JP2008159496A - Gel electrolyte, lithium-ion secondary battery, and manufacturing method of gel electrolyte - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゲル電解質、リチウムイオン二次電池及びゲル電解質の製造方法に係り、ポリビニルアセタールやその誘導体を重合した構造を有するゲル電解質、リチウムイオン二次電池及びゲル電解質の製造方法に関する。 The present invention relates to a gel electrolyte, a lithium ion secondary battery, and a method for producing a gel electrolyte, and more particularly to a gel electrolyte having a structure obtained by polymerizing polyvinyl acetal or a derivative thereof, a lithium ion secondary battery, and a method for producing a gel electrolyte.
近年、カメラ一体型VTR(videotape recorder)、携帯電話又は携帯用コンピューターなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池の開発が活発に進められている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を実現できるものとして注目されており、薄型で折り曲げ可能な形状の自由度が高いものについても多く研究されている。 In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (videotape recorder), a mobile phone, or a portable computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, development of batteries, particularly secondary batteries, has been actively promoted as portable power sources for electronic devices. In particular, lithium ion secondary batteries are attracting attention as being capable of realizing a high energy density, and many studies have been made on thin and high-flexible shapes that can be bent.
このような形状の自由度が高い電池には、高分子化合物に電解質塩を溶解させた全固体状の高分子電解質や、高分子化合物に電解液を保持させたゲル状の高分子電解質などが用いられている。中でも、ゲル状の高分子電解質は、電解液を保持しているために全固体状に比べて活物質との接触性およびイオン伝導率に優れており、また、電解液に比べて漏液が起こりにくいという特徴を有していることから注目を浴びている。 Such batteries with a high degree of freedom include a solid polymer electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a polymer compound, and a gel polymer electrolyte in which an electrolyte is held in a polymer compound. It is used. In particular, gel polymer electrolytes have an electrolyte solution, so they have better contact with the active material and ionic conductivity than all solids, and they have a higher leakage than electrolytes. It is attracting attention because it has the feature that it hardly occurs.
このゲル状の高分子電解質に用いられる高分子については、エーテル系の高分子をはじめとして、メタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデンなどの様々な物質が研究されており、この中にポリビニルホルマール又はポリビニルブチラールといったポリビニルアセタールを用いたものがある。 As for the polymer used in the gel polymer electrolyte, various substances such as ether-based polymers, methyl methacrylate, polyvinylidene fluoride and the like have been studied. Among them, polyvinyl formal or polyvinyl butyral There are those using polyvinyl acetal.
例えば、特許文献1には、ポリビニルアセタールを用いた1次電池が記載されている。また、ポリビニルアセタールを用いた電解質については、特許文献2,3にポリビニルブチラールを用いたイオン伝導性固形体組成物が記載されており、特許文献4〜6にポリビニルホルマールと電解液とを含むゲル状電解質が記載されている。
しかし、電解液の含有量が低いために十分なイオン伝導性が得られていない。そこで、特許文献7では、ポリビニルホルマールに含まれる水酸基の量を調整することにより、電解液の量を増やすことが検討されている。また、特許文献8には、フッ素原子を有するルイス酸又はルイス酸塩を架橋促進剤として用いることが記載されている。
However, sufficient ionic conductivity is not obtained because the content of the electrolytic solution is low. Therefore, in Patent Document 7, it is studied to increase the amount of the electrolytic solution by adjusting the amount of hydroxyl group contained in polyvinyl formal. Patent Document 8 describes the use of a Lewis acid or a Lewis acid salt having a fluorine atom as a crosslinking accelerator.
しかしながら、特許文献7の記載されている方法によっても、ポリビニルアセタールを10%以上含有させる必要があり、電流負荷特性を考慮すると、十分なイオン伝導性を得ることは難しいという問題があった。また、特許文献8に記載されている架橋促進剤を用いた場合には、架橋は促進されるものの、容量の劣化が大きいという問題があった。 However, even with the method described in Patent Document 7, it is necessary to contain 10% or more of polyvinyl acetal, and there is a problem that it is difficult to obtain sufficient ion conductivity in consideration of current load characteristics. In addition, when the crosslinking accelerator described in Patent Document 8 is used, there is a problem that the capacity is greatly deteriorated although the crosslinking is promoted.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、漏液を抑制しつつ、容量の劣化を抑制することができるゲル電解質、リチウムイオン二次電池及びゲル電解質の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a gel electrolyte and a lithium ion secondary battery that can suppress deterioration of capacity while suppressing leakage. A secondary battery and a method for producing a gel electrolyte are provided.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、架橋促進剤として周期表3族元素や4族元素を含む化合物を使用することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a compound containing a Group 3 element or a Group 4 element in the periodic table as a crosslinking accelerator. The invention has been completed.
