JP2007227310A - Lithium secondary battery and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery and a method for manufacturing the same.
リチウムイオン二次電池は、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。ところが、リチウムイオン二次電池では、何らかの異常で電池温度が上昇し過ぎると、電池温度が急上昇して過昇温(例えば、200℃以上)に至る熱暴走が生じ、発煙等する危険性がある。また、過充電により電池電圧が上昇し過ぎた場合にも、熱暴走により発煙等する危険性がある。かかる問題を解決すべく、近年、様々なリチウムイオン二次電池やその製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Lithium ion secondary batteries are attracting attention as power sources for portable devices and portable devices, and as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. However, in a lithium ion secondary battery, if the battery temperature rises excessively due to some abnormality, there is a risk that the battery temperature rapidly rises and a thermal runaway that reaches an excessively high temperature (for example, 200 ° C. or higher) occurs, resulting in smoke generation. . In addition, when the battery voltage rises too much due to overcharging, there is a risk of smoking due to thermal runaway. In recent years, various lithium ion secondary batteries and manufacturing methods thereof have been proposed to solve such problems (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、内圧上昇に応じて作動する感圧電流遮断機構を設けると共に、炭酸塩を電池缶(ケース)の内部に配置したリチウムイオン二次電池を提案している。感圧電流遮断機構は、感圧板20により構成されており、充電の際、過充電により電池内圧が上昇すると、感圧板20が内圧により変形することで、電池内部への導通経路を遮断し、その後の充電を防止する機構である。特許文献1では、さらに、電池缶(ケース)の内部に炭酸塩を配置しているので、過充電により電池電圧が上昇すると、この炭酸塩が分解することで、電池缶(ケース)の内部にガスを発生させることができる。このガスにより電池内圧を速やかに上昇させ、速やかに感圧板20を変形させて、電池内部への導通経路を遮断できることが記載されている。これにより、リチウムイオン二次電池の発煙等を防止することができると記載されている。
しかしながら、リチウムイオン二次電池では、充電時に限らず、何らかの原因で電池温度が異常上昇すると、熱暴走により発煙等する危険性がある。これに対し、特許文献1で提案されているリチウムイオン二次電池は、過充電の際に炭酸塩の分解により発生するガスで、電池内圧を上昇させるものである。このため、過充電以外の原因で電池温度が異常昇温する場合には、炭酸塩の分解反応が十分に進まず、電池内圧を速やかに上昇させることができなかった。従って、炭酸塩を電池缶(ケース)の内部に配置する手法では、熱暴走に起因する発煙等を十分に防止することができなかった。
However, in the case of a lithium ion secondary battery, there is a risk of causing smoke or the like due to thermal runaway if the battery temperature rises abnormally for any reason, not only during charging. On the other hand, the lithium ion secondary battery proposed in
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、熱暴走(過昇温)に起因する発煙等の危険性が抑制された信頼性の高いリチウムイオン二次電池、及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present situation, and provides a highly reliable lithium ion secondary battery in which the risk of fuming due to thermal runaway (overheating) is suppressed, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.
その解決手段は、正極活物質を含む正極合材を備える正極板、負極板、及びセパレータを有する電極体と、上記電極体を収容するケースと、上記ケースを封止する安全弁であって、上記ケースの内圧と外気圧との差圧が所定の開弁圧に達すると、上記ケースの封止を開放して上記ケース内のガスを排出する安全弁と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記ケース内に、上記リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、上記正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水であって、脱離により当該第1結合水に由来する第1由来ガスを発生する第1結合水を含み、上記第1結合水の含有量を、上記リチウムイオン二次電池の温度が、上記通常使用温度範囲の最高温度を超えた後で、且つ上記正極活物質の分解温度に達する前に、上記ケース内の上記第1由来ガス及び他のガスにより上記ケースの内圧と外気圧との差圧が上記開弁圧に達する量としてなるリチウムイオン二次電池である。 The solution includes a positive electrode plate including a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a negative electrode plate, and an electrode body having a separator, a case for housing the electrode body, and a safety valve for sealing the case, A lithium ion secondary battery comprising: a safety valve that opens a seal of the case and discharges gas in the case when a differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the case reaches a predetermined valve opening pressure. The first bound water desorbed in a temperature range higher than the maximum temperature of the normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material, Including the first combined water that generates the first derived gas derived from the first combined water, and the content of the first combined water is determined so that the temperature of the lithium ion secondary battery is the highest in the normal use temperature range. After the temperature is exceeded and Before reaching the decomposition temperature of the positive electrode active material, the lithium ion secondary gas is formed such that the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the case reaches the valve opening pressure by the first derived gas and the other gas in the case. Next battery.
リチウムイオン二次電池では、その温度が正極活物質の分解温度にまで上昇すると、正極活物質の分解反応により、電池温度が急上昇して過昇温(例えば、200℃以上)に至る熱暴走が生じ、発煙等する危険性がある。 In a lithium ion secondary battery, when the temperature rises to the decomposition temperature of the positive electrode active material, the battery temperature rapidly rises due to the decomposition reaction of the positive electrode active material, resulting in thermal runaway that leads to overheating (eg, 200 ° C. or higher). There is a risk of smoke generation.
これに対し、本発明のリチウムイオン二次電池は、ケース内に位置し、正極活物質の分解温度より低い温度で脱離する第1結合水であって、脱離によりこの第1結合水に由来する第1由来ガスを発生する第1結合水を含んでいる。そして、この第1結合水の含有量を、リチウムイオン二次電池の温度が、通常使用温度範囲の最高温度を超えてから正極活物質の分解温度に達する前に、ケース内の第1由来ガス及び他のガスによりケースの内圧を上昇させて、ケースの内圧と外気圧との差圧(ケースの内圧から外気圧を差し引いた差圧)が開弁圧に達する量としている。 In contrast, the lithium ion secondary battery of the present invention is located in the case and is desorbed at a temperature lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material. The 1st combined water which generate | occur | produces the 1st origin gas originating from is included. Then, the content of the first bound water is determined so that the first derived gas in the case before the temperature of the lithium ion secondary battery exceeds the maximum temperature in the normal use temperature range and reaches the decomposition temperature of the positive electrode active material. In addition, the internal pressure of the case is increased by other gas, and the differential pressure between the internal pressure of the case and the external air pressure (the differential pressure obtained by subtracting the external air pressure from the internal pressure of the case) reaches the valve opening pressure.
従って、リチウムイオン二次電池の温度が、通常使用温度範囲を超えて上昇しても、正極活物質の分解温度にまで上昇する前に、ケースの内圧を、外気圧との差圧が開弁圧に達するまで上昇させ、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。これにより、熱暴走を防止して、速やかに電池温度を低下させることができる。従って、本発明のリチウムイオン二次電池は、熱暴走(過昇温)に起因する発煙等の危険性が抑制された信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。 Therefore, even if the temperature of the lithium ion secondary battery rises beyond the normal operating temperature range, the differential pressure between the internal pressure of the case and the external pressure is opened before it rises to the decomposition temperature of the positive electrode active material. The pressure can be increased until the pressure is reached, and the sealing of the case by the safety valve can be opened. Thereby, thermal runaway can be prevented and the battery temperature can be quickly lowered. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention is a highly reliable lithium ion secondary battery in which the risk of smoke generation due to thermal runaway (overheating) is suppressed.
なお、正極活物質の分解温度は、正極活物質の種類によって異なるが、例えば、LiNiO2系の正極活物質では約170℃である。ここで、LiNiO2系の正極活物質としては、LiNiO2のほか、そのNiの一部をCo,Alで置換したLiNi0.81Co0.16Al0.03O2等を例示できる。その他、Niの一部を、Mg,Ti,Cr,Mn,Fe,Cu,Zn,Ga,Nbから選ばれた少なくとも1種の金属元素で置換した材料を例示することができる。 The decomposition temperature of the positive electrode active material varies depending on the type of the positive electrode active material, but for example, it is about 170 ° C. for a LiNiO 2 -based positive electrode active material. Here, examples of the LiNiO 2 positive electrode active material include LiNiO 2 , LiNi 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 in which a part of Ni is substituted with Co and Al, and the like. In addition, a material in which a part of Ni is substituted with at least one metal element selected from Mg, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, and Nb can be exemplified.
また、LiCoO2系の正極活物質では、その分解温度は約200℃である。ここで、LiCoO2系の正極活物質としては、LiCoO2のほか、LiとCoとのモル比(Liのモル数/Coのモル数)が1よりも大きくなる組成の材料を例示することができる。また、LiMn2O4系の正極活物質では、その分解温度は約280℃である。 Further, the decomposition temperature of the LiCoO 2 positive electrode active material is about 200 ° C. Here, as the LiCoO 2 -based positive electrode active material, in addition to LiCoO 2 , a material having a composition in which the molar ratio of Li to Co (number of moles of Li / number of moles of Co) is greater than 1 may be exemplified. it can. Moreover, in the LiMn 2 O 4 positive electrode active material, the decomposition temperature is about 280 ° C.
ところで、リチウムイオン二次電池では、正極活物質としてLiを含有した遷移金属酸化物を用い、負極活物質としてリチウムイオンを挿入・脱離できる材料(カーボン等)を用い、電解質としてLiPF6等のリチウム塩を用い、溶媒としてエチレンカーボネート等の有機溶媒を用いる。これらの材料は、いずれも水との反応性が高いため、電池内に水が存在する場合には、例えば、負極において、リチウムと水が反応することでリチウムが消費され、電池容量等の電池特性が著しく低下する虞がある。 By the way, in a lithium ion secondary battery, a transition metal oxide containing Li is used as a positive electrode active material, a material (carbon or the like) capable of inserting / extracting lithium ions is used as a negative electrode active material, and LiPF 6 or the like is used as an electrolyte. A lithium salt is used, and an organic solvent such as ethylene carbonate is used as a solvent. All of these materials are highly reactive with water, so when water is present in the battery, for example, in the negative electrode, lithium is consumed by the reaction of lithium and water, and the battery such as battery capacity is consumed. There is a possibility that the characteristics are significantly deteriorated.
これに対し、本発明のリチウムイオン二次電池では、第1結合水の脱離温度を、電池の通常使用温度範囲の最高温度より高い温度としている。このため、通常、リチウムイオン二次電池を使用する環境下において、第1結合水が脱離することがない。従って、通常、リチウムイオン二次電池を使用している間に、正極活物質と第1結合水との反応により、電池特性が著しく低下してしまう虞はない。 On the other hand, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the desorption temperature of the first bound water is higher than the highest temperature in the normal use temperature range of the battery. For this reason, normally, 1st combined water does not detach | desorb in the environment where a lithium ion secondary battery is used. Therefore, normally, while using the lithium ion secondary battery, there is no possibility that the battery characteristics are remarkably deteriorated due to the reaction between the positive electrode active material and the first combined water.
なお、リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度は、電池の種類、用途により異なる。例えば、LiNiO2系の正極活物質を有するリチウムイオン二次電池では、通常80℃程度まで温度が上昇するが、使用環境などにより電池の温度上昇は変動する。このため、LiNiO2系の正極活物質を有するリチウムイオン二次電池では、第1結合水の脱離温度を、100℃以上に設定するのが好ましい。 In addition, the maximum temperature of the normal use temperature range concerning a lithium ion secondary battery changes with kinds and uses of a battery. For example, in a lithium ion secondary battery having a LiNiO 2 -based positive electrode active material, the temperature usually rises to about 80 ° C., but the battery temperature rise varies depending on the use environment and the like. For this reason, in the lithium ion secondary battery having a LiNiO 2 -based positive electrode active material, the desorption temperature of the first bound water is preferably set to 100 ° C. or higher.
また、第1結合水は、ケース内であれば、正極板(正極活物質など)等、いずれの部材に結合していても良い。
また、第1結合水に由来する「第1由来ガス」としては、例えば、第1結合水自身が気化した水蒸気や、電解液と第1結合水との反応により生成されたCO2などを挙げることができる。
Moreover, the 1st combined water may be couple | bonded with any members, such as a positive electrode plate (positive electrode active material etc.), if it is in a case.
Examples of the “first derived gas” derived from the first combined water include, for example, water vapor that is vaporized by the first combined water itself, CO 2 that is generated by the reaction between the electrolytic solution and the first combined water, and the like. be able to.
他の解決手段は、正極活物質を含む正極合材を備える正極板、負極板、及びセパレータを有する電極体と、上記電極体を収容するケースと、上記ケースを封止する安全弁であって、上記ケースの内圧と外気圧との差圧が所定の開弁圧に達すると、上記ケースの封止を開放して上記ケース内のガスを排出する安全弁と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記ケース内に、上記リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、上記正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水を含み、上記ケース内の空隙部の体積をV(cm3)、上記開弁圧をP(MPa)、上記第1結合水の含有量をW(g)としたとき、W>7.93×10-3×V×Pの関係を満たすリチウムイオン二次電池である。 Another solution is a positive electrode plate including a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, an electrode body having a negative electrode plate and a separator, a case housing the electrode body, and a safety valve for sealing the case, When the differential pressure between the internal pressure and the external air pressure of the case reaches a predetermined valve opening pressure, the lithium ion secondary battery includes a safety valve that opens the case and discharges the gas in the case. The case includes first bound water that desorbs in a temperature range higher than a maximum temperature in a normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than a decomposition temperature of the positive electrode active material. W> 7.93 × 10 −3 × where V (cm 3 ) is the volume of the inner space, P (MPa) is the valve opening pressure, and W (g) is the content of the first bound water. It is a lithium ion secondary battery that satisfies the relationship of V × P.
本発明のリチウムイオン二次電池では、ケース内に、当該電池の通常使用温度範囲の最高温度より高く、正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水を含んでいる。しかも、この第1結合水の含有量W(g)が、W>7.93×10-3×V(ケース内の空隙部の体積)×P(開弁圧)の関係を満たすようにしている。ケース内にこのような量の第1結合水を含有させることで、電池温度が通常使用温度範囲を超えて上昇しても、正極活物質の分解温度にまで上昇する前に、第1由来ガスにより、ケースの内圧を外気圧との差圧が開弁圧Pに達するまで上昇させることで、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。これにより、熱暴走が生じることなく、まもなく電池温度を低下させることができる。従って、本発明のリチウムイオン二次電池は、熱暴走(過昇温)に起因する発煙等の危険性が抑制された信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the case contains first bound water that desorbs in a temperature range higher than the maximum temperature in the normal use temperature range of the battery and lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material. . Moreover, the content W (g) of the first bound water satisfies the relationship of W> 7.93 × 10 −3 × V (volume of the void in the case) × P (valve opening pressure). Yes. By including such an amount of the first combined water in the case, even if the battery temperature rises beyond the normal use temperature range, the first derived gas is not yet increased to the decomposition temperature of the positive electrode active material. Thus, by increasing the internal pressure of the case until the differential pressure from the external air pressure reaches the valve opening pressure P, the case sealing by the safety valve can be opened. Thereby, the battery temperature can be lowered soon without causing thermal runaway. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention is a highly reliable lithium ion secondary battery in which the risk of smoke generation due to thermal runaway (overheating) is suppressed.
なお、W>7.93×10-3×V×Pの関係式は、次のようにして導くことができる。水の分子量は18、1気圧での気体分子1モルが占める体積は22.4×103(cm3)である。従って、第1結合水の含有量をW(g)とすると、脱離した第1結合水に由来するガス(例えば、水蒸気など)の体積(cm3)は、1気圧(0.1013MPa)において、(W/18)×22.4×103程度となる。従って、ケース内の空隙部の体積をV(cm3)、ケース内での第1結合水に由来するガス(水蒸気)の分圧をP1(MPa)とすると、ボイルの法則より、P1×V=0.1013×(W/18)×22.4×103という関係式が成り立つ。この式を変形すると、P1=(W/18)×22.4×103×0.1013/Vとなる。しかるに、P1が開弁圧P(MPa)を上回れば、すなわち、(W/18)×22.4×103×0.1013/V>P(式1とする)の関係を満たせば、確実に、安全弁によるケースの封止を開放することができる。(式1)を変形して、W>7.93×10-3×V×Pの関係式を導くことができる。 The relational expression of W> 7.93 × 10 −3 × V × P can be derived as follows. The molecular weight of water is 18, and the volume occupied by 1 mol of gas molecules at 1 atm is 22.4 × 10 3 (cm 3 ). Therefore, when the content of the first bound water is W (g), the volume (cm 3 ) of the gas (for example, water vapor) derived from the desorbed first bound water is 1 atm (0.1013 MPa). , (W / 18) × 22.4 × 10 3 . Therefore, if the volume of the void in the case is V (cm 3 ) and the partial pressure of the gas (water vapor) derived from the first combined water in the case is P1 (MPa), P1 × V = 0.1013 × (W / 18) × 22.4 × 10 3 . When this equation is modified, P1 = (W / 18) × 22.4 × 10 3 × 0.1013 / V. However, if P1 exceeds the valve opening pressure P (MPa), that is, if the relationship of (W / 18) × 22.4 × 10 3 × 0.1013 / V> P (equation 1) is satisfied, it is sure. In addition, the sealing of the case by the safety valve can be opened. By transforming (Equation 1), a relational expression of W> 7.93 × 10 −3 × V × P can be derived.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記第1結合水を、前記正極合材に結合させて含んでなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, any one of the above lithium ion secondary batteries may be a lithium ion secondary battery including the first binding water bonded to the positive electrode mixture.
