JP2006216450A - Battery - Google Patents

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery of which battery characteristics such as cycle characteristics can be improved. <P>SOLUTION: A negative electrode active material containing Sn or Si as a constituting element is contained in the negative electrode 22. An electrolytic solution is impregnated into a separator 23. In the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolane-2-on is contained. The amount of fluoride ions in the electrolytic solution is 10 wtppm or more and 500 wtppm or less, and the moisture content is 10 wtppm or less. By this, chemical stability of the electrolytic solution is improved, and according to charging and discharging, new coatings are sequentially formed on the surface of the negative electrode 22 by the fluoride ions contained in the electrolytic solution. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を用いた電池にに関する。   The present invention relates to a battery using a negative electrode material capable of occluding and releasing an electrode reactant and including at least one member selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as constituent elements.

近年、ノート型携帯用コンピュータ,携帯電話あるいはカメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)などの携帯電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、これらの携帯電子機器の電源として、軽量で高エネルギー密度を得ることができる二次電池の開発が進められている。高エネルギー密度を得ることができる二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池が知られている。   In recent years, many portable electronic devices such as notebook portable computers, cellular phones, or camera-integrated VTRs (video tape recorders) have appeared, and their size and weight have been reduced. Accordingly, as a power source for these portable electronic devices, development of a secondary battery that is lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress. As a secondary battery that can obtain a high energy density, for example, a lithium ion secondary battery is known.

このリチウムイオン二次電池の電解液には、一般に、リチウムイオンを発生するリチウム化合物が添加されている。リチウム化合物の代表的なものとしては例えば六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )が挙げられるが、これら六フッ化リン酸リチウムをはじめとするリチウム化合物の多くは、水と反応してフッ素イオン(F- )を生成する(例えば、特許文献1参照。)。そして、水との反応により生成したフッ素イオンは、電池を劣化させて電池寿命を短くする原因の1つといわれている(例えば、特許文献2参照。)。 In general, a lithium compound that generates lithium ions is added to the electrolytic solution of the lithium ion secondary battery. A typical lithium compound is, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). Most of lithium compounds including lithium hexafluorophosphate react with water to generate fluorine ions ( F ) is generated (see, for example, Patent Document 1). And the fluorine ion produced | generated by reaction with water is said to be one of the causes of deteriorating a battery and shortening battery life (for example, refer patent document 2).

また、リチウムイオン二次電池の負極には、黒鉛層間へのリチウムのインターカレーション反応を利用した黒鉛材料、あるいは細孔中へのリチウムの吸蔵・放出作用を応用した炭素質材料などの負極活物質が用いられている。しかし、インターカレーションによる負極容量は第1ステージ黒鉛層間化合物の組成C6 Liに規定されるように上限が存在する。また、炭素質材料の微小な細孔構造を制御することは工業的に困難であると共に炭素質材料の比重の低下をもたらし、単位体積当たりの負極容量ひいては単位体積当たりの電池容量を向上させることが難しい。 In addition, the negative electrode of the lithium ion secondary battery includes a negative electrode active material such as a graphite material using a lithium intercalation reaction between graphite layers, or a carbonaceous material that applies lithium occlusion / release to the pores. Substance is used. However, the negative electrode capacity due to intercalation has an upper limit as defined by the composition C 6 Li of the first stage graphite intercalation compound. In addition, it is industrially difficult to control the fine pore structure of the carbonaceous material and causes a decrease in the specific gravity of the carbonaceous material, thereby improving the negative electrode capacity per unit volume and thus the battery capacity per unit volume. Is difficult.

そこで、今後の更なる電子機器の使用時間の長時間化、電源の高エネルギー密度化に対応するために、より高容量を得ることができる負極材料の開発が望まれている。このような負極材料としては、ある種のリチウム合金が電気化学的かつ可逆的に生成および分解することを応用した材料が広く研究されており、リチウム−アルミニウム合金や、またはケイ素合金などが報告されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開2002−216741号公報 特開2002−198088号公報 米国特許第4950566号明細書
Therefore, in order to cope with the longer usage time of future electronic devices and the higher energy density of the power source, development of a negative electrode material capable of obtaining a higher capacity is desired. As such negative electrode materials, materials that apply the electrochemical and reversible generation and decomposition of certain lithium alloys have been extensively studied, and lithium-aluminum alloys or silicon alloys have been reported. (For example, refer to Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-216741 JP 2002-198088 A U.S. Pat. No. 4,950,566