即ち、本発明のゲル電解質は、電解質塩及び溶媒と、
ポリビニルアセタール及びその誘導体から成る群より選ばれた少なくとも1種のものを重合した構造を有する高分子化合物と、
周期表3族元素及び/又は4族元素を含む化合物を1種類又は2種類以上と、
を含むことを特徴とする。
That is, the gel electrolyte of the present invention comprises an electrolyte salt and a solvent,
A polymer compound having a structure obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof;
1 type or 2 types or more of the compound containing a periodic table group 3 element and / or a group 4 element,
It is characterized by including.
また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電解質塩及び溶媒と、
ポリビニルアセタール及びその誘導体から成る群より選ばれた少なくとも1種のものを重合した構造を有する高分子化合物と、
周期表3族元素及び/又は4族元素を含む化合物を1種類又は2種類以上と、
を含んで成るゲル電解質を用いたリチウムイオン二次電池であって、
上記ポリビニルアセタールがビニルホルマール単位65mol%以上且つビニルアルコール単位20mol%以下の組成であることを特徴とする。
The lithium ion secondary battery of the present invention includes an electrolyte salt and a solvent,
A polymer compound having a structure obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof;
1 type or 2 types or more of the compound containing a periodic table group 3 element and / or a group 4 element,
A lithium ion secondary battery using a gel electrolyte comprising
The polyvinyl acetal has a composition of 65 mol% or more of vinyl formal units and 20 mol% or less of vinyl alcohol units.
更に、本発明のゲル電解質の製造方法は、電解液溶媒に、
ポリビニルアセタールと、電解質塩と、架橋促進剤として周期表3族元素及び/又は4族元素を含む化合物を1種類又は2種類以上と、
を溶解し、
該溶液中のポリビニルアセタールから、電解質塩及び架橋促進剤を触媒として、ポリビニルアセタール及びその誘導体から成る群より選ばれた少なくとも1種のものを重合した構造を有する架橋高分子を形成させることを特徴とする。
Furthermore, the method for producing a gel electrolyte of the present invention includes an electrolyte solution solvent,
1 type or 2 types or more of the compound containing a polyvinyl acetal, electrolyte salt, and a periodic table group 3 element and / or group 4 element as a crosslinking accelerator,
Dissolve
A cross-linked polymer having a structure obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof from an acetal salt and a cross-linking accelerator as a catalyst is formed from the polyvinyl acetal in the solution. And
本発明によれば、架橋促進剤として周期表3族元素や4族元素を含む化合物を使用することとしたため、漏液を抑制しつつ、容量の劣化を抑制することができるゲル電解質、リチウムイオン二次電池及びゲル電解質の製造方法を提供できる。 According to the present invention, since a compound containing a group 3 element or a group 4 element in the periodic table is used as the crosslinking accelerator, the gel electrolyte and lithium ion that can suppress the deterioration of the capacity while suppressing the liquid leakage A method for producing a secondary battery and a gel electrolyte can be provided.
以下、本発明のゲル電解質について説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、濃度及び含有量などについての「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。 Hereinafter, the gel electrolyte of the present invention will be described. In the present specification and claims, “%” for concentration, content, etc. represents mass percentage unless otherwise specified.
上述の如く、本発明のゲル電解質は、ポリビニルアセタール及びその誘導体から任意に選択した1種以上のものを重合した構造を有する高分子化合物と、電解液とを含んでおり、いわゆるゲル状となっている。
また、ポリビニルアセタールは、以下の化学式3
で表されるアセタール基を含む構成単位と、以下の化学式4
具体的には、例えば、化3に示すRが水素のポリビニルホルマール、又はRがプロピル基のポリビニルブチラールが挙げられる。
As described above, the gel electrolyte of the present invention includes a polymer compound having a structure obtained by polymerizing one or more kinds arbitrarily selected from polyvinyl acetal and derivatives thereof, and an electrolytic solution, and is in a so-called gel form. ing.
