JP2007242454A - Nonaqueous electrolytic solution secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolytic solution secondary battery in which reliability in high temperature storage is improved without reducing mass productivity and battery capacity. <P>SOLUTION: This is the nonaqueous electrolytic solution secondary battery which is equipped with an electrode group, nonaqueous electrolytic solution, and a gas absorbing agent to absorb gas generated in the battery, in which the electrode group includes a positive electrode having lithium containing complex oxide as a positive electrode material, a negative electrode having a material capable of storing and releasing metal lithium or lithium ion as a negative electrode material, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, in which the nonaqueous electrolytic solution contains nonaqueous solvent and lithium salt dissolved in it, and in which the gas absorbing agent contains a mesoporous material modified by amine. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、信頼性に優れた非水電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent reliability.

近年、携帯電話、携帯パソコン、携帯ビデオカメラといった民生用電子機器のポータブル化およびコードレス化が急速に進んでいる。このため、これらの電子機器の駆動用電源として、小型・軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まっている。   In recent years, consumer electronic devices such as cellular phones, portable personal computers, and portable video cameras are rapidly becoming portable and cordless. For this reason, as a power source for driving these electronic devices, there is an increasing demand for a secondary battery that is small and light and has a high energy density.

上記のような観点から、リチウム含有複合酸化物を正極活物質とし、リチウム金属、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な炭素材料、シリコン化合物、スズ化合物等を負極活物質とする非水電解液二次電池の開発が進められている。このような電池において、セパレータとしては、主としてポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などの微多孔膜が用いられ、非水電解液としては、非プロトン性の非水溶媒にLiBF4、LiPF6等のリチウム塩を溶解した溶液が用いられている。 From the above viewpoints, non-aqueous electrolysis using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode active material and lithium metal, a lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, a silicon compound, a tin compound, etc. as a negative electrode active material Liquid secondary batteries are being developed. In such a battery, a microporous membrane such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) is mainly used as a separator, and as a non-aqueous electrolyte, LiBF 4 , LiPF 6 or the like is used in an aprotic non-aqueous solvent. A solution in which the lithium salt is dissolved is used.

上記のような非水電解液二次電池は高い起電力を有するため、充電状態で高温保存すると、非水電解液中の非水溶媒が分解されやすくなる。非水溶媒が分解すると、二酸化炭素を主成分としたガスが発生することが知られている。   Since the non-aqueous electrolyte secondary battery as described above has a high electromotive force, the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte is easily decomposed when stored at a high temperature in a charged state. It is known that when the non-aqueous solvent is decomposed, a gas mainly composed of carbon dioxide is generated.

発生したガスは、電池内圧を上昇させる。このため、例えば、角形電池の場合には、外装ケースの変形または破損が生じる。円筒形電池の場合には、過充電時の安全性を確保するために封口板に設けられた内圧作動型電流遮断機構が、誤作動を起こす。   The generated gas increases the battery internal pressure. For this reason, for example, in the case of a rectangular battery, deformation or breakage of the outer case occurs. In the case of a cylindrical battery, the internal pressure operation type current interruption mechanism provided in the sealing plate in order to ensure the safety at the time of overcharge causes malfunction.

このように、非水溶媒を含む非水電解液二次電池では非水溶媒の分解が不可避であるため、上記諸問題を抑制する手段が強く求められている。例えば、分解ガスによる電池内圧の上昇を抑制するために、二酸化炭素を吸収する各種吸収剤を用いることが検討されている(特許文献1および特許文献2参照)。特許文献1には、二酸化炭素吸収剤として、周期表のI族またはII族の金属水酸化物、酸化物あるいは炭酸塩、またはゼオライト、二酸化炭素吸収能を有する鉄系脱酸素剤、金属リチウム、金属カルシウム、金属マグネシウム等を用いることが開示されている。特許文献2には、多孔質ガラス、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、活性白土等を二酸化炭素吸収剤として用いることが開示されている。   Thus, since the nonaqueous solvent secondary battery containing a nonaqueous solvent cannot avoid the decomposition of the nonaqueous solvent, a means for suppressing the above problems is strongly demanded. For example, in order to suppress an increase in battery internal pressure due to cracked gas, use of various absorbents that absorb carbon dioxide has been studied (see Patent Document 1 and Patent Document 2). In Patent Document 1, as a carbon dioxide absorbent, a group I or group II metal hydroxide, oxide or carbonate, or zeolite of the periodic table, an iron-based oxygen scavenger having carbon dioxide absorption capacity, metallic lithium, The use of metallic calcium, metallic magnesium or the like is disclosed. Patent Document 2 discloses the use of porous glass, silica gel, activated alumina, activated carbon, activated clay and the like as a carbon dioxide absorbent.

上述のように、非水電解液二次電池においては、従来から、二酸化炭素の発生による内圧の上昇に伴う信頼性の低下を抑制するための検討が行われてきている。しかし、上述した構成では、電池内圧の上昇を長期間安定して抑制することは困難である。なぜなら、特許文献3に記載されているように、ガス吸収剤が非水電解液と接するように配置されている場合には、ガス吸収剤が非水溶媒で湿潤し、ガス吸収剤としての機能が阻害されるからである。   As described above, in a non-aqueous electrolyte secondary battery, studies have been conventionally made to suppress a decrease in reliability associated with an increase in internal pressure due to the generation of carbon dioxide. However, with the above-described configuration, it is difficult to stably suppress an increase in battery internal pressure for a long period of time. Because, as described in Patent Document 3, when the gas absorbent is arranged so as to be in contact with the non-aqueous electrolyte, the gas absorbent is wetted with the non-aqueous solvent, and functions as a gas absorbent. It is because is inhibited.

一方で、従来から、SrO、CaO、BaO、MgO等をガス吸収剤として用い、そのガス吸収剤を非水溶媒と直接接触しないように配置することが提案されている(特許文献4参照)。また、ガス吸収材料と非水溶媒に対する疎液材とからなるガス吸収剤を用いることも提案されている(特許文献3参照)。
特開平10−255860号公報 特開平11−307131号公報 特開2003−77549号公報 特開平11−54154号公報
On the other hand, conventionally, it has been proposed to use SrO, CaO, BaO, MgO or the like as a gas absorbent and arrange the gas absorbent so as not to come into direct contact with a nonaqueous solvent (see Patent Document 4). It has also been proposed to use a gas absorbent comprising a gas absorbent material and a lyophobic material for a non-aqueous solvent (see Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-255860 Japanese Patent Laid-Open No. 11-307131 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-77549 JP-A-11-54154

しかしながら、ガス吸収剤を非水溶媒と直接接触しないように配置することは難しく、量産性の観点からも好ましくない。
また、ガス吸収材料と非水溶媒に対する疎液材とからなるガス吸収剤を用いる場合、疎液材にはガス吸収能がないので、ガス吸収剤のガス吸着能は、ガス吸収材料単体の場合と比べて低下する。そのため、二酸化炭素の発生による電池内圧の上昇に伴う信頼性の低下を抑制するためには、多量のガス吸収剤を電池内に添加しなければならず、電池内にガス吸収剤を設置するための大きな空間を設ける必要が生じる。電池内に大きな空間を設けると、電池内で電極群が占めることのできる体積が減少し、電池容量が低下するという問題が生じる。
However, it is difficult to dispose the gas absorbent so as not to come into direct contact with the non-aqueous solvent, which is not preferable from the viewpoint of mass productivity.
In addition, when using a gas absorbent consisting of a gas absorbent material and a lyophobic material for a non-aqueous solvent, the lyophobic material does not have a gas absorbing ability. It is lower than Therefore, in order to suppress a decrease in reliability due to an increase in the internal pressure of the battery due to the generation of carbon dioxide, a large amount of gas absorbent must be added to the battery, and the gas absorbent is installed in the battery. It is necessary to provide a large space. If a large space is provided in the battery, the volume that the electrode group can occupy in the battery is reduced, resulting in a problem that the battery capacity is reduced.

本発明は、上記問題に鑑み、量産性および電池容量を低下させることなく、高温保存時の信頼性を向上させた非水電解液二次電池を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that has improved reliability during high-temperature storage without reducing mass productivity and battery capacity.

本発明は、発明者らが鋭意研究を重ねた結果、アミンで修飾したメソポーラス材料が選択的に二酸化炭素を吸収し、そのガス吸収能力が非水電解液と接している場合でも低下しないことを見出したことに基づく。
つまり、本発明は、電極群、非水電解液および電池内で発生するガスを吸収するガス吸収剤を具備し、電極群が、リチウム含有複合酸化物を正極材料とする正極と、金属リチウムまたはリチウムイオンを吸蔵および放出し得る物質を負極材料とする負極と、正極と負極との間に介在するセパレータとを含み、非水電解液は、非水溶媒とそれに溶解したリチウム塩とを含み、ガス吸収剤は、アミンで修飾されたメソポーラス材料を含む非水電解液二次電池に関する。この非水電解液二次電池において、電極群、非水電解液およびガス吸収剤は、電池ケースに収容されており、その電池ケースは密閉されていることが好ましい。
As a result of the inventors' extensive research, the present invention shows that a mesoporous material modified with amine selectively absorbs carbon dioxide, and its gas absorption ability does not decrease even when it is in contact with a non-aqueous electrolyte. Based on finding.
That is, the present invention includes an electrode group, a non-aqueous electrolyte, and a gas absorbent that absorbs gas generated in the battery, and the electrode group includes a positive electrode using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode material, metallic lithium or Including a negative electrode having a negative electrode material as a material capable of inserting and extracting lithium ions, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, the non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved therein, The gas absorbent relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery including a mesoporous material modified with an amine. In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrode group, the non-aqueous electrolyte, and the gas absorbent are preferably housed in a battery case, and the battery case is preferably sealed.

メソポーラス材料は、メソポーラスシリカであることが好ましい。ガス吸収剤は、アミノ基含有シランカップリング剤とメソポーラス材料とを反応させることにより形成されたものであることが好ましい。   The mesoporous material is preferably mesoporous silica. The gas absorbent is preferably formed by reacting an amino group-containing silane coupling agent with a mesoporous material.

上記非水電解液二次電池において、ガス吸収剤による二酸化炭素の吸着量が、60℃、15kPaの環境下において、ガス吸収剤1kgあたり0.9mol以上であることが好ましい。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery, the amount of carbon dioxide adsorbed by the gas absorbent is preferably 0.9 mol or more per kg of the gas absorbent in an environment of 60 ° C. and 15 kPa.

上記ガス吸収剤は、1kgあたり3.5mol以上の前記アミン由来のアミノ基を含むことが好ましい。   The gas absorbent preferably contains 3.5 mol or more of amino groups derived from the amine per kg.

上記ガス吸収剤の細孔容積は、ガス吸収剤1gあたり0.07cm3以上2.0cm3以下であることが好ましい。 Pore volume of the gas absorbent is preferably 2.0 cm 3 or less 0.07 cm 3 or more per gas absorbent 1g.

上記ガス吸収剤は、非水電解液と接触していてもよいし、電池内に配置される絶縁部品に含まれていてもよい。ガス吸収剤が絶縁部品に含まれる場合、絶縁部品は、セパレータであることがさらに好ましい。   The gas absorbent may be in contact with the non-aqueous electrolyte, or may be included in an insulating component disposed in the battery. When the gas absorbent is included in the insulating component, the insulating component is more preferably a separator.

上記非水電解液二次電池の充電終止電圧は、4.3V以上であることが好ましい。   The end-of-charge voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery is preferably 4.3 V or higher.

本発明の非水電解液二次電池は、アミンで修飾されたメソポーラス材料を含むガス吸収剤を備える。このガス吸収剤は、非水電解液に接している場合でも、高温保存時に電池内で発生する二酸化炭素のようなガスの吸収能力が低下しない。よって、ガス吸収剤の配置場所が制限されない。このため、電池内に、ガス吸収剤を設置する場所を別に確保する必要がない。従って、量産性や電池容量を低下させることなく、高温保存時の信頼性を向上させることができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a gas absorbent containing a mesoporous material modified with an amine. Even when this gas absorbent is in contact with the non-aqueous electrolyte, the ability of absorbing gas such as carbon dioxide generated in the battery during high temperature storage does not decrease. Therefore, the arrangement location of the gas absorbent is not limited. For this reason, it is not necessary to ensure the place where a gas absorbent is installed in the battery. Therefore, the reliability at high temperature storage can be improved without reducing mass productivity and battery capacity.

本発明の非水電解液二次電池は、電極群、非水電解液、および電池内で発生するガスを吸収するガス吸収剤を具備する。電極群は、リチウム含有複合酸化物を正極材料とする正極、金属リチウムまたはリチウムイオンを吸蔵および放出し得る物質を負極材料とする負極、ならびに正極と負極との間に介在するセパレータを含む。非水電解液は、非水溶媒とそれに溶解したリチウム塩とを含む。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes an electrode group, a non-aqueous electrolyte, and a gas absorbent that absorbs gas generated in the battery. The electrode group includes a positive electrode using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode material, a negative electrode using a metal lithium or a substance capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode material, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved therein.

正極は、例えば、正極集電体とその上に担持された正極合剤層とから構成することができる。同様に、負極は、負極集電体とその上に担持された負極合剤層とから構成することができる。この場合、上記正極材料および負極材料は、それぞれ正極合剤層および負極合剤層に含まれる。   A positive electrode can be comprised from the positive electrode collector and the positive mix layer carry | supported on it, for example. Similarly, the negative electrode can be composed of a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer carried thereon. In this case, the positive electrode material and the negative electrode material are included in the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer, respectively.

ガス吸収剤は、アミンで修飾されたメソポーラス材料を含む。メソポーラス材料は、二酸化炭素の吸着能を有するアミノ基をその細孔内に高密度に固定するための支持体として機能する。メソポーラス材料の細孔内に固定されたアミノ基は、二酸化炭素の吸着場であり、このアミノ基と二酸化炭素との反応により、カルバメートが生成する。こうして、アミノ基に二酸化炭素が固定される。   The gas absorbent includes a mesoporous material modified with an amine. The mesoporous material functions as a support for fixing amino groups having carbon dioxide adsorption ability in the pores at high density. The amino group fixed in the pores of the mesoporous material is an adsorption field of carbon dioxide, and carbamate is generated by the reaction of this amino group and carbon dioxide. In this way, carbon dioxide is fixed to the amino group.