しかしながら、これらの合金材料は充放電に伴い大きく膨張収縮し、微粉化してしまうので、サイクル特性を劣化させてしまうという問題があった。この問題を解決するために、電解液の組成を検討したところ、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを添加することによりサイクル特性を劇的に向上させることができることが分かった。そこで、更に特性を向上させるために、電解液におけるフッ素イオン量および水分量を極力少なくして実験を行ったが、特性の向上はそれほど見られなかった。   However, these alloy materials are greatly expanded and contracted with charge and discharge, and are pulverized, so that there is a problem that the cycle characteristics are deteriorated. In order to solve this problem, the composition of the electrolytic solution was examined, and it was found that the cycle characteristics can be dramatically improved by adding 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one. Therefore, in order to further improve the characteristics, an experiment was performed with the fluorine ion amount and the water content in the electrolytic solution being reduced as much as possible, but the characteristics were not improved so much.

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、サイクル特性などの電池特性を向上させることができる電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a battery capable of improving battery characteristics such as cycle characteristics.

本発明による電池は、正極および負極と共に電解液を備えたものであって、負極は、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を含有し、電解液は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含み、かつ、フッ素イオンの含有量が10質量ppm以上500質量ppm以下の範囲内、水分の含有量が10質量ppm以下の範囲内のものである。   A battery according to the present invention includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode, the negative electrode is capable of occluding and releasing an electrode reactant, and at least one of the group consisting of metal elements and metalloid elements as constituent elements. A negative electrode material containing one kind, the electrolytic solution contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the fluorine ion content is within a range of 10 mass ppm to 500 mass ppm, The water content is within a range of 10 mass ppm or less.

本発明の電池によれば、電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含むと共に、電解液における水分の含有量を10質量ppm以下とするようにしたので、電解液の化学的安定性を向上させることができる。また、電解液におけるフッ素イオンの含有量を10質量ppm以上500質量ppm以下の範囲内とするようにしたので、負極の表面に適度な被膜を形成することができる。よって、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を用いても、サイクル特性などの電池特性を向上させることができる。   According to the battery of the present invention, the electrolyte contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the water content in the electrolyte is 10 mass ppm or less. Chemical stability can be improved. Moreover, since content of the fluorine ion in electrolyte solution was made into the range of 10 mass ppm or more and 500 mass ppm or less, an appropriate film can be formed on the surface of a negative electrode. Therefore, it is possible to occlude and release electrode reactants, and to improve battery characteristics such as cycle characteristics even when a negative electrode material containing at least one of the group consisting of metal elements and metalloid elements as a constituent element is used. Can do.

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。なお、以下の実施例では、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する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following examples, the case where lithium is used as the electrode reactant will be described.

図1は、本発明の一実施の形態に二次電池の断面構成を表すものである。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケルのめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12, 13がそれぞれ配置されている。   FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a wound electrode body 20 in which a belt-like positive electrode 21 and a negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. have. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12, 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

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

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

図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出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、必要に応じて炭素材料などの導電材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。リチウムを吸蔵および放出可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン(TiS2 ),硫化モリブデン(MoS2 ),セレン化ニオブ(NbSe2 )あるいは酸化バナジウム(V2 5 )などのリチウムを含有しないカルコゲン化物、またはリチウムを含有するリチウム含有化合物が挙げられる。 The positive electrode active material layer 21B includes, for example, one or more of positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a positive electrode active material, and a conductive material such as a carbon material and polyfluoride as necessary. A binder such as vinylidene may be included. The positive electrode material capable of inserting and extracting lithium does not contain lithium such as titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), niobium selenide (NbSe 2 ), or vanadium oxide (V 2 O 5 ). Examples include chalcogenides and lithium-containing compounds containing lithium.

中でも、リチウム含有化合物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられ、特にコバルト(Co),ニッケルおよびマンガン(Mn)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。より高い電圧を得ることができるからである。その化学式は、例えば、Lix MIO2 あるいはLiy MIIPO4 で表される。式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属元素を表す。xおよびyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。 Among these, lithium-containing compounds are preferable because some compounds can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. In particular, cobalt (Co), nickel and manganese (Mn Among these, those containing at least one of them are preferred. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula is represented by, for example, Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 . In the formula, MI and MII represent one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(Lix CoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(Lix NiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(Lix Ni1-z Coz 2 (z<1))、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(LiMn2 4 )などが挙げられる。中でも、ニッケルを含む複合酸化物が好ましい。高い容量を得ることができると共に、優れたサイクル特性も得ることができるからである。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4 )あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-v Mnv PO4 (v<1))が挙げられる。 Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni 1-z Co z O 2 (z <1)) or lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel structure. Among these, a composite oxide containing nickel is preferable. This is because a high capacity can be obtained and excellent cycle characteristics can also be obtained. Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-v Mn v PO 4 (v <1)). Can be mentioned.

