JP2008066020A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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寛之 明石
Yoshiaki Obana
良哲 尾花
Kenichi Ogawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a high energy density and superior storage characteristics in a nonaqueous electrolyte secondary battery of which open circuit voltage in a full charge state is 4.25 V or more and 6.00 V or less. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery having an open circuit voltage of 4.25 V or more and 6.00 V or less in full charge state includes a positive electrode 21 having a positive electrode active material layer 21B and a negative electrode 22 having a negative electrode active material layer 22B, and a non-aqueous electrolyte. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are installed oppositely so that the most end part position L<SB>1</SB>of the positive electrode active material layer 21B may be inside the most end part position L<SB>2</SB>of the negative electrode active material layer 22B. Since the end part distance ΔL from the end part position L<SB>1</SB>of the positive electrode active material layer 21B to the end part position L<SB>2</SB>of the negative electrode active material layer 22B satisfies the relations 0 mm<ΔL=L<SB>2</SB>-L<SB>1</SB><6 mm, excessive rise of a positive electrode potential can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。詳しくは、満充電状態における開回路電圧が4.25V以上である非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. Specifically, the present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery having an open circuit voltage of 4.25 V or more in a fully charged state.

近年の携帯電子技術の目覚しい発達により、携帯電話やノートブックコンピューターは高度情報化社会を支える基盤技術として認識されている。これら機器の高機能化に関する研究開発は精力的に進められており、高機能化による消費電力の増加が駆動時間を短縮することが問題とされてきた。一定水準以上の駆動時間を確保するためには、駆動電源として用いられる二次電池の高エネルギー密度化が必須条件となるため、例えばリチウムイオン二次電池などに代表される高機能性二次電池における更なる高エネルギー密度化が期待されている。   Due to the remarkable development of portable electronic technology in recent years, mobile phones and notebook computers are recognized as basic technologies that support an advanced information society. Research and development related to the enhancement of functions of these devices has been energetically advanced, and it has been a problem that the increase in power consumption due to the enhancement of functions shortens the driving time. In order to ensure a driving time of a certain level or higher, it is essential to increase the energy density of a secondary battery used as a drive power supply. For example, a high-functional secondary battery represented by a lithium ion secondary battery or the like Higher energy density at is expected.

従来のリチウムイオン二次電池では、正極にコバルト酸リチウムおよび負極には炭素材料が使用されており、作動電圧が4.2Vから2.5Vの範囲で用いられてきた。単電池において、端子電圧を4.2Vまで上げられるのは、非水電解質材料やセパレータなどの優れた電気化学的安定性によるところが大きい。   In a conventional lithium ion secondary battery, a lithium cobaltate is used for the positive electrode and a carbon material is used for the negative electrode, and the operating voltage has been used in the range of 4.2V to 2.5V. In the unit cell, the terminal voltage can be increased to 4.2 V largely due to excellent electrochemical stability such as a non-aqueous electrolyte material and a separator.

ところで、従来の最大4.2Vで作動するリチウムイオン二次電池に用いられるコバルト酸リチウムなどの正極活物質は、その理論容量に対して6割程度の容量を活用しているに過ぎず、さらに充電圧を上げることにより、残存容量を活用することが原理的に可能である。実際、例えば特許文献1にて開示されているように、充電時の電圧を4.25V以上にすることにより、高エネルギー密度化を実現できることが知られている。   By the way, the positive electrode active material such as lithium cobaltate used in the conventional lithium ion secondary battery operating at a maximum of 4.2 V only uses a capacity of about 60% of its theoretical capacity. In principle, it is possible to utilize the remaining capacity by increasing the charging pressure. In fact, for example, as disclosed in Patent Document 1, it is known that high energy density can be realized by setting the voltage during charging to 4.25 V or more.

その一方で、充電電圧を上げた場合には電池特性の劣化が著しいことが報告されている。例えば、非特許文献1に記載されているように、充電電圧を4.4V程度に設定したリチウムイオン二次電池を評価すると、特に室温よりも高い温度領域において電池の基本特性劣化が顕著である。   On the other hand, it has been reported that when the charging voltage is increased, the battery characteristics are significantly deteriorated. For example, as described in Non-Patent Document 1, when a lithium ion secondary battery in which a charging voltage is set to about 4.4 V is evaluated, the basic characteristic deterioration of the battery is remarkable particularly in a temperature region higher than room temperature. .

従来、このような劣化現象については、例えば、特許文献2に記載されているように、リチウムイオンの挿入・脱離量の増大により結晶構造に発生する歪や疲労などによる劣化や、正極自身の酸化性が強まることによる電解質材料の化学変化などが報告されている。   Conventionally, with regard to such a deterioration phenomenon, for example, as described in Patent Document 2, deterioration due to strain or fatigue generated in the crystal structure due to an increase in the amount of insertion / extraction of lithium ions, or the positive electrode itself Chemical changes in electrolyte materials due to increased oxidizability have been reported.

そこで、このような劣化現象を抑えるために、例えば、非特許文献2、3に開示されているように、例えば、層状構造を有する含リチウム複合酸化物をZnOやAl23などの酸化物で被覆したような化合物など、主として正極活物質の改良を中心とした改善方法が報告されている。 Therefore, in order to suppress such a deterioration phenomenon, for example, as disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3, for example, a lithium-containing composite oxide having a layered structure is converted into an oxide such as ZnO or Al 2 O 3 . Improvement methods centering mainly on improvement of the positive electrode active material have been reported, such as a compound coated with bismuth.

国際公開第03/019713号パンフレットInternational Publication No. 03/019713 Pamphlet 特開2004−55539号公報JP 2004-55539 A J.R.Dahn et al.,Electrochimica Acta,49,1079-1090,(2004).J.R.Dahn et al., Electrochimica Acta, 49, 1079-1090, (2004). J.Prakash et al.,Journal of the Electrochemical Society,150(7),A970-A972(2003).J. Prakash et al., Journal of the Electrochemical Society, 150 (7), A970-A972 (2003). B.Park et al.,Journal of the Electrochemical Society, 149(2),A127-A132(2002).B. Park et al., Journal of the Electrochemical Society, 149 (2), A127-A132 (2002).

しかしながら、正極活物質の改良を中心とした従来の改善方法では、一定水準の効果を得ることができるものの、特に高温下における保存特性については更なる改善が必要であった。また、充放電サイクル初期の充放電効率を改善することにより、通常使用条件におけるエネルギー密度向上も必要とされていた。   However, in the conventional improvement method centering on improvement of the positive electrode active material, a certain level of effect can be obtained, but further improvement in storage characteristics particularly at high temperatures is required. Moreover, the energy density improvement in normal use conditions was also required by improving the charge / discharge efficiency at the beginning of the charge / discharge cycle.

したがって、本発明の目的は、完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現できる非水電解質二次電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to realize a high energy density and excellent storage characteristics in a non-aqueous electrolyte secondary battery whose open circuit voltage in a fully charged state is in the range of 4.25 V to 6.00 V. The object is to provide a water electrolyte secondary battery.

本発明者は、従来技術が有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以下にその概要を説明する。   The present inventor has intensively studied to solve the above-described problems of the prior art. The outline will be described below.

本発明者らは、特に高温での保存特性を向上すべく鋭意検討を行った結果、正極端部の電位上昇が保存特性の劣化を招いていることを知見するに至った。そこで、この正極端部における電位上昇の原因を解明すべく、本発明者らがさらに鋭意検討を重ねたところ、以下の点にその原因があることを見出すに至った。すなわち、正極活物質層の最端部位置が負極活物質層の最端部位置の内側となるように、正極と負極とを対向させると、負極活物質層の端部は、正極活物質層と対向しないことになる。このような位置関係を有する電池を満充電状態まで充電すると、充電条件にも影響されることになるが、正極活物質層の端部から脱離したリチウムイオンは、当該正極活物質層の端部に対向する負極活物質層の部分に吸蔵された後、正極活物質層と対向していない負極活物質層の端部に向けて拡散していくことになる。この拡散現象により、正極活物質層の端部におけるリチウムイオンの引き抜き量が増加し、その結果、正極活物質層の端部の電位はその中央部の電位に比して上昇してしまう。   As a result of intensive studies to improve the storage characteristics particularly at high temperatures, the present inventors have come to know that an increase in the potential of the positive electrode end causes deterioration of the storage characteristics. Then, in order to elucidate the cause of the potential increase at the positive electrode end, the present inventors have conducted further intensive studies and have found that the cause is as follows. That is, when the positive electrode and the negative electrode are opposed so that the extreme end position of the positive electrode active material layer is inside the extreme end position of the negative electrode active material layer, the end of the negative electrode active material layer becomes the positive electrode active material layer. Will not be opposed. When a battery having such a positional relationship is charged to a fully charged state, it will be affected by the charging conditions, but the lithium ions desorbed from the end of the positive electrode active material layer are not connected to the end of the positive electrode active material layer. After being occluded in the portion of the negative electrode active material layer facing the portion, it diffuses toward the end of the negative electrode active material layer not facing the positive electrode active material layer. Due to this diffusion phenomenon, the amount of lithium ions extracted at the end of the positive electrode active material layer increases, and as a result, the potential at the end of the positive electrode active material layer increases as compared with the potential at the center.

本発明者らが、正極端部の電位上昇の現象について、さらに鋭意検討を重ねたところ、従来の4.2Vを上限電圧とする非水電解質二次電池については、正極端部の電位上昇による容量劣化現象はほとんど無視できる程度であるのに対して、本発明のように4.25V以上の充電電圧を想定した新型電池については、正極端部の電位上昇による容量劣化は無視できなくなるほど大きくなることを知見するに至った。すなわち、正極端部の電位上昇による容量劣化は、4.25V以上の充電電圧を想定した新型電池において、顕在化するものであることを見出すに至った。   As a result of further intensive studies on the phenomenon of the potential increase at the positive electrode end by the present inventors, the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery having an upper limit voltage of 4.2 V is caused by the potential increase at the positive electrode end. While the capacity deterioration phenomenon is almost negligible, in the case of a new battery assuming a charging voltage of 4.25 V or more as in the present invention, the capacity deterioration due to the potential increase at the positive electrode end is so large that it cannot be ignored. It came to know that. That is, it has been found that the capacity deterioration due to the potential increase at the positive electrode end portion becomes apparent in a new battery assuming a charging voltage of 4.25 V or more.