Polyvinyl acetal has the following chemical formula 3
A structural unit containing an acetal group represented by the following chemical formula 4
Specifically, for example, R shown in Chemical formula 3 is hydrogen formal polyvinyl or R is propyl group polyvinyl butyral.
ここで、かかるポリビニルアセタール又はその誘導体におけるアセタール基の割合は60mol%以上であることが好ましく、65mol%〜85mol%の範囲内であればより好ましい。ビニルアルコール単位の割合は20mol%以下であることが好ましい。また、ポリビニルアセタールの分子量は、重量平均分子量で10000〜500000の範囲内にあることが好ましい。
これらの範囲内であれば、溶媒との溶解性を向上させることができると共に、高分子電解質の安定性をより高めることができる。
Here, it is preferable that the ratio of the acetal group in this polyvinyl acetal or its derivative (s) is 60 mol% or more, and it is more preferable if it is in the range of 65 mol% to 85 mol%. The proportion of vinyl alcohol units is preferably 20 mol% or less. Moreover, it is preferable that the molecular weight of polyvinyl acetal exists in the range of 10000-500000 in a weight average molecular weight.
If it is in these ranges, while being able to improve the solubility with a solvent, stability of a polymer electrolyte can be improved more.
また、上記高分子化合物は、ポリビニルアセタールのみ又はその誘導体の1種のみを重合したものでも、それらの2種以上を重合したものでもよく、更に、ポリビニルアセタール及びその誘導体以外のモノマーとの共重合体でもよい。この高分子化合物の含有量は、0.5%〜5%の範囲内であることが好ましい。これよりも少ないと電解液を十分に保持することができず、これよりも多いと十分なイオン伝導性を得ることができないことがある。 The polymer compound may be a polymer obtained by polymerizing only polyvinyl acetal or one of its derivatives, or a polymer obtained by polymerizing two or more of them, and a copolymer of monomers other than polyvinyl acetal and its derivatives. It may be combined. The content of the polymer compound is preferably in the range of 0.5% to 5%. If it is less than this, the electrolytic solution cannot be sufficiently retained, and if it is more than this, sufficient ionic conductivity may not be obtained.
更に、上記高分子化合物は、周期表3族元素、4族元素のいずれか一方又は双方を含む化合物を架橋促進剤として重合したものであり、これにより重合が促進され、少ない含有量で電解液を保持することができるようになっている。架橋促進剤はこれらのいずれか1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。 Further, the polymer compound is obtained by polymerizing a compound containing either one or both of Group 3 elements and Group 4 elements of the periodic table as a crosslinking accelerator, whereby the polymerization is promoted, and the electrolyte solution has a small content. Can be held. Any one of these crosslinking accelerators may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
周期律表3族元素を含む化合物としては、代表的には、以下の化学式6
で表される構造を有する化合物(M1化合物)が挙げられる。
具体的なM1化合物としては、例えば、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)等の周期律表3族元素を含む化合物、例えば、スカンジウムクロライド,スカンジウムトリフルオロメタンスルホンイミド,スカンジウムトリフルオロメタンスルホネート,イットリウムクロライド,イットリウムフルオライド,イットリウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
As a compound containing a group 3 element of the periodic table, typically, the following chemical formula 6
The compound (M1 compound) which has a structure represented by these is mentioned.
Specific examples of the M1 compound include compounds containing Group 3 elements of the periodic table such as scandium (Sc) and yttrium (Y), such as scandium chloride, scandium trifluoromethanesulfonimide, scandium trifluoromethanesulfonate, yttrium chloride, Examples thereof include yttrium fluoride and yttrium trifluoromethanesulfonate.
また、周期律表4族元素を含む化合物としては、代表的には、以下の化学式7
で表される構造を有する化合物(M2化合物)が挙げられる。
具体的なM2化合物としては、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)等の周期律表4族元素を含む化合物、例えば、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラn‐プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラn‐ブトキシド、ジルコニウムテトラt‐ブトキシド等のジルコニウムアルコキシド;四塩化ジルコニウム、四臭化ジルコニウム、四ヨウ化ジルコニウム等のジルコニウムハライド;トリフルオロメタンスルホニル基、RfSO3、(RfSO2)2N、(RfSO2)3C等スルホン基含有のジルコニウム塩が挙げられる。なお、Rfは炭化水素基の水素のうち少なくとも1つがフッ素で置換されているものである。
Moreover, as a compound containing a periodic table 4 group element, typically, following Chemical formula 7
The compound (M2 compound) which has a structure represented by these is mentioned.