負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aは、例えば、銅(Cu)箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces. The negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1を含む負極材料のいずれか1種または2種以上を含んでいる。このような負極材料としては、具体的には、金属元素または半金属元素の単体,合金,あるいは化合物、またはこれらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   The negative electrode active material layer 22B is, for example, any one of negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a negative electrode active material and including at least one of the group consisting of a metal element and a metalloid element as a constituent element. 1 type or 2 types or more are included. Specific examples of such a negative electrode material include a metal element or a metalloid element, an alloy, a compound, or a material having at least a part of one or two or more phases thereof. In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.

このような金属元素または半金属元素としては、リチウムと合金を形成可能なマグネシウム(Mg),ホウ素(B),アルミニウム,ガリウム(Ga),インジウム(In),ゲルマニウム(Ge),鉛(Pb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),銀(Ag),亜鉛(Zn),ハフニウム(Hf),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)などが挙げられる。中でも、スズまたはケイ素が好ましく、ケイ素が特に好ましい。リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Examples of such metal elements or metalloid elements include magnesium (Mg), boron (B), aluminum, gallium (Ga), indium (In), germanium (Ge), and lead (Pb) capable of forming an alloy with lithium. , Bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd) or platinum (Pt). Among these, tin or silicon is preferable, and silicon is particularly preferable. This is because the ability to occlude and release lithium is large, and a high energy density can be obtained.

例えば、ケイ素の合金または化合物としては、SiB4 ,SiB6 ,Mg2 Si,Ni2 Si,TiSi2 ,MoSi2 ,CoSi2 ,NiSi2 ,CaSi2 ,CrSi2 ,Cu5 Si,FeSi2 ,MnSi2 ,NbSi2 ,TaSi2 ,VSi2 ,WSi2 ,ZnSi2 ,SiC,Si3 4 ,Si2 2 O,SiOu (0<u≦2),SnSiO3 ,LiSiOなどが挙げられる。 For example, silicon alloys or compounds include SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2 , MnSi. 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO u (0 <u ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO and the like.

この負極活物質層22bは、気相法,液相法あるいは焼成法により形成されたものでも、塗布により形成されたものでもよい。焼成法というのは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させ、塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。   The negative electrode active material layer 22b may be formed by a vapor phase method, a liquid phase method, or a baking method, or may be formed by coating. The firing method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder, dispersed in a solvent, applied, and then heat treated at a temperature higher than the melting point of the binder.

また、塗布による場合には、負極活物質に加えて、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤および導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。焼成法による場合も同様である。   In the case of coating, in addition to the negative electrode active material, other materials such as a binder such as polyvinylidene fluoride and a conductive agent may be included. The same applies to the case of the firing method.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多硬質膜により構成されており、これらの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 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is made of, for example, a porous film made of synthetic resin made of polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene or the like, or a multi-hard film made of ceramic, and these two or more kinds of porous films are laminated. It may be made the structure.

セパレータ23には、溶媒と、この溶媒に溶解された電解液が含浸されている。溶媒は、化1に示した4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含んでいる。負極22に上述したような材料を用いた場合に、サイクル特性を向上させることができるからである。溶媒は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのみにより構成するようにしてもよいが、他の1種または2種以上の溶媒を混合して用いてもよい。イオン伝導性などの各種特性を向上させることができるからである。その場合、電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量は5質量%以上とすることが好ましい。これにより含有量が少ないと、サイクル特性を十分に向上させることができないからである。   The separator 23 is impregnated with a solvent and an electrolytic solution dissolved in the solvent. The solvent contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 1. This is because cycle characteristics can be improved when the above-described materials are used for the negative electrode 22. The solvent may be composed only of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, but may be used by mixing one or more other solvents. This is because various properties such as ion conductivity can be improved. In that case, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution is preferably 5% by mass or more. This is because if the content is small, the cycle characteristics cannot be sufficiently improved.

Figure 2006216450
Figure 2006216450

他の溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、アセトニトリル,グルタロニトリル,アジポニトリルメトキシアセトニトリルなどの非水溶媒が挙げられる。   Examples of other solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, and 2-methyltetrahydrofuran. 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, acetate ester, butyrate ester, propionate ester, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile methoxyacetonitrile, etc. Non-aqueous solvents are mentioned.

