JP2006269438A - Lithium-ion secondary battery - Google Patents
Lithium-ion secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006269438A JP2006269438A JP2006126461A JP2006126461A JP2006269438A JP 2006269438 A JP2006269438 A JP 2006269438A JP 2006126461 A JP2006126461 A JP 2006126461A JP 2006126461 A JP2006126461 A JP 2006126461A JP 2006269438 A JP2006269438 A JP 2006269438A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion secondary
- secondary battery
- lithium ion
- anode
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.
近年、電子機器、特に携帯用電子機器の発展は著しく、それに伴い高エネルギー密度を有する電池の開発が望まれている。このような電池として、リチウムイオン二次電池はエネルギー密度が極めて高いなどの理由により携帯機器の電源として広く採用されている。リチウムイオン二次電池は、主として、カソード、アノード、セパレータ、非水電解質溶液から構成されており、各電池特性の更なる向上のための様々な検討がなされている。 In recent years, the development of electronic devices, particularly portable electronic devices has been remarkable, and accordingly, development of a battery having a high energy density is desired. As such a battery, a lithium ion secondary battery is widely used as a power source for portable devices because of its extremely high energy density. A lithium ion secondary battery is mainly composed of a cathode, an anode, a separator, and a non-aqueous electrolyte solution, and various studies for further improvement of the battery characteristics have been made.
例えば、溶媒にプロピレンカーボネートを用いた非水電解質溶液へビニレンカーボネートを添加することにより、電池特性の向上を図った電池が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。また、非水電解質溶液にプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの混合溶媒を用い、更に、1,3−プロパンスルトンを添加することで、プロピレンカーボネートの負極表面での還元分解を防止した電池が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
For example, a battery in which battery characteristics are improved by adding vinylene carbonate to a nonaqueous electrolyte solution using propylene carbonate as a solvent has been proposed (see, for example,
しかしながら、上述した特許文献1〜4に記載された従来のリチウムイオン二次電池においては、プロピレンカーボネートの分解反応の進行を充分に防止できておらず、特に低温(−20〜+25℃)での充放電特性が充分に得られていないことを本発明者らは見出した。
However, in the conventional lithium ion secondary batteries described in
しかも、上記従来のリチウムイオン二次電池では、上記のようにプロピレンカーボネートの分解が製造直後から生じており、電池の使用中又は保存中において、これらのケース内部でガスが発生し内圧が上昇する問題があった。また、ケースがフィルムから形成されている場合には、電池の使用中又は保存中にケースが膨れたり、さらには、ケースのシール部がはがれて液漏れが発生する場合があり、十分な信頼性が得られていなかった。 Moreover, in the conventional lithium ion secondary battery, as described above, the decomposition of propylene carbonate occurs immediately after production, and during use or storage of the battery, gas is generated inside these cases, and the internal pressure rises. There was a problem. In addition, when the case is formed of a film, the case may swell during use or storage, or the case seal may be peeled off, resulting in liquid leakage. Was not obtained.
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、特に−20〜+25℃の作動温度範囲において優れた充放電特性を得ることができ、しかも、その充放電特性を長期にわたって維持でき、優れた信頼性を有するリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can obtain excellent charge / discharge characteristics particularly in the operating temperature range of -20 to + 25 ° C. An object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery that can be maintained and has excellent reliability.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、非水電解質溶液の溶媒の成分組成を以下に示す条件を満たすように調節すると共に、この溶液に特定の不飽和二重結合を有する環状カーボネート化合物を含有させることが上記目的を達成するために極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have adjusted the component composition of the solvent of the non-aqueous electrolyte solution so as to satisfy the following conditions, It has been found that inclusion of a cyclic carbonate compound having a bond is extremely effective for achieving the above object, and the present invention has been achieved.
すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池は、アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された絶縁性のセパレータと、リチウム塩を含有する非水電解質溶液と、アノード、カソード、セパレータ、及び、非水電解質溶液を密閉した状態で収容するケースと、を有するリチウムイオン二次電池であって、非水電解質溶液に含まれる溶媒の構成成分が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネートであり、溶媒中のプロピレンカーボネートの含有率X[体積%]、エチレンカーボネートの含有率Y[体積%]、及び、ジエチルカーボネートの含有率Z[体積%]が下記式(1)〜(4)で表される条件を同時に満たしており、非水電解質溶液中には、下記一般式(I)で表される化合物が3〜6質量%含まれていることを特徴とする。 That is, the lithium ion secondary battery of the present invention includes an anode, a cathode, an insulating separator disposed between the anode and the cathode, a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt, an anode, a cathode, a separator, And a case of containing the nonaqueous electrolyte solution in a sealed state, and a lithium ion secondary battery, wherein the constituent components of the solvent contained in the nonaqueous electrolyte solution are propylene carbonate, ethylene carbonate, and diethyl carbonate The propylene carbonate content X [volume%], the ethylene carbonate content Y [volume%], and the diethyl carbonate content Z [volume%] in the solvent are represented by the following formulas (1) to (4). In the non-aqueous electrolyte solution, the compound represented by the following general formula (I) is simultaneously contained. Characterized in that it contains 6% by weight.
10≦X≦40 …(1)
1≦Y≦20 …(2)
30≦Z≦85 …(3)
X+Y+Z=100 …(4)
10 ≦ X ≦ 40 (1)
1 ≦ Y ≦ 20 (2)
30 ≦ Z ≦ 85 (3)
X + Y + Z = 100 (4)
上記式(I)中、R1及びR2は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜6の炭化水素基のうちの何れかを示し、R1及びR2がそれぞれ水素原子であることが好ましい。 In the above formula (I), R 1 and R 2 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 and R 2 are each A hydrogen atom is preferred.
本発明のリチウムイオン二次電池は、非水電解質溶液を上記の条件を満たす構成としたことにより、高レート放電特性及びサイクル特性等の比較的高い作動温度での充放電特性については従来の電池と同等或いはそれ以上の水準に維持しつつ、比較的低い作動温度(−20〜+25℃)範囲での充放電特性を向上させることができる。さらに、非水電解質溶液に特定の不飽和二重結合を有する環状カーボネート化合物を所定量添加したことにより、各特性の更なる向上と共に充分に高い信頼性が得られる。 The lithium ion secondary battery of the present invention is a conventional battery with regard to charge / discharge characteristics at relatively high operating temperatures, such as high rate discharge characteristics and cycle characteristics, because the nonaqueous electrolyte solution is configured to satisfy the above conditions. The charge / discharge characteristics in a relatively low operating temperature (-20 to + 25 ° C.) range can be improved while maintaining the same level or higher. Furthermore, by adding a predetermined amount of a cyclic carbonate compound having a specific unsaturated double bond to the non-aqueous electrolyte solution, sufficiently high reliability can be obtained with further improvement of each characteristic.