そこで、本発明者らは、上述のようにして得られた知見を元に、保存特性の劣化を最小限に抑制すべく、実験により鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、対向する正極活物質層および負極活物質層の端部位置と保存特性の劣化現象との間に一定の相関性が存在することを見出すに至った。すなわち、正極活物質層の最端部位置L1から負極活物質層の最端部位置L2までの端部距離ΔLが0mm<ΔL=L2−L1<6mmを満たすようにすることで、特に高温下における保存特性が格段に向上することを見出すに至った。 Accordingly, the present inventors have made extensive studies through experiments in order to minimize deterioration of storage characteristics based on the knowledge obtained as described above. As a result, the present inventors have found that there is a certain correlation between the edge positions of the facing positive electrode active material layer and negative electrode active material layer and the deterioration phenomenon of storage characteristics. That is, the end portion distance ΔL from the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer to the extreme end position L 2 of the negative electrode active material layer satisfies 0 mm <ΔL = L 2 −L 1 <6 mm. In particular, the inventors have found that the storage characteristics particularly at high temperatures are remarkably improved.

さらに、本発明者らの鋭意検討の結果によれば、上記端部距離ΔLを満足させることにより充放電サイクル初期の充放電効率の改善も併せて実現できることを見出すに至った。すなわち、上記端部距離ΔLは、高温下での保存特性の改善のみならず、通常使用条件におけるエネルギー密度向上についても相乗的な効果をもたらすものであることが分かった。
本発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。
Furthermore, according to the result of earnest study by the present inventors, it has been found that the charge / discharge efficiency at the initial stage of the charge / discharge cycle can be improved by satisfying the end portion distance ΔL. That is, it has been found that the end portion distance ΔL has a synergistic effect not only on improvement of storage characteristics at high temperatures but also on improvement of energy density under normal use conditions.
The present invention has been devised based on the above studies.

また、上述したように、満充電状態の開回路電圧が4.25V以上6.00V以下である非水電解質二次電池において、正極活物質層および負極活物質層の最端部位置と、容量劣化挙動との関係に関する知見は公知ではない。したがって、本発明は、より実用性の高い高エネルギー密度電池を実現する上で有用且つ新規なものであると考えられる。   In addition, as described above, in the nonaqueous electrolyte secondary battery in which the open circuit voltage in the fully charged state is 4.25 V or more and 6.00 V or less, the extreme end positions of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and the capacity Knowledge about the relationship with the deterioration behavior is not publicly known. Therefore, it is considered that the present invention is useful and novel in realizing a high energy density battery with higher practicality.

本発明は、完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、
正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、非水電解質とを備え、
正極および負極は、正極活物質層の最端部位置L1が負極活物質層の最端部位置L2の内側となるように対向して設けられ、
正極活物質層の最端部位置L1から負極活物質層の最端部位置L2までの端部距離ΔLが、以下の式1を満たすことを特徴とする非水電解質二次電池である。
0mm<ΔL=L2−L1<6mm (式1)
The present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an open circuit voltage in a fully charged state is in a range of 4.25 V or more and 6.00 V or less,
A positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a nonaqueous electrolyte,
The positive electrode and the negative electrode are provided to face each other so that the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer is inside the extreme end position L 2 of the negative electrode active material layer,
The nonaqueous electrolyte secondary battery is characterized in that an end portion distance ΔL from the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer to the extreme end position L 2 of the negative electrode active material layer satisfies the following formula 1. .
0 mm <ΔL = L 2 −L 1 <6 mm (Formula 1)

本発明では、負極活物質層が、炭素質材料、リチウム金属と金属間化合物を形成する材料、珪素またはリチウム金属を含むことが好ましい。   In the present invention, the negative electrode active material layer preferably contains a carbonaceous material, a material that forms an intermetallic compound with lithium metal, silicon, or lithium metal.

本発明では、端部距離ΔLを0mm<ΔL<6mmの範囲内にしているので、正極活物質層の端部から脱離し、負極活物質層に吸蔵されたリチウムイオンが、負極活物質層の最端部の方向に向けて拡散する距離を制限できる。したがって、正極電位の過度な上昇を抑制することができる。また、正極および負極を、正極活物質層の最端部位置L1が負極活物質の最端部位置L2の内側となるように対向して設けているので、負極活物質層の端部付近にリチウムイオンが析出することを抑制できる。 In the present invention, since the end distance ΔL is in the range of 0 mm <ΔL <6 mm, the lithium ions that are desorbed from the end of the positive electrode active material layer and occluded in the negative electrode active material layer are absorbed in the negative electrode active material layer. It is possible to limit the distance of diffusion toward the extreme end. Therefore, an excessive increase in the positive electrode potential can be suppressed. Further, since the positive electrode and the negative electrode are provided so as to face each other so that the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer is inside the extreme end position L 2 of the negative electrode active material, the end of the negative electrode active material layer Precipitation of lithium ions in the vicinity can be suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in a non-aqueous electrolyte secondary battery whose open circuit voltage in a fully charged state is in the range of 4.25V to 6.00V, high energy density and excellent storage characteristics are obtained. Can be realized.

(1)第1の実施形態
(1−1)非水電解質二次電池の構成
図1は、本発明の第1の実施形態による非水電解質二次電池の構成の一例を示す断面図である。この非水電解質二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。セパレータ23には、電解液が含浸されている。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
(1) First Embodiment (1-1) Configuration of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first embodiment of the present invention. . This non-aqueous electrolyte secondary battery is a so-called cylindrical type, and a strip-shaped positive electrode 21 and a strip-shaped negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. A wound electrode body 20 is provided. The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

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

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

図2は、正極21および負極22の構成の一例を示す断面図である。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aと、正極集電体21Aの両面あるいは片面に設けられた正極活物質層21Bとを有している。負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aと、負極集電体22Aの両面あるいは片面に設けられた負極活物質層22Bとを有している。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the positive electrode 21 and the negative electrode 22. The positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces and a positive electrode active material layer 21B provided on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 21A. The negative electrode 22 includes, for example, a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces, and a negative electrode active material layer 22B provided on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22A.

図3は、正極活物質層21Bおよび負極活物質層22Bの最端部の位置関係を示す平面図である。図4は、正極活物質層21Bおよび負極活物質層22Bの最端部の位置関係を示す断面図である。なお、図3では、正極活物質層21Bと負極活物質層22Bとの位置関係の理解を容易にするために、正極集電体21A、負極集電体22Aおよびセパレータ23の図示を省略している。   FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the extreme ends of the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the extreme ends of the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B. In FIG. 3, the positive electrode current collector 21A, the negative electrode current collector 22A, and the separator 23 are not shown in order to facilitate understanding of the positional relationship between the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B. Yes.

図3に示すように、負極活物質層22Bの面積は正極活物質層21Bの面積よりも大きく、正極活物質層21Bと負極活物質層22Bとを対向させた状態において、正極活物質層最端部21Cは、負極活物質層最端部22Cより内側に位置するようになっている。正極活物質層最端部21Cが負極活物質層最端部22Cより外側に位置すると、負極活物質層22Bの端部付近にリチウムが析出してしまうからである。   As shown in FIG. 3, the area of the negative electrode active material layer 22B is larger than the area of the positive electrode active material layer 21B, and in the state where the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B face each other, The end portion 21 </ b> C is positioned inside the negative electrode active material layer endmost portion 22 </ b> C. This is because when the positive electrode active material layer endmost portion 21C is positioned outside the negative electrode active material layer endmost portion 22C, lithium is deposited in the vicinity of the end portion of the negative electrode active material layer 22B.

ここで、図4に示すように、正極活物質層21Bの最端部位置L1から負極活物質層22Bの最端部位置L2までの距離を端部距離ΔLと定義すると、正極活物質層21B、負極活物質層22Bがそれぞれ、例えば、正極集電体21A、負極集電体22A上に矩形状の形状に形成されている場合には、図3に示すように、4つの端部距離ΔLが存在することになる。 Here, as shown in FIG. 4, and the distance from the outermost end position L 1 of the positive electrode active material layer 21B outermost to the end position L 2 of the anode active material layer 22B is defined as a end distance [Delta] L, the positive electrode active material For example, when the layer 21B and the negative electrode active material layer 22B are formed in a rectangular shape on the positive electrode current collector 21A and the negative electrode current collector 22A, respectively, as shown in FIG. There will be a distance ΔL.

端部距離ΔLは、0mm<ΔL<6mm、好ましくは3mm<ΔL<6mmの範囲内である。端部距離ΔLが0mmより大きいと、開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、初回充放電効率の劣化を抑制することにより高いエネルギー密度を実現でき、端部距離ΔLが6mm未満であると、開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、容量回復率の著しい劣化を抑制することにより優れた保存特性を実現できるからである。   The end distance ΔL is in the range of 0 mm <ΔL <6 mm, preferably 3 mm <ΔL <6 mm. When the end distance ΔL is greater than 0 mm, the non-aqueous electrolyte secondary battery having an open circuit voltage in the range of 4.25V to 6.00V can suppress the deterioration of the initial charge / discharge efficiency, thereby increasing the energy density. When the end distance ΔL is less than 6 mm, the non-aqueous electrolyte secondary battery having an open circuit voltage in the range of 4.25 V to 6.00 V can suppress significant deterioration of the capacity recovery rate. This is because excellent storage characteristics can be realized.

ここで、図5を参照しながら、上述の端部距離ΔLの限定理由について具体的に説明する。正極活物質層21Bの最端部位置L1が負極活物質層22Bの最端部位置L2の内側となるように、正極21と負極22とを対向させた後、これを満充電状態まで充電した場合を想定する。充電すると、正極21および負極22の中央部では、正極活物質層21Bからリチウムイオンが脱離し、セパレータ23に含浸された電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。これに対して、正極21および負極22の端部では、正極活物質層21Bからリチウムイオンが脱離し、負極活物質層22Bに吸蔵された後、負極活物質層最端部22Cの方向に向けて拡散する。 Here, the reason for limiting the above-described end portion distance ΔL will be specifically described with reference to FIG. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are made to face each other so that the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer 21B is inside the extreme end position L 2 of the negative electrode active material layer 22B. Assume that the battery is charged. When charged, at the central part of the positive electrode 21 and the negative electrode 22, lithium ions are desorbed from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution impregnated in the separator 23. On the other hand, at the end portions of the positive electrode 21 and the negative electrode 22, lithium ions are desorbed from the positive electrode active material layer 21 </ b> B and occluded by the negative electrode active material layer 22 </ b> B, and then toward the end 22 </ b> C of the negative electrode active material layer. Spread.