本発明のリチウムイオン二次電池では、正極合材(正極活物質など)に第1結合水を結合させている。これにより、正極合材に結合させた第1結合水を、適切に、前述の所定温度範囲で脱離させ、第1由来ガスを発生させることができる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, first binding water is bound to a positive electrode mixture (such as a positive electrode active material). Thereby, the 1st combined water couple | bonded with the positive electrode compound material can be appropriately desorbed in the above-mentioned predetermined temperature range, and a 1st origin gas can be generated.
他の解決手段は、正極活物質を含む正極合材を備える正極板、負極板、及びセパレータを有する電極体と、上記電極体を収容するケースと、上記ケースを封止する安全弁であって、上記ケースの内圧と外気圧との差圧が所定の開弁圧に達すると、上記ケースの封止を開放して上記ケース内のガスを排出する安全弁と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、上記正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水を、上記正極合材に結合させて含み、上記正極合材における上記第1結合水の含有量は、重量換算で1500ppm以上であるリチウムイオン二次電池である。 Another solution is a positive electrode plate including a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, an electrode body having a negative electrode plate and a separator, a case housing the electrode body, and a safety valve for sealing the case, When the differential pressure between the internal pressure and the external air pressure of the case reaches a predetermined valve opening pressure, the lithium ion secondary battery includes a safety valve that opens the case and discharges the gas in the case. First binding water that desorbs in a temperature range higher than the maximum temperature in the normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material is bonded to the positive electrode mixture. In addition, the content of the first combined water in the positive electrode composite material is a lithium ion secondary battery having a weight conversion of 1500 ppm or more.
本発明のリチウムイオン二次電池では、正極合材に結合し、当該電池の通常使用温度範囲の最高温度より高く、正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水を含んでいる。さらに、正極合材における第1結合水の含有量を、重量換算で1500ppm以上としている。このような割合で第1結合水を含有させることで、電池温度が通常使用温度範囲を超えて上昇しても、正極活物質の分解温度にまで上昇する前に、ケースの内圧を、外気圧との差圧が開弁圧に達するまで上昇させ、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the first bound water that binds to the positive electrode mixture and desorbs in a temperature range higher than the maximum temperature in the normal use temperature range of the battery and lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material. Contains. Furthermore, the content of the first combined water in the positive electrode mixture is set to 1500 ppm or more in terms of weight. By including the first bound water at such a ratio, even if the battery temperature rises beyond the normal use temperature range, the internal pressure of the case is changed to the external atmospheric pressure before rising to the decomposition temperature of the positive electrode active material. Is increased until the pressure difference reaches the valve opening pressure, and the case sealing by the safety valve can be opened.
具体的には、リチウムイオン二次電池の温度が、通常使用温度範囲の最高温度を超えてから正極活物質の分解温度に達する前に、第1結合水に由来するガス及びケース内の他のガスにより、ケースの内圧と外気圧との差圧が開弁圧に達し、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。これにより、熱暴走を防止して、速やかに電池温度を低下させることができる。従って、本発明のリチウムイオン二次電池は、熱暴走(過昇温)に起因する発煙等の危険性が抑制された信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。 Specifically, before the temperature of the lithium ion secondary battery exceeds the maximum temperature of the normal use temperature range and before reaching the decomposition temperature of the positive electrode active material, the gas derived from the first combined water and other in the case Due to the gas, the differential pressure between the internal pressure and the external air pressure of the case reaches the valve opening pressure, and the case sealing by the safety valve can be opened. Thereby, thermal runaway can be prevented and the battery temperature can be quickly lowered. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention is a highly reliable lithium ion secondary battery in which the risk of smoke generation due to thermal runaway (overheating) is suppressed.
しかも、本発明のリチウムイオン二次電池では、第1結合水の脱離温度を、当該電池の通常使用温度範囲の最高温度より高い温度としている。このため、通常、リチウムイオン二次電池を使用する環境下において、第1結合水が脱離することがない。従って、通常、リチウムイオン二次電池を使用している間に、正極活物質と第1結合水との反応により、電池特性が著しく低下してしまう虞はない。 Moreover, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the desorption temperature of the first bound water is higher than the highest temperature in the normal use temperature range of the battery. For this reason, normally, 1st combined water does not detach | desorb in the environment where a lithium ion secondary battery is used. Therefore, normally, while using the lithium ion secondary battery, there is no possibility that the battery characteristics are remarkably deteriorated due to the reaction between the positive electrode active material and the first combined water.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記通常使用温度範囲内の温度で脱離する第2結合水を、前記正極合材に結合させて含んでなり、上記正極合材における上記第2結合水の含有量は、重量換算で2200ppm未満であるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, the lithium ion secondary battery according to any one of the above, wherein the second binding water desorbed at a temperature within the normal use temperature range is bound to the positive electrode mixture, The content of the second bound water is preferably a lithium ion secondary battery having a weight conversion of less than 2200 ppm.
本発明のリチウムイオン二次電池では、通常使用温度範囲内の温度で脱離する第2結合水の含有量を、正極合材における重量換算で、2200ppm未満に抑制している。これにより、通常、リチウムイオン二次電池を使用している間、正極活物質と水との反応を抑制し、電池特性の低下(電池のIV抵抗値の上昇)を抑制することができる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the content of the second bound water desorbed at a temperature within the normal use temperature range is suppressed to less than 2200 ppm in terms of weight in the positive electrode mixture. Thereby, normally, while using a lithium ion secondary battery, reaction with a positive electrode active material and water can be suppressed, and the fall of a battery characteristic (increase in the IV resistance value of a battery) can be suppressed.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質は、LiNiO2系の正極活物質であり、前記第1結合水は、100℃より高く170℃より低い温度の範囲で脱離する水であるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in any of the above lithium ion secondary batteries, the positive electrode active material is a LiNiO 2 positive electrode active material, and the first bound water is in a temperature range higher than 100 ° C. and lower than 170 ° C. A lithium ion secondary battery that is water to be detached is preferable.
本発明のリチウムイオン二次電池では、正極活物質として、LiNiO2系の正極活物質を有している。LiNiO2系の正極活物質の分解温度は約170℃であるため、電池温度が170℃まで上昇すると、正極活物質の分解反応により、電池温度が急上昇して過昇温(例えば、350℃程度まで昇温)に至る熱暴走が生じ、発煙等する危険性がある。 The lithium ion secondary battery of the present invention has a LiNiO 2 -based positive electrode active material as the positive electrode active material. Since the decomposition temperature of the LiNiO 2 -based positive electrode active material is about 170 ° C., when the battery temperature rises to 170 ° C., the battery temperature rapidly rises due to the decomposition reaction of the positive electrode active material and overheats (for example, about 350 ° C. There is a risk of fumes, etc.
これに対し、本発明のリチウムイオン二次電池は、第1結合水が170℃より低い温度で脱離する。これにより、ケース内において170℃未満の温度で第1結合水を脱離させ、脱離した第1結合水に由来するガスを発生させることで、リチウムイオン二次電池の温度が正極活物質の分解温度(約170℃)にまで上昇する前に、ケースの内圧を、外気圧との差圧が開弁圧に達するにまで上昇させ、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。 In contrast, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the first bound water is desorbed at a temperature lower than 170 ° C. As a result, the first bound water is desorbed at a temperature of less than 170 ° C. in the case, and a gas derived from the desorbed first bound water is generated, so that the temperature of the lithium ion secondary battery becomes the positive electrode active material. Before the temperature rises to the decomposition temperature (about 170 ° C.), the internal pressure of the case can be increased until the differential pressure from the external air pressure reaches the valve opening pressure, thereby opening the case sealed by the safety valve.
このように、電池温度が正極活物質の分解温度(約170℃)にまで上昇する前に、安全弁によるケースの封止を開放することで、熱暴走を防止して、速やかに電池温度を低下させることができる。従って、本発明のリチウムイオン二次電池は、熱暴走(過昇温)に起因する発煙等の危険性が抑制された信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。 In this way, before the battery temperature rises to the decomposition temperature of the positive electrode active material (about 170 ° C), the case is sealed with a safety valve to prevent thermal runaway and quickly lower the battery temperature. Can be made. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention is a highly reliable lithium ion secondary battery in which the risk of smoke generation due to thermal runaway (overheating) is suppressed.
しかも、本発明のリチウムイオン二次電池では、第1結合水が100℃(第1結合水の沸点)より高い温度で脱離する。これにより、通常、リチウムイオン二次電池を使用する環境下(100℃以下)において、第1結合水が脱離することがないので、リチウムイオン二次電池を使用している間に、正極活物質と第1結合水との反応により、電池特性が著しく低下してしまう虞はない。 Moreover, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the first bound water is desorbed at a temperature higher than 100 ° C. (the boiling point of the first bound water). As a result, since the first bound water does not normally desorb in an environment where the lithium ion secondary battery is used (100 ° C. or lower), the positive electrode active can be performed while the lithium ion secondary battery is being used. There is no possibility that the battery characteristics are remarkably deteriorated due to the reaction between the substance and the first bound water.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、1または複数種類の有機溶媒を有する電解液を含み、前記第1結合水の含有量を、上記リチウムイオン二次電池の温度が、上記1または複数種類の有機溶媒の少なくともいずれかの沸点にまで上昇する前に、前記ケース内の上記第1結合水に由来する第1由来ガス及び他のガスにより上記ケースの内圧と外気圧との差圧が前記開弁圧に達する量としてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, the lithium ion secondary battery according to any one of the above, comprising an electrolytic solution having one or more kinds of organic solvents, the content of the first bound water, the temperature of the lithium ion secondary battery being the above Before rising to the boiling point of at least one of the one or more kinds of organic solvents, the internal pressure and external pressure of the case are reduced by the first derived gas and the other gas derived from the first combined water in the case. A lithium ion secondary battery may be used as an amount by which the differential pressure reaches the valve opening pressure.
リチウムイオン二次電池では、電解液の溶媒として、エチレンカーボネート等の可燃性の有機溶媒を用いている。このため、電池温度が有機溶媒の沸点を上回ると、ケース内に可燃性ガスが充満し、発煙し易い状態となり危険である。 In the lithium ion secondary battery, a flammable organic solvent such as ethylene carbonate is used as a solvent for the electrolytic solution. For this reason, when the battery temperature exceeds the boiling point of the organic solvent, the case is filled with a combustible gas, and it is easy to emit smoke.
これに対し、本発明のリチウムイオン二次電池では、第1結合水の含有量を、電池温度が有機溶媒(複数種類の有機溶媒を含む場合は、少なくともいずれかの有機溶媒)の沸点にまで上昇する前に、ケース内の第1由来ガス及び他のガスによりケースの内圧と外気圧との差圧が開弁圧に達する量としている。これにより、リチウムイオン二次電池の温度が有機溶媒(複数種類の有機溶媒を含む場合は、少なくともいずれかの有機溶媒)の沸点にまで上昇する前に、ケースの内圧を、外気圧との差圧が開弁圧に達するにまで上昇させ、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。このため、発煙等する危険性を極めて小さくすることができる。 On the other hand, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the content of the first bound water is set so that the battery temperature reaches the boiling point of the organic solvent (or at least one of the organic solvents when plural kinds of organic solvents are included). Before rising, the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the case reaches the valve opening pressure by the first derived gas and other gases in the case. As a result, before the temperature of the lithium ion secondary battery rises to the boiling point of the organic solvent (or at least one of the organic solvents if multiple types of organic solvents are included), the internal pressure of the case is changed from the external pressure. The pressure can be increased until the valve opening pressure is reached, and the sealing of the case by the safety valve can be opened. For this reason, the risk of smoke generation can be extremely reduced.
例えば、エチレンカーボネート(沸点238℃)、ジメチルカーボネート(沸点90℃)、エチルメチルカーボネート(沸点108℃)の3種類の有機溶媒を含む電解液を用いたリチウムイオン二次電池では、少なくとも、電池温度がエチレンカーボネートの沸点(238℃)に達する前に安全弁を開放できるように、所定量の第1結合水を含有させると良い。少なくともエチレンカーボネートのガスがケース内に充満するのを防止できるので、発煙等する危険性を小さくすることができる。 For example, in a lithium ion secondary battery using an electrolytic solution containing three types of organic solvents, ethylene carbonate (boiling point 238 ° C.), dimethyl carbonate (boiling point 90 ° C.), and ethyl methyl carbonate (boiling point 108 ° C.), at least the battery temperature It is advisable to contain a predetermined amount of first bound water so that the safety valve can be opened before reaching the boiling point of ethylene carbonate (238 ° C.). Since at least the ethylene carbonate gas can be prevented from being filled in the case, the risk of smoke generation can be reduced.
さらに、電池温度がエチルメチルカーボネートの沸点(108℃)に達する前に、安全弁を開放するとより好ましい。エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートのガスがケース内に充満するのを防止できるので、発煙等する危険性をより一層小さくすることができる。
さらには、電池温度がジメチルカーボネートの沸点(90℃)に達する前に、安全弁を開放するとより好ましい。エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジメチルカーボネートのガスがケース内に充満するのを防止できるので、発煙等する危険性をより一層小さくすることができる。
Furthermore, it is more preferable to open the safety valve before the battery temperature reaches the boiling point (108 ° C.) of ethyl methyl carbonate. Since it is possible to prevent the ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate gases from being filled in the case, the risk of smoke generation can be further reduced.
Furthermore, it is more preferable to open the safety valve before the battery temperature reaches the boiling point (90 ° C.) of dimethyl carbonate. Since it is possible to prevent the ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate gas from being filled in the case, the risk of smoke generation can be further reduced.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記正極合材は、炭酸塩により、その表面が被覆されてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in any of the above lithium ion secondary batteries, the positive electrode mixture is preferably a lithium ion secondary battery whose surface is coated with carbonate.
本発明のリチウムイオン二次電池では、正極合材の表面が炭酸塩により被覆されている。このように、正極合材(正極活物質や導電性カーボンなど)の表面を炭酸塩(炭酸リチウムなど)で被覆することで、正極合材と電解液との接触を抑制し、電解液の分解反応を抑制することができる。これにより、正極板の表面に、電解液の分解反応により生成される化合物の被膜が形成されるのを抑制できるので、電池のIV抵抗値(内部抵抗)の上昇を抑制し、電池の出力特性の低下を抑制できる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the surface of the positive electrode mixture is coated with carbonate. Thus, by covering the surface of the positive electrode mixture (positive electrode active material, conductive carbon, etc.) with carbonate (lithium carbonate, etc.), the contact between the positive electrode mixture and the electrolyte solution is suppressed, and the electrolyte solution is decomposed. The reaction can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the formation of a film of the compound produced by the decomposition reaction of the electrolytic solution on the surface of the positive electrode plate, thereby suppressing an increase in the IV resistance value (internal resistance) of the battery and the output characteristics of the battery. Can be suppressed.
しかも、正極合材の表面を被覆する炭酸塩は、過充電時に分解し、CO2ガスを生成する。このため、過充電に伴い電池温度が上昇する場合において、速やかに、ケースの内圧を上昇させて、より低い温度で、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。従って、本発明のリチウムイオン二次電池は、信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。 In addition, the carbonate covering the surface of the positive electrode mixture is decomposed during overcharge to generate CO 2 gas. For this reason, when the battery temperature rises due to overcharging, the internal pressure of the case can be quickly raised to open the case sealed by the safety valve at a lower temperature. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention is a highly reliable lithium ion secondary battery.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記正極板は、前記正極合材の重量を基準として、前記炭酸塩に含まれる炭酸イオンの重量が0.6wt%以上2.5wt%以下となる量の炭酸塩を含むリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in the above lithium ion secondary battery, the positive electrode plate has a weight of carbonate ions contained in the carbonate of 0.6 wt% to 2.5 wt% based on the weight of the positive electrode mixture. A lithium ion secondary battery containing a certain amount of carbonate is preferable.