中でも、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、あるいは炭酸メチルエチルなどの粘度が1mPa・s以下である低粘度溶媒を混合して用いることが好ましい。より高いイオン伝導性を得ることができるからである。   Among them, it is preferable to use a low-viscosity solvent having a viscosity of 1 mPa · s or less, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or methyl ethyl carbonate. This is because higher ionic conductivity can be obtained.

電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、ビス[トリフルオロメタンスルホニル]イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 2 )、トリス[トリフルオロメタンスルホニル]メチルリチウム(LiC(CF3 SO2 3 )、あるいはビス[ペンタフルオロエタンスルホニル]イミドリチウム(LiN(C2 5 SO2 2 )などのリチウム塩が挙げられる。電解質塩は、いずれか1種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 electrolyte salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), trifluoro. Lithium methanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), bis [trifluoromethanesulfonyl] imido lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), tris [trifluoromethanesulfonyl] methyl lithium (LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ), or And lithium salts such as bis [pentafluoroethanesulfonyl] imidolithium (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ). Any one electrolyte salt may be used alone, or two or more electrolyte salts may be mixed and used.

この電解液におけるフッ素イオン(F- )の含有量は10質量ppm以上500ppm以下の範囲内であり、水分の含有量は10質量ppm以下の範囲内であることが好ましい。これらの含有量が多いと電解液の化学的安定性が低下し、サイクル特性を低下させる原因となるが、負極22に上述したような負極材料を用いる場合には、ある程度のフッ素イオンが含まれていた方が負極22の表面に充放電に伴って新しい被膜を形成することができ、サイクル特性を向上させることができるからである。特に、本実施の形態では、電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含んでいるので、電池の製造後に電解液における水分量が増加しても、加水分解により消費することができると共に、この加水分解によりフッ素イオンを生成し、被膜形成に消費されたフッ素イオンを補充することができるので、サイクル特性をより向上させることが可能となる。 The content of fluorine ions (F ) in the electrolytic solution is preferably in the range of 10 mass ppm to 500 ppm, and the water content is preferably in the range of 10 mass ppm or less. When these contents are large, the chemical stability of the electrolytic solution is lowered and the cycle characteristics are deteriorated. However, when the negative electrode material as described above is used for the negative electrode 22, some fluorine ions are included. This is because a new coating can be formed on the surface of the negative electrode 22 along with charge and discharge, and cycle characteristics can be improved. In particular, in the present embodiment, since 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained in the electrolytic solution, even if the amount of water in the electrolytic solution increases after manufacturing the battery, it is consumed by hydrolysis. In addition, it is possible to generate fluorine ions by this hydrolysis and replenish the fluorine ions consumed for film formation, so that the cycle characteristics can be further improved.

なお、フッ素イオンの含有量は、例えば、ソリッド・ステート・イオニクス(solid state ionics)ten148(2002)391に記載されている滴定法により測定することができる。具体的には、例えば、電解液100μlにアセトン10mlを緩衝溶媒として加え、ブロモフェノールブルー・アセトン溶液指示薬を3滴加え、濃度0.01質量%のテトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド・メタノール水溶液を塩基滴定試薬として滴定を行う。また、水分の含有量は、例えば、カールフィッシャー水分測定計により測定することができる。   In addition, content of a fluorine ion can be measured by the titration method described in the solid state ionics (solid state ionics) ten148 (2002) 391, for example. Specifically, for example, 10 ml of acetone is added as a buffer solvent to 100 μl of an electrolytic solution, 3 drops of bromophenol blue / acetone solution indicator is added, and an aqueous tetra-n-butylammonium hydroxide / methanol solution having a concentration of 0.01% by mass is added. Titration is performed as a base titration reagent. The moisture content can be measured by, for example, a Karl Fischer moisture meter.

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、正極集電体21Aに正極活物質層21Bを形成し正極21を作製する。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質の粉末と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより形成する。   First, for example, the positive electrode active material layer 21B is formed on the positive electrode current collector 21A to produce the positive electrode 21. The positive electrode active material layer 21B is prepared, for example, by mixing a positive electrode active material powder, a conductive agent, and a binder to prepare a positive electrode mixture, and then using the positive electrode mixture in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. The positive electrode mixture slurry is dispersed to form a positive electrode mixture slurry, and the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A, dried, and compression molded.

また、例えば、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成し負極22を作製する。負極活物質層22Bは、例えば、気相法、液相法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの2以上を組み合わせてもよい。   Further, for example, the negative electrode active material layer 22B is formed on the negative electrode current collector 22A to produce the negative electrode 22. The negative electrode active material layer 22B may be formed by, for example, any one of a vapor phase method, a liquid phase method, a baking method, and coating, or a combination of two or more thereof.

なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法,スパッタ法,イオンプレーティング法,レーザーアブレーション法,熱化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition )法,プラズマ化学気相成長法あるいは溶射法などが利用可能である。液相法としては電気鍍金あるいは無電解鍍金などの公知の手法が利用可能である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法,反応焼成法あ るいはホットプレス焼成法が利用可能である。塗布の場合は、正極21と同様にして形成することができる。   As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal chemical vapor deposition ( CVD (Chemical Vapor Deposition) method, plasma chemical vapor deposition method or thermal spraying method can be used. As the liquid phase method, a known method such as electroplating or electroless plating can be used. As for the firing method, a known method can be used. For example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, or a hot press firing method can be used. In the case of application, it can be formed in the same manner as the positive electrode 21.

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

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極22に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極22からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極21に吸蔵される。その際、電解液に過剰なフッ素イオンおよび水分が含まれていると、電池が劣化する原因となるが、本実施の形態ではフッ素イオンの含有量が500質量ppm以下、水分の含有量が10質量ppm以下とされているので、電池の劣化が抑制される。また、フッ素イオンの含有量が10質量ppm以上とされているので、充放電に伴い負極22の表面に順次新しい被膜が形成され、電解液の分解反応が抑制される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are extracted from the positive electrode 21 and inserted in the negative electrode 22 through the electrolytic solution. On the other hand, when discharging is performed, for example, lithium ions are extracted from the negative electrode 22 and inserted in the positive electrode 21 through the electrolytic solution. At this time, if the electrolyte solution contains excessive fluorine ions and moisture, the battery deteriorates. In this embodiment, the fluorine ion content is 500 ppm by mass or less, and the moisture content is 10%. Since it is set as the mass ppm or less, deterioration of a battery is suppressed. In addition, since the fluorine ion content is 10 mass ppm or more, a new coating is sequentially formed on the surface of the negative electrode 22 with charge and discharge, and the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed.

このように本実施の形態によれば、電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含むと共に、電解液におけるフッ素イオンの含有量を500質量ppm以下、水分の含有量を10質量ppm以下とするようにしたので、電解液の化学的安定性を向上させることができる。また、電解液におけるフッ素イオンの含有量を10質量ppm以上とするようにしたので、負極22の表面に適度な被膜を形成することができる。よって、負極22に、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を用いても、サイクル特性などの電池特性を向上させることができる。   Thus, according to the present embodiment, the electrolytic solution contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, the content of fluorine ions in the electrolytic solution is 500 ppm by mass or less, and the content of moisture is Since it was made into 10 mass ppm or less, the chemical stability of electrolyte solution can be improved. In addition, since the content of fluorine ions in the electrolytic solution is set to 10 mass ppm or more, an appropriate film can be formed on the surface of the negative electrode 22. Therefore, even if a negative electrode material that can occlude and release electrode reactants and includes at least one member selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as a constituent element is used for the negative electrode 22, battery characteristics such as cycle characteristics can be obtained. Can be improved.

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1−1〜1−3)
図3に示したようなコイン型の二次電池を作製した。この二次電池は、正極31と負極32とをセパレータ33を介して積層し、外装缶34と外装カップ35との間に封入したものである。
(Examples 1-1 to 1-3)
A coin-type secondary battery as shown in FIG. 3 was produced. In the secondary battery, a positive electrode 31 and a negative electrode 32 are stacked via a separator 33 and sealed between an outer can 34 and an outer cup 35.

まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と、炭酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoCO3 =0.5:1のモル比で混合し、この混合物を空気中において900℃で5時間焼成して正極活物質であるリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )を合成した。次いで、このリチウムコバルト複合酸化物粉末94質量部と、導電剤であるグラファイト3質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して正極合剤を調製したのち、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを作製した。続いて、正極合剤スラリーを厚み20μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体31Aの両面に塗布し乾燥させたのち圧縮成型して正極活物質層31Bを形成した。そののち、直径15mmのペレットに打ち抜き、正極31を作製した。 First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) are mixed at a molar ratio of Li 2 CO 3 : CoCO 3 = 0.5: 1, and this mixture is mixed at 900 ° C. in air. lithium cobalt composite oxides by firing five hours a positive electrode active material (LiCoO 2) was synthesized. Next, 94 parts by mass of this lithium cobalt composite oxide powder, 3 parts by mass of graphite as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were prepared, and then a positive electrode mixture was prepared. A positive electrode mixture slurry was prepared by dispersing in some N-methyl-2-pyrrolidone. Subsequently, the positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of a positive electrode current collector 31A made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compression molded to form a positive electrode active material layer 31B. After that, a positive electrode 31 was produced by punching into a pellet having a diameter of 15 mm.

