JP2007109416A - Cathode active substance, method for manufacturing the same, and battery - Google Patents

Cathode active substance, method for manufacturing the same, and battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode active substance with high capacity, a battery that uses it, and a method for manufacturing the cathode active substance having high capacity. <P>SOLUTION: A cathode 22 contains the cathode active substance capable of reacting with lithium. Raw materials are mixed in a helium atmosphere or in a vacuum of 133 Pa or lower by a method using a mechanochemical reaction, to be synthesized into the cathode active substance. This reduces an amount of a gas component captured by the cathode active substance, and therefore makes a true specific gravity and the capacity of the cathode active substance higher. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、メカノケミカル反応を利用して合成した負極活物質およびそれを用いた電池、ならびにメカノケミカル反応を利用した負極活物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a negative electrode active material synthesized using a mechanochemical reaction, a battery using the same, and a method for producing a negative electrode active material using a mechanochemical reaction.

近年、カメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ),携帯電話あるいはノートパソコンなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。これらの電子機器のポータブル電源として用いられている電池、特に二次電池はキーデバイスとして、エネルギー密度の向上を図る研究開発が活発に進められている。中でも、非水電解質二次電池(例えば、リチウムイオン二次電池)は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、その改良に関する検討が各方面で行われている。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (video tape recorder), a mobile phone, or a notebook personal computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Batteries used as portable power sources for these electronic devices, particularly secondary batteries, are actively used as key devices for research and development aimed at improving energy density. Among these, non-aqueous electrolyte secondary batteries (for example, lithium ion secondary batteries) can provide a larger energy density than conventional lead batteries and nickel cadmium batteries, which are conventional aqueous electrolyte secondary batteries. Considerations are being made in various directions.

リチウムイオン二次電池に使用される負極活物質としては、比較的高容量を示し、良好なサイクル特性を得ることができる難黒鉛化性炭素あるいは黒鉛などの炭素材料が広く用いられている。ただし、近年の高容量化の要求を考えると、炭素材料の更なる高容量化が課題となっている。   As a negative electrode active material used for a lithium ion secondary battery, a non-graphitizable carbon or a carbon material such as graphite that exhibits a relatively high capacity and can obtain good cycle characteristics is widely used. However, considering the recent demand for higher capacity, further increase in capacity of carbon materials has become an issue.

このような背景から、炭素材料を上回る高容量と、優れたサイクル特性を両立できる負極活物質として、例えば、ケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)などのリチウム(Li)と金属間化合物を形成する元素を含む材料と、リチウムと金属間化合物を形成しない元素を含む材料とを機械的に合金化あるいは非晶質化した材料が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特開2000−311681号公報 国際公開第04/100291号パンフレット 特開2005−71772号公報
From such a background, for example, an intermetallic compound with lithium (Li) such as silicon (Si) or tin (Sn) is formed as a negative electrode active material capable of achieving both high capacity exceeding the carbon material and excellent cycle characteristics. There has been proposed a material obtained by mechanically alloying or amorphizing a material containing an element and a material containing an element that does not form an intermetallic compound with lithium (for example, see Patent Documents 1 to 3).
JP 2000-311681 A International Publication No. 04/100291 Pamphlet JP 2005-71772 A

このような手法には、例えば、メカニカルアロイング法などのメカノケミカル反応を利用した方法が用いられる。また、これらの方法は、合成される負極活物質の酸化を防止するために、アルゴンガスあるいは窒素ガスなどの不活性雰囲気下で行われる。   For such a method, for example, a method using a mechanochemical reaction such as a mechanical alloying method is used. Further, these methods are performed under an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas in order to prevent oxidation of the synthesized negative electrode active material.

しかしながら、アルゴンガスあるいは窒素ガスは、製造過程における粉砕粉の凝集や、続いて起こる合金化あるいは非晶質化を阻害するので、製造効率が低下してしまうという問題があった。また、負極活物質に取り込まれたアルゴンガスあるいは窒素ガスは、負極活物質の真比重を低下させてしまい、容量を低下させてしまうという問題があった。   However, since argon gas or nitrogen gas hinders the aggregation of pulverized powder in the production process and the subsequent alloying or amorphization, there is a problem that the production efficiency is lowered. In addition, the argon gas or nitrogen gas taken into the negative electrode active material has a problem in that the true specific gravity of the negative electrode active material is lowered and the capacity is lowered.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高容量の負極活物質およびそれを用いた電池、ならびに高容量の負極活物質の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a high-capacity negative electrode active material, a battery using the same, and a method for producing a high-capacity negative electrode active material.

本発明の第1の負極活物質は、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成されたものであって、ヘリウム(He)を含有するものである。   The first negative electrode active material of the present invention is synthesized by mixing raw materials by a method utilizing a mechanochemical reaction, and contains helium (He).

本発明の第2の負極活物質は、構成元素としてスズと、マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)および銅(Cu)からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素(C)とを含むものであって、ヘリウムを含むものである。   The second negative electrode active material of the present invention is at least one member selected from the group consisting of tin and manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and copper (Cu) as constituent elements. And carbon (C), and helium.

本発明の第3の負極活物質は、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成されたものである。   The third negative electrode active material of the present invention is synthesized by mixing raw materials in a vacuum of 133 Pa or less by a method utilizing a mechanochemical reaction.

本発明の第1の負極活物質の製造方法は、ヘリウム雰囲気中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合する工程を含むものである。   The manufacturing method of the 1st negative electrode active material of this invention includes the process of mixing a raw material by the method using a mechanochemical reaction in helium atmosphere.

本発明の第2の負極活物質の製造方法は、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合する工程を含むものである。   The manufacturing method of the 2nd negative electrode active material of this invention includes the process of mixing a raw material by the method using a mechanochemical reaction in the vacuum of 133 Pa or less.

本発明の第1の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、負極は、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成された負極活物質を含み、この負極活物質は、ヘリウムを含むものである。   A first battery of the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode includes a negative electrode active material synthesized by mixing raw materials by a method using a mechanochemical reaction. The substance contains helium.

本発明の第2の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、負極は、構成元素としてスズと、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素とを含む負極活物質を含有し、この負極活物質は、ヘリウムを含むものである   A second battery according to the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode includes tin as a constituent element and at least one selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, and copper. A negative electrode active material containing carbon, and the negative electrode active material contains helium

本発明の第3の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、負極は、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成された負極活物質を含むものである。   A third battery of the present invention is provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode. The negative electrode is synthesized by mixing raw materials in a vacuum of 133 Pa or less by a method utilizing a mechanochemical reaction. Contains substances.

