JP2008016378A - Anode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and the nonaqueous secondary battery - Google Patents

Anode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and the nonaqueous secondary battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode for a nonaqueous electrolyte secondary battery in which the increase in the resistance in the cathode resulting from capacity expansion can be suppressed, and to provide the nonaqueous electrolyte secondary battery that uses this. <P>SOLUTION: The cathode for the nonaqueous electrolyte battery is equipped with a metal foil that functions as the cathode current collector, and the cathode mixture layer formed on one face or both faces of the metal foil that contains the cathode active material and conductive agent in which lithium ion can be stored and released. In the cathode mixture layer, the difference between the conductive agent amount (atomic number) in the vicinity of the metal foil and the conductive agent amount (atomic number) at its surface is 20.0% or lower; while the content of the conductive agent is 0.5% to 10%. The nonaqueous electrolyte secondary battery is equipped with the cathode for the nonaqueous electrolyte secondary battery, the anode for the nonaqueous electrolyte secondary battery that contains the anode active material in which lithium ion can be stored and released, the nonaqueous electrolyte, a separator, and the exterior member that houses these. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池に係り、更に詳細には、正極合剤層における導電剤量を所定範囲に設定した非水電解質二次電池用正極、及びこれを用いたリチウムイオン非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery, and more specifically, a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery in which a conductive agent amount in a positive electrode mixture layer is set within a predetermined range, And a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

近年、カメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話、携帯情報端末及びノート型コンピュータ等のポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そして、これらの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、その高容量化についての研究開発が活発に進められている。その中でも、リチウムイオン非水電解質二次電池は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池や、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、広く実用化されている(特許文献1参照。)。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (video tape recorder), a video camera, a digital still camera, a mobile phone, a portable information terminal, and a notebook computer have appeared, and their size and weight have been reduced. As portable power sources for these electronic devices, research and development for increasing the capacity of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted. Among them, lithium ion non-aqueous electrolyte secondary batteries are widely put into practical use because they have a higher energy density than lead batteries and nickel cadmium batteries, which are conventional aqueous electrolyte secondary batteries (patents) Reference 1).

一般的に、リチウムイオン非水電解質二次電池においては、正極活物質としてコバルト酸リチウム・ニッケル酸リチウム・スピネル型マンガン酸リチウム複合酸化物などを含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び脱離し得るカーボン系材料などを含有する負極とが用いられている。また、非水電解質として有機溶媒に溶質としてリチウム塩を溶解した電解液を含むものが用いられている。そして、リチウムイオン非水電解質二次電池は、これら正負極間において非水電解質を介してリチウムイオンの吸蔵及び放出がなされ、充放電されるものである。   Generally, in a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode containing lithium cobaltate / lithium nickelate / spinel type lithium manganate composite oxide as a positive electrode active material and a lithium ion as a negative electrode active material are occluded. And a negative electrode containing a detachable carbon-based material or the like. In addition, a nonaqueous electrolyte containing an electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved as a solute in an organic solvent is used. The lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery is charged and discharged by inserting and extracting lithium ions between the positive and negative electrodes via the non-aqueous electrolyte.

このようなリチウムイオン非水電解質二次電池において、正極及び負極は、集電体上に電極合剤層が形成されて成り、この電極合剤層は、一般的に電極活物質と導電剤と結着剤と適宜加えられる添加剤とから構成される。
そして、このような正極及び負極の製造方法としては、上述したような正極及び負極の材料をそれぞれ溶媒に一度に投入し混練・分散した混合液を調製し、この混合液を正極及び負極の各集電体上(例えば、それぞれアルミニウム箔及び銅箔など。)に塗布し、乾燥する方法が挙げられる。
また、このような電極構造については、種々の提案がなされている(特許文献2及び3参照。)。
特開平4−332479号公報 特開平9−265976号公報 特開2004−95538号公報
In such a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode and the negative electrode are formed by forming an electrode mixture layer on a current collector, and this electrode mixture layer is generally composed of an electrode active material, a conductive agent, and the like. It is comprised from a binder and the additive added suitably.
And as a manufacturing method of such a positive electrode and a negative electrode, the materials of the positive electrode and the negative electrode as described above are respectively added to a solvent at once to prepare a mixed solution, and this mixed solution is prepared for each of the positive electrode and the negative electrode. The method of apply | coating on a collector (for example, aluminum foil, copper foil, etc., respectively) and drying is mentioned.
Various proposals have been made for such an electrode structure (see Patent Documents 2 and 3).
JP-A-4-332479 JP-A-9-265976 JP 2004-95538 A

ところで、特に高容量のリチウムイオン二次電池においては、正極及び負極の面積密度が増加するため、集電体上に形成される電極合剤層における抵抗が高くなる。
そうすると、正極や負極において、電極合剤層の集電体近傍と表面との間における電位差が大きくなるため、このような電極を使用してリチウムイオン二次電池を作製した場合には、例えば内部インピーダンスも高くなる。
また、電極合剤層を厚いものとすることによって、電解液の含浸性が低下するため、集電体近傍では電極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する性能が低下し、各種特性に影響をもたらすことも懸念される。
By the way, especially in a high capacity lithium ion secondary battery, since the area density of a positive electrode and a negative electrode increases, the resistance in the electrode mixture layer formed on a collector becomes high.
Then, in the positive electrode and the negative electrode, the potential difference between the vicinity of the current collector of the electrode mixture layer and the surface becomes large. Therefore, when a lithium ion secondary battery is manufactured using such an electrode, for example, the internal Impedance also increases.
In addition, by increasing the thickness of the electrode mixture layer, the impregnating ability of the electrolyte solution decreases, so that the ability to occlude and release lithium ions in the electrode active material decreases near the current collector, affecting various characteristics. There is also concern about the effect.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、正極における抵抗増加を抑制し得る非水電解質二次電池用正極及び、これを用いた非水電解質二次電池を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the subject which such a prior art has, The place made into the objective used the positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can suppress the resistance increase in a positive electrode, and this The object is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねたところ、正極合剤層の導電剤含有量を所定の範囲とすると共に、正極合剤層の金属箔近傍と表面とにおける導電剤量(原子数)の差を所定の範囲とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor made extensive studies to achieve the above object, and as a result, the content of the conductive agent in the positive electrode mixture layer was set within a predetermined range, and the amount of the conductive agent in the vicinity of the metal foil and the surface of the positive electrode mixture layer. The inventors have found that the above object can be achieved by setting the difference in (number of atoms) within a predetermined range, and have completed the present invention.

即ち、本発明の非水電解質二次電池用正極は、正極集電体として機能する金属箔と、その金属箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層と、を備える非水電解質二次電池用正極であって、上記正極合剤層は、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ上記導電剤の含有量が0.5〜10%であることを特徴とする。   That is, the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a metal foil functioning as a positive electrode current collector, a positive electrode active material and a conductive agent that are formed on one or both surfaces of the metal foil and can occlude and release lithium ions. A positive electrode layer for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode mixture layer includes a conductive agent amount (number of atoms) in the vicinity of the metal foil and a conductive agent amount on the surface thereof. The difference from (number of atoms) is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is 0.5 to 10%.

また、本発明の非水電解質二次電池用正極の好適形態は、正極集電体として機能するアルミニウム箔と、そのアルミニウム箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出でき、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物である正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層と、を備える非水電解質二次電池用正極であって、上記正極合剤層は、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ上記導電剤の含有量が0.5〜10%であることを特徴とする。   Further, a preferred embodiment of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is an aluminum foil that functions as a positive electrode current collector, and is formed on one or both surfaces of the aluminum foil, and can occlude and release lithium ions. A positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material which is a composite oxide containing a transition metal element and a conductive agent, and the positive electrode mixture layer includes the metal The difference between the amount of conductive agent (number of atoms) in the vicinity of the foil and the amount of conductive agent (number of atoms) on the surface thereof is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is 0.5 to 10%. It is characterized by.