また、負極活物質として、平均粒径1μmのケイ素粉末を用意し、このケイ素粉末90質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン10質量部とを混合して負極合剤を調製したのち、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを作製した。次いで、厚さ18μmの銅箔よりなる負極集電体32Aの両面に塗布し乾燥させたのち圧縮成型して負極活物質層32Bを形成そた。そののち、直径15mmのペレットに打ち抜いて負極32を作製した。   Moreover, after preparing a silicon powder having an average particle diameter of 1 μm as a negative electrode active material, 90 parts by mass of this silicon powder and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were prepared, and then a negative electrode mixture was prepared. A negative electrode mixture slurry was prepared by dispersing in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Next, the negative electrode current collector 32A made of a copper foil having a thickness of 18 μm was coated on both surfaces, dried, and then compression molded to form the negative electrode active material layer 32B. After that, the negative electrode 32 was produced by punching into a 15 mm diameter pellet.

続いて、作製した正極31および負極32を微多孔性ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ33を介して外装缶34に積層し、その上から電解液を注入して外装カップ35を被せてかしめることにより密閉した。電解液には、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)と炭酸ジエチル(DEC)とを等質量比で混合した溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウムを1mol/kgの濃度で溶解させたものを用いた。   Subsequently, the produced positive electrode 31 and negative electrode 32 are laminated on an outer can 34 via a separator 33 made of a microporous polyethylene film, and an electrolytic solution is injected from above to cover the outer cup 35 and sealed. did. For the electrolyte, 1 mol / liter of lithium hexafluorophosphate as an electrolyte salt was added to a solvent in which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at an equal mass ratio. Those dissolved at a concentration of kg were used.

その際、電解液におけるフッ素イオン量および水分量は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンに不純物として含まれるフッ素イオン、および電解液に不純物として含まれる水分を調節することにより、実施例1−1〜1−3で表1に示したように変化させた。なお、フッ素イオン量および水分量がそれぞれ10質量ppm以下のものは、精製によりある程度のフッ素イオンおよび水分を除去したのち、モレキュラシーブにこれらを吸着して除去することにより得た。電解液におけるフッ素イオン量は上述した滴定法により測定し、水分量はカールフィッシャー水分測定計(平沼産業社製)により測定した。   At that time, the amount of fluorine ions and the amount of water in the electrolytic solution are adjusted by adjusting the fluorine ions contained as impurities in 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and the moisture contained as impurities in the electrolytic solution, The change was made as shown in Table 1 in Examples 1-1 to 1-3. A fluorine ion amount and a water content of 10 ppm by mass or less were obtained by removing a certain amount of fluorine ions and water by purification and then adsorbing and removing them on a molecular sieve. The amount of fluorine ions in the electrolytic solution was measured by the titration method described above, and the amount of water was measured by a Karl Fischer moisture meter (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

また、実施例1−1〜1−3に対する比較例1−1〜1−5として、表1に示したように電解液におけるフッ素イオン量および水分量を変化させたことを除き、他は実施例1−1〜1−3と同様にして二次電池を作製した。更に、実施例1−1〜1−3に対する比較例1−6,1−7として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンに代えて1,3−ジオキソラン−2−オン(炭酸エチレン:EC)を用い、表1に示したように電解液におけるフッ素イオン量および水分量を変化させたことを除き、他は実施例1−1〜1−3と同様にして二次電池を作製した。   In addition, as Comparative Examples 1-1 to 1-5 with respect to Examples 1-1 to 1-3, except that the amount of fluorine ions and the amount of water in the electrolytic solution were changed as shown in Table 1, the others were implemented. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3. Further, as Comparative Examples 1-6 and 1-7 for Examples 1-1 to 1-3, 1,3-dioxolan-2-one (carbonic acid carbonate) was used instead of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one. Except for changing the amount of fluorine ions and the amount of water in the electrolytic solution as shown in Table 1, using ethylene: EC), the secondary battery was prepared in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3. Produced.