本発明の第1の負極活物質によれば、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成し、更にヘリウムを含むようにしたので、真比重を高くすることができる。よって、この負極活物質を用いた本発明の第1の電池によれば、高容量を得ることができる。   According to the first negative electrode active material of the present invention, since the raw materials are mixed and synthesized by a method utilizing a mechanochemical reaction and further contain helium, the true specific gravity can be increased. Therefore, according to the first battery of the present invention using this negative electrode active material, a high capacity can be obtained.

本発明の第2の負極活物質によれば、構成元素としてスズを含むようにしたので、容量を高くすることができる。また、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素とを含むようにしたので、サイクル特性を向上させることができる。更に、ヘリウムを含むようにしたので、真比重を高くすることができ、容量を高くすることができる。よって、この負極活物質を用いた本発明の第2の電池によれば、高容量で、優れたサイクル特性を得ることができる。   According to the second negative electrode active material of the present invention, the capacity can be increased because tin is included as a constituent element. Moreover, since at least one kind selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, and copper and carbon are included, cycle characteristics can be improved. Further, since helium is included, the true specific gravity can be increased and the capacity can be increased. Therefore, according to the second battery of the present invention using this negative electrode active material, a high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

本発明の第3の負極活物質によれば、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成するようにしたので、真比重を高くすることができる。よって、この負極活物質を用いた本発明の第3の電池によれば、高容量を得ることができる。   According to the third negative electrode active material of the present invention, since the raw materials are mixed and synthesized in a vacuum of 133 Pa or less by a method utilizing a mechanochemical reaction, the true specific gravity can be increased. Therefore, according to the third battery of the present invention using this negative electrode active material, a high capacity can be obtained.

本発明の第1の負極活物質の製造方法によれば、ヘリウム雰囲気中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合する工程を含むようにしたので、本発明の第1の負極活物質を効率よく製造することができる。   According to the first negative electrode active material manufacturing method of the present invention, since the raw material is mixed in a helium atmosphere by a method using a mechanochemical reaction, the first negative electrode active material of the present invention is included. Can be manufactured efficiently.

特に、原料として、スズを構成元素として含む材料と、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料と、炭素を構成元素として含む材料とを用いるようにすれば、本発明の第2の負極活物質を容易に製造することができる。   In particular, a material containing tin as a constituent element, a material containing at least one of the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel and copper as a constituent element and a material containing carbon as a constituent element are used as raw materials. Thus, the second negative electrode active material of the present invention can be easily produced.

本発明の第2の負極活物質の製造方法によれば、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合する工程を含むようにしたので、本発明の第3の負極活物質を効率よく製造することができる。   According to the second negative electrode active material manufacturing method of the present invention, since the raw material is mixed by a method using a mechanochemical reaction in a vacuum of 133 Pa or less, the third negative electrode of the present invention is included. An active material can be produced efficiently.

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]
本発明の一実施の形態に係る負極活物質は、リチウムなどと反応可能なものであり、ヘリウム雰囲気下で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成したものである。これにより、負極活物質に取り込まれるガス成分を低減させ、短時間で効率よく合成することができると共に、合成される負極活物質の真比重を高くして容量を向上させることができるようになっている。
[First Embodiment]
The negative electrode active material according to one embodiment of the present invention can react with lithium or the like, and is synthesized by mixing raw materials by a method using a mechanochemical reaction in a helium atmosphere. As a result, the gas component taken into the negative electrode active material can be reduced and can be efficiently synthesized in a short time, and the true specific gravity of the synthesized negative electrode active material can be increased to improve the capacity. ing.

この負極活物質では、上述したようにして合成されるので、ヘリウムが含まれているが、その含有量は、1.0原子%以下であることが好ましい。真比重をより向上させることができるからである。   Since this negative electrode active material is synthesized as described above, it contains helium, but its content is preferably 1.0 atomic% or less. This is because the true specific gravity can be further improved.

また、この負極活物質は、構成元素としてスズと、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種とを含んでいることが好ましい。スズは単位質量あるいは単位体積あたりのリチウムの反応量が高く、高い容量を得ることができるからである。また、スズ単体では十分なサイクル特性を得ることは難しいが、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルあるいは銅を含むことによりサイクル特性を向上させることができるからである。更に、これらに加えて、構成元素として炭素を含んでいることが好ましい。炭素を含むことによりサイクル特性をより向上させることができるからである。   The negative electrode active material preferably contains tin as a constituent element and at least one selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, and copper. This is because tin has a high reaction amount of lithium per unit mass or unit volume, and a high capacity can be obtained. Moreover, it is difficult to obtain sufficient cycle characteristics with tin alone, but the cycle characteristics can be improved by including manganese, iron, cobalt, nickel, or copper. In addition to these, it is preferable that carbon is included as a constituent element. This is because the cycle characteristics can be further improved by including carbon.

この負極活物質は、また、メカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成されているので、負極活物質の構成元素を緻密に複合化することができ、結晶性の低いあるいは非晶質の相を有することができるようになっている。よって、優れたサイクル特性を得ることができるようになっている。メカノケミカル反応を利用した方法としては、例えば、メカニカルアロイング法あるいはメカニカルミリング法が挙げられる。この方法には、例えば、遊星ボールミル装置あるいは振動ミルを用いることができる。   Since this negative electrode active material is also synthesized by mixing by a method utilizing a mechanochemical reaction, the constituent elements of the negative electrode active material can be densely compounded, and the crystallinity is low or amorphous. It is possible to have a phase. Therefore, excellent cycle characteristics can be obtained. Examples of the method using mechanochemical reaction include a mechanical alloying method and a mechanical milling method. In this method, for example, a planetary ball mill device or a vibration mill can be used.

また、メカノケミカル反応を利用した方法は、例えば、ステンレスなどの密閉容器内で行なわれるが、この密閉容器は、常時外気を遮断できる程度に気密性が高いものが好ましい。気密性が低く、大気が混入してしまうと、粉砕粉が酸化され、合成される負極活物質の性能が低下してしまうからである。更に、密閉容器内におけるヘリウム圧は、1×105 Pa(760Torr)以下であることが好ましい。負極活物質に取り込まれるガス成分を、より低減させることができるからである。 In addition, a method using a mechanochemical reaction is performed, for example, in a sealed container such as stainless steel. However, it is preferable that this sealed container has high airtightness to the extent that it can always block outside air. This is because if the airtightness is low and air is mixed, the pulverized powder is oxidized and the performance of the synthesized negative electrode active material is degraded. Furthermore, the helium pressure in the sealed container is preferably 1 × 10 5 Pa (760 Torr) or less. This is because the gas component taken into the negative electrode active material can be further reduced.