Specific examples of the M2 compound include compounds containing Group 4 elements of the periodic table such as titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), such as zirconium tetraethoxide, zirconium tetra n-propoxide, zirconium tetra Zirconium alkoxide such as isopropoxide, zirconium tetra n-butoxide, zirconium tetra t-butoxide; zirconium halide such as zirconium tetrachloride, zirconium tetrabromide, zirconium tetraiodide; trifluoromethanesulfonyl group, RfSO3, (RfSO2) 2N, (RfSO2) 3C and other sulfone group-containing zirconium salts. Rf is one in which at least one of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group is substituted with fluorine.
かかる架橋促進剤の添加量は、添加剤を含めたゲル電解質に対する割合で、0.01%〜5.0%以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内であればより高い効果を得ることができる。但し、この架橋促進剤は、重合時に分解してゲル電解質中に残存していなくてもよい。また、ポリビニルアセタール及びその誘導体と共に重合して、高分子化合物を構成していてもよい。 The addition amount of such a crosslinking accelerator is preferably in the range of 0.01% to 5.0% in terms of the ratio to the gel electrolyte including the additive. Within this range, a higher effect can be obtained. However, this crosslinking accelerator does not need to be decomposed during polymerization and remain in the gel electrolyte. Further, it may be polymerized with polyvinyl acetal and derivatives thereof to constitute a polymer compound.
また、本発明のゲル電解質に含まれる電解液は、溶媒に電解質塩を溶解したものである。但し、必要に応じて各種添加剤を含んでいてもよい。 Moreover, the electrolyte solution contained in the gel electrolyte of the present invention is obtained by dissolving an electrolyte salt in a solvent. However, various additives may be included as necessary.
上記溶媒としては、例えば、γ‐ブチロラクトン、γ‐バレロラクトン、δ‐バレロラクトン又はε‐カプロラクトンなどのラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル又は炭酸ジエチルなどの炭酸エステル系溶媒、1,2‐ジメトキシエタン、1‐エトキシ‐2‐メトキシエタン、1,2‐ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン又は2‐メチルテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、又はピロリドン類などの非水溶媒が挙げられる。
なお、上記溶媒は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
Examples of the solvent include lactone solvents such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or carbonate. Carbonate ester solvents such as diethyl, ether solvents such as 1,2-dimethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran or 2-methyltetrahydrofuran, nitrile solvents such as acetonitrile And non-aqueous solvents such as sulfolane-based solvents, phosphoric acids, phosphate ester solvents, and pyrrolidones.
In addition, the said solvent may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
上記電解質塩は、上記溶媒に溶解してイオンを生ずるものであれば特に限定されるものではなく、1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
例えば、リチウム塩であれば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3SO2)2)、ビス(パーフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(C2F5SO2)2)、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム(LiC(CF3SO2)3)、トリス(パーフルオロエタンスルホニル)メチルリチウム(LiC(C2F5SO2)3)、四塩化アルミン酸リチウム(LiAlCl4)又は六フッ化ケイ酸リチウム(LiSiF6)などが挙げられる。
中でも、六フッ化リン酸リチウムを用いるようにすれば、架橋反応における高い反応性とイオン伝導性を両立できるので好ましい。また、四フッ化ホウ酸リチウムを用いるようにすれば、架橋反応をより促進することによりゲル電解質の耐漏液性を高めることができるので好ましい。
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it dissolves in the solvent and generates ions, and may be used alone or in combination of two or more.
For example, if it is a lithium salt, lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF6), lithium perchlorate (LiClO4), trifluoromethanesulfonic acid Lithium (LiCF3SO3), bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium (LiN (CF3SO2) 2), bis (perfluoroethanesulfonyl) imide lithium (LiN (C2F5SO2) 2), tris (trifluoromethanesulfonyl) methyllithium (LiC (CF3SO2) 3), tris (perfluoroethanesulfonyl) methyllithium (LiC (C2F5SO2) 3), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl4), or lithium hexafluorosilicate (LiSiF6).