作製した実施例1−1〜1−3および比較例1−1〜1−7の二次電池について、充放電試験を行い、初回充放電効率およびサイクル特性を調べた。その際、充電は1mA/cm2 の定電流密度で電池電圧が4.2Vに達するまで行ったのち、4.2Vの定電圧で電流密度が0.02mA/cm2 に達するまで行い、放電は1mA/cm2 の定電流密度で電池電圧が2.5Vに達するまで行った。初回充放電効率は、(1サイクル目の放電容量/1サイクル目の充電容量)×100から求めた。サイクル特性は、1サイクル目の放電容量に対する100サイクル目の放電容量の割合、すなわち(100サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100から求めた。得られた結果を表1に示す。 The fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-7 were subjected to a charge / discharge test to examine the initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics. At that time, charging was performed at a constant current density of 1 mA / cm 2 until the battery voltage reached 4.2 V, and then at a constant voltage of 4.2 V until the current density reached 0.02 mA / cm 2. The test was performed at a constant current density of 1 mA / cm 2 until the battery voltage reached 2.5V. The initial charge / discharge efficiency was determined from (discharge capacity at the first cycle / charge capacity at the first cycle) × 100. The cycle characteristics were determined from the ratio of the discharge capacity at the 100th cycle to the discharge capacity at the first cycle, that is, (discharge capacity at the 100th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2006216450
Figure 2006216450

表1に示したように、実施例1−1〜1−3によれば、水分量が10質量ppmよりも多い比較例1−1,1−2、フッ素イオン量が500質量ppmよりも多い比較例1−3,1−4、フッ素イオン量が10質量ppmよりも少ない比較例1−5、および4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いていない比較例1−6,1−7よりも、初回充放電効率およびサイクル特性を向上させることができた。   As shown in Table 1, according to Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1-1 and 1-2 having a moisture content of more than 10 mass ppm, and a fluorine ion content of more than 500 ppm by mass. Comparative Examples 1-3, 1-4, Comparative Example 1-5 having a fluorine ion content of less than 10 ppm by mass, and Comparative Examples 1-6 without using 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Compared with 1-7, the initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics could be improved.

すなわち、電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いると共に、電解液におけるフッ素イオンの含有量を10質量ppm以上500質量ppm以下、水分の含有量を10質量ppm以下とするようにすれば、初回充放電効率およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。   That is, while 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is used for the electrolytic solution, the fluorine ion content in the electrolytic solution is 10 mass ppm or more and 500 mass ppm or less, and the moisture content is 10 mass ppm or less. It was found that the initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics can be improved by doing so.

(実施例2−1〜2−3)
スパッタリング法によりケイ素よりなる負極活物質層32Bを形成し、表2に示したように電解液におけるフッ素イオン量および水分量を変化させたことを除き、他は実施例1−1〜1−3と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 2-1 to 2-3)
Except that the negative electrode active material layer 32B made of silicon was formed by a sputtering method and the amount of fluorine ions and the amount of water in the electrolytic solution were changed as shown in Table 2, the other examples 1-1 to 1-3 were made. A secondary battery was fabricated in the same manner as described above.

また、実施例2−1〜2−3に対する比較例2−1〜2−5として、表2に示したように電解液におけるフッ素イオン量および水分量を変化させたことを除き、他は実施例2−1〜2−3と同様にして二次電池を作製した。更に、実施例2−1〜2−3に対する比較例2−6,2−7として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンに代えて1,3−ジオキソラン−2−オン(炭酸エチレン:EC)を用い、表2に示したように電解液におけるフッ素イオン量および水分量を変化させたことを除き、他は実施例2−1〜2−3と同様にして二次電池を作製した。   In addition, as Comparative Examples 2-1 to 2-5 with respect to Examples 2-1 to 2-3, except that the amount of fluorine ions and the amount of water in the electrolytic solution were changed as shown in Table 2, the others were implemented. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 2-1 to 2-3. Further, as Comparative Examples 2-6 and 2-7 for Examples 2-1 to 2-3, 1,3-dioxolan-2-one (carbonic acid carbonate) was used instead of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one. Except for changing the amount of fluorine ions and the amount of water in the electrolyte solution as shown in Table 2, using the ethylene: EC), the secondary battery was prepared in the same manner as in Examples 2-1 to 2-3. Produced.

作製した実施例2−1〜2−3および比較例2−1〜2−7の二次電池についても、実施例1−1〜1−3と同様にして充放電試験を行い、初回充放電効率およびサイクル特性を調べた。得られた結果を表2に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Examples 2-1 to 2-7, a charge / discharge test was performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3, and the initial charge / discharge was performed. Efficiency and cycle characteristics were investigated. The obtained results are shown in Table 2.