このようなガス吸収剤は、非水電解液に含まれる非水溶媒に湿潤することなく、二酸化炭素を選択的に吸収できる。よって、このガス吸収剤を、例えば、正極合剤層、負極合剤層、セパレータのような、非水溶媒に直接接触する場所に設置することが可能である。このため、電池内に、ガス吸収剤を配置する空間を別に設ける必要がないので、実施が容易となり、量産性の観点からも好ましい。
また、非水溶媒に対する疎液材を必要としないため、ガス吸収剤の能力を最大限に発揮することが可能である。
さらには、上記のように、電池内に、ガス吸収剤を配置する空間を別に設ける必要がないため、正極および負極の大きさを小さくする必要がない。よって、電池容量を低下させることがない。
Such a gas absorbent can selectively absorb carbon dioxide without being wetted by the non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte. Therefore, it is possible to install this gas absorbent in a place that is in direct contact with a non-aqueous solvent, such as a positive electrode mixture layer, a negative electrode mixture layer, and a separator. For this reason, since it is not necessary to provide a space for disposing the gas absorbent in the battery, implementation is facilitated, which is preferable from the viewpoint of mass productivity.
Moreover, since the lyophobic material for the non-aqueous solvent is not required, the ability of the gas absorbent can be maximized.
Furthermore, as described above, since it is not necessary to provide a space for disposing the gas absorbent in the battery, it is not necessary to reduce the size of the positive electrode and the negative electrode. Therefore, the battery capacity is not reduced.

メソポーラス材料とは、孔径が2〜50nmの細孔(メソ孔)を有する材料である。例えば、メソポーラスシリカ、ならびにヘテロ原子を含むメタロシリケート、非ケイ素系酸化物、硫化物、リン酸塩、白金等からなるメソポーラス材料が挙げられる。   The mesoporous material is a material having pores (mesopores) having a pore diameter of 2 to 50 nm. Examples thereof include mesoporous silica and mesoporous materials composed of metallosilicates containing heteroatoms, non-silicon oxides, sulfides, phosphates, platinum, and the like.

図1に、メソポーラスシリカの構造の一例を示す。図1に示されるメソポーラスシリカは、ケイ素原子を含む筒状体1が、その開口部を同じ方向に向けて複数個集合している形態を有する。なお、メソポーラス材料は、これ以外の構造を有していてもよい。   FIG. 1 shows an example of the structure of mesoporous silica. The mesoporous silica shown in FIG. 1 has a form in which a plurality of cylindrical bodies 1 containing silicon atoms are gathered with their openings directed in the same direction. Note that the mesoporous material may have a structure other than this.

メソポーラス材料は、アミンにより修飾されている。このようにアミンにより修飾されることにより、メソポーラス材料のメソ孔内の内壁には、例えば、アミノ基が導入されることになる。
このとき、修飾するアミンは、分子内に1つ以上のアミノ基を有していてもよい。導入されるアミノ基は、水素原子が他の置換基に置換されていてもよいし、置換されていなくてもよい。例えば、置換アミノ基がメソ孔内に導入される場合、そのアミノ基は、第1級アミノ基、第2級アミノ基、または第3級アミノ基であってもよい。
また、上記のようなアミノ基を、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、上記アミノ基は、例えば、メソポーラス材料の内壁との間に介在する、炭化水素鎖のようなスペーサー部を有していてもよい。
The mesoporous material is modified with an amine. By thus modifying with an amine, for example, an amino group is introduced into the inner wall of the mesopores of the mesoporous material.
At this time, the amine to be modified may have one or more amino groups in the molecule. In the amino group to be introduced, the hydrogen atom may be substituted with another substituent or may not be substituted. For example, when a substituted amino group is introduced into the mesopore, the amino group may be a primary amino group, a secondary amino group, or a tertiary amino group.
Moreover, you may use the above amino groups in combination of 2 or more types.
Furthermore, the amino group may have a spacer portion such as a hydrocarbon chain interposed between the inner wall of the mesoporous material.

アミノ基の水素原子が置換されている場合、その置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基などが好ましい。   When the hydrogen atom of the amino group is substituted, the substituent is preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a phenyl group or the like.

このようなガス吸収剤は、分子内に1つ以上のアミノ基を有する分子とメソポーラス材料とを反応させることにより、作製することができる。例えば、メソポーラス材料と、有機官能性基を有するシランカップリング剤とを用いるグラフト法により形成することができる。   Such a gas absorbent can be produced by reacting a molecule having one or more amino groups in the molecule with a mesoporous material. For example, it can be formed by a graft method using a mesoporous material and a silane coupling agent having an organic functional group.

まず、メソポーラス材料とシランカップリング剤とを化学反応させる。この反応は、所定の溶媒中で行うことが好ましい。すなわち、メソポーラス材料とシランカップリング剤とを所定の溶媒と混合して、反応混合物とすることが好ましい。反応温度は、特に限定されない。なお、含まれる溶媒の沸点までその反応混合物を加熱し、その反応混合物を還流させながら、メソポーラス材料とシランカップリング剤とを反応させることが好ましい。これにより、メソポーラス材料とシランカップリング剤との反応を促進することができる。   First, a mesoporous material and a silane coupling agent are chemically reacted. This reaction is preferably performed in a predetermined solvent. That is, it is preferable to mix the mesoporous material and the silane coupling agent with a predetermined solvent to obtain a reaction mixture. The reaction temperature is not particularly limited. In addition, it is preferable to react the mesoporous material and the silane coupling agent while heating the reaction mixture to the boiling point of the solvent contained and refluxing the reaction mixture. Thereby, reaction with a mesoporous material and a silane coupling agent can be accelerated | stimulated.

上記反応に用いられる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ベンゼン、(脱水)トルエン、キシレン、アセトン、酢酸エチル、メチルセロソルブおよびテトラヒドロフラン等の有機溶媒を用いることができる。なかでも、(脱水)トルエンが好ましい。   Examples of the solvent used in the above reaction include organic solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, benzene, (dehydrated) toluene, xylene, acetone, ethyl acetate, methyl cellosolve, and tetrahydrofuran. Of these, (dehydrated) toluene is preferred.

次いで、反応後の混合物をろ過し、ろ別された固形分を洗浄し、乾燥することにより、細孔内にシランカップリング剤が導入されたメソポーラス材料を得ることができる。   Subsequently, the mesoporous material in which the silane coupling agent is introduced into the pores can be obtained by filtering the mixture after the reaction, washing the filtered solid content, and drying.

シランカップリング剤が有する有機官能性基は、アミノ基であってもよいし、そうでなくてもよい。シランカップリング剤の有機官能性基がアミノ基である場合、上記反応により、メソポーラス材料のメソ孔内に、アミノ基が導入される。
シランカップリング剤の有機官能性基がアミノ基でない場合、その有機官能性基がアミノ基に置換する。有機官能性基のアミノ基への置換は、公知の方法で行うことができる。
The organic functional group possessed by the silane coupling agent may or may not be an amino group. When the organic functional group of the silane coupling agent is an amino group, the amino group is introduced into the mesopores of the mesoporous material by the above reaction.
When the organic functional group of the silane coupling agent is not an amino group, the organic functional group is substituted with an amino group. Substitution of an organic functional group to an amino group can be performed by a known method.

このように、本発明においては、グラフト法を用いて、メソポーラス材料のメソ孔内に、アミノ基を導入している。含浸法では、図2に示されるように、ガス吸収成分3が、メソポーラス材料2のメソ孔4を塞ぐことがある。このため、比表面積が小さくなり、ガスの吸着速度が遅くなる。一方、グラフト法を用いることにより、図3に示されるように、従来の含浸法と比較して、メソポーラス材料2のメソ孔4内に、そのメソ孔4を塞ぐことなく、ガス吸収成分(アミノ基)3を均一にかつ高密度に導入することが可能となる。このため、含浸法で作製したガス吸収剤と比較して、ガスの吸着速度を向上させることができる。   Thus, in the present invention, amino groups are introduced into the mesopores of the mesoporous material using the graft method. In the impregnation method, the gas absorption component 3 may block the mesopores 4 of the mesoporous material 2 as shown in FIG. For this reason, a specific surface area becomes small and the adsorption speed of gas becomes slow. On the other hand, by using the graft method, as shown in FIG. 3, compared with the conventional impregnation method, the mesopores 4 of the mesoporous material 2 are not clogged with the gas-absorbing component (amino). It is possible to introduce the group 3) uniformly and at a high density. For this reason, compared with the gas absorbent produced by the impregnation method, the gas adsorption rate can be improved.

シランカップリング剤としては、上記のように、アミノ基を有するものおよび有しないものの両方を用いることができる。その例としては、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−メチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、(3−トリメトキシシリルプロピル)ジエチレントリアミン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、N−ビニルベンジル−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(塩酸塩)、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。   As the silane coupling agent, both those having an amino group and those having no amino group can be used as described above. Examples thereof include 3-aminopropyltriethoxysilane, N-methyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl). -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, (3-trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane , Methyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl Lutris (β-methoxyethoxy) silane, N-vinylbenzyl-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane (hydrochloride), γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyl Dichlorosilane, trimethylchlorosilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, p-aminophenyltrimethoxysilane, N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane Etc. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.

これらのなかでも、アミノ基を分子内に有するもの(アミノ基含有シランカップリング剤)が好ましい。特に、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−メチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、および(3−トリメトキシシリルプロピル)ジエチレントリアミンよりなる群から選択される少なくとも1種のアミノ基含有シランカップリング剤が好ましい。なお、アミノ含有シランカップリン剤は、その分子内に、2つ以上のアミノ基を有していてもよい。   Among these, those having an amino group in the molecule (amino group-containing silane coupling agent) are preferable. In particular, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-methyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3- At least one amino group-containing silane coupling agent selected from the group consisting of aminopropylmethyldimethoxysilane and (3-trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine is preferred. The amino-containing silane coupling agent may have two or more amino groups in the molecule.

メソポーラス材料に結合したシランカップリング剤の量は、メソポーラス材料とシランカップリング剤の合計の、約0.1〜75質量%、好ましくは約1〜60質量%、さらに好ましくは約2.5〜50質量%である。シランカップリング剤の量が約0.1質量%未満であると、CO2の吸着能が小さくなりすぎる。その量が約75質量%を超えると、シランカップリング剤の量が過剰となり経済的でない。なお、メソポーラス材料に結合したシランカップリング剤の量は、シランカップリング剤が結合したメソポーラス材料を熱重量分析または化学分析に供して、C、H、Nの含有量を計測することにより求めることができる。 The amount of the silane coupling agent bound to the mesoporous material is about 0.1 to 75% by weight, preferably about 1 to 60% by weight, more preferably about 2.5 to about the total of the mesoporous material and the silane coupling agent. 50% by mass. If the amount of the silane coupling agent is less than about 0.1% by mass, the CO 2 adsorption capacity becomes too small. When the amount exceeds about 75% by mass, the amount of the silane coupling agent becomes excessive, which is not economical. The amount of the silane coupling agent bonded to the mesoporous material is determined by subjecting the mesoporous material bonded with the silane coupling agent to thermogravimetric analysis or chemical analysis and measuring the contents of C, H, and N. Can do.

メソポーラス材料としては、上記のなかでも、メソポーラスシリカが最も好ましい。メソポーラスシリカは、2nm〜50nmの範囲内のほぼ均一な細孔径、規則的な構造、および大きな比表面積と細孔容積を有することを主な特徴とする。例えば、メソポーラスシリカとゼオライトとを比較すると、メソポーラスシリカの孔径は、ゼオライトの孔径よりも大きい。このため、メソポーラスシリカは、比較的大きな分子をその細孔内に導入できる。すなわち、シランカップリング剤を細孔内に化学的に結合する場合、メソポーラスシリカはゼオライトに比べその自由度が大きい。また、メソポーラスシリカはほぼ均一な細孔径を有しているために、不均一な細孔を有する物質に比べ、より均一な化学修飾が可能であると考えられる。このような理由により、メソポーラス材料の中でも、メソポーラスシリカが好ましい。   As the mesoporous material, mesoporous silica is most preferable among the above. Mesoporous silica is mainly characterized by having a substantially uniform pore diameter in the range of 2 nm to 50 nm, a regular structure, and a large specific surface area and pore volume. For example, when mesoporous silica and zeolite are compared, the pore diameter of mesoporous silica is larger than the pore diameter of zeolite. For this reason, mesoporous silica can introduce relatively large molecules into its pores. That is, when the silane coupling agent is chemically bonded in the pores, mesoporous silica has a greater degree of freedom than zeolite. In addition, since mesoporous silica has a substantially uniform pore diameter, it is considered that more uniform chemical modification is possible than a substance having non-uniform pores. For these reasons, mesoporous silica is preferable among the mesoporous materials.

ガス吸収剤の二酸化炭素の吸着能力は、特に限定されるものではないが、大きい方が望ましい。よって、高温時に電池内に二酸化炭素が発生し始める状態を想定して、60℃、15kPaの環境下、二酸化炭素の吸着量が0.9mol/kg以上である吸着剤を用いることが望ましい。
ガス吸収剤の二酸化炭素の吸着能力は、メソ孔内に導入されるアミノ基の量を調節することにより、制御することができる。
The adsorption capacity of the gas absorbent for carbon dioxide is not particularly limited, but a larger one is desirable. Therefore, it is desirable to use an adsorbent having an adsorption amount of carbon dioxide of 0.9 mol / kg or more in an environment of 60 ° C. and 15 kPa, assuming a state where carbon dioxide starts to be generated in the battery at a high temperature.
The adsorption capacity of the gas absorbent for carbon dioxide can be controlled by adjusting the amount of amino groups introduced into the mesopores.