本発明のリチウムイオン二次電池では、正極合材の重量を基準として、炭酸塩に含まれる炭酸イオンの重量が0.6wt%以上となる量の炭酸塩により、正極合材の表面を被覆している。これにより、適切に、正極合材と電解液との接触を抑制し、電解液の分解反応を抑制することができる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, on the basis of the weight of the positive electrode mixture, the surface of the positive electrode mixture is coated with an amount of carbonate in which the weight of carbonate ions contained in the carbonate is 0.6 wt% or more. ing. Thereby, a contact with a positive electrode compound material and electrolyte solution can be suppressed appropriately, and decomposition reaction of electrolyte solution can be controlled.
ところで、正極合材を被覆する炭酸塩を増加させるほど、電解液の分解反応を抑制できるが、正極合材を被覆する炭酸塩を増量し過ぎると、炭酸塩によりIV抵抗値(内部抵抗)が大きく上昇し、出力特性を低下させてしまう虞がある。これに対し、本発明のリチウムイオン二次電池では、正極合材を被覆する炭酸塩の量を、その炭酸イオンが正極合材の重量の2.5wt%以下となる量に抑制している。これにより、炭酸塩によるIV抵抗値(内部抵抗)の上昇を抑制できる。
以上より、本発明のリチウムイオン二次電池は、高出力で信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。
By the way, as the carbonate covering the positive electrode mixture is increased, the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed. However, when the amount of the carbonate covering the positive electrode mixture is excessively increased, the IV resistance value (internal resistance) is increased by the carbonate. There is a possibility that the output characteristics will be greatly increased and the output characteristics will be deteriorated. On the other hand, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the amount of carbonate covering the positive electrode mixture is suppressed to an amount such that the carbonate ion is 2.5 wt% or less of the weight of the positive electrode mixture. Thereby, the raise of IV resistance value (internal resistance) by carbonate can be suppressed.
As described above, the lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery with high output and high reliability.
他の解決手段は、リチウムイオン二次電池の製造方法であって、少なくとも正極活物質を水(液体)に接触させる工程を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法である。 Another solution is a method for manufacturing a lithium ion secondary battery, which is a method for manufacturing a lithium ion secondary battery including a step of bringing at least a positive electrode active material into contact with water (liquid).
本発明の製造方法では、正極活物質を水(液体)に接触させる。これにより、リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、正極活物質の分解温度より低い温度で脱離する第1結合水を、正極活物質に結合させることができる。このような正極活物質を用いて製造したリチウムイオン二次電池では、ケース内において正極活物質の分解温度より低い温度で第1結合水を脱離させ、脱離した第1結合水に由来するガスを発生させることができる。 In the production method of the present invention, the positive electrode active material is brought into contact with water (liquid). Thereby, the 1st combined water desorbed at the temperature higher than the maximum temperature of the normal use temperature range concerning a lithium ion secondary battery and lower than the decomposition temperature of a positive electrode active material can be combined with a positive electrode active material. In the lithium ion secondary battery manufactured using such a positive electrode active material, the first bound water is desorbed at a temperature lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material in the case, and is derived from the desorbed first bound water. Gas can be generated.
このため、リチウムイオン二次電池の温度が通常使用温度範囲を超えて上昇しても、正極活物質の分解温度にまで上昇する前に、ケースの内圧を外気圧との差圧が開弁圧に達するにまで上昇させ、ケースの封止を開放させることが可能となる。これにより、熱暴走を防止して、速やかに電池温度を低下させることが可能となる。従って、本発明の製造方法によれば、熱暴走(過昇温)に起因する発煙等の危険性が抑制された信頼性の高いリチウムイオン二次電池を製造することができる。 For this reason, even if the temperature of the lithium ion secondary battery rises beyond the normal operating temperature range, the pressure difference between the internal pressure of the case and the external air pressure is the valve opening pressure before it rises to the decomposition temperature of the positive electrode active material. It is possible to open the case so that the case is sealed. As a result, thermal runaway can be prevented and the battery temperature can be quickly reduced. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a highly reliable lithium ion secondary battery in which the risk of fuming due to thermal runaway (overheating) is suppressed.
なお、少なくとも正極活物質を水(液体)に接触させる工程としては、例えば、少なくとも正極活物質と水系バインダ樹脂と水(液体)とを混合し、第1正極ペーストを作製する工程を挙げることができる。また、正極活物質などを水中に浸漬する工程を例示することもできる。 The step of bringing at least the positive electrode active material into contact with water (liquid) includes, for example, a step of preparing a first positive electrode paste by mixing at least the positive electrode active material, an aqueous binder resin, and water (liquid). it can. Moreover, the process of immersing a positive electrode active material etc. in water can also be illustrated.
また、正極活物質としては、LiNiO2系の正極活物質やLiCoO2系の正極活物質などを例示することができる。LiNiO2系の正極活物質としては、LiNiO2のほか、そのNiの一部をCo,Alで置換したLiNi0.81Co0.16Al0.03O2等を例示できる。その他、Niの一部を、Mg,Ti,Cr,Mn,Fe,Cu,Zn,Ga,Nbから選ばれた少なくとも1種の金属元素で置換した材料を例示することができる。また、LiCoO2系の正極活物質としては、LiCoO2のほか、LiとCoとのモル比(Liのモル数/Coのモル数)が1よりも大きくなる組成の材料を例示することができる。また、正極活物質として、LiMnO2をベースとした材料(LiMnO2系の正極活物質)を用いることもできる。 Examples of the positive electrode active material include a LiNiO 2 -based positive electrode active material and a LiCoO 2 -based positive electrode active material. Examples of the LiNiO 2 positive electrode active material include LiNiO 2 and LiNi 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 in which a part of Ni is substituted with Co and Al. In addition, a material in which a part of Ni is substituted with at least one metal element selected from Mg, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, and Nb can be exemplified. Examples of the LiCoO 2 positive electrode active material include LiCoO 2 and materials having a composition in which the molar ratio of Li to Co (the number of moles of Li / the number of moles of Co) is greater than 1. . Also, as the positive electrode active material, it is also possible to use a material based on LiMnO 2 (positive electrode active material LiMnO 2 system).
さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、少なくとも正極活物質と水系バインダ樹脂と水(液体)とを混合し、第1正極ペーストを作製する正極ペースト作製工程を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Further, in the method of manufacturing the lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary battery includes a positive electrode paste preparation step of preparing a first positive electrode paste by mixing at least a positive electrode active material, an aqueous binder resin, and water (liquid). A secondary battery manufacturing method is preferable.
本発明の製造方法では、正極ペースト作製工程において、少なくとも正極活物質と水系バインダ樹脂と水(液体)とを混合し、第1正極ペーストを作製する。このように、正極活物質等を水と混合することで、リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、正極活物質の分解温度より低い温度で脱離する第1結合水を、正極活物質等に結合させることができる。
なお、正極ペースト作製工程では、正極活物質、水系バインダ樹脂、及び水に加えて、導電性カーボンなどを混合するようにしても良い。
In the manufacturing method of the present invention, in the positive electrode paste manufacturing step, at least a positive electrode active material, an aqueous binder resin, and water (liquid) are mixed to prepare a first positive electrode paste. Thus, by mixing the positive electrode active material or the like with water, the first bound water that desorbs at a temperature higher than the maximum temperature in the normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material. Can be bonded to a positive electrode active material or the like.
In the positive electrode paste manufacturing step, conductive carbon or the like may be mixed in addition to the positive electrode active material, the water-based binder resin, and water.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記第1正極ペーストを正極基材の表面に塗布する塗布工程と、上記正極基材の表面に塗布した上記第1正極ペーストを乾燥する正極ペースト乾燥工程を備え、前記正極ペースト作製工程において、少なくとも正極活物質を水(液体)に接触させた時点から、上記正極ペースト乾燥工程において、上記第1正極ペーストの乾燥を開始するまでの時間を、8時間以内とするリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method of manufacturing the lithium ion secondary battery, an application step of applying the first positive electrode paste to the surface of the positive electrode substrate, and drying the first positive electrode paste applied to the surface of the positive electrode substrate From the time when at least the positive electrode active material is brought into contact with water (liquid) in the positive electrode paste preparation step to the start of drying of the first positive electrode paste in the positive electrode paste drying step. A method for manufacturing a lithium ion secondary battery in which the time is within 8 hours is preferable.
正極活物質等と水(液体)とを長時間接触させると、正極活物質と水との反応が進み、正極活物質中からLiの脱離が進行してしまう。このような正極活物質を用いて電池を製作すれば、電池特性が著しく低下する虞がある。
これに対し、本発明の製造方法では、少なくとも正極活物質を水(液体)に接触させた時点から、第1正極ペーストの乾燥を開始するまでの時間を、8時間以内としている。これにより、正極活物質と水との反応を抑制し、正極活物質中からLiの脱離を抑制することができる。
When the positive electrode active material or the like is brought into contact with water (liquid) for a long time, the reaction between the positive electrode active material and water proceeds, and Li desorption proceeds from the positive electrode active material. If a battery is manufactured using such a positive electrode active material, the battery characteristics may be significantly deteriorated.
On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the time from when at least the positive electrode active material is brought into contact with water (liquid) until the drying of the first positive electrode paste is started is within 8 hours. Thereby, reaction with a positive electrode active material and water can be suppressed, and detachment | desorption of Li can be suppressed from a positive electrode active material.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記正極ペースト作製工程において、少なくとも正極活物質を水に接触させた時点から、前記正極ペースト乾燥工程において、前記第1正極ペーストの乾燥を開始するまでの時間を、2時間以上とするリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method of manufacturing a lithium ion secondary battery, the first positive electrode paste is dried in the positive electrode paste drying step from the time when at least the positive electrode active material is brought into contact with water in the positive electrode paste preparation step. It is preferable to use a method for manufacturing a lithium ion secondary battery in which the time until the start is 2 hours or longer.
本発明の製造方法では、少なくとも正極活物質を水(液体)に接触させた時点から、第1正極ペーストの乾燥を開始するまでの時間を、2時間以上としている。このように、正極活物質等と水(液体)とを2時間以上接触させることで、必要十分量の第1結合水を、正極活物質等に結合させることができる。 In the production method of the present invention, the time from when at least the positive electrode active material is brought into contact with water (liquid) until the drying of the first positive electrode paste is started is set to 2 hours or more. In this way, by bringing the positive electrode active material and the like into contact with water (liquid) for 2 hours or more, a necessary and sufficient amount of the first bound water can be bonded to the positive electrode active material and the like.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記塗布工程の後、前記第1正極ペーストを、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第1正極ペーストの表面に炭酸塩を生成させる、または前記正極ペースト乾燥工程の後、上記第1正極ペーストを乾燥硬化させた第1硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第1硬化物の表面に炭酸塩を生成させる炭酸塩生成工程を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in any one of the above-described methods for producing a lithium ion secondary battery, after the coating step, the first positive electrode paste is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 , whereby the surface of the first positive electrode paste is applied. After the first positive electrode paste is dried and cured after the positive electrode paste drying step, the first hardened material is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 to form a surface of the first hardened material. It is good to set it as the manufacturing method of a lithium ion secondary battery provided with the carbonate production | generation process which produces | generates carbonate.
正極ペースト作製工程において、正極活物質等を水に接触させると、正極活物質と水との反応により、アルカリ化合物、例えば、金属水酸化物(LiOHなど)が生成される。このため、第1正極ペースト中に、アルカリ化合物(LiOHなど)が含まれることとなる。従って、第1正極ペーストを、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、第1正極ペーストに含まれているアルカリ化合物(LiOHなど)とCO2と反応させ、第1正極ペーストの表面に炭酸塩を生成することができる。また、第1正極ペーストを乾燥硬化させた第1硬化物にも、アルカリ化合物(LiOHなど)が含まれることとなる。従って、第1硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、第1硬化物に含まれているアルカリ化合物(LiOHなど)とCO2と反応させ、第1硬化物の表面に炭酸塩を生成することができる。 In the positive electrode paste manufacturing step, when a positive electrode active material or the like is brought into contact with water, an alkali compound such as a metal hydroxide (LiOH or the like) is generated by a reaction between the positive electrode active material and water. For this reason, an alkali compound (LiOH etc.) will be contained in the 1st positive electrode paste. Accordingly, the first positive electrode paste, by exposure to a gas atmosphere containing CO 2, the alkali compound contained in the first positive electrode paste was reacted (LiOH, etc.) and the CO 2, the carbonate on the surface of the first positive electrode paste Can be generated. The first cured product obtained by drying and curing the first positive electrode paste also contains an alkali compound (LiOH or the like). Therefore, by exposing the first cured product to a gas atmosphere containing CO 2 , the first cured product is reacted with an alkali compound (such as LiOH) contained in the first cured product and CO 2, and carbonate is formed on the surface of the first cured product. Can be generated.
しかも、第1正極ペーストは、正極活物質等と水とを混合したものであるから、アルカリ化合物(LiOHなど)は、正極活物質等の表面の全体にわたって存在する。このような第1正極ペーストまたはこれを乾燥硬化させた第1硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、第1正極ペーストまたは第1硬化物の表面(正極活物質等の表面)の全体を、炭酸塩で被覆することができる。 Moreover, since the first positive electrode paste is a mixture of the positive electrode active material and the like and water, the alkali compound (LiOH and the like) exists over the entire surface of the positive electrode active material and the like. By exposing the first positive electrode paste or the first cured product obtained by drying and curing the first positive electrode paste to a gas atmosphere containing CO 2 , the surface of the first positive electrode paste or the first cured product (surface of the positive electrode active material or the like) Can be entirely coated with carbonate.
従って、本発明の製造方法により製造したリチウムイオン二次電池では、正極活物質等と電解液との接触を抑制でき、電解液の分解反応を抑制できる。これにより、正極板の表面に、電解液の分解反応により生成される化合物の被膜が形成されるのを抑制できるので、電池のIV抵抗値(内部抵抗)の上昇を抑制し、電池の出力特性の低下を抑制できる。 Therefore, in the lithium ion secondary battery manufactured by the manufacturing method of the present invention, the contact between the positive electrode active material and the electrolyte solution can be suppressed, and the decomposition reaction of the electrolyte solution can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the formation of a film of the compound produced by the decomposition reaction of the electrolytic solution on the surface of the positive electrode plate, thereby suppressing an increase in the IV resistance value (internal resistance) of the battery and the output characteristics of the battery. Can be suppressed.
その上、炭酸塩は、過充電時に分解し、CO2ガスを生成する。このため、過充電に伴い電池温度が上昇する場合において、速やかに、ケースの内圧を上昇させて、より低い温度で、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。従って、本発明の製造方法によれば、高出力で信頼性の高いリチウムイオン二次電池を製造することができる。 In addition, carbonates decompose during overcharge and produce CO 2 gas. For this reason, when the battery temperature rises due to overcharging, the internal pressure of the case can be quickly raised to open the case sealed by the safety valve at a lower temperature. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a lithium ion secondary battery with high output and high reliability can be manufactured.
なお、炭酸塩生成工程において、第1硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒す場合としては、例えば、第1硬化物を備える正極基材を、単体で、CO2を含むガス雰囲気に晒す場合を挙げることができる。また、負極板及びセパレータと共に電極体とした状態で、さらには、電極体をケース内に収容した状態で、正極基材上の第1硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すようにしても良い。 In the carbonate generation step, when the first cured product is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 , for example, the positive electrode substrate including the first cured product is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 alone. Cases can be mentioned. In addition, the first cured product on the positive electrode base material is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 in a state where the electrode body is formed together with the negative electrode plate and the separator, and further in a state where the electrode body is accommodated in the case. Also good.
また、前記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記正極活物質を水中に浸漬する浸漬工程と、少なくとも上記水中に浸漬した正極活物質と溶剤系バインダ樹脂と溶剤とを混合し、第2正極ペーストを作製する正極ペースト作製工程と、を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法である。 Further, in the method for producing the lithium ion secondary battery, the immersion step of immersing the positive electrode active material in water, mixing at least the positive electrode active material immersed in the water, a solvent-based binder resin, and a solvent, And a positive electrode paste manufacturing step of manufacturing a second positive electrode paste.
本発明の製造方法では、正極ペースト作製工程において、バインダ樹脂として溶剤系のバインダ樹脂(例えばPVDFなど)を用い、溶媒として水ではなく溶剤を用いる。しかしながら、正極ペースト作製工程に先立ち、浸漬工程において、第2正極ペーストに用いる正極活物質を水中に浸漬するようにしている。これにより、正極活物質の表面に、第1結合水を結合させることができるので、溶剤系バインダ樹脂を用いた第2正極ペースト中にも第1結合水を含有させることができる。
なお、浸漬工程では、正極活物質に加えて、導電性カーボンなどを水中に浸漬するようにしても良い。
In the production method of the present invention, in the positive electrode paste manufacturing step, a solvent-based binder resin (for example, PVDF) is used as the binder resin, and a solvent is used instead of water as the solvent. However, prior to the positive electrode paste preparation step, the positive electrode active material used for the second positive electrode paste is immersed in water in the dipping step. Thereby, since the 1st combined water can be combined with the surface of a positive electrode active material, the 1st combined water can be contained also in the 2nd positive electrode paste using solvent system binder resin.