Figure 2006216450
Figure 2006216450

表2に示したように、実施例2−1〜2−3によれば、実施例1−1〜1−3と同様に、比較例1−1〜7よりも、初回充放電効率およびサイクル特性を向上させることができた。すなわち、負極を他の製造方法により形成しても同様の結果を得られることが分かった。   As shown in Table 2, according to Examples 2-1 to 2-3, the initial charge and discharge efficiency and the cycle were higher than those of Comparative Examples 1-1 to 7 as in Examples 1-1 to 1-3. The characteristics could be improved. That is, it has been found that the same result can be obtained even if the negative electrode is formed by another manufacturing method.

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、電解液をそのまま用いる場合について説明したが、高分子化合物、あるいはイオン伝導性無機化合物に保持させるようにしてもよい。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, the case where the electrolytic solution is used as it is has been described. However, the electrolytic solution may be held in a polymer compound or an ion conductive inorganic compound.

また、上記実施の形態および実施例では、円筒型あるいはコイン型の二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明はカード型、ボタン型、角型、あるいはフィルム状の外装部材を用いた他の形状を有する二次電池、または積層構造などの他の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。また、本発明は、二次電池に限らず、一次電池などの他の電池についても同様に適用することができる。   Further, in the above embodiments and examples, a cylindrical or coin-type secondary battery has been specifically described, but the present invention uses a card-type, button-type, square-type, or film-type exterior member. The present invention can be similarly applied to secondary batteries having other shapes, or secondary batteries having other structures such as a stacked structure. Further, the present invention is not limited to the secondary battery, and can be similarly applied to other batteries such as a primary battery.

更に、上記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電池について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。その際、負極には、上記実施の形態で説明した負極活物質、例えばスズまたはケイ素を構成元素として含む材料を同様にして用いることができる。   Further, in the above embodiments and examples, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, another alkali metal such as sodium (Na) or potassium (K), or an alkali such as magnesium or calcium (Ca) is used. The present invention can also be applied to the case of using an earth metal or another light metal such as aluminum. At that time, the negative electrode active material described in the above embodiment, for example, a material containing tin or silicon as a constituent element can be used in the same manner for the negative electrode.

本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した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. 本発明の実施例で作製し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 produced in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17,36…ガスケット、20…巻回電極体、21,31…正極、21A,31A…正極集電体、21B,31B…正極活物質層、22,32…負極、22A,32A…負極集電体、22B,32B…負極活物質層、23,33…セパレータ、24…センターピン、25…正極リード、26…負極リード、34…外装缶、35…外装カップ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17, 36 ... Gasket, 20 ... Winding electrode body, 21 and 31 ... Positive electrode, 21A, 31A ... Positive electrode current collector, 21B, 31B ... Positive electrode active material layer, 22, 32 ... Negative electrode, 22A, 32A ... Negative electrode current collector, 22B, 32B ... Negative electrode active material layer, 23, 33 ... Separator 24 ... Center pin, 25 ... Positive electrode lead, 26 ... Negative electrode lead, 34 ... Exterior can, 35 ... Exterior cup.

Claims (4)

正極および負極と共に電解液を備えた電池であって、
前記負極は、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を含有し、
前記電解液は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含み、かつ、フッ素イオンの含有量が10質量ppm以上500質量ppm以下の範囲内、水分の含有量が10質量ppm以下の範囲内である
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode is capable of occluding and releasing an electrode reactant, and contains a negative electrode material including at least one member selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as constituent elements,
The electrolytic solution contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the fluorine ion content is within a range of 10 mass ppm to 500 mass ppm, and the water content is 10 mass ppm or less. A battery characterized by being in the range of.
前記負極は、構成元素としてスズ(Sn)およびケイ素(Si)のうちの少なくとも一方を含む負極材料を含有することを特徴とする請求項1記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the negative electrode contains a negative electrode material containing at least one of tin (Sn) and silicon (Si) as a constituent element. 前記負極は、負極集電体と、この負極集電体に気相法,液相法および焼成法からなる群のうちの少なくとも1つの方法により形成された負極活物質層とを有することを特徴とする請求項1記載の電池。   The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector by at least one method selected from the group consisting of a gas phase method, a liquid phase method, and a firing method. The battery according to claim 1. 前記正極は、リチウム(Li)とコバルト(Co)とを含む複合酸化物を含有することを特徴とする請求項1記載の電池。
The battery according to claim 1, wherein the positive electrode contains a composite oxide containing lithium (Li) and cobalt (Co).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010113939A (en) * 2008-11-06 2010-05-20 Nissan Motor Co Ltd Bipolar secondary battery and method of manufacturing the same
JP2010171019A (en) * 2010-03-08 2010-08-05 Sony Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2014007038A (en) * 2012-06-22 2014-01-16 Gs Yuasa Corp Electricity-storage device

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