ガス吸収剤の細孔容積は、ガス吸収剤1gあたり0.07〜2.0cm3であることが好ましく、さらには、0.11〜0.88cm3であることがさらに好ましい。細孔容積が0.07cm3/gより小さいと、二酸化炭素の吸着能力が低下し、十分な効果が発揮されない。その細孔容積が2.0cm3/gより大きいと、ガス吸収剤の強度が低下し、取り扱いが困難になる。 The pore volume of the gas absorbent is preferably 0.07 to 2.0 cm 3 per 1 g of the gas absorbent, and more preferably 0.11 to 0.88 cm 3 . When the pore volume is smaller than 0.07 cm 3 / g, the carbon dioxide adsorption ability is lowered and a sufficient effect is not exhibited. When the pore volume is larger than 2.0 cm 3 / g, the strength of the gas absorbent is lowered and handling becomes difficult.

ガス吸収剤における、前記アミンに由来するアミノ基の含有量は、ガス吸収剤1kgあたり3.5mol以上であることが好ましい。そのアミノ基の含有量が3.5mol/kgより少ないと、二酸化炭素をトラップするサイトが減少するため、吸着能力が低下する。このため、本発明の効果が十分に発揮されなくなる。
また、アミノ基の含有量は、10mol/kg以下であることが好ましい。アミノ基の含有量が10mol/kgより多いと、細孔が閉塞してしまい、二酸化炭素の吸着速度が著しく低下するからである。
The content of the amino group derived from the amine in the gas absorbent is preferably 3.5 mol or more per kg of the gas absorbent. If the content of the amino group is less than 3.5 mol / kg, the number of sites that trap carbon dioxide is reduced, so that the adsorption capacity is lowered. For this reason, the effect of this invention is not fully exhibited.
Moreover, it is preferable that content of an amino group is 10 mol / kg or less. This is because if the amino group content is more than 10 mol / kg, the pores are blocked, and the adsorption rate of carbon dioxide is remarkably reduced.

本発明の非水電解液二次電池は、ガス吸収剤を含んでいるため、充電終止電圧を4.3V以上とすることができる。ガス吸収剤を含まない従来の電池では、その充電終止電圧を4.3V以上とすると、充電状態での高温保存時に、電池内に大量のガスが発生し、電池が破損することがある。しかし、電池内にガス吸収剤を添加することにより、そのガス吸収剤が、電池内に発生したガスを吸収する。このため、高い電圧まで充電され、その状態で高温保存されたとしても、その信頼性を維持することができる。   Since the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a gas absorbent, the end-of-charge voltage can be set to 4.3 V or higher. In a conventional battery that does not include a gas absorbent, if the end-of-charge voltage is 4.3 V or more, a large amount of gas is generated in the battery during high-temperature storage in a charged state, and the battery may be damaged. However, by adding a gas absorbent into the battery, the gas absorbent absorbs the gas generated in the battery. For this reason, even if it is charged to a high voltage and stored at a high temperature in that state, its reliability can be maintained.

ガス吸収剤は、非水電解液に含まれる非水溶媒と接していても、二酸化炭素の吸着能力が低下しない。このため、ガス吸収剤は、限定されるものではないが、非水電解液に接する部分、例えば、正極合剤層、負極合剤層、および/またはセパレータに添加することができる。   Even if the gas absorbent is in contact with the non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte, the carbon dioxide adsorption capacity does not decrease. For this reason, the gas absorbent is not limited, but can be added to a portion in contact with the non-aqueous electrolyte, for example, a positive electrode mixture layer, a negative electrode mixture layer, and / or a separator.

上記のように、正極および負極は、集電体およびその上に担持された合剤層とから構成することができる。例えば、正極は、正極材料(正極活物質)、バインダー、溶媒および必要に応じて増粘剤を混合して、スラリーを得、そのスラリーを集電体上に塗布し、乾燥することにより得られる。負極についても、正極と同様にして作製される。
よって、ガス吸収剤が正極合剤層および/または負極合剤層に含まれる場合、ガス吸収剤は、上記スラリーの混練工程で、そのスラリーに添加してもよいし、混錬後のスラリーに添加してもよい。
ガス吸収剤が合剤層に添加される場合、その量は、活物質100重量部あたり0.1〜10重量部であることが好ましい。合剤層へのガス吸収剤の添加量が著しく少ないと、得られるガス吸収効果が小さくなる。一方、その添加量が著しく多いと、合剤層に充填可能な活物質量が減少するため、電池容量が顕著に低下する。ガス吸収剤のより好ましい添加量は、活物質100重量部あたり0.5〜5重量部である。
As described above, the positive electrode and the negative electrode can be composed of a current collector and a mixture layer supported thereon. For example, the positive electrode is obtained by mixing a positive electrode material (positive electrode active material), a binder, a solvent, and a thickener as necessary to obtain a slurry, applying the slurry onto a current collector, and drying the slurry. . The negative electrode is also produced in the same manner as the positive electrode.
Therefore, when the gas absorbent is contained in the positive electrode mixture layer and / or the negative electrode mixture layer, the gas absorbent may be added to the slurry in the slurry kneading step, or the kneaded slurry may be added to the slurry after kneading. It may be added.
When the gas absorbent is added to the mixture layer, the amount is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the active material. When the amount of the gas absorbent added to the mixture layer is extremely small, the resulting gas absorption effect is reduced. On the other hand, when the amount of addition is remarkably large, the amount of active material that can be filled in the mixture layer is reduced, so that the battery capacity is significantly reduced. A more preferable addition amount of the gas absorbent is 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the active material.

また、ガス吸収剤は、絶縁性が高いため、例えば、粉体状で電池内に直接設置してもよい。また、電池容量の低下を引き起こさないという観点から、ガス吸収剤は、電池内に設置される絶縁部品に、樹脂とともに成型して用いてもよい。例えば、円筒形電池の場合には、電極群の上下部に配置される絶縁板として、角形電池の場合には、電極群の上部に配置される絶縁枠体として、ガス吸収剤を樹脂とともに成型することが可能である。   Further, since the gas absorbent has high insulating properties, it may be installed directly in the battery in the form of powder, for example. Further, from the viewpoint of not causing a decrease in battery capacity, the gas absorbent may be molded and used together with a resin on an insulating part installed in the battery. For example, in the case of a cylindrical battery, a gas absorbent is molded together with a resin as an insulating plate disposed above and below the electrode group, and in the case of a square battery, an insulating frame disposed above the electrode group. Is possible.

ガス吸収剤の成型時に用いられる樹脂としては、100℃以上の融点を持つ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、化学的安定性の観点から、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、フェノール樹脂を用いることが好ましい。   As the resin used for molding the gas absorbent, a resin having a melting point of 100 ° C. or higher is preferable. Such resins include polyethylene resin (PE), polypropylene resin (PP), ethylene tetrafluoride / perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer resin (PFA), polyphenylene sulfide resin (PPS) from the viewpoint of chemical stability. ), Polyethylene terephthalate resin (PET), and phenol resin are preferably used.

また、このようなガス吸収剤を含む多孔質層を、正極および/または負極上に形成してもよい。   Moreover, you may form the porous layer containing such a gas absorbent on a positive electrode and / or a negative electrode.

あるいは、ガス吸収剤を、アクリルゴム系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂などの樹脂と共に混錬し、薄膜に成型することにより、セパレータとして用いることもできる。このとき、従来からセパレータとして用いられている、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂からなる多孔質膜と、ガス吸収剤を含む薄膜とを積層したものを、セパレータとして用いることも可能である。または、上記のような多孔質膜の内部に、ガス吸収剤を含浸させてもよい。   Alternatively, the gas absorbent can be used as a separator by kneading together with a resin such as an acrylic rubber-based resin, a fluorine-based resin, a polyethylene oxide-based resin, or a polyacrylonitrile-based resin and molding it into a thin film. At this time, a laminate in which a porous film made of a polyolefin-based resin such as polyethylene or polypropylene and a thin film containing a gas absorbent, which has been conventionally used as a separator, can be used as a separator. Alternatively, a gas absorbent may be impregnated inside the porous membrane as described above.

本発明において、正極材料としては、リチウム含有複合酸化物が用いられる。リチウム含有複合酸化物は、高容量を有するが、充電状態における高温下での保存において、非水電解液との反応性が高く、CO2ガスを発生させやすい。よって、電池内にガス吸収剤を添加することにより、正極材料にリチウム含有複合酸化物を用い、高温下充電状態で保存した場合でも、発生するCO2ガスを吸収できる。このため、電池の信頼性を向上させることができる。 In the present invention, a lithium-containing composite oxide is used as the positive electrode material. Although the lithium-containing composite oxide has a high capacity, it is highly reactive with a non-aqueous electrolyte and easily generates CO 2 gas when stored at a high temperature in a charged state. Therefore, by adding a gas absorbent in the battery, even when the lithium-containing composite oxide is used as the positive electrode material and stored in a charged state at a high temperature, the generated CO 2 gas can be absorbed. For this reason, the reliability of a battery can be improved.

リチウム含有複合酸化物としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。その例には、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi1-y2、LixCof1-fz、LixNi1-yy2(M=Ti、V、Mn、またはFe)、LixCoaNibc2(M=Ti、Mn、Al、Mg、Fe、またはZr)、LixMn24、およびLixMn2-yy4(M=Na、Mg、Sc、Y、Fe、Co、Ni、Ti、Zr、Cu、Zn、Al、Pb、またはSb)が挙げられる。ここで、x=0〜1.2、y=0〜0.9、f=0.9〜0.98、z=2.0〜2.3、a+b+c=1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c<1である。なお、x値は、その酸化物の作製時の値であり、充放電により増減する。また、これらの酸化物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the lithium-containing composite oxide include lithium-containing transition metal oxides. Examples thereof, Li x CoO 2, Li x NiO 2, Li x MnO 2, Li x Co y Ni 1-y O 2, Li x Co f V 1-f O z, Li x Ni 1-y M y O 2 (M = Ti, V, Mn, or Fe), Li x Co a Ni b McO 2 (M = Ti, Mn, Al, Mg, Fe, or Zr), Li x Mn 2 O 4 , and li x Mn 2-y M y O 4 (M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Ti, Zr, Cu, Zn, Al, Pb , or Sb,) and the like. Here, x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9, f = 0.9 to 0.98, z = 2.0 to 2.3, a + b + c = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c <1. In addition, x value is a value at the time of preparation of the oxide, and it increases / decreases by charging / discharging. Moreover, these oxides may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

上記のようなリチウム含有遷移金属酸化物は、例えば、リチウムの炭酸塩、硝酸塩、酸化物または水酸化物と、コバルト、マンガン、ニッケル等の遷移金属の炭酸塩、硝酸塩、酸化物または水酸化物とを所望の割合で混合・粉砕し、焼成する方法により作製することができる。または、溶液反応により合成することができる。
リチウム含有遷移金属酸化物の合成は、焼成法で行うことが好ましく、その焼成温度は、混合された化合物の一部が分解、溶融する温度、例えば、250〜1500℃であることが好ましい。焼成時間は1〜80時間であることが好ましい。焼成ガス雰囲気は、空気、酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれでもよく、特に限定されない。
Examples of the lithium-containing transition metal oxide include lithium carbonate, nitrate, oxide or hydroxide, and transition metal carbonate, nitrate, oxide or hydroxide of cobalt, manganese, nickel and the like. Can be prepared by a method of mixing, pulverizing and firing at a desired ratio. Alternatively, it can be synthesized by solution reaction.
The lithium-containing transition metal oxide is preferably synthesized by a firing method, and the firing temperature is preferably a temperature at which a part of the mixed compound is decomposed and melted, for example, 250 to 1500 ° C. The firing time is preferably 1 to 80 hours. The firing gas atmosphere may be any of air, an oxidizing atmosphere, and a reducing atmosphere, and is not particularly limited.

正極合剤層には、上記正極材料の他に、導電剤が含まれる。この導電剤としては、構成された電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛およびアセチレンブラックが特に好ましい。   The positive electrode mixture layer contains a conductive agent in addition to the positive electrode material. As the conductive agent, an electronically conductive material that does not cause a chemical change in a configured battery can be used. Examples of such materials include graphites such as natural graphite (flaky graphite, etc.), artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, carbon Examples include fibers. These may be used alone or in combination of two or more. Among these conductive agents, artificial graphite and acetylene black are particularly preferable.

正極合剤層における導電剤の量は、特に限定されないが、正極合剤層の1〜50重量%であることが好ましく、特に1〜30重量%であることが好ましい。例えば、カーボンまたはグラファイトを導電剤として用いる場合、その量は、正極合剤層の2〜15重量%であることが好ましい。   The amount of the conductive agent in the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight of the positive electrode mixture layer, and particularly preferably 1 to 30% by weight. For example, when carbon or graphite is used as the conductive agent, the amount is preferably 2 to 15% by weight of the positive electrode mixture layer.

次に、本発明の非水電解液二次電池に用いられる負極および非水電解液について説明する。
負極および非水電解液には、従来から非水電解液二次電池に用いられている負極および非水電解液を、特に限定なく用いることができる。
Next, the negative electrode and nonaqueous electrolyte used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
As the negative electrode and the non-aqueous electrolyte, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte conventionally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used without particular limitation.

負極も、上記のように、例えば、負極集電体とその上に担持された負極合剤層とから構成することができる。負極合剤層には、それを構成する主材料である負極材料が含まれる。この負極材料としては、リチウム金属、リチウム合金などの合金、金属間化合物、炭素材料、有機化合物、無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物等のリチウムイオンを吸蔵・放出できる化合物を用いることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのなかでは、炭素材料が特に好ましい。   As described above, the negative electrode can also be composed of, for example, a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer carried thereon. The negative electrode mixture layer includes a negative electrode material that is a main material constituting the negative electrode mixture layer. As this negative electrode material, lithium metal, lithium alloy alloys, intermetallic compounds, carbon materials, organic compounds, inorganic compounds, metal complexes, organic polymer compounds, and other compounds capable of inserting and extracting lithium ions can be used. . These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a carbon material is particularly preferable.