更に、本発明の非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池用正極と、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含有する非水電解質二次電池用負極と、非水電解質と、セパレータと、これらを収容する外装部材と、を備える非水電解質二次電池であって、上記非水電解質二次電池用正極は、正極集電体として機能する金属箔と、その金属箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層とを備え、上記正極合剤層は、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ上記導電剤の含有量が0.5〜10%であることを特徴とする。   Furthermore, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a nonaqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a separator and an exterior member that accommodates the separator, wherein the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery includes a metal foil that functions as a positive electrode current collector, and the metal foil A positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions and a conductive agent, formed on one or both surfaces, and the positive electrode mixture layer has a conductive agent amount (number of atoms) in the vicinity of the metal foil; ) And the amount of conductive agent (number of atoms) on the surface thereof is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is 0.5 to 10%.

本発明によれば、正極合剤層の導電剤の含有量を所定範囲とすると共に、電極合剤層の金属箔近傍と表面とにおける導電剤量(原子数)の差を所定の範囲とすることなどとしたため、高容量化に伴う正極における抵抗増加を抑制し得る非水電解質二次電池用正極、及びこれを用いた非水電解質二次電池を提供することができる。  According to the present invention, the content of the conductive agent in the positive electrode mixture layer is set to a predetermined range, and the difference in the amount (number of atoms) of the conductive agent in the vicinity of the metal foil and the surface of the electrode mixture layer is set to the predetermined range. Therefore, it is possible to provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can suppress an increase in resistance at the positive electrode due to an increase in capacity, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

以下、本発明の非水電解質二次電池用正極について詳細に説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、濃度及び含有量などについての「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。   Hereinafter, the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail. In the present specification and claims, “%” for concentration, content, etc. represents mass percentage unless otherwise specified.

上述の如く、本発明の非水電解質二次電池用正極は、正極集電体として機能する金属箔と、その金属箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層とを備える非水電解質二次電池用正極であって、この正極合剤層は、その金属箔近傍部における導電剤量(原子数)とその表面部における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ導電剤の含有量が0.5〜10%であるものであり、リチウムイオン非水電解質二次電池に好適に用いられる。
かかる正極合剤層を正極集電体上に形成すると、高容量化に伴う正極における抵抗増加を抑制することができる。
As described above, the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a metal foil that functions as a positive electrode current collector, and a positive electrode active material that is formed on one or both surfaces of the metal foil and that can occlude and release lithium ions. A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode mixture layer containing a conductive agent, wherein the positive electrode mixture layer includes a conductive agent amount (number of atoms) in the vicinity of the metal foil and a surface portion thereof. The difference from the amount of conductive agent (number of atoms) is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is 0.5 to 10%, and is suitably used for lithium ion non-aqueous electrolyte secondary batteries. It is done.
When such a positive electrode mixture layer is formed on the positive electrode current collector, it is possible to suppress an increase in resistance in the positive electrode accompanying an increase in capacity.

ここで、正極合剤層の金属箔近傍及び表面を図面に基づいて説明する。
図1は、正極合剤層の金属箔近傍及び表面の位置を説明する断面図である。同図(a)は、本発明の非水電解質二次電池用正極の一例を示す断面図であり、同図(b)は、同図(a)の正極において、これを折り曲げ等して金属箔を一部排除した状態を示す断面図である。
同図に示すように、この非水電解質二次電池用の正極21は、正極集電体(金属箔)21Aと、この両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層21Bとを備える。
そして、正極合剤層21Bにおいて正極表面に相当する部位が正極合剤層21Bの表面aであり(同図(a)及び(b)参照。)、正極合剤層21Bにおいて金属箔に近い側の部位、換言すれば正極合剤層から折り曲げ等して金属箔を排除した際に表れる正極合剤層表面が正極合剤層の金属箔近傍bである(同図(b)参照。)。
Here, the vicinity and surface of the metal foil of the positive electrode mixture layer will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the vicinity of the metal foil and the position of the surface of the positive electrode mixture layer. FIG. 4A is a cross-sectional view showing an example of the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and FIG. 4B shows a metal obtained by bending the positive electrode of FIG. It is sectional drawing which shows the state which excluded some foils.
As shown in the figure, the positive electrode 21 for the non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode current collector (metal foil) 21A, and a positive electrode active material and a conductive agent that are formed on both surfaces and can occlude and release lithium ions. And a positive electrode mixture layer 21 </ b> B containing
And the site | part corresponding to the positive electrode surface in the positive mix layer 21B is the surface a of the positive mix layer 21B (refer the figure (a) and (b)), and the side close | similar to metal foil in the positive mix layer 21B In other words, the surface of the positive electrode mixture layer that appears when the metal foil is removed by bending or the like from the positive electrode mixture layer is the vicinity of the metal foil b of the positive electrode mixture layer (see FIG. 5B).

そして、本発明においては、上述の金属近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が上述したように20.0%以下であることを要する。
この差が20.0%を超えると、金属近傍と表面との間における電位差が大きくなるため、高容量化に伴う正極における抵抗増加を抑制することができない。更に、高容量化に伴う正極における抵抗増加をより抑制し得るという観点からは、その差が15.0%以下であることが好ましく、その差がないことが特に好ましい。
なお、導電剤量(原子数)の差を測定・算出する場合には、例えばSEM/EDX(走査型電子顕微鏡とエネルギ分散型分光分析装置)にて測定し、その原子数のうち大きい値から小さい値を引いて算出すればよい。
In the present invention, the difference between the amount of conductive agent (number of atoms) in the vicinity of the metal and the amount of conductive agent (number of atoms) on the surface is required to be 20.0% or less as described above.
If this difference exceeds 20.0%, the potential difference between the vicinity of the metal and the surface becomes large, so that it is not possible to suppress an increase in resistance in the positive electrode due to the increase in capacity. Furthermore, from the viewpoint that the increase in resistance in the positive electrode accompanying the increase in capacity can be further suppressed, the difference is preferably 15.0% or less, and particularly preferably no difference.
In addition, when measuring / calculating the difference in the amount of conductive agent (number of atoms), for example, it is measured by SEM / EDX (scanning electron microscope and energy dispersive spectroscopic analyzer), and from the larger value of the number of atoms. What is necessary is just to subtract a small value.

また、本発明においては、正極合剤層の導電剤の含有量が0.5〜10%であることを要し、0.5〜7.0%であることが好ましい。
導電剤の含有量が0.5%未満では正極における導電性が著しく低下してしまう。また、導電剤の含有量が10%を超えると、表面抵抗などは改善されるが、正極の作製時に高粘度制御プロセスが必要となるだけでなく、歩留まりが著しく低下する。
Moreover, in this invention, it is required that content of the electrically conductive agent of a positive mix layer is 0.5 to 10%, and it is preferable that it is 0.5 to 7.0%.
If the content of the conductive agent is less than 0.5%, the conductivity of the positive electrode is significantly reduced. Further, when the content of the conductive agent exceeds 10%, surface resistance and the like are improved, but not only a high viscosity control process is required at the time of producing the positive electrode, but also the yield is remarkably lowered.

また、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質としては、例えば硫黄(S)や、二硫化鉄(FeS)、二硫化チタン(TiS)、二硫化モリブデン(MoS)、二セレン化ニオブ(NbSe)、酸化バナジウム(V)、二酸化チタン(TiO)及び二酸化マンガン(MnO)などのリチウムを含有しないカルコゲン化物(特に層状化合物やスピネル型化合物)、リチウムを含有するリチウム含有化合物、並びに、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリピロールなどの導電性高分子化合物が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions include sulfur (S), iron disulfide (FeS 2 ), titanium disulfide (TiS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), and niobium diselenide. lithium (NbSe 2), vanadium oxide (V 2 O 5), chalcogenides containing no lithium, such as titanium dioxide (TiO 2) and manganese dioxide (MnO 2) (especially layered compound and the spinel-type compound), containing lithium Examples thereof include conductive compounds such as polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole.