原料としては、スズを構成元素として含む材料と、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料と、炭素を構成元素として含む材料とを用いることが好ましい。これにより、上述したように、構成元素としてスズと、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素とを含むようにすることができると共に、炭素を含む材料を用いることにより、より結晶性の低いあるいは非晶質の相を形成することができるからである。原料には、各構成元素の単体を用いてもよいが、炭素を含む材料以外の材料の一部については、合金を用いることが好ましい。このような合金に炭素を含む材料を加えてメカノケミカル反応を利用した方法で合成することにより、更に低結晶化あるいは非晶質な相を有するようにすることができるからである。なお、原料の形態は、紛体状であってもよいし、塊状であってもよい。   As a raw material, a material containing tin as a constituent element, a material containing at least one of the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel and copper as a constituent element, and a material containing carbon as a constituent element are used. Is preferred. Accordingly, as described above, tin can be included as a constituent element, at least one of the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, and copper, and carbon, and a material including carbon. This is because a lower crystalline or amorphous phase can be formed by using. As a raw material, each constituent element may be used alone, but it is preferable to use an alloy for a part of the material other than the material containing carbon. This is because by adding a material containing carbon to such an alloy and synthesizing it by a method utilizing a mechanochemical reaction, it is possible to have a further low crystallization or amorphous phase. In addition, the form of the raw material may be in the form of a powder or a lump.

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

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

(第1の二次電池)
図1は第1の二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケルのめっきがされた鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、液状の電解質である電解液が注入され、セパレータ23に含浸されている。また、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
(First secondary battery)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the first secondary battery. This secondary battery is called a so-called cylindrical type, and a winding in which a strip-like positive electrode 21 and a strip-like negative electrode 22 are laminated and wound inside a substantially hollow cylindrical battery can 11 via a separator 23. An electrode body 20 is provided. The battery can 11 is made of, for example, iron plated with nickel, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, an electrolytic solution that is a liquid electrolyte is injected and impregnated in the separator 23. In addition, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

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

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

図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面あるいは片面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質のいずれか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剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces or one surface of a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode active material layer 21B contains, for example, any one or more of positive electrode active materials capable of inserting and extracting lithium, and a conductive agent such as a carbon material and polyvinylidene fluoride as necessary. It may contain a binder.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、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金属硫化物あるいは金属酸化物などが挙げられる。また、Lix MO2 (式中、Mは1種以上の遷移金属を表し、xは電池の充放電状態によって異なり、通常0.05≦x≦1.10である)を主体とするリチウム複合酸化物なども挙げられる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Mとしては、コバルト,ニッケルあるいはマンガンが好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、LiCoO2 ,LiNiO2 ,Liy Niz Co1-z 2 (式中、y,zは電池の充放電状態によって異なり、通常0<y<1,0<z<1である)、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物等を挙げることができる。 Examples of the positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium include titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), niobium selenide (NbSe 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). Examples thereof include metal sulfides or metal oxides that do not contain lithium. Further, a lithium composite mainly composed of Li x MO 2 (wherein M represents one or more transition metals, x is different depending on the charge / discharge state of the battery, and is generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10.) An oxide etc. are also mentioned. As the transition metal M constituting the lithium composite oxide, cobalt, nickel or manganese is preferable. Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li y Ni z Co 1-z O 2 (where y and z vary depending on the charge / discharge state of the battery, and generally 0 <y < , 0 <z <1), and lithium manganese composite oxide having a spinel structure.

負極22は、例えば、正極21と同様に、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面あるいは片面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。   The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces or one surface of a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces, similarly to the positive electrode 21. The anode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil.

負極活物質層22Bは、例えば、本実施の形態に係る負極活物質を含み、必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。このように本実施の形態に係る負極活物質を含むことにより、この二次電池では、高容量が得られると共に、サイクル特性を向上させることができるようになっている。負極活物質層22Bは、また、本実施の形態に係る負極活物質に加えて他の負極活物質、または導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。他の負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な炭素材料が挙げられる。この炭素材料は、充放電効率を向上させることができると共に、導電剤としても機能するので好ましい。炭素材料としては、例えば、負極活物質を製造する際に用いたものと同様のものが挙げられる。   The negative electrode active material layer 22B includes, for example, the negative electrode active material according to the present embodiment, and includes a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. As described above, by including the negative electrode active material according to the present embodiment, the secondary battery can obtain a high capacity and improve the cycle characteristics. In addition to the negative electrode active material according to the present embodiment, the negative electrode active material layer 22B may include other negative electrode active materials or other materials such as a conductive agent. Examples of the other negative electrode active material include a carbon material that can occlude and release lithium. This carbon material is preferable because it can improve charge and discharge efficiency and also functions as a conductive agent. As a carbon material, the thing similar to what was used when manufacturing a negative electrode active material is mentioned, for example.

この炭素材料の割合は、本実施の形態の負極活物質に対して、1質量%以上95質量%以下の範囲内であることが好ましい。炭素材料が少ないと負極22の導電率が低下し、多いと電池容量が低下してしまうからである。   The ratio of the carbon material is preferably in the range of 1% by mass to 95% by mass with respect to the negative electrode active material of the present embodiment. This is because when the carbon material is small, the conductivity of the negative electrode 22 decreases, and when the carbon material is large, the battery capacity decreases.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。   The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is made of, for example, a porous film made of synthetic resin 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. It may be said.

セパレータ23に含浸された電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。溶媒としては、例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステルあるいはプロピオン酸エステルが挙げられる。溶媒は、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 electrolytic solution impregnated in the separator 23 includes a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. Examples of the solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, Examples include 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetic acid ester, butyric acid ester or propionic acid ester. Any one type of solvent may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

溶媒は、また、ハロゲン原子を有する環式炭酸エステル誘導体を含んでいればより好ましい。負極22における溶媒の分解反応を抑制することができ、サイクル特性を向上させることができるからである。このような環式炭酸エステル誘導体について具体的に例を挙げれば、化1(1)に示した4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(2)に示した4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(3)に示した4,5−ジフルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オン、化1(4)に示した4−ジフルオロ−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(5)に示した4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(6)に示した4,5−ジクロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(7)に示した4−ブロモ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(8)に示した4−ヨード−1,3−ジオキソラン−2−オン、化1(9)に示した4−フルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、あるいは化1(10)に示した4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどがあり、中でも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンが望ましい。より高い効果を得ることができるからである。   It is more preferable that the solvent contains a cyclic carbonate derivative having a halogen atom. This is because the decomposition reaction of the solvent in the negative electrode 22 can be suppressed, and the cycle characteristics can be improved. Specific examples of such cyclic carbonate derivatives include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one represented by Chemical Formula 1 (1) and 4-difluoro represented by Chemical Formula 1 (2). -1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 1 (3), 4-difluoro-5-fluoro shown in Chemical formula 1 (4) -1,3-dioxolan-2-one, 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 1 (5), 4,5-dichloro-1,3 shown in Chemical formula 1 (6) -Dioxolan-2-one, 4-bromo-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 1 (7), 4-iodo-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 1 (8) 4-fluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 1 (9), Rui include 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one expressed in 1 (10) of, among others, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is desired. This is because a higher effect can be obtained.