In the dipping step, conductive carbon or the like may be dipped in water in addition to the positive electrode active material.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記浸漬工程の後、前記正極ペースト作製工程の前に、前記水中に浸漬した正極活物質を乾燥する正極活物質乾燥工程を備え、前記浸漬工程において正極活物質を水中に浸漬した時点から、上記正極活物質乾燥工程において上記正極活物質の乾燥を開始するまでの時間を、8時間以内とするリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for producing a lithium ion secondary battery described above, a positive electrode active material drying step for drying the positive electrode active material immersed in the water after the immersion step and before the positive electrode paste preparation step is provided. A method for producing a lithium ion secondary battery, wherein a time from when the positive electrode active material is immersed in water in the immersion step to when the positive electrode active material is dried in the positive electrode active material drying step is within 8 hours; Good.
正極活物質と水とを長時間接触させると、正極活物質と水との反応が進み、正極活物質中からLiの脱離が進行してしまう。このような正極活物質を用いて電池を製作すれば、電池特性が著しく低下する虞がある。
これに対し、本発明の製造方法では、正極活物質を水中に浸漬した時点から、正極活物質の乾燥を開始するまでの時間を、8時間以内としている。これにより、正極活物質と水との反応を抑制し、正極活物質中からLiの脱離を抑制することができる。
When the positive electrode active material and water are brought into contact with each other for a long time, the reaction between the positive electrode active material and water proceeds, and Li desorption proceeds from the positive electrode active material. If a battery is manufactured using such a positive electrode active material, the battery characteristics may be significantly deteriorated.
On the other hand, in the production method of the present invention, the time from when the positive electrode active material is immersed in water until the start of drying of the positive electrode active material is within 8 hours. Thereby, reaction with a positive electrode active material and water can be suppressed, and detachment | desorption of Li can be suppressed from a positive electrode active material.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記浸漬工程において正極活物質を水中に浸漬した時点から、前記正極活物質乾燥工程において上記正極活物質の乾燥を開始するまでの時間を、2時間以上とするリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for manufacturing the lithium ion secondary battery, a time from when the positive electrode active material is immersed in water in the immersion step to when the positive electrode active material starts drying in the positive electrode active material drying step Is preferably a method for manufacturing a lithium ion secondary battery having a duration of 2 hours or longer.
本発明の製造方法では、正極活物質を水中に浸漬した時点から、正極活物質の乾燥を開始するまでの時間を、2時間以上としている。このように、正極活物質と水とを2時間以上接触させることで、必要十分量の第1結合水を、正極活物質に結合させることができる。 In the production method of the present invention, the time from when the positive electrode active material is immersed in water to the start of drying of the positive electrode active material is 2 hours or more. In this way, by bringing the positive electrode active material and water into contact with each other for 2 hours or more, a necessary and sufficient amount of the first binding water can be bonded to the positive electrode active material.
さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記正極活物質乾燥工程の後、前記正極活物質を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記正極活物質の表面に炭酸塩を生成させる、または前記第2正極ペーストを、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第2正極ペーストを構成する物質の表面に炭酸塩を生成させる、または上記第2正極ペーストを乾燥硬化させた第2硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第2硬化物の表面に炭酸塩を生成させる炭酸塩生成工程を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Further, in any one of the above-described methods for producing a lithium ion secondary battery, after the positive electrode active material drying step, the positive electrode active material is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 to obtain a surface of the positive electrode active material. To generate carbonate on the surface of the substance constituting the second positive electrode paste, or to expose the second positive electrode paste to a gas atmosphere containing CO 2 , or to form the second positive electrode paste. A method for producing a lithium ion secondary battery comprising a carbonate production step of producing a carbonate on the surface of the second cured product by exposing the second cured product obtained by drying and curing the product to a gas atmosphere containing CO 2 ; Good.
浸漬工程において、正極活物質を水中に浸漬すると、正極活物質と水との反応により、アルカリ化合物、例えば、金属水酸化物(LiOHなど)が、正極活物質の表面に生成される。このため、この正極活物質、またはこれを含む第2正極ペースト、またはこれを乾燥硬化させた第2硬化物にも、アルカリ化合物(LiOHなど)が含まれることとなる。従って、正極活物質を、第2正極ペーストを、または第2硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、アルカリ化合物(LiOHなど)とCO2と反応させ、正極活物質の表面に、第2正極ペーストを構成する物質の表面に、または第2硬化物の表面に、炭酸塩を生成することができる。ここで、第2正極ペーストを構成する物質とは、正極活物質やバインダ樹脂等をいう。 When the positive electrode active material is immersed in water in the dipping step, an alkali compound, for example, a metal hydroxide (such as LiOH) is generated on the surface of the positive electrode active material by a reaction between the positive electrode active material and water. For this reason, this positive electrode active material, the second positive electrode paste containing it, or the second cured product obtained by drying and curing it also contains an alkali compound (LiOH or the like). Accordingly, by exposing the positive electrode active material, the second positive electrode paste, or the second cured product to a gas atmosphere containing CO 2 , the alkali compound (LiOH or the like) and CO 2 are reacted with each other to form a surface of the positive electrode active material. The carbonate can be generated on the surface of the substance constituting the second positive electrode paste or on the surface of the second cured product. Here, the substance constituting the second positive electrode paste refers to a positive electrode active material, a binder resin, or the like.
従って、本発明の製造方法により製造したリチウムイオン二次電池では、正極活物質等と電解液との接触を抑制でき、電解液の分解反応を抑制できる。これにより、正極板の表面に、電解液の分解反応により生成される化合物の被膜が形成されるのを抑制できるので、電池のIV抵抗値(内部抵抗)の上昇を抑制し、電池の出力特性の低下を抑制できる。 Therefore, in the lithium ion secondary battery manufactured by the manufacturing method of the present invention, the contact between the positive electrode active material and the electrolyte solution can be suppressed, and the decomposition reaction of the electrolyte solution can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the formation of a film of the compound produced by the decomposition reaction of the electrolytic solution on the surface of the positive electrode plate, thereby suppressing an increase in the IV resistance value (internal resistance) of the battery and the output characteristics of the battery. Can be suppressed.
その上、炭酸塩は、過充電時に分解し、CO2ガスを生成する。このため、過充電に伴い電池温度が上昇する場合において、速やかに、ケースの内圧を上昇させて、より低い温度で、安全弁によるケースの封止を開放させることができる。従って、本発明の製造方法によれば、高出力で信頼性の高いリチウムイオン二次電池を製造することができる。 In addition, carbonates decompose during overcharge and produce CO 2 gas. For this reason, when the battery temperature rises due to overcharging, the internal pressure of the case can be quickly raised to open the case sealed by the safety valve at a lower temperature. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a lithium ion secondary battery with high output and high reliability can be manufactured.
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(実施例1)
まず、本実施例1にかかるリチウムイオン二次電池100について説明する。リチウムイオン二次電池100は、図1に示すように、直方体形状のケース110と、安全弁140と、正極端子120と、負極端子130と、電極体150とを備える角形密閉式電池である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
First, the lithium ion
ケース110は、金属からなり、直方体形状の収容空間をなす角形収容部111と、金属製の蓋部112とを有している。ケース110(角形収容部111)の内部には、電極体150、正極集電部材122、負極集電部材132、図示しない電解液などが収容されている。正極集電部材122及び負極集電部材132は、細長板形状の金属部材であり、それぞれ、正極端子120及び負極端子130に接続されている。なお、本実施例1のリチウムイオン二次電池100では、ケース110内の空隙部Gの体積Vは、22(cm3)である。
The
蓋部112には、貫通孔112bが形成されている。この貫通孔112bは、円盤状をなす金属製の安全弁140により、ケース110の外側から封止されている。具体的には、安全弁140が、貫通孔112bを封止するように、蓋部112の外側面112f上に溶接されている。このようなリチウムイオン二次電池100では、ケース110の内圧と外気圧との差圧ΔP(内圧−外気圧)が開弁圧Pを超えると、安全弁140が開裂することでケース110の封止が開放され、ケース110内のガスを外部に排出することができる。
なお、本実施例1の電池100では、開弁圧Pを、約0.4(MPa)に設定している。
A through
In the
電極体150は、断面長円状をなし、帯状の正極板155、負極板156、及びセパレータ157を捲回してなる扁平型の捲回体である。この電極体150は、その軸線方向(図1において左右方向)の一方端部(図1において右端部)に位置し、正極板155の一部のみが渦巻状に重なる正極捲回部155bと、他方端部(図1において左端部)に位置し、負極板156の一部のみが渦巻状に重なる負極捲回部156bとを有している。正極板155には、正極捲回部155bを除く部位に、正極活物質を含む正極合材が塗工されている。同様に、負極板156には、負極捲回部156bを除く部位に、負極活物質を含む負極合材が塗工されている。
The electrode body 150 is an oblong cross section, and is a flat wound body formed by winding a belt-like
ここで、正極板155について、図2を参照して詳細に説明する。正極板155は、図2に示すように、アルミニウム箔からなる正極基材151と、この正極基材151の表面に塗布された正極合材152とを有している。正極合材152中には、正極活物質153(本実施例では、LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)が含まれている。この正極活物質153の表面は、炭酸塩158(Li2CO3など)で被覆されている。なお、正極活物質153の分解温度は約170℃である。
Here, the
さらに、正極合材152は、導電化材159(本実施例1では、カーボン)と、図示しないバインダ樹脂(本実施例1では、CMC,PTFE)とを有している。これらの表面も、炭酸塩158(Li2CO3など)で被覆されている。
さらに、正極合材152(正極活物質153、導電化材159など)には、100℃より高く170℃より低い温度の範囲で脱離する第1結合水161と、100℃以下の温度で脱離する第2結合水162とが結合している。なお、正極合材152に含まれる第1結合水161及び第2結合水162の含有量(g)は、後に詳述することにする。
Further, the positive electrode mixture 152 includes a conductive material 159 (carbon in the first embodiment) and a binder resin (not shown) (CMC, PTFE in the first embodiment). These surfaces are also coated with carbonate 158 (such as Li 2 CO 3 ).
Further, the positive electrode mixture 152 (the positive electrode
また、本実施例1では、電解液の溶媒として、エチレンカーボネート(沸点238℃)、ジメチルカーボネート(沸点90℃)、エチルメチルカーボネート(沸点108℃)の3種類の有機溶媒を、30:30:40の重量比で混合した溶媒を用いている。また、溶質として、リチウムヘキサフルオロホスフェート(LiPF6)を用いている。 In Example 1, as the solvent of the electrolytic solution, three types of organic solvents of ethylene carbonate (boiling point 238 ° C.), dimethyl carbonate (boiling point 90 ° C.), and ethyl methyl carbonate (boiling point 108 ° C.) were used at 30:30: A solvent mixed at a weight ratio of 40 is used. Further, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used as a solute.
ところで、リチウムイオン二次電池100は、通常80℃程度まで温度が上昇するが、使用環境などにより電池の温度上昇は変動する。このため、本実施例1(後述する実施例2〜10においても同様)では、上述のように、第1結合水161の脱離温度を100℃より高く設定している。これにより、通常、リチウムイオン二次電池100を使用する環境下(100℃以下)において、第1結合水161が脱離することがなく、脱離する際は水蒸気として脱離(蒸発)したり、電解液に一旦抽出されて電解液と反応したり、電気分解してガスが発生すると考えられる。従って、通常、リチウムイオン二次電池100を使用している間に、正極活物質153と第1結合水161との反応により、電池特性が著しく低下してしまう虞はない。
By the way, although the temperature of the lithium ion
次に、本実施例1のリチウムイオン二次電池100の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、正極ペースト作製工程において、図4に示すように、正極活物質153(LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)と、導電化材159(カーボン)と、バインダ樹脂(CMC,PTFE)とを純水W中に投入し、これらを混合して第1正極ペースト152cを作製する。次いで、塗布工程に進み、図5に示すように、第1正極ペースト152cを、正極基材151(アルミニウム箔)の表面に塗布する。
Next, a method for manufacturing the lithium ion
First, in the positive electrode paste manufacturing step, as shown in FIG. 4, a positive electrode active material 153 (LiNi 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 ), a conductive material 159 (carbon), and a binder resin (CMC, PTFE) are purified. The first
ところで、第1正極ペースト152c中には、正極活物質153(LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)と水との反応により生成されたアルカリ化合物(LiOHなど)が含まれている。特に、第1正極ペースト152cは、正極活物質153等と純水とを混合したものであるから、アルカリ化合物(LiOHなど)は、正極活物質153等の表面の全体にわたって存在することとなる。特に、本実施例1では、正極活物質153として、LiNiO2系の正極活物質(具体的には、LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)を用いている。LiNiO2系の正極活物質は、水との反応によりLiOHを生成し易いので、正極活物質153等の表面に、十分な量のLiOHを付着させることができる。
By the way, the first
次いで、正極ペースト乾燥工程に進み、図6に示すように、正極基材151の表面に塗布した第1正極ペースト152cを、熱風乾燥した。その後、プレス加工により押圧成形して正極シートを得た。なお、本実施例1では、送風される熱風の温度が40℃、120℃、150℃と異なる3つの熱風ゾーンを備える乾燥機10を用い、40秒間熱風乾燥を行った。具体的には、第1正極ペースト152cを塗布した正極基材151を、40秒間かけて3つの熱風ゾーンを通過させた。
なお、本実施例1では、正極ペースト作製工程において、正極活物質153等を水中に浸漬した時点から、正極ペースト乾燥工程において、第1正極ペースト152cの乾燥を開始するまでの経過時間Tを、2時間としている。
Subsequently, it progressed to the positive electrode paste drying process, and as shown in FIG. 6, the 1st
In Example 1, the elapsed time T from the time when the positive electrode
これとは別に、負極活物質(カーボン粉末)とバインダ樹脂(CMC,SBR)とを混合した負極ペーストを作製した。この負極ペーストを、負極基材(銅箔)の表面に塗布し、正極シートと同様に熱風乾燥し、プレス加工を施して、負極シートを得た。 Separately, a negative electrode paste in which a negative electrode active material (carbon powder) and a binder resin (CMC, SBR) were mixed was prepared. This negative electrode paste was applied to the surface of a negative electrode substrate (copper foil), dried with hot air in the same manner as the positive electrode sheet, and subjected to press working to obtain a negative electrode sheet.