これらの中でも、リチウム含有化合物は、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えばリチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられるが、より高い電圧を得る観点からは、特にコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、チタン(Ti)又はこれらの任意の混合物を含むものが好ましい。   Among these, lithium-containing compounds are preferable because some compounds can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. From the viewpoint of obtaining a higher voltage, cobalt is particularly preferred. (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti) or any mixture thereof. The inclusion is preferred.

かかるリチウム含有化合物は、代表的には、次の一般式(1)又は(2)
Li…(1)
LiIIPO…(2)
[式(1)及び(2)中のM及びMIIは1種類以上の遷移金属元素を示し、x及びyの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。]で表され、(1)式の化合物は一般に層状構造を有し、(2)式の化合物は一般にオリビン構造を有する。
Such lithium-containing compounds are typically represented by the following general formula (1) or (2)
Li x M I O 2 (1)
Li y M II PO 4 (2)
[M I and M II in Formulas (1) and (2) represent one or more transition metal elements, and the values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, but usually 0.05 ≦ x ≦ 1 .10, 0.05 ≦ y ≦ 1.10. The compound of the formula (1) generally has a layered structure, and the compound of the formula (2) generally has an olivine structure.

また、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、リチウムマンガン複合酸化物(LiMnO)、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、これらの固溶体(Li(NiCoMn)O)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LiNi1−zCo(z<1))、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)及びこれらの固溶体(Li(Mn2−xNi)O)などが挙げられる。
リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばオリビン構造を有するリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO)又はリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1−vMnPO(v<1))が挙げられる。
Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese composite oxide (LiMnO 2 ), lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), and the like. solid solution (Li (Ni x Co y Mn z) O 2) of a lithium-nickel-cobalt composite oxide (LiNi 1-z Co z O 2 (z <1)), lithium manganese composite oxide having a spinel structure (LiMn 2 O 4 ) and solid solutions thereof (Li (Mn 2−x Ni y ) O 4 ) and the like.
Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound having a olivine structure (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-v Mn v PO 4 (v < 1)).

また、導電剤としては、例えばアセチレンブラックやグラファイト、ケッチェンブラックなどのカーボンを挙げることができる。
更に、必要に応じて添加される結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどを挙げることができる。
Examples of the conductive agent include carbon such as acetylene black, graphite, and ketjen black.
Furthermore, examples of the binder added as necessary include polyvinylidene fluoride, polyvinyl pyridine, and polytetrafluoroethylene.

また、正極集電体として機能する金属箔としては、アルミニウム箔、ニッケル箔又はステンレス箔を好適に用いることができる。
更に、金属箔の厚みは、通常10〜20μmであるが、これに限定されるものではない。
Moreover, as metal foil which functions as a positive electrode electrical power collector, aluminum foil, nickel foil, or stainless steel foil can be used conveniently.
Furthermore, although the thickness of metal foil is 10-20 micrometers normally, it is not limited to this.

次に、本発明の非水電解質二次電池について詳細に説明する。
上述の如く、本発明の非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池用正極と、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含有する非水電解質二次電池用負極と、非水電解質と、セパレータと、これらを収容する外装部材と、を備える非水電解質二次電池であって、非水電解質二次電池用正極は、正極集電体として機能する金属箔と、その金属箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層とを備え、この正極合剤層は、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ導電剤の含有量が0.5〜10%であるものである。
このような非水電解質二次電池は、高容量化に伴う正極、更には電池における抵抗増加が抑制されたものとなる。
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail.
As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a nonaqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrolyte, a separator, and an exterior member that accommodates the separator, wherein the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery includes a metal foil that functions as a positive electrode current collector, and the metal foil And a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions and a conductive agent. The positive electrode mixture layer has a conductive agent amount (atomic atoms in the vicinity of the metal foil). Number) and the amount of the conductive agent (number of atoms) on the surface thereof is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is 0.5 to 10%.
In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, the increase in resistance in the positive electrode and further in the battery due to the increase in capacity is suppressed.

図2は、本発明の非水電解質二次電池の一実施形態であって、ラミネート型電池の一例を示す分解斜視図である。
同図に示すように、この二次電池は、正極端子11と負極端子12が取り付けられた電池素子20をフィルム状の外装部材30の内部に封入して構成されている。正極端子11及び負極端子12は、外装部材30の内部から外部に向かって、例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極端子11及び負極端子12は、例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成される。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a laminated battery as an embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
As shown in the figure, the secondary battery is configured by enclosing a battery element 20 to which a positive electrode terminal 11 and a negative electrode terminal 12 are attached in a film-shaped exterior member 30. The positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 are led out, for example, in the same direction from the inside of the exterior member 30 to the outside. The positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 are each made of a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), or stainless steel.

外装部材30は、例えばナイロンフィルム、アルミニウム箔及びポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えばポリエチレンフィルム側と電池素子20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着又は接着剤により互いに接合されている。
外装部材30と正極端子11及び負極端子12との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極端子11及び負極端子12に対して密着性を有する材料により構成され、例えば正極端子11及び負極端子12が上述した金属材料から構成される場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン又は変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
The exterior member 30 is configured by a rectangular laminate film in which, for example, a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. The exterior member 30 is arrange | positioned so that the polyethylene film side and the battery element 20 may oppose, for example, and each outer edge part is mutually joined by melt | fusion or the adhesive agent.
An adhesion film 31 is inserted between the exterior member 30 and the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 31 is made of a material having adhesion to the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12. For example, when the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 are made of the metal materials described above, polyethylene, polypropylene, modified It is preferably composed of a polyolefin resin such as polyethylene or modified polypropylene.

なお、外装部材30は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造、例えば金属材料を有さないラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルム又は金属フィルムなどにより構成してもよい。
ここで、外装部材の一般的な構成は、外装層/金属箔/シーラント層の積層構造で表すことができ(但し、外装層及びシーラント層は複数層で構成されることがある。)、上記の例では、ナイロンフィルムが外装層、アルミニウム箔が金属箔、ポリエチレンフィルムがシーラント層に相当する。
なお、金属箔としては、耐透湿性のバリア膜として機能すれば十分であり、アルミニウム箔のみならず、ステンレス箔、ニッケル箔及びメッキを施した鉄箔などを使用することができるが、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることができる。
In addition, the exterior member 30 may be configured by another structure, for example, a laminate film having no metal material, a polymer film such as polypropylene, or a metal film, instead of the above-described laminate film.
Here, the general structure of an exterior member can be represented by the laminated structure of an exterior layer / metal foil / sealant layer (however, the exterior layer and the sealant layer may be composed of a plurality of layers), and the above. In this example, the nylon film corresponds to the exterior layer, the aluminum foil corresponds to the metal foil, and the polyethylene film corresponds to the sealant layer.
In addition, as metal foil, it is sufficient if it functions as a moisture-permeable barrier film, and not only aluminum foil but also stainless steel foil, nickel foil and plated iron foil can be used, but it is thin and lightweight. Thus, an aluminum foil excellent in workability can be suitably used.

外装部材として、使用可能な構成を(外装層/金属箔/シーラント層)の形式で列挙すると、Ny(ナイロン)/Al(アルミニウム)/CPP(無延伸ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)/Al/CPP、PET/Al/PET/CPP、PET/Ny/Al/CPP、PET/Ny/Al/Ny/CPP、PET/Ny/Al/Ny/PE(ポリエチレン)、Ny/PE/Al/LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、PET/PE/Al/PET/LDPE(低密度ポリエチレン)、及びPET/Ny/Al/LDPE/CPPなどがある。   As the exterior member, usable configurations are listed in the form of (exterior layer / metal foil / sealant layer): Ny (nylon) / Al (aluminum) / CPP (unstretched polypropylene), PET (polyethylene terephthalate) / Al / CPP, PET / Al / PET / CPP, PET / Ny / Al / CPP, PET / Ny / Al / Ny / CPP, PET / Ny / Al / Ny / PE (polyethylene), Ny / PE / Al / LLDPE (direct) Chain low density polyethylene), PET / PE / Al / PET / LDPE (low density polyethylene), and PET / Ny / Al / LDPE / CPP.