ここで、本発明において、アノード及びカソードとなる電極は、リチウムイオン(又は金属リチウム)が酸化還元種として関与する電子移動反応を可逆的に進行させることが可能な反応場となるものである。また、「電子移動反応を可逆的に進行させること」とは、搭載されるべき機器の電源又は補助電源として要求される電池寿命の範囲内で上記電子移動反応を可逆的に進行させることである。 Here, in the present invention, the electrodes serving as the anode and the cathode serve as a reaction field capable of reversibly proceeding with an electron transfer reaction involving lithium ions (or metallic lithium) as a redox species. Further, “reversing the electron transfer reaction” means that the electron transfer reaction proceeds reversibly within the range of battery life required as a power source or auxiliary power source for the device to be mounted. .
そして、アノードに構成材料として含まれるアノード活物質及びカソードに構成材料として含まれるカソード活物質は、上記電子移動反応に寄与する物質を示す。アノード活物質及びカソード活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、又は、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)が可能な構造を有する炭素材料或いは金属酸化物であってもよい。また、アノード活物質及び/又はカソード活物質として導電性ポリマーのようなリチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO4 −)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることの可能な物質を単独又は他の活物質とともに使用する構成としてもよい。 The anode active material contained in the anode as a constituent material and the cathode active material contained in the cathode as a constituent material indicate substances that contribute to the electron transfer reaction. The anode active material and the cathode active material may be a carbon material or a metal oxide having a structure capable of occluding and releasing lithium ions or desorbing and inserting (intercalating) lithium ions. Further, it is possible to reversibly proceed doping and dedoping of lithium ions such as a conductive polymer and a counter anion (for example, ClO 4 − ) of the lithium ions as an anode active material and / or a cathode active material. It is good also as a structure which uses a substance alone or with another active material.
なお、説明の便宜上、本明細書において、「アノード活物質」という場合の「アノード」とは、電池の放電時の極性を基準とするもの(負極活物質)であり、「カソード活物質」という場合の「カソード」も、電池の放電時の極性を基準とするもの(正極活物質)である。アノード活物質及びカソード活物質の具体的な例示については後述する。 For convenience of explanation, in this specification, “anode” in the case of “anode active material” is based on the polarity at the time of battery discharge (negative electrode active material), and is referred to as “cathode active material”. The “cathode” in this case is also based on the polarity at the time of battery discharge (positive electrode active material). Specific examples of the anode active material and the cathode active material will be described later.
上記本発明のリチウムイオン二次電池は、上記ケースが可とう性を有するフィルム(以下、「フィルム」という)から形成されており、また、互いに対向する一対のフィルムを少なくとも用いて形成されていることが好ましく、このフィルムが非水電解質溶液に接触する合成樹脂製の最内部の層と、最内部の層の上方に配置される金属層とを少なくとも有する複合包装フィルムであることが好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the case is formed of a flexible film (hereinafter referred to as “film”), and is formed using at least a pair of films facing each other. Preferably, the film is a composite packaging film having at least a synthetic resin innermost layer that contacts the non-aqueous electrolyte solution and a metal layer disposed above the innermost layer.
このようにケースをフィルムから形成すると、リチウムイオン二次電池自体の形状を薄膜状とすることができる。そのため、本来の体積エネルギー密度を容易に向上させることができるとともに、リチウムイオン二次電池の設置されるべき設置空間の単位体積当たりのエネルギー密度(以下、「設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度」という)も容易に向上させることができる。 When the case is thus formed from a film, the shape of the lithium ion secondary battery itself can be made into a thin film. Therefore, the original volume energy density can be easily improved, and the energy density per unit volume of the installation space in which the lithium ion secondary battery is to be installed (hereinafter referred to as “the volume of the space to be installed as a reference). Volume energy density ”) can be easily improved.
なお、リチウムイオン二次電池の「体積エネルギー密度」とは、本来、リチウムイオン二次電池の電極及びセパレータからなる発電に寄与する部分(後述の「素体」)の全体積又は容器を含む全体積に対する全出力エネルギーの割合で定義されるものである。これに対して、「設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度」とは、リチウムイオン二次電池の最大縦、最大横、最大厚さに基づいて求められる見かけ上の体積に対するリチウムイオン二次電池の全出力エネルギーの割合を意味する。実際に、リチウムイオン二次電池を小型電子機器に搭載する場合、上述した本来の体積エネルギー密度の向上とともに、設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度を向上させることが、小型電子機器内の限られたスペースをデッドスペースを充分に低減した状態で有効利用する観点から重要となる。 Note that the “volume energy density” of a lithium ion secondary battery originally means the entire volume of the portion (“elementary body” to be described later) that contributes to power generation consisting of electrodes and separators of the lithium ion secondary battery or the whole including the container. It is defined as the ratio of the total output energy to the product. On the other hand, “volume energy density based on the volume of the space to be installed” refers to lithium with respect to the apparent volume required based on the maximum vertical, maximum horizontal, and maximum thickness of the lithium ion secondary battery. It means the ratio of the total output energy of the ion secondary battery. In fact, when a lithium ion secondary battery is mounted on a small electronic device, it is possible to improve the volume energy density based on the volume of the space to be installed in addition to the improvement of the original volume energy density described above. This is important from the viewpoint of effectively using the limited space in the device with the dead space sufficiently reduced.
また、上記本発明のリチウムイオン二次電池においては、アノード及びカソードはそれぞれ板状の形状を呈しており、かつ、それぞれ電子伝導性の多孔体を構成材料として含んでおり、セパレータは板状の形状を呈しており、かつ、絶縁性の多孔体からなり、非水電解質溶液は少なくともその一部がアノード、カソード、及び、セパレータの内部に含有されていることが好ましい。かかる構成を採用することにより、設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度を更に向上させることが可能となる。なお、上記板状とは、平板状、湾曲している板状も含む。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the anode and the cathode each have a plate shape, and each includes an electron conductive porous body as a constituent material, and the separator has a plate shape. The nonaqueous electrolyte solution preferably has a shape and is made of an insulating porous body, and at least a part of the nonaqueous electrolyte solution is contained inside the anode, the cathode, and the separator. By adopting such a configuration, the volume energy density based on the volume of the space to be installed can be further improved. The plate shape includes a flat plate shape and a curved plate shape.