Figure 2007109416
Figure 2007109416

溶媒は、この環式炭酸エステル誘導体のみにより構成するようにしてもよいが、大気圧(1.01325×105 Pa)において沸点が150℃以下である低沸点溶媒と混合して用いることが好ましい。イオン伝導性を高くすることができるからである。この炭酸エステル誘導体の含有量は、溶媒全体に対して0.1質量%以上80質量%以下の範囲内であることが好ましい。少ないと負極22における溶媒の分解反応を抑制する効果が十分ではなく、多いと粘度が高くなりイオン伝導性が低くなるからである。 The solvent may be composed only of this cyclic carbonate derivative, but is preferably used by mixing with a low boiling point solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower at atmospheric pressure (1.01325 × 10 5 Pa). . This is because the ion conductivity can be increased. The content of the carbonate ester derivative is preferably in the range of 0.1% by mass to 80% by mass with respect to the entire solvent. If the amount is small, the effect of suppressing the decomposition reaction of the solvent in the negative electrode 22 is not sufficient.

電解質塩としては、例えば、リチウム塩が挙げられ、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。リチウム塩としては、LiClO4 ,LiAsF6 ,LiPF6 ,LiBF4 ,LiB(C6 5 4 ,CH3 SO3 Li,CF3 SO3 Li,LiClあるいはLiBrなどが挙げられる。なお、電解質塩としては、リチウム塩を用いることが好ましいが、リチウム塩でなくてもよい。充放電に寄与するリチウムイオンは、正極21などから供給されれば足りるからである。 As electrolyte salt, lithium salt is mentioned, for example, 1 type may be used independently, and 2 or more types may be mixed and used for it. Examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, or LiBr. The electrolyte salt is preferably a lithium salt, but may not be a lithium salt. This is because it is sufficient that lithium ions contributing to charging / discharging are supplied from the positive electrode 21 or the like.

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、正極活物質と必要に応じて導電剤および結着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て正極合剤スラリーを作製する。次いで、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ圧縮して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。続いて、正極21に正極リード25を溶接する。   First, for example, a positive electrode active material is mixed with a conductive agent and a binder as necessary to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to produce a positive electrode mixture slurry To do. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A, dried and compressed to form the positive electrode active material layer 21B, and the positive electrode 21 is manufactured. Subsequently, the positive electrode lead 25 is welded to the positive electrode 21.

また、例えば、本実施の形態に係る負極活物質と必要に応じて他の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て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に塗布し乾燥させ圧縮して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。続いて、負極22に負極リード26を溶接する。   In addition, for example, a negative electrode active material according to the present embodiment and, if necessary, another negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone is used. Disperse to prepare a negative electrode mixture slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, dried and compressed to form the negative electrode active material layer 22B, and the negative electrode 22 is manufactured. Subsequently, the negative electrode lead 26 is welded to the negative electrode 22.

そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。次いで、電解液を電池缶11の内部に注入する。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1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 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. Next, the electrolytic solution is injected into the battery can 11. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極22に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極22からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極21に吸蔵される。ここでは、負極22に、ヘリウム雰囲気下で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成された負極活物質が含まれているので、容量が向上する。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are extracted from the positive electrode 21 and inserted in the negative electrode 22 through the electrolytic solution. When discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode 22 and inserted in the positive electrode 21 through the electrolytic solution. Here, since the negative electrode 22 contains a negative electrode active material synthesized by mixing raw materials by a method using a mechanochemical reaction in a helium atmosphere, the capacity is improved.

(第2の二次電池)
図3は、第2の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化,軽量化および薄型化が可能となっている。
(Secondary secondary battery)
FIG. 3 shows the configuration of the second secondary battery. In this secondary battery, a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached is accommodated in a film-like exterior member 40, and can be reduced in size, weight, and thickness. ing.

正極リード31,負極リード32は、それぞれ、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are respectively led out from the inside of the exterior member 40 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. For example, the exterior member 40 is disposed so that the polyethylene film side and the wound electrode body 30 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive. An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 40 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図4は、図3に示した巻回電極体30のI−I線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36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37により保護されている。   FIG. 4 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte layer 36 interposed therebetween, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 37.

正極33は、正極集電体33Aの片面あるいは両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの片面あるいは両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bの側が正極活物質層33Bと対向するように配置されている。正極集電体33A,正極活物質層33B,負極集電体34A,負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ上述した正極集電体21A,正極活物質層21B,負極集電体22A,負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。   The positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on one or both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B side is disposed so as to face the positive electrode active material layer 33B. Yes. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, and the negative electrode current collector 22A. The same as the negative electrode active material layer 22B and the separator 23.

電解質層36は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層36は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液(すなわち溶媒および電解質塩など)の構成は、図1に示した円筒型の二次電池と同様である。高分子化合物は、例えばポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系高分子化合物、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、またはポリアクリロニトリルなどが挙げられる。特に、酸化還元安定性の観点からは、フッ素系高分子化合物が望ましい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The gel electrolyte layer 36 is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. The structure of the electrolytic solution (that is, the solvent and the electrolyte salt) is the same as that of the cylindrical secondary battery shown in FIG. The polymer compound is, for example, a fluorine polymer compound such as polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, or polyacrylonitrile. Etc. In particular, from the viewpoint of redox stability, a fluorine-based polymer compound is desirable.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、正極33および負極34のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。そののち、正極集電体33Aの端部に正極リード31を溶接により取り付けると共に、負極集電体34Aの端部に負極リード32を溶接により取り付ける。次いで、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。最後に、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40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31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図3,4に示した二次電池が完成する。   First, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 36. After that, the positive electrode lead 31 is attached to the end of the positive electrode current collector 33A by welding, and the negative electrode lead 32 is attached to the end of the negative electrode current collector 34A by welding. Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are laminated via a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion. Thus, the wound electrode body 30 is formed. Finally, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edges of the exterior members 40 are sealed and sealed by heat fusion or the like. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 3 and 4 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33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30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40で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40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とを用意し、外装部材40の内部に注入する。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound. Rotate and adhere the protective tape 37 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge except for one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 40. Subsequently, an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, and a composition for an electrolyte that includes a polymerization initiator and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary are prepared. Inject inside.

電解質用組成物を注入したのち、外装部材40の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次いで、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36を形成し、図3,4に示した二次電池を組み立てる。   After injecting the electrolyte composition, the opening of the exterior member 40 is heat-sealed and sealed in a vacuum atmosphere. Next, if necessary, heat is applied to polymerize the monomer to form a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte layer 36, and assembling the secondary battery shown in FIGS.

この二次電池の作用は、第1の二次電池と同様である。   The operation of this secondary battery is the same as that of the first secondary battery.