図3は、図2に示した電池素子20のI−I線に沿った断面図である。同図において、電池素子20は、正極21と負極22とが非水電解質から成る非水電解質層23及びセパレータ24を介して対向して位置し、巻回されているものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II of the battery element 20 shown in FIG. In the figure, a battery element 20 is formed by winding a positive electrode 21 and a negative electrode 22 facing each other with a non-aqueous electrolyte layer 23 and a separator 24 made of a non-aqueous electrolyte, and the outermost peripheral portion. Is protected by a protective tape 25.

ここで、正極21は、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面又は片面に正極合剤層21Bが被覆された構造を有しており、上述した本発明の非水電解質二次電池用正極である。
正極集電体21Aには、長手方向における一方の端部に正極合剤層21Bが被覆されずに露出している部分があり、この露出部分に正極端子11が取り付けられている。
Here, the positive electrode 21 has a structure in which a positive electrode mixture layer 21B is coated on both surfaces or one surface of a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces, and the nonaqueous electrolyte secondary of the present invention described above. It is a positive electrode for batteries.
The positive electrode current collector 21A has a portion that is exposed without being covered with the positive electrode mixture layer 21B at one end portion in the longitudinal direction, and the positive electrode terminal 11 is attached to the exposed portion.

一方、負極22は、正極21と同様に、例えば対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面又は片面に負極合剤層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aには、長手方向における一方の端部に負極合剤層22Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に負極端子12が取り付けられている。
負極集電体22Aは、例えば銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
On the other hand, the negative electrode 22 has a structure in which, for example, a negative electrode mixture layer 22B is provided on both surfaces or one surface of a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces, similarly to the positive electrode 21. The negative electrode current collector 22A has an exposed portion without being provided with the negative electrode mixture layer 22B at one end portion in the longitudinal direction, and the negative electrode terminal 12 is attached to the exposed portion.
The anode current collector 22A is made of a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

ここで、負極合剤層22Bは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極材料、金属リチウムのいずれか1種又は2種以上を含んでおり、必要に応じて導電剤及び結着剤を含んでいてもよい。
リチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極活物質としては、例えば炭素材料、金属酸化物及び高分子化合物が挙げられる。炭素材料としては、難黒鉛化炭素材料、人造黒鉛材料や黒鉛系材料などが挙げられ、より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭及びカーボンブラックなどがある。
このうち、コークス類にはピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄、酸化ルテニウム及び酸化モリブデンなどが挙げられ、高分子化合物としてはポリアセチレンやポリピロールなどが挙げられる。
Here, the negative electrode mixture layer 22B includes one or more of a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium ions and metallic lithium as a negative electrode active material, and conductive as necessary. An agent and a binder may be included.
Examples of the negative electrode active material that can occlude and release lithium ions include carbon materials, metal oxides, and polymer compounds. Examples of carbon materials include non-graphitizable carbon materials, artificial graphite materials, and graphite-based materials. More specifically, pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound firing Body, carbon fiber, activated carbon and carbon black.
Among these, coke includes pitch coke, needle coke and petroleum coke, and the organic polymer compound fired body is carbonized by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature. Say things. In addition, examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide, and examples of the polymer compound include polyacetylene and polypyrrole.

更に、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極活物質としては、リチウムと合金を形成可能な金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。この負極活物質は金属元素又は半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。
なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの2種以上が共存するものがある。
Further, examples of the negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium include a material containing at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. This negative electrode active material may be a single element or an alloy or a compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases.
In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more of these.

このような金属元素又は半金属元素としては、例えばスズ(Sn)、鉛(Pb)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。
中でも、長周期型周期表における14族の金属元素又は半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素又はスズである。ケイ素及びスズは、リチウムを吸蔵及び放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
Examples of such a metal element or metalloid element include tin (Sn), lead (Pb), magnesium (Mg), aluminum (Al), indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony ( Sb), bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr) and yttrium (Y).
Among them, a group 14 metal element or metalloid element in the long-period type periodic table is preferable, and silicon or tin is particularly preferable. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.

スズの合金としては、例えばスズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム(Cr)から成る群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。
ケイ素の合金としては、例えばケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムから成る群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。
As an alloy of tin, for example, as a second constituent element other than tin, silicon, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, antimony and chromium ( And those containing at least one member of the group consisting of Cr).
As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, and chromium can be used. The thing containing at least 1 sort (s) of them is mentioned.

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

更に、上述のような負極活物質としては、チタンのようにリチウムと複合酸化物を形成する元素でもよい。もちろん、金属リチウムを析出溶解させてもよく、リチウム以外のマグネシウムやアルミニウムを析出溶解させることもできる。   Furthermore, the negative electrode active material as described above may be an element that forms a composite oxide with lithium, such as titanium. Of course, metallic lithium may be precipitated and dissolved, and magnesium and aluminum other than lithium may be precipitated and dissolved.

また、非水電解質としては、液体電解質及び固体電解質のいずれであってもよい。例えば非水電解質としては、非水溶媒と電解質塩とを含有するものを用いることができる。このような非水溶媒としては、例えば各種の高誘電率溶媒や低粘度溶媒を挙げることができる。   The nonaqueous electrolyte may be either a liquid electrolyte or a solid electrolyte. For example, as the nonaqueous electrolyte, one containing a nonaqueous solvent and an electrolyte salt can be used. Examples of such a non-aqueous solvent include various high dielectric constant solvents and low viscosity solvents.

高誘電率溶媒としては、プロピレンカーボネート等を好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、4‐フルオロ‐1,3‐ジオキソラン‐2‐オン(フルオロエチレンカーボネート)、4‐クロロ‐1,3‐ジオキソラン‐2‐オン(クロロエチレンカーボネート)、及びトリフルオロメチルエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステルを用いることができる。   As the high dielectric constant solvent, propylene carbonate or the like can be preferably used, but is not limited thereto, and ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolane-2-one Cyclic carbonates such as (fluoroethylene carbonate), 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one (chloroethylene carbonate), and trifluoromethylethylene carbonate can be used.

また、高誘電率溶媒として、環状炭酸エステルの代わりに又はこれと併用して、γ‐ブチロラクトン及びγ‐バレロラクトン等のラクトン、N‐メチルピロリドン等のラクタム、N‐メチルオキサゾリジノン等の環状カルバミン酸エステル、テトラメチレンスルホン等のスルホン化合物なども使用可能である。   Further, as a high dielectric constant solvent, instead of or in combination with a cyclic carbonate, a lactone such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, a lactam such as N-methylpyrrolidone, and a cyclic carbamic acid such as N-methyloxazolidinone Sulfone compounds such as esters and tetramethylene sulfone can also be used.

一方、低粘度溶媒としては、ジエチルカーボネート等を好適に使用することができるが、これ以外にも、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート等の鎖状炭酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル及びトリメチル酢酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、N,N‐ジメチルアセトアミド等の鎖状アミド、N,N‐ジエチルカルバミン酸メチル及びN,N‐ジエチルカルバミン酸エチル等の鎖状カルバミン酸エステル、並びに1,2‐ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン及び1,3‐ジオキソラン等のエーテルを用いることができる。   On the other hand, as the low-viscosity solvent, diethyl carbonate or the like can be preferably used. In addition, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl propyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, propion Chain carboxylic acid esters such as methyl acid, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate and ethyl trimethylacetate, chain amides such as N, N-dimethylacetamide, methyl N, N-diethylcarbamate and Chain carbamates such as ethyl N, N-diethylcarbamate and ethers such as 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran and 1,3-dioxolane can be used.