本発明によれば、−20〜+25℃の作動温度範囲において優れた充放電特性を得ることができ、しかも、その充放電特性を長期にわたって維持でき、優れた信頼性を有するリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, an excellent charge / discharge characteristic can be obtained in an operating temperature range of −20 to + 25 ° C., and the charge / discharge characteristic can be maintained over a long period of time, and the lithium ion secondary battery has excellent reliability. Can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明のリチウムイオン二次電池の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は本発明のリチウムイオン二次電池の好適な一実施形態を示す正面図である。また、図2は図1に示すリチウムイオン二次電池の内部をアノード10の表面の法線方向からみた場合の展開図である。更に、図3は図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のX1−X1線に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図4は図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のX2−X2線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。また、図5は図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のY−Y線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。
FIG. 1 is a front view showing a preferred embodiment of a lithium ion secondary battery of the present invention. FIG. 2 is a development view when the inside of the lithium ion secondary battery shown in FIG. 1 is viewed from the normal direction of the surface of the
図1〜図5に示すように、リチウムイオン二次電池1は、主として、互いに対向する板状のアノード10及び板状のカソード20と、アノード10とカソード20との間に隣接して配置される板状のセパレータ40と、非水電解質溶液と、これらを密閉した状態で収容するケース50と、アノード10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケース50の外部に突出されるアノード用リード12と、カソード20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケース50の外部に突出されるカソード用リード22とから構成されている。ここで、「アノード」10及び「カソード」20は説明の便宜上、リチウムイオン二次電池1の放電時の極性を基準に決定したものである。従って、充電時には、「アノード10」が「カソード」となり、「カソード20」が「アノード」となる。
As shown in FIGS. 1 to 5, the lithium ion
そして、リチウムイオン二次電池1は、先に述べた本発明の目的を達成するために、以下に説明する構成を有している。
And the lithium ion
以下に図1〜図9に基づいて本実施形態の各構成要素の詳細を説明する。 Details of each component of the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
ケース50は、互いに対向する一対のフィルム(第1のフィルム51及び第2のフィルム52)を用いて形成されている。ここで、図2に示すように、本実施形態における第1のフィルム51及び第2のフィルム52は連結している。すなわち、本実施形態におけるケース50は、一枚の複合包装フィルムからなる矩形状のフィルムを、図2に示す折り曲げ線X3−X3において折り曲げ、矩形状のフィルムの対向する1組の縁部同士(図中の第1のフィルム51の縁部51B及び第2のフィルム52の縁部52B)を重ね合せて接着剤を用いるか又はヒートシールを行うことにより形成されている。
The
そして、第1のフィルム51及び第2のフィルム52は、1枚の矩形状のフィルムを上述のように折り曲げた際にできる互いに対向する面を有する該フィルムの部分をそれぞれ示す。ここで、本明細書において、接合された後の第1のフィルム51及び第2のフィルム52のそれぞれの縁部を「シール部」という。
And the
これにより、折り曲げ線X3−X3の部分に第1のフィルム51と第2のフィルム52とを接合させるためのシール部を設ける必要がなくなるため、ケース50におけるシール部をより低減することができる。その結果、リチウムイオン二次電池1の設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度をより向上させることができる。
Thereby, since it becomes unnecessary to provide the seal part for joining the
そして、本実施形態の場合、図1及び図2に示すように、アノード10に接続されたアノード用リード12及びカソード用リード22のそれぞれの一端が、上述の第1のフィルム51の縁部51Bと第2のフィルムの縁部52Bとを接合したシール部から外部に突出するように配置されている。
In the case of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, one end of each of the
また、第1のフィルム51及び第2のフィルム52を構成するフィルムは先に述べたように、可とう性を有するフィルムである。フィルムは軽量であり薄膜化が容易なため、リチウムイオン二次電池自体の形状を薄膜状とすることができる。そのため、本来の体積エネルギー密度を容易に向上させることができるとともに、リチウムイオン二次電池の設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度も容易に向上させることができる。
Moreover, the film which comprises the
このフィルムは可とう性を有するフィルムであれば特に限定されないが、ケースの充分な機械的強度と軽量性を確保しつつ、ケース外部からケース内部への水分や空気の侵入及びケース内部からケース外部への電解質成分の逸散を効果的に防止する観点から、非水電解質溶液に接触する合成樹脂製の最内部の層と、最内部の層の上方に配置される金属層とを少なくとも有する「複合包装フィルム」であることが好ましい。 The film is not particularly limited as long as it is a flexible film. However, while ensuring sufficient mechanical strength and light weight of the case, moisture and air can enter from the outside of the case to the inside of the case and from the inside of the case to the outside of the case From the viewpoint of effectively preventing the diffusion of the electrolyte component to the innermost layer, it has at least an innermost layer made of a synthetic resin that comes into contact with the non-aqueous electrolyte solution and a metal layer disposed above the innermost layer. A “composite packaging film” is preferred.
第1のフィルム51及び第2のフィルム52として使用可能な複合包装フィルムとしては、例えば、図6及び図7に示す構成の複合包装フィルムが挙げられる。図6に示す複合包装フィルム53は、その内面F53において非水電解質溶液に接触する合成樹脂製の最内部の層50aと、最内部の層50aのもう一方の面(外側の面)上に配置される金属層50cとを有する。また、図7に示す複合包装フィルム54は、図6に示す複合包装フィルム53の金属層50cの外側の面に更に合成樹脂製の最外部の層50bが配置された構成を有する。
Examples of the composite packaging film that can be used as the
第1のフィルム51及び第2のフィルム52として使用可能な複合包装フィルムは、上述の最内部の層をはじめとする1以上の合成樹脂の層、金属箔などの金属層を備えた2以上の層を有する複合包装材であれば特に限定されないが、上記と同様の効果をより確実に得る観点から、図7に示した複合包装フィルム54のように、最内部の層と、最内部の層から最も遠いケース50の外表面の側に配置される合成樹脂製の最外部の層と、最内部の層と最外部の層との間に配置される少なくとも1つの金属層とを有する3層以上の層から構成されていることがより好ましい。
The composite packaging film that can be used as the
最内部の層は可とう性を有する層であり、その構成材料は上記の可とう性を発現させることが可能であり、かつ、使用される非水電解質溶液に対する化学的安定性(化学反応、溶解、膨潤が起こらない特性)、並びに、酸素及び水(空気中の水分)に対する化学的安定性を有している合成樹脂であれば特に限定されないが、更に酸素、水(空気中の水分)及び非水電解質溶液の成分に対する透過性の低い特性を有している材料が好ましい。例えば、エンジニアリングプラスチック、並びに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン酸変成物、ポリプロピレン酸変成物、ポリエチレンアイオノマー、ポリプロピレンアイオノマー等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。 The innermost layer is a layer having flexibility, and the constituent material can express the above-mentioned flexibility, and chemical stability (chemical reaction, It is not particularly limited as long as it is a synthetic resin that has chemical stability against oxygen and water (water in the air), and oxygen and water (water in the air). And the material which has the characteristic of the low permeability | transmittance with respect to the component of a nonaqueous electrolyte solution is preferable. Examples thereof include engineering plastics and thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene acid modified products, polypropylene acid modified products, polyethylene ionomers, and polypropylene ionomers.
なお、「エンジニアリングプラスチック」とは、機械部品、電気部品、住宅用材等で使用されるような優れた力学特性と耐熱性、耐久性を有しているプラスチックを意味し、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシテトラメチレンオキシテレフタロイル(ポリブチレンテレフタレート)、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等が挙げられる。 The “engineering plastic” means a plastic having excellent mechanical properties, heat resistance, and durability used in mechanical parts, electrical parts, housing materials, etc., for example, polyacetal, polyamide, Examples include polycarbonate, polyoxytetramethyleneoxyterephthaloyl (polybutylene terephthalate), polyethylene terephthalate, polyimide, polyphenylene sulfide, and the like.