このように本実施の形態に係る負極活物質によれば、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成し、ヘリウムを含むようにしたので、真比重を高くすることができる。よって、この負極活物質を用いた本実施の形態に係る第1あるいは第2の二次電池によれば、高容量を得ることができる。   Thus, according to the negative electrode active material according to the present embodiment, since the raw materials are mixed and synthesized by a method using a mechanochemical reaction and contain helium, the true specific gravity can be increased. Therefore, according to the 1st or 2nd secondary battery which concerns on this Embodiment using this negative electrode active material, a high capacity | capacitance can be obtained.

また、負極活物質に、構成元素としてスズを含むようにすれば、容量をより高くすることができる。更に、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素とを含むようにすれば、サイクル特性を向上させることができる。   Further, when the negative electrode active material contains tin as a constituent element, the capacity can be further increased. Furthermore, if at least one kind selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel and copper and carbon are included, cycle characteristics can be improved.

本実施の形態に係る負極活物質の製造方法によれば、ヘリウム雰囲気中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合するようにしたので、本実施の形態に係る負極活物質を効率よく製造することができる。   According to the method for producing a negative electrode active material according to the present embodiment, since the raw materials are mixed by a method using a mechanochemical reaction in a helium atmosphere, the negative electrode active material according to the present embodiment is efficiently mixed. Can be manufactured.

特に、原料として、スズを構成元素として含む材料と、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料と、炭素を構成元素として含む材料とを用いるようにすれば、これらの元素を構成元素として含む負極活物質を容易に製造することができる。   In particular, a material containing tin as a constituent element, a material containing at least one of the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel and copper as a constituent element and a material containing carbon as a constituent element are used as raw materials. Thus, a negative electrode active material containing these elements as constituent elements can be easily produced.

[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態に係る負極活物質は、リチウムなどと反応可能なものであり、真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成したものである。これにより、負極活物質に取り込まれるガス成分を低減させ、短時間で効率よく合成することができると共に、合成される負極活物質の真比重を高くして容量を向上させることができるようになっている。
[Second Embodiment]
The negative electrode active material according to the second embodiment of the present invention is capable of reacting with lithium or the like, and is synthesized by mixing raw materials in a vacuum by a method utilizing a mechanochemical reaction. As a result, the gas component taken into the negative electrode active material can be reduced and can be efficiently synthesized in a short time, and the true specific gravity of the synthesized negative electrode active material can be increased to improve the capacity. ing.

この負極活物質は、構成元素としてスズと、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種とを含んでいることが好ましい。スズは単位質量あるいは単位体積あたりのリチウムの反応量が高く、高い容量を得ることができるからである。また、スズ単体では十分なサイクル特性を得ることは難しいが、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルあるいは銅を含むことによりサイクル特性を向上させることができるからである。更に、これらに加えて、構成元素として炭素を含んでいることが好ましい。炭素を含むことによりサイクル特性をより向上させることができるからである。   This negative electrode active material preferably contains tin as a constituent element and at least one selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel and copper. This is because tin has a high reaction amount of lithium per unit mass or unit volume, and a high capacity can be obtained. Moreover, it is difficult to obtain sufficient cycle characteristics with tin alone, but the cycle characteristics can be improved by including manganese, iron, cobalt, nickel, or copper. In addition to these, it is preferable that carbon is included as a constituent element. This is because the cycle characteristics can be further improved by including carbon.

また、この負極活物質は、メカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成されているので、負極活物質の構成元素を緻密に複合化することができ、結晶性の低いあるいは非晶質の相を有することができるようになっている。よって、優れたサイクル特性を得ることができるようになっている。メカノケミカル反応を利用した方法としては、例えば、第1の実施の形態に係る負極活物質で説明した方法が挙げられ、同様の装置を用いることができる。   In addition, since this negative electrode active material is synthesized by mixing by a method using a mechanochemical reaction, the constituent elements of the negative electrode active material can be densely combined, and the crystalline property is low or amorphous. It is possible to have a phase. Therefore, excellent cycle characteristics can be obtained. Examples of the method using the mechanochemical reaction include the method described in the negative electrode active material according to the first embodiment, and the same apparatus can be used.

更に、合成の際における密閉容器内部は、133Pa(1Torr)以下の真空状態とされている。粉砕粉の酸化を防止して、合成される負極活物質の性能が低下してしまうことを抑制することができるとも共に、負極活物質に取り込まれるガス成分を低減させることができるからである。   Further, the inside of the sealed container at the time of synthesis is in a vacuum state of 133 Pa (1 Torr) or less. This is because the oxidation of the pulverized powder can be prevented and the performance of the synthesized negative electrode active material can be prevented from being lowered, and the gas component taken into the negative electrode active material can be reduced.

原料としては、第1の実施の形態で説明した材料と同様のものを用いることができ、同様の効果を得ることができる。   As the raw material, the same material as described in the first embodiment can be used, and the same effect can be obtained.

この負極活物質は、例えば、第1の実施の形態で説明した第1の二次電池あるいは第2の二次電池に用いることができ、第1の実施の形態と同様に作用する。   This negative electrode active material can be used, for example, in the first secondary battery or the second secondary battery described in the first embodiment, and acts in the same manner as in the first embodiment.

本実施の形態に係る負極活物質によれば、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成するようにしたので、真比重を高くすることができる。よって、この負極活物質を用いた第1あるいは第2の二次電池によれば、高容量を得ることができる。   According to the negative electrode active material according to the present embodiment, since the raw materials are mixed and synthesized in a vacuum of 133 Pa or less by a method using a mechanochemical reaction, the true specific gravity can be increased. Therefore, according to the 1st or 2nd secondary battery using this negative electrode active material, a high capacity | capacitance can be obtained.

また、負極活物質に、構成元素としてスズを含むようにすれば、容量をより高くすることができる。更に、マンガン,鉄,コバルト,ニッケルおよび銅からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素とを含むようにすれば、サイクル特性を向上させることができる。   Further, when the negative electrode active material contains tin as a constituent element, the capacity can be further increased. Furthermore, if at least one kind selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel and copper and carbon are included, cycle characteristics can be improved.

本実施の形態に係る負極活物質の製造方法によれば、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合するようにしたので、本実施の形態に係る負極活物質を効率よく製造することができる。   According to the method for producing a negative electrode active material according to the present embodiment, since the raw materials are mixed by a method utilizing a mechanochemical reaction in a vacuum of 133 Pa or less, the negative electrode active material according to the present embodiment is It can be manufactured efficiently.