炭素材料の平均粒子サイズは、0.1〜60μmが好ましく、0.5〜30μmが特に好ましい。炭素材料の比表面積は1〜10m2/gであることが好ましい。なかでも、炭素六角平面の間隔(d002)が3.35〜3.4Åであり、c軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が100Å以上である黒鉛が特に好ましい。 The average particle size of the carbon material is preferably from 0.1 to 60 μm, particularly preferably from 0.5 to 30 μm. The specific surface area of the carbon material is preferably 1 to 10 m 2 / g. Among these, graphite having a carbon hexagonal plane interval (d 002 ) of 3.35 to 3.4 mm and a crystallite size (Lc) in the c-axis direction of 100 mm or more is particularly preferable.

非水電解液は、非水溶媒およびそれに溶解したリチウム塩を含む。非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状カルボン酸エステルなどが好ましく用いられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4などを用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent is preferably a cyclic carbonate such as ethylene carbonate or propylene carbonate, a chain carbonate such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate, or a cyclic carboxylic acid ester such as γ-butyrolactone or γ-valerolactone. Used. These may be used alone or in combination of two or more.
As the lithium salt, LiPF 6 , LiBF 4 or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

セパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。なかでも、耐有機溶剤性と疎水性の観点から、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを少なくとも1種含むオレフィン系ポリマー、ガラス繊維などから作製されたシートまたは不織布をセパレータとして用いることが好ましい。また、セパレータは、一定の温度以上で孔を閉塞し、内部抵抗を上昇させる機能を持つことが好ましい。   As the separator, an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Especially, it is preferable to use as a separator the sheet | seat or nonwoven fabric produced from the olefin polymer and glass fiber etc. which contain at least 1 sort (s) of polypropylene, polyethylene, etc. from an organic solvent resistance and hydrophobic viewpoint. In addition, the separator preferably has a function of closing the holes at a certain temperature or higher and increasing the internal resistance.

セパレータの細孔の孔径は、正極および/または負極より脱離した活物質、結着剤および/または導電剤が透過しない範囲であることが望ましく、例えば、0.01〜1μmであることが望ましい。セパレータの空孔率は、電子やイオンの透過性、セパレータの素材、膜厚等に応じて決定されるが、一般的には30〜80%であることが望ましい。
セパレータの厚みは、一般的には、10〜300μmである。
The pore diameter of the separator pores is desirably in a range in which the active material, binder and / or conductive agent desorbed from the positive electrode and / or the negative electrode does not permeate, for example, 0.01 to 1 μm is desirable. . The porosity of the separator is determined according to the permeability of electrons and ions, the material of the separator, the film thickness, and the like, but is generally desirably 30 to 80%.
The thickness of the separator is generally 10 to 300 μm.

また、ガス吸収剤を含む薄膜と、上記多孔性膜、シートまたは不織布とを積層したものを、セパレータとして用いることもできる。   Moreover, what laminated | stacked the thin film containing a gas absorbent and the said porous membrane, a sheet | seat, or a nonwoven fabric can also be used as a separator.

電池の形状は、特に限定はなく、円筒形、偏平形および角形のいずれでもよい。また、誤動作時にも安全を確保できるように、電池は、例えば、電池の内圧が所定の圧力となったときに電池内のガスを放出する圧開放型安全弁、電池の内圧が所定の圧力となったときに電流を遮断する安全弁等を備えることが好ましい。   The shape of the battery is not particularly limited, and may be any of a cylindrical shape, a flat shape, and a square shape. In order to ensure safety even in the case of malfunction, the battery is, for example, a pressure relief safety valve that releases the gas in the battery when the internal pressure of the battery reaches a predetermined pressure, and the internal pressure of the battery becomes a predetermined pressure. It is preferable to provide a safety valve that cuts off the current when

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.

《ガス吸収剤の合成》
(i)メソポーラス材料の作製
種々のメソポーラスシリカを以下に示す方法により作製した。
<Synthesis of gas absorbent>
(I) Production of mesoporous materials Various mesoporous silicas were produced by the following method.

(メソポーラスシリカSBA−15の作製)
ポリエチレンオキサイド鎖−ポリプロピレンオキサイド鎖−ポリエチレンオキサイド鎖を有するトリブロックコポリマー(EO20PO70EO20(アルドリッチ社製))50gを、蒸留水1.3dm3に溶解させた溶液に、テトラエトキシシラン(キシダ化学(株)製)110gを添加し、5分間撹拌した。
(Preparation of mesoporous silica SBA-15)
Polyethylene oxide chain - polypropylene oxide chain - a triblock copolymer (EO 20 PO 70 EO 20 (Aldrich)) having a polyethylene oxide chain 50 g, to a solution prepared by dissolving in distilled water 1.3dm 3, tetraethoxysilane (Kishida 110 g of Chemical Co., Ltd. was added and stirred for 5 minutes.

次に、この溶液に、36容量%塩酸(和光純薬工業(株)製)175cm3を30分間かけて添加した。この後、35℃で20時間、撹拌し、その後、95℃で24時間、さらに撹拌した。 Next, 175 cm 3 of 36 vol% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution over 30 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at 35 ° C. for 20 hours, and further stirred at 95 ° C. for 24 hours.

生成した固形物を、吸引濾過により回収し、蒸留水4dm3で洗浄した。この固形物を70℃に保持した恒温槽中にて12時間乾燥し、その後、550℃で8時間焼成して、メソポーラスシリカSBA−15を得た。 The produced solid was collected by suction filtration and washed with 4 dm 3 of distilled water. This solid was dried in a thermostatic bath maintained at 70 ° C. for 12 hours and then calcined at 550 ° C. for 8 hours to obtain mesoporous silica SBA-15.

(メソポーラスシリカwSBA−15の作製)
6.0gのメソポーラスシリカSBA−15を95℃の蒸留水250cm3に加え、2時間煮沸処理を行った。この後、吸引濾過により回収した固形物を、60℃に保持した恒温槽中にて12時間乾燥して、メソポーラスシリカwSBA−15を得た。
(Preparation of mesoporous silica wSBA-15)
6.0 g of mesoporous silica SBA-15 was added to 250 cm 3 of distilled water at 95 ° C. and boiled for 2 hours. Then, the solid substance collect | recovered by suction filtration was dried for 12 hours in the thermostat hold | maintained at 60 degreeC, and mesoporous silica wSBA-15 was obtained.

(メソポーラスシリカMSU−Hの作製)
ポリエチレンオキサイド鎖−ポリプロピレンオキサイド鎖−ポリエチレンオキサイド鎖を有するトリブロックコポリマー(EO20PO70EO20(アルドリッチ社製))50gを蒸留水1.4dm3に溶解させた溶液に、氷酢酸(キシダ化学(株)製)15cm3およびケイ酸ナトリウム溶液(3号)(キシダ化学(株)製)72.5cm3を添加した。この溶液を、45℃で20時間、撹拌し、その後、100℃で20時間、さらに撹拌した。
生成した固形物を吸引濾過により回収し、蒸留水4dm3で洗浄した。この固形物を60℃に保持した恒温槽中にて12時間乾燥し、その後、550℃で8時間焼成して、メソポーラスシリカMSU−Hを得た。
(Preparation of mesoporous silica MSU-H)
To a solution of 50 g of a triblock copolymer having a polyethylene oxide chain-polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain (EO 20 PO 70 EO 20 (Aldrich)) in 1.4 dm 3 of distilled water, glacial acetic acid (Kishida Chemical ( 15 cm 3 ) and 72.5 cm 3 of sodium silicate solution (No. 3) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) were added. The solution was stirred at 45 ° C. for 20 hours and then further stirred at 100 ° C. for 20 hours.
The produced solid was collected by suction filtration and washed with 4 dm 3 of distilled water. This solid was dried in a thermostatic bath maintained at 60 ° C. for 12 hours and then calcined at 550 ° C. for 8 hours to obtain mesoporous silica MSU-H.

(メソポーラスシリカwMSU−Hの作製)
6.0gのメソポーラスシリカMSU−Hを95℃の蒸留水250cm3に加え、2時間煮沸処理を行った。この後、吸引濾過により回収した固形物を60℃に保持した恒温槽中にて12時間乾燥して、メソポーラスシリカwMSU−Hを得た。
(Preparation of mesoporous silica wMSU-H)
6.0 g of mesoporous silica MSU-H was added to 250 cm 3 of distilled water at 95 ° C. and boiled for 2 hours. Then, the solid substance collect | recovered by suction filtration was dried for 12 hours in the thermostat hold | maintained at 60 degreeC, and mesoporous silica wMSU-H was obtained.

(メソポーラスシリカMCM−48の作製)
蒸留水110cm3に、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(ナカライテスク(株)製)15gおよび水酸化ナトリウム(和光純薬工業(株)製)2gを60℃で溶解させた。この溶液に、20gのテトラエトキシシラン(キシダ化学(株)製)を添加した。この後、その溶液を、60℃で1時間半、攪拌し、この後、オートクレーブに移して、90℃で72時間、さらに加熱した。
生成した固形物を吸引濾過により回収し、蒸留水で洗浄した。この固形物を60℃に保持した恒温槽中にて12時間乾燥し、その後、500℃で12時間焼成して、メソポーラスシリカMCM−48を得た。
(Preparation of mesoporous silica MCM-48)
In 110 cm 3 of distilled water, 15 g of hexadecyltrimethylammonium bromide (manufactured by Nacalai Tesque) and 2 g of sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved at 60 ° C. To this solution, 20 g of tetraethoxysilane (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was added. Thereafter, the solution was stirred at 60 ° C. for 1.5 hours, then transferred to an autoclave and further heated at 90 ° C. for 72 hours.
The produced solid was collected by suction filtration and washed with distilled water. This solid was dried in a thermostatic bath maintained at 60 ° C. for 12 hours and then calcined at 500 ° C. for 12 hours to obtain mesoporous silica MCM-48.

(メソポーラスシリカwMCM−48の作製)
6.0gのメソポーラスシリカMCM−48を95℃の蒸留水250cm3に加え、2時間煮沸処理を行った。この後、吸引濾過により回収した固形物を60℃に保持した恒温槽中にて12時間乾燥して、メソポーラスシリカwMCM−48を得た。
(Preparation of mesoporous silica wMCM-48)
6.0 g of mesoporous silica MCM-48 was added to 250 cm 3 of distilled water at 95 ° C. and boiled for 2 hours. Then, the solid substance collect | recovered by suction filtration was dried for 12 hours in the thermostat hold | maintained at 60 degreeC, and mesoporous silica wMCM-48 was obtained.

(メソポーラスシリカSBA−3の作製)
蒸留水120cm3に臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(ナカライテスク(株)製)4.4gおよび36容量%塩酸(和光純薬工業(株)製)20cm3を溶解させ、さらに10gのテトラエトキシシラン(キシダ化学株式会社製)を添加した。この後、この溶液を、室温で4時間攪拌した。
生成した固形物を吸引濾過により回収し、蒸留水で洗浄した。この固形物を室温にて12時間乾燥し、その後、500℃で4時間焼成して、メソポーラスシリカSBA−3を得た。
(Preparation of mesoporous silica SBA-3)
In 120 cm 3 of distilled water, 4.4 g of hexadecyltrimethylammonium bromide (manufactured by Nacalai Tesque) and 20 cm 3 of 36 vol% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are dissolved, and further 10 g of tetraethoxysilane ( Kishida Chemical Co., Ltd.) was added. After this time, the solution was stirred at room temperature for 4 hours.
The produced solid was collected by suction filtration and washed with distilled water. This solid was dried at room temperature for 12 hours and then calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain mesoporous silica SBA-3.

(ii)ガス吸収剤の作製
(ガス吸収剤APS/SBA−15(g)の作製)
上記のようにして得られたメソポーラスシリカSBA−15を120℃の恒温槽中にて乾燥した。この後、所定量のメソポーラスシリカSBA−15を、脱水トルエン(和光純薬工業(株)製)に添加して、この混合物を撹拌した。次いで、その混合物に、アミノ基含有シランカップリング剤である3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APS)(アルドリッチ社製)を、所定量添加した。その後、この混合物を、不活性ガスであるアルゴン気流中にて、110℃で24時間、還流しながら撹拌した。
(Ii) Production of gas absorbent (production of gas absorbent APS / SBA-15 (g))
The mesoporous silica SBA-15 obtained as described above was dried in a constant temperature bath at 120 ° C. Thereafter, a predetermined amount of mesoporous silica SBA-15 was added to dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the mixture was stirred. Next, a predetermined amount of 3-aminopropyltriethoxysilane (APS) (manufactured by Aldrich), which is an amino group-containing silane coupling agent, was added to the mixture. Thereafter, this mixture was stirred while refluxing at 110 ° C. for 24 hours in an inert gas argon stream.

この後、その混合物を室温まで放冷し、混合物を、吸引濾過して回収した固体物質を、脱水トルエン(和光純薬工業(株)製)で洗浄した。次に、その固体物質を、60℃の恒温槽中にて12時間乾燥して、アミノ基が導入されたガス吸収剤APS/SBA−15(g)を得た。   Thereafter, the mixture was allowed to cool to room temperature, and the solid material collected by suction filtration was washed with dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Next, the solid substance was dried in a constant temperature bath at 60 ° C. for 12 hours to obtain a gas absorbent APS / SBA-15 (g) into which an amino group was introduced.

(MAPS/SBA−15(g)の作製)
APSの代わりに、N−メチル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン(MAPS)を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤MAPS/SBA−15(g)を得た。
(Production of MAPS / SBA-15 (g))
Gas absorbent MAPS / SBA-15 (g) was used in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that N-methyl-3-aminopropyltriethoxysilane (MAPS) was used instead of APS. Obtained.

(AEAPS/SBA−15(g)の作製)
APSの代わりに、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AEAPS)を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤AEAPS/SBA−15(g)を得た。
(Production of AEAPS / SBA-15 (g))
A gas absorbent AEAPS / SBA- was used in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPS) was used instead of APS. 15 (g) was obtained.