また、図7に示した複合包装フィルム54のように、最内部の層50a以外に、最外部の層50b等のような合成樹脂製の層を更に設ける場合、この合成樹脂製の層も、上記最内部の層と同様の構成材料を使用してよい。
Further, when a synthetic resin layer such as the
金属層としては、酸素、水(空気中の水分)及び非水電解質溶液に対する耐腐食性を有する金属材料から形成されている層であることが好ましい。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、クロム等からなる金属箔を使用してもよい。 The metal layer is preferably a layer formed of a metal material having corrosion resistance against oxygen, water (water in the air) and a non-aqueous electrolyte solution. For example, a metal foil made of aluminum, aluminum alloy, titanium, chromium, or the like may be used.
また、ケース50における全てのシール部のシール方法は、特に限定されないが、生産性の観点から、ヒートシール法であることが好ましい。
Moreover, the sealing method of all the sealing parts in the
次に、アノード10及びカソード20について説明する。図8は図1に示すリチウムイオン二次電池のアノードの基本構成の一例を示す模式断面図である。また、図9は、図1に示すリチウムイオン二次電池のカソードの基本構成の一例を示す模式断面図である。
Next, the
図8に示すようにアノード10は、集電体16と、該集電体16上に形成されたアノード活物質含有層18とからなる。また、図9に示すようにカソード20は、集電体26と、該集電体26上に形成されたカソード活物質含有層28とからなる。
As shown in FIG. 8, the
集電体16及び集電体26は、アノード活物質含有層18及びカソード活物質含有層28への電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられている集電体を使用することができる。例えば、集電体16及び集電体26としては、アルミニウム、銅などの金属箔が挙げられる。
The
また、アノード10のアノード活物質含有層18は、主として、アノード活物質と、導電助剤と、結着剤とから構成されている。
The anode active material-containing layer 18 of the
アノード活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO4 −)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知のアノード活物質を使用できる。このような活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛(難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等)等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することのできる金属、SiO2、SnO2等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)が挙げられる。中でも、炭素材料が好ましく、炭素材料の層間距離d002が0.335〜0.338nmであり、かつ、炭素材料の結晶子の大きさLc002が30〜120nmであるものがより好ましい。このような条件を満たす炭素材料としては、人造黒鉛、MCF(メソカーボンファイバ)等が挙げられる。なお、上記層間距離d002及び結晶子の大きさLc002は、X線回折法により求めることができる。 The anode active material includes insertion and extraction of lithium ions, desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or doping and dedoping of lithium ions and counter anions of the lithium ions (for example, ClO 4 − ). A known anode active material can be used without particular limitation as long as it can proceed reversibly. Examples of such an active material include a combination with carbon materials such as natural graphite and artificial graphite (non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, etc.), lithium such as Al, Si, and Sn. be metallic, amorphous compounds mainly oxides of SiO 2, SnO 2 or the like, and lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) is. Among these, a carbon material is preferable, and an interlayer distance d 002 of the carbon material is 0.335 to 0.338 nm, and a crystallite size Lc 002 of the carbon material is more preferably 30 to 120 nm. Examples of the carbon material satisfying such conditions include artificial graphite and MCF (mesocarbon fiber). The interlayer distance d 002 and the crystallite size Lc 002 can be obtained by an X-ray diffraction method.
特に、アノード活物質として炭素材料を用いた場合、溶媒にプロピレンカーボネートを用いると、プロピレンカーボネートの分解量が多かったが、非水電解質溶液を本発明の構成とすることにより、プロピレンカーボネートの分解を充分に抑制することが可能となった。 In particular, when a carbon material is used as the anode active material, when propylene carbonate is used as the solvent, the amount of decomposition of propylene carbonate is large. However, by using a non-aqueous electrolyte solution as a constitution of the present invention, propylene carbonate is decomposed. It became possible to suppress sufficiently.
導電助剤は特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、カーボンブラック類、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITOのような導電性酸化物が挙げられる。 The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and a known conductive auxiliary agent can be used. Examples thereof include carbon blacks, carbon materials, metal fine powders such as copper, nickel, stainless steel and iron, a mixture of carbon materials and metal fine powders, and conductive oxides such as ITO.
結着剤は、上記のアノード活物質の粒子と導電助剤の粒子とを結着可能なものであれば特に限定されない。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。また、この結着剤は、上記のアノード活物質の粒子と導電助剤の粒子との結着のみならず、箔(集電体16)への結着に対しても寄与している。 The binder is not particularly limited as long as it can bind the particles of the anode active material and the conductive aid particles. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoro Examples thereof include fluorine resins such as ethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), and polyvinyl fluoride (PVF). In addition, the binder contributes not only to the binding of the anode active material particles and the conductive aid particles, but also to the foil (current collector 16).
また、アノード活物質含有層18には、電子伝導性の多孔体を含有させることが好ましく、電子伝導性の多孔体としては、例えば、原料炭(例えは、石油系重質油の流動接触分解装置のボトム油や減圧蒸留装置の残さ油を原料油とするディレードコーカーより製造された石油コークス等)を賦活処理することにより得られる炭素材料(例えば、活性炭)が挙げられる。 The anode active material-containing layer 18 preferably contains an electron conductive porous material. Examples of the electron conductive porous material include raw coal (for example, fluid catalytic cracking of petroleum heavy oil). Examples thereof include carbon materials (for example, activated carbon) obtained by activating a petroleum coke produced from a delayed coker using a bottom oil of the apparatus or a residual oil of a vacuum distillation apparatus as a raw oil.
また、カソード20のカソード活物質含有層28は、アノード活物質含有層18と同様に、主として、カソード活物質と、導電助剤と、結着剤とから構成されている。
The cathode active material-containing layer 28 of the
カソード活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO4 −)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質を使用できる。例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、リチウムマンガンスピネル(LiMn2O4)、及び、一般式:LiNixCoyMnzO2(x+y+z=1)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV2O5)、オリビン型LiMPO4(ただし、Mは、Co、Ni、Mn又はFeを示す)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)等の複合金属酸化物が挙げられる。 The cathode active material may be lithium ion occlusion and release, lithium ion desorption and insertion (intercalation), or doping and dedoping of lithium ions and a counter anion of the lithium ions (for example, ClO 4 − ). If it can be made to advance reversibly, it will not specifically limit, A well-known electrode active material can be used. For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and a general formula: LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1) Composites such as composite metal oxides, lithium vanadium compounds (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMPO 4 (wherein M represents Co, Ni, Mn or Fe), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), etc. A metal oxide is mentioned.