なお、非水電解質において、上述の高誘電率溶媒及び低粘度溶媒は、その1種を単独で又は2種以上を任意に混合して用いることができる。
また、上述の非水溶媒の含有量は、70〜90%とすることが好ましい。70%未満では、粘度が上昇し過ぎることがあり、90%を超えると、十分な電導度が得られないことがある。
In the non-aqueous electrolyte, the high dielectric constant solvent and the low viscosity solvent described above can be used alone or in combination of two or more.
Moreover, it is preferable that content of the above-mentioned non-aqueous solvent shall be 70 to 90%. If it is less than 70%, the viscosity may increase excessively, and if it exceeds 90%, sufficient conductivity may not be obtained.

また、電解質塩としては、上述の非水溶媒に溶解ないしは分散してイオンを生ずるものであればよく、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を好適に使用することができるが、これに限定されないことは言うまでもない。
即ち、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF)、六フッ化アンチモン酸リチウム(LiSbF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、四塩化アルミニウム酸リチウム(LiAlCl)等の無機リチウム塩や、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド(LiN(CFSO)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホン)メチド(LiC(CSO)、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホン)メチド(LiC(CFSO)等のパーフルオロアルカンスルホン酸誘導体のリチウム塩なども使用可能であり、これらを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することも可能である。
Further, as the electrolyte salt, any electrolyte salt may be used as long as it dissolves or disperses in the above non-aqueous solvent to generate ions, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) can be preferably used, but is not limited thereto. It goes without saying that it is not done.
That is, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium hexafluoro antimonate (LiSbF 6), lithium perchlorate (LiClO 4), four lithium aluminum chloride acid ( Inorganic lithium salts such as LiAlCl 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfone) imide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), lithium bis (pentafluoroethanesulfone) methide Lithium salts of perfluoroalkanesulfonic acid derivatives such as (LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ) and lithium tris (trifluoromethanesulfone) methide (LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ) can also be used. Singly or in combination of two or more It is also possible to use it.

なお、このような電解質塩の含有量は、10〜30%とすることが好ましい。10%未満では、十分な電導度が得られないことがあり、30%を超えると、粘度が上昇し過ぎることがある。   In addition, it is preferable that content of such electrolyte salt shall be 10 to 30%. If it is less than 10%, sufficient conductivity may not be obtained, and if it exceeds 30%, the viscosity may increase excessively.

更にまた、所定の高分子化合物を添加し、非水電解質でこの高分子化合物を膨潤させ、この非水電解質が当該高分子化合物に含浸ないしは保持されるようにすることができる。
かかる高分子化合物の膨潤やゲル化ないしは非流動化により、得られる電池で非水電解質の漏液が起こるのを効果的に抑制することができる。
なお、このような高分子化合物としては、例えばポリビニルホルマール、ポリアクリル酸エステル又はポリフッ化ビニリデンなどを挙げることができる。
また、高分子化合物の含有量は、0.1〜5%とすることが好ましい。0.1%未満では、ゲル化が困難であり、5%を超えると、流動性が減少することがある。
Furthermore, it is possible to add a predetermined polymer compound and swell the polymer compound with a non-aqueous electrolyte so that the non-aqueous electrolyte is impregnated or held in the polymer compound.
Due to the swelling, gelation or non-fluidization of such a polymer compound, it is possible to effectively suppress leakage of the nonaqueous electrolyte in the obtained battery.
Examples of such a polymer compound include polyvinyl formal, polyacrylic acid ester, and polyvinylidene fluoride.
Moreover, it is preferable that content of a high molecular compound shall be 0.1 to 5%. If it is less than 0.1%, gelation is difficult, and if it exceeds 5%, fluidity may decrease.

また、セパレータ24は、例えばポリプロピレン若しくはポリエチレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂から成る多孔質膜、又はセラミック製の不織布などの無機材料から成る多孔質膜など、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の薄膜から構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造としてもよい。特に、ポリオレフィン系の多孔質膜を含むものは、正極21と負極22との分離性に優れ、内部短絡や開回路電圧の低下をいっそう低減できるので好適である。   The separator 24 has a high ion permeability and a predetermined mechanical strength, such as a porous film made of a polyolefin-based synthetic resin such as polypropylene or polyethylene, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. It is good also as a structure which laminated | stacked these 2 or more types of porous films. In particular, those containing a polyolefin-based porous membrane are suitable because they have excellent separability between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and can further reduce internal short-circuiting and open circuit voltage reduction.

次に、上述した二次電池の製造方法の一例につき説明する。
上記ラミネート型二次電池は、以下のようにして製造することができる。
まず、正極21を作製する(これは、上述した本発明の非水電解質二次電池用正極である。)。例えば粒子状の正極活物質を用いる場合には、正極活物質と導電剤と必要に応じて結着剤とを混合して正極合剤を調製し、N‐メチル‐2‐ピロリドンなどの分散媒に分散させて正極合剤スラリーを作製する。
次いで、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層21Bを形成する。
Next, an example of a method for manufacturing the secondary battery described above will be described.
The laminate type secondary battery can be manufactured as follows.
First, the positive electrode 21 is produced (this is the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention described above). For example, when a particulate positive electrode active material is used, a positive electrode mixture is prepared by mixing the positive electrode active material, a conductive agent, and a binder as necessary, and a dispersion medium such as N-methyl-2-pyrrolidone. To produce a positive electrode mixture slurry.
Next, this positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A, dried, and compression molded to form the positive electrode mixture layer 21B.

また、負極22を作製する。例えば粒子状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じて導電剤及び結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N‐メチル‐2‐ピロリドンなどの分散媒に分散させて負極合剤スラリーを作製する。この後、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極合剤層22Bを形成する。   Moreover, the negative electrode 22 is produced. For example, when a particulate negative electrode active material is used, a negative electrode mixture is prepared by mixing the negative electrode active material and, if necessary, a conductive agent and a binder, and a dispersion medium such as N-methyl-2-pyrrolidone. To prepare a negative electrode mixture slurry. Thereafter, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, dried, and compression molded to form the negative electrode mixture layer 22B.

次いで、正極21に正極端子11を取り付けるとともに、負極22に負極端子12を取り付けた後、セパレータ24、正極21、セパレータ24及び負極22を順次積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して巻回電極体を形成する。更に、この巻回電極体を外装部材30で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とする。   Next, after attaching the positive electrode terminal 11 to the positive electrode 21 and attaching the negative electrode terminal 12 to the negative electrode 22, the separator 24, the positive electrode 21, the separator 24, and the negative electrode 22 are sequentially stacked and wound, and the protective tape 25 is attached to the outermost peripheral portion. A wound electrode body is formed by bonding. Further, the wound electrode body is sandwiched between the exterior members 30, and the outer peripheral edge except one side is heat-sealed to form a bag shape.

しかる後、上述した六フッ化リン酸リチウム(LiPF)などの電解質塩と、プロピレンカーボネートなどの非水溶媒を含む非水電解質を準備し、外装部材30の開口部から巻回電極体の内部に注入して、外装部材30の開口部を熱融着し封入する。これにより、非水電解質層23が形成され、図2及び図3に示した二次電池が完成する。 Thereafter, a nonaqueous electrolyte containing an electrolyte salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) described above and a nonaqueous solvent such as propylene carbonate is prepared, and the inside of the wound electrode body is opened from the opening of the exterior member 30. The opening of the exterior member 30 is heat-sealed and sealed. Thereby, the nonaqueous electrolyte layer 23 is formed, and the secondary battery shown in FIGS. 2 and 3 is completed.