Among these, it is preferable to use lithium hexafluorophosphate because both high reactivity and ion conductivity in the crosslinking reaction can be achieved. Further, it is preferable to use lithium tetrafluoroborate because the leakage resistance of the gel electrolyte can be improved by further promoting the crosslinking reaction.
次に、本発明のリチウムイオン二次電池について説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池は、上述のゲル電解質を用いて成り、上記ポリビニルアセタールがビニルホルマール単位65mol%以上且つビニルアルコール単位20mol%以下の組成であることを特徴とする。
Next, the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.
The lithium ion secondary battery of the present invention is characterized by using the above-mentioned gel electrolyte, wherein the polyvinyl acetal has a composition having a vinyl formal unit of 65 mol% or more and a vinyl alcohol unit of 20 mol% or less.
ここで、上述のゲル電解質は、例えば、次のようにしてリチウムイオン二次電池に用いられる。なお、本実施形態では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明する。 Here, the above-mentioned gel electrolyte is used for a lithium ion secondary battery as follows, for example. In the present embodiment, a battery using lithium as an electrode reactant will be described.
図1は、本発明のリチウムイオン二次電池の一実施形態に係る二次電池を分解して表す斜視図である。
この二次電池は、正極端子11及び負極端子12が取り付けられた電池素子20をフィルム状の外装部材30の内部に封入したものである。正極端子11及び負極端子12は、外装部材30の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極端子11及び負極端子12は、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)又はステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a secondary battery according to an embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention.
In the secondary battery, a battery element 20 to which a
外装部材30は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔及びポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電池素子20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着又は接着剤により互いに密着されている。外装部材30と正極端子11及び負極端子12との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極端子11及び負極端子12に対して密着性を有する材料により構成され、例えば、正極端子11及び負極端子12が上述した金属材料により構成される場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン又は変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。
The
なお、外装部材30は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造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又は金属フィルムなどにより構成するようにしてもよい。
The
図2は、図1に示す電池素子20のI‐I線に沿った断面構造を表すものである。電池素子20は、正極21と負極22とが上述のゲル電解質23及びセパレータ24を介して対向して位置し、巻回されているものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line II of the battery element 20 shown in FIG. In the battery element 20, the positive electrode 21 and the
正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成されている。
The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode
正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵及び離脱することが可能な正極材料のいずれか1種又は2種以上を含んでおり、必要に応じて導電剤及び結着剤を含んでいてもよい。リチウムを吸蔵及び離脱することが可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン(TiS2)、硫化モリブデン(MoS2)、セレン化ニオブ(NbSe2)又は酸化バナジウム(V2O5)などのリチウムを含有しないカルコゲン化物、又はリチウムを含有するリチウム含有化合物、又はポリアセチレン又はポリピロールなどの高分子化合物が挙げられる。
The positive electrode
中でも、リチウム含有化合物は、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、又はリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられ、特にコバルト(Co)、ニッケル、マンガン(Mn)及び鉄(Fe)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。より高い電圧を得ることができるからである。その化学式は、例えば、LixMIO2又はLiyMIIPO4で表される。式中、MI及びMIIは1種類以上の遷移金属元素を表す。x及びyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。 Among these, lithium-containing compounds are preferable because some compounds can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. In particular, cobalt (Co), nickel, manganese (Mn And those containing at least one of iron (Fe). This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula is represented by, for example, LixMIO2 or LiyMIIPO4. In the formula, MI and MII represent one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.
リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケル複合酸化物(LixNiO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1−zCozO2(z<1))、又はスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 O4)などが挙げられる。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)又はリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1−vMnvPO4(v<1))が挙げられる。 Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (LixCoO2), lithium nickel composite oxide (LixNiO2), and lithium nickel cobalt composite oxide (LixNi1-zCozO2 (z <1). ), Or lithium manganese composite oxide (LiMn2O4) having a spinel structure. Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound (LiFePO4) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe1-vMnvPO4 (v <1)).