更に、カソード活物質含有層28に含まれるカソード活物質以外の各構成要素は、アノード活物質含有層18を構成するものと同様の物質を使用することができる。また、このカソード活物質含有層28に含まれる結着剤も、上記のカソード活物質の粒子と導電助剤の粒子との結着のみならず、箔(集電体26)への結着に対しても寄与している。また、カソード活物質含有層28にも、電子伝導性の多孔体を含有させることが好ましい。 Furthermore, each component other than the cathode active material contained in the cathode active material-containing layer 28 can use the same material as that constituting the anode active material-containing layer 18. Further, the binder contained in the cathode active material-containing layer 28 is not only used for binding the particles of the cathode active material and the particles of the conductive additive, but also for binding to the foil (current collector 26). It also contributes. Further, the cathode active material-containing layer 28 preferably contains an electron conductive porous body.
また、カソード20の集電体28は、例えばアルミニウムからなるカソード用リード22の一端に電気的に接続され、カソード用リード22の他端はケース50の外部に延びている。一方、アノード10の集電体18も、例えば銅又はニッケルからなるアノード用リード12の一端に電気的に接続され、アノード用リード12の他端は封入袋14の外部に延びている。
The current collector 28 of the
アノード10とカソード20との間に配置されるセパレータ40は、絶縁性の多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられているセパレータを使用することができる。例えば、絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
The
非水電解質溶液30はケース50の内部空間に充填され、その一部は、アノード10、カソード20、及びセパレータ40の内部に含有されている。非水電解質溶液30は、リチウム塩を有機溶媒に溶解したものが使用される。リチウム塩としては、例えば、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiClO4、LiCoO2等が使用される。なお、非水電解質溶液30は、ゲル状としてもよい。
The
また、有機溶媒は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネートから構成されており、溶媒中のプロピレンカーボネートの含有率X[体積%]、エチレンカーボネートの含有率Y[体積%]、及び、ジエチルカーボネートの含有率Z[体積%]が下記式(1)〜(4)で表される条件を同時に満たしている。
10≦X≦40 …(1)
1≦Y≦20 …(2)
30≦Z≦85 …(3)
X+Y+Z=100 …(4)
Further, the organic solvent is composed of propylene carbonate, ethylene carbonate, and diethyl carbonate, and the content ratio X [volume%] of propylene carbonate, the content ratio Y [volume%] of ethylene carbonate, and diethyl in the solvent The carbonate content Z [volume%] simultaneously satisfies the conditions represented by the following formulas (1) to (4).
10 ≦ X ≦ 40 (1)
1 ≦ Y ≦ 20 (2)
30 ≦ Z ≦ 85 (3)
X + Y + Z = 100 (4)
上記含有率Xが、前記下限値未満の場合は、低温での充放電特性が不充分となり、他方、前記上限値を超えると、プロピレンカーボネートの分解が起こり、信頼性が不充分となる。また、含有率Yが、前記下限値未満の場合は、プロピレンカーボネートの分解が起こり、信頼性が不充分となり、他方、前記上限値を超えると、低温での充放電特性が不充分となる。また、含有率Zが、前記下限値未満の場合は、高レート放電特性及び低温での充放電特性が不充分となり、他方、前記上限値を超えると、放電容量が減少する。 When the content X is less than the lower limit, the charge / discharge characteristics at low temperatures are insufficient. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, the decomposition of propylene carbonate occurs and the reliability is insufficient. On the other hand, when the content Y is less than the lower limit, the decomposition of propylene carbonate occurs, resulting in insufficient reliability. On the other hand, when the content exceeds the upper limit, the charge / discharge characteristics at low temperatures are insufficient. On the other hand, when the content rate Z is less than the lower limit value, the high rate discharge characteristics and the charge / discharge characteristics at low temperature are insufficient, and when the content rate Z exceeds the upper limit value, the discharge capacity decreases.
更に、非水電解質溶液30中には、上記非水電解質溶液の全質量を基準として、下記一般式(I)で表される化合物が3〜6質量%含まれている。この化合物の含有量が、前記下限値未満の場合は、プロピレンカーボネートの分解が起こり、信頼性が不充分となる。他方、前記上限値を超えると、高レート放電特性及び低温での充放電特性が不充分となる。
Further, the
式(I)中、R1及びR2は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜6の炭化水素基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、フェニル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。)のうちの何れかを示す。また、上記一般式(I)で表される化合物としては、R1及びR2がそれぞれ水素原子であるビニレンカーボネートであることが特に好ましい。 In formula (I), R 1 and R 2 may be the same or different, and are preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a phenyl group, Group is more preferable. The compound represented by the general formula (I) is particularly preferably vinylene carbonate in which R 1 and R 2 are each a hydrogen atom.
更に、図1及び図2に示すように、第1のフィルム51の縁部51B及び第2のフィルム52の縁部52Bからなる封入袋のシール部に接触するアノード用リード12の部分には、アノード用リード12と各フィルムを構成する複合包装フィルム中の金属層との接触を防止するための絶縁体14が被覆されている。更に、第1のフィルム51の縁部51B及び第2のフィルム52の縁部52Bからなる封入袋のシール部に接触するカソード用リード22の部分には、カソード用リード22と各フィルムを構成する複合包装フィルム中の金属層との接触を防止するための絶縁体24が被覆されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the portion of the
これら絶縁体14及び絶縁体24の構成は特に限定されないが、例えば、それぞれ合成樹脂から形成されていてもよい。なお、アノード用リード12及びカソード用リード22のそれぞれに対する複合包装フィルム中の金属層の接触が充分に防止可能であれば、これら絶縁体14及び絶縁体24は配置しない構成としてもよい。
The configurations of the
つぎに、上述したケース50及びリチウムイオン二次電池1の作製方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
素体60(アノード10、セパレータ40及びカソード20がこの順で順次積層された積層体)の製造方法は、特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池の製造に採用されている公知の方法を用いることができる。
The manufacturing method of the element body 60 (a stacked body in which the
アノード10及びカソード20を作製する場合、先ず、上述した各構成成分を混合し、結着剤が溶解可能な溶媒に分散させ、電極形成用塗布液(スラリー等)を作製する。溶媒としては、結着剤が溶解可能であり、導電助剤を分散可能であれば特に限定されるものではないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドを用いることができる。
When the
次に、上記電極形成用塗布液を集電体表面上に塗布し、乾燥させ、圧延することにより集電体上に活物質含有層を形成し、アノード10及びカソード20の作製を完了する。ここで、電極形成用塗布液を集電体の表面に塗布する際の手法は特に限定されるものではなく、集電体の材質や形状等に応じて適宜決定すればよい。例えば、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
Next, the electrode forming coating solution is applied onto the surface of the current collector, dried and rolled to form an active material-containing layer on the current collector, thereby completing the production of the
作製したアノード10及びカソード20のそれぞれに対して、アノード用リード12及びカソード用リード22をそれぞれ電気的に接続する。そのアノード10とカソード20との間にセパレータ40を接触した状態(非接着状態)で配置し、素体60を完成する。
The
次に、ケース50の作製方法の一例について説明する。まず、第1のフィルム及び第2のフィルムを先に述べた複合包装フィルムから構成する場合には、ドライラミネーション法、ウエットラミネーション法、ホットメルトラミネーション法、エクストルージョンラミネ−ション法等の既知の製法を用いて作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the
例えば、複合包装フィルムを構成する合成樹脂製の層となるフィルム、アルミニウム等からなる金属箔を用意する。金属箔は、例えば金属材料を圧延加工することにより用意することができる。 For example, a film that becomes a synthetic resin layer constituting the composite packaging film, and a metal foil made of aluminum or the like are prepared. The metal foil can be prepared, for example, by rolling a metal material.