次に、組付工程に進み、正極シート(正極板155)と負極シート(負極板156)とセパレータ157を積層し、これを捲回して断面長円状の電極体150を形成した。次いで、この電極体150を外部端子(正極端子120と負極端子130)と接続させると共に、角形収容部111内に収容した。その後、図1に示すように、角形収容部111と蓋部112とを溶接して、ケース110を成形した。次いで、真空乾燥工程に進み、ケース110内に収容した電極体150を、80℃で12時間真空乾燥した。
Next, proceeding to an assembling step, a positive electrode sheet (positive electrode plate 155), a negative electrode sheet (negative electrode plate 156), and a separator 157 were laminated, and this was wound to form an electrode body 150 having an oval cross section. Next, the electrode body 150 was connected to external terminals (the
次に、炭酸塩生成工程に進み、図7に示すように、電極体150を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ20内に放置した。なお、本実施例1では、チャンバ20内を真空状態とした後、チャンバ20内にCO2ガスを充填することで、チャンバ20内のCO2ガスの純度を高めている。これにより、第1正極ペースト152cを乾燥硬化させた第1硬化物152b(正極活物質153など)の表面に、炭酸塩158(Li2CO3など)を生成することができる(図2参照)。具体的には、第1正極ペースト152cを乾燥硬化させた第1硬化物152b(正極活物質153など)の表面の全体にわたって存在するアルカリ化合物(LiOHなど)をCO2と反応させることにより、図2に示すように、正極活物質153等の表面全体が炭酸塩158で被覆された正極合材152を形成することができる。
Next, proceeding to the carbonate generation step, as shown in FIG. 7, the
なお、本実施例1では、電極体150を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ20内に放置する時間を、0時間,1時間,12時間の3種類に異ならせて、3種類のリチウムイオン二次電池(サンプル1〜3とする)を作製した。ここで、チャンバ20内に0時間放置した(チャンバ内に放置しない)リチウムイオン二次電池をサンプル1、チャンバ内に1時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル2、チャンバ内に12時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル3とする。
In the first embodiment, the
また、これとは別に、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートの3種類の有機溶媒を、30:30:40の重量比で混合した混合溶媒に、リチウムヘキサフルオロホスフェート(LiPF6)を溶解させた電解液を用意した。次いで、蓋部112の貫通孔112bを通じて、ケース110内に電解液を注液した後、安全弁140を蓋部112の外側面112f上に溶接して、貫通孔112bを仮封止した。電解液を注液して5時間経過した後、所定の初期充放電を行った。その後、貫通孔112bの仮封止を開放し、ケース110の内部に発生したガスを外部に排出した。
Separately, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved in a mixed solvent in which three organic solvents of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are mixed at a weight ratio of 30:30:40. An electrolytic solution was prepared. Next, an electrolytic solution was injected into the
ところで、初期充放電に伴い発生するガスは、主に水素ガスである。この水素ガスは、正極板155及び負極板156に結合していた第2結合水162(100℃未満の温度で脱離する結合力の弱い水)の還元反応により生成したと考えられる。従って、初期充放電の後、貫通孔112bの仮封止を開放し、ケース110の内部に発生したガスを外部に排出することで、ケース110内の第2結合水162を低減することができる。これにより、通常使用時におけるケース110の内圧上昇を抑制することができる。その後、貫通孔112bを安全弁140により再封止して、本実施例1のリチウムイオン二次電池100が完成する(図1参照)。なお、電解液の注液、貫通孔112bの仮封止、開放、再封止は、露点約−40℃の低水分環境下で実施した。
By the way, the gas generated with the initial charge / discharge is mainly hydrogen gas. This hydrogen gas is considered to be generated by the reduction reaction of the second bonded water 162 (water having a weak binding force that desorbs at a temperature of less than 100 ° C.) that was bonded to the
次に、本実施例1の正極板155に含まれる水分量(第1結合水161及び第2結合水162の含有量)を、カールフィッシャ法により測定した。具体的には、まず、真空乾燥工程を施した正極板155から、直径30mmの測定用試料を2ヶ(測定用試料A,Bとする)打ち抜いた。次いで、測定用試料A,Bのうち、測定用試料Aを100℃で30分間加熱し、この間に測定用試料Aから脱離した第2結合水162を、キャリアガス(窒素)と共にカールフィッシャ溶液中に導いた。これにより、正極板155(正極合材152)について、100℃以下で脱離する第2結合水162の含有量を測定することができる。
Next, the moisture content (contents of the first combined water 161 and the second combined water 162) contained in the
また、測定用試料Bを170℃で30分間加熱し、この間に測定用試料Bから脱離した水を、キャリアガス(窒素)と共にカールフィッシャ溶液中に導いた。これにより、正極板155(正極合材152)について、170℃未満で脱離する水の含有量を測定することができる。
なお、本実施例1では、測定装置として、京都電子工業製のカールフィッシャMKC−510N、及び水分気化装置ADP−511を用いている。
Further, the measurement sample B was heated at 170 ° C. for 30 minutes, and during this time, water desorbed from the measurement sample B was introduced into the Karl Fischer solution together with the carrier gas (nitrogen). Thereby, about positive electrode plate 155 (positive electrode compound material 152), content of the water desorbed at less than 170 ° C. can be measured.
In Example 1, a Karl Fischer MKC-510N manufactured by Kyoto Electronics Industry and a moisture vaporizer ADP-511 are used as measurement devices.
次いで、170℃未満で脱離した水の含有量から、100℃以下で脱離する第2結合水162の含有量を差し引くことで、100℃より高く170℃より低い温度の範囲で脱離する第1結合水161の含有量を得ることができる。なお、本実施例1では、第1結合水161及び第2結合水162の含有量を、重量換算で、正極合材152中に含まれる含有量(ppm)として算出している。この結果を図8に示す。図8に示すように、本実施例1では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2850ppm、第2結合水162の含有量が1150ppmであった。 Next, by deducting the content of the second combined water 162 desorbed at 100 ° C. or less from the content of water desorbed at less than 170 ° C., desorption is performed in a temperature range higher than 100 ° C. and lower than 170 ° C. The content of the first combined water 161 can be obtained. In Example 1, the content of the first combined water 161 and the second combined water 162 is calculated as the content (ppm) contained in the positive electrode mixture 152 in terms of weight. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 8, in Example 1, the content of the first combined water 161 contained in the positive electrode mixture 152 was 2850 ppm, and the content of the second combined water 162 was 1150 ppm.
また、真空乾燥工程を施した負極板156についても、正極板155と同様にして、100℃以下で脱離する第2結合水162の含有量を測定した。この第2結合水162の含有量を、重量換算で、負極合材中に含まれる含有量(ppm)として算出したところ、190ppmとなった。
Further, for the negative electrode plate 156 that had been subjected to the vacuum drying step, the content of the second bound water 162 that was desorbed at 100 ° C. or lower was measured in the same manner as the
次に、本実施例1にかかるサンプル1〜3の正極板155について、正極合材152に含まれる炭酸塩158の炭酸イオン(CO3 2-)の割合を検出した。具体的には、サンプル1の正極板155から正極合材152を0.1g掻き取り、これを0.1リットルの純水に溶解させた。次いで、この水溶液を、孔径0.22μmのメンブランフィルタでろ過し、ろ液100μLをイオンクロマトグラフィ装置に注入し、炭酸イオン(CO3 2-)濃度(mg/L)を測定した。
Next, regarding the
さらに、測定した炭酸イオン濃度(mg/L)に基づいて、正極合材152の重量を基準とした炭酸イオン(CO3 2-)の重量割合を算出し、これをサンプル1の炭酸イオン量x(wt%)とした。また、サンプル2,3の正極板155についても、上述のサンプル1と同様にして、炭酸イオン量x(wt%)を算出した。この結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例1では、サンプル1(CO2ガスチャンバ内に放置しない)では、炭酸イオン量xが0.7wt%であった。サンプル2(CO2ガスチャンバ内に1時間放置)では、炭酸イオン量xが2.2wt%であった。サンプル3(CO2ガスチャンバ内に12時間放置)では、炭酸イオン量xが2.7wt%であった。
Further, based on the measured carbonate ion concentration (mg / L), the weight ratio of carbonate ions (CO 3 2− ) based on the weight of the positive electrode mixture 152 is calculated, and this is calculated as the carbonate ion amount x of the sample 1 x (Wt%). For the
As shown in FIG. 8, in Example 1, the sample 1 (not left in the CO 2 gas chamber) had a carbonate ion amount x of 0.7 wt%. In Sample 2 (left in a CO 2 gas chamber for 1 hour), the carbonate ion amount x was 2.2 wt%. In sample 3 (left in a CO 2 gas chamber for 12 hours), the carbonate ion amount x was 2.7 wt%.
なお、本実施例1では、イオンクロマトグラフィ装置として、ダイオネクス社のDX−320を使用した。カラムは弱酸性のカラムを使用し、検出器は電気伝導度検出器を使用した。また、溶解液として0.3mmol/リットルのオクタンスルホン酸を使用した。再生液として、0.5mmol/リットルの水酸化テトラブチルアンモニウムと50mmol/リットルのホウ酸との混合液を使用した。 In Example 1, DX-320 manufactured by Dionex Corporation was used as the ion chromatography apparatus. The column used was a weakly acidic column and the detector used was an electrical conductivity detector. Moreover, 0.3 mmol / liter octanesulfonic acid was used as a solution. As a regenerating solution, a mixed solution of 0.5 mmol / liter tetrabutylammonium hydroxide and 50 mmol / liter boric acid was used.
(実施例2)
実施例1のサンプル1では、正極ペースト作製工程において、正極活物質153等を水中に浸漬した時点から、正極ペースト乾燥工程において、第1正極ペースト152cの乾燥を開始するまでの経過時間Tを、2時間とした。これに対し、本実施例2では、経過時間Tを8時間に変更し、他の条件はサンプル1と同一として、リチウムイオン二次電池100(サンプル4とする)を製造した。
(Example 2)
In
本実施例2のサンプル4についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例2のサンプル4では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2700ppm、第2結合水162の含有量が1200ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、190ppmであった。また、炭酸イオン量xが0.7wt%であった。
For
As shown in FIG. 8, in
(実施例3)
実施例1のサンプル1では、正極ペースト作製工程において、正極活物質153等を水中に浸漬した時点から、正極ペースト乾燥工程において、第1正極ペースト152cの乾燥を開始するまでの経過時間Tを、2時間とした。これに対し、本実施例3では、経過時間Tを12時間に変更し、他の条件はサンプル1同一として、リチウムイオン二次電池100(サンプル5とする)を製造した。
(Example 3)
In
本実施例3のサンプル5についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例3のサンプル5では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2750ppm、第2結合水162の含有量が1200ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、190ppmであった。また、炭酸イオン量xが0.8wt%であった。
For the
As shown in FIG. 8, in
(実施例4)
実施例1のサンプル1では、正極ペースト乾燥工程において、正極基材151の表面に塗布した第1正極ペースト152cの乾燥時間を、40秒間とした。これに対し、本実施例4では、乾燥時間を120秒間に変更し、他の条件はサンプル1同一として、リチウムイオン二次電池100(サンプル6とする)を製造した。
Example 4
In
本実施例4のサンプル6についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例4のサンプル6では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2700ppm、第2結合水162の含有量が1100ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、190ppmであった。また、炭酸イオン量xが0.6wt%であった。
For the
As shown in FIG. 8, in
(実施例5)
実施例1のサンプル1では、正極ペースト乾燥工程において、正極基材151の表面に塗布した第1正極ペースト152cの乾燥時間を、40秒間とした。これに対し、本実施例5では、乾燥時間を20秒間に変更し、他の条件はサンプル1同一として、リチウムイオン二次電池100(サンプル7とする)を製造した。
(Example 5)
In
本実施例5のサンプル7についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例5のサンプル7では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2600ppm、第2結合水162の含有量が1900ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が190ppmであった。また、炭酸イオン量xが1.5wt%であった。
For
As shown in FIG. 8, in
(実施例6)
実施例1のサンプル1では、正極ペースト乾燥工程において、正極基材151の表面に塗布した第1正極ペースト152cの乾燥時間を、40秒間とした。これに対し、本実施例6では、乾燥時間を10秒間に変更し、他の条件はサンプル1同一として、リチウムイオン二次電池100(サンプル8とする)を製造した。
(Example 6)
In
本実施例6のサンプル8についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例6のサンプル8では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2800ppm、第2結合水162の含有量が2200ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が190ppmであった。また、炭酸イオン量xが1.5wt%であった。
For
As shown in FIG. 8, in
(実施例7)
実施例1では、真空乾燥工程における乾燥温度を80℃とした。これに対し、本実施例7では、乾燥温度を60℃に変更し、他の条件は実施例1と同一として、リチウムイオン二次電池100を製造した。なお、本実施例7でも、実施例1と同様に、炭酸塩生成工程において、電極体150を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ20内に放置する時間を、0時間,1時間,12時間の3種類に異ならせて、3種類のリチウムイオン二次電池(サンプル9〜11とする)を作製した。ここで、チャンバ内に0時間放置した(チャンバ内に放置しない)リチウムイオン二次電池をサンプル9、チャンバ内に1時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル10、チャンバ内に12時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル11とする。
(Example 7)
In Example 1, the drying temperature in the vacuum drying process was set to 80 ° C. On the other hand, in this Example 7, the drying temperature was changed to 60 ° C., and the other conditions were the same as in Example 1, and the lithium ion
本実施例7のサンプル9〜11についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例7のサンプル9〜11では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2800ppm、第2結合水162の含有量が1300ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、200ppmであった。また、炭酸イオン量xは、サンプル9では0.7wt%、サンプル10では2.3wt%、サンプル11では2.8wt%であった。
For Samples 9 to 11 of Example 7, the content of the first combined water 161 and the content of the second combined water 162 were measured in the same manner as Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture 152 was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in Samples 9 to 11 of Example 7, the content of the first combined water 161 contained in the positive electrode mixture 152 was 2800 ppm, and the content of the second combined water 162 was 1300 ppm. Further, the content of the second combined water 162 contained in the negative electrode mixture was 200 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 0.7 wt% in sample 9, 2.3 wt% in
(実施例8)
実施例1では、図3に示すように、組付工程の後、真空乾燥工程を行った。これに対し、本実施例8では、図9に示すように、正極ペースト乾燥工程の後、組付工程の前に、真空乾燥工程を行った。さらに、真空乾燥工程における乾燥温度を100℃に変更し、他の条件は実施例1と同一として、リチウムイオン二次電池100を製造した。
(Example 8)
In Example 1, as shown in FIG. 3, the vacuum drying process was performed after the assembly process. On the other hand, in the present Example 8, as shown in FIG. 9, the vacuum drying process was performed after the positive electrode paste drying process and before the assembly process. Furthermore, the drying temperature in the vacuum drying step was changed to 100 ° C., and the other conditions were the same as in Example 1, and the lithium ion
なお、本実施例8でも、実施例1と同様に、炭酸塩生成工程において、電極体150を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ20内に放置する時間を、0時間,1時間,12時間の3種類に異ならせて、3種類のリチウムイオン二次電池(サンプル12〜14とする)を作製した。ここで、チャンバ内に0時間放置した(チャンバ内に放置しない)リチウムイオン二次電池をサンプル12、チャンバ内に1時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル13、チャンバ内に12時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル14とする。
In Example 8, as in Example 1, in the carbonate production step, the time for leaving the
本実施例8のサンプル12〜14についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例8のサンプル12〜14では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2650ppm、第2結合水162の含有量が1050ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、180ppmであった。また、炭酸イオン量xは、サンプル12では0.6wt%、サンプル13では2.0wt%、サンプル14では2.5wt%であった。
For
As shown in FIG. 8, in
(実施例9)
実施例1では、図3に示すように、組付工程の後、真空乾燥工程を行った。これに対し、本実施例9では、図9に示すように、正極ペースト乾燥工程の後、組付工程の前に、真空乾燥工程を行った。さらに、真空乾燥工程における乾燥温度を120℃に変更し、他の条件は実施例1と同一として、リチウムイオン二次電池100を製造した。
Example 9
In Example 1, as shown in FIG. 3, the vacuum drying process was performed after the assembly process. On the other hand, in this Example 9, as shown in FIG. 9, the vacuum drying process was performed after the positive electrode paste drying process and before the assembly process. Further, the drying temperature in the vacuum drying step was changed to 120 ° C., and the other conditions were the same as in Example 1, and the lithium ion
なお、本実施例9でも、実施例1と同様に、炭酸塩生成工程において、電極体150を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ内に放置する時間を、0時間,1時間,12時間の3種類に異ならせて、3種類のリチウムイオン二次電池(サンプル15〜17とする)を作製した。ここで、チャンバ内に0時間放置した(チャンバ内に放置しない)リチウムイオン二次電池をサンプル15、チャンバ内に1時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル16、チャンバ内に12時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル17とする。
In Example 9, as in Example 1, in the carbonate production step, the time for leaving the
本実施例9のサンプル15〜17についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例9のサンプル15〜17では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が2400ppm、第2結合水162の含有量が800ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、160ppmであった。また、炭酸イオン量xは、サンプル15では0.6wt%、サンプル16では1.5wt%、サンプル17では1.8wt%であった。
For Samples 15 to 17 of Example 9, the content of the first combined water 161 and the content of the second combined water 162 were measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture 152 was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in Samples 15 to 17 of Example 9, the content of the first combined water 161 contained in the positive electrode mixture 152 was 2400 ppm, and the content of the second combined water 162 was 800 ppm. Further, the content of the second combined water 162 contained in the negative electrode mixture was 160 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 0.6 wt% in sample 15, 1.5 wt% in sample 16, and 1.8 wt% in sample 17.
