JP2007018926A - Battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery capable of suppressing swelling thereof. <P>SOLUTION: A positive electrode 21 and a negative electrode 22 are laminated through an electrolyte layer 24. The gelatinous electrolyte layer 24 contains an electrolytic solution and a polymer compound. The electrolytic solution contains LiPF<SB>6</SB>and a lithium salt expressed by LiB (C<SB>p</SB>H<SB>2(p-2)</SB>O<SB>4</SB>) (C<SB>q</SB>H<SB>2(q-2)</SB>O<SB>4</SB>)(p and q are respectively integers of 2 or more). It is preferable that 1,3-dioxol-2-on or 4-vinyl-1,3-dioxolane-2-on are contained in the electrolytic solution. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、正極,負極および電解質をフィルム状の外装部材に収納した電池に関する。   The present invention relates to a battery in which a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte are housed in a film-shaped exterior member.

近年、カメラ一体型VTR(Videotape Recorder;ビデオテープレコーダ),携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が次々に出現し、その小型化および軽量化が図られている。それに伴い、これら電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池が脚光を浴び、更に高いエネルギー密度を得るための活発な研究が行われ、実用化されている。中でも、リチウムイオン二次電池は、鉛電池あるいはニッケルカドミウム電池などの水系電解液二次電池と比較して高いエネルギー密度が得られるので期待されている。   In recent years, portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Videotape Recorder), a mobile phone, or a laptop computer have appeared one after another, and their size and weight have been reduced. Along with this, as portable power sources for these electronic devices, batteries, particularly secondary batteries, have been spotlighted, and active research has been carried out and put into practical use to obtain higher energy density. Among these, lithium ion secondary batteries are expected because they can provide a higher energy density than aqueous electrolyte secondary batteries such as lead batteries or nickel cadmium batteries.

このようなリチウムイオン二次電池では、従来、非水溶媒にリチウム塩を溶解させた液状の電解質である電解液が用いられてきた。そのため、液漏れを防止するために外装部材として金属製の容器を用いられていた。しかし、外装部材に金属製の容器を用いると、薄くて大面積のシート型電池,薄くて小面積のカード型電池あるいは柔軟でより自由度の高い形状の電池などを作製することが極めて困難であった。   In such a lithium ion secondary battery, conventionally, an electrolytic solution that is a liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in a nonaqueous solvent has been used. Therefore, a metal container has been used as an exterior member in order to prevent liquid leakage. However, if a metal container is used for the exterior member, it is extremely difficult to produce a thin and large area sheet type battery, a thin and small area card type battery or a flexible and flexible battery. there were.

そのため、外装部材として、熱融着が可能な高分子フィルムと金属箔とからなる防湿性ラミネートフィルムを用い、ホットシールなどにより密閉構造を形成した電池が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。このラミネートフィルムは、安価であると共に、フィルム自体の強度が強く、気密性に優れており、一層の小型化,軽量化および薄型化を図ることができ、かつ、形状の自由度を高くすることが可能である。
特開2001−283910号公報
Therefore, a battery in which a sealed structure is formed by hot sealing or the like using a moisture-proof laminated film made of a polymer film capable of heat fusion and metal foil as an exterior member has been proposed (see, for example, Patent Document 1). .) This laminate film is inexpensive, has strong film strength and excellent airtightness, can be further reduced in size, weight and thickness, and has a high degree of freedom in shape. Is possible.
JP 2001-283910 A

ところで、近年、高性能CPU(中央処理装置;Central Processing Unit )を搭載したノートパソコンなどが多く登場している。CPUは発熱温度が高くなるので、使用される電池についても高温環境下にされされることが多くなっている。しかしながら、ラミネートフィルムを用いた電池では、電解液の分解などによるガスの発生により膨れてしまい、電池パックが変形してしまうという問題があった。   In recent years, many notebook computers equipped with a high-performance CPU (Central Processing Unit) have appeared. Since the heat generation temperature of the CPU becomes high, the batteries used are often placed in a high temperature environment. However, a battery using a laminate film has a problem that the battery pack is deformed by swelling due to generation of gas due to decomposition of the electrolytic solution or the like.

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、膨れを抑制することができる電池を提供することにある。   This invention is made | formed in view of this problem, The objective is to provide the battery which can suppress a swelling.

本発明による電池は、フィルム状の外装部材の内部に、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、電解質は、LiPF6 と、化1に示したリチウム塩とを含む電解液を含有するものである。
(化1)
LiB(Cp 2(p-2)4 )(Cq 2(q-2)4
(式中、pおよびqはそれぞれ2以上の整数である。)
The battery according to the present invention is provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode inside a film-shaped exterior member, and the electrolyte contains an electrolytic solution containing LiPF 6 and the lithium salt shown in Chemical formula 1. Is.
(Chemical formula 1)
LiB (C p H 2 (p -2) O 4) (C q H 2 (q-2) O 4)
(In the formula, p and q are each an integer of 2 or more.)

本発明の電池によれば、電解質にLiPF6 と化1に示したリチウム塩とを含む電解液を含有するようにしたので、高いイオン伝導率を保持しつつ、高温環境下であっても、膨れを抑制することができる。 According to the battery of the present invention, since the electrolyte contains an electrolyte solution containing LiPF 6 and the lithium salt shown in Chemical Formula 1, even in a high temperature environment while maintaining high ionic conductivity, Swelling can be suppressed.

特に、電解液における化1に示したリチウム塩の濃度を0.005mol/l以上0.2mol/l以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, if the concentration of the lithium salt shown in Chemical Formula 1 in the electrolytic solution is in the range of 0.005 mol / l or more and 0.2 mol / l or less, a higher effect can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態に係る二次電池の一構成例を分解して表すものである。この二次電池は、正極リード11および負極リード12が取り付けられた巻回電極体20をフィルム状の外装部材31の内部に収納した構成を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an exploded configuration example of the secondary battery according to the first embodiment. This secondary battery has a configuration in which a wound electrode body 20 to which a positive electrode lead 11 and a negative electrode lead 12 are attached is housed in a film-shaped exterior member 31.

正極リード11および負極リード12は、それぞれ例えば短冊状であり、外装部材31の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード11は、例えばアルミニウム(Al)などの金属材料により構成されており、負極リード12は、例えばニッケル(Ni)などの金属材料により構成されている。   Each of the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 has, for example, a strip shape, and is led out from the inside of the exterior member 31 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 11 is made of a metal material such as aluminum (Al), and the negative electrode lead 12 is made of a metal material such as nickel (Ni).

外装部材31は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリプロピレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材31は、例えば、ポリプロピレンフィルム側と巻回電極体20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。   The exterior member 31 is made of, for example, a rectangular laminate film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polypropylene film are bonded together in this order. The exterior member 31 is disposed, for example, so that the polypropylene film side and the wound electrode body 20 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive.

外装部材31と正極リード11および負極リード12との間には、正極リード11および負極リード12と、外装部材31の内側との密着性を向上させ、外気の侵入を防止するための密着フィルム32が挿入されている。密着フィルム32は、正極リード11および負極リード12に対して密着性を有する材料により構成され、例えば、正極リード11および負極リード12が上述した金属材料により構成される場合には、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。   An adhesion film 32 between the exterior member 31 and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 for improving the adhesion between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the inside of the exterior member 31 and preventing the intrusion of outside air. Has been inserted. The adhesion film 32 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12. For example, when the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are made of the metal materials described above, polyethylene, polypropylene, It is preferably composed of a polyolefin resin such as modified polyethylene or modified polypropylene.

図2は、図1に示した巻回電極体20のII−II線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体20は、正極21と負極22とをセパレータ23および電解質層24を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。   FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line II-II of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The wound electrode body 20 is obtained by stacking and winding a positive electrode 21 and a negative electrode 22 with a separator 23 and an electrolyte layer 24 interposed therebetween, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 25.

正極21は、例えば、正極集電体21Aと、この正極集電体21Aの両面あるいは片面に設けられた正極活物質層21Bとを有している。正極集電体21Aには、例えば長手方向における一方の端部に正極活物質層21Bが設けらず露出している部分があり、この露出部分に正極リード11が取り付けられている。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウムなどの金属材料により構成されている。   The positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode current collector 21A and a positive electrode active material layer 21B provided on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 21A. In the positive electrode current collector 21A, for example, there is an exposed portion without providing the positive electrode active material layer 21B at one end portion in the longitudinal direction, and the positive electrode lead 11 is attached to this exposed portion. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal material such as aluminum.

正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、電極反応物質であるリチウム(Li)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材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 (Li) as an electrode reactant as a positive electrode active material, and carbon as necessary. A conductive material such as a material and a binder such as polyvinylidene fluoride 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,マンガン(Mn),鉄(Fe),アルミニウム,バナジウム(V),チタン(Ti)およびジルコニウム(Zr)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, manganese (Mn ), Iron (Fe), aluminum, vanadium (V), titanium (Ti) and zirconium (Zr) 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))、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(Lix Ni(1-v-w) Cov Mnw 2 (v+w<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 O4 )などが挙げられる。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-u Mnu PO4 (u<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)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni (1-vw) Co v Mn w O 2 (v + w <1)), or a spinel structure Examples thereof include lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4). 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-u Mn u PO 4 (u <1)). Can be mentioned.