上述のように端部距離ΔLを0mm<ΔL<6mmの範囲内とすると、リチウムイオンが負極活物質層最端部22Cの方向に向けて拡散する拡散距離が制限されるので、正極21の端部の電位がその中央部の電位に比して上昇することを抑え、高温下における保存特性を格段に向上することができる。これに対して、端部距離ΔLが6mm≦ΔLとなると、リチウムイオンが負極活物質層22Bに吸蔵された後に、負極活物質層最端部22Cの方向に向けて拡散する拡散距離が長くなり、正極21の端部における電位は、その中央部の電位に比べて上昇し、高温下における保存特性が著しく劣化してしまう。このような端部距離ΔLと、高温下における保存特性の著しい劣化との間の相関関係は、満充電状態の開回路電圧が4.2V以下の従来の電池系ではほとんど認められるものではなく、満充電状態の開回路電圧が4.25V以上である本願の電池系にて顕在化するものである。   As described above, when the end portion distance ΔL is in the range of 0 mm <ΔL <6 mm, the diffusion distance in which lithium ions diffuse toward the end 22C of the negative electrode active material layer is limited. It is possible to suppress the potential of the portion from rising compared to the potential of the central portion, and to significantly improve the storage characteristics at high temperatures. On the other hand, when the end portion distance ΔL is 6 mm ≦ ΔL, the diffusion distance for diffusing toward the end 22C of the negative electrode active material layer becomes longer after lithium ions are occluded in the negative electrode active material layer 22B. The potential at the end of the positive electrode 21 is higher than the potential at the center, and storage characteristics at high temperatures are significantly deteriorated. Such a correlation between the end distance ΔL and the significant deterioration of the storage characteristics at high temperature is hardly recognized in the conventional battery system in which the open circuit voltage in the fully charged state is 4.2 V or less, This is manifested in the battery system of the present application in which the open circuit voltage in the fully charged state is 4.25 V or more.

正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム(Al)箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んでいてもよい。正極活物質としては、リチウムを含有する化合物、例えばリチウム酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするには、正極活物質としてLixMO2を主体とするリチウム複合酸化物を含んでいることが好ましい。なお、Mは1種類以上の遷移金属が好ましく、具体的には、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、アルミニウム、バナジウム(V)およびチタン(Ti)からなる群のうちの少なくとも1種が好ましい。また、xは、電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値である。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、例えば、LiaCoO2(a≒1)、LibNiO2(b≒1)あるいはLicNidCo1-d2(c≒1、0<d<1である。)が挙げられる。また、リチウム複合酸化物としては、スピネル構造を有するLieMn24(e≒1)、あるいは、オリビン構造を有するLifFePO4(f≒1)が挙げられる。 The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil. The positive electrode active material layer 21B includes, for example, a positive electrode active material, and may include a conductive agent such as graphite and a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. As the positive electrode active material, a lithium-containing compound, for example, lithium oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium is suitable, and two or more of these may be used in combination. In particular, in order to increase the energy density, it is preferable to include a lithium composite oxide mainly composed of Li x MO 2 as a positive electrode active material. Note that M is preferably one or more transition metals, specifically, from cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum, vanadium (V), and titanium (Ti). At least one of the group is preferred. In addition, x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually a value in the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10. Specific examples of such lithium composite oxide include, for example, Li a CoO 2 (a≈1), Li b NiO 2 (b≈1), or Li c Ni d Co 1-d O 2 (c≈1, 0 <d <1). Examples of the lithium composite oxide include Li e Mn 2 O 4 (e≈1) having a spinel structure or Li f FePO 4 (f≈1) having an olivine structure.

より具体的には、一般式Li[LixMn(1-x-y-z)NiyM’z]O(2-a)b(式中M’はコバルト(Co)、マンガン(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素。xは0<x≦0.2、yは0.3≦y≦0.8、0≦z≦0.5、−0.1≦a≦0.2、0≦b≦0.1)の組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物や、一般式LicNi(1-d)M’d(2-e)f(式中M’はコバルト(Co)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、Mo(モリブデン)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素。cは−0.1≦c≦0.1、dは0.005≦d≦0.5、−0.1≦e≦0.2、0≦f≦0.1)の組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物、一般式LicCo(1-d)M’d(2-e)f(式中M’はニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素。cは−0.1≦c≦0.1、dは0≦d≦0.5、−0.1≦e≦0.2、0≦f≦0.1)の組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物に加え、一般式LisMn2-tM’’tuv(式中M’’はコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)から選ばれた少なくとも一種以上の元素、sはs≧0.9、tは0.005≦t≦0.6、uは3.7≦u≦4.1、vは0≦v≦0.1)の組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を用いることが可能である。また、一般式LiM’’’PO4(式中M’’’はコバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)から選ばれた少なくとも一種以上の元素)の組成を有するリチウム遷移金属複合リン酸塩も利用可能である。 More specifically, the general formula Li [Li x Mn (1- xyz) Ni y M 'z] O (2-a) F b ( wherein M' is cobalt (Co), manganese (Mg), aluminum ( Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin ( At least one element selected from Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W), where x is 0 <x ≦ 0.2, y is 0.3 ≦ y ≦ 0.8, 0 ≦ z ≦ 0.5, −0.1 ≦ a ≦ 0.2, 0 ≦ b ≦ 0.1), or a general formula Li c Ni (1-d) M ′ d O (2-e) F f (wherein M ′ is cobalt (Co), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron Element (B), Titanium (Ti), Vanadium (V), Chromium (Cr), Iron (Fe), Copper (Cu), Zinc (Zn), Mo (Molybdenum), Tin (Sn), Calcium (Ca), At least one element selected from strontium (Sr) and tungsten (W), c is −0.1 ≦ c ≦ 0.1, d is 0.005 ≦ d ≦ 0.5, and −0.1 ≦ e. Lithium transition metal composite oxide having a composition of ≦ 0.2, 0 ≦ f ≦ 0.1), general formula Li c Co (1-d) M ′ d O (2-e) F f (wherein M ′ Is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper (Cu) , Zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (S ), At least one element selected from tungsten (W), c is −0.1 ≦ c ≦ 0.1, d is 0 ≦ d ≦ 0.5, −0.1 ≦ e ≦ 0.2, In addition to the lithium transition metal composite oxide having a composition of 0 ≦ f ≦ 0.1), the general formula Li s Mn 2−t M ″ t O u F v (where M ″ is cobalt (Co), nickel) (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), at least one element selected from tungsten (W), s is s ≧ 0.9, t is 0.005 ≦ t ≦ 0 .6, u is 3.7 ≦ u ≦ 4.1, v is 0 ≦ v ≦ 0.1) It is possible to use a metal composite oxide. In addition, the general formula LiM ′ ″ PO 4 (wherein M ′ ″ is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron ( B), titanium (Ti), vanadium (V), niobium (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W), zirconium ( A lithium transition metal composite phosphate having a composition of at least one element selected from Zr) and zinc (Zn) can also be used.

高い充電電圧での使用にも耐える正極材料を実現するために、LiCoO2やLiNiO2よりなる正極の表面に、より耐電圧性の高いLi(CoxNiyMnz)O2(x、y、zは1以下の少数)や、Li(NiyMnz)O2(y、zは1以下の少数)などの酸化物を薄く付着させることは特に効果的である。このような表面修飾方法については特に限定されないが、例えば適当な方法によりNiやMn系酸化物または水酸化物をLiCoO2の表面に付着させた後、900℃以上の高温で焼成することにより、LiCoO2の表面に比較的均一なLi(CoxNiyMnz)O2(x、y、zは1以下の少数)や、Li(NiyMnz)O2(y、zは1以下の少数)を付着させた正極材料を得ることができる。 To achieve the positive electrode material to withstand use at high charging voltage, the positive electrode surface made of LiCoO 2 or LiNiO 2, more voltage resistance high Li (Co x Ni y Mn z ) O 2 (x, y , Z is a small number of 1 or less) and Li (Ni y Mn z ) O 2 (y, z is a small number of 1 or less) or other thin oxides are particularly effective. Such a surface modification method is not particularly limited. For example, by attaching Ni, Mn-based oxide or hydroxide to the surface of LiCoO 2 by an appropriate method, firing at a high temperature of 900 ° C. or higher, relatively uniform Li on the surface of LiCoO 2 (Co x Ni y Mn z) O 2 (x, y, z few 1 below) and, Li (Ni y Mn z) O 2 (y, z is 1 or less Positive electrode material to which a small number of (A) is attached can be obtained.

負極集電体22Aは、例えば銅(Cu)箔などの金属箔により構成されている。負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質を含んでおり、必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。負極活物質としては、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料(以下、リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料と称する。)を含んでいる。リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、例えば、炭素材料、金属化合物、酸化物、硫化物、LiN3などのリチウム窒化物、リチウム金属、リチウムと合金を形成する金属、あるいは高分子材料などが挙げられる。 The anode current collector 22A is made of a metal foil such as a copper (Cu) foil. The negative electrode active material layer 22B includes, for example, a negative electrode active material, and may include a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. The negative electrode active material includes a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (hereinafter referred to as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium). Examples of negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium include carbon materials, metal compounds, oxides, sulfides, lithium nitrides such as LiN 3 , lithium metals, metals that form alloys with lithium, or polymer materials. Is mentioned.

炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂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い、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。   Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, and activated carbon. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: In addition, examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

このようなリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料のなかでも、充放電電位が比較的リチウム金属に近いものが好ましい。負極22の充放電電位が低いほど電池の高エネルギー密度化が容易となるからである。なかでも炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。   Among such negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium, those having a charge / discharge potential relatively close to lithium metal are preferable. This is because the lower the charge / discharge potential of the negative electrode 22, the easier it is to increase the energy density of the battery. Among these, a carbon material is preferable because a change in crystal structure that occurs during charge / discharge is very small, a high charge / discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Moreover, non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained.

リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、また、リチウム金属単体、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本明細書において、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からなるものも含める。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうち2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include lithium metal alone, a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, an alloy, or a compound. These are preferable because a high energy density can be obtained, and in particular, when used together with a carbon material, a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained, and therefore, it is more preferable. Note that in this specification, alloys include those composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. The structures include solid solutions, eutectics (eutectic mixtures), intermetallic compounds, or those in which two or more of them coexist.

このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ(Sn)、鉛(Pb)、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)、カドミウム(Cd)、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式MasMbtLiu、あるいは化学式MapMcqMdrで表されるものが挙げられる。これら化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはリチウムおよびMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、Mcは非金属元素の少なくとも1種を表し、MdはMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表す。また、s、t、u、p、qおよびrの値はそれぞれs>0、t≧0、u≧0、p>0、q>0、r≧0である。 Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum (Al), indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), and bismuth. (Bi), cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium (Hf). These alloys or compounds, for example, those represented by the chemical formula Ma s Mb t Li u or a chemical formula Ma p Mc q Md r,. In these chemical formulas, Ma represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, Mb represents at least one of a metal element and a metalloid element other than lithium and Ma, Mc represents at least one of nonmetallic elements, and Md represents at least one of metallic elements and metalloid elements other than Ma. The values of s, t, u, p, q, and r are s> 0, t ≧ 0, u ≧ 0, p> 0, q> 0, and r ≧ 0, respectively.