負極22は、例えば、正極21と同様に、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aは、例えば、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成されている。
The
負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵及び離脱することが可能な負極材料、又は金属リチウムのいずれか1種又は2種以上を含んでおり、必要に応じて導電剤及び結着剤を含んでいてもよい。リチウムを吸蔵及び離脱することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料、金属酸化物又は高分子化合物が挙げられる。炭素材料としては、難黒鉛化炭素材料又は黒鉛系材料などが挙げられ、より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維又は活性炭などがある。このうち、コークス類にはピッチコークス、ニードルコークス又は石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄、酸化ルテニウム又は酸化モリブテンなどが挙げられ、高分子化合物としてはポリアセチレン又はポリピロールなどが挙げられる。
The negative electrode
リチウムを吸臓及び離脱することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。この負極材料は金属元素又は半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素から成るものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はそれらのうちの2種以上が共存するものがある。 Examples of the negative electrode material capable of sucking and releasing lithium include a material containing at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. The negative electrode material may be a single element, alloy or compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. In the present invention, the alloy includes an alloy containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.
このような金属元素又は半金属元素としては、例えば、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。中でも、長周期型周期表における14族の金属元素又は半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素又はスズである。ケイ素及びスズは、リチウムを吸蔵及び放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。 Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), and bismuth (Bi). Gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr), and yttrium (Y). Among them, a group 14 metal element or metalloid element in the long-period type periodic table is preferable, and silicon or tin is particularly preferable. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.
スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン又はクロム(Cr)、及びこれらの任意の組合わせに係るものを含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン又はクロム、及びこれらの任意の組合わせに係るものを含むものが挙げられる。 Examples of the tin alloy include, as the second constituent element other than tin, silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, antimony, or chromium (Cr ), And those related to any combination thereof. As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony or chromium, and any of these Including those related to the combination.
スズの化合物又はケイ素の化合物としては、例えば、酸素(O)又は炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ又はケイ素に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。 Examples of the tin compound or silicon compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and may contain the second constituent element described above in addition to tin or silicon.
セパレータ24は、例えば、ポリプロピレン又はポリエチレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂よりなる多孔質膜、又はセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜など、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の薄膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン系の多孔質膜は、正極21と負極22との分離性に優れ、内部短絡や開回路電圧の低下をより低減できるので好ましい。
The
次に、上述の二次電池は、例えば以下のようにして製造することができる。
まず、正極21を作製する。例えば、粒子状の正極活物質を用いる場合には、正極活物質と必要に応じて導電剤及び結着剤とを混合して正極合剤を調製し、N‐メチル‐2‐ピロリドンなどの分散媒に分散させて正極合剤スラリーを作製する。次いで、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層21Bを形成する。
Next, the secondary battery described above can be manufactured, for example, as follows.
First, the positive electrode 21 is produced. For example, when a particulate positive electrode active material is used, a positive electrode mixture is prepared by mixing the positive electrode active material and, if necessary, a conductive agent and a binder, and dispersed such as N-methyl-2-pyrrolidone. A positive electrode mixture slurry is prepared by dispersing in a medium. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode
また、負極22を作製する。例えば、粒子状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じて導電剤及び結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N‐メチル‐2‐ピロリドンなどの分散媒に分散させて負極合剤スラリーを作製する。次いで、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成する。
Moreover, the
続いて、正極21に正極端子11を取り付けると共に、負極22に負極端子12を取り付けた後、セパレータ24、正極21、セパレータ24及び負極22を順次積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して巻回電極体を形成する。その後、この巻回電極体を外装部材30で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とする。
Subsequently, after attaching the
次いで、上述したポリビニルアセタール及びその誘導体のうちの少なくとも1種のモノマーと、前記3,4族元素を含む化合物群のうちの少なくとも1種の架橋促進剤と、電解質塩及び溶媒とを含む電解質組成物を用意し、外装部材30の開口部から巻回電極体の内部に注入して、外装部材30の開口部を熱融着し封入する。その後、外装部材30の内部では、架橋促進剤を利用してモノマーが重合し、ゲル電解質23が形成される。なお、重合の際には、電解質塩が触媒として作用する場合もある。これにより、図1及び図2に示す二次電池が完成する。