正極活物質層21Bには、例えば、正極活物質を工業的に生産する際に副生成する化合物、例えば、炭酸リチウムが含まれていることがある。炭酸リチウムは、高温環境下において、分解されてガス化してしまい、膨れの原因となるので、正極活物質層21Bにおける炭酸リチウムの含有量は、0.5質量%以下であることが好ましい。   The positive electrode active material layer 21B may contain, for example, a compound by-produced when the positive electrode active material is industrially produced, for example, lithium carbonate. Lithium carbonate is decomposed and gasified in a high temperature environment and causes swelling, so the lithium carbonate content in the positive electrode active material layer 21B is preferably 0.5% by mass or less.

負極22は、例えば、正極21と同様に、負極集電体22Aと、この負極集電体22Aの両面あるいは片面に設けられた負極活物質層22Bとを有している。負極集電体22Aには、例えば長手方向における一方の端部に負極活物質層22Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に負極リード12が取り付けられている。負極集電体22Aは、例えば、銅(Cu)などの金属材料により構成されている。   The negative electrode 22 includes, for example, a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B provided on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22A, as with the positive electrode 21. The negative electrode current collector 22A has, for example, an exposed portion where the negative electrode active material layer 22B is not provided at one end in the longitudinal direction, and the negative electrode lead 12 is attached to the exposed portion. The anode current collector 22A is made of a metal material such as copper (Cu), for example.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて、例えば正極活物質層21Bと同様の結着剤を含んでいてもよい。   The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as an electrode reactant as a negative electrode active material. The binder similar to the positive electrode active material layer 21B may be included.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウム金属に対して2.0V以下の電位で、リチウムを吸蔵および放出することが可能な材料が好ましく挙げられる。具体的には、難黒鉛化性炭素,人造黒鉛,天然黒鉛,熱分解炭素類,コークス類,ガラス状炭素類,有機高分子化合物焼成体,炭素繊維,活性炭あるいはカーボンブラックなどの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス,ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。   As a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium, a material capable of occluding and releasing lithium at a potential of 2.0 V or less with respect to lithium metal is preferably exemplified. Specific examples include carbon materials such as non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbon or carbon black. It is done. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body is a carbonized material obtained by firing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained.

このような炭素材料は、比表面積が小さな第1の炭素材料と、この第1の炭素材料よりも比表面積が大きな第2の炭素材料とを含んでいることが好ましい。第2の炭素材料を含むことにより、高温環境下において発生したガスを吸着することができ、膨れを抑制することができるからである。負極活物質層22Bにおける第2の炭素材料の含有量は、2質量%40質量%以下の範囲内であることが好ましく、3質量%30質量%以下の範囲内であればより好ましい。少ないと膨れを抑制する効果が十分ではなく、多いと容量が低下してしまうからである。   Such a carbon material preferably includes a first carbon material having a small specific surface area and a second carbon material having a specific surface area larger than that of the first carbon material. It is because the gas generated in a high temperature environment can be adsorbed by including the second carbon material, and swelling can be suppressed. The content of the second carbon material in the negative electrode active material layer 22B is preferably in the range of 2 mass% to 40 mass% or less, and more preferably in the range of 3 mass% to 30 mass%. This is because if the amount is small, the effect of suppressing swelling is not sufficient, and if the amount is large, the capacity decreases.

第2の炭素材料の比表面積は、2m2 /g以上8m2 /g以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは3m2 /g以上であり、更に好ましくは6m2 /g以下の範囲内である。小さいと膨れを抑制する効果が十分ではなく、大きいと容量が低下してしまうからである。 The specific surface area of the second carbon material is preferably in the range of 2 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more, and still more preferably 6 m 2 / g or less. Is within. This is because if it is small, the effect of suppressing swelling is not sufficient, and if it is large, the capacity decreases.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また、スズ(Sn)またはケイ素(Si)を構成元素として含む材料も挙げられる。スズおよびケイ素は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 the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium also include materials containing tin (Sn) or silicon (Si) as a constituent element. This is because tin and silicon have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.

このような負極材料としては、具体的には、スズの単体,合金,あるいは化合物、またはケイ素の単体,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。   As such a negative electrode material, specifically, a simple substance, an alloy, or a compound of tin, a simple substance, an alloy, or a compound of silicon, or a material having one or more phases thereof at least in part. Is mentioned. 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.

スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素,ニッケル,銅(Cu),鉄,コバルト(Co),マンガン(Mn),亜鉛(Zn),インジウム(In),銀(Ag),チタン(Ti),ゲルマニウム(Ge),ビスマス(Bi),アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ,ニッケル,銅,鉄,コバルト,マンガン,亜鉛,インジウム,銀,チタン,ゲルマニウム,ビスマス,アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。   Examples of tin alloys include silicon, nickel, copper (Cu), iron, cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), and silver as second constituent elements other than tin. (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and the thing containing at least 1 sort (s) of chromium (Cr) are mentioned. As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, among the group consisting of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium The thing containing at least 1 sort (s) of these is mentioned.

スズの化合物あるいはケイ素の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the tin compound or silicon compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and may contain the second constituent element described above in addition to tin or silicon.

中でも、この負極材料としては、スズと、コバルトと、炭素とを構成元素として含み、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)が30質量%以上70質量%以下であるCoSnC含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。   Among these, as this negative electrode material, tin, cobalt, and carbon are included as constituent elements, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and the total of tin and cobalt is A CoSnC-containing material having a cobalt ratio Co / (Sn + Co) of 30% by mass to 70% by mass is preferable. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range, and excellent cycle characteristics can be obtained.

このCoSnC含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素,鉄,ニッケル,クロム,インジウム,ニオブ(Nb),ゲルマニウム,チタン,モリブデン(Mo),アルミニウム,リン(P),ガリウム(Ga)またはビスマスが好ましく、2種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。   This CoSnC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. As other constituent elements, for example, silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium (Nb), germanium, titanium, molybdenum (Mo), aluminum, phosphorus (P), gallium (Ga) or bismuth is preferable. It may contain more than seeds. This is because the capacity or cycle characteristics can be further improved.

なお、このCoSnC含有材料は、スズと、コバルトと、炭素とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このCoSnC含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。   This CoSnC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and this phase preferably has a low crystallinity or an amorphous structure. In this CoSnC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon as a constituent element is bonded to a metal element or a semimetal element as another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but this is because such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon with other elements. .

元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)が挙げられる。XPSでは、炭素の1s軌道(C1s)のピークは、グラファイトであれば、金原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正された装置において、284.5eVに現れる。また、表面汚染炭素であれば、284.8eVに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、C1sのピークは、284.5eVよりも低い領域に現れる。すなわち、CoSnC含有材料について得られるC1sの合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる場合には、CoSnC含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。   As a measuring method for examining the bonding state of elements, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be cited. In XPS, the peak of the carbon 1s orbital (C1s) appears at 284.5 eV in an energy calibrated apparatus so that the peak of the gold atom 4f orbital (Au4f) is obtained at 84.0 eV if it is graphite. . Moreover, if it is surface contamination carbon, it will appear at 284.8 eV. On the other hand, when the charge density of the carbon element increases, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV. That is, when the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the CoSnC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV, at least a part of the carbon contained in the CoSnC-containing material is a metal element or a half of other constituent elements. Combined with metal elements.

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

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また例えば、リチウムと合金を形成可能な他の金属元素または他の半金属元素を構成元素として含む材料を用いることもできる。このような金属元素あるいは半金属元素としては、マグネシウム(Mg),ホウ素(B),アルミニウム,ガリウム,インジウム,ゲルマニウム,鉛(Pb),ビスマス,カドミウム(Cd),銀,亜鉛,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)が挙げられる。   As a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a material containing another metal element or other metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element can also be used. Such metal elements or metalloid elements include magnesium (Mg), boron (B), aluminum, gallium, indium, germanium, lead (Pb), bismuth, cadmium (Cd), silver, zinc, hafnium (Hf). , Zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd), or platinum (Pt).

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の合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。   The separator 23 is made of, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramic, and has a structure in which two or more kinds of porous films are laminated. May be. Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in short-circuit preventing effect and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable as a material constituting the separator 23 because a shutdown effect can be obtained within a range of 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower and the electrochemical stability is excellent. Polypropylene is also preferable, and any other resin having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

電解質層24は、例えば、電解液と、この電解液を保持する高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。電解液は、例えば、非水溶媒などの溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含有している。   The electrolyte layer 24 includes, for example, an electrolytic solution and a polymer compound that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The electrolytic solution contains, for example, a solvent such as a nonaqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.

電解質塩は、LiPF6 と、化1に示したリチウム塩とを含んでいる。LiPF6 を含むことにより、高いイオン伝導率が得られるからである。また、化1に示したリチウム塩を含むことにより、高温環境下における電解液の分解反応を抑制することができるからである。
(化1)
LiB(Cp 2(p-2)4 )(Cq 2(q-2)4
(式中、pおよびqはそれぞれ2以上の整数である。)
The electrolyte salt contains LiPF 6 and the lithium salt shown in Chemical formula 1. This is because high ionic conductivity can be obtained by including LiPF 6 . Moreover, it is because the decomposition reaction of the electrolyte solution in a high temperature environment can be suppressed by including the lithium salt shown in Chemical formula 1.
(Chemical formula 1)
LiB (C p H 2 (p -2) O 4) (C q H 2 (q-2) O 4)
(In the formula, p and q are each an integer of 2 or more.)