なお、この二次電池は次のようにして製造してもよい。
例えば、巻回電極体を作製してから非水電解質を注入するのではなく、正極21及び負極22の上、又はセパレータ24に非水電解質を塗布した後に巻回し、外装部材30の内部に封入するようにしてもよい。
また、ゲル状の非水電解質を有するポリマー型の非水電解質二次電池を作製する場合には、正極21及び負極22の上、又はセパレータ24に上述したポリフッ化ビニリデン等の高分子化合物のモノマーを塗布して巻回し、外装部材30の内部に収納した後に上述した非水電解質を注入するようにしてゲル状の非水電解質を形成してもよい。但し、外装部材30の内部でモノマーを重合させるようにした方が非水電解質とセパレータ24との接合性が向上し、内部抵抗を低くすることができるので好ましい。また、外装部材30の内部に非水電解質を注入してゲル状の非水電解質を形成するようにした方が、少ない工程で簡単に製造することができるので好ましい。
In addition, you may manufacture this secondary battery as follows.
For example, instead of injecting the nonaqueous electrolyte after producing the wound electrode body, the nonaqueous electrolyte is applied on the positive electrode 21 and the negative electrode 22, or after applying the nonaqueous electrolyte to the separator 24, and enclosed in the exterior member 30. You may make it do.
When a polymer-type non-aqueous electrolyte secondary battery having a gel-like non-aqueous electrolyte is produced, a monomer of a polymer compound such as polyvinylidene fluoride described above on the positive electrode 21 and the negative electrode 22 or the separator 24. The gel-like non-aqueous electrolyte may be formed by injecting the non-aqueous electrolyte after being coated and wound and housed in the exterior member 30. However, it is preferable to polymerize the monomer inside the exterior member 30 because the bondability between the nonaqueous electrolyte and the separator 24 is improved and the internal resistance can be lowered. In addition, it is preferable to inject a nonaqueous electrolyte into the exterior member 30 to form a gel-like nonaqueous electrolyte because it can be easily manufactured with fewer steps.

以上に説明した二次電池では、充電を行うと、正極合剤層21Bからリチウムイオンが放出され、非水電解質層23を介して負極合剤層22Bに吸蔵される。放電を行うと、負極合剤層22Bからリチウムイオンが放出され、非水電解質層23を介して正極合剤層21Bに吸蔵される。
ここで、正極を構成する正極合剤層は、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する。そして、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ導電剤の含有量が0.5〜10%である。このような正極は、高容量化に伴う正極における抵抗増加を抑制することができる。従って、この二次電池は、高容量化に伴う電池における抵抗増加が抑制されたものとなる。
In the secondary battery described above, when charged, lithium ions are released from the positive electrode mixture layer 21 </ b> B and inserted into the negative electrode mixture layer 22 </ b> B through the nonaqueous electrolyte layer 23. When discharging is performed, lithium ions are released from the negative electrode mixture layer 22 </ b> B and inserted into the positive electrode mixture layer 21 </ b> B through the nonaqueous electrolyte layer 23.
Here, the positive electrode mixture layer constituting the positive electrode contains a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions and a conductive agent. The difference between the amount of conductive agent (number of atoms) in the vicinity of the metal foil and the amount of conductive agent (number of atoms) on the surface is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is 0.5 to 10%. It is. Such a positive electrode can suppress an increase in resistance in the positive electrode due to an increase in capacity. Therefore, in this secondary battery, the increase in resistance in the battery due to the increase in capacity is suppressed.

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
具体的には、以下の各例に記載したような操作を行い、図2及び図3に示したようなラミネート型電池を作製し、その性能を評価した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
Specifically, the operations described in the following examples were performed to produce a laminate type battery as shown in FIGS. 2 and 3, and its performance was evaluated.

(実施例1‐1)
<正極の作製>
まず、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)を95重量部と、導電剤としてケッチェンブラックを0.5重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を4.5重量部とを混練し、N‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP)を添加して、ミキサーにて撹拌し、分散させて、正極合剤スラリーを得た。
次いで、得られた正極合剤スラリーを、厚み20μmのアルミニウム(Al)箔上の両面に均一に直接塗布し、次いで、ドライヤーにてスラリー中の有機溶剤分を乾燥し、ロールプレス機により圧延して、正極(厚み:150μm)を作製し、更に正極端子を取り付けた。この正極における正極合剤層のAl箔近傍と表面の導電剤量(原子数)の差は3.0%(n=3平均)であった。表1に正極の仕様を示す。
(Example 1-1)
<Preparation of positive electrode>
First, 95 parts by weight of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 0.5 parts by weight of ketjen black as a conductive agent, and 4.5% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder. Then, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added, and the mixture was stirred and dispersed with a mixer to obtain a positive electrode mixture slurry.
Next, the obtained positive electrode mixture slurry was directly and evenly applied on both sides of an aluminum (Al) foil having a thickness of 20 μm, and then the organic solvent in the slurry was dried with a drier and rolled with a roll press. A positive electrode (thickness: 150 μm) was prepared, and a positive electrode terminal was further attached. The difference in the amount of conductive agent (number of atoms) between the vicinity of the Al foil and the surface of the positive electrode mixture layer in this positive electrode was 3.0% (n = 3 average). Table 1 shows the specifications of the positive electrode.

なお、正極合剤層のAl箔近傍と表面の導電剤量(原子数)をSEM/EDXにて測定した際のEDX条件は、加速電圧:15kV、取出し角度:33.0°、測定時間:120秒、分析元素:炭素(C)、酸素(O)、フッ素(F)、リン(P)、コバルト(Co)、である。
また、Al箔近傍の導電剤量(原子数)を測定する場合には、正極を液体窒素に浸し折り曲げ、図1(b)に示すようにAl箔を排除した。以下の実施例及び比較例においても同様である。
In addition, EDX conditions at the time of measuring the amount of conductive agents (number of atoms) in the vicinity of the Al foil of the positive electrode mixture layer and the surface with SEM / EDX are: acceleration voltage: 15 kV, take-out angle: 33.0 °, measurement time: 120 seconds, analysis elements: carbon (C), oxygen (O), fluorine (F), phosphorus (P), cobalt (Co).
When measuring the amount of conductive agent (number of atoms) in the vicinity of the Al foil, the positive electrode was immersed in liquid nitrogen and bent, and the Al foil was removed as shown in FIG. The same applies to the following examples and comparative examples.

<負極の作製>
まず、負極活物質として天然黒鉛を95重量部と、結着剤としてPVdFを5重量部とを混練し、NMPを添加して、分散させて、負極合剤スラリーを得た。次いで、得られた負極合剤スラリーを、厚み15μmの銅(Cu)箔上の両面に均一に直接塗布し、次いで、ドライヤーにてスラリー中の有機溶剤分を乾燥し、ロールプレス機により圧延して、負極(厚み:140μm)を作製し、更に負極端子を取り付けた。
<Production of negative electrode>
First, 95 parts by weight of natural graphite as a negative electrode active material and 5 parts by weight of PVdF as a binder were kneaded, and NMP was added and dispersed to obtain a negative electrode mixture slurry. Next, the obtained negative electrode mixture slurry was directly and evenly applied on both sides of a 15 μm thick copper (Cu) foil, and then the organic solvent content in the slurry was dried with a dryer and rolled with a roll press. A negative electrode (thickness: 140 μm) was prepared, and a negative electrode terminal was further attached.

<非水電解質の作製>
プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を溶解し、これにPVdFを添加し、オーブン中で加熱溶解し、ゲル状の非水電解質溶液を作製した。
<Preparation of nonaqueous electrolyte>
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate, PVdF was added thereto, and heated and dissolved in an oven to prepare a gel-like nonaqueous electrolyte solution.

<ラミネート型電池の作製>
この正極と負極とにゲル状の非水電解質溶液を塗布し、厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムから成るセパレータを介して積層して巻き取り、アルミニウムラミネートフィルムから成る外装部材の一例である袋に入れた後、袋を熱融着して、本例のラミネート型二次電池を得た。
<Production of laminated battery>
A bag which is an example of an exterior member made of an aluminum laminate film, in which a gel-like nonaqueous electrolyte solution is applied to the positive electrode and the negative electrode, laminated and wound through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 20 μm Then, the bag was heat-sealed to obtain a laminate type secondary battery of this example.

(実施例1‐2〜実施例1‐4)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例1‐1と同様の操作を繰り返して、表1に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Example 1-2 to Example 1-4)
Except for adjusting the mixer stirring time (dispersion time) in the production of the positive electrode, the same operation as in Example 1-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 1, and the laminated secondary battery of each example. Got.