なかでも、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Among these, a simple substance, alloy or compound of Group 4B metal element or semimetal element in the short-period type periodic table is preferable, and silicon (Si) or tin (Sn), or an alloy or compound thereof is particularly preferable. These may be crystalline or amorphous.

この他、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなど、リチウムを含まない無機化合物も、正負極のいずれかに用いることができる。 In addition, inorganic compounds that do not contain lithium, such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS, can also be used for either the positive or negative electrode.

非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒は、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートあるいはメチルプロピルカーボネートなどの鎖状炭酸エステルのうちの少なくとも1種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。   The nonaqueous solvent preferably contains at least one of ethylene carbonate and propylene carbonate, for example. This is because the cycle characteristics can be improved. In particular, it is preferable to mix and contain ethylene carbonate and propylene carbonate because cycle characteristics can be further improved. The non-aqueous solvent preferably contains at least one of chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl propyl carbonate. This is because the cycle characteristics can be further improved.

非水溶媒は、更に、2,4−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネートはサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。   The non-aqueous solvent preferably further contains at least one of 2,4-difluoroanisole and vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can improve discharge capacity, and vinylene carbonate can further improve cycle characteristics. In particular, it is more preferable that they are mixed and contained because both the discharge capacity and the cycle characteristics can be improved.

非水溶媒は、更にまた、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどのいずれか1種または2種以上を含んでいてもよい。   Nonaqueous solvents further include butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, those in which some or all of the hydrogen groups of these compounds are substituted with fluorine groups, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl Tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N-dimethylformamide N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, or trimethyl phosphate may be included. .

組み合わせる電極によっては、上述の非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。   Depending on the electrode to be combined, the reversibility of the electrode reaction may be improved by using an electrode in which part or all of the hydrogen atoms of the substances contained in the above non-aqueous solvent group are substituted with fluorine atoms. Therefore, these substances can be used as appropriate.

リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、LiBF2(ox)、LiBOB、あるいはLiBrが適当であり、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いられる。なかでも、LiPF6は高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。 Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, LiBF 2 (ox), LiBOB, or LiBr are suitable, and any one or more of these may be used in combination. Among these, LiPF 6 is preferable because it can obtain high ion conductivity and can improve cycle characteristics.

以下に、本発明に利用可能なセパレータ材料について説明する。セパレータ材料としては、従来の電池に使用されてきたものを利用することが可能である。そのなかでも、ショート防止効果に優れ、且つシャットダウン効果による電池の安全性向上が可能なポリオレフィン製微孔性フィルムを使用することが特に好ましい。例えば、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂からなる微多孔膜が好ましい。さらに好ましくは、シャットダウン温度がより低いポリエチレンと耐酸化性に優れるポリプロピレンを積層または混合したものを用いることで、シャットダウン性能とフロート特性の両立が図れるので好ましい。   The separator material that can be used in the present invention will be described below. As a separator material, it is possible to use those used in conventional batteries. Among these, it is particularly preferable to use a polyolefin microporous film that is excellent in short-circuit prevention effect and can improve battery safety by a shutdown effect. For example, a microporous film made of polyethylene or polypropylene resin is preferable. More preferably, it is preferable to use a laminate or mixture of polyethylene having a lower shutdown temperature and polypropylene having excellent oxidation resistance because both shutdown performance and float characteristics can be achieved.

高い充電電圧を特徴とする電池特有のセパレータ酸化分解を抑制するような構造を設けることはさらに好ましい。例えば、正極21とセパレータ23の界面にフッ素樹脂層や金属酸化物、金属イオン塩などの絶縁層を介在させる方法などを挙げることができる。特にフッ素樹脂の場合、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ六フッ化プロピレンを基本骨格とする材料を用いることができる。さらに、それらの共重合体も利用することが可能である。その他、パーフルオロアルコキシアルカン(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂)、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマーなどを利用することが可能である。金属酸化物および金属イオン塩に関しては、アルミナやジルコニア、燐酸アルミニウム、硝酸アルミニウムなどを挙げることができる。   It is further preferable to provide a structure that suppresses the oxidative decomposition of the battery, which is characterized by a high charging voltage. For example, a method of interposing an insulating layer such as a fluororesin layer, a metal oxide, or a metal ion salt at the interface between the positive electrode 21 and the separator 23 can be used. Particularly in the case of a fluororesin, a material having a basic skeleton of polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or polyhexafluoropropylene can be used. Furthermore, those copolymers can also be utilized. In addition, it is possible to use perfluoroalkoxyalkane (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, perfluoroethylene-propene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, and the like. . Examples of the metal oxide and metal ion salt include alumina, zirconia, aluminum phosphate, and aluminum nitrate.

これらの層は、電極反応種となるイオンの移動を妨げることが無いように注意深く配することが必要である。実際に介在させる手法としては、例えば、正極表面やセパレータ表面へ予め担持する方法を挙げることができる。さらに、捲回型電極素子を採用した系では、例えば、捲回時に正極およびセパレータの界面に直接噴霧することも可能である。介在するフッ素樹脂層の量は、単位面積当りの重量で規定される。0.1mg/cm2以上10mg/cm2以下となる程度に介在させることが好ましい。0.1mg/cm2未満である場合は、酸化分解反応に対する保護効果を発揮させづらくなる。また、10mg/cm2を越える場合は、電極間距離の増加によるイオン伝導経路長の冗長化により、エネルギー密度の低下が顕著化するので不適当である。 These layers must be carefully arranged so as not to hinder the movement of ions serving as electrode reactive species. As a method of actually interposing, for example, a method of supporting in advance on the positive electrode surface or the separator surface can be mentioned. Furthermore, in a system employing a wound electrode element, for example, it is possible to spray directly on the interface between the positive electrode and the separator during winding. The amount of the intervening fluororesin layer is defined by the weight per unit area. It is preferable to intervene so that it becomes 0.1 mg / cm 2 or more and 10 mg / cm 2 or less. When it is less than 0.1 mg / cm 2 , it is difficult to exert a protective effect against the oxidative decomposition reaction. On the other hand, if it exceeds 10 mg / cm 2 , the decrease in energy density becomes remarkable due to the redundancy of the ion conduction path length due to the increase in the distance between the electrodes.

電極表面やセパレータ表面にフッ素樹脂層や金属酸化物、金属イオン塩層を設ける手法としては、フッ素樹脂の懸濁液を被着表面へ噴霧した後に乾燥させる方法や、これらの分散液または溶液をバーコーターなどにより塗布した後、乾燥する方法などを代表例として挙げることが可能である。このような層を設ける手法は限定されるものではないが、上述した懸濁液の噴霧方法は、フッ素樹脂層や金属酸化物、金属イオン塩層が多孔質に富む構造を形成しやすいことから、電解液の浸透性などを確保でき、より好ましい方法である。   As a method of providing a fluororesin layer, a metal oxide, or a metal ion salt layer on the electrode surface or the separator surface, a method of drying after spraying a fluororesin suspension on the deposition surface, or a dispersion or solution of these As a representative example, a method of drying after coating with a bar coater or the like can be given. Although the method of providing such a layer is not limited, the above-described spraying method of the suspension easily forms a porous structure in which the fluororesin layer, the metal oxide, and the metal ion salt layer are rich. This is a more preferable method because it can ensure the permeability of the electrolytic solution.

上述の構成を有する非水電解質二次電池では、完全充電状態における開回路電圧が、例えば4.25V以上6.00V以下、好ましくは4.25V以上4.5V以下の範囲内である。4.25V以上にすると正極活物質の利用率を増加することができ、より多くのエネルギーを取り出すことが可能となり、4.5V以下にするとセパレータ23の酸化や電解液の化学変化などを抑えることができるからである。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery having the above-described configuration, the open circuit voltage in the fully charged state is, for example, in the range of 4.25 V to 6.00 V, preferably 4.25 V to 4.5 V. If it is 4.25V or more, the utilization factor of the positive electrode active material can be increased, and more energy can be taken out. If it is 4.5V or less, oxidation of the separator 23 and chemical change of the electrolytic solution are suppressed. Because you can.

(1−1)非水電解質二次電池の製造方法
上述の構成を有する非水電解質二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を1−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を1−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。次に、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。その後、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納した後、電解質を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。その後、電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16を、封口ガスケット17を介してかしめて固定するこれにより、図1に示した非水電解質二次電池が完成する。
(1-1) Nonaqueous electrolyte secondary battery manufacturing method The nonaqueous electrolyte secondary battery having the above-described configuration can be manufactured, for example, as follows. For example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to form a positive electrode mixture slurry. To do. Next, after applying this positive electrode mixture slurry to the positive electrode current collector 21A and drying the solvent, the positive electrode active material layer 21B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the positive electrode 21 is produced. Further, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to obtain a negative electrode mixture slurry. Next, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 22A and drying the solvent, the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 22 is produced. Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. Thereafter, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 were wound through the separator 23, and the tip portion of the positive electrode lead 25 was welded to the safety valve mechanism 15, and the tip portion of the negative electrode lead 26 was welded to the battery can 11 and wound. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are housed in the battery can 11, an electrolyte is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. Thereafter, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15 and the heat sensitive resistance element 16 are caulked and fixed to the opening end portion of the battery can 11 via the sealing gasket 17, whereby the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 is obtained. Complete.

上述の構成を有する非水電解質二次電池では、正極活物質層21Bの最端部位置L1から負極活物質層22Bの最端部位置L2までの端部距離ΔLが、0mm<ΔL<6mmの関係を満たすので、正極活物質層21Bの端部から負極活物質層22Bに吸蔵されたリチウムイオンが、負極活物質層最端部22Cの方向に向けて拡散する拡散距離が制限される。したがって、正極端部の電位上昇を抑制することができるので、高温下における保存特性を向上することができる。また、端部距離ΔLが0mm<ΔL<6mmの関係を満たすようにすることで、高温下での保存特性の向上のみならず、通常使用条件におけるエネルギー密度向上も実現することができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery having the above-described configuration, the end portion a distance [Delta] L from the outermost end position L 1 of the positive electrode active material layer 21B outermost to the end position L 2 of the anode active material layer 22B, 0 mm <[Delta] L < Since the 6 mm relationship is satisfied, the diffusion distance in which lithium ions occluded in the negative electrode active material layer 22B from the end of the positive electrode active material layer 21B diffuse toward the negative electrode active material layer 22C is limited. . Therefore, since the potential increase at the positive electrode end can be suppressed, the storage characteristics at high temperatures can be improved. Further, by making the end portion distance ΔL satisfy the relationship of 0 mm <ΔL <6 mm, not only the storage characteristics at high temperature but also the energy density under normal use conditions can be realized.