化1に示したリチウム塩について具体的に例を挙げれば、化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 、化3に示した構造式で表されるLiB(C2 4 )(C4 4 4 )、化4に示した構造式で表されるLiB(C3 2 4 )(C4 4 4 )、化5に示した構造式で表されるLiB(C4 4 4 2 、化6に示した構造式で表されるLiB(C6 8 4 )(C7 104 )、あるいは化7に示した構造式で表されるLiB(C7 104 )(C8 124 )などが挙げられる。化1に示したリチウム塩は、いずれか1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Specific examples of the lithium salt shown in Chemical Formula 1 include LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 , LiB (C 2 C expressed in the structural formula shown in Chemical Formula 3 (C 2 O 4 ) (C 4 H 4 O 4 ), LiB (C 3 H 2 O 4 ) (C 4 H 4 O 4 ) represented by the structural formula shown in Chemical formula 4 , and the structural formula shown in Chemical formula 5 LiB (C 4 H 4 O 4 ) 2 represented, LiB (C 6 H 8 O 4 ) (C 7 H 10 O 4 ) represented by the structural formula shown in Chemical formula 6, or the structure shown in Chemical formula 7 LiB (C 7 H 10 O 4 ) (C 8 H 12 O 4 ) represented by the formula can be used. Any one of the lithium salts shown in Chemical Formula 1 may be used alone, or a plurality of them may be used in combination.

Figure 2007018926
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電解液における化1に示したリチウム塩の濃度は、0.005mol/l以上0.2mol/l以下の範囲内であることが好ましい。濃度が低いと膨れを抑制する効果が十分ではなく、高いと充放電効率が低下してしまうからである。   The concentration of the lithium salt shown in Chemical Formula 1 in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.005 mol / l to 0.2 mol / l. This is because if the concentration is low, the effect of suppressing swelling is not sufficient, and if the concentration is high, the charge / discharge efficiency decreases.

電解質塩としては、これらに加えて他の電解質塩を混合してもよい。他の電解質塩としては、例えば、LiClO4 ,LiAsF6 ,LiBF4 ,LiN(CF3 SO2 2 ,LiN(C2 5 SO2 2 ,LiB(C6 5 4 ,LiCH3 SO3 ,LiCF3 SO3 ,LiClあるいはLiBrなどのリチウム塩が挙げられる。他の電解質塩には、いずれか1種または2種以上を混合して用いてもよい。 As the electrolyte salt, in addition to these, other electrolyte salts may be mixed. Examples of other electrolyte salts include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO. 3 , lithium salts such as LiCF 3 SO 3 , LiCl, or LiBr. You may use any 1 type (s) or 2 or more types for other electrolyte salt in mixture.

溶媒としては、例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン,化8に示した4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,3−ジオキソール−2−オン(炭酸ビニレン)、4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、γ−ブチロラクトン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1, 3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステルが挙げられる。中でも、1,3−ジオキソール−2−オンあるいは4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンは、容量および充放電効率を向上させることができるので好ましい。また、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンは、電解液の分解反応を抑制することができるので好ましい。溶媒には、1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 1,3-dioxol-2-one (vinylene carbonate), 4-vinyl-1 shown in Chemical Formula 8. , 3-dioxolan-2-one, γ-butyrolactone, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl Examples include -1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, acetate ester, butyrate ester, and propionate ester. Among these, 1,3-dioxol-2-one or 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one is preferable because capacity and charge / discharge efficiency can be improved. 4-Fluoro-1,3-dioxolan-2-one is preferable because it can suppress the decomposition reaction of the electrolytic solution. As the solvent, one kind may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

Figure 2007018926
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高分子化合物は、溶媒を吸収してゲル化するものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系高分子化合物、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリレートあるいはポリアクリレートを繰返し単位として含むものなどが挙げられる。特に、酸化還元安定性の点からは、フッ素系高分子化合物が望ましい。高分子化合物には、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The polymer compound may be any one that gels upon absorption of a solvent. For example, a fluorine polymer compound such as polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyethylene oxide or polyethylene oxide. And ether-based polymer compounds such as a crosslinked product containing polyacrylonitrile, polyacrylonitrile, polymethacrylate or polyacrylate. In particular, a fluorine-based polymer compound is desirable from the viewpoint of redox stability. Any one of these polymer compounds may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

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、正極活物質と結着剤と導電剤とを混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより正極合剤スラリーとしたのち、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aの両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより形成する。その際、熱を加えながら加圧成型してもよい。この場合、正極21の強度を向上させることができるので好ましい。また、正極合剤スラリーを用いて塗布せずに、正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを混合し、加熱することにより正極集電体21Aに塗布して形成してもよく、更に正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを混合し、成型等することにより形成してもよい。続いて、例えば、正極集電体21Aに正極リード11を、例えば超音波溶接あるいはスポット溶接により接合する。そののち、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を用意し、正極活物質層21Bの上、すなわち正極21の両面あるいは片面に塗布し、混合溶剤を揮発させて、電解質層24を形成する。   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, a binder, and a conductive agent to prepare a positive electrode mixture, and dispersing it in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to thereby produce a positive electrode mixture slurry. After that, the positive electrode mixture slurry is applied to both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 21A, dried, and compression molded. At that time, pressure molding may be performed while applying heat. This is preferable because the strength of the positive electrode 21 can be improved. Further, without applying the positive electrode mixture slurry, the positive electrode active material, the binder, and a conductive agent as necessary are mixed and heated to be applied to the positive electrode current collector 21A. Alternatively, the positive electrode active material, the binder, and, if necessary, a conductive agent may be mixed and molded or the like. Subsequently, for example, the positive electrode lead 11 is joined to the positive electrode current collector 21A by, for example, ultrasonic welding or spot welding. After that, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is prepared and applied on the positive electrode active material layer 21B, that is, on both sides or one side of the positive electrode 21, and the mixed solvent is volatilized to obtain an electrolyte. Layer 24 is formed.

また、例えば、負極活物質と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより負極合剤スラリーを作製する。次いで、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aの両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。続いて、負極集電体22Aに負極リード12を、例えば超音波溶接あるいはスポット溶接により接合すると共に、負極活物質層22Bの上、すなわち負極22の両面あるいは片面に、正極21と同様にして電解質層24を形成する。   Also, for example, a negative electrode mixture slurry is prepared by mixing a negative electrode active material and a binder to prepare a negative electrode mixture and dispersing it in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22A, dried, and compression molded to form the negative electrode active material layer 22B, whereby the negative electrode 22 is fabricated. Subsequently, the negative electrode lead 12 is joined to the negative electrode current collector 22A by, for example, ultrasonic welding or spot welding, and the electrolyte is formed on the negative electrode active material layer 22B, that is, on both sides or one side of the negative electrode 22 in the same manner as the positive electrode 21. Layer 24 is formed.

そののち、電解質層24が形成された正極21と負極22とをセパレータ23を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して巻回電極体20を形成する。最後に、例えば、外装部材31に巻回電極体20を挟み込み、外装部材31の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード11および負極リード12と外装部材31との間には密着フィルム32を挿入する。これにより、図1および図2に示した二次電池が完成する。   After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 on which the electrolyte layer 24 is formed are laminated and wound via the separator 23, and the protective tape 25 is adhered to the outermost peripheral portion to form the wound electrode body 20. Finally, for example, the wound electrode body 20 is sandwiched between the exterior members 31, and the outer edges of the exterior members 31 are in close contact with each other by thermal fusion or the like and sealed. At that time, an adhesion film 32 is inserted between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the exterior member 31. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極21および負極22を作製し、正極21および負極22に正極リード11および負極リード12を取り付けたのち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して、巻回電極体20の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材31に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材31の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、必要に応じて重合開始剤と、重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材31の内部に注入したのち、外装部材30の開口部を熱融着して密封する。そののち、必要に応じて熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層24を形成し、図1および図2に示した二次電池を組み立てる。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are prepared as described above, and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are attached to the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and then the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked via the separator 23 and wound. Rotate and adhere the protective tape 25 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 20. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 31, and the outer peripheral edge portion excluding one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 31. Subsequently, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, and, if necessary, other materials such as a polymerization initiator and a polymerization inhibitor is prepared. Then, the opening of the exterior member 30 is heat-sealed and sealed. After that, if necessary, heat is applied to polymerize the monomer to form a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte layer 24 and assembling the secondary battery shown in FIGS.

なお、巻回体を作製してから電解質用組成物を注入するのではなく、例えば、正極21および負極22の上に電解質用組成物を塗布したのちに巻回し、外装部材31の内部に封入し、更に必要に応じて加熱して電解質層24を形成するようにしてもよい。また、正極21および負極22の上に電解質用組成物を塗布し、必要に応じて加熱して電解質層24を形成したのちに巻回し、外装部材31の内部に封入するようにしてもよい。但し、外装部材31の内部に封入したのちに電解質層24を形成するようにした方が好ましい。電解質層24とセパレータ23との界面接合を十分に向上させることができ、内部抵抗の上昇を抑制することができるからである。   Instead of injecting the electrolyte composition after producing the wound body, for example, the electrolyte composition is applied on the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and then wound and enclosed in the exterior member 31. Further, the electrolyte layer 24 may be formed by heating as necessary. Alternatively, the electrolyte composition may be applied onto the positive electrode 21 and the negative electrode 22, heated as necessary to form the electrolyte layer 24, wound, and sealed in the exterior member 31. However, it is preferable to form the electrolyte layer 24 after enclosing it in the exterior member 31. This is because interfacial bonding between the electrolyte layer 24 and the separator 23 can be sufficiently improved, and an increase in internal resistance can be suppressed.

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、電解質層24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、電解質層24を介して正極21に吸蔵される。その際、電解質層24にLiPF6 と化1に示したリチウム塩とを含有する電解液が含まれているので、高いイオン伝導率を示すと共に、高温環境下であっても、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 electrolyte layer 24. On the other hand, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode 22 and inserted into the positive electrode 21 through the electrolyte layer 24. At that time, since the electrolyte layer 24 contains an electrolyte solution containing LiPF 6 and the lithium salt shown in Chemical Formula 1, the electrolyte layer 24 exhibits high ionic conductivity and decomposes the electrolyte solution even in a high temperature environment. The reaction is suppressed.