(実施例10)
本実施例10のリチウムイオン二次電池200は、図1に示すように、実施例1のリチウムイオン二次電池100と比較して、正極板(詳細には正極合材)が異なり、その他の部位については同様である。以下に、本実施例10のリチウムイオン二次電池200の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
(Example 10)
As shown in FIG. 1, the lithium ion
本実施例10では、実施例1と比較して、正極ペーストの作製方法が異なり、その他についてはほぼ同様にして、リチウムイオン二次電池200を製造した。
具体的には、実施例1では、正極ペースト作製工程(図3参照)において、図4に示すように、正極活物質153(LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)と、導電化材159(カーボン)と、バインダ樹脂(CMC,PTFE)とを純水中に投入し、これらを混合して第1正極ペースト152cを作製した。
In Example 10, the method for producing the positive electrode paste was different from that in Example 1, and the others were substantially the same, and the lithium ion
Specifically, in Example 1, in the positive electrode paste manufacturing step (see FIG. 3), as shown in FIG. 4, a positive electrode active material 153 (LiNi 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 ) and a conductive material 159 (carbon ) And a binder resin (CMC, PTFE) were added into pure water, and these were mixed to produce a first
これに対し、本実施例10では、図10に示すように、まず、浸漬工程において、正極活物質153(LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)のみを、純水中に2時間浸漬し、その後、この水溶液を濾過した。次いで、正極活物質乾燥工程に進み、濾過後の正極活物質153を、120℃で24時間真空乾燥した。次いで、正極ペースト作製工程に進み、真空乾燥した正極活物質153と、実施例1と同一の導電化材159(カーボン)と、実施例1と異なるバインダ樹脂(PVDF)と、溶剤(Nメチル2ピロリドン)とを混合して、第2正極ペースト252cを作製した。
On the other hand, in Example 10, as shown in FIG. 10, first, in the dipping process, only the positive electrode active material 153 (LiNi 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 ) was dipped in pure water for 2 hours, and thereafter The aqueous solution was filtered. Subsequently, it progressed to the positive electrode active material drying process, and the positive electrode
次いで、塗布工程に進み、図5に示すように、第2正極ペースト252cを、正極基材151(アルミニウム箔)の表面に塗布した。次いで、正極ペースト乾燥工程に進み、図6に示すように、正極基材151の表面に塗布した第1正極ペースト152cを、乾燥機10により熱風乾燥した。その後、真空乾燥工程、組付工程、炭酸塩生成工程の順に進み、リチウムイオン二次電池200を製造した。
Next, the process proceeded to an application step, and as shown in FIG. 5, the second
なお、炭酸塩生成工程では、図7に示すように、電極体250を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ20内に放置した。これにより、第2正極ペースト252cを乾燥硬化させた第1硬化物252b(正極活物質153など)の表面の全体にわたって存在するアルカリ化合物(LiOHなど)をCO2と反応させることができる。これにより、図2に示すように、正極活物質153等の表面全体が炭酸塩158で被覆された正極合材252を形成することができる。
In the carbonate production step, as shown in FIG. 7, the
なお、本実施例10では、実施例1と異なり、正極ペースト乾燥工程において、120秒間、熱風乾燥を行っている。また、実施例1と異なり、正極ペースト乾燥工程の後、組付工程の前に、真空乾燥工程を行っている。さらに、真空乾燥工程における乾燥温度を120℃に変更している。 In Example 10, unlike Example 1, hot air drying was performed for 120 seconds in the positive electrode paste drying step. Moreover, unlike Example 1, the vacuum drying process is performed after the positive electrode paste drying process and before the assembly process. Furthermore, the drying temperature in the vacuum drying process is changed to 120 ° C.
また、実施例1と同様に、炭酸塩生成工程において、電極体150を収容したケース110を、CO2ガスを充填したチャンバ20内に放置する時間を、0時間,1時間,12時間の3種類に異ならせて、3種類のリチウムイオン二次電池(サンプル18〜20とする)を作製した。ここで、チャンバ20内に0時間放置した(チャンバ内に放置しない)リチウムイオン二次電池をサンプル18、チャンバ内に1時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル19、チャンバ内に12時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル20とする。
Similarly to the first embodiment, in the carbonate production process, the time for leaving the
本実施例10のサンプル18〜20についても、実施例1と同様にして、第1結合水161の含有量、及び第2結合水162の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材152に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本実施例10のサンプル18〜20では、正極合材152に含まれる第1結合水161の含有量が1500ppm、第2結合水162の含有量が1500ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水162の含有量が、140ppmであった。また、炭酸イオン量xは、サンプル18では0.6wt%、サンプル19では1.3wt%、サンプル20では1.6wt%であった。
For Samples 18 to 20 of Example 10, the content of the first combined water 161 and the content of the second combined water 162 were measured in the same manner as Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture 152 was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in Samples 18 to 20 of Example 10, the content of the first combined water 161 contained in the positive electrode mixture 152 was 1500 ppm, and the content of the second combined water 162 was 1500 ppm. Moreover, content of the 2nd combined water 162 contained in a negative electrode compound material was 140 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 0.6 wt% for sample 18, 1.3 wt% for sample 19, and 1.6 wt% for
(比較例1)
比較例1では、実施例1と比較して、正極ペーストの作製方法が異なり、その他については同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。
具体的には、正極ペースト作製工程において、正極活物質(LiNi0.81Co0.16Al0.03O2)と、導電化材(カーボン)と、バインダ樹脂(PVDF)と、溶剤(Nメチル2ピロリドン)とを混合して、第2正極ペーストを作製した。その後、実施例1と同様に、塗布工程、正極ペースト乾燥工程、組付工程、真空乾燥工程、炭酸塩生成工程の順に進み、リチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the method for producing the positive electrode paste was different from that in Example 1, and the other processes were similarly performed to manufacture a lithium ion secondary battery.
Specifically, in the positive electrode paste manufacturing step, a positive electrode active material (LiNi 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 ), a conductive material (carbon), a binder resin (PVDF), and a solvent (N methyl 2-pyrrolidone) are added. A second positive electrode paste was prepared by mixing. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the coating process, the positive electrode paste drying process, the assembling process, the vacuum drying process, and the carbonate generating process were performed in this order to manufacture a lithium ion secondary battery.
なお、本比較例1でも、実施例10と同様に、炭酸塩生成工程において、電極体を収容したケースを、CO2ガスを充填したチャンバ内に放置する時間を、0時間,1時間,12時間の3種類に異ならせて、3種類のリチウムイオン二次電池(サンプル21〜23とする)を作製した。ここで、チャンバ内に0時間放置した(チャンバ内に放置しない)リチウムイオン二次電池をサンプル21、チャンバ内に1時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル22、チャンバ内に12時間放置したリチウムイオン二次電池をサンプル23とする。 In Comparative Example 1, as in Example 10, in the carbonate production step, the time for leaving the case containing the electrode body in the chamber filled with CO 2 gas was set to 0 hour, 1 hour, 12 Three types of lithium ion secondary batteries (referred to as samples 21 to 23) were produced by varying the time for three types. Here, the lithium ion secondary battery left in the chamber for 0 hours (not left in the chamber) was sample 21, the lithium ion secondary battery left in the chamber for 1 hour was sample 22, and the lithium left in the chamber for 12 hours The ion secondary battery is referred to as Sample 23.
本比較例1のサンプル21〜23についても、実施例1と同様にして、第1結合水の含有量、及び第2結合水の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本比較例1のサンプル21〜23では、正極合材に含まれる第1結合水の含有量が700ppm、第2結合水の含有量が400ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水の含有量が、170ppmであった。また、炭酸イオン量xは、サンプル21では0.6wt%、サンプル22では1.1wt%、サンプル23では1.3wt%であった。
For Samples 21 to 23 of Comparative Example 1, the content of the first combined water and the content of the second combined water were measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in Samples 21 to 23 of Comparative Example 1, the content of the first combined water contained in the positive electrode mixture was 700 ppm, and the content of the second combined water was 400 ppm. Moreover, content of the 2nd combined water contained in a negative electrode compound material was 170 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 0.6 wt% in sample 21, 1.1 wt% in sample 22, and 1.3 wt% in sample 23.
(比較例2)
比較例2でも、実施例1のサンプルと比較して、正極ペーストの作製方法が異なり、その他については同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。具体的には、比較例1と同様にして第2正極ペーストを作製し、その後は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池(サンプル24とする)を製造した。なお、本比較例2では、実施例1と異なり、正極ペースト乾燥工程の後、組付工程の前に、真空乾燥工程を行っている。さらに、真空乾燥工程における乾燥温度を100℃に変更している。
(Comparative Example 2)
Also in Comparative Example 2, a method for producing the positive electrode paste was different from that of the sample of Example 1, and the others were similarly manufactured to produce a lithium ion secondary battery. Specifically, a second positive electrode paste was produced in the same manner as in Comparative Example 1, and thereafter, a lithium ion secondary battery (referred to as Sample 24) was produced in the same manner as in Example 1. In this comparative example 2, unlike the example 1, the vacuum drying process is performed after the positive electrode paste drying process and before the assembly process. Furthermore, the drying temperature in the vacuum drying process is changed to 100 ° C.
本比較例2のサンプル24についても、実施例1と同様にして、第1結合水の含有量、及び第2結合水の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本比較例2のサンプル24では、正極合材に含まれる第1結合水の含有量が550ppm、第2結合水の含有量が350ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水の含有量が、140ppmであった。また、炭酸イオン量xは、0.5wt%であった。
For the sample 24 of Comparative Example 2, the content of the first combined water and the content of the second combined water were measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in the sample 24 of this comparative example 2, the content of the first combined water contained in the positive electrode mixture was 550 ppm, and the content of the second combined water was 350 ppm. Moreover, content of the 2nd combined water contained in a negative electrode compound material was 140 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 0.5 wt%.
(比較例3)
比較例3でも、実施例1のサンプル1と比較して、正極ペーストの作製方法が異なり、その他については同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。具体的には、比較例1と同様にして第2正極ペーストを作製し、その後は、実施例1のサンプル1と同様にして、リチウムイオン二次電池(サンプル25とする)を製造した。なお、本比較例3では、実施例1と異なり、正極ペースト乾燥工程の後、組付工程の前に、真空乾燥工程を行っている。さらに、真空乾燥工程における乾燥温度を120℃に変更している。
(Comparative Example 3)
Also in Comparative Example 3, the method for producing the positive electrode paste was different from that of
本比較例3のサンプル25についても、実施例1と同様にして、第1結合水の含有量、及び第2結合水の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本比較例3のサンプル25では、正極合材に含まれる第1結合水の含有量が580ppm、第2結合水の含有量が200ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水の含有量が、130ppmであった。また、炭酸イオン量xは、0.5wt%であった。
For the sample 25 of Comparative Example 3, the content of the first combined water and the content of the second combined water were measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in Sample 25 of Comparative Example 3, the content of the first combined water contained in the positive electrode mixture was 580 ppm, and the content of the second combined water was 200 ppm. Moreover, content of the 2nd combined water contained in a negative electrode compound material was 130 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 0.5 wt%.
(比較例4)
比較例3でも、実施例1のサンプル1と比較して、正極ペーストの作製方法と、加湿工程を加えた点が異なり、その他については同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。具体的には、比較例1と同様にして第2正極ペーストを作製した後、実施例1と同様に、塗布工程、正極ペースト乾燥工程、組付工程の順に進み、ケース内に電極体を収容した。次いで、実施例1と異なり、加湿工程に進み、ケース内に収容した電極体を、湿度70%の恒温槽内に72時間放置した。その後は、実施例1のサンプル1と同様にして、リチウムイオン二次電池(サンプル26とする)を製造した。
(Comparative Example 4)
Also in Comparative Example 3, compared with
本比較例4のサンプル26についても、実施例1と同様にして、第1結合水の含有量、及び第2結合水の含有量を測定した。また、実施例1と同様にして、正極合材に含まれる炭酸イオン量x(wt%)を測定した。これらの結果を図8に示す。
図8に示すように、本比較例4のサンプル26では、正極合材に含まれる第1結合水の含有量が1600ppm、第2結合水の含有量が1600ppmであった。また、負極合材に含まれる第2結合水の含有量が、170ppmであった。また、炭酸イオン量xは、2.5wt%であった。
For the sample 26 of Comparative Example 4, the content of the first combined water and the content of the second combined water were measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the amount of carbonate ions x (wt%) contained in the positive electrode mixture was measured. These results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in the sample 26 of this comparative example 4, the content of the first combined water contained in the positive electrode mixture was 1600 ppm, and the content of the second combined water was 1600 ppm. Moreover, content of the 2nd combined water contained in a negative electrode compound material was 170 ppm. Further, the carbonate ion amount x was 2.5 wt%.
(電池の評価)
次に、サンプル1〜26について、それぞれ、通常使用後のIV抵抗値を測定した。
具体的には、前述のようにして製造した各サンプルを、25℃で10日間放置した後、電池電圧が4.1Vになるまで、定電流−定電圧で1.5時間充電を施した。その後、電池電圧が3Vになるまで、1Cの電流値で放電を行った。このときの放電容量を電池容量としたところ、いずれのサンプルも約7Ahであった。
(Battery evaluation)
Next, IV resistance values after normal use were measured for
Specifically, after each sample produced as described above was allowed to stand at 25 ° C. for 10 days, it was charged at a constant current-constant voltage for 1.5 hours until the battery voltage reached 4.1V. Thereafter, discharging was performed at a current value of 1 C until the battery voltage reached 3V. When the discharge capacity at this time was defined as the battery capacity, all the samples were about 7 Ah.
次いで、各サンプルを、電池電圧が3.72Vになるまで、1Cの定電流−定電圧で1.5時間充電を施して、SOC(State Of Charge)を調整した。その後、最大12Cの電流値で充電及び放電を行い、10秒後の電圧低下量を測定した。このときの、電流値(X軸)と電圧(Y軸)との関係を、IV線図として表し、このIV線図に基づいて、各サンプルのIV抵抗値(内部抵抗)を算出した。 Next, each sample was charged with a constant current-constant voltage of 1 C for 1.5 hours until the battery voltage reached 3.72 V, and SOC (State Of Charge) was adjusted. Thereafter, charging and discharging were performed at a maximum current value of 12 C, and the amount of voltage drop after 10 seconds was measured. The relationship between the current value (X axis) and the voltage (Y axis) at this time is represented as an IV diagram, and the IV resistance value (internal resistance) of each sample was calculated based on this IV diagram.
そして、サンプル1のIV抵抗値を基準として、サンプル2〜26の各IV抵抗値について、サンプル1のIV抵抗値との比を、IV抵抗比として算出した。サンプル2〜26にかかるIV抵抗比は、図8に示すような結果となった。なお、上述の一連の処理は、25℃の恒温槽内で行っている。
Then, for each IV resistance value of
ここで、IV抵抗比の結果について検討する。
まず、サンプル1(実施例1)と、サンプル4(実施例2)と、サンプル5(実施例3)とを比較する。これらのサンプルは、図8に示すように、経過時間T(正極ペースト作製工程において、正極活物質153等を水中に浸漬した時点から、正極ペースト乾燥工程において、第1正極ペースト152cの乾燥を開始するまでの経過時間)を異ならせた点のみが異なり、その他については同様にして製造した関係にある。
Here, the result of the IV resistance ratio is examined.