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

(実施例1−1〜1−3)
負極活物質を作製した。まず、原料としてスズ粉末と、コバルト粉末と、炭素粉末とを用意し、スズ粉末とコバルト粉末とを合金化してスズ・コバルト合金粉末を作製したのち、この合金粉末に炭素粉末を加えて乾式混合した。その際、原料比(質量比)は、コバルト:スズ:炭素=28.8:51.2:20とした。続いて、この混合物20gを直径9mmの鋼玉約400gと共に、伊藤製作所製の遊星ボールミルの反応容器中にセットした。次いで、反応容器中の大気を真空ポンプを用いて除去し、ヘリウム雰囲気、または133Paの真空状態、または13.3Pa(0.1Torr)の真空状態とし、毎分250回転の回転速度による10分間の運転と、10分間の休止とを所定の時間となるまで繰り返して反応させた。そののち、反応容器を室温まで冷却して合成された負極活物質粉末を取り出し、280メッシュのふるいを通して粗粉を取り除いた。
(Examples 1-1 to 1-3)
A negative electrode active material was prepared. First, tin powder, cobalt powder, and carbon powder are prepared as raw materials, and tin powder and cobalt powder are alloyed to produce tin-cobalt alloy powder. Then, carbon powder is added to the alloy powder and dry mixing is performed. did. At that time, the raw material ratio (mass ratio) was set to cobalt: tin: carbon = 28.8: 51.2: 20. Subsequently, 20 g of this mixture was set together with about 400 g of steel balls having a diameter of 9 mm in a reaction vessel of a planetary ball mill manufactured by Ito Seisakusho. Next, the atmosphere in the reaction vessel is removed using a vacuum pump, and a helium atmosphere, a vacuum state of 133 Pa, or a vacuum state of 13.3 Pa (0.1 Torr) is obtained, and the rotation speed is 250 rpm for 10 minutes. The operation and the pause for 10 minutes were repeated until a predetermined time was reached. Thereafter, the synthesized negative electrode active material powder was taken out by cooling the reaction vessel to room temperature, and coarse powder was removed through a 280 mesh sieve.

実施例1−1〜1−3に対する比較例1−1〜1−4として、合成の際の雰囲気、すなわち、反応容器中の雰囲気を、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気、大気、あるいは1333Pa(10Torr)の真空状態としたことを除き、他は実施例1−1〜1−3と同様にして負極活物質を合成した。   As Comparative Examples 1-1 to 1-4 with respect to Examples 1-1 to 1-3, the atmosphere in the synthesis, that is, the atmosphere in the reaction vessel is an argon atmosphere, a nitrogen atmosphere, air, or 1333 Pa (10 Torr). A negative electrode active material was synthesized in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3 except that the vacuum state was achieved.

実施例1−1〜1−3および比較例1−1〜1−4の負極活物質について、真比重を調べた。結果を表1に示す。なお、負極活物質の真比重は、ガスの取込み量を直接反映する評価指標であり、ガスの取込み量が多いほど、負極活物質内部の空隙が多く、真比重は小さくなる。   The true specific gravity of the negative electrode active materials of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-4 was examined. The results are shown in Table 1. Note that the true specific gravity of the negative electrode active material is an evaluation index that directly reflects the amount of gas taken in. The larger the amount of gas taken in, the more voids in the negative electrode active material and the smaller the true specific gravity.

得られた負極活物質粉末を用いて、図5に示したようなコイン型の二次電池を作製し、初回充電容量を調べた。このコイン型電池は、本実施例の負極活物質を用いた試験極51を外装部材52に収容すると共に、対極53を外装部材54に貼り付け、電解液を含浸させたセパレータ55を介して積層したのち、ガスケット56を介してかしめたものである。   Using the obtained negative electrode active material powder, a coin-type secondary battery as shown in FIG. 5 was produced, and the initial charge capacity was examined. In this coin-type battery, the test electrode 51 using the negative electrode active material of the present example is accommodated in the exterior member 52, and the counter electrode 53 is attached to the exterior member 54, and is laminated via the separator 55 impregnated with the electrolytic solution. After that, it is caulked through the gasket 56.

試験極51は、得られた負極活物質粉末と、導電剤および他の負極活物質である黒鉛と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンとを混合し、適当な溶剤に分散させてスラリーとしたのち、これを銅箔集電体上に塗布、乾燥して直径15.2mmのペレットに打ち抜くことにより作製した。   The test electrode 51 was prepared by mixing the obtained negative electrode active material powder, the conductive agent and graphite as another negative electrode active material, acetylene black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder. The slurry was dispersed in a solvent to form a slurry, which was then applied onto a copper foil current collector, dried and then punched into pellets having a diameter of 15.2 mm.

対極53には、直径15.5mmに打ち抜いた金属リチウム板を用いた。電解液には炭酸エチレンと、炭酸プロピレンと、炭酸ジメチルとの混合溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を溶解させたものを用いた。 As the counter electrode 53, a metal lithium plate punched to a diameter of 15.5 mm was used. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 as an electrolyte salt in a mixed solvent of ethylene carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate was used.

初回充電容量は、1mAの定電流で電池電圧が0.2mVに達するまで定電流充電を行ったのち、0.2mVの定電圧で電流が10μAに達するまで定電圧充電を行い、試験極51の質量から銅箔集電体および結着剤の質量を除いた単位質量あたりの充電容量を求め、これに真比重を乗じて算出した。なお、ここでいう充電は負極活物質へのリチウム挿入反応を意味する。結果を表1に示す。   The initial charge capacity is constant current charging until the battery voltage reaches 0.2 mV at a constant current of 1 mA, and then constant voltage charging is performed until the current reaches 10 μA at a constant voltage of 0.2 mV. The charge capacity per unit mass obtained by subtracting the mass of the copper foil current collector and the binder from the mass was calculated and calculated by multiplying this by the true specific gravity. In addition, the charge here means a lithium insertion reaction into the negative electrode active material. The results are shown in Table 1.

Figure 2007109416
Figure 2007109416

表1から分かるように、ヘリウム雰囲気中、あるいは133Pa以下の真空状態で負極活物質を合成した実施例1−1〜1−3によれば、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気、大気、あるいは133Pa超の真空状態で負極活物質を合成した比較例1−1〜1−4よりも、真比重が高く、初回充電容量が向上した。   As can be seen from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-3 in which the negative electrode active material was synthesized in a helium atmosphere or in a vacuum state of 133 Pa or less, an argon atmosphere, a nitrogen atmosphere, air, or a vacuum exceeding 133 Pa was used. The true specific gravity was higher than Comparative Examples 1-1 to 1-4 in which the negative electrode active material was synthesized in the state, and the initial charge capacity was improved.

すなわち、負極活物質を、ヘリウム雰囲気中、あるいは133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成するようにすれば、容量を高くすることができることが分かった。   That is, it has been found that the capacity can be increased if the negative electrode active material is synthesized by mixing the raw materials in a helium atmosphere or in a vacuum of 133 Pa or less by a method utilizing a mechanochemical reaction.