また、上述の構成を有する非水電解質二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極22に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極22からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極21に吸蔵される。負極22に導電性繊維が添加されている場合には、特に高温保存下における容量劣化が抑制され、その結果、高い信頼性が確保される。   Moreover, in the nonaqueous electrolyte secondary battery having the above-described configuration, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode 21 and inserted in the negative electrode 22 through the electrolytic solution. When discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode 22 and are inserted in the positive electrode 21 through the electrolytic solution. When conductive fibers are added to the negative electrode 22, capacity deterioration is suppressed particularly under high temperature storage, and as a result, high reliability is ensured.

(2)第2の実施形態
(2−1)非水電解質二次電池の構成
図6は、本発明の第2の実施形態による非水電解質二次電池の構成の一例を示す斜視図である。この非水電解質二次電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
(2) Second Embodiment (2-1) Configuration of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery FIG. 6 is a perspective view showing an example of the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment of the present invention. . In this nonaqueous electrolyte secondary battery, the wound electrode body 30 to which the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached is housed in a film-like exterior member 40, and is reduced in size, weight and thickness. It is possible.

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

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

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

図7は、図6に示した巻回電極体30のVII−VII線に沿った断面である。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ37により保護されている。   FIG. 7 is a cross section taken along line VII-VII of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte layer 36 interposed therebetween, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 37.

正極33は、正極集電体33Aの片面あるいは両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの片面あるいは両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34A、負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ第1の実施の形態で説明した正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。また、正極活物質層33Bおよび負極活物質層34Bの最端部の位置関係は、上述の第1の実施形態で説明した正極活物質層21Bおよび負極活物質層22Bの最端部の位置関係と同様である。   The positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on one or both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B and the positive electrode active material layer 33B are arranged to face each other. Yes. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are the positive electrode current collector 21A and the positive electrode active material layer described in the first embodiment, respectively. This is the same as 21B, the negative electrode current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23. Further, the positional relationship between the extreme ends of the positive electrode active material layer 33B and the negative electrode active material layer 34B is the positional relationship between the extreme ends of the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B described in the first embodiment. It is the same.

電解質層36は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層36は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液(すなわち溶媒および電解質塩など)の構成は、上述の第1の実施形態による非水電解質二次電池と同様である。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性を考慮すると、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイドなどが好ましい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The gel electrolyte layer 36 is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. The configuration of the electrolytic solution (that is, the solvent, the electrolyte salt, and the like) is the same as that of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first embodiment described above. Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, poly Examples include siloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, and polycarbonate. In particular, in consideration of electrochemical stability, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, and the like are preferable.

(2−2)非水電解質二次電池の製造方法
上述の構成を有する非水電解質二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、正極33および負極34のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。そののち、正極集電体33Aの端部に正極リード31を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体34Aの端部に負極リード32を溶接などにより取り付ける。次に、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。最後に、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図6に示した非水電解質二次電池が得られる。
(2-2) Manufacturing Method of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The nonaqueous electrolyte secondary battery having the above-described configuration can be manufactured, for example, as follows. First, a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 36. After that, the positive electrode lead 31 is attached to the end of the positive electrode current collector 33A by welding or the like, and the negative electrode lead 32 is attached to the end of the negative electrode current collector 34A by welding or the like. Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are laminated via a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion. The wound electrode body 30 is formed by bonding. Finally, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edges of the exterior members 40 are sealed and sealed by heat fusion or the like. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 6 is obtained.

また、この非水電解質二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次に、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材40の内部に注入する。   In addition, this nonaqueous electrolyte secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound. Rotate and adhere the protective tape 37 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge except for one side is heat-sealed to form a bag shape, which is then stored inside the exterior member 40. Next, an electrolyte composition including a solvent, an electrolyte salt, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the exterior member Inject into 40.

電解質用組成物を注入したのち、外装部材40の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層36を形成する。以上により、図6に示した非水電解質二次電池が得られる。   After injecting the electrolyte composition, the opening of the exterior member 40 is heat-sealed and sealed in a vacuum atmosphere. Next, the gelled electrolyte layer 36 is formed by applying heat to polymerize the monomer to obtain a polymer compound. As a result, the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 6 is obtained.

この第2の実施形態の作用および効果は、上述の第1の実施形態と同様である。   The operation and effect of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above.

以下、本発明の具体的な実施例について、図1〜4を参照して詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4, but the present invention is not limited to the examples.

(実施例1)
正極21は、次のようにして作製した。コバルト酸リチウムと、アモルファス性炭素粉(ケッチェンブラック)と、ポリフッ化ビニリデンとを、それぞれ94質量%、3質量%、3質量%の比率となるように混合して正極合剤を調製した。この正極合剤を1−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを作製した後、この正極合剤スラリーを厚み15μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布した。得られた塗布物を温風乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成型し、正極活物質層21Bを形成した。正極21の総厚みは160μmとなるようにした。
(Example 1)
The positive electrode 21 was produced as follows. A positive electrode mixture was prepared by mixing lithium cobaltate, amorphous carbon powder (Ketjen Black), and polyvinylidene fluoride in a ratio of 94% by mass, 3% by mass, and 3% by mass, respectively. After this positive electrode mixture was dispersed in 1-methyl-2-pyrrolidone to produce a positive electrode mixture slurry, this positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 15 μm. did. The obtained coated material was dried with hot air and then compression molded with a roll press to form the positive electrode active material layer 21B. The total thickness of the positive electrode 21 was set to 160 μm.

負極22は次のようにして作製した。平均粒径15μm、比表面積が0.8g/cm3の球状黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリデンと、炭素繊維(繊維平均直径0.1μm、アスペクト比5)とを、それぞれ90質量%、8質量%、2質量%の比率で混合して負極合剤を調製した。この負極合剤を1−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを作製した後、負極合剤スラリーを厚み12μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布し、さらにこれを加熱プレス成型することにより、負極活物質層22Bを形成した。負極22の総厚みは160μmとなるようにした。 The negative electrode 22 was produced as follows. 90% by mass and 8% by mass of spherical graphite powder having an average particle size of 15 μm and a specific surface area of 0.8 g / cm 3 , polyvinylidene fluoride, and carbon fiber (fiber average diameter of 0.1 μm, aspect ratio of 5), respectively. A negative electrode mixture was prepared by mixing at a ratio of 2% by mass. After this negative electrode mixture was dispersed in 1-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode mixture slurry, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a negative electrode current collector 22A made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 12 μm. Further, the negative electrode active material layer 22B was formed by hot press molding. The total thickness of the negative electrode 22 was set to 160 μm.

正極21および負極22を作製した後、ポリエチレンを主成分とする微多孔膜をセパレータ23として用い、このセパレータ23と正極21と負極22とを、負極22、セパレータ23、正極21、セパレータ23の順に積層し、渦巻型に多数回巻回することにより、外径17.0mmのジェリーロール型の巻回電極体20を作製した。   After producing the positive electrode 21 and the negative electrode 22, a microporous film mainly composed of polyethylene is used as the separator 23, and the separator 23, the positive electrode 21, and the negative electrode 22 are connected in this order: A jelly roll type wound electrode body 20 having an outer diameter of 17.0 mm was manufactured by stacking and winding a number of times in a spiral shape.

なお、上述の工程では、図3に示したように正極21および負極22を帯状に成型加工した後、正極活物質層21Bの最端部位置L1から負極活物質層22Bの最端部位置L2までの最端部距離ΔL(=L2−L1)が0.5mmとなるように精密に正極21および負極22を配した後、これを巻取ることで巻回電極体20を作製した。 In the above steps, after molding the cathode 21 and the anode 22 to the strip as shown in FIG. 3, the outermost end position of the anode active material layer 22B from the top end position L 1 of the positive electrode active material layer 21B after endmost distance ΔL to L 2 (= L 2 -L 1 ) is arranged precisely cathode 21 and the anode 22 so that 0.5 mm, thereby the spirally wound electrode body 20 by winding it did.

巻回電極体20を作製した後、巻回電極体20を挟み込むように、巻回電極体20の周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13を配設し、正極21の集電をとるために、アルミニウム製の正極リード25の一端を正極集電体21Aから導出し、他端をディスク板15Aを介して電池蓋14と電気的に接続した。また、負極22の集電をとるためにニッケル製の負極リード26の一端を負極集電体22Aから導出し、他端を電池缶11に溶接した。また、巻回電極体20を電池缶11の内部に収納すると共に、電池缶11の内部に電解液4.0gを減圧方式により注入した。   After producing the wound electrode body 20, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the peripheral surface of the wound electrode body 20 so as to sandwich the wound electrode body 20, and the current collector of the positive electrode 21 is collected. Therefore, one end of the aluminum positive electrode lead 25 was led out from the positive electrode current collector 21A, and the other end was electrically connected to the battery lid 14 via the disk plate 15A. Further, in order to collect the current of the negative electrode 22, one end of the nickel negative electrode lead 26 was led out from the negative electrode current collector 22 </ b> A, and the other end was welded to the battery can 11. In addition, the wound electrode body 20 was housed inside the battery can 11, and 4.0 g of the electrolyte solution was injected into the battery can 11 by a reduced pressure method.

電解液には、エチレンカーボネート35質量%と、ジメチルカーボネート63質量%およびビニレンカーボネート2質量%とを混合した混合溶媒を調整した後、この混合溶媒に対してLiPF6を重量モル濃度が1.5mol/kgとなるように溶解させたものを用いた。最後に、アスファルトを塗布した封口ガスケット17を介して電池缶11をかしめることにより、安全弁機構15、熱感抵抗素子16および電池蓋14を重ね合わせた状態で密閉し、直径18mm、高さ50mmの円筒型の非水電解質二次電池とした。 In the electrolytic solution, after adjusting a mixed solvent in which 35% by mass of ethylene carbonate, 63% by mass of dimethyl carbonate and 2% by mass of vinylene carbonate were mixed, LiPF 6 was added in a molar ratio of 1.5 mol to this mixed solvent. What was dissolved so that it might become / kg was used. Finally, the battery can 11 is caulked through a sealing gasket 17 coated with asphalt to seal the safety valve mechanism 15, the heat sensitive resistance element 16, and the battery lid 14 in a stacked state, and has a diameter of 18 mm and a height of 50 mm. This was a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery.