First, Sample 1 (Example 1), Sample 4 (Example 2), and Sample 5 (Example 3) are compared. As shown in FIG. 8, these samples have elapsed time T (from the time when the positive electrode
これらのIV抵抗比を比較すると、経過時間Tを2時間としたサンプル1に対し、経過時間Tを8時間としたサンプル4では、IV抵抗比が1.04となり、僅かにIV抵抗値(内部抵抗)が上昇したものの、良好な出力特性を得ることができた。これに対し、サンプル5では、IV抵抗比が1.23となり、サンプル1に比べてIV抵抗値(内部抵抗)が大きく上昇し、出力特性が大きく低下してしまった。これは、正極活物質153と水とを12時間もの長時間接触させたことで、正極活物質153と水との反応が進み、正極活物質153中からLiの脱離が進行したためと考えられる。
以上の結果より、経過時間T(正極ペースト作製工程において、正極活物質153等を水中に浸漬した時点から、正極ペースト乾燥工程において、第1正極ペースト152cの乾燥を開始するまでの経過時間)は、8時間以内とするのが好ましいといえる。
Comparing these IV resistance ratios,
From the above results, the elapsed time T (the elapsed time from the time when the positive electrode
次に、サンプル1(実施例1)と、サンプル6〜8(実施例4〜6)とを比較する。これらのサンプルは、図8に示すように、経過時間Tは共に2時間と同一であるが、その後の乾燥時間が異なる関係にある。具体的には、乾燥時間が短いサンプルから順に、乾燥時間が、10秒(サンプル8)、20秒(サンプル7)、40秒(サンプル1)、120秒(サンプル6)と異なっている。このため、正極における第2結合水162の含有量が、乾燥時間が短いサンプルから順に、2200ppm、1900ppm、1150ppm、1100ppmとなり、乾燥時間が短いサンプルほど第2結合水の含有量が多くなっている。
Next, Sample 1 (Example 1) and
これらのIV抵抗比を比較すると、サンプル1に対し、サンプル6,7(実施例4,5)では、IV抵抗比が0.98,1.01となり、良好な出力特性を得ることができた。これに対し、サンプル8(実施例6)では、IV抵抗比が1.25となり、サンプル1に比べて出力特性が大きく低下してしまった。これは、第2結合水162の含有量が2200ppmと多いために、通常使用時において、脱離した第2結合水162と正極活物質153との反応が進行してしまったためと考えられる。この結果より、第2結合水162の含有量は、正極合材152における重量換算で2200ppm未満とするのが好ましいといえる。
Comparing these IV resistance ratios, compared with
また、実施例1のサンプル1〜3について比較する。これらのサンプルは、図8に示すように、炭酸塩生成工程においてCO2ガスを充填したチャンバ20内に放置する時間(CO2処理時間とする)を異ならせた点のみが異なり、その他については同様にして製造した関係にある。すなわち、炭酸イオン量xのみが異なる関係にある。
サンプル2(炭酸イオン量x=2.2wt%)では、IV抵抗比が0.99となり、サンプル1(炭酸イオン量x=0.7wt%)に比べてIV抵抗値(内部抵抗)が小さくなった。これは、正極合材152の表面を、より多くの炭酸塩158で被覆することで、正極合材152と電解液との接触を抑制し、電解液の分解反応を抑制することができたためと考えられる。これにより、正極板155の表面に、電解液の分解反応により生成される化合物の被膜が形成されるのを抑制し、IV抵抗値(内部抵抗)の上昇を抑制し、出力特性の低下を抑制できたと考えられる。
Moreover, it compares about the samples 1-3 of Example 1. FIG. As shown in FIG. 8, these samples are different only in that the time for leaving them in the
In sample 2 (carbonate ion amount x = 2.2 wt%), the IV resistance ratio is 0.99, and the IV resistance value (internal resistance) is smaller than sample 1 (carbonate ion amount x = 0.7 wt%). It was. This is because by covering the surface of the positive electrode mixture 152 with
これに対し、サンプル3(炭酸イオン量x=2.7wt%)では、IV抵抗比が1.06となり、サンプル1(炭酸イオン量x=0.7wt%)に比べてIV抵抗値(内部抵抗)が大きくなった。これは、正極合材152の表面を被覆する炭酸塩158の量を多くし過ぎたために、炭酸塩158によりIV抵抗値(内部抵抗)が大きく上昇し、出力特性が低下したと考えられる。
On the other hand, in the sample 3 (carbonate ion amount x = 2.7 wt%), the IV resistance ratio is 1.06, and compared with the sample 1 (carbonate ion amount x = 0.7 wt%), the IV resistance value (internal resistance). ) Has grown. This is presumably because the IV resistance value (internal resistance) was greatly increased by the
また、実施例7のサンプル9〜11についても、図8に示すように、上述のサンプル1〜3と同様な結果となった。具体的には、サンプル9(炭酸イオン量x=0.7wt%)に比べて、炭酸イオン量xを増加したサンプル10(炭酸イオン量x=2.3wt%)では、IV抵抗値(内部抵抗)が小さくなった。ところが、サンプル11(炭酸イオン量x=2.8wt%)では、炭酸イオン量xを増加し過ぎたため、サンプル9に比べてIV抵抗値(内部抵抗)が大きくなった。 Moreover, also about the samples 9-11 of Example 7, as shown in FIG. 8, it was the same result as the above-mentioned samples 1-3. Specifically, in the sample 10 (carbonate ion amount x = 2.3 wt%) in which the carbonate ion amount x is increased compared to the sample 9 (carbonate ion amount x = 0.7 wt%), the IV resistance value (internal resistance) ) Has become smaller. However, in the sample 11 (carbonate ion amount x = 2.8 wt%), the carbonate ion amount x was increased too much, so that the IV resistance value (internal resistance) was larger than that in the sample 9.
また、実施例8のサンプル12〜14についても、図8に示すように、上述のサンプル1〜3と同様な結果となった。具体的には、サンプル12(炭酸イオン量x=0.6wt%)に比べて、炭酸イオン量xを増加したサンプル13(炭酸イオン量x=2.0wt%)では、IV抵抗値(内部抵抗)が小さくなった。ところが、さらに炭酸イオン量xを増加したサンプル14(炭酸イオン量x=2.5wt%)では、サンプル9と同等のIV抵抗値(内部抵抗)となった。
以上の結果より、IV抵抗値を低減し、出力特性を向上させるために、炭酸イオン量xは、2.5wt%以下とするのが好ましいといえる。
Moreover, also about the samples 12-14 of Example 8, as shown in FIG. 8, it was the same result as the above-mentioned samples 1-3. Specifically, compared to sample 12 (carbonate ion amount x = 0.6 wt%), sample 13 (carbonate ion amount x = 2.0 wt%) in which carbonate ion amount x is increased has an IV resistance value (internal resistance). ) Has become smaller. However, Sample 14 in which the carbonate ion amount x was further increased (carbonate ion amount x = 2.5 wt%) had an IV resistance value (internal resistance) equivalent to that of Sample 9.
From the above results, it can be said that the carbonate ion amount x is preferably 2.5 wt% or less in order to reduce the IV resistance value and improve the output characteristics.
また、サンプル26(比較例4)では、正極における第2結合水162の含有量を2200ppm未満(具体的には1600ppm)、炭酸イオン量xを2.5wt%以下(具体的には2.5wt%)としているにも拘わらず、IV抵抗比が1.5と極めて大きくなった。これは、加湿工程を施す(正極合材152等を水蒸気に接触させる)ことにより、第1結合水161及び第2結合水162を結合させたためと考えられる。この結果より、IV抵抗値を低減し、出力特性を向上させるためには、正極合材152等を水(液体)に接触させる手法で、第1結合水161等を結合させるようにするのが好ましいといえる。 In Sample 26 (Comparative Example 4), the content of the second combined water 162 in the positive electrode is less than 2200 ppm (specifically 1600 ppm), and the carbonate ion amount x is 2.5 wt% or less (specifically 2.5 wt%). %), The IV resistance ratio was as extremely high as 1.5. This is considered because the 1st combined water 161 and the 2nd combined water 162 were combined by performing a humidification process (the positive electrode compound material 152 grade | etc., Is contacted with water vapor | steam). From this result, in order to reduce the IV resistance value and improve the output characteristics, the first combined water 161 and the like are combined by a method of bringing the positive electrode mixture 152 and the like into contact with water (liquid). It can be said that it is preferable.
(加熱試験)
次に、サンプル1〜25について、それぞれ、加熱試験を実施した。具体的には、前述のようにして製造した各サンプルについて、電池電圧が4.1Vになるまで定電流−定電圧で1.5時間充電を施し、SOC100%とした。その後、各サンプルを恒温槽内に配置し、各サンプルについて、安全弁140による封止が開放されるまで、昇温速度2℃/分で恒温槽内を加熱していった。このとき、各サンプルについて、安全弁140による封止が開放(開弁)された時点の電池温度(開弁温度とする)を測定した。この結果を図8に示す。
(Heating test)
Next, the heating test was implemented about the samples 1-25, respectively. Specifically, each sample manufactured as described above was charged with constant current-constant voltage for 1.5 hours until the battery voltage reached 4.1 V, and the SOC was 100%. Then, each sample was arrange | positioned in a thermostat, and the inside of the thermostat was heated with the temperature increase rate of 2 degree-C / min until the sealing by the
サンプル21〜25(比較例1〜3)では、開弁温度が190℃以上となった。具体的には、電池温度が190℃以上にまで上昇した後に安全弁が開弁し、開弁後も電池温度が急上昇する熱暴走が生じた。これは、各サンプルにおいて、安全弁によるケースの封止が開放される前に、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)を超えて上昇(190℃以上に上昇)したためと考えられる。これにより、正極活物質153の分解反応が進行し、熱暴走が生じたと考えられる。
In Samples 21 to 25 (Comparative Examples 1 to 3), the valve opening temperature was 190 ° C. or higher. Specifically, the safety valve was opened after the battery temperature rose to 190 ° C. or higher, and thermal runaway occurred in which the battery temperature rose rapidly even after the valve was opened. This is presumably because in each sample, the battery temperature rose above the decomposition temperature (170 ° C.) of the positive electrode active material 153 (increased to 190 ° C. or more) before the case was sealed with the safety valve. As a result, it is considered that the decomposition reaction of the positive electrode
これに対し、サンプル1〜20(実施例1〜10)では、開弁温度が110℃または120℃となった。具体的には、電池温度が110℃または120℃に達した後に安全弁140が開弁し、開弁後しばらく電池温度が上昇したが、熱暴走することなく、まもなく電池温度が低下した。これは、各サンプルにおいて、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)に達する前に、安全弁140によるケース110の封止を開放することができたためと考えられる。これにより、正極活物質153の分解反応を抑制し、熱暴走を防止することができたと考えられる。
On the other hand, in
ここで、実施例にかかるリチウムイオン二次電池100,200と比較例にかかるリチウムイオン二次電池とについて、加熱試験の結果について詳細に比較検討する。ここで、実施例にかかるリチウムイオン二次電池100,200を代表して、サンプル3の加熱試験による内圧変化及び電池温度変化を、図11に実線で示す。さらに、比較例にかかるリチウムイオン二次電池の代表として、サンプル22の加熱試験による内圧変化及び電池温度変化を、図11に破線で示す。なお、図11において差圧ΔPは、ケース110の内圧から外気圧(本実施形態では大気圧)を差し引いた差圧である。
Here, the lithium ion
図11に破線で示すように、比較例のサンプル22では、電池温度が100℃を超えた後も、差圧ΔPが緩やかに上昇している(すなわち、電池の内圧が緩やかに上昇している)。その後、電池温度が急激に上昇し始めると、電池内圧が急激に上昇することで差圧ΔPが急上昇し、電池温度が190℃にまで上昇したときに開弁した。開弁した後も、電池温度は急上昇し続け、350℃程度にまで電池温度が上昇してしまった。 As shown by a broken line in FIG. 11, in the sample 22 of the comparative example, the differential pressure ΔP gradually increases even after the battery temperature exceeds 100 ° C. (that is, the internal pressure of the battery gradually increases). ). After that, when the battery temperature began to rise rapidly, the battery internal pressure suddenly increased, so that the differential pressure ΔP suddenly increased and the valve opened when the battery temperature rose to 190 ° C. Even after the valve was opened, the battery temperature continued to rise rapidly, and the battery temperature rose to about 350 ° C.
これに対し、実施例のサンプル3では、図11に実線で示すように、電池温度が100℃を超えた後は、電池の内圧が急上昇することで差圧ΔPが急上昇し、速やかに、安全弁140によるケース110の封止が開放されている。このときの電池温度は110℃であり、正極活物質153の分解温度(170℃)よりも低温であるため、熱暴走を防止することができた。具体的には、開弁後しばらく電池温度が上昇し、電池温度が150℃程度まで上昇したが、その後、電池温度が低下した。
On the other hand, in the sample 3 of the example, as shown by a solid line in FIG. 11, after the battery temperature exceeds 100 ° C., the internal pressure of the battery suddenly rises so that the differential pressure ΔP suddenly rises. The sealing of the
このように、実施例の電池では、比較例の電池に比べて、電池温度が100℃を超えた後、早期に電池内圧を、差圧ΔPが開弁圧P(0.4MPa)に達するにまで上昇させて、早期に安全弁140を開弁させることができた。これは、図8に示すように、実施例の電池(サンプル1〜20)では、比較例の電池(サンプル21〜25)に比べて、第1結合水161の含有量が極めて多いためであると考えられる。具体的には、比較例の電池(サンプル21〜25)では、正極合材152中の第1結合水の含有量が700ppm以下であるのに対し、実施例の電池(サンプル1〜20)では、正極合材152中の第1結合水の含有量を、1500ppm以上としている。
Thus, in the battery of the example, compared with the battery of the comparative example, after the battery temperature exceeds 100 ° C., the battery internal pressure is reached early, and the differential pressure ΔP reaches the valve opening pressure P (0.4 MPa). The
このように、100℃より高く170℃より低い温度の範囲で脱離する第1結合水161を、正極合材152中に1500ppm以上含有させることで、電池温度が100℃を超えると、ケース110内には、第1結合水161に由来するガス(水蒸気や、電解液と第1結合水161との反応により生成されるCO2)が大量に発生することとなる。これにより、ケース110の内圧が急上昇するので、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)にまで上昇する前に、ケース110の内圧を、差圧ΔPが開弁圧P(0.4MPa)に達するにまで上昇させ、安全弁140によるケース110の封止を開放させることができる。
As described above, when the first combined water 161 desorbed in a temperature range higher than 100 ° C. and lower than 170 ° C. is included in the positive electrode mixture 152 by 1500 ppm or more, the
ところで、水の分子量は18、1気圧での気体分子1モルが占める体積は22.4×103(cm3)である。従って、第1結合水の含有量をW(g)とすると、脱離した第1結合水に由来するガス(水蒸気)の体積(cm3)は、1気圧(0.1013MPa)において、(W/18)×22.4×103程度となる。従って、ケース内の空隙部の体積をV(cm3)、ケース内での第1結合水に由来するガス(水蒸気)の分圧をP1(MPa)とすると、ボイルの法則より、P1×V=0.1013×(W/18)×22.4×103という関係式が成り立つ。この式を変形すると、P1=(W/18)×22.4×103×0.1013/Vとなる。しかるに、P1が開弁圧P(MPa)を上回れば、すなわち、(W/18)×22.4×103×0.1013/V>P(式1とする)の関係を満たせば、確実に、安全弁によるケースの封止を開放することができると考えられる。(式1)を変形して、W>7.93×10-3×V×Pの関係式を導くことができる。 By the way, the molecular weight of water is 18, and the volume occupied by 1 mol of gas molecules at 1 atm is 22.4 × 10 3 (cm 3 ). Accordingly, when the content of the first bound water is W (g), the volume (cm 3 ) of the gas (water vapor) derived from the desorbed first bound water is (W) at 1 atm (0.1013 MPa). /18)×22.4×10 3 Therefore, if the volume of the void in the case is V (cm 3 ) and the partial pressure of the gas (water vapor) derived from the first combined water in the case is P1 (MPa), P1 × V = 0.1013 × (W / 18) × 22.4 × 10 3 . When this equation is modified, P1 = (W / 18) × 22.4 × 10 3 × 0.1013 / V. However, if P1 exceeds the valve opening pressure P (MPa), that is, if the relationship of (W / 18) × 22.4 × 10 3 × 0.1013 / V> P (equation 1) is satisfied, it is sure. Furthermore, it is considered that the case sealing by the safety valve can be opened. By transforming (Equation 1), a relational expression of W> 7.93 × 10 −3 × V × P can be derived.