(実施例2−1〜2−6)
反応時間を変えて負極活物質を合成したことを除き、他は実施例1−1〜1−3と同様にして二次電池を作製した。反応時間は、実施例1−1〜1−3における反応時間を100としたときの割合で、75または50とした。
(Examples 2-1 to 2-6)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3 except that the negative electrode active material was synthesized by changing the reaction time. The reaction time was 75 or 50 in the ratio when the reaction time in Examples 1-1 to 1-3 was 100.

実施例2−1〜2−6に対する比較例2−1〜2−8として、反応時間を変えて負極活物質を合成したことを除き、他は比較例1−1〜1−4と同様にして二次電池を作製した。反応時間は、比較例1−1〜1−4における反応時間(すなわち、実施例1−1〜1−3における反応時間)を100としたときの割合で、75または50とした。   As Comparative Examples 2-1 to 2-8 with respect to Examples 2-1 to 2-6, except that the negative electrode active material was synthesized by changing the reaction time, the rest was the same as Comparative Examples 1-1 to 1-4. A secondary battery was manufactured. The reaction time was 75 or 50 in a ratio when the reaction time in Comparative Examples 1-1 to 1-4 (that is, the reaction time in Examples 1-1 to 1-3) was 100.

得られた負極活物質について、実施例1−1〜1−3と同様にして真比重を求めた。また、二次電池についても、実施例1−1〜1−3と同様にして初回充電容量を求めた。結果を表2に示す。   About the obtained negative electrode active material, it carried out similarly to Examples 1-1 to 1-3, and calculated | required true specific gravity. For the secondary battery, the initial charge capacity was determined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3. The results are shown in Table 2.

Figure 2007109416
Figure 2007109416

表2から分かるように、実施例1−1〜1−3と同様に、反応時間を変えて、ヘリウム雰囲気中、あるいは133Pa以下の真空状態で負極活物質を合成した実施例2−1,2−3,2−5または実施例2−2,2−4,2−6によれば、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気、大気、あるいは133Pa超の真空状態で負極活物質を合成した比較例2−1,2−3,2−5,2−7または比較例2−2,2−4,2−6,2−8よりも、それぞれ真比重が高く、初回充電容量が向上した。   As can be seen from Table 2, Examples 2-1 and 2 in which the negative electrode active material was synthesized in a helium atmosphere or in a vacuum state of 133 Pa or less by changing the reaction time as in Examples 1-1 to 1-3. -3, 2-5 or Examples 2-2, 2-4, and 2-6, Comparative Example 2-1 in which the negative electrode active material was synthesized in an argon atmosphere, a nitrogen atmosphere, air, or a vacuum state exceeding 133 Pa , 2-3, 2-5, 2-7 or Comparative Examples 2-2, 2-4, 2-6, 2-8, respectively, the true specific gravity was higher and the initial charge capacity was improved.

すなわち、負極活物質を、ヘリウム雰囲気中、あるいは133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成するようにすれば、反応時間を変えても、容量を高くすることができることが分かった。   That is, if the negative electrode active material is synthesized by mixing the raw materials in a helium atmosphere or in a vacuum of 133 Pa or less by a method utilizing a mechanochemical reaction, the capacity is increased even if the reaction time is changed. I found out that I could do it.

(実施例3−1,3−2,4−1,4−2,5−1,5−2,6−1,6−2)
コバルト粉末に代えて、マンガン粉末、鉄粉末、ニッケル粉末、または銅粉末を用いたことを除き、他は実施例1−1,1−2と同様にして負極活物質を合成し、二次電池を作製した。
(Examples 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2)
A negative electrode active material was synthesized in the same manner as in Examples 1-1 and 1-2, except that manganese powder, iron powder, nickel powder, or copper powder was used instead of cobalt powder. Was made.

実施例3−1,3−2,4−1,4−2,5−1,5−2,6−1,6−2に対する比較例3−1,4−1,5−1,6−1として、反応容器中の雰囲気を、アルゴン雰囲気としたことを除き、他は実施例3−1,3−2,4−1,4−2,5−1,5−2,6−1,6−2と同様にして負極活物質を作製し、二次電池を作製した。   Comparative Examples 3-1, 4-1, 5-1, 6 to Examples 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2 1 except that the atmosphere in the reaction vessel was changed to an argon atmosphere, and the others were Examples 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, A negative electrode active material was produced in the same manner as in 6-2, and a secondary battery was produced.

得られた負極活物質について、実施例1−1〜1−3と同様にして真比重を求めた。また、実施例3−1,4−1,5−1,6−1の負極活物質について、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)により、負極活物質におけるヘリウム量を調べた。更に、二次電池についても、実施例1−1〜1−3と同様にして初回充電容量を求めた。なお、表3において、負極活物質の各構成元素の前に記載した数値は、各元素の混合量を質量比で表したものである。   About the obtained negative electrode active material, it carried out similarly to Examples 1-1 to 1-3, and calculated | required true specific gravity. Moreover, about the negative electrode active material of Example 3-1, 4-1, 5-1 and 6-1, the amount of helium in a negative electrode active material was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). . Further, for the secondary battery, the initial charge capacity was determined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3. In Table 3, the numerical values described before each constituent element of the negative electrode active material represent the mixing amount of each element by mass ratio.

Figure 2007109416
Figure 2007109416

表3から分かるように、実施例1−1,1−2と同様に、コバルトに代えてマンガン,鉄,ニッケルあるいは銅を用い、ヘリウム雰囲気中、あるいは133Pa以下の真空状態で負極活物質を合成した実施例3−1,3−2,4−1,4−2,5−1,5−2,6−1,6−2によれば、アルゴン雰囲気で負極活物質を合成した比較例3−1,4−1,5−1,6−1よりも、それぞれ真比重が高く、初回充電容量が向上した。   As can be seen from Table 3, as in Examples 1-1 and 1-2, a negative electrode active material was synthesized in a helium atmosphere or in a vacuum state of 133 Pa or less using manganese, iron, nickel or copper instead of cobalt. According to Examples 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2, Comparative Example 3 in which the negative electrode active material was synthesized in an argon atmosphere The true specific gravity was higher than each of -1,4-1,5-1,6-1, and the initial charge capacity was improved.

すなわち、他の原料を用いた場合にも、ヘリウム雰囲気中、あるいは133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して負極活物質を合成するようにしても、容量を高くすることができることが分かった。   That is, even when other raw materials are used, the negative electrode active material may be synthesized by mixing the raw materials in a helium atmosphere or in a vacuum of 133 Pa or less by a method using a mechanochemical reaction. It turns out that it can be raised.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、コイン型,および巻回構造を有する二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明は、ボタン型,シート型あるいは角型などの他の形状を有する二次電池、または正極および負極を複数積層した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。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, the coin type and the secondary battery having a winding structure have been specifically described, but the present invention is not limited to other shapes such as a button type, a sheet type, or a square type. The present invention can be similarly applied to a secondary battery having the above-described structure or a secondary battery having another stacked structure in which a plurality of positive and negative electrodes are stacked.