(AEAPMS/SBA−15(g)の作製)
APSの代わりに、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(AEAPMS)を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤AEAPMS/SBA−15(g)を得た。
(Production of AEAPMS / SBA-15 (g))
A gas absorbent AEAPMS / SBA- was used in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane (AEAPMS) was used instead of APS. 15 (g) was obtained.

(TA/SBA−15(g)の作製)
APSの代わりに、(3−トリメトキシシリルプロピル)ジエチレントリアミン(TA)を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤TA/SBA−15(g)を得た。
(Production of TA / SBA-15 (g))
Gas absorbent TA / SBA-15 (g) was obtained in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that (3-trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine (TA) was used instead of APS. .

(APS/wSBA−15(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカwSBA−15を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤APS/wSBA−15(g)を得た。
(Production of APS / wSBA-15 (g))
A gas absorbent APS / wSBA-15 (g) was obtained in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that mesoporous silica wSBA-15 was used instead of mesoporous silica SBA-15.

(AEAPS/wSBA−15(g)の作製)
APSの代わりに、AEAPSを用いたこと以外、APS/wSBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤AEAPS/wSBA−15(g)を得た。
(Production of AEAPS / wSBA-15 (g))
A gas absorbent AEAPS / wSBA-15 (g) was obtained in the same manner as APS / wSBA-15 (g) except that AEAPS was used instead of APS.

(TA/wSBA−15(g)の作製)
APSの代わりに、TAを用いたこと以外、APS/wSBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤TA/wSBA−15(g)を得た。
(Production of TA / wSBA-15 (g))
Gas absorbent TA / wSBA-15 (g) was obtained in the same manner as APS / wSBA-15 (g) except that TA was used instead of APS.

(APS/MSU−H(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカMSU−Hを用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤APS/MSU−H(g)を得た。
(Production of APS / MSU-H (g))
A gas absorbent APS / MSU-H (g) was obtained in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that mesoporous silica MSU-H was used instead of mesoporous silica SBA-15.

(TA/MSU−H(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカMSU−Hを用い、APSの代わりにTAを用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤TA/MSU−H(g)を得た。
(Production of TA / MSU-H (g))
In the same manner as APS / SBA-15 (g), except that mesoporous silica MSU-H was used instead of mesoporous silica SBA-15 and TA was used instead of APS, gas absorbent TA / MSU-H ( g) was obtained.

(APS/MCM−48(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカMCM−48を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤APS/MCM−48(g)を得た。
(Preparation of APS / MCM-48 (g))
A gas absorbent APS / MCM-48 (g) was obtained in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that mesoporous silica MCM-48 was used instead of mesoporous silica SBA-15.

(TA/MCM−48(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカMCM−48を用い、APSの代わりにTAを用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤TA/MCM−48(g)を得た。
(Production of TA / MCM-48 (g))
Gas absorbent TA / MCM-48 (as in APS / SBA-15 (g), except that mesoporous silica MCM-48 was used instead of mesoporous silica SBA-15, and TA was used instead of APS. g) was obtained.

(APS/wMCM−48(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカwMCM−48を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤APS/wMCM−48(g)を得た。
(Preparation of APS / wMCM-48 (g))
A gas absorbent APS / wMCM-48 (g) was obtained in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that mesoporous silica wMCM-48 was used instead of mesoporous silica SBA-15.

(TA/wMCM−48(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカwMCM−48を用い、APSの代わりにTAを用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤TA/wMCM−48(g)を得た。
(Production of TA / wMCM-48 (g))
The gas absorbent TA / wMCM-48 (g) was used in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that mesoporous silica wMCM-48 was used instead of mesoporous silica SBA-15 and TA was used instead of APS. g) was obtained.

(APS/SBA−3(g)の作製)
メソポーラスシリカSBA−15の代わりに、メソポーラスシリカSBA−3を用いたこと以外、APS/SBA−15(g)と同様にして、ガス吸収剤APS/SBA−3(g)を得た。
(Production of APS / SBA-3 (g))
A gas absorbent APS / SBA-3 (g) was obtained in the same manner as APS / SBA-15 (g) except that mesoporous silica SBA-3 was used instead of mesoporous silica SBA-15.

(TA/wMSU−H(g)(1)の作製)
120℃に保持した恒温槽中にて6時間、メソポーラスシリカwMSU−Hを乾燥した。乾燥後のメソポーラスシリカwMSU−Hの5.0gを脱水トルエン250cm3(和光純薬工業(株)製)に添加し、5分間撹拌した後、これにTA50cm3を添加した。この混合物を、アルゴンガス気流中にて、110℃で24時間、還流させながら撹拌した。この後、その混合物を室温まで冷却した。
(Production of TA / wMSU-H (g) (1))
The mesoporous silica wMSU-H was dried for 6 hours in a thermostatic bath maintained at 120 ° C. 5.0 g of dried mesoporous silica wMSU-H was added to 250 cm 3 of dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and stirred for 5 minutes, and then 50 cm 3 of TA was added thereto. This mixture was stirred while refluxing at 110 ° C. for 24 hours in an argon gas stream. After this time, the mixture was cooled to room temperature.

次に、冷却した混合物を吸引濾過して、固形物を回収した。その固形分を、脱水トルエン200cm3(和光純薬工業(株)製)で洗浄し、その後、60℃に保持した恒温槽中にて1夜乾燥して、ガス吸収剤TA/wMSU−H(g)(1)を得た。 The cooled mixture was then filtered with suction to recover the solid. The solid content was washed with dehydrated toluene 200 cm 3 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and then dried overnight in a thermostatic bath maintained at 60 ° C., and the gas absorbent TA / wMSU-H ( g) (1) was obtained.

(TA/wMSU−H(g)(2)の作製)
上記のようにして得られたガス吸収剤TA/wMSU−H(g)(1)を、上記と同様にして、さらにTAで処理して、アミノ基の担持量を増加させた吸収剤TA/wMSU−H(g)(2)を得た。
(Production of TA / wMSU-H (g) (2))
The gas absorbent TA / wMSU-H (g) (1) obtained as described above was further treated with TA in the same manner as described above, so that the absorbent TA / wMSU-H (g) (2) was obtained.

(APS/SBA−15(i)の作製)
含浸法により、ガス吸収剤APS/SBA−15(i)を、以下のようにして作製した。
SBA−15にAPSを撹拌しながら少量ずつ添加した後、この混合物を水蒸気を飽和させた25℃のデシケーター中で、24時間放置した。次いで、水蒸気を飽和させた60℃のデシケーター中で、さらに24時間放置した。その後、この混合物を60℃の恒温槽中にて一夜乾燥して、アミノ基含有シランカップリング剤で処理された吸収剤APS/SBA−15(i)を得た。
(Production of APS / SBA-15 (i))
A gas absorbent APS / SBA-15 (i) was produced by the impregnation method as follows.
After adding APS to SBA-15 with stirring, the mixture was allowed to stand for 24 hours in a desiccator at 25 ° C. saturated with water vapor. Then, it was further left for 24 hours in a desiccator at 60 ° C. saturated with water vapor. Then, this mixture was dried overnight in a 60 degreeC thermostat, and absorbent APS / SBA-15 (i) processed with the amino group containing silane coupling agent was obtained.

(iii)メソポーラスシリカおよびガス吸収剤の物性評価
得られた種々のメソポーラスシリカおよびガス吸収剤について、その比表面積、平均細孔径および細孔容積を、N2ガスを用いたBET法により測定した。得られた結果を表1に示す。
(Iii) Evaluation of physical properties of mesoporous silica and gas absorbent The various mesoporous silica and gas absorbent obtained were measured for their specific surface area, average pore diameter and pore volume by the BET method using N 2 gas. The obtained results are shown in Table 1.

また、ガス吸収剤1kgあたりに導入されたアミノ基の含有量(モル数)を、熱重量分析およびC、H、N元素についての化学分析により測定した。得られた結果を表1に示す。   Further, the content (number of moles) of amino groups introduced per 1 kg of the gas absorbent was measured by thermogravimetric analysis and chemical analysis of C, H, and N elements. The obtained results are shown in Table 1.

さらに、ガス吸収剤のCO2吸着能力を、以下に示す方法により測定した。ここで、作製したガス吸収剤のCO2吸着能を調べるための試験装置は、ガス吸収剤充填用カラム、原料ガスボンベ、真空ポンプ、切り替え弁から構成される。この装置は、シーケンスコントローラーで所定の切り替え弁を開閉することにより、一定温度・圧力条件でのCO2の吸着/脱着等の試験が可能となっている。
CO215容積%、水分12容積%、残りがN2であるガスを、1.5gのガス吸収剤に、60℃の環境下で吸着させることにより破過曲線を作成し、15kPaにおけるCO2の吸着量を見積もった。得られた結果を、表1に示す。
Furthermore, the CO 2 adsorption capacity of the gas absorbent was measured by the method shown below. Here, the test apparatus for examining the CO 2 adsorption ability of the produced gas absorbent is composed of a gas absorbent filling column, a raw material gas cylinder, a vacuum pump, and a switching valve. This apparatus can perform tests such as adsorption / desorption of CO 2 under a constant temperature and pressure condition by opening and closing a predetermined switching valve with a sequence controller.
A breakthrough curve was created by adsorbing 15% by volume of CO 2 , 12% by volume of water, and the remaining N 2 to 1.5 g of gas absorbent in an environment of 60 ° C., and CO 2 at 15 kPa. The amount of adsorption was estimated. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2007242454
Figure 2007242454

《実施例1》
(a)正極の作製
正極活物質としてLiCoO2(平均粒径8μm、BET法による比表面積4.2m2/g)を用い、この活物質100重量部に、導電剤であるアセチレンブラックを3重量部、結着剤であるポリフッ化ビニリデンを4重量部、ガス吸収剤であるAPS/SBA−15(g)を2重量部、および適量のN−メチル−2−ピロリドンを加え、攪拌・混合して、ペースト状の正極合剤を得た。なお、ポリフッ化ビニリデンは、予めN−メチル−2−ピロリドンに溶解した状態で用いた。
Example 1
(A) Production of positive electrode LiCoO 2 (average particle diameter 8 μm, specific surface area 4.2 m 2 / g by BET method) was used as a positive electrode active material, and 3 parts by weight of acetylene black as a conductive agent was added to 100 parts by weight of this active material. 4 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, 2 parts by weight of APS / SBA-15 (g) as a gas absorbent, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone are stirred and mixed. Thus, a paste-like positive electrode mixture was obtained. Polyvinylidene fluoride was used in a state of being previously dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone.

次に、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に、前記ペースト状正極合剤を塗布し、塗膜を乾燥し、ローラーで圧延した。得られた極板を、所定寸法に裁断して、正極を得た。   Next, the said paste-form positive mix was apply | coated to both surfaces of the collector which consists of 20-micrometer-thick aluminum foil, the coating film was dried, and it rolled with the roller. The obtained electrode plate was cut into a predetermined size to obtain a positive electrode.

以下に、正極活物質として用いたLiCoO2の調製法を述べる。
まず、硫酸コバルトを溶解させた金属塩水溶液を調製した。前記金属塩水溶液を攪拌しながら50℃に維持し、その水溶液中に、水酸化ナトリウムを30重量%含む水溶液を滴下し、中和することにより、水酸化コバルトの沈殿を生成させた。
この水酸化コバルトの沈殿を濾過し、水洗し、空気中で乾燥させ、次いで400℃で5時間焼成して、酸化コバルトを得た。得られた酸化コバルトは、粉末X線回折により、単一相であることが確認された。
Hereinafter, a method for preparing LiCoO 2 used as the positive electrode active material will be described.
First, an aqueous metal salt solution in which cobalt sulfate was dissolved was prepared. The aqueous metal salt solution was maintained at 50 ° C. with stirring, and an aqueous solution containing 30% by weight of sodium hydroxide was dropped into the aqueous solution and neutralized to produce a precipitate of cobalt hydroxide.
The cobalt hydroxide precipitate was filtered, washed with water, dried in air, and then calcined at 400 ° C. for 5 hours to obtain cobalt oxide. The obtained cobalt oxide was confirmed to be a single phase by powder X-ray diffraction.

次に、得られた酸化コバルトと炭酸リチウムとをCoの原子数とLiの原子数の比が1:1になるように混合した。この混合物を950℃で10時間焼成した。この後、その焼成物を、粉砕してレーザー回折法で得られる累積50%粒径が8μmの粉末とすることにより、目的とするLiCoO2を得た。得られたLiCoO2は、粉末X線回折により六方晶構造の単一相を有することが確認された。 Next, the obtained cobalt oxide and lithium carbonate were mixed so that the ratio of the number of Co atoms to the number of Li atoms was 1: 1. This mixture was calcined at 950 ° C. for 10 hours. Thereafter, the fired product was pulverized to obtain a powder having a cumulative 50% particle size of 8 μm obtained by a laser diffraction method, thereby obtaining the target LiCoO 2 . The obtained LiCoO 2 was confirmed to have a single phase of hexagonal crystal structure by powder X-ray diffraction.

(b)負極の作製
平均粒径が約20μmになるように粉砕・分級した鱗片状黒鉛100重量部に、結着剤であるスチレン−ブタジエンゴムを2.5重量部混合した。この混合物に、鱗片状黒鉛100重量部あたり1重量部のカルボキシメチルセルロース(CMC)を含むCMC水溶液を加え、攪拌・混合して、ペースト状負極合剤を得た。
(B) Production of negative electrode 2.5 parts by weight of styrene-butadiene rubber as a binder was mixed with 100 parts by weight of flaky graphite that had been pulverized and classified so that the average particle diameter was about 20 μm. To this mixture, a CMC aqueous solution containing 1 part by weight of carboxymethylcellulose (CMC) per 100 parts by weight of flaky graphite was added, and stirred and mixed to obtain a paste-like negative electrode mixture.

次に、厚さ15μmの銅箔からなる集電体の両面に、前記ペースト状負極合剤を塗布し、塗膜を乾燥し、ローラーで圧延した。得られた極板を所定寸法に裁断して、負極を得た。   Next, the paste-like negative electrode mixture was applied to both surfaces of a current collector made of a copper foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried and rolled with a roller. The obtained electrode plate was cut into a predetermined size to obtain a negative electrode.