次に、好ましくは先に述べた複数の層の構成となるように、合成樹脂製の層となるフィルムの上に接着剤を介して金属箔を貼り合わせる等して複合包装フィルム(多層フィルム)を作製する。そして、複合包装フィルムを所定の大きさに切断し、矩形状のフィルムを1枚用意する。 Next, a composite packaging film (multilayer film) is preferably obtained by laminating a metal foil via an adhesive on a film that becomes a layer made of a synthetic resin so as to have a configuration of a plurality of layers described above. Is made. Then, the composite packaging film is cut into a predetermined size to prepare one rectangular film.
次に、先に図2を参照して説明したように、1枚のフィルムを折り曲げて、第1のフィルム51のシール部51B(縁部51B)と第2のフィルムのシール部52B(縁部52B)を、例えば、シール機を用いて所定の加熱条件で所望のシール幅だけヒートシールする。このとき、素体60をケース50中に導入するための開口部を確保するために、一部のヒートシールを行わない部分を設けておく。これにより開口部を有した状態のケース50が得られる。
Next, as described above with reference to FIG. 2, one film is folded, and the
そして、開口部を有した状態のケース50の内部に、アノード用リード12及びカソード用リード22が電気的に接続された素体60を挿入する。そして、非水電解質溶液30を注入する。続いて、アノード用リード12、カソード用リード22の一部をそれぞれケース50内に挿入した状態で、シール機を用いて、ケース50の開口部をシールする。このようにしてケース50及びリチウムイオン二次電池1の作製が完了する。なお、本発明のリチウムイオン二次電池は、このような形状のものに限定されず、円筒形等の形状でもよい。
Then, an element body 60 in which the
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples at all.
以下に示す手順により図1に示したリチウムイオン二次電池1と同様の構成を有する実施例1〜実施例10、比較例1〜比較例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6 having the same configuration as the lithium ion
(実施例1)
先ず、アノードを作製した。アノードの作製においては、先ず、アノード活物質として人造黒鉛(90質量部)、導電助剤としてカーボンブラック(2質量部)、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(8質量部)を混合し、溶剤のN−メチル−ピロリドン(NMP)中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法により集電体である電解銅箔に塗布し、110℃で乾燥させた。乾燥後に圧延を行い、アノードを得た。
Example 1
First, an anode was produced. In the production of the anode, first, artificial graphite (90 parts by mass) as an anode active material, carbon black (2 parts by mass) as a conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) (8 parts by mass) as a binder are mixed. The slurry was dispersed in N-methyl-pyrrolidone (NMP) as a solvent to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to an electrolytic copper foil as a current collector by a doctor blade method and dried at 110 ° C. After drying, rolling was performed to obtain an anode.
次に、カソードを作製した。カソードの作製においても、先ず、正極活物質としてLiNi(x=1/3)Co(y=1/3)Mn(z=1/3)O2(x+y+z=1)(90質量部)、導電助剤としてカーボンブラック(6質量部)、結着剤としてPVDF(4質量部)を混合し、NMP中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーを集電体であるアルミニウム箔に塗布して乾燥させ、圧延を行い、カソードを得た。 Next, a cathode was produced. Also in the production of the cathode, first, as a positive electrode active material, LiNi (x = 1/3) Co (y = 1/3) Mn (z = 1/3) O 2 (x + y + z = 1) (90 parts by mass), conductive Carbon black (6 parts by mass) as an auxiliary agent and PVDF (4 parts by mass) as a binder were mixed and dispersed in NMP to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil as a current collector, dried, and rolled to obtain a cathode.
次に、非水電解質溶液を調製した。プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)を体積比27:3:70で混合したものを溶媒とし、LiPF6を1.5mol dm−3の割合で溶質として添加した。更に、溶媒と溶質とを混合した溶液に対して、5質量%となるようにビニレンカーボネート(VC)を添加することにより、非水電解質溶液を得た。 Next, a non-aqueous electrolyte solution was prepared. A mixture of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 27: 3: 70 was used as a solvent, and LiPF 6 was added as a solute at a ratio of 1.5 mol dm −3 . Furthermore, non-aqueous electrolyte solution was obtained by adding vinylene carbonate (VC) so that it might become 5 mass% with respect to the solution which mixed the solvent and the solute.
得られたアノード及びカソードの間にポリエチレンからなるセパレーターを挟んで積層し積層体(素体)を得た。得られた積層体をアルミラミネーターパックに入れ、このアルミラミネーターパックに非水電解質溶液を注入した後に真空シールし、リチウムイオン二次電池(縦:115mm、横:87mm、厚さ:3mm)を作製した。なお、アルミラミネーターパックのフィルムには、非水電解質溶液に接触する合成樹脂製の最内部の層(変性ポリプロピレンからなる層)、アルミニウム箔からなる金属層、ポリアミドからなる層がこの順で順次積層された積層体を使用した。そして、この複合包装フィルムを2枚重ね合せてその縁部をヒートシールして作製した。 A laminated body (element body) was obtained by laminating a separator made of polyethylene between the obtained anode and cathode. The obtained laminate is put in an aluminum laminator pack, and a nonaqueous electrolyte solution is injected into the aluminum laminator pack and then vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery (length: 115 mm, width: 87 mm, thickness: 3 mm). did. The aluminum laminator pack film has a synthetic resin innermost layer (layer made of modified polypropylene) in contact with the nonaqueous electrolyte solution, a metal layer made of aluminum foil, and a layer made of polyamide in this order. The laminated body used was used. And two sheets of this composite packaging film were piled up, and the edge part was heat-sealed and produced.
(実施例2〜10及び比較例1〜6)
非水電解質溶液の溶媒に用いるPC、EC及びDECの体積比を表1に示すように変え、また、VCの添加量を同表に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2〜10及び比較例1〜6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 6)
Except that the volume ratio of PC, EC and DEC used as the solvent for the nonaqueous electrolyte solution was changed as shown in Table 1, and the addition amount of VC was changed as shown in the same table, it was the same as in Example 1. The lithium ion secondary battery of Examples 2-10 and Comparative Examples 1-6 was produced.
得られた実施例1〜10及び比較例1〜6のリチウムイオン二次電池を用いて、各電池特性を評価した。 Each battery characteristic was evaluated using the obtained lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6.