実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、ケース110内の空隙部Gの体積Vが22(cm3)、開弁圧Pが0.4MPaである。これらの値を、W>7.93×10-3×V×Pの関係式に代入すると、W>0.07(g)となる。すなわち、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、第1結合水161を0.1gより多くケース110内に含有していれば、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)にまで上昇する前に、ケース110の内圧を、差圧ΔPが開弁圧P(0.4MPa)に達するにまで上昇させ、安全弁140によるケース110の封止を開放させることができると考えられる。
In the lithium ion
実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、正極板155中に正極合材152を約47g含んでいる。そして、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200(サンプル1〜20)では、図8に示すように、第1結合水161の含有量を、正極合材152における重量換算で、1500ppm以上としている。従って、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200には、第1結合水161が、少なくとも47×1500×10-6=0.071(g)含まれていたこととなる。このように、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、第1結合水161を0.07gより多くケース110内に含有していたため、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)にまで上昇する前に、ケース110の内圧を、差圧ΔPが開弁圧P(0.4MPa)に達するにまで上昇させ、安全弁140によるケース110の封止を開放させることができたともいえる。
In the lithium ion
しかも、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、第1結合水161の脱離温度を、電池の通常使用温度範囲の最高温度(100℃)より高い温度としている。このため、通常、リチウムイオン二次電池100,200を使用する環境下において、第1結合水161が脱離することがない。従って、通常、リチウムイオン二次電池100,200を使用している間に、正極活物質153と第1結合水161との反応により、電池特性が著しく低下してしまう虞もない。
Moreover, in the lithium ion
その上、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、図8に示すように、100℃以下の温度で脱離する第2結合水162の含有量を、正極合材152における重量換算で、2200ppm未満に抑制している。すなわち、リチウムイオン二次電池100,200の通常使用温度範囲内の温度(100℃以下)で脱離する第2結合水162の含有量を、正極合材152における重量換算で、2200ppm未満に抑制している。これにより、通常、リチウムイオン二次電池100,200を使用している間、正極活物質153と水との反応を抑制し、電池特性の低下(IV抵抗値の上昇)を抑制することができた。具体的には、図4に示すように、実施例1〜10では、相対的に水分量の少ない比較例1〜4と比較して、IV抵抗比が僅かに上昇しただけであった。
In addition, in the lithium ion
ところで、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、電解液の溶媒として、エチレンカーボネート(沸点238℃)、ジメチルカーボネート(沸点90℃)、エチルメチルカーボネート(沸点108℃)の3種類の有機溶媒を、30:30:40の重量比で混合した溶媒を用いている。カーボネート系の有機溶媒は可燃性を有しているため、電池温度が有機溶媒の沸点を上回ると、ケース110内に可燃性ガスが充満し、発煙し易い状態となり危険である。
By the way, in the lithium ion
これに対し、実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200では、前述のように、開弁温度を110℃または120℃としている。このため、電池温度がエチレンカーボネートの沸点(238℃)に達する前に、安全弁140が開裂し、ケース110内のガスを外部に排出することができる。これにより、電解液に含まれる有機溶媒のうち、少なくともエチレンカーボネートのガスがケース110内に充満するのを防止できるので、発煙等する危険性を小さくすることができる。
On the other hand, in the lithium ion
(過充電試験)
次に、サンプル1〜25について、それぞれ、過充電試験を実施した。具体的には、前述のようにして製造した各サンプルについて、電池電圧が4.1Vになるまで定電流−定電圧で1.5時間充電を施し、SOC100%とした。その後、さらに、各サンプルについて、20Aの定電流で充電を施した。このとき、各サンプルについて、安全弁140による封止が開放(開弁)された時点の電池電圧(開弁電圧とする)を測定した。この結果を図8に示す。
(Overcharge test)
Next, an overcharge test was performed on each of
図8に示すように、サンプル21〜25(比較例1〜3のリチウムイオン二次電池)では、電池電圧が5.1V以上になるまで、安全弁140による封止が開放(開弁)されなかった。さらに、安全弁140が開弁したときには、既に、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)を超えて上昇していたため、開弁後も電池温度が急上昇し続け、熱暴走が生じてしまった。
As shown in FIG. 8, in samples 21 to 25 (lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3), the sealing by the
これに対し、サンプル1〜20(実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200)では、図8に示すように、いずれも、5.0V以下の電池電圧で、安全弁140による封止が開放(開弁)された。これにより、過充電試験においても、サンプル1〜20(実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200)では、熱暴走が生じなかった。これは、前述の加熱試験と同様に、サンプル1〜20(実施例1〜10のリチウムイオン二次電池100,200)では、電池温度が正極活物質153の分解温度(170℃)に達する前に、安全弁140による封止を開放(開弁)することができたためである。
On the other hand, in
ここで、実施例1にかかるサンプル1〜3の開弁電圧を比較すると、サンプル1では、開弁電圧が4.8Vであったのに対し、サンプル2,3では、開弁電圧が4.7Vとなり、サンプル1に比べて0.1V低減することができた。これは、図8に示すように、炭酸イオン量xの違いによるものと考えられる。
Here, when the valve opening voltages of
具体的には、サンプル2,3では、サンプル1と異なり、炭酸塩生成工程においてCO2処理を施しているので、サンプル1に比べて、多量の炭酸塩158で正極合材152の表面が被覆されている。正極合材152の表面を被覆する炭酸塩158は、過充電時に分解し、CO2ガスを生成する。従って、サンプル2,3では、過充電に伴い電池温度が上昇すると、第1結合水161に由来するガスに加えて、炭酸塩158の分解によりCO2ガスも発生するので、ケース110の内圧を大きく上昇させることができる。このため、サンプル2,3では、サンプル1に比べて低電圧で、すなわち、より低い温度で、安全弁140によるケース110の封止を開放させることができたと考えられる。
Specifically, unlike
さらに、実施例7(サンプル9〜11)、実施例8(サンプル12〜14)、実施例9(サンプル15〜17)、実施例10(サンプル18〜20)の各実施例について、それぞれのサンプルの開弁電圧を比較すると、上述の実施例1と同様な結果となった。すなわち、いずれの実施例においても、炭酸塩生成工程においてCO2処理を施したサンプル(CO2処理時間が1時間または12時間のサンプル)では、CO2処理を施していないサンプル(CO2処理時間が0時間のサンプル)に比べて、低電圧で、すなわち、より低い温度で、安全弁140によるケース110の封止を開放させることができた。
Furthermore, each sample of Example 7 (Samples 9 to 11), Example 8 (
以上において、本発明を実施例1〜10に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1〜10において、電解液中にCO2を溶解させておくようにしても良い。これにより、電池温度が通常使用温度範囲を超えて上昇した場合に、電解液からCO2ガスが放出されるので、早期に(より低い温度で)、ケース110の内圧を上昇させ、早期に(より低い温度で)安全弁140を開弁させることができる。従って、より信頼性の高いリチウムイオン二次電池となる。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to tenth embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and it can be applied as appropriate without departing from the gist thereof. Not too long.
For example, in Examples 1 to 10, CO 2 may be dissolved in the electrolytic solution. As a result, when the battery temperature rises beyond the normal operating temperature range, CO 2 gas is released from the electrolytic solution, so that the internal pressure of the
100 リチウムイオン二次電池
110 ケース
140 安全弁
150 電極体
250 電極体
151 正極基材
152 正極合材
152b 第1硬化物
152c 第1正極ペースト
252b 第2硬化物
252c 第2正極ペースト
153 正極活物質
155 正極板
156 負極板
158 炭酸塩
161 第1結合水
162 第2結合水
G ケース内の空隙部
P 開弁圧
ΔP 差圧(ケースの内圧と外気圧との差圧)
100 Lithium ion
Claims (18)
上記電極体を収容するケースと、
上記ケースを封止する安全弁であって、上記ケースの内圧と外気圧との差圧が所定の開弁圧に達すると、上記ケースの封止を開放して上記ケース内のガスを排出する安全弁と、を備える
リチウムイオン二次電池であって、
上記ケース内に、上記リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、上記正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水であって、脱離により当該第1結合水に由来する第1由来ガスを発生する第1結合水を含み、
上記第1結合水の含有量を、
上記リチウムイオン二次電池の温度が、上記通常使用温度範囲の最高温度を超えた後で、且つ上記正極活物質の分解温度に達する前に、上記ケース内の上記第1由来ガス及び他のガスにより上記差圧が上記開弁圧に達する量としてなる
リチウムイオン二次電池。 A positive electrode plate including a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a negative electrode plate, and an electrode body having a separator;
A case for housing the electrode body;
A safety valve for sealing the case, wherein when the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the case reaches a predetermined valve opening pressure, the case is opened and the gas in the case is discharged A lithium ion secondary battery comprising:
In the case, there is first bound water that desorbs in a temperature range that is higher than a maximum temperature in a normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than a decomposition temperature of the positive electrode active material, Including first bound water that generates a first derived gas derived from the first bound water;
The content of the first bound water is
After the temperature of the lithium ion secondary battery exceeds the maximum temperature in the normal use temperature range and before reaching the decomposition temperature of the positive electrode active material, the first derived gas and other gases in the case A lithium ion secondary battery in which the differential pressure is an amount that reaches the valve opening pressure.
上記電極体を収容するケースと、
上記ケースを封止する安全弁であって、上記ケースの内圧と外気圧との差圧が所定の開弁圧に達すると、上記ケースの封止を開放して上記ケース内のガスを排出する安全弁と、を備える
リチウムイオン二次電池であって、
上記ケース内に、上記リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、上記正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水を含み、
上記ケース内の空隙部の体積をV(cm3)、
上記開弁圧をP(MPa)、
上記第1結合水の含有量をW(g)としたとき、
W>7.93×10-3×V×Pの関係を満たす
リチウムイオン二次電池。 A positive electrode plate including a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a negative electrode plate, and an electrode body having a separator;
A case for housing the electrode body;
A safety valve for sealing the case, wherein when the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the case reaches a predetermined valve opening pressure, the case is opened and the gas in the case is discharged A lithium ion secondary battery comprising:
The case includes first bound water that desorbs in a temperature range that is higher than a maximum temperature of a normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than a decomposition temperature of the positive electrode active material,
The volume of the gap in the case is V (cm 3 ),
The valve opening pressure is P (MPa),
When the content of the first bound water is W (g),
A lithium ion secondary battery satisfying a relationship of W> 7.93 × 10 −3 × V × P.
前記第1結合水を、前記正極合材に結合させて含んでなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2,
A lithium ion secondary battery comprising the first bound water bound to the positive electrode mixture.
上記電極体を収容するケースと、
上記ケースを封止する安全弁であって、上記ケースの内圧と外気圧との差圧が所定の開弁圧に達すると、上記ケースの封止を開放して上記ケース内のガスを排出する安全弁と、を備える
リチウムイオン二次電池であって、
上記リチウムイオン二次電池にかかる通常使用温度範囲の最高温度より高く、上記正極活物質の分解温度より低い温度の範囲で脱離する第1結合水を、上記正極合材に結合させて含み、
上記正極合材における上記第1結合水の含有量は、重量換算で1500ppm以上である
リチウムイオン二次電池。 A positive electrode plate including a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a negative electrode plate, and an electrode body having a separator;
A case for housing the electrode body;
A safety valve for sealing the case, wherein when the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the case reaches a predetermined valve opening pressure, the case is opened and the gas in the case is discharged A lithium ion secondary battery comprising:
The first binding water desorbed in a temperature range higher than the maximum temperature of the normal use temperature range of the lithium ion secondary battery and lower than the decomposition temperature of the positive electrode active material, and bonded to the positive electrode mixture,
Content of the said 1st combined water in the said positive electrode compound material is a lithium ion secondary battery which is 1500 ppm or more in conversion of a weight.
前記通常使用温度範囲内の温度で脱離する第2結合水を、前記正極合材に結合させて含んでなり、
上記正極合材における上記第2結合水の含有量は、重量換算で2200ppm未満である
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 3 or 4,
Second bound water that desorbs at a temperature within the normal use temperature range, bound to the positive electrode mixture,
The lithium ion secondary battery in which the content of the second combined water in the positive electrode mixture is less than 2200 ppm in terms of weight.
前記正極活物質は、LiNiO2系の正極活物質であり、
前記第1結合水は、100℃より高く170℃より低い温度の範囲で脱離する水である
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5,
The positive electrode active material is a LiNiO 2 -based positive electrode active material,
The lithium ion secondary battery, wherein the first bound water is water desorbed in a temperature range higher than 100 ° C and lower than 170 ° C.
1または複数種類の有機溶媒を有する電解液を含み、
前記第1結合水の含有量を、
上記リチウムイオン二次電池の温度が、上記1または複数種類の有機溶媒の少なくともいずれかの沸点にまで上昇する前に、前記ケース内の上記第1結合水に由来する第1由来ガス及び他のガスにより上記ケースの内圧と外気圧との差圧が前記開弁圧に達する量としてなる
リチウムイオン二次電池。 It is a lithium ion secondary battery as described in any one of Claims 1-6,
Including an electrolytic solution having one or more kinds of organic solvents,
The content of the first bound water is
Before the temperature of the lithium ion secondary battery rises to the boiling point of at least one of the one or more organic solvents, the first derived gas derived from the first combined water in the case and other A lithium ion secondary battery in which an amount of pressure difference between the internal pressure and external pressure of the case reaches the valve opening pressure by gas.
前記正極合材は、炭酸塩により、その表面が被覆されてなる
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7,
The positive electrode composite material is a lithium ion secondary battery having a surface coated with carbonate.
前記正極板は、
前記正極合材の重量を基準として、前記炭酸塩に含まれる炭酸イオンの重量が0.6wt%以上2.5wt%以下となる量の炭酸塩を含む
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 8,
The positive electrode plate is
A lithium ion secondary battery comprising carbonate in an amount such that the weight of carbonate ions contained in the carbonate is 0.6 wt% or more and 2.5 wt% or less based on the weight of the positive electrode mixture.
少なくとも正極活物質を水に接触させる工程を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。 A method for producing a lithium ion secondary battery, comprising:
A method for producing a lithium ion secondary battery comprising a step of bringing at least a positive electrode active material into contact with water.
少なくとも正極活物質と水系バインダ樹脂と水とを混合し、第1正極ペーストを作製する正極ペースト作製工程を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 10,
A method for manufacturing a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode paste preparation step of preparing a first positive electrode paste by mixing at least a positive electrode active material, an aqueous binder resin, and water.
前記第1正極ペーストを正極基材の表面に塗布する塗布工程と、
上記正極基材の表面に塗布した上記第1正極ペーストを乾燥する正極ペースト乾燥工程を備え、
前記正極ペースト作製工程において、少なくとも正極活物質を水に接触させた時点から、上記正極ペースト乾燥工程において、上記第1正極ペーストの乾燥を開始するまでの時間を、8時間以内とする
リチウムイオン二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 11,
An application step of applying the first positive electrode paste to the surface of the positive electrode substrate;
A positive electrode paste drying step of drying the first positive electrode paste applied to the surface of the positive electrode substrate;
In the positive electrode paste preparation step, at least the positive electrode active material is brought into contact with water, and in the positive electrode paste drying step, the time from the start of drying of the first positive electrode paste is within 8 hours. A method for manufacturing a secondary battery.
前記正極ペースト作製工程において、少なくとも正極活物質を水に接触させた時点から、前記正極ペースト乾燥工程において、前記第1正極ペーストの乾燥を開始するまでの時間を、2時間以上とする
リチウムイオン二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 12,
In the positive electrode paste preparation step, at least a positive electrode active material is brought into contact with water, and in the positive electrode paste drying step, the time from the start of drying of the first positive electrode paste is 2 hours or more. A method for manufacturing a secondary battery.
前記塗布工程の後、前記第1正極ペーストを、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第1正極ペーストの表面に炭酸塩を生成させる、または
前記正極ペースト乾燥工程の後、上記第1正極ペーストを乾燥硬化させた第1硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第1硬化物の表面に炭酸塩を生成させる炭酸塩生成工程を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。 A method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 12 or claim 13,
After the coating step, the first positive electrode paste is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 to generate carbonate on the surface of the first positive electrode paste, or after the positive electrode paste drying step, Production of a lithium ion secondary battery comprising a carbonate generation step of generating carbonate on the surface of the first cured product by exposing the first cured product obtained by drying and curing the positive electrode paste to a gas atmosphere containing CO 2 Method.
前記正極活物質を水中に浸漬する浸漬工程と、
少なくとも上記水中に浸漬した正極活物質と溶剤系バインダ樹脂と溶剤とを混合し、第2正極ペーストを作製する正極ペースト作製工程と、を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 10,
An immersion step of immersing the positive electrode active material in water;
A method of manufacturing a lithium ion secondary battery comprising: a positive electrode paste preparation step of preparing a second positive electrode paste by mixing at least a positive electrode active material immersed in water, a solvent-based binder resin, and a solvent.
前記浸漬工程の後、前記正極ペースト作製工程の前に、前記水中に浸漬した正極活物質を乾燥する正極活物質乾燥工程を備え、
前記浸漬工程において正極活物質を水中に浸漬した時点から、上記正極活物質乾燥工程において上記正極活物質の乾燥を開始するまでの時間を、8時間以内とする
リチウムイオン二次電池の製造方法。 A method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 15,
After the immersion step, before the positive electrode paste preparation step, a positive electrode active material drying step for drying the positive electrode active material immersed in the water,
The manufacturing method of the lithium ion secondary battery which makes the time from the time of immersing a positive electrode active material in water in the said immersion process to the start of drying of the said positive electrode active material in the said positive electrode active material drying process within 8 hours.
前記浸漬工程において正極活物質を水中に浸漬した時点から、前記正極活物質乾燥工程において上記正極活物質の乾燥を開始するまでの時間を、2時間以上とする
リチウムイオン二次電池の製造方法。 A method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 16,
A method for producing a lithium ion secondary battery, wherein the time from when the positive electrode active material is immersed in water in the immersion step to when the positive electrode active material is dried in the positive electrode active material drying step is 2 hours or longer.
前記正極活物質乾燥工程の後、前記正極活物質を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記正極活物質の表面に炭酸塩を生成させる、または
前記第2正極ペーストを、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第2正極ペーストを構成する物質の表面に炭酸塩を生成させる、または
上記第2正極ペーストを乾燥硬化させた第2硬化物を、CO2を含むガス雰囲気に晒すことにより、上記第2硬化物の表面に炭酸塩を生成させる炭酸塩生成工程を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。 A method for producing a lithium ion secondary battery according to any one of claims 15 to 17,
After the positive electrode active material drying step, the positive electrode active material is exposed to a gas atmosphere containing CO 2 to generate carbonate on the surface of the positive electrode active material, or the second positive electrode paste is changed to CO 2 By exposing to a gas atmosphere containing carbon dioxide on the surface of the material constituting the second positive electrode paste, or by drying and curing the second positive electrode paste, the second cured product is converted into a gas atmosphere containing CO 2. A manufacturing method of a lithium ion secondary battery provided with a carbonate production process which produces carbonate on the surface of the 2nd above-mentioned hardened material by exposing.
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