(i)初回充放電効率の評価
初回充放電効率は以下の方法により評価した。まず、一度も充電していない非水電解質二次電池に対して、定電流条件において500mAの充電電流を通電した後、閉回路電圧が4.35Vに達した時点で、充電制御を定電圧条件へ切り替えた。充電開始から8時間を経過した時点で充電操作を終了し、その直後より定電流条件において500mAの放電電流を通電し、その閉回路電圧が3.00Vに達した時点で放電操作を終了した。本充電操作および放電操作時に得られた放電容量および充電容量を下記の式2に代入することにより初回充放電効率を算出した。その結果を表1および図9に示す。なお、説明の便宜を図る目的で、上述の初回充放電操作の制御条件を条件Aと称する。
[初回充放電効率]=[放電容量]/[充電容量]×100 (式2)
(I) Evaluation of initial charge / discharge efficiency Initial charge / discharge efficiency was evaluated by the following method. First, after charging a non-aqueous electrolyte secondary battery that has never been charged with a charging current of 500 mA under constant current conditions, charging control is performed under constant voltage conditions when the closed circuit voltage reaches 4.35V. Switched to. The charging operation was terminated when 8 hours had elapsed from the start of charging, and immediately after that, a 500 mA discharging current was applied under a constant current condition, and when the closed circuit voltage reached 3.00 V, the discharging operation was terminated. The initial charge / discharge efficiency was calculated by substituting the discharge capacity and the charge capacity obtained during the main charging operation and the discharging operation into Equation 2 below. The results are shown in Table 1 and FIG. For the convenience of explanation, the above-described control condition for the initial charge / discharge operation is referred to as “condition A”.
[First charge / discharge efficiency] = [Discharge capacity] / [Charge capacity] × 100 (Formula 2)

(ii)容量回復率の評価
容量回復率(高温保存時の容量劣化)は以下の方法により評価した。まず、上述の初回充放電効率を評価した非水電解質二次電池を再び室温下において条件Aにより1回だけ充放電操作を行い、得られた放電容量Aを記録した。次に、当該非水電解質二次電池を同様な温度および条件において再び充電した後、これを45℃の恒温槽に保存した。保存開始後3週間を経過した時点で非水電解質二次電池を恒温槽より取り出し、室温下において24時間放冷した後、定電流条件において500mAの放電電流を通電し、その閉回路電圧が3.00Vに達した時点で放電操作を終了した。この非水電解質二次電池を再び室温下において条件Aにより1回だけ充放電操作を行い、得られた放電容量Bを記録した。こうして得られた放電容量AおよびBを下記の式3に代入することにより、容量回復率を算出した。その結果を表1および図10に示す。
[容量回復率]=[放電容量B]/[放電容量A]×100 (式3)
(Ii) Evaluation of capacity recovery rate The capacity recovery rate (capacity deterioration during high-temperature storage) was evaluated by the following method. First, the non-aqueous electrolyte secondary battery whose initial charge / discharge efficiency was evaluated was charged and discharged only once under the condition A at room temperature, and the obtained discharge capacity A was recorded. Next, the non-aqueous electrolyte secondary battery was charged again at the same temperature and conditions, and then stored in a 45 ° C. thermostat. After 3 weeks from the start of storage, the non-aqueous electrolyte secondary battery is taken out of the thermostat, allowed to cool at room temperature for 24 hours, and then a 500 mA discharge current is applied under constant current conditions, and the closed circuit voltage is 3 When the voltage reached 0.000 V, the discharge operation was terminated. This non-aqueous electrolyte secondary battery was again charged and discharged only once under the condition A at room temperature, and the resulting discharge capacity B was recorded. The capacity recovery rate was calculated by substituting the discharge capacities A and B thus obtained into the following Equation 3. The results are shown in Table 1 and FIG.
[Capacity recovery rate] = [Discharge capacity B] / [Discharge capacity A] × 100 (Formula 3)

(実施例2〜6)
表1に示すように端部距離ΔLを1mm〜7mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例1と同様にして評価した。その結果を表1および図9,10に示す。
(Examples 2 to 6)
As shown in Table 1, after the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the end distance ΔL was changed within the range of 1 mm to 7 mm, each initial charge / discharge efficiency and capacity were The recovery rate was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIGS.

(比較例1,2)
表1に示すように端部距離ΔLを0mm以下に変更したこと、すなわち、図8に示すように負極活物質層22Bの最端部位置L2を正極活物質層21Bの最端部位置L1と同じ位置またはそれより内側の位置に変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例1と同様にして評価した。その結果を表1および図9,10に示す。
(Comparative Examples 1 and 2)
As shown in Table 1, the end distance ΔL was changed to 0 mm or less, that is, the end position L 2 of the negative electrode active material layer 22B was changed to the end position L of the positive electrode active material layer 21B as shown in FIG. After the non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the position was changed to the same position as that in FIG. Evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 1 and FIGS.

(比較例3〜7)
表1に示すように端部距離ΔLを8mm〜12mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例1と同様にして評価した。その結果を表1および図9,10に示す。
(Comparative Examples 3 to 7)
As shown in Table 1, after the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the end distance ΔL was changed within the range of 8 mm to 12 mm, each initial charge / discharge efficiency and capacity were The recovery rate was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIGS.

(評価結果)
表1および図9,10から、初回充放電効率および容量回復率と端部距離ΔLとの間には相関関係があることが分かる。具体的には、初回充放電効率は、端部距離ΔLが0.5mm未満である場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。一方、容量回復率は、端部距離ΔLが0mm未満または7mmを越える場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。
以上の点を考慮すると、最大充電電圧4.35Vの非水電解質二次電池において、初回充放電効率および容量回復率の劣化を抑制して、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現するためには、端部距離ΔLを0.5mm≦ΔL≦7mmの範囲内にすることが好ましいことが分かる。
(Evaluation results)
It can be seen from Table 1 and FIGS. 9 and 10 that there is a correlation between the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate and the end portion distance ΔL. Specifically, it can be seen that the initial charge / discharge efficiency tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 0.5 mm. On the other hand, it can be seen that the capacity recovery rate tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 0 mm or more than 7 mm.
Considering the above points, in a non-aqueous electrolyte secondary battery having a maximum charge voltage of 4.35 V, the deterioration of the initial charge and discharge efficiency and the capacity recovery rate is suppressed, and a high energy density and excellent storage characteristics are realized. It is understood that the end portion distance ΔL is preferably in the range of 0.5 mm ≦ ΔL ≦ 7 mm.

(実施例7〜12)
表2に示すように端部距離ΔLを0.5mm〜7mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。その後、条件Aにおける最大充電電圧を4.25Vに変更したこと以外は実施例1と同様にして、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を評価した。その結果を表2および図11,12に示す。
(Examples 7 to 12)
As shown in Table 2, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the end distance ΔL was changed within the range of 0.5 mm to 7 mm. Thereafter, the initial charge / discharge efficiency and the capacity recovery rate were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the maximum charge voltage in Condition A was changed to 4.25V. The results are shown in Table 2 and FIGS.

(比較例8,9)
表2に示すように端部距離ΔLを0mm以下に変更したこと、すなわち、図8に示すように負極活物質層22Bの最端部位置L2を正極活物質層21Bの最端部位置L1と同じ位置またはそれより内側の位置に変更したこと以外は、実施例7と同様に非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例7と同様にして評価した。その結果を表2および図11,12に示す。
(Comparative Examples 8 and 9)
As shown in Table 2, the end distance ΔL was changed to 0 mm or less, that is, the end position L 2 of the anode active material layer 22B was changed to the end position L of the cathode active material layer 21B as shown in FIG. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 7 except that the position was changed to the same position as that in 1 or a position inside thereof, and then the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate were the same as in Example 7. And evaluated. The results are shown in Table 2 and FIGS.

(比較例10〜14)
表2に示すように端部距離ΔLを8mm〜12mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例7と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例7と同様にして評価した。その結果を表2および図11,12に示す。
(Comparative Examples 10-14)
As shown in Table 2, after the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 7 except that the end distance ΔL was changed within the range of 8 mm to 12 mm, each initial charge / discharge efficiency and capacity were The recovery rate was evaluated in the same manner as in Example 7. The results are shown in Table 2 and FIGS.

(評価結果)
表2および図11,12から、初回充放電効率および容量回復率と端部距離ΔLとの間には、上述の実施例1〜6および比較例1〜7におけるのと同様の相関関係があることが分かる。したがって、最大充電電圧4.25Vの非水電解質二次電池において、初回充放電効率および容量回復率の劣化を抑制して、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現するためには、端部距離ΔLを0.5mm≦ΔL≦7mmの範囲内にすることが好ましいことが分かる。
(Evaluation results)
From Table 2 and FIGS. 11 and 12, the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate and the end portion distance ΔL have the same correlation as in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 described above. I understand that. Therefore, in a non-aqueous electrolyte secondary battery having a maximum charging voltage of 4.25 V, in order to suppress deterioration of initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate, and to realize high energy density and excellent storage characteristics, end portions It can be seen that the distance ΔL is preferably in the range of 0.5 mm ≦ ΔL ≦ 7 mm.

(実施例13〜17)
負極22の厚みを175μmに変更したこと、および表3に示すように端部距離ΔLを0.5mm〜6mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。その後、条件Aにおける最大充電電圧を4.50Vに変更したこと以外は実施例1と同様にして、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を評価した。その結果を表3および図13,14に示す。
(Examples 13 to 17)
The nonaqueous electrolyte secondary was the same as in Example 1 except that the thickness of the negative electrode 22 was changed to 175 μm and the end distance ΔL was changed within the range of 0.5 mm to 6 mm as shown in Table 3. A battery was produced. Thereafter, the initial charge / discharge efficiency and the capacity recovery rate were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the maximum charge voltage in Condition A was changed to 4.50V. The results are shown in Table 3 and FIGS.

(比較例15,16)
表3に示したように端部距離ΔLを0mm以下に変更したこと、すなわち図8に示すように負極活物質層22Bの最端部位置L2を正極活物質層21Bの端部位置L1と同じ位置またはそれより内側に変更したこと以外は、実施例13と同様に非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例13と同様にして評価した。その結果を表3および図13,14に示す。
(Comparative Examples 15 and 16)
As shown in Table 3, the end distance ΔL was changed to 0 mm or less, that is, the end position L 2 of the negative electrode active material layer 22B was changed to the end position L 1 of the positive electrode active material layer 21B as shown in FIG. After the non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 13 except that the position was changed to the same position or inside thereof, the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate were evaluated in the same manner as in Example 13. did. The results are shown in Table 3 and FIGS.