(初期充放電特性)
リチウムイオン二次電池作製後、25℃で初回の充電を行い、その直後に放電を行った。その際の充電容量と放電容量との比率により初期充放電特性を評価した。なお、充電は0.2C(500mA)で4.2Vまで定電流定電圧充電を行い、放電は0.2Cで2.5Vまで定電流放電を行った。得られた結果を表2〜4に示すが、結果が75%を超える電池を、初期充放電特性が実用的に充分なものと評価した。
(Initial charge / discharge characteristics)
After the production of the lithium ion secondary battery, the first charge was performed at 25 ° C., and the discharge was performed immediately after that. The initial charge / discharge characteristics were evaluated based on the ratio between the charge capacity and the discharge capacity. In addition, charge performed constant current constant voltage charge to 4.2V at 0.2C (500mA), and discharge performed constant current discharge to 2.5V at 0.2C. The obtained results are shown in Tables 2 to 4. A battery with a result exceeding 75% was evaluated as practically sufficient in initial charge / discharge characteristics.
(高レート放電特性)
25℃、2C(5000mA)で定電流放電を行った場合の放電容量(A2C)と、0.5C(1250mA)で定電流放電を行った場合の放電容量(A0.5C)との比率により高レート放電特性を評価した。得られた結果を表2〜4に示すが、結果が60%を超える電池を、高レート放電特性が実用的に充分なものと評価した。
(High rate discharge characteristics)
25 ° C., the ratio between 2C discharge capacity in the case of performing constant current discharge (5000mA) (A 2C), 0.5C discharge capacity in the case of performing constant current discharge (1250mA) (A 0.5C) Thus, high rate discharge characteristics were evaluated. The obtained results are shown in Tables 2 to 4. A battery with a result exceeding 60% was evaluated as practically sufficient for high rate discharge characteristics.
(低温充放電特性)
25℃、1C(2500mA)で4.2Vまで定電流定電圧充電を行った後に、−20℃で3時間保持しカットオフ2.5Vの1C放電を行い、−20℃放電容量(A−20℃)と25℃放電容量(A25℃)との比率で低温充放電特性(以下「低温特性」という)(A−20℃/A25℃)を評価した。更に、−10℃で保持した後に上記と同様に放電した場合の放電容量(A−10℃)、0℃で保持した後に上記と同様に放電した場合の放電容量(A0℃)と25℃放電容量(A25℃)との比率により、低温特性(A−10℃/A25℃)及び低温特性(A0℃/A25℃)を評価した。得られた結果を表2及び3に示す。
(Low temperature charge / discharge characteristics)
After carrying out constant current constant voltage charge to 4.2V at 25 degreeC and 1C (2500 mA), it hold | maintains at -20 degreeC for 3 hours, performs 1C discharge of 2.5V of cut-off, and -20 degreeC discharge capacity (A- 20 ° C.) and were evaluated 25 ° C. discharge capacity (a 25 ° C.) and low-temperature discharge characteristics at a ratio of (hereinafter referred to as "low-temperature characteristics") (a -20 ℃ / a 25 ℃). Furthermore, the discharge capacity (A- 10 ° C.) when the discharge was performed in the same manner as described above after being held at −10 ° C., the discharge capacity (A 0 ° C.) at the discharge in the same manner as described above after being held at 0 ° C. and 25 ° C. The low temperature characteristics (A- 10 ° C./A 25 ° C.) and the low temperature characteristics (A 0 ° C./A 25 ° C.) were evaluated by the ratio with the discharge capacity (A 25 ° C.). The obtained results are shown in Tables 2 and 3.
実施例1〜6の電池は、充分な高レート放電特性を有すると共に、充分な低温特性を有していることを確認できた。また、実施例7〜10の電池は、充分な高レート放電特性を有することから、低温特性も充分であることが推測できたので、低温特性の評価は行わなかった。なお、比較例1〜6の電池は、高レート放電特性が不充分であることから実用的なものではなく、低温特性も不充分であることが推測できたことから、低温特性の評価は行わなかった。 It was confirmed that the batteries of Examples 1 to 6 had sufficient high rate discharge characteristics and sufficient low temperature characteristics. Moreover, since the batteries of Examples 7 to 10 had sufficient high rate discharge characteristics, it was estimated that the low temperature characteristics were sufficient, and thus the low temperature characteristics were not evaluated. In addition, the batteries of Comparative Examples 1 to 6 are not practical because the high-rate discharge characteristics are insufficient, and it is estimated that the low-temperature characteristics are insufficient. There wasn't.
(信頼性)
また、リチウムイオン二次電池を90℃で4時間放置し、放置前と放置後の厚みを比較した(90℃保存時の膨れ)。得られた結果を表2及び4に示す。なお、表2及び4に示し「信頼性」と表記したデータは、各電池の放置前の厚み(F1)に対する、放置後の厚み(F2)の増加分(F2−F1)を相対値{(F2−F1)/F1}(%)として示したものである。また、結果が10%未満の電池を、信頼性が実用的に充分なものと評価した。なお、実施例4〜6の電池に関しては、データを記載しなかったが、厚みの増加はほとんどなかった。
(reliability)
Further, the lithium ion secondary battery was left at 90 ° C. for 4 hours, and the thickness before and after being left was compared (swelling at 90 ° C. storage). The results obtained are shown in Tables 2 and 4. The data shown in Tables 2 and 4 and expressed as “reliability” is the increase (F 2 −F 1 ) of the thickness (F 2 ) after being left with respect to the thickness (F 1 ) before leaving each battery. It is shown as a relative value {(F 2 −F 1 ) / F 1 } (%). In addition, a battery with a result of less than 10% was evaluated as having practically sufficient reliability. In addition, about the battery of Examples 4-6, although data was not described, there was almost no increase in thickness.
表2〜4に示した結果から明らかなように、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池は、初期充放電特性、高レート放電特性に優れており、更に、低温(−20℃〜25℃)での充放電特性も優れていることが確認された。また、実施例1〜10の電池は、信頼性も優れていることが確認された。また、上述しなかったが、実施例1〜10のアノードにおいては、黒鉛の膨張もほとんど見られなかった。 As is clear from the results shown in Tables 2 to 4, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 10 are excellent in the initial charge / discharge characteristics and the high rate discharge characteristics, and further, at low temperatures (−20 ° C. to 25 ° C. It was confirmed that the charge / discharge characteristics at (° C.) were also excellent. Moreover, it was confirmed that the batteries of Examples 1 to 10 are excellent in reliability. Moreover, although not mentioned above, in the anodes of Examples 1 to 10, almost no expansion of graphite was observed.
