic acid-methacrylic acid copolymer. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1. 前記リチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体における中和度が40%以上100%以下であることを特徴とする請求項1〜2記載の非水電解質二次電池。 3. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a degree of neutralization in the polymer containing the lithiated carboxyl group is 40% or more and 100% or less. 前記リチウム化カルボキシル基を含む高分子重合体の含有量が負極活物質重量に対して0.5〜30重量%であることを特徴とする請求項1〜3記載の非水電解質二次電池。 4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the content of the polymer containing the lithiated carboxyl group is 0.5 to 30% by weight based on the weight of the negative electrode active material. 前記負極活物質がFe、Ti、Co、NiおよびCuからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を有することを特徴とする請求項1〜4記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material includes at least one metal selected from the group consisting of Fe, Ti, Co, Ni, and Cu. 前記非水電解質が、LiN(CF3SO22およびLiN(C25SO22の少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜5記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the nonaqueous electrolyte contains at least one of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2. .
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