このように本実施の形態に係る二次電池によれば、電解質層24にLiPF6 と化1に示したリチウム塩とを含む電解液を含有するようにしたので、高いイオン伝導率を保持しつつ、高温環境下であっても、膨れを抑制することができる。 As described above, according to the secondary battery according to the present embodiment, since the electrolyte layer 24 contains the electrolytic solution containing LiPF 6 and the lithium salt shown in Chemical Formula 1, high ionic conductivity is maintained. However, swelling can be suppressed even in a high temperature environment.

特に、電解液における化1に示したリチウム塩の濃度を0.005mol/l以上0.2mol/l以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, if the concentration of the lithium salt shown in Chemical Formula 1 in the electrolytic solution is in the range of 0.005 mol / l or more and 0.2 mol / l or less, a higher effect can be obtained.

更に、電解液に1,3−ジオキソール−2−オンおよび4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンのうちの少なくとも一方を含むように、または正極活物質層21Bにおける炭酸リチウムの含有量を0.5質量%以下とするように、または負極活物質層22Bにおける第2の炭素材料の含有量を2質量%以上40質量%以下の範囲内とするように、または第2の炭素材料の比表面積を2m2 /g以上8m2 /g以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができると共に、容量を向上させることもできる。 Further, the electrolytic solution contains at least one of 1,3-dioxol-2-one and 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, or the content of lithium carbonate in the positive electrode active material layer 21B Of 0.5% by mass or less, or the content of the second carbon material in the negative electrode active material layer 22B is in the range of 2% by mass to 40% by mass, or the second carbon material. If the specific surface area is within the range of 2 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, a higher effect can be obtained and the capacity can be improved.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係る二次電池は、負極の構成が異なることを除き、他は第1の実施の形態に係る二次電池と同様の構成および作用を有しており、同様にして製造することができる。よって、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一の部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
The secondary battery according to the second embodiment has the same configuration and operation as the secondary battery according to the first embodiment except that the configuration of the negative electrode is different. Can be manufactured. Therefore, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component and description of the same part is abbreviate | omitted.

負極22は、第1の実施の形態に係る二次電池と同様に、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。負極活物質層22Bは、例えば、スズまたはケイ素を構成元素として含む負極活物質を含有している。具体的には、例えば、スズの単体,合金,あるいは化合物、またはケイ素の単体,合金,あるいは化合物を含有しており、それらの2種以上を含有していてもよい。   The negative electrode 22 has a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A, similarly to the secondary battery according to the first embodiment. The negative electrode active material layer 22B contains, for example, a negative electrode active material containing tin or silicon as a constituent element. Specifically, for example, it contains a simple substance, an alloy, or a compound of tin, or a simple substance, an alloy, or a compound of silicon, and may contain two or more of them.

また、負極活物質層22Bは、例えば、気相法,液相法,溶射法あるいは焼成法、またはそれらの2以上の方法を用いて形成されたものであり、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体22Aの構成元素が負極活物質層22Bに、または負極活物質の構成元素が負極集電体22Aに、またはそれらが互いに拡散していることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層22Bの膨張・収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。なお、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 is formed by using, for example, a vapor phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method, or two or more of these methods. The electrical conductor 22A is preferably alloyed at least at a part of the interface. Specifically, it is preferable that the constituent element of the negative electrode current collector 22A is diffused in the negative electrode active material layer 22B, the constituent element of the negative electrode active material is diffused in the negative electrode current collector 22A, or they are mutually diffused at the interface. This is because breakage due to expansion / contraction of the negative electrode active material layer 22B due to charging / discharging can be suppressed, and electronic conductivity between the negative electrode active material layer 22B and the negative electrode current collector 22A can be improved. . The firing method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder or the like, dispersed in a solvent, applied, and then heat-treated at a temperature higher than the melting point of the binder or the like. .

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る二次電池は、電解液を保持する高分子化合物として、ポリビニルアセタールおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種を重合した構造を有する高分子化合物を用いたことを除き、他は第1あるいは第2の実施の形態と同様の構成、作用および効果を有している。
(Third embodiment)
In the secondary battery according to the third embodiment of the present invention, a polymer compound having a structure obtained by polymerizing at least one member selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof is used as the polymer compound that holds the electrolytic solution. Except for the use, the rest has the same configuration, operation, and effects as the first or second embodiment.

ポリビニルアセタールは、化9(1)に示したアセタール基を含む構成単位と、化9(2)に示した水酸基を含む構成単位と、化9(3)に示したアセチル基を含む構成単位とを繰り返し単位に含む化合物である。具体的には、例えば、化9(1)に示したRが水素のポリビニルホルマール、またはRがプロピル基のポリビニルブチラールが挙げられる。   Polyvinyl acetal includes a structural unit containing an acetal group shown in Chemical formula 9 (1), a structural unit containing a hydroxyl group shown in Chemical formula 9 (2), and a structural unit containing an acetyl group shown in Chemical formula 9 (3) In a repeating unit. Specifically, for example, as shown in Chemical Formula 9 (1), R is hydrogen polyvinyl formal, or R is propyl group polyvinyl butyral.

Figure 2007018926
(式中、Rは水素原子もしくは炭素数1〜3のアルキル基を表す。)
Figure 2007018926
(In the formula, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.)

ポリビニルアセタールにおけるアセタール基の割合は60mol%以上80mol%以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内において溶媒との溶解性を向上させることができると共に、電解質の安定性をより高めることができるからである。また、ポリビニルアセタールの重量平均分子量は、10000以上500000以下の範囲内であることが好ましい。分子量が低すぎると重合反応が進行しにくく、高すぎると電解液の粘度が上昇してしまうからである。   The ratio of the acetal group in the polyvinyl acetal is preferably in the range of 60 mol% to 80 mol%. This is because the solubility with the solvent can be improved within this range, and the stability of the electrolyte can be further increased. Moreover, it is preferable that the weight average molecular weight of polyvinyl acetal exists in the range of 10,000 or more and 500,000 or less. This is because if the molecular weight is too low, the polymerization reaction does not proceed easily, and if it is too high, the viscosity of the electrolytic solution increases.

この高分子化合物は、ポリビニルアセタールのみ、またはその誘導体の1種のみを重合したものでも、それらの2種以上を重合したものでもよく、更に、ポリビニルアセタールおよびその誘導体以外のモノマーとの共重合体でもよい。また、架橋剤あるいは架橋促進剤により重合したものでもよい。   The polymer compound may be a polymer obtained by polymerizing only polyvinyl acetal or one of its derivatives, or a polymer obtained by polymerizing two or more of them, and a copolymer with monomers other than polyvinyl acetal and its derivatives. But you can. Further, it may be polymerized with a crosslinking agent or a crosslinking accelerator.

電解質層24では、電解液を保持する高分子化合物として、ポリビニルアセタールおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種を重合した構造を有する高分子化合物を用いているので、電解液の割合を多くすることができ、イオン伝導率を向上させることができるようになっている。   In the electrolyte layer 24, a polymer compound having a structure obtained by polymerizing at least one member selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof is used as the polymer compound that holds the electrolyte solution. Thus, the ionic conductivity can be improved.

(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態に係る二次電池は、電解質の構成が高分子化合物を含まない液状の電解液であり、この電解液がセパレータ23に含浸されていることを除き、他は第1あるいは第2の実施の形態と同様の構成、作用および効果を有している。なお、電解液の構成は第1あるいは第2の実施の形態と同様である。
(Fourth embodiment)
The secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention is a liquid electrolyte in which the electrolyte structure does not include a polymer compound. Except that the separator 23 is impregnated with this electrolyte, It has the same configuration, operation, and effect as the first or second embodiment. The configuration of the electrolytic solution is the same as that in the first or second embodiment.

この二次電池は、例えば、電解質用組成物の代わりに電解液のみを注入すること除き、他は第1あるいは第2の実施の形態と同様にして製造することができる。   The secondary battery can be manufactured in the same manner as in the first or second embodiment except that, for example, only an electrolytic solution is injected instead of the electrolyte composition.

更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。   Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施例1−1〜1−4)
図1,2に示した二次電池を作製した。
(Examples 1-1 to 1-4)
The secondary battery shown in FIGS.

正極活物質を作製した。まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを混合し、空気中において900℃で5時間焼成して、焼成物を得た。得られた焼成物について、X線回折測定を行ったところ、JCPDSファイルに記載されたLiCoO2 のピークと良く一致していた。また、この焼成物には、炭酸リチウムが残存していた。続いて、この焼成物を粉砕して、平均粒径が10μmの粉末とし、正極活物質とした。 A positive electrode active material was prepared. First, a mixture of lithium carbonate (Li 2 CO 3) and cobalt carbonate (CoCO 3), and calcined 5 hours at 900 ° C. in air to obtain a calcined article. When the obtained fired product was subjected to X-ray diffraction measurement, it was in good agreement with the LiCoO 2 peak described in the JCPDS file. Further, lithium carbonate remained in the fired product. Subsequently, the fired product was pulverized to obtain a powder having an average particle size of 10 μm, which was used as a positive electrode active material.