また、実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる場合について説明したが、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(Mg)あるいはカルシウム(Ca)などの長周期型周期表における2族の元素、またはアルミニウムなどの他の軽金属、またはリチウムあるいはこれらの合金を用いる場合についても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。その際、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な正極活物質あるいは非水溶媒などは、その電極反応物質に応じて選択される。   In the embodiments and examples, the case where lithium is used as the electrode reactant has been described. However, other group 1 elements in a long-period periodic table such as sodium (Na) or potassium (K), or magnesium ( The present invention can also be applied to the case of using elements of Group 2 in the long-period periodic table such as Mg) or calcium (Ca), other light metals such as aluminum, lithium, or alloys thereof. The effect of can be obtained. At that time, a positive electrode active material or a non-aqueous solvent that can occlude and release the electrode reactant is selected according to the electrode reactant.

更に、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液を用いる場合について説明し、更に上記実施の形態では、電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合についても説明したが、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、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物、または他の無機化合物、またはこれらの無機化合物と電解液あるいはゲル状電解質とを混合したものが挙げられる。   Further, in the above embodiment and examples, the case where an electrolytic solution is used as the electrolyte is described, and in the above embodiment, the case where a gel electrolyte in which the electrolytic solution is held in a polymer compound is used is also described. Other electrolytes may be used. Other electrolytes include, for example, ion conductive inorganic compounds such as ion conductive ceramics, ion conductive glass or ionic crystals, or other inorganic compounds, or a mixture of these inorganic compounds and an electrolyte or gel electrolyte. The thing which was done is mentioned.

本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した二次電池における巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body in the secondary battery shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係る他の二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the other secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図3に示した巻回電極体のI−I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line of the winding electrode body shown in FIG. 実施例で作製したコイン型電池の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coin-type battery produced in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17,56…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A, 33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35,55…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、37…保護テープ、40,52,54…外装部材、41…密着フィルム、51…試験極、53…対極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17, 56 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21 , 33 ... positive electrode, 21A, 33A ... positive electrode current collector, 21B, 33B ... positive electrode active material layer, 22, 34 ... negative electrode, 22A, 34A ... negative electrode current collector, 22B, 34B ... negative electrode active material layer, 23, 35 , 55 ... separator, 24 ... center pin, 25, 31 ... positive electrode lead, 26, 32 ... negative electrode lead, 36 ... electrolyte layer, 37 ... protective tape, 40, 52, 54 ... exterior member, 41 ... adhesion film, 51 ... Test electrode, 53 ... counter electrode.

Claims (14)

原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成された負極活物質であって、ヘリウム(He)を含有することを特徴とする負極活物質。   A negative electrode active material synthesized by mixing raw materials by a method using a mechanochemical reaction, comprising helium (He). ヘリウムの含有量は、1.0原子%以下であることを特徴とする請求項1記載の負極活物質。   The negative electrode active material according to claim 1, wherein the helium content is 1.0 atomic% or less. 構成元素としてスズ(Sn)と、マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)および銅(Cu)からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素(C)とを含む負極活物質であって、
ヘリウム(He)を含む
ことを特徴とする負極活物質。
As a constituent element, tin (Sn), at least one selected from the group consisting of manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) and copper (Cu), and carbon (C) A negative electrode active material comprising:
A negative electrode active material comprising helium (He).
ヘリウムの含有量は、1.0原子%以下であることを特徴とする請求項3記載の負極活物質。   4. The negative electrode active material according to claim 3, wherein the helium content is 1.0 atomic% or less. 133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成されたことを特徴とする負極活物質。   A negative electrode active material synthesized by mixing raw materials in a vacuum of 133 Pa or less by a method utilizing a mechanochemical reaction. ヘリウム(He)雰囲気中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合する工程を含む
ことを特徴とする負極活物質の製造方法。
A method for producing a negative electrode active material, comprising a step of mixing raw materials in a helium (He) atmosphere by a method utilizing a mechanochemical reaction.
原料として、スズ(Sn)を構成元素として含む材料と、マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)および銅(Cu)からなる群のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料と、炭素(C)を構成元素として含む材料とを用いることを特徴とする請求項6記載の負極活物質の製造方法。   A material containing tin (Sn) as a constituent element and at least one selected from the group consisting of manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) and copper (Cu) as a raw material The method for producing a negative electrode active material according to claim 6, wherein a material containing an element and a material containing carbon (C) as a constituent element are used. 133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合する工程を含む
ことを特徴とする負極活物質の製造方法。
The manufacturing method of the negative electrode active material characterized by including the process of mixing a raw material by the method using a mechanochemical reaction in the vacuum of 133 Pa or less.
原料として、スズ(Sn)を構成元素として含む材料と、マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)および銅(Cu)からなる群のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料と、炭素(C)を構成元素として含む材料とを用いることを特徴とする請求項8記載の負極活物質の製造方法。   A material containing tin (Sn) as a constituent element and at least one selected from the group consisting of manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) and copper (Cu) as a raw material The method for producing a negative electrode active material according to claim 8, wherein a material containing an element and a material containing carbon (C) as a constituent element are used. 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成された負極活物質を含み、
この負極活物質は、ヘリウム(He)を含む
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode includes a negative electrode active material synthesized by mixing raw materials by a method using a mechanochemical reaction,
The negative electrode active material contains helium (He).
前記負極活物質におけるヘリウムの含有量は、1.0原子%以下であることを特徴とする請求項10記載の電池。   The battery according to claim 10, wherein a content of helium in the negative electrode active material is 1.0 atomic% or less. 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、構成元素としてスズ(Sn)と、マンガン(Mn),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)および銅(Cu)からなる群のうちの少なくとも1種と、炭素(C)とを含む負極活物質を含有し、
この負極活物質は、ヘリウム(He)を含む
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode includes tin (Sn) as a constituent element, at least one selected from the group consisting of manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and copper (Cu), and carbon ( C) and a negative electrode active material containing,
The negative electrode active material contains helium (He).
前記負極活物質におけるヘリウムの含有量は、1.0原子%以下であることを特徴とする請求項12記載の電池。   The battery according to claim 12, wherein the content of helium in the negative electrode active material is 1.0 atomic% or less. 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、133Pa以下の真空中で、原料をメカノケミカル反応を利用した方法により混合して合成された負極活物質を含む
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The battery includes a negative electrode active material synthesized by mixing raw materials by a method using a mechanochemical reaction in a vacuum of 133 Pa or less.
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JP2003317705A (en) * 2002-04-19 2003-11-07 Sony Corp Battery

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