(c)電池の組立
上記のようにして得られた正極および負極を用いて、角形非水電解液二次電池(厚さ5.2mm、幅34mm、高さ50mm、設計容量800mAh)を組み立てた。図4に、実施例で作製した角形電池の一部を切り欠いた斜視図を示す。
(C) Battery assembly A square nonaqueous electrolyte secondary battery (thickness 5.2 mm, width 34 mm, height 50 mm, design capacity 800 mAh) was assembled using the positive electrode and the negative electrode obtained as described above. . FIG. 4 is a perspective view in which a part of the prismatic battery manufactured in the example is cut out.

この角形電池は以下のようにして組み立てた。
帯状の正極と負極とを、厚さ25μmの微多孔性ポリエチレン樹脂製セパレータを介して、渦巻き状に捲回して、極板群11を作製した。正極および負極には、それぞれアルミニウム製正極リード12およびニッケル製負極リード13を溶接した。極板群の上部にポリエチレン樹脂製絶縁枠体16を装着し、肉厚0.25mmのアルミニウム製電池ケース14の内部に収容した。正極リード12の他端は、アルミニウム製封口板15の内面にスポット溶接した。また、負極リード13の他端は、封口板15の中心部に、絶縁材19を介して取り付けられたニッケル製負極端子17の下部にスポット溶接した。
次いで、電池ケース14の開口端部と封口板15の周縁部とをレーザー溶接した。そして、所定量の非水電解液を注入口から注入し、最後に注入口を、アルミニウム製の栓18で封じて、電池を完成させた。
This rectangular battery was assembled as follows.
The strip-shaped positive electrode and the negative electrode were wound in a spiral shape through a separator made of a microporous polyethylene resin having a thickness of 25 μm to produce the electrode plate group 11. An aluminum positive electrode lead 12 and a nickel negative electrode lead 13 were welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively. An insulating frame 16 made of polyethylene resin was mounted on the upper part of the electrode plate group and housed inside an aluminum battery case 14 having a thickness of 0.25 mm. The other end of the positive electrode lead 12 was spot welded to the inner surface of the aluminum sealing plate 15. The other end of the negative electrode lead 13 was spot welded to the lower part of a nickel negative electrode terminal 17 attached to the center of the sealing plate 15 via an insulating material 19.
Next, the open end of the battery case 14 and the peripheral edge of the sealing plate 15 were laser welded. Then, a predetermined amount of non-aqueous electrolyte was injected from the injection port, and finally the injection port was sealed with an aluminum plug 18 to complete the battery.

非水電解液には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの体積比30:70の混合溶媒100重量部にビニレンカーボネート1重量部を加え、1.0mol/Lの濃度になるようにLiPF6を溶解したものを用いた。 In the non-aqueous electrolyte, 1 part by weight of vinylene carbonate is added to 100 parts by weight of a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 30:70, and LiPF 6 is dissolved to a concentration of 1.0 mol / L. What was done was used.

《実施例2》
ガス吸収剤として、APS/SBA−15(i)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 2
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that APS / SBA-15 (i) was used as the gas absorbent.

《実施例3》
ガス吸収剤として、MAPS/SBA−15(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 3
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that MAPS / SBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例4》
ガス吸収剤として、AEAPS/SBA−15(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 4
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that AEAPS / SBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例5》
ガス吸収剤として、AEAPMS/SBA−15(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 5
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that AEAPMS / SBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例6》
ガス吸収剤として、TA/SBA−15(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 6
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that TA / SBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例7》
ガス吸収剤として、APS/wSBA−15(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 7
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that APS / wSBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例8》
ガス吸収剤として、AEAPS/wSBA−15(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 8
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that AEAPS / wSBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例9》
ガス吸収剤として、TA/wSBA−15(g)を用いた以外は、実施例1と同様にして、電池9を作製した。
Example 9
A battery 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that TA / wSBA-15 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例10》
ガス吸収剤として、APS/MSU−H(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 10
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that APS / MSU-H (g) was used as the gas absorbent.

《実施例11》
ガス吸収剤として、TA/MSU−H(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 11
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that TA / MSU-H (g) was used as the gas absorbent.

《実施例12》
ガス吸収剤として、TA/wMSU−H(g)(1)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 12
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that TA / wMSU-H (g) (1) was used as the gas absorbent.

《実施例13》
ガス吸収剤として、TA/wMSU−H(g)(2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 13
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that TA / wMSU-H (g) (2) was used as the gas absorbent.

《実施例14》
ガス吸収剤として、APS/MCM−48(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 14
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that APS / MCM-48 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例15》
ガス吸収剤として、TA/MCM−48(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 15
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that TA / MCM-48 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例16》
ガス吸収剤として、APS/wMCM−48(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 16
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that APS / wMCM-48 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例17》
ガス吸収剤として、TA/wMCM−48(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 17
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that TA / wMCM-48 (g) was used as the gas absorbent.

《実施例18》
ガス吸収剤として、APS/SBA−3(g)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
Example 18
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that APS / SBA-3 (g) was used as the gas absorbent.

《比較例1》
ガス吸収剤を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 1 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the gas absorbent was not used.

《比較例2》
ガス吸収剤として、Y型ゼオライト(東ソー株式会社製)(比表面積 410m2/g、平均細孔径0.74nm、細孔容積0.48cm3/g、CO2吸着量0.03mol/kg)を用いた。このこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 2 >>
As a gas absorbent, Y-type zeolite (manufactured by Tosoh Corporation) (specific surface area 410 m 2 / g, average pore diameter 0.74 nm, pore volume 0.48 cm 3 / g, CO 2 adsorption amount 0.03 mol / kg) Using. A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except for this.

《比較例3》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカSBA−15を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 3 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica SBA-15 was used instead of the gas absorbent.

《比較例4》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカwSBA−15を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 4 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica wSBA-15 was used instead of the gas absorbent.

《比較例5》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカMSU−Hを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 5 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica MSU-H was used instead of the gas absorbent.

《比較例6》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカwMSU−Hを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 6 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica wMSU-H was used instead of the gas absorbent.

《比較例7》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカMCM−48を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 7 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica MCM-48 was used instead of the gas absorbent.

《比較例8》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカwMCM−48を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 8 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica wMCM-48 was used instead of the gas absorbent.

《比較例9》
ガス吸収剤の代わりに、メソポーラスシリカSBA−3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。
<< Comparative Example 9 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that mesoporous silica SBA-3 was used instead of the gas absorbent.

《実験評価》
(i)初期充放電
実施例1〜18および比較例1〜9の電池をそれぞれ3個ずつ、25℃環境下にて、以下のような充放電サイクルを3回繰り返し、慣らし充放電を行った。充電は、電流値160mA、充電終止電圧4.2Vの定電流充電とした。放電は、電流値160mA、放電終止電圧3.0Vの定電流放電とした。この慣らし充放電において、2回目のサイクルにおける放電容量と3回目のサイクルにおける放電容量がほぼ一致することが確認された。
《Experimental evaluation》
(I) Initial charging / discharging Each of the batteries of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 9 was repeated three times in a 25 ° C. environment, and the following charging / discharging cycle was repeated three times to perform acclimation charging / discharging. . The charging was constant current charging with a current value of 160 mA and a charge end voltage of 4.2 V. The discharge was a constant current discharge with a current value of 160 mA and a discharge end voltage of 3.0 V. In this break-in charging / discharging, it was confirmed that the discharge capacity in the second cycle almost coincided with the discharge capacity in the third cycle.

次に、これらの電池を、それぞれ1個ずつ、充電電圧を4.2V、4.3Vまたは4.4Vとした高温保存試験に供した。   Next, one of each of these batteries was subjected to a high-temperature storage test at a charging voltage of 4.2 V, 4.3 V, or 4.4 V.

(ii)4.2V高温保存試験
初期充放電が終了した放電状態の電池を、25℃環境下にて、4.2Vの定電圧充電を2時間行った。この充電では、最大電流値800mAとした。充電状態の電池厚みをマイクロメーターを用いて測定し、その厚みをT1とした。測定位置は、ケースの中央部とした。その後、80℃環境下に48時間放置した。放置後の電池を25℃まで冷却し、電池厚みを同様に測定し、その厚みをT2とした。電池の膨れ量をT2−T1と定義し、この膨れ量を、高温保存時のガス発生による電池ケースの変形量の指標とした。得られた結果を表2に示す。
(Ii) 4.2V high-temperature storage test The battery in the discharged state after the completion of the initial charge / discharge was charged with a constant voltage of 4.2V for 2 hours in a 25 ° C environment. In this charging, the maximum current value was set to 800 mA. The battery thickness in a charged state was measured using a micrometer, and the thickness was defined as T1. The measurement position was the center of the case. Thereafter, it was left in an 80 ° C. environment for 48 hours. The battery after standing was cooled to 25 ° C., the battery thickness was measured in the same manner, and the thickness was defined as T2. The amount of swelling of the battery was defined as T2-T1, and this amount of swelling was used as an index of the amount of deformation of the battery case due to gas generation during high-temperature storage. The obtained results are shown in Table 2.

(iii)4.3V高温保存試験
充電電圧値を4.3Vとしたこと以外は、4.2V高温保存試験と同様にして電池の膨れ量を測定した。得られた結果を表2に示す。
(Iii) 4.3V high-temperature storage test The amount of battery swelling was measured in the same manner as the 4.2V high-temperature storage test except that the charge voltage value was 4.3V. The obtained results are shown in Table 2.

(iv)4.4V高温保存試験
充電電圧値を4.4Vとしたこと以外は、4.2V高温保存試験と同様にして電池の膨れ量を測定した。得られた結果を表2に示す。
なお、表2には、用いたガス吸収剤の種類も示す。
(Iv) 4.4V high-temperature storage test The amount of battery swelling was measured in the same manner as the 4.2V high-temperature storage test except that the charging voltage value was 4.4V. The obtained results are shown in Table 2.
Table 2 also shows the types of gas absorbents used.

Figure 2007242454
Figure 2007242454

ガス吸収剤を添加しなかった比較例1の電池と比べて、アミンで修飾されたメソポーラスシリカをガス吸収剤として添加した実施例1〜18の電池は、いずれの電圧値の高温保存試験においても、電池の膨れを抑制できていることがわかる。一方で、一般的なガス吸収剤であるY型ゼオライトを用いた比較例2の電池では、ほとんど電池の膨れを抑制できないという結果になった。これは、アミンで修飾されたメソポーラスシリカをガス吸収剤として用いた場合、非水電解液の主成分である極性有機溶媒に湿潤することなくCO2ガスの吸着能を維持できたのに対し、Y型ゼオライトでは極性有機溶媒に湿潤してしまい、本来有するCO2ガスの吸着能を失ってしまったためと考えられる。
以上のように、非水電解液と接する位置に配置しても、アミンで修飾されたメソポーラスシリカを含むガス吸収剤は、CO2ガスの吸収能を失うことなく、電池の高温保存時の膨れによる変形を抑制することができることが明らかになった。
Compared with the battery of Comparative Example 1 in which no gas absorbent was added, the batteries of Examples 1 to 18 in which mesoporous silica modified with amine was added as a gas absorbent were used in the high-temperature storage test at any voltage value. It can be seen that the swelling of the battery can be suppressed. On the other hand, the battery of Comparative Example 2 using Y-type zeolite, which is a general gas absorbent, resulted in almost no battery swelling. This is because, when mesoporous silica modified with amine was used as a gas absorbent, the adsorption ability of CO 2 gas could be maintained without being wetted by the polar organic solvent which is the main component of the non-aqueous electrolyte, This is probably because the Y-type zeolite has been wetted by the polar organic solvent and has lost its original ability to adsorb CO 2 gas.
As described above, even when the gas absorbent containing the mesoporous silica modified with amine is disposed at a position in contact with the non-aqueous electrolyte, it does not lose its ability to absorb CO 2 gas and swells when the battery is stored at high temperature. It became clear that the deformation due to can be suppressed.

また、各種メソポーラスシリカのみを用いた比較例3〜9の電池は、ほとんど電池の膨れを抑制する効果がないことがわかる。これは、表1に示すように、メソポーラスシリカにはCO2ガスの吸収能がないためであり、メソポーラスシリカにCO2ガスの吸収能を付与するためには、アミンで修飾することが必要であることがわかる。 Moreover, it turns out that the battery of Comparative Examples 3-9 using only various mesoporous silica has the effect which hardly suppresses the swelling of a battery. This is because, as shown in Table 1, the mesoporous silica is for absorption incompetent of CO 2 gas, in order to impart the absorption capacity of the CO 2 gas in the mesoporous silica must be modified with amine I know that there is.

さらに、同じアミノ基含有シランカップリング剤(APS)とメソポーラスシリカ(SBA−15)を用い、異なる修飾法で作製したガス吸収剤を用いた実施例1の電池と実施例2の電池とを比較すると、実施例1の電池に比べ、実施例2の電池の方が、膨れ抑制効果が小さいことがわかる。実施例2の電池で用いたガス吸収剤APS/SBA−15(i)は、表1に示すように、比較的多くのアミンを含有し、一定のCO2吸着量を示すもののガス吸収剤に細孔を有さず、比表面積も用いたガス吸収剤の中では著しく小さい。このため、高温保存試験時、電池内部で起こるCO2の発生速度に対してガス吸収剤のCO2吸着速度が追いつかず、結果として、電池内部の圧力が増加し、電池ケースの変形が引き起こされたと推定される。この結果より、アミノ基のメソポーラス材料への導入は、グラフト法を用いることが好ましいことがわかる。 Furthermore, the battery of Example 1 and the battery of Example 2 using the same amino group-containing silane coupling agent (APS) and mesoporous silica (SBA-15) and using a gas absorbent prepared by different modification methods were compared. Then, it can be seen that the battery of Example 2 has a smaller swelling suppression effect than the battery of Example 1. As shown in Table 1, the gas absorbent APS / SBA-15 (i) used in the battery of Example 2 contained a relatively large amount of amine and exhibited a certain amount of CO 2 adsorption. It is extremely small among gas absorbents that do not have pores and also use a specific surface area. Therefore, during high-temperature storage test, not follow the CO 2 adsorption rate of the gas absorbent for the occurrence rate of CO 2 that occurs in the battery, resulting in increased pressure inside the battery, the deformation of the battery case caused It is estimated that From this result, it can be seen that it is preferable to use a graft method to introduce an amino group into a mesoporous material.