(比較例1‐1及び比較例1‐2)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例1‐1と同様の操作を繰り返して、表1に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2)
Except for adjusting the mixer stirring time (dispersion time) in the production of the positive electrode, the same operation as in Example 1-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 1, and the laminated secondary battery of each example. Got.

Figure 2008016378
Figure 2008016378

(実施例2‐1)
正極の作製において、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)を92.5重量部と、導電剤としてケッチェンブラックを3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を4.5重量部とを混練し、NMPを添加して、ミキサーにて撹拌し、分散させて、正極合剤スラリーを得た以外は、実施例1‐1と同様の操作を繰り返して、本例のラミネート型二次電池を得た。
なお、この正極における正極合剤層のAl箔近傍と表面の導電剤量(原子数)の差は2.4%(n=3平均)であった。表2に正極の仕様を示す。
(Example 2-1)
In the production of the positive electrode, 92.5 parts by weight of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material, 3 parts by weight of ketjen black as the conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder. The same procedure as in Example 1-1 was repeated except that 4.5 parts by weight were kneaded, NMP was added, and the mixture was stirred and dispersed in a mixer to obtain a positive electrode mixture slurry. An example laminate type secondary battery was obtained.
In addition, the difference between the Al foil vicinity and the surface conductive agent amount (number of atoms) of the positive electrode mixture layer in this positive electrode was 2.4% (n = 3 average). Table 2 shows the specifications of the positive electrode.

(実施例2‐2及び実施例2‐3)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例2‐1と同様の操作を繰り返して、表2に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Example 2-2 and Example 2-3)
Except for adjusting the mixer stirring time (dispersion time) in the production of the positive electrode, the same operation as in Example 2-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 2, and the laminated secondary battery of each example. Got.

(比較例2‐1〜比較例2‐3)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例2‐1と同様の操作を繰り返して、表2に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Comparative Example 2-1 to Comparative Example 2-3)
Except for adjusting the mixer stirring time (dispersion time) in the production of the positive electrode, the same operation as in Example 2-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 2, and the laminated secondary battery of each example. Got.

Figure 2008016378
Figure 2008016378

(実施例3‐1)
正極の作製において、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)を88.5重量部と、導電剤としてケッチェンブラックを7重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を4.5重量部とを混練し、NMPを添加して、ミキサーにて撹拌し、分散させて、正極合剤スラリーを得た以外は、実施例1‐1と同様の操作を繰り返して、本例のラミネート型二次電池を得た。
なお、この正極における正極合剤層のAl箔近傍と表面の導電剤量(原子数)の差は2.6%(n=3平均)であった。表3に正極の仕様を示す。
(Example 3-1)
In the production of the positive electrode, 88.5 parts by weight of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material, 7 parts by weight of ketjen black as the conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder. The same procedure as in Example 1-1 was repeated except that 4.5 parts by weight were kneaded, NMP was added, and the mixture was stirred and dispersed in a mixer to obtain a positive electrode mixture slurry. An example laminate type secondary battery was obtained.
The difference in the amount of conductive agent (number of atoms) between the vicinity of the Al foil and the surface of the positive electrode mixture layer in this positive electrode was 2.6% (n = 3 average). Table 3 shows the specifications of the positive electrode.

(実施例3‐2〜実施例3‐5)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例3‐1と同様の操作を繰り返して、表3に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Example 3-2 to Example 3-5)
Except for adjusting the mixer stirring time (dispersion time) in the production of the positive electrode, the same operation as in Example 3-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 3, and the laminated secondary battery of each example. Got.

(比較例3‐1)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例3‐1と同様の操作を繰り返して、表3に示す仕様の正極を得、更に本例のラミネート型二次電池を得た。
(Comparative Example 3-1)
Except that the mixer stirring time (dispersion time) was adjusted in the production of the positive electrode, the same operation as in Example 3-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 3, and the laminate type secondary battery of this example Got.

Figure 2008016378
Figure 2008016378

(実施例4‐1)
正極の作製において、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)を85.5重量部と、導電剤としてケッチェンブラックを10重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を4.5重量部とを混練し、NMPを添加して、ミキサーにて撹拌し、分散させて、正極合剤スラリーを得た以外は、実施例1‐1と同様の操作を繰り返して、本例のラミネート型二次電池を得た。
なお、この正極における正極合剤層のAl箔近傍と表面の導電剤量(原子数)の差は1.9%(n=3平均)であった。表4に正極の仕様を示す。
(Example 4-1)
In the production of the positive electrode, 85.5 parts by weight of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material, 10 parts by weight of ketjen black as the conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder. The same procedure as in Example 1-1 was repeated except that 4.5 parts by weight were kneaded, NMP was added, and the mixture was stirred and dispersed in a mixer to obtain a positive electrode mixture slurry. An example laminate type secondary battery was obtained.
Note that the difference in the amount of conductive agent (number of atoms) between the vicinity of the Al foil and the surface of the positive electrode mixture layer in this positive electrode was 1.9% (n = 3 average). Table 4 shows the specifications of the positive electrode.

(実施例4‐2〜実施例4‐4)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例4‐1と同様の操作を繰り返して、表4に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Example 4-2 to Example 4-4)
In the production of the positive electrode, except that the mixer stirring time (dispersion time) was adjusted, the same operation as in Example 4-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 4, and the laminated secondary battery of each example. Got.

(比較例4‐1及び比較例4‐2)
正極の作製において、ミキサー撹拌時間(分散時間)を調整した以外は、実施例4‐1と同様の操作を繰り返して、表4に示す仕様の正極を得、更に各例のラミネート型二次電池を得た。
(Comparative Example 4-1 and Comparative Example 4-2)
In the production of the positive electrode, except that the mixer stirring time (dispersion time) was adjusted, the same operation as in Example 4-1 was repeated to obtain the positive electrode having the specifications shown in Table 4, and the laminated secondary battery of each example. Got.

Figure 2008016378
Figure 2008016378

[性能評価]
各例のラミネート型二次電池を20個ずつ作製し、下記条件で測定した各種の電池性能を比較した。得られた結果を表1〜4に各例の正極の仕様と共に示す。更に、表1〜4の結果をそれぞれ図4〜7のグラフに示す。
[Performance evaluation]
Twenty laminated secondary batteries of each example were produced, and various battery performances measured under the following conditions were compared. The obtained result is shown to Tables 1-4 with the specification of the positive electrode of each example. Furthermore, the results of Tables 1 to 4 are shown in the graphs of FIGS.

(交流抵抗)
ラミネート型二次電池の作製直後の交流抵抗(200kHz)を測定した。
(AC resistance)
The AC resistance (200 kHz) immediately after the production of the laminate type secondary battery was measured.

(初回放電容量)
4.2Vまで0.2C(5時間で満充電になる電流量)で定電流定電圧充電後、開放時間を経て3.0Vまで1C放電した容量を測定した。
(First discharge capacity)
After charging at constant current and constant voltage at 0.2 C to 4.2 V (amount of current fully charged in 5 hours), the capacity of discharging 1 C to 3.0 V was measured after an open time.

(負荷特性)
0.2C放電容量を基準に3C放電した容量のリテンションを測定・算出した。
(Load characteristics)
The retention of the 3C discharge capacity was measured and calculated based on the 0.2C discharge capacity.

(サイクル特性)
充電放電それぞれが1Cで、3Vcut‐off時のリテンションを測定・算出した。
(Cycle characteristics)
Each charge and discharge was 1 C, and the retention at 3 V cut-off was measured and calculated.