続いて、この正極活物質を用いて正極21を作製した。まず、上述した正極活物質95質量部と、導電剤として比表面積が800m2 /gのケッチェンブラック(ライオン株式会社製)2質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合し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。次いで、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21Aの両面に均一に塗布し乾燥させたのち圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製した。なお、正極活物質層21Bにおける炭酸リチウムの含有量は、0.05質量%であった。 Then, the positive electrode 21 was produced using this positive electrode active material. First, 95 parts by mass of the positive electrode active material described above, 2 parts by mass of Ketjen Black (manufactured by Lion Corporation) having a specific surface area of 800 m 2 / g as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed. After preparing a positive electrode mixture, the mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21A made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compression molded to form the positive electrode active material layer 21B, whereby the positive electrode 21 was produced. The content of lithium carbonate in the positive electrode active material layer 21B was 0.05% by mass.

また、負極活物質を作製した。まず、フィラーとして石炭系コークス100質量部と、バインダーとしてコールタール系ピッチ30質量部とを、約100℃で混合したのち、プレスにより圧縮成型し、炭素成型体の前駆体を得た。この前駆体を1000℃以下で熱処理し、得られた炭素成型体に、200℃以下で溶融させたバインダーピッチを含浸させ、1000℃以下で焼成した。この含浸および焼成を数回繰り返し、得られた炭素成型体を不活性雰囲気において2800℃で焼成して黒鉛化成型体を作製した。この黒鉛化成型体を粉砕分級して黒鉛粉末とし、これを負極活物質とした。その際、粉砕の条件を適宜変更して、比表面積が1m2 /gの黒鉛粉末よりなる第1の炭素材料と、比表面積が4m2 /gの黒鉛粉末よりなる第2の炭素材料とを作製した。 Moreover, the negative electrode active material was produced. First, 100 parts by mass of coal-based coke as a filler and 30 parts by mass of coal tar-based pitch as a binder were mixed at about 100 ° C., and then compression molded by a press to obtain a precursor of a carbon molded body. This precursor was heat-treated at 1000 ° C. or lower, and the resulting carbon molded body was impregnated with a binder pitch melted at 200 ° C. or lower and fired at 1000 ° C. or lower. This impregnation and firing were repeated several times, and the resulting carbon molded body was fired at 2800 ° C. in an inert atmosphere to produce a graphitized molded body. This graphitized molded body was pulverized and classified to obtain graphite powder, which was used as a negative electrode active material. At this time, the pulverization conditions are appropriately changed, and a first carbon material made of graphite powder having a specific surface area of 1 m 2 / g and a second carbon material made of graphite powder having a specific surface area of 4 m 2 / g are obtained. Produced.

続いて、この負極活物質を用いて負極22を作製した。まず、上述した第1の炭素材料(比表面積が1m2 /gの黒鉛粉末)85質量部と、第2の炭素材料(比表面積が4m2 /gの黒鉛粉末)5質量部と、導電剤として繊維状炭素(昭和電工製 VGCF )2質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン8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、負極合剤スラリーを厚み10μmの銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布し乾燥させたのち圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製した。 Then, the negative electrode 22 was produced using this negative electrode active material. First, 85 parts by mass of the first carbon material (graphite powder having a specific surface area of 1 m 2 / g), 5 parts by mass of the second carbon material (graphite powder having a specific surface area of 4 m 2 / g), and a conductive agent As a negative electrode mixture was prepared by mixing 2 parts by mass of fibrous carbon (VGCF manufactured by Showa Denko) and 8 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent Thus, a negative electrode mixture slurry was produced. Next, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector 22A made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then compression molded to form the negative electrode active material layer 22B, whereby the negative electrode 22 was produced.

次いで、高分子化合物としてフッ化ビニリデンと、ヘキサフルオロプロピレンとの共重合体のうち分子量が重量平均分子量で70万であるもの(A)と、31万であるもの(B)とを(A):(B)=9:1の質量比で混合したものを用意した。共重合体におけるヘキサフルオロプロピレンの割合は7質量%とした。続いて高分子化合物と、電解液と、混合溶剤である炭酸ジメチルとを、高分子化合物:電解液:炭酸ジメチル=1:8:13の質量比で混合し、70℃で攪拌して溶解させ、ゾル状の前駆溶液を作製した。電解液には、溶媒として炭酸エチレンと、炭酸プロピレンと、必要に応じて1,3−ジオキソール−2−オン(VC)および4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(VEC)とを混合した溶媒に、電解質塩として、LiPF6 および化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 を溶解したものを用いた。炭酸エチレン:炭酸プロピレン:1,3−ジオキソール−2−オン:4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(質量比)は、実施例1−1では50:50:0:0とし、実施例1−2では49.5:49.5:1:0とし、実施例1−3では49.5:49.5:0:1とし、実施例1−4では49:49:1:1とした。また、電解液におけるLiPF6 の濃度は0.65mol/lとし、LiB(C2 4 2 の濃度は0.05mol/lとした。 Next, among the copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as a polymer compound, those having a molecular weight of 700,000 in terms of weight average molecular weight (A) and those having a molecular weight of 310,000 (B) (A) : (B) = 9: 1 mixed at a mass ratio was prepared. The ratio of hexafluoropropylene in the copolymer was 7% by mass. Subsequently, the polymer compound, the electrolytic solution, and dimethyl carbonate, which is a mixed solvent, are mixed at a mass ratio of polymer compound: electrolyte solution: dimethyl carbonate = 1: 8: 13 and dissolved by stirring at 70 ° C. A sol precursor solution was prepared. In the electrolytic solution, ethylene carbonate, propylene carbonate, and 1,3-dioxol-2-one (VC) and 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one (VEC) as necessary are used as a solvent. the mixed solvent, as an electrolyte salt, LiB (C 2 O 4) represented by the structural formula shown in LiPF 6 and of 2 was prepared by dissolving 2. Ethylene carbonate: propylene carbonate: 1,3-dioxol-2-one: 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one (mass ratio) is 50: 50: 0: 0 in Example 1-1, In Example 1-2, 49.5: 49.5: 1: 0, 49.5: 49.5: 0: 1 in Example 1-3, and 49: 49: 1: in Example 1-4. It was set to 1. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.65 mol / l, and the concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 was 0.05 mol / l.

得られた前駆溶液を、正極21および負極22のそれぞれにバーコーターを用いて塗布したのち、70℃の恒温槽で混合溶剤を揮発させゲル状の電解質24を形成した。   The obtained precursor solution was applied to each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 using a bar coater, and then the mixed solvent was evaporated in a constant temperature bath at 70 ° C. to form a gel electrolyte 24.

そののち、電解質層24をそれぞれ形成した正極21と負極22とを、セパレータ23を介して貼り合わせ、扁平巻回して巻回電極体20を形成した。   After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 each having the electrolyte layer 24 formed thereon were bonded together via a separator 23 and flatly wound to form a wound electrode body 20.

得られた巻回電極体20をラミネートフィルムよりなる外装部材31に減圧封入することにより図1および図2に示した二次電池を作製した。   The obtained wound electrode body 20 was sealed in an exterior member 31 made of a laminate film under reduced pressure to produce the secondary battery shown in FIGS.

実施例1−1〜1−4に対する比較例1−1〜1−4として、化2に示したLiB(C2 4 2 を用いなかったことを除き、他は実施例1−1〜1−4と同様にして二次電池を作製した。その際、電解液におけるLiPF6 の濃度は0.7mol/lとした。 As Comparative Examples 1-1 to 1-4 with respect to Examples 1-1 to 1-4, except that LiB (C 2 O 4 ) 2 shown in Chemical Formula 2 was not used, the others were Examples 1-1 to 1-4. A secondary battery was fabricated in the same manner as in 1-4. At that time, the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.7 mol / l.

作製した実施例1−1〜1−4および比較例1−1〜1−4の二次電池について、容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。それらの結果を表1に示す。   Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-4, the capacity, the cycle characteristics in a high temperature environment, and the swelling amount were examined. The results are shown in Table 1.

なお、容量は次のようにして求めた。まず、25℃の環境中において、400mAの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vまで総充電時間を3時間として行ったのち、160mAの定電流放電を終止電圧3Vまで行い放電容量を求めた。容量は、このときの放電容量を初期容量として求めた。   The capacity was obtained as follows. First, in a 25 ° C. environment, 400 mA constant current constant voltage charging was performed up to an upper limit voltage of 4.2 V for a total charging time of 3 hours, and then 160 mA constant current discharging was performed up to a final voltage of 3 V to obtain the discharge capacity. . The capacity was determined using the discharge capacity at this time as the initial capacity.

また、サイクル特性は次にようにして求めた。まず、45℃の環境中において、800mAの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vまで総充電時間を3時間として行ったのち、800mAの定電流放電を終止電圧3Vまで行うという充放電を500サイクル繰り返した。サイクル特性は、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量の維持率、すなわち、(500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。   The cycle characteristics were determined as follows. First, in an environment of 45 ° C., charge / discharge of 800 mA constant current constant voltage charge up to an upper limit voltage of 4.2 V for a total charge time of 3 hours, and then 800 mA constant current discharge up to a final voltage of 3 V is performed. The cycle was repeated. The cycle characteristics were obtained from the maintenance rate of the discharge capacity at the 500th cycle relative to the discharge capacity at the first cycle, that is, (discharge capacity at the 500th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100 (%).

更に、膨れ量は次のようにして調べた。まず、サイクル特性を求める際と同様にして充放電を行い、1サイクル目の充電状態および500サイクル目の充電状態における電池の厚みをダイアルゲージにより測定した。膨れ量は、(500サイクル目の充電状態における電池の厚み−1サイクル目の充電状態における電池の厚み)から求めた。   Furthermore, the amount of swelling was examined as follows. First, charge / discharge was performed in the same manner as when the cycle characteristics were obtained, and the thickness of the battery in the charged state at the first cycle and the charged state at the 500th cycle was measured with a dial gauge. The swollen amount was obtained from (battery thickness in the 500th cycle charge state−battery thickness in the 500th cycle charge state).