次に、図5に、実施例1および3〜18の電池に用いたガス吸収剤のCO2吸着量と、充電電圧値が4.2V(菱形)、4.3V(四角)または4.4V(三角)であるときの高温保存試験時の電池膨れとの関係と示す。また、図5には、各電圧値での高温保存試験における、比較例1の電池の膨れ量も示す。 Next, FIG. 5 shows the CO 2 adsorption amount of the gas absorbent used in the batteries of Examples 1 and 3 to 18 and the charging voltage value of 4.2 V (diamond), 4.3 V (square) or 4.4 V. (Triangle) shows the relationship with the battery bulge during the high temperature storage test. FIG. 5 also shows the amount of swelling of the battery of Comparative Example 1 in the high temperature storage test at each voltage value.

いずれの充電電圧においても、ガス吸収剤のCO2吸着量が大きいほど、高温保存時の電池膨れの抑制効果は大きなものとなった。ガス吸収剤のCO2吸着量が0.25mol/kg以上であれば、電池膨れの抑制効果は認められるが、高温保存時の信頼性を顕著に向上させるには、ガス吸収剤を添加していない比較1の電池の膨れ量の半分程度にすることが望ましい。この観点から、CO2吸着量が0.9mol/kg以上のガス吸収剤を用いることが好ましく、その吸着量が1.5mol/kg以上のガス吸収剤を用いることがさらに好ましい。 At any charge voltage, the greater the amount of CO 2 adsorbed by the gas absorbent, the greater the effect of suppressing battery swelling during high-temperature storage. If the CO 2 adsorption amount of the gas absorbent is 0.25 mol / kg or more, the effect of suppressing battery swelling is recognized, but in order to remarkably improve the reliability during high temperature storage, a gas absorbent is added. It is desirable to make it about half of the swelling amount of the battery of Comparative Example 1 that does not exist. From this viewpoint, it is preferable to use a gas absorbent having a CO 2 adsorption amount of 0.9 mol / kg or more, and it is more preferable to use a gas absorbent having an adsorption amount of 1.5 mol / kg or more.

また、CO2吸着量が0.9mol/kg以上のガス吸収剤を用いることにより、充電電圧が4.3Vや4.4Vといった高電圧充電を行った場合でも、ガス吸収剤を含まない電池を4.2Vで充電した場合と同等以上の高温保存時の信頼性を付与することが可能となる。よって、ガス吸収剤を含む本発明の電池では、充電電圧を4.3V以上とすることができる。 In addition, by using a gas absorbent having a CO 2 adsorption amount of 0.9 mol / kg or more, a battery that does not contain a gas absorbent even when a high voltage charge such as 4.3 V or 4.4 V is performed. It becomes possible to give the reliability at the time of high temperature storage equivalent to or higher than that when charging at 4.2V. Therefore, in the battery of the present invention including the gas absorbent, the charging voltage can be set to 4.3 V or higher.

図6に、実施例1および3〜18の電池に用いたガス吸収剤のアミノ基含有量と各充電電圧における高温保存試験時の電池膨れとの関係を示す。また、図6には、各電圧値での高温保存試験における、比較例1の電池の膨れ量も示す。   FIG. 6 shows the relationship between the amino group content of the gas absorbent used in the batteries of Examples 1 and 3 to 18 and the battery swelling during the high temperature storage test at each charging voltage. FIG. 6 also shows the amount of swelling of the battery of Comparative Example 1 in the high-temperature storage test at each voltage value.

いずれの充電電圧においても、ガス吸収剤に含まれるアミノ基の含有量の増加とともに、高温保存時の電池膨れの抑制効果は大きなものとなった。アミノ基含有量が2.0mol/kg以上であれば、電池膨れの抑制効果は認められるが、高温保存時の信頼性を顕著に向上させるには、ガス吸収剤を添加していない比較例1の電池の膨れ量の半分程度にすることが望ましい。この観点から、アミノ基含有量が3.5mol/kg以上のガス吸収剤を用いることが好ましい。   At any charge voltage, as the content of amino groups contained in the gas absorbent increased, the effect of suppressing battery swelling during high-temperature storage became significant. When the amino group content is 2.0 mol / kg or more, the effect of suppressing battery swelling is recognized, but in order to significantly improve the reliability during high-temperature storage, Comparative Example 1 in which no gas absorbent is added. It is desirable to make it about half the amount of battery swelling. From this viewpoint, it is preferable to use a gas absorbent having an amino group content of 3.5 mol / kg or more.

図7に、同等のアミノ基含有量(5.1〜6.0mol/kg)(実施例2、9、12、15および17)を有するガス吸収剤の細孔容積と各充電電圧における高温保存時の電池膨れとの関係を示す。また、図7には、各電圧値での高温保存試験における、比較例1の電池の膨れ量も示す。   FIG. 7 shows the pore volume of a gas absorbent having an equivalent amino group content (5.1 to 6.0 mol / kg) (Examples 2, 9, 12, 15 and 17) and high-temperature storage at each charging voltage. The relationship with the battery swelling at the time is shown. FIG. 7 also shows the amount of swelling of the battery of Comparative Example 1 in the high temperature storage test at each voltage value.

いずれの充電電圧においても、総じてガス吸収剤の細孔容積の増加と共に、高温保存時の電池膨れの抑制効果は大きなものとなった。ガス吸収剤1gあたりの細孔容積が0.025cm3以上であれば、電池膨れの抑制効果は認められ、細孔容積が0.07cm3/gまで、膨れの抑制効果は増大した。細孔容積が0.07cm3/gよりも大きい場合、細孔容積が増加しても、膨れ抑制効果は、細孔容積が0.07cm3/gの場合と同程度かそれよりも大きかった。一方で、ガス吸収剤の細孔容積が2.0cm3/gより大きい場合には、ガス吸収剤の強度が低下し、取り扱いが困難になる。以上の結果から、安定した電池膨れ抑制効果を得るためには、ガス吸収剤の細孔容積は、0.07cm3/g以上2.0cm3/g以下であることが好ましい。 At any charge voltage, the effect of suppressing battery swelling during high-temperature storage became large as the pore volume of the gas absorbent generally increased. When the pore volume per 1 g of the gas absorbent was 0.025 cm 3 or more, the effect of suppressing battery swelling was recognized, and the effect of suppressing swelling increased to a pore volume of 0.07 cm 3 / g. When the pore volume was larger than 0.07 cm 3 / g, even if the pore volume increased, the swelling suppression effect was the same as or larger than that when the pore volume was 0.07 cm 3 / g. . On the other hand, when the pore volume of the gas absorbent is larger than 2.0 cm 3 / g, the strength of the gas absorbent is lowered and handling becomes difficult. From the above results, in order to obtain the effect of suppressing swelling stable cell pore volume of the gas absorber is preferably 0.07 cm 3 / g or more 2.0 cm 3 / g or less.

以下の実施例では、正極活物質の種類を変化させた。   In the following examples, the type of the positive electrode active material was changed.

《実施例19》
正極活物質としてLiCo0.975Mg0.020Al0.0052(平均粒径8μm、BET法による比表面積3.9m2/g)を用いたこと以外は、実施例13と同様にして電池を作製した。
Example 19
A battery was fabricated in the same manner as in Example 13, except that LiCo 0.975 Mg 0.020 Al 0.005 O 2 (average particle diameter: 8 μm, specific surface area by BET method: 3.9 m 2 / g) was used as the positive electrode active material.

正極活物質として用いたLiCo0.975Mg0.020Al0.0052の調製法を以下に述べる。
まず、所定比率で硫酸コバルトと硫酸マグネシウムとを溶解させた金属塩水溶液を調製した。前記金属塩水溶液を攪拌しながら50℃に維持し、その水溶液に、水酸化ナトリウムを30重量%含む水溶液を滴下し、中和することにより、マグネシウム含有水酸化コバルトの沈殿を共沈法により生成させた。
このマグネシウム含有水酸化コバルトの沈殿を、濾過し、水洗し、空気中で乾燥させ、次いで400℃で5時間焼成し、マグネシウム含有酸化コバルトを得た。得られたマグネシウム含有酸化コバルトは、粉末X線回折により、単一相であり、マグネシウムが固溶していることが確認された。
A method for preparing LiCo 0.975 Mg 0.020 Al 0.005 O 2 used as the positive electrode active material will be described below.
First, an aqueous metal salt solution in which cobalt sulfate and magnesium sulfate were dissolved at a predetermined ratio was prepared. The aqueous metal salt solution is maintained at 50 ° C. with stirring, and an aqueous solution containing 30% by weight of sodium hydroxide is dropped into the aqueous solution and neutralized to produce a precipitate of magnesium-containing cobalt hydroxide by a coprecipitation method. I let you.
The magnesium-containing cobalt hydroxide precipitate was filtered, washed with water, dried in air, and then calcined at 400 ° C. for 5 hours to obtain magnesium-containing cobalt oxide. The obtained magnesium-containing cobalt oxide was confirmed by powder X-ray diffraction to be a single phase, and magnesium being in solid solution.

次に、得られたマグネシウム含有酸化コバルトと、水酸化アルミニウムと、炭酸リチウムとを、(Co+Mg+Al)の原子数とLiの原子数の比が1:1になるように混合した。この混合物を950℃で10時間焼成した後、粉砕してレーザー回折法で得られる累積50%粒径が8μmの粉末とすることにより、目的とするLiCo0.975Mg0.020Al0.0052を得た。得られたLiCo0.975Mg0.020Al0.0052は、粉末X線回折により、六方晶構造の単一相を有することが確認された。 Next, the obtained magnesium-containing cobalt oxide, aluminum hydroxide, and lithium carbonate were mixed so that the ratio of the number of (Co + Mg + Al) atoms to the number of Li atoms was 1: 1. This mixture was calcined at 950 ° C. for 10 hours, and then pulverized to obtain a powder having a cumulative 50% particle size of 8 μm obtained by laser diffraction, thereby obtaining the target LiCo 0.975 Mg 0.020 Al 0.005 O 2 . The obtained LiCo 0.975 Mg 0.020 Al 0.005 O 2 was confirmed by powder X-ray diffraction to have a single phase having a hexagonal crystal structure.

《比較例9》
ガス吸収剤を用いなかったこと以外は、実施例19と同様にして電池を作製した。
<< Comparative Example 9 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 19 except that the gas absorbent was not used.

《実施例20》
正極活物質としてLiNi1/3Mn1/3Co1/32(平均粒径10μm、BET法による比表面積3.2m2/g)を用いたこと以外は、実施例13と同様にして電池を作製した。
Example 20
Except that LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (average particle size 10 μm, specific surface area 3.2 B 2 / g by BET method) was used as the positive electrode active material, the same as Example 13 A battery was produced.

正極活物質として用いたLiNi1/3Mn1/3Co1/32の調製法を以下に述べる。
まず、所定比率で、硫酸ニッケル、硫酸マンガンおよび硫酸コバルトを溶解させた金属塩水溶液を調製した。前記金属塩水溶液を攪拌しながら50℃に維持し、その水溶液中に、水酸化ナトリウムを30重量%含む水溶液を滴下し、中和することにより、三元系の水酸化物Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2の沈殿を共沈法により生成させた。
この三元系の水酸化物の沈殿を、濾過し、水洗し、空気中で乾燥させ、次いで400℃で5時間焼成して、三元系の酸化物Ni1/3Mn1/3Co1/3Oを得た。得られた三元系の酸化物は、粉末X線回折により、単一相であることが確認された。
A method for preparing LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 used as the positive electrode active material will be described below.
First, an aqueous metal salt solution in which nickel sulfate, manganese sulfate and cobalt sulfate were dissolved at a predetermined ratio was prepared. The aqueous metal salt solution is maintained at 50 ° C. with stirring, and an aqueous solution containing 30% by weight of sodium hydroxide is dropped into the aqueous solution and neutralized, whereby a ternary hydroxide Ni 1/3 Mn is obtained. A 1/3 Co 1/3 (OH) 2 precipitate was produced by coprecipitation.
The ternary hydroxide precipitate is filtered, washed with water, dried in air, and then calcined at 400 ° C. for 5 hours to form the ternary oxide Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1. / 3 O was obtained. The obtained ternary oxide was confirmed to be a single phase by powder X-ray diffraction.

次に、得られた前記三元系の酸化物と水酸化リチウム1水和物とを、(Ni+Mn+Co)の原子数とLiの原子数の比が1:1になるように混合した。この混合物を乾燥空気中1000℃で10時間焼成した後、粉砕してレーザー回折法で得られる累積50%粒径が10μmの粉末とすることにより、目的とするLiNi1/3Mn1/3Co1/32を得た。得られたLiNi1/3Mn1/3Co1/32は、粉末X線回折により六方晶構造の単一相を有することが確認された。 Next, the obtained ternary oxide and lithium hydroxide monohydrate were mixed so that the ratio of the number of (Ni + Mn + Co) atoms to the number of Li atoms was 1: 1. This mixture is calcined in dry air at 1000 ° C. for 10 hours, and then pulverized to obtain a powder having a cumulative 50% particle size of 10 μm obtained by a laser diffraction method, whereby the target LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 was obtained. The obtained LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 was confirmed to have a single phase of hexagonal structure by powder X-ray diffraction.

《比較例10》
ガス吸収剤を用いなかったこと以外は、実施例20と同様にして電池を作製した。
<< Comparative Example 10 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 20 except that the gas absorbent was not used.

《実施例21》
正極活物質としてLiNi0.82Co0.15Al0.032(平均粒径9μm、BET法による比表面積4.1m2/g)を用いたこと以外は、実施例13と同様にして電池を作製した。
<< Example 21 >>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 13, except that LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 (average particle diameter 9 μm, specific surface area 4.1 m 2 / g by BET method) was used as the positive electrode active material.