(比較例17〜22)
表3示すように端部距離ΔLを7mm〜12mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例13と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例13と同様にして評価した。その結果を表3および図13,14に示す。
(Comparative Examples 17-22)
As shown in Table 3, after the non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 13 except that the end distance ΔL was changed within the range of 7 mm to 12 mm, each initial charge / discharge efficiency and capacity recovery were obtained. The rate was evaluated as in Example 13. The results are shown in Table 3 and FIGS.

(評価結果)
表3および図13,14から、初回充放電効率および容量回復率と端部距離ΔLとの間には相関関係があることが分かる。具体的には、初回充放電効率は、端部距離ΔLが1mm未満である場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。一方、容量回復率は、端部距離ΔLが1mm未満または6mmを越える場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。
以上の点を考慮すると、最大充電電圧4.5Vの非水電解質二次電池において、初回充放電効率および容量回復率の劣化を抑制して、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現するためには、端部距離ΔLを1mm≦ΔL≦6mmの範囲内にすることが好ましいことが分かる。
(Evaluation results)
It can be seen from Table 3 and FIGS. 13 and 14 that there is a correlation between the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate and the end portion distance ΔL. Specifically, it can be seen that the initial charge / discharge efficiency tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 1 mm. On the other hand, it can be seen that the capacity recovery rate tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 1 mm or more than 6 mm.
In consideration of the above points, in a non-aqueous electrolyte secondary battery with a maximum charge voltage of 4.5 V, the deterioration of the initial charge / discharge efficiency and the capacity recovery rate is suppressed, and a high energy density and excellent storage characteristics are realized. It is understood that the end portion distance ΔL is preferably in the range of 1 mm ≦ ΔL ≦ 6 mm.

(実施例18〜22)
負極活物質として炭素(C)、スズ(Sn)およびコバルト(Co)からなる合金の混合物を用い、それぞれ炭素(C)と金属の混合比をそれぞれ20wt%と80wt%としたこと、負極総厚みを100μmに変更したこと、表4に示すように端部距離ΔLを0.5mm〜6mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。その後、条件Aにおける最大充電電圧を4.30Vに変更したこと以外は実施例1と同様にして、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を評価した。その結果を表4および図15,16に示す。
(Examples 18 to 22)
Using a mixture of carbon (C), tin (Sn) and cobalt (Co) alloys as the negative electrode active material, the carbon (C) and metal mixing ratios were 20 wt% and 80 wt%, respectively, and the total negative electrode thickness Was changed to 100 μm, and as shown in Table 4, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the end distance ΔL was changed within the range of 0.5 mm to 6 mm. Then, each initial charge-discharge efficiency and capacity | capacitance recovery rate were evaluated like Example 1 except having changed the maximum charging voltage in the conditions A into 4.30V. The results are shown in Table 4 and FIGS.

(比較例23,24)
表4に示したように端部距離ΔLを0mm以下に変更したこと、すなわち図8に示すように負極活物質層22Bの最端部位置L2を正極活物質層21Bの最端部位置L1と同じ位置またはそれより内側に変更したこと以外は、実施例18と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例18と同様にして評価した。その結果を表4および図15,16に示す。
(Comparative Examples 23 and 24)
As shown in Table 4, the end distance ΔL was changed to 0 mm or less, that is, the end position L 2 of the negative electrode active material layer 22B was changed to the end position L of the positive electrode active material layer 21B as shown in FIG. After the non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 18 except that the position was changed to the same position as or inward of FIG. 1 , the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate were the same as in Example 18. And evaluated. The results are shown in Table 4 and FIGS.

(比較例25〜30)
表4に示すように端部距離ΔLを7mm〜12mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例18と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例18と同様にして評価した。その結果を表4および図15,16に示す。
(Comparative Examples 25-30)
As shown in Table 4, after the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 18 except that the end distance ΔL was changed within the range of 7 mm to 12 mm, each initial charge / discharge efficiency and capacity were The recovery rate was evaluated in the same manner as in Example 18. The results are shown in Table 4 and FIGS.

(評価結果)
表4および図15,16から、初回充放電効率および容量回復率と端部距離ΔLとの間には相関関係があることが分かる。具体的には、初回充放電効率は、端部距離ΔLが1mm未満である場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。一方、容量回復率は、端部距離ΔLが1mm未満または6mmを越える場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。
以上の点を考慮すると、負極活物質として炭素(C)、スズ(Sn)およびコバルト(Co)からなる合金の混合物を用いた非水電解質二次電池において、初回充放電効率および容量回復率の劣化を抑制して、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現するためには、端部距離ΔLを1mm≦ΔL≦6mmの範囲内にすることが好ましいことが分かる。
(Evaluation results)
From Table 4 and FIGS. 15 and 16, it can be seen that there is a correlation between the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate and the end portion distance ΔL. Specifically, it can be seen that the initial charge / discharge efficiency tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 1 mm. On the other hand, it can be seen that the capacity recovery rate tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 1 mm or more than 6 mm.
Considering the above points, in the nonaqueous electrolyte secondary battery using a mixture of carbon (C), tin (Sn) and cobalt (Co) as the negative electrode active material, the initial charge and discharge efficiency and capacity recovery rate are It can be seen that the end distance ΔL is preferably in the range of 1 mm ≦ ΔL ≦ 6 mm in order to suppress deterioration and achieve a high energy density and excellent storage characteristics.

(実施例23〜27)
銅箔上に真空蒸着によりシリコン層を厚さ50μmの条件で形成した負極を用いたこと、表5に示すように端部距離ΔLを0.5mm〜6mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。その後、条件Aにおける最大充電電圧を4.3Vに変更したこと以外は実施例1と同様にして、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を評価した。その結果を表5および図17,18に示す。
(Examples 23 to 27)
Except for using a negative electrode in which a silicon layer was formed on a copper foil by vacuum deposition under a condition of a thickness of 50 μm, and changing the edge distance ΔL within a range of 0.5 mm to 6 mm as shown in Table 5, A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1. Thereafter, the initial charge / discharge efficiency and the capacity recovery rate were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the maximum charge voltage in Condition A was changed to 4.3V. The results are shown in Table 5 and FIGS.

(比較例31,32)
表5に示したように端部距離ΔLを0mm以下に変更したこと、すなわち図8に示すように負極活物質層22Bの最端部位置L2を正極活物質層21Bの最端部位置L1と同じ位置またはそれより内側に変更したこと以外は、実施例23と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例23と同様にして評価した。その結果を表5および図17,18に示す。
(Comparative Examples 31, 32)
As shown in Table 5, the end distance ΔL was changed to 0 mm or less, that is, the end position L 2 of the negative electrode active material layer 22B was changed to the end position L of the positive electrode active material layer 21B as shown in FIG. After the non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 23, except that the position was changed to the same position as that in FIG. 1 or inside thereof, the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate were the same as in Example 23. And evaluated. The results are shown in Table 5 and FIGS.

(比較例33〜38)
表4に示すように端部距離ΔLを7mm〜12mmの範囲内で変更したこと以外は、実施例23と同様にして非水電解質二次電池を作製した後、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を実施例23と同様にして評価した。その結果を表5および図17,18に示す。
(Comparative Examples 33-38)
As shown in Table 4, after the non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 23 except that the end distance ΔL was changed within the range of 7 mm to 12 mm, each initial charge / discharge efficiency and capacity were The recovery rate was evaluated in the same manner as in Example 23. The results are shown in Table 5 and FIGS.

(評価結果)
表5および図17,18から、初回充放電効率および容量回復率と端部距離ΔLとの間には相関関係があることが分かる。具体的には、初回充放電効率は、端部距離ΔLが1mm未満である場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。一方、容量回復率は、端部距離ΔLが1mm未満または6mmを越える場合に著しく劣化する傾向にあることが分かる。
以上の点を考慮すると、負極活物質としてケイ素(Si)を用いた非水電解質二次電池において、初回充放電効率および容量回復率の劣化を抑制して、高いエネルギー密度と優れた保存特性とを実現するためには、端部距離ΔLを1mm≦ΔL≦6mmの範囲内にすることが好ましいことが分かる。
(Evaluation results)
From Table 5 and FIGS. 17 and 18, it can be seen that there is a correlation between the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate and the end portion distance ΔL. Specifically, it can be seen that the initial charge / discharge efficiency tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 1 mm. On the other hand, it can be seen that the capacity recovery rate tends to deteriorate significantly when the end portion distance ΔL is less than 1 mm or more than 6 mm.
Considering the above points, in the non-aqueous electrolyte secondary battery using silicon (Si) as the negative electrode active material, the deterioration of the initial charge and discharge efficiency and the capacity recovery rate is suppressed, and the high energy density and the excellent storage characteristics In order to realize the above, it is understood that the end portion distance ΔL is preferably in the range of 1 mm ≦ ΔL ≦ 6 mm.

(比較例39〜51)
表6に示すように端部距離ΔLを−1mm〜12mmの範囲内で変更したこと以外は実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。その後、表6に示したように条件Aにおける最大充電電圧を4.2Vに変更したこと以外は実施例1と同様にして、それぞれの初回充放電効率および容量回復率を評価した。その結果を表6および図19,20に示す。
(Comparative Examples 39-51)
As shown in Table 6, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the end distance ΔL was changed within the range of −1 mm to 12 mm. Thereafter, as shown in Table 6, the initial charge / discharge efficiency and the capacity recovery rate were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the maximum charge voltage in Condition A was changed to 4.2V. The results are shown in Table 6 and FIGS.

(評価結果)
表6および図19,20から、初回充放電効率と端部距離ΔLとの間には、上述の実施例および比較例におけるのと同様の相関関係があるのに対して、容量回復率と端部距離ΔLとの間には、上述の実施例および比較例におけるような相関関係はないことが分かる。すなわち、最大充電電圧4.25V以上の非水電解質二次電池では、容量回復率は、端部距離ΔLが大きくなると著しく低下する傾向にあるのに対して、最大充電電圧4.2Vの非水電解質二次電池では、容量維持率は、端部距離ΔLが大きくなってもほぼ一定であり、ほとんど劣化しない傾向にあることが分かる。
以上の点を考慮すると、端部距離ΔLを大きくしたときの容量回復率の著しい低下は、最大充電電圧4.25V以上の非水電解質二次電池に特有な劣化モードであることが分かる。
(Evaluation results)
From Table 6 and FIGS. 19 and 20, the initial charge / discharge efficiency and the end portion distance ΔL have the same correlation as in the above-described examples and comparative examples, whereas the capacity recovery rate and the end distance ΔL. It can be seen that there is no correlation with the part distance ΔL as in the above-described examples and comparative examples. That is, in a non-aqueous electrolyte secondary battery having a maximum charge voltage of 4.25 V or more, the capacity recovery rate tends to decrease remarkably as the end portion distance ΔL increases, whereas the non-aqueous electrolyte secondary battery having a maximum charge voltage of 4.2 V. In the electrolyte secondary battery, it can be seen that the capacity retention rate is substantially constant even when the end portion distance ΔL is large, and tends to hardly deteriorate.
Considering the above points, it can be seen that the significant reduction in the capacity recovery rate when the end portion distance ΔL is increased is a deterioration mode unique to the nonaqueous electrolyte secondary battery having a maximum charge voltage of 4.25 V or more.