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表1から分かるように、化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 を用いた実施例1−1〜1−4によれば、これを用いていない比較例1−1〜1−4よりも、それぞれ高温環境下における膨れ量が小さかった。また、1,3−ジオキソール−2−オンあるいは4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いた実施例1−2〜1−4によれば、これらを用いていない実施例1−1よりも放電容量維持率が向上した。更に、化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 を用いていない比較例1−1〜1−4では、1,3−ジオキソール−2−オンあるいは4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンを加えることにより、膨れ量が大きくなったが、化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 と1,3−ジオキソール−2−オンあるいは4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンとを併用した実施例1−2〜1−4では、1,3−ジオキソール−2−オンあるいは4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いていない実施例1−1よりも膨れ量が小さくなった。 As can be seen from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-4 using LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 , Comparative Example 1 in which this was not used The amount of swelling in a high temperature environment was smaller than each of -1 to 1-4. In addition, according to Examples 1-2 to 1-4 using 1,3-dioxol-2-one or 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, Example 1 without using these examples The discharge capacity retention rate was improved from 1. Further, in Comparative Examples 1-1 to 1-4 in which LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 is not used, 1,3-dioxol-2-one or 4-vinyl- By adding 1,3-dioxolan-2-one, the amount of swelling increased, but LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 and 1,3-dioxole-2- In Examples 1-2 to 1-4 together with ON or 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,3-dioxol-2-one or 4-vinyl-1,3-dioxolane- The amount of swelling was smaller than in Example 1-1 in which 2-one was not used.

すなわち、電解質層24に化1に示したリチウム塩を含む電解液を含有するようにすれば、高温環境下であっても、膨れを抑制することができ、更に、1,3−ジオキソール−2−オンおよび4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンのうちの少なくとも一方を混合するようにすれば、サイクル特性を向上させることができると共に、膨れをより抑制することができる。   That is, if the electrolyte layer 24 contains an electrolytic solution containing the lithium salt shown in Chemical Formula 1, swelling can be suppressed even in a high temperature environment, and 1,3-dioxole-2 When at least one of -one and 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one is mixed, cycle characteristics can be improved and swelling can be further suppressed.

(実施例2−1〜2−5)
化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 に代えて、化3に示した構造式で表されるLiB(C2 4 )(C4 4 4 )、化4に示した構造式で表されるLiB(C3 2 4 )(C4 4 4 )、化5に示した構造式で表されるLiB(C4 4 4 2 、化6に示した構造式で表されるLiB(C6 8 4 )(C7 104 )、または化7に示した構造式で表されるLiB(C7 104 )(C8 124 )を用いたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 2-1 to 2-5)
In place of LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2, LiB (C 2 O 4 ) (C 4 H 4 O 4 ) represented by the structural formula shown in Chemical Formula 3, LiB (C 3 H 2 O 4 ) (C 4 H 4 O 4 ) represented by the structural formula shown in Chemical formula 4, LiB (C 4 H 4 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical formula 5 , of 6 LiB represented by the structural formula shown in (C 6 H 8 O 4) (C 7 H 10 O 4), or of 7 LiB represented by the structural formula shown in (C 7 H 10 O 4 ) A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-2 except that (C 8 H 12 O 4 ) was used.

作製した実施例2−1〜2−5の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2および比較例1−2の結果と共に表2に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 2-1 to 2-5, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 2 together with the results of Example 1-2 and Comparative Example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表2から分かるように、実施例1−2と同様に、他の化1に示したリチウム塩を用いた実施例2−1〜2−5においても、膨れ量が小さかった。   As can be seen from Table 2, the swelling amount was small in Examples 2-1 to 2-5 using the lithium salts shown in other chemical formulas 1 as in Example 1-2.

すなわち、他の化1に示したリチウム塩を用いるようにしても、高温環境下における膨れを抑制することができることが分かった。   That is, it was found that even when the lithium salt shown in the other chemical formula 1 is used, swelling in a high temperature environment can be suppressed.

(実施例3−1〜3−8)
電解液における化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 の濃度を表3に示したように0.001mol/l〜0.3mol/lの範囲で変化させたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。その際、LiB(C2 4 2 とLiPF6 との濃度の合計が0.7mol/lとなるように、LiPF6 の濃度を変化させた。
(Examples 3-1 to 3-8)
The concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 in the electrolytic solution was changed in the range of 0.001 mol / l to 0.3 mol / l as shown in Table 3. Other than that, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-2. At that time, the concentration of LiPF 6 was changed so that the total concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 and LiPF 6 was 0.7 mol / l.

作製した実施例3−1〜3−8の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2の結果と共に表3に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 3-1 to 3-8, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 3 together with the results of Example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表3から分かるように、LiB(C2 4 2 の濃度が低くなるに伴い膨れ量は大きくなる傾向が観られた。一方、放電容量維持率はLiB(C2 4 2 の濃度が低くなるに伴い大きくなり、そののち一定となる傾向が観られた。 As can be seen from Table 3, as the concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 decreased, the amount of swelling increased. On the other hand, the discharge capacity retention rate increased as the concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 decreased, and thereafter a tendency to become constant was observed.

すなわち、電解液における化1に示したリチウム塩の濃度を0.005mol/l以上0.2mol/l以下の範囲内とするようにすれば、好ましいことが分かった。   That is, it has been found that it is preferable that the concentration of the lithium salt shown in Chemical Formula 1 in the electrolytic solution be in the range of 0.005 mol / l to 0.2 mol / l.

(実施例4−1〜4−6)
電解液におけるLiPF6 の濃度を表4に示すように0.05mol/l〜3mol/lの範囲で変化させたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 4-1 to 4-6)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-2 except that the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was changed in the range of 0.05 mol / l to 3 mol / l as shown in Table 4. .

作製した実施例4−1〜4−8の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2の結果と共に表4に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 4-1 to 4-8, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 4 together with the results of Example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表4から分かるように、初期容量および放電容量維持率は、電解液におけるLiPF6 の濃度が高くなるに伴い大きくなり、極大値を示したのち小さくなる傾向が観られた。すなわち、電解液におけるLiPF6 の濃度を変化させても、容量およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。 As can be seen from Table 4, the initial capacity and the discharge capacity retention ratio increased as the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution increased, and a tendency to decrease after showing the maximum value was observed. That is, it was found that the capacity and cycle characteristics can be improved even if the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution is changed.

(実施例5−1〜5−6)
正極活物質層21Bにおける炭酸リチウムの含有量を表5に示したように0質量%〜0.5質量%の範囲内で変化させたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。その際、炭酸リチウムの含有量は、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )との混合比等を変化させることにより調整した。
(Examples 5-1 to 5-6)
Except that the lithium carbonate content in the positive electrode active material layer 21B was changed within the range of 0% by mass to 0.5% by mass as shown in Table 5, the others were the same as in Example 1-2. A secondary battery was produced. At that time, the lithium carbonate content was adjusted by changing the mixing ratio of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ).

作製した実施例5−1〜5−6の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2の結果と共に表5に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 5-1 to 5-6, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 5 together with the results of Example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表5から分かるように、炭酸リチウムの含有量が大きくなるに伴い膨れ量は大きくなる傾向が観られた。すなわち、正極活物質層22Bにおける炭酸リチウムの含有量を0.5質量%以下とするようにすれば、好ましいことが分かった。   As can be seen from Table 5, there was a tendency for the swollen amount to increase as the lithium carbonate content increased. That is, it was found that it was preferable to adjust the lithium carbonate content in the positive electrode active material layer 22B to 0.5% by mass or less.

(実施例6−1〜6−8)
第1の炭素材料(比表面積が1m2 /gの黒鉛粉末)の混合量および第2の炭素材料(比表面積が4m2 /gの黒鉛粉末)の混合量を表6に示したように変化させて負極22を作製したことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 6-1 to 6-8)
As shown in Table 6, the mixing amount of the first carbon material (graphite powder having a specific surface area of 1 m 2 / g) and the mixing amount of the second carbon material (graphite powder having a specific surface area of 4 m 2 / g) are changed. A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-2 except that the anode 22 was fabricated.

作製した実施例6−1〜6−8の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2の結果と共に表6に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 6-1 to 6-8, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 6 together with the results of Example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表6から分かるように、第2の炭素材料の混合量が多くなるに伴い、膨れ量は小さくなり、初期容量および放電容量維持率は低下する傾向が観られた。すなわち、負極活物質層22Bにおける第2の炭素材料の含有量は、2質量%以上40質量%以下とするようにすれば、好ましいことが分かった。   As can be seen from Table 6, as the mixing amount of the second carbon material increased, the amount of swelling decreased and the initial capacity and the discharge capacity retention rate tended to decrease. That is, it has been found that the content of the second carbon material in the negative electrode active material layer 22B is preferably 2% by mass or more and 40% by mass or less.

(実施例7−1〜7−6)
第2の炭素材料の比表面積を表7に示したように1.5m2 /g〜12m2 /gの範囲で変化させたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。その際、第2の炭素材料の比表面積は、黒鉛粉末の粉砕条件を適宜変化させることにより調整した。
(Examples 7-1 to 7-6)
The specific surface area of the second carbon material except that varied from 1.5m 2 / g~12m 2 / g as shown in Table 7, the secondary in the same manner as other embodiments 1-2 A battery was produced. At that time, the specific surface area of the second carbon material was adjusted by appropriately changing the grinding condition of the graphite powder.