正極活物質として用いたLiNi0.82Co0.15Al0.032の調製法を以下に述べる。
まず、所定比率で、硫酸ニッケルと硫酸コバルトとを溶解させた金属塩水溶液を調製した。前記金属塩水溶液を攪拌しながら50℃に維持し、その水溶液中に、水酸化ナトリウムを30重量%含む水溶液を滴下し、中和することにより、コバルト含有水酸化ニッケルの沈殿を共沈法により生成させた。
このコバルト含有水酸化ニッケルの沈殿を、濾過し、水洗し、空気中で乾燥させ、次いで600℃で5時間焼成して、コバルト含有酸化ニッケルを得た。得られたコバルト含有酸化ニッケルは、粉末X線回折により、単一相であり、コバルトが固溶していることが確認された。
A method for preparing LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 used as the positive electrode active material will be described below.
First, an aqueous metal salt solution in which nickel sulfate and cobalt sulfate were dissolved at a predetermined ratio was prepared. The aqueous metal salt solution is maintained at 50 ° C. with stirring, and an aqueous solution containing 30% by weight of sodium hydroxide is dropped into the aqueous solution and neutralized to thereby precipitate cobalt-containing nickel hydroxide by coprecipitation. Generated.
The precipitate of cobalt-containing nickel hydroxide was filtered, washed with water, dried in air, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain cobalt-containing nickel oxide. It was confirmed by powder X-ray diffraction that the obtained cobalt-containing nickel oxide was a single phase, and cobalt was in solid solution.

次に、得られたコバルト含有酸化ニッケルと、水酸化アルミニウムと、水酸化リチウム1水和物とを、(Ni+Co+Al)の原子数とLiの原子数の比が1:1になるように混合した。この混合物を740℃で10時間焼成した後、粉砕してレーザー回折法で得られる累積50%粒径が9μmの粉末とすることにより、目的とするLiNi0.82Co0.15Al0.032を得た。得られたLiNi0.82Co0.15Al0.032は、粉末X線回折により、六方晶構造の単一相を有し、Alが固溶されていることが確認された。 Next, the obtained cobalt-containing nickel oxide, aluminum hydroxide, and lithium hydroxide monohydrate were mixed so that the ratio of the number of (Ni + Co + Al) atoms to the number of Li atoms was 1: 1. . This mixture was calcined at 740 ° C. for 10 hours, and then pulverized to obtain a powder having an accumulated 50% particle size of 9 μm obtained by laser diffraction, thereby obtaining the target LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 . The obtained LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 was confirmed by powder X-ray diffraction to have a single phase having a hexagonal crystal structure, and Al was dissolved.

《比較例11》
ガス吸収剤を用いなかったこと以外は、実施例21と同様にして、比較電池11を作製した。
<< Comparative Example 11 >>
A comparative battery 11 was produced in the same manner as in Example 21 except that the gas absorbent was not used.

作製した電池19〜21および比較電池9〜11に、上記のようにして、初期充放電を施し、その後、4.2V高温保存試験に供した。得られた結果を表3に示す。   The produced batteries 19 to 21 and comparative batteries 9 to 11 were subjected to initial charge and discharge as described above, and then subjected to a 4.2 V high-temperature storage test. The obtained results are shown in Table 3.

Figure 2007242454
Figure 2007242454

正極活物質の種類を変えても、ガス吸収剤を添加した実施例19〜21の電池においては、ガス吸収剤を添加しない比較例9〜11の電池と比べて、電池膨れが抑制され、ガス吸収剤の添加効果が認められた。   Even if the kind of the positive electrode active material is changed, in the batteries of Examples 19 to 21 to which the gas absorbent was added, the battery swelling was suppressed as compared with the batteries of Comparative Examples 9 to 11 to which no gas absorbent was added. The effect of adding the absorbent was recognized.

以下の実施例では、ガス吸収剤を添加する部位を変えた。   In the following examples, the part where the gas absorbent was added was changed.

《実施例22》
(i)正極の作製
ガス吸収剤を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。
Example 22
(I) Production of positive electrode A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the gas absorbent was not added.

(ii)負極の作製
実施例1と同様にして負極を作製した。
(Ii) Production of negative electrode A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1.

(iii)電池の組立
極板群の上部に設置する絶縁枠体として、0.1gのポリプロピレンと0.12gのガス吸収剤(TA/wMSU−H(g)(2))を加熱・混練し、成型したものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして電池を得た。
(Iii) Battery assembly As an insulating frame to be installed on top of the electrode plate group, 0.1 g of polypropylene and 0.12 g of gas absorbent (TA / wMSU-H (g) (2)) are heated and kneaded. A battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the molded one was used.

《実施例23》
(i)正極の作製
ガス吸収剤を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。
<< Example 23 >>
(I) Production of positive electrode A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the gas absorbent was not added.

(ii)負極の作製
実施例1と同様にして負極を作製した。
(Ii) Production of negative electrode A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1.

(iii)電池の組立
実施例1で用いた25μmの微多孔性ポリエチレン樹脂製セパレータに代えて、ガス吸収剤を添加したフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を成型したイオン透過性絶縁膜をセパレータとして用いた。このこと以外は、実施例1と同様にして電池を得た。
(Iii) Battery assembly In place of the 25 μm microporous polyethylene resin separator used in Example 1, an ion-permeable insulation formed by molding a copolymer of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride to which a gas absorbent was added The membrane was used as a separator. A battery was obtained in the same manner as in Example 1 except for this.

前記イオン透過性絶縁膜の調製法を以下に述べる。
10重量%の六フッ化プロピレンを含むポリフッ化ビニリデンのコポリマー10重量部と90重量部のガス吸収剤(TA/wMSU−H(g)(2))に、適量のN−メチル−2−ピロリドンを加え、攪拌・混合して、スラリーを得た。このスラリーを、30μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾燥することにより、目的とする25μmのイオン透過性絶縁膜を得た。作製したイオン透過性絶縁膜をポリエチレンテレフタレートフィルムから剥離し、その絶縁膜をセパレータとして用いた。
A method for preparing the ion-permeable insulating film will be described below.
An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone was added to 10 parts by weight and 90 parts by weight of a gas absorbent (TA / wMSU-H (g) (2)) of a copolymer of polyvinylidene fluoride containing 10% by weight of propylene hexafluoride. Was added and stirred and mixed to obtain a slurry. This slurry was applied onto a 30 μm polyethylene terephthalate film and dried to obtain a target 25 μm ion-permeable insulating film. The produced ion-permeable insulating film was peeled from the polyethylene terephthalate film, and the insulating film was used as a separator.

作製した実施例22および23の電池に、上記のような初期充放電を施し、その後、4.2V高温保存試験に供した。得られた結果を表4に示す。また、初期充放電における3回目の放電容量を初期容量と定義し、その値も表4に示す。
なお、表4には、実施例13および比較例1の結果も示す。
The manufactured batteries of Examples 22 and 23 were subjected to the initial charge / discharge as described above, and then subjected to a 4.2 V high-temperature storage test. Table 4 shows the obtained results. In addition, the third discharge capacity in the initial charge / discharge is defined as the initial capacity, and the value is also shown in Table 4.
Table 4 also shows the results of Example 13 and Comparative Example 1.

Figure 2007242454
Figure 2007242454

正極合剤層中にガス吸収剤を添加した実施例13の電池では、高温保存試験における電池膨れは抑制されるものの、正極合剤層中に含まれる正極活物質の割合が低下する。このため、結果として、比較例1の電池と比べて、実施例13の電池の初期容量は幾分低い。一方で、ガス吸収剤を電池内の絶縁部品として組み込んだ実施例22の電池(絶縁枠体)および実施例23の電池(セパレータ)では、正極合剤層中に含まれる正極活物質の割合を低下させることがないので、初期容量の低下を招くことなく、電池の膨れを抑制することができる。   In the battery of Example 13 in which the gas absorbent was added to the positive electrode mixture layer, the battery swelling in the high temperature storage test was suppressed, but the proportion of the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer was reduced. For this reason, as a result, the initial capacity of the battery of Example 13 is somewhat lower than that of the battery of Comparative Example 1. On the other hand, in the battery of Example 22 (insulation frame) and the battery of Example 23 (separator) in which the gas absorbent is incorporated as an insulating part in the battery, the ratio of the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer is set as follows. Since it is not reduced, battery swelling can be suppressed without causing a reduction in initial capacity.

以上、高容量化と高温信頼性の両立の観点から、ガス吸収剤は、電池内に配置される絶縁部品として成型され、電池内に具備されることが好ましい。上記実施例では、角形電池用の絶縁枠体またはセパレータにガス吸収剤を添加した例を挙げたが、その形態は特に限定されるものではない。例えば、電池内において発生ガスと接するように配されている絶縁部品がガス吸収剤が含まれれば、その効果を発現することができる。   As described above, from the viewpoint of achieving both high capacity and high temperature reliability, the gas absorbent is preferably molded as an insulating component disposed in the battery and provided in the battery. Although the example which added the gas absorber to the insulating frame or separator for square batteries was given in the said Example, the form is not specifically limited. For example, if an insulating component arranged so as to be in contact with the generated gas in the battery contains a gas absorbent, the effect can be exhibited.

本発明により、高温保存時の電池の信頼性を向上させることができる。よって、本発明の非水電解液二次電池は、例えば、高い信頼性が必要とされる携帯型電子機器用の電源として用いることができる。また、本発明は、電気自動車や電力貯蔵用に用いられる大型電池等にも広く適用が可能である。   According to the present invention, the reliability of the battery during high-temperature storage can be improved. Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used, for example, as a power source for portable electronic devices that require high reliability. Further, the present invention can be widely applied to an electric vehicle, a large battery used for power storage, and the like.

メソポーラスシリカの形状の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the shape of mesoporous silica. 含浸法により、アミンで修飾されたメソポーラス材料の断面模式図を示す。The cross-sectional schematic diagram of the mesoporous material modified with amine by the impregnation method is shown. グラフト法により、アミンで修飾されたメソポーラス材料の断面模式図を示す。The cross-sectional schematic diagram of the mesoporous material modified with amine by the grafting method is shown. 実施例で作製した角形非水電解液電池の一部を切り欠いた斜視図である。It is the perspective view which notched a part of the square nonaqueous electrolyte battery produced in the Example. ガス吸収剤のCO2吸着量と高温保存試験時の電池膨れとの関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the battery swelling during CO 2 adsorption amount and the high-temperature storage test gas absorbent. ガス吸収剤のアミン含有量と高温保存試験時の電池膨れとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amine content of a gas absorbent, and the battery swelling at the time of a high temperature storage test. ガス吸収剤の細孔容積と高温保存試験時の電池膨れとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pore volume of a gas absorbent, and the battery swelling at the time of a high temperature storage test.

符号の説明Explanation of symbols

1 筒状体
2 メソポーラス材料
3 ガス吸収成分
4 メソ孔
11 極板群
12 正極リード
13 負極リード
14 電池ケース
15 封口板
16 絶縁枠体
17 負極端子
18 封栓
19 絶縁材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical body 2 Mesoporous material 3 Gas absorption component 4 Mesopore 11 Electrode board group 12 Positive electrode lead 13 Negative electrode lead 14 Battery case 15 Sealing plate 16 Insulating frame 17 Negative electrode terminal 18 Sealing 19 Insulating material

Claims (10)

電極群、非水電解液および電池内で発生するガスを吸収するガス吸収剤を具備し、
前記電極群が、リチウム含有複合酸化物を正極材料とする正極と、金属リチウムまたはリチウムイオンを吸蔵および放出し得る物質を負極材料とする負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータとを含み、
前記非水電解液は、非水溶媒と前記非水溶媒に溶解したリチウム塩とを含み、
前記ガス吸収剤は、アミンで修飾されたメソポーラス材料を含む非水電解液二次電池。
A gas absorbent that absorbs gas generated in the electrode group, non-aqueous electrolyte and battery,
The electrode group includes a positive electrode using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode material, a negative electrode using a metal lithium or a substance capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode material, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode Including
The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent,
The gas absorbent is a non-aqueous electrolyte secondary battery including a mesoporous material modified with an amine.
前記メソポーラス材料が、メソポーラスシリカである請求項1記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the mesoporous material is mesoporous silica. 前記ガス吸収剤が、アミノ基含有シランカップリング剤と前記メソポーラス材料とを反応させることにより形成される請求項1記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the gas absorbent is formed by reacting an amino group-containing silane coupling agent and the mesoporous material. 前記ガス吸収剤による二酸化炭素の吸着量が、60℃、15kPaの環境下において、前記ガス吸収剤1kgあたり0.9mol以上である請求項1記載の非水電解液二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the amount of carbon dioxide adsorbed by the gas absorbent is 0.9 mol or more per kg of the gas absorbent in an environment of 60 ° C and 15 kPa. 前記ガス吸収剤が、前記ガス吸収剤1kgあたり3.5mol以上の前記アミン由来のアミノ基を含む請求項1記載の非水電解液二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the gas absorbent includes 3.5 mol or more of amino groups derived from the amine per 1 kg of the gas absorbent. 前記ガス吸収剤の細孔容積が、前記ガス吸収剤1gあたり0.07cm3以上2.0cm3以下である請求項1記載の非水電解液二次電池。 The pore volume of the gas absorber is a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 wherein the gas absorbent 2.0cm 3 or less is 0.07 cm 3 or more per 1g. 前記ガス吸収剤が、前記非水電解液と接触している請求項1記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the gas absorbent is in contact with the non-aqueous electrolyte. 前記ガス吸収剤が、電池内に配置される絶縁部品に含まれている請求項1記載の非水電解液二次電池   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the gas absorbent is contained in an insulating component disposed in the battery. 前記絶縁部品が、セパレータである請求項8記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, wherein the insulating component is a separator. 前記電池の充電終止電圧が4.3V以上である請求項1記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein an end-of-charge voltage of the battery is 4.3 V or more.
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