(評価結果の総合)
以上の評価結果を総合すると、完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、高エネルギー密度化と優れた保存特性とを実現するためには、端部距離ΔLを1mm≦ΔL≦6mmの範囲に設定することが好ましいことが分かる。また、この数値範囲は、負極活物質として炭素(C)、スズ(Sn)およびコバルト(Co)の合金、ケイ素(Si)または黒鉛などを用いた場合にも変わるものではなく、負極活物質に依存するものではないことが分かる。
また、ΔLの値が負から正へ移行する際に性能値が改善傾向にあることを考慮すると、端部距離ΔLを0<ΔL≦6mmの範囲に設定することが好ましいことが分かる。
(Comprehensive evaluation results)
Summarizing the above evaluation results, high energy density and excellent storage characteristics are realized in a non-aqueous electrolyte secondary battery whose open circuit voltage in the fully charged state is in the range of 4.25V to 6.00V. Therefore, it can be seen that it is preferable to set the end portion distance ΔL in the range of 1 mm ≦ ΔL ≦ 6 mm. This numerical range does not change even when an alloy of carbon (C), tin (Sn) and cobalt (Co), silicon (Si), graphite, or the like is used as the negative electrode active material. It turns out that it is not dependent.
In addition, it is understood that it is preferable to set the end portion distance ΔL in the range of 0 <ΔL ≦ 6 mm, considering that the performance value tends to improve when the value of ΔL shifts from negative to positive.

表1は、実施例1〜6および比較例1〜7の初回充放電効率および容量回復率を示す。表2は、実施例7〜12および比較例8〜14の初回充放電効率および容量回復率を示す。表3は、実施例13〜17および比較例15〜22の初回充放電効率および容量回復率を示す。表4は、実施例18〜22および比較例23〜30の初回充放電効率および容量回復率を示す。表5は、実施例23〜27および比較例31〜38の初回充放電効率および容量回復率を示す。表6は、比較例39〜51の初回充放電効率および容量回復率を示す。   Table 1 shows the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7. Table 2 shows the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate of Examples 7 to 12 and Comparative Examples 8 to 14. Table 3 shows the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate of Examples 13 to 17 and Comparative Examples 15 to 22. Table 4 shows the initial charge / discharge efficiency and the capacity recovery rate of Examples 18 to 22 and Comparative Examples 23 to 30. Table 5 shows the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate of Examples 23 to 27 and Comparative Examples 31 to 38. Table 6 shows the initial charge / discharge efficiency and capacity recovery rate of Comparative Examples 39 to 51.

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以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.

例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。   For example, the numerical values given in the above embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.

また、上述の実施形態では、巻回型の非水電解質二次電池に本発明を適用した場合を例として説明したが、本発明はスタック型の非水電解質二次電池に対しても適用可能である。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a wound type nonaqueous electrolyte secondary battery has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a stack type nonaqueous electrolyte secondary battery. It is.

また、上述の実施形態では、電極が集電体と活物質層とを有する場合について例として説明したが、電極が活物質層のみからなる構成としてもよい。   Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated as an example the case where an electrode has a collector and an active material layer, it is good also as a structure from which an electrode consists only of an active material layer.

また、上述の実施形態では、電解質が電解液またはゲル状の電解質である場合を例として説明したが、これらの電解質に代えて、他の電解質を用いてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性高分子を利用した高分子固体電解質、またはイオン伝導性無機材料を利用した無機固体電解質なども挙げられ、これらを単独あるいは他の電解質と組み合わせて用いてもよい。高分子固体電解質に用いることができる高分子化合物としては、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリフォスファゼン、あるいはポリシロキサンなどが挙げられる。無機固体電解質としては、例えば、イオン伝導性セラミックス、イオン伝導性結晶、あるいはイオン伝導性ガラスなどが挙げられる。   In the above-described embodiment, the case where the electrolyte is an electrolytic solution or a gel electrolyte has been described as an example. However, instead of these electrolytes, other electrolytes may be used. Other electrolytes include, for example, a polymer solid electrolyte using an ion conductive polymer or an inorganic solid electrolyte using an ion conductive inorganic material. These can be used alone or in combination with other electrolytes. Also good. Examples of the polymer compound that can be used for the polymer solid electrolyte include polyether, polyester, polyphosphazene, and polysiloxane. Examples of the inorganic solid electrolyte include ion conductive ceramics, ion conductive crystals, and ion conductive glass.

本発明の第1の実施形態による非水電解質二次電池の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery by the 1st Embodiment of this invention. 正極および負極の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of a positive electrode and a negative electrode. 正極活物質層および負極活物質層の最端部の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the extreme end part of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer. 正極活物質層および負極活物質層の最端部の位置関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the positional relationship of the extreme end part of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer. 本発明の第1の実施形態による非水電解質二次電池の端部距離ΔLの限定理由を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the limitation reason of edge part distance (DELTA) L of the nonaqueous electrolyte secondary battery by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による非水電解質二次電池の構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery by the 2nd Embodiment of this invention. 図6に示した巻回電極体のVII−VII線に沿った断面である。7 is a cross section taken along line VII-VII of the spirally wound electrode body illustrated in FIG. 6. 正極活物質層と負極活物質層との最端部の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the extreme end part of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer. 実施例1〜6および比較例1〜7の初回充放電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the first time charge / discharge efficiency of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-7. 実施例1〜6および比較例1〜7の容量回復率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance recovery rate of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-7. 実施例7〜12および比較例8〜14の初回充放電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the first time charge / discharge efficiency of Examples 7-12 and Comparative Examples 8-14. 実施例7〜12および比較例8〜14の容量回復率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance recovery rate of Examples 7-12 and Comparative Examples 8-14. 実施例13〜17および比較例15〜22の初回充放電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the first time charge / discharge efficiency of Examples 13-17 and Comparative Examples 15-22. 実施例13〜17および比較例15〜22の容量回復率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance recovery rate of Examples 13-17 and Comparative Examples 15-22. 実施例18〜22および比較例23〜30の初回充放電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the first time charge / discharge efficiency of Examples 18-22 and Comparative Examples 23-30. 実施例18〜22および比較例23〜30の容量回復率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance recovery rate of Examples 18-22 and Comparative Examples 23-30. 実施例23〜27および比較例31〜38の初回充放電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the first time charge / discharge efficiency of Examples 23-27 and Comparative Examples 31-38. 実施例23〜27および比較例31〜38の容量回復率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance recovery rate of Examples 23-27 and Comparative Examples 31-38. 比較例39〜51の初回充放電効率を示すグラフである。It is a graph which shows the first time charge / discharge efficiency of Comparative Examples 39-51. 比較例39〜51の容量回復率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance recovery rate of Comparative Examples 39-51.

符号の説明Explanation of symbols

11・・・電池缶、12,13・・・絶縁板、14・・・電池蓋、15・・・安全弁機構、15A・・・ディスク板、16・・・熱感抵抗素子、17・・・封口ガスケット、20・・・巻回電極体、21・・・正極、21A・・・正極集電体、21B・・・正極活物質層、21C・・・正極活物質層最端部、22・・・負極、22A・・・負極集電体、22B・・・負極活物質層、22C・・・負極活物質層最端部、23・・・セパレータ、24・・・センターピン、25・・・正極リード、26・・・負極リード、30・・・巻回電極体、31・・・正極リード、32・・・負極リード、33・・・正極、33A・・・正極集電体、33B・・・正極活物質層、34・・・負極、34A・・・負極集電体、34B・・・負極活物質層、35・・・セパレータ、36・・・電解質層、37・・・保護テープ、40・・・外装部材、41・・・密着フィルム   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulating plate, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Sealing gasket, 20 ... wound electrode body, 21 ... positive electrode, 21A ... positive electrode current collector, 21B ... positive electrode active material layer, 21C ... extreme end of positive electrode active material layer, 22. .. Negative electrode, 22A ... Negative electrode current collector, 22B ... Negative electrode active material layer, 22C ... Negative electrode active material layer endmost part, 23 ... Separator, 24 ... Center pin, 25 ... Positive electrode lead, 26 ... negative electrode lead, 30 ... wound electrode body, 31 ... positive electrode lead, 32 ... negative electrode lead, 33 ... positive electrode, 33A ... positive electrode current collector, 33B ... Positive electrode active material layer, 34 ... Negative electrode, 34A ... Negative electrode current collector, 34B ... Negative electrode active material layer, 35 ... separator, 36 ... electrolyte layer, 37 ... protective tape, 40 ... outer member, 41 ... adhesive film

Claims (5)

完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、
正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、非水電解質とを備え、
上記正極および負極は、上記正極活物質層の最端部位置L1が上記負極活物質層の最端部位置L2の内側となるように対向して設けられ、
上記正極活物質層の最端部位置L1から上記負極活物質層の最端部位置L2までの端部距離ΔLが、以下の式1を満たすことを特徴とする非水電解質二次電池。
0mm<ΔL=L2−L1<6mm (式1)
In the non-aqueous electrolyte secondary battery in which the open circuit voltage in the fully charged state is in the range of 4.25V to 6.00V,
A positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a nonaqueous electrolyte,
The positive electrode and the negative electrode are provided to face each other so that the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer is inside the extreme end position L 2 of the negative electrode active material layer,
The nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein an end distance ΔL from the extreme end position L 1 of the positive electrode active material layer to the extreme end position L 2 of the negative electrode active material layer satisfies the following formula 1. .
0 mm <ΔL = L 2 −L 1 <6 mm (Formula 1)
上記負極活物質層が炭素質材料を含むことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer includes a carbonaceous material. 上記負極活物質層がリチウム金属と金属間化合物を形成する材料を含むことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer includes a material that forms an intermetallic compound with lithium metal. 上記負極活物質層が珪素を含むことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer contains silicon. 上記負極活物質層がリチウム金属を含むことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer contains lithium metal.
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