表1〜4及び図4〜7に示すように、正極合剤層における導電剤の含有量が0.5%(表1及び図4)、3%(表2及び図5)、7%(表3及び図6)、10%(表4及び図7)のいずれにおいても、金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20%を超えない範囲であれば、交流抵抗を少なく維持しつつ十分な初回放電容量、負荷特性、サイクル特性を発揮させることが可能である。
特に、正極合剤層における導電剤の含有量が10%となると、導電剤量の差と電池の各性能とが顕著に対応し、導電剤量の差20%を超えてもその差が大きくなるにつれて交流抵抗の増加や初回放電容量の低下が著しくなってしまう。
このように、本発明の範囲に含まれる実施例は、それぞれ対応する比較例より、高容量化に伴う正極における抵抗増加を抑制することができる正極を用いたため、高容量化に伴う電池における交流抵抗の増加が抑制される。
また、初回放電容量や負荷特性、サイクル特性について優れている。
As shown in Tables 1-4 and FIGS. 4-7, the content of the conductive agent in the positive electrode mixture layer is 0.5% (Tables 1 and 4), 3% (Tables 2 and 5), 7% ( Table 3 and FIG. 6) In any of 10% (Table 4 and FIG. 7), the difference between the amount of conductive agent (number of atoms) in the vicinity of the metal foil and the amount of conductive agent (number of atoms) on the surface is 20%. If it does not exceed the range, sufficient initial discharge capacity, load characteristics, and cycle characteristics can be exhibited while maintaining low AC resistance.
In particular, when the content of the conductive agent in the positive electrode mixture layer is 10%, the difference in the conductive agent amount and each performance of the battery correspond significantly, and the difference is large even if the difference in the conductive agent amount exceeds 20%. As this happens, the increase in AC resistance and the decrease in the initial discharge capacity become significant.
As described above, the examples included in the scope of the present invention use the positive electrode that can suppress the increase in resistance in the positive electrode due to the increase in capacity, compared with the corresponding comparative examples. Increase in resistance is suppressed.
In addition, the initial discharge capacity, load characteristics, and cycle characteristics are excellent.

以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記の実施形態では、正極21及び負極22を積層して巻回した電池素子20を備える場合について説明したが、一対の正極と負極とを積層した平板状の電池素子、又は複数の正極と負極とを積層した積層型の電池素子を備える場合についても、本発明を適用することができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the battery element 20 in which the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked and wound is described, but a flat battery element in which a pair of positive electrodes and negative electrodes are stacked, or a plurality of positive electrodes The present invention can also be applied to a case where a laminated battery element in which a negative electrode and a negative electrode are laminated.

また、上記の実施形態では、負極として、上述したような負極集電体として機能する金属箔にリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極活物質を含有する負極合剤層を形成したものを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極活物質を含んでいれば特に限定されるものではなく、集電体として機能する金属箔に負極活物質のみを含む負極活物質層を形成したものであっても、集電体として機能する金属箔を備えないものであっても用いることができ、このような電池についても同様に本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the negative electrode mixture layer containing the negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions in the metal foil functioning as the negative electrode current collector as described above is formed as the negative electrode. However, the present invention is not limited to this. That is, it is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a negative electrode active material layer containing only the negative electrode active material is formed on a metal foil that functions as a current collector. Even those that do not include a metal foil that functions as a current collector can be used, and the present invention can be similarly applied to such batteries.

更に、上記の実施形態では、微多孔性ポリエチレンフィルムから成るセパレータ24を用いる場合について説明したが、ゲル状の非水電解質を適用する場合には、これにセパレータとしての役割を持たせることもでき、このような電池についても同様に本発明を適用することができる。   Further, in the above embodiment, the case where the separator 24 made of a microporous polyethylene film is used has been described. However, when a gel-like non-aqueous electrolyte is applied, it can have a role as a separator. The present invention can be similarly applied to such a battery.

また、上記の実施形態では、フィルム状の外装部材30を用いる場合について説明したが、外装部材に缶を用いたいわゆる円筒型、角型、コイン型、ボタン型などの他の形状を有する電池についても同様に本発明を適用することができる。更に、二次電池に限らず一次電池についても適用可能である。   In the above embodiment, the case where the film-shaped exterior member 30 is used has been described. However, the battery having other shapes such as a so-called cylindrical shape, square shape, coin shape, and button shape using a can as the exterior member. Similarly, the present invention can be applied. Furthermore, it is applicable not only to a secondary battery but also to a primary battery.

更にまた、本発明は、上述の如く、電極反応物質としてリチウムを用いる電池に関するものであるが、本発明の技術的思想は、ナトリウム(Na)若しくはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)若しくはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、又はアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても適用することが可能である。   Furthermore, as described above, the present invention relates to a battery using lithium as an electrode reactant, but the technical idea of the present invention is that other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), magnesium The present invention can also be applied to the case of using an alkaline earth metal such as (Mg) or calcium (Ca), or another light metal such as aluminum.

正極合剤層の金属箔近傍及び表面の位置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the metal foil vicinity and surface position of a positive mix layer. 本発明の非水電解質二次電池の一実施形態であって、ラミネート型電池の一例を示す分解斜視図である。It is one Embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention, Comprising: It is a disassembled perspective view which shows an example of a laminate type battery. 図2に示した電池素子20のI−I線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II of the battery element 20 shown in FIG. 2. 表1に示した各例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of each example shown in Table 1. 表2に示した各例の結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of each example shown in Table 2. 表3に示した各例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of each example shown in Table 3. 表4に示した各例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of each example shown in Table 4.

符号の説明Explanation of symbols

11…正極端子、12…負極端子、20…電池素子、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極合剤層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極合剤層、23…非水電解質層、24…セパレータ、25…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム、a…正極合剤層表面、b…正極集電体近傍 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Positive electrode terminal, 12 ... Negative electrode terminal, 20 ... Battery element, 21 ... Positive electrode, 21A ... Positive electrode collector, 21B ... Positive electrode mixture layer, 22 ... Negative electrode, 22A ... Negative electrode collector, 22B ... Negative electrode mixture layer , 23 ... Nonaqueous electrolyte layer, 24 ... Separator, 25 ... Protective tape, 30 ... Exterior member, 31 ... Adhesive film, a ... Surface of positive electrode mixture layer, b ... Near positive electrode current collector

Claims (3)

正極集電体として機能する金属箔と、その金属箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層と、を備える非水電解質二次電池用正極であって、
上記正極合剤層は、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ上記導電剤の含有量が0.5〜10%であることを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
A non-aqueous electrolyte comprising a metal foil functioning as a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on one or both surfaces of the metal foil and containing a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions and a conductive agent A positive electrode for a secondary battery,
In the positive electrode mixture layer, the difference between the conductive agent amount (number of atoms) in the vicinity of the metal foil and the conductive agent amount (number of atoms) on the surface thereof is 20.0% or less, and the content of the conductive agent is A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized by being 0.5 to 10%.
上記金属箔がアルミニウム箔であり、且つ上記正極活物質がリチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the metal foil is an aluminum foil, and the positive electrode active material is a composite oxide containing lithium and a transition metal element. 非水電解質二次電池用正極と、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含有する非水電解質二次電池用負極と、非水電解質と、セパレータと、これらを収容する外装部材と、を備える非水電解質二次電池であって、
上記非水電解質二次電池用正極は、正極集電体として機能する金属箔と、その金属箔の片面又は両面に形成され、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる正極活物質と導電剤とを含有する正極合剤層と、を備え、
上記正極合剤層は、その金属箔近傍における導電剤量(原子数)とその表面部における導電剤量(原子数)との差が20.0%以下であり、且つ上記導電剤の含有量が0.5〜10%であることを特徴とする非水電解質二次電池。
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery; a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions; a non-aqueous electrolyte; a separator; and an exterior member that accommodates these. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:
The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery includes a metal foil that functions as a positive electrode current collector, a positive electrode active material that is formed on one or both sides of the metal foil, and that can occlude and release lithium ions, and a conductive agent. A positive electrode mixture layer,
In the positive electrode mixture layer, the difference between the conductive agent amount (number of atoms) in the vicinity of the metal foil and the conductive agent amount (number of atoms) in the surface portion is 20.0% or less, and the content of the conductive agent Is a non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by being 0.5 to 10%.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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