作製した実施例7−1〜7−6の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2の結果と共に表7に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 7-1 to 7-6, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 7 together with the results of Example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表7から分かるように、第2の炭素材料の比表面積が大きくなるに伴い、膨れ量は小さくなり、放電容量維持率は低下する傾向が観られた。すなわち、第2の炭素材料の比表面積を2m2 /g以上8m2 /g以下とするようにすれば、好ましいことが分かった。 As can be seen from Table 7, as the specific surface area of the second carbon material increased, the amount of swelling decreased and the discharge capacity retention rate tended to decrease. That is, it has been found that it is preferable to set the specific surface area of the second carbon material to 2 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less.

(実施例8−1,8−2)
実施例8−1として、ゲル状の電解質層24に代えて、液状の電解液を用いたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。具体的には、次のようにして作製した。
(Examples 8-1 and 8-2)
As Example 8-1, a secondary battery was fabricated in the same manner as Example 1-1 except that a liquid electrolyte solution was used instead of the gel electrolyte layer 24. Specifically, it was produced as follows.

まず、実施例1−1と同様にして正極21および負極22を作製すると共に、正極リード11および負極リード12をそれぞれ取り付け、これらをセパレータ23を介して積層し、長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ25を貼り付けることにより、巻回電極体20の前駆体である巻回体を作製した。次いで、作製した巻回体を外装部材31の間に装填し、外装部材31の3辺を熱融着したのち、外装部材31の内部に電解液を注入し、外装部材31の残りの1辺を減圧下において熱融着することにより二次電池を作製した。その際、電解液には、溶媒として炭酸エチレンと、炭酸プロピレンと、炭酸エチレンと、炭酸ジメチルとを、炭酸エチレン:炭酸プロピレン:炭酸エチレン:炭酸ジメチル=2:2:3:3の質量比で混合した溶媒に、電解質塩として、LiPF6 および化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 を溶解したものを用いた。電解液におけるLiPF6 の濃度は0.65mol/lとし、LiB(C2 4 2 の濃度は0.05mol/lとした。 First, in the same manner as in Example 1-1, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 were prepared, and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 were attached, laminated through the separator 23, wound in the longitudinal direction, and A wound body, which is a precursor of the wound electrode body 20, was produced by attaching the protective tape 25 to the outer periphery. Next, the wound body thus prepared is loaded between the exterior members 31, and the three sides of the exterior member 31 are heat-sealed, and then an electrolyte is injected into the exterior member 31, and the remaining one side of the exterior member 31 is placed. Was heat-sealed under reduced pressure to produce a secondary battery. At that time, the electrolytic solution contains ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate as a solvent in a mass ratio of ethylene carbonate: propylene carbonate: ethylene carbonate: dimethyl carbonate = 2: 2: 3: 3. A solution obtained by dissolving LiPF 6 and LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 as an electrolyte salt was used in the mixed solvent. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.65 mol / l, and the concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 was 0.05 mol / l.

また、実施例8−2として、電解液を保持する高分子化合物をポリビニルホルマールの重合体としたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。具体的には、次のようにして作製した。   Further, as Example 8-2, a secondary battery was fabricated in the same manner as Example 1-1 except that the polymer compound holding the electrolytic solution was a polyvinyl formal polymer. Specifically, it was produced as follows.

まず、実施例1−1と同様にして正極21および負極22を作製すると共に、正極リード11および負極リード12をそれぞれ取り付け、これらをセパレータ23を介して積層し、長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ25を貼り付けることにより、巻回電極体20の前駆体である巻回体を作製した。次いで、作製した巻回体を外装部材31の間に装填し、外装部材31の3辺を熱融着したのち、外装部材31の内部に電解質用組成物を注入し、外装部材31の開放辺を熱融着により貼り合わせたのち、電池形状を一定に保つためガラス板に挟んで放置することによりゲル状の電解質層24を形成し、二次電池を作製した。   First, in the same manner as in Example 1-1, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 were prepared, and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 were attached, laminated through the separator 23, wound in the longitudinal direction, and A wound body, which is a precursor of the wound electrode body 20, was produced by attaching the protective tape 25 to the outer periphery. Subsequently, the wound body thus prepared is loaded between the exterior members 31, and the three sides of the exterior member 31 are heat-sealed, and then the electrolyte composition is injected into the exterior member 31, and the open side of the exterior member 31 is After heat bonding, the gel electrolyte layer 24 was formed by being sandwiched between glass plates to keep the battery shape constant, and a secondary battery was manufactured.

電解質用組成物は、電解液100質量部に対して、ポリビニルホルマール2質量部および架橋促進剤としてリン酸トリス(トリメチルシリル)1質量部の割合で混合したものを用いた。電解液には、溶媒として炭酸エチレンと、炭酸プロピレンと、炭酸エチレンと、炭酸ジメチルとを、炭酸エチレン:炭酸プロピレン:炭酸エチレン:炭酸ジメチル=2:2:3:3の質量比で混合した溶媒に、電解質塩として、LiPF6 および化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 を溶解したものを用いた。電解液におけるLiPF6 の濃度は0.65mol/lとし、LiB(C2 4 2 の濃度は0.05mol/lとした。 The electrolyte composition used was a mixture of 2 parts by mass of polyvinyl formal and 1 part by mass of tris (trimethylsilyl) phosphate as a crosslinking accelerator with respect to 100 parts by mass of the electrolytic solution. In the electrolytic solution, a solvent obtained by mixing ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate as a solvent in a mass ratio of ethylene carbonate: propylene carbonate: ethylene carbonate: dimethyl carbonate = 2: 2: 3: 3. As the electrolyte salt, LiPF 6 and LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 were used. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.65 mol / l, and the concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 was 0.05 mol / l.

更に、電解質用組成物および形成されたゲル状の電解質層24の一部を抽出し、これらをそれぞれN−メチル−2−ピロリドンで300倍に希釈して、GPC(Gel Permeation Chromatography ;ゲル浸透クロマトグラフ)専用システム(昭和電工(株)製、Shodex GPC−101)により分析を行った。その結果、ゲル状の電解質層24の重量平均分子量は、電解質用組成物の重量平均分子量よりも大きくなっており、ポリビニルホルマールが重合されたことが確認された。   Further, a part of the electrolyte composition and the formed gel electrolyte layer 24 are extracted, each of which is diluted 300-fold with N-methyl-2-pyrrolidone, and then GPC (Gel Permeation Chromatography; gel permeation chromatography). Graph) Analysis was performed using a dedicated system (Showa DPC, Shodex GPC-101). As a result, the weight average molecular weight of the gel electrolyte layer 24 was larger than the weight average molecular weight of the electrolyte composition, and it was confirmed that polyvinyl formal was polymerized.

実施例8−1,8−2に対する比較例8−1,8−2として、LiB(C2 4 2 を用いなかったことを除き、他は実施例8−1,8−2と同様にして二次電池を作製した。その際、電解液におけるLiPF6 の濃度は0.7mol/lとした。 As Comparative Examples 8-1 and 8-2 with respect to Examples 8-1 and 8-2, except that LiB (C 2 O 4 ) 2 was not used, the others were the same as Examples 8-1 and 8-2. Thus, a secondary battery was produced. At that time, the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.7 mol / l.

作製した実施例8−1,8−2および比較例8−1,8−2の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−1および比較例1−1の結果と共に表8に示す。   Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 8-1 and 8-2 and Comparative Examples 8-1 and 8-2, the capacity, the cycle characteristics under the high temperature environment, and the swelling as in Examples 1-1 to 1-4 The amount was examined. The results are shown in Table 8 together with the results of Example 1-1 and Comparative example 1-1.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表8から分かるように、実施例1−1と同様の結果が得られた。すなわち、液状の電解液あるいは他の電解質を用いた場合にも、電解液に化1に示したリチウム塩を含むようにすれば、高温環境下における膨れを抑制することができることが分かった。   As can be seen from Table 8, the same results as in Example 1-1 were obtained. That is, even when a liquid electrolyte or another electrolyte is used, it has been found that if the lithium salt shown in Chemical Formula 1 is included in the electrolyte, swelling in a high temperature environment can be suppressed.

(実施例9−1)
第1の炭素材料をCoSnC含有材料に代えて負極22を作製したことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。その際、CoSnC含有材料と、第2の炭素材料と、導電剤と、結着剤とは、CoSnC含有材料:第2の炭素材料:導電剤:結着剤=80:10:2:8の質量比で混合した。また、電解液には、溶媒として4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、炭酸エチレンと、炭酸プロピレンと、1,3−ジオキソール−2−オンとを、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン:炭酸エチレン:炭酸プロピレン:1,3−ジオキソール−2−オン=25:24.5:49.5:1の質量比で混合した溶媒に、電解質塩として、LiPF6 および化2に示した構造式で表されるLiB(C2 4 2 を溶解したものを用いた。電解液におけるLiPF6 の濃度は0.65mol/lとし、LiB(C2 4 2 の濃度は0.05mol/lとした。
(Example 9-1)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-2, except that the first carbon material was replaced with a CoSnC-containing material and the negative electrode 22 was fabricated. At that time, the CoSnC-containing material, the second carbon material, the conductive agent, and the binder are CoSnC-containing material: second carbon material: conductive agent: binder = 80: 10: 2: 8 Mixed by mass ratio. In addition, in the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, ethylene carbonate, propylene carbonate, and 1,3-dioxol-2-one as a solvent, 4-fluoro-1, LiPF 6 as an electrolyte salt in a solvent mixed in a mass ratio of 3-dioxolan-2-one: ethylene carbonate: propylene carbonate: 1,3-dioxol-2-one = 25: 24.5: 49.5: 1 And what dissolved LiB (C 2 O 4 ) 2 represented by the structural formula shown in Chemical Formula 2 was used. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.65 mol / l, and the concentration of LiB (C 2 O 4 ) 2 was 0.05 mol / l.