1…リチウムイオン二次電池、10…アノード、12…アノード用リード、14…絶縁体、20…カソード、22…カソード用リード、24…絶縁体、30…非水電解質溶液、40…セパレータ、50…ケース、60…素体。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
カソードと、
前記アノード及び前記カソードの間に配置された絶縁性のセパレータと、
リチウム塩を含有する非水電解質溶液と、
前記アノード、前記カソード、前記セパレータ、及び、前記非水電解質溶液を密閉した状態で収容するケースと、
を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記非水電解質溶液に含まれる溶媒の構成成分が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネートであり、
前記溶媒中の前記プロピレンカーボネートの含有率X[体積%]、前記エチレンカーボネートの含有率Y[体積%]、及び、前記ジエチルカーボネートの含有率Z[体積%]が下記式(1)〜(4)で表される条件を同時に満たしており、
前記非水電解質溶液中には、下記一般式(I)で表される化合物が3〜6質量%含まれていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
10≦X≦40 …(1)
1≦Y≦20 …(2)
30≦Z≦85 …(3)
X+Y+Z=100 …(4)
[式(I)中、R1及びR2は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜6の炭化水素基のうちの何れかを示す。] An anode,
A cathode,
An insulating separator disposed between the anode and the cathode;
A non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt;
A case for containing the anode, the cathode, the separator, and the nonaqueous electrolyte solution in a sealed state;
A lithium ion secondary battery having
The constituent components of the solvent contained in the non-aqueous electrolyte solution are propylene carbonate, ethylene carbonate, and diethyl carbonate,
The propylene carbonate content X [vol%], the ethylene carbonate content Y [vol%], and the diethyl carbonate content Z [vol%] in the solvent are represented by the following formulas (1) to (4). ) At the same time,
The lithium ion secondary battery, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains 3 to 6% by mass of a compound represented by the following general formula (I).
10 ≦ X ≦ 40 (1)
1 ≦ Y ≦ 20 (2)
30 ≦ Z ≦ 85 (3)
X + Y + Z = 100 (4)
[In Formula (I), R 1 and R 2 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
前記セパレータは、板状の形状を呈しており、かつ、絶縁性の多孔体からなり、
前記非水電解質溶液は、少なくともその一部が前記アノード、前記カソード、及び、前記セパレータの内部に含有されていること、を特徴とする請求項1〜4のうちの何れか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The anode and the cathode each have a plate-like shape, and each include an electron conductive porous body as a constituent material,
The separator has a plate-like shape and is made of an insulating porous body,
5. The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein at least a part of the non-aqueous electrolyte solution is contained in the anode, the cathode, and the separator. Lithium ion secondary battery.
6. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein R 1 and R 2 in the compound represented by the general formula (I) are hydrogen atoms.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006126461A JP2006269438A (en) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Lithium-ion secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006126461A JP2006269438A (en) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Lithium-ion secondary battery |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003094161A Division JP4128100B2 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Lithium ion secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006269438A true JP2006269438A (en) | 2006-10-05 |
Family
ID=37205128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006126461A Pending JP2006269438A (en) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Lithium-ion secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006269438A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008132792A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-11-06 | Panasonic Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009187698A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | Gs Yuasa Corporation | Nonaqueous electrolyte battery, and its manufacturing method |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0684542A (en) * | 1992-09-02 | 1994-03-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolytic solution secondary battery |
JPH0845545A (en) * | 1994-04-22 | 1996-02-16 | Saft (Soc Accumulateurs Fixes Traction) Sa | Lithium storage battery with carbon anode |
JPH11283667A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Lithium ion battery |
JP2000353516A (en) * | 1999-06-09 | 2000-12-19 | Sony Corp | Manufacture of nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2001043895A (en) * | 1999-05-24 | 2001-02-16 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolytic solution and lithium secondary battery using same |
JP2001076731A (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Nippon Zeon Co Ltd | Binder for lithium ion secondary battery electrode, and its utilization |
JP2002100399A (en) * | 2000-09-20 | 2002-04-05 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary cell using it |
JP2002158035A (en) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Mitsui Chemicals Inc | Non-aqueous electrolyte and secondary battery using the same |
JP2002298825A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Tdk Corp | Method of producing electrochemical device and the electrochemical device |
WO2002093679A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | Nisshinbo Industries, Inc. | Nonaqueous electrolytic solution, composition for polymer gel electrolyte, polymer gel electrolyte, secondary cell, and electric double-layer capacitor |
JP2003017014A (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | Battery |
JP2003017038A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Negative electrode for lithium battery, and lithium battery |
-
2006
- 2006-04-28 JP JP2006126461A patent/JP2006269438A/en active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0684542A (en) * | 1992-09-02 | 1994-03-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolytic solution secondary battery |
JPH0845545A (en) * | 1994-04-22 | 1996-02-16 | Saft (Soc Accumulateurs Fixes Traction) Sa | Lithium storage battery with carbon anode |
JPH11283667A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Lithium ion battery |
JP2001043895A (en) * | 1999-05-24 | 2001-02-16 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolytic solution and lithium secondary battery using same |
JP2000353516A (en) * | 1999-06-09 | 2000-12-19 | Sony Corp | Manufacture of nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2001076731A (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Nippon Zeon Co Ltd | Binder for lithium ion secondary battery electrode, and its utilization |
JP2002100399A (en) * | 2000-09-20 | 2002-04-05 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary cell using it |
JP2002158035A (en) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Mitsui Chemicals Inc | Non-aqueous electrolyte and secondary battery using the same |
JP2002298825A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Tdk Corp | Method of producing electrochemical device and the electrochemical device |
WO2002093679A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | Nisshinbo Industries, Inc. | Nonaqueous electrolytic solution, composition for polymer gel electrolyte, polymer gel electrolyte, secondary cell, and electric double-layer capacitor |
JP2003017038A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Negative electrode for lithium battery, and lithium battery |
JP2003017014A (en) * | 2001-07-04 | 2003-01-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | Battery |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008132792A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-11-06 | Panasonic Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
US8221922B2 (en) | 2007-04-12 | 2012-07-17 | Panasonic Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2009187698A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | Gs Yuasa Corporation | Nonaqueous electrolyte battery, and its manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4283598B2 (en) | Non-aqueous electrolyte solution and lithium ion secondary battery | |
JP4665930B2 (en) | Anode and lithium ion secondary battery | |
JP4109184B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
US9412995B2 (en) | Electrode and electrochemical device | |
JP2007048662A (en) | Auxiliary power source device | |
JP2008251250A (en) | Anode and lithium ion secondary battery | |
JP2018055871A (en) | Secondary battery | |
JP2010225539A (en) | Electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery | |
JP5664685B2 (en) | Nonaqueous electrolyte solution and lithium ion secondary battery | |
JP2015125948A (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP5298815B2 (en) | Lithium ion secondary battery manufacturing method, electrolytic solution, and lithium ion secondary battery | |
JP4316951B2 (en) | Electrode and lithium ion secondary battery | |
JP5614431B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery | |
JP2005011762A (en) | Lithium ion secondary cell | |
JP5109441B2 (en) | Lithium ion secondary battery manufacturing method and lithium ion secondary battery | |
JP7003775B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP5614433B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery | |
WO2019069784A1 (en) | Film-sheathed battery, battery pack and method for producing film-sheathed battery | |
JP4109168B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP2006269438A (en) | Lithium-ion secondary battery | |
JP4128100B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP5573875B2 (en) | Nonaqueous electrolyte solution and lithium ion secondary battery | |
JP5846031B2 (en) | Lithium ion secondary battery and non-aqueous electrolyte | |
JP5708598B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery | |
JP2004303555A (en) | Lithium-ion secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100105 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100305 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110315 |