Next, an electrolyte composition comprising at least one monomer of the above-mentioned polyvinyl acetal and derivatives thereof, at least one crosslinking accelerator in the group of compounds including the group 3 and 4 elements, an electrolyte salt, and a solvent. An object is prepared and injected into the wound electrode body from the opening of the
なお、この二次電池は次のようにして製造してもよい。例えば、巻回電極体を作製してから電解質組成物を注入するのではなく、正極21及び負極22の上に電解質組成物を塗布した後に巻回し、外装部材30の内部に封入するようにしてもよい。また、正極21及び負極22の上にポリビニルアセタール及びその誘導体のうちの少なくとも1種のモノマーを塗布して巻回し、外装部材30の内部に収納した後に電解液を注入するようにしてもよい。
In addition, you may manufacture this secondary battery as follows. For example, instead of injecting the electrolyte composition after producing the wound electrode body, the electrolyte composition is applied on the positive electrode 21 and the
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが離脱し、ゲル電解質23を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが離脱し、ゲル電解質23を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。その際、リチウムイオンの移動度はゲル電解質23に含まれる電解液に依存する。本実施の形態では、有機チタン化合物、多官能カルボン酸又は多官能カルボン酸誘導体、及びこれらを任意に組合わせた架橋促進剤を用いることにより高分子化合物の重合が促進されており、高分子化合物の割合が少なくても電解液を保持することが可能となっている。よって、リチウムイオンの移動が容易となり、高いイオン伝導率が得られる。また、このゲル電解質23により(この二次電池は)高い形状安定性を有することにより、サイクル特性も向上する。
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are separated from the positive electrode active material layer 21 </ b> B and inserted into the negative electrode
このように、上記実施形態によれば、有機チタン化合物、多官能カルボン酸又は多官能カルボン酸誘導体、及びこれらを任意に組合わせた架橋促進剤を用いるようにしたので、ポリビニルアセタール及びその誘導体の重合を促進させることができ、高分子化合物の含有量を減少させることができる。また、高い形状安定性を得ることもできる。よって、漏液を抑制しつつ、電流負荷特性を改善することができると共に、容量の劣化を抑制することができ、サイクル特性などの電池特性を向上させることができる。 また、正極21及び負極22を外装部材30の内部に収納した後、電解質組成物を添加してモノマーを重合させるようにすれば、少ない工程で簡単に本実施の形態に係る電池を製造することができる。
As described above, according to the embodiment, since the organic titanium compound, the polyfunctional carboxylic acid or the polyfunctional carboxylic acid derivative, and the crosslinking accelerator arbitrarily combined with these are used, the polyvinyl acetal and the derivative thereof can be used. Polymerization can be promoted and the content of the polymer compound can be reduced. Moreover, high shape stability can also be obtained. Therefore, while suppressing leakage, it is possible to improve current load characteristics, suppress capacity deterioration, and improve battery characteristics such as cycle characteristics. Moreover, if the positive electrode 21 and the
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in full detail, this invention is not limited to these Examples.
図1,2に示すようなラミネートフィルム型の二次電池を作製した。まず、炭酸リチウム0.5molと炭酸コバルト1molとを混合し、この混合物を空気中において900℃で5時間焼成して正極活物質であるリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を合成した。次いで、このリチウムコバルト複合酸化物粉末85質量部と、導電剤である黒鉛粉末5質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン10質量部とを混合して正極合剤を調製した後、分散媒であるN‐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。続いて、この正極合剤スラリーを厚み20μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に塗布し乾燥させた後圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製した。その後、正極21に正極端子11を取り付けた。
A laminate film type secondary battery as shown in FIGS. First, 0.5 mol of lithium carbonate and 1 mol of cobalt carbonate were mixed, and this mixture was fired in air at 900 ° C. for 5 hours to synthesize a lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2) as a positive electrode active material. Next, 85 parts by mass of this lithium cobalt composite oxide powder, 5 parts by mass of graphite powder as a conductive agent, and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were prepared to prepare a positive electrode mixture, and then dispersed. A positive electrode mixture slurry was prepared by dispersing in N-methyl-2-pyrrolidone as a medium. Subsequently, this positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of a positive electrode
また、粉砕した黒鉛粉末を負極活物質として用い、この黒鉛粉末90質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン10質量部とを混合して負極合剤を調製した後、分散媒であるN‐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。続いて、この負極合剤スラリーを厚み15μmの銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に塗布し乾燥させた後圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製した。その後、負極22に負極端子12を取り付けた。
Further, after using the pulverized graphite powder as a negative electrode active material, 90 parts by mass of this graphite powder and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture, and then N as a dispersion medium A negative electrode mixture slurry was prepared by dispersing in -methyl-2-pyrrolidone. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of a negative electrode
次いで、作製した正極21及び負極22を、厚み25μmの微多孔性ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ24を介して密着させ、長手方向に巻き回し、最外周部に保護テープ25を接着して巻