更に、CoSnC含有材料粉末は、コバルト・スズ合金粉末と、炭素粉末とを混合し、メカノケミカル反応を利用して合成した。得られたCoSnC含有材料について組成の分析を行ったところ、コバルトの含有量は29.4質量%、スズの含有量は50質量%、炭素の含有量は19.6質量%、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)は37質量%であった。なお、炭素の含有量は、炭素・硫黄分析装置により測定し、コバルトおよびスズの含有量は、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)発光分析により測定した。また、得られたCoSnC含有材料についてX線回折を行ったところ、回折角2θ=20°〜50°の間に、回折角2θが1.0°以上の広い半値幅を有する回折ピークが観察された。更に、このCoSnC含有材料についてXPSを行ったところ、図3に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析すると、表面汚染炭素のピークP2と、ピークP2よりも低エネルギー側にCoSnC含有材料中におけるC1sのピークP3とが得られた。このピークP3は、284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、CoSnC含有材料中の炭素が他の元素と結合していることが確認された。   Further, the CoSnC-containing material powder was synthesized by mixing a cobalt-tin alloy powder and a carbon powder and utilizing a mechanochemical reaction. When the composition of the obtained CoSnC-containing material was analyzed, the content of cobalt was 29.4% by mass, the content of tin was 50% by mass, the content of carbon was 19.6% by mass, tin and cobalt The ratio of cobalt to the total of Co / (Sn + Co) was 37% by mass. The carbon content was measured by a carbon / sulfur analyzer, and the cobalt and tin contents were measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission analysis. Further, when X-ray diffraction was performed on the obtained CoSnC-containing material, a diffraction peak having a wide half-width with a diffraction angle 2θ of 1.0 ° or more was observed between diffraction angles 2θ = 20 ° to 50 °. It was. Further, when XPS was performed on the CoSnC-containing material, a peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, a peak P2 of surface contamination carbon and a peak P3 of C1s in the CoSnC-containing material on the lower energy side than the peak P2 were obtained. This peak P3 was obtained in a region lower than 284.5 eV. That is, it was confirmed that carbon in the CoSnC-containing material was bonded to other elements.

実施例9−1に対する比較例9−1として、LiB(C2 4 2 を用いなかったことを除き、他は実施例9−1と同様にして二次電池を作製した。その際、電解液におけるLiPF6 の濃度は0.7mol/lとした。 As Comparative Example 9-1 with respect to Example 9-1, a secondary battery was fabricated in the same manner as Example 9-1 except that LiB (C 2 O 4 ) 2 was not used. At that time, the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 0.7 mol / l.

作製した実施例9−1および比較例9−1の二次電池について、実施例1−1〜1−4と同様にして容量,高温環境下におけるサイクル特性および膨れ量を調べた。結果を実施例1−2および比較例1−2の結果と共に表9に示す。   For the fabricated secondary batteries of Example 9-1 and Comparative Example 9-1, the capacity, the cycle characteristics under a high temperature environment, and the swelling amount were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-4. The results are shown in Table 9 together with the results of Example 1-2 and Comparative example 1-2.

Figure 2007018926
Figure 2007018926

表9から分かるように、実施例1−2と同様の結果が得られた。すなわち、他の負極活物質を用いた場合にも、電解液に化1に示したリチウム塩を含むようにすれば、高温環境下における膨れを抑制することができることが分かった。   As can be seen from Table 9, the same results as in Example 1-2 were obtained. That is, even when other negative electrode active materials were used, it was found that if the lithium salt shown in Chemical Formula 1 was included in the electrolyte, swelling in a high temperature environment could be suppressed.

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、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、巻回構造を有する二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明は、正極および負極を積層した他の積層構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。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。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the secondary battery having a winding structure has been specifically described, but the present invention also applies to a secondary battery having another stacked structure in which a positive electrode and a negative electrode are stacked. The same can be applied. 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場合について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの長周期型周期表における他の1族の元素、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などの長周期型周期表における2族の元素、またはアルミニウムなどの他の軽金属、またはリチウムあるいはこれらの合金を用いる場合についても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。その際、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な正極活物質あるいは溶媒などは、その電極反応物質に応じて選択される。   Furthermore, in the above-described embodiment and examples, the case where lithium is used as the electrode reactant has been described. However, other group 1 elements in the long-period periodic table such as sodium (Na) or potassium (K), or magnesium Alternatively, the present invention can be applied to the case where a Group 2 element in a long-period periodic table such as calcium (Ca), another light metal such as aluminum, lithium, or an alloy thereof is used, and similar effects are obtained. Can be obtained. At that time, a positive electrode active material or a solvent that can occlude and release the electrode reactant is selected according to the electrode reactant.

更にまた、上記実施の形態および実施例では、液状の電解質である電解液あるいは電解液を高分子化合物に保持させたゲル状の電解質を用いる場合について説明したが、これらの電解質に代えて、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性を有する固体電解質と電解液とを混合したもの、あるいは固体電解質とゲル状の電解質とを混合したものが挙げられる。   Furthermore, in the above-described embodiments and examples, the description has been given of the case of using an electrolyte solution that is a liquid electrolyte or a gel electrolyte in which an electrolyte solution is held in a polymer compound. The electrolyte may be used. Examples of other electrolytes include a mixture of a solid electrolyte having ionic conductivity and an electrolyte solution, or a mixture of a solid electrolyte and a gel electrolyte.

固体電解質には、例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた高分子固体電解質、またはイオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などよりなる無機固体電解質を用いることができる。このとき、高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレートあるいはポリアクリレートなどのエステル系高分子化合物を単独あるいは混合して、または分子中に共重合させて用いることができる。また、無機固体電解質としては、窒化リチウムあるいはヨウ化リチウムなどを用いることができる。   As the solid electrolyte, for example, a polymer solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, or an inorganic solid electrolyte made of ion conductive glass or ionic crystals can be used. In this case, as the polymer compound, for example, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, an ester polymer compound such as polymethacrylate or polyacrylate, or a mixture thereof, or in the molecule It can be used after being copolymerized. As the inorganic solid electrolyte, lithium nitride, lithium iodide, or the like can be used.

本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体のII−II線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II-II line of the winding electrode body shown in FIG. 実施例で作製したCoSnC含有材料に係るX線光電子分光法により得られたピークの一例を表すものである。1 shows an example of a peak obtained by X-ray photoelectron spectroscopy relating to a CoSnC-containing material produced in an example.

符号の説明Explanation of symbols

11…正極リード、12…負極リード、20…巻回電極体、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極活物質層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極活物質層、23…セパレータ、24…電解質層、25…保護テープ、31…外装部材、32…密着フィルム   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Positive electrode lead, 12 ... Negative electrode lead, 20 ... Winding electrode body, 21 ... Positive electrode, 21A ... Positive electrode collector, 21B ... Positive electrode active material layer, 22 ... Negative electrode, 22A ... Negative electrode collector, 22B ... Negative electrode active Material layer 23 ... Separator 24 ... Electrolyte layer 25 ... Protective tape 31 ... Exterior member 32 ... Adhesion film

Claims (6)

フィルム状の外装部材の内部に、正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記電解質は、LiPF6 と、化1に示したリチウム塩とを含む電解液を含有する
ことを特徴とする電池。
(化1)
LiB(Cp 2(p-2)4 )(Cq 2(q-2)4
(式中、pおよびqはそれぞれ2以上の整数である。)
A battery having an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode inside a film-shaped exterior member,
The battery contains an electrolytic solution containing LiPF 6 and the lithium salt shown in Chemical formula 1.
(Chemical formula 1)
LiB (C p H 2 (p -2) O 4) (C q H 2 (q-2) O 4)
(In the formula, p and q are each an integer of 2 or more.)
前記電解液における化1に示したリチウム塩の濃度は、0.005mol/l以上0.2mol/l以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の電池。   2. The battery according to claim 1, wherein the concentration of the lithium salt shown in Chemical Formula 1 in the electrolytic solution is in the range of 0.005 mol / l to 0.2 mol / l. 前記電解液は、1,3−ジオキソール−2−オンおよび4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンのうちの少なくとも一方を含む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 electrolytic solution contains at least one of 1,3-dioxol-2-one and 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one. 前記正極は、正極集電体と、この正極集電体に設けられた正極活物質層とを有し、
前記正極活物質層における炭酸リチウムの含有量は、0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の電池。
The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer provided on the positive electrode current collector,
The battery according to claim 1, wherein the content of lithium carbonate in the positive electrode active material layer is 0.5 mass% or less.
前記負極は、負極集電体と、この負極集電体に設けられた負極活物質層とを有し、
前記負極活物質層は、第1の炭素材料と、この炭素材料よりも比表面積が大きな第2の炭素材料とを含み、
前記負極活物質層における第2の炭素材料の含有量は、2質量%以上40質量%以下の範囲内である
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 provided on the negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer includes a first carbon material and a second carbon material having a specific surface area larger than that of the carbon material,
2. The battery according to claim 1, wherein the content of the second carbon material in the negative electrode active material layer is in the range of 2% by mass to 40% by mass.
前記第2の炭素材料の比表面積は、2m2 /g以上8m2 /g以下の範囲内であることを特徴とする請求項5記載の電池。
The specific surface area of the second carbon material, a battery according to claim 5, characterized in that within the scope of the following 2m 2 / g or more 8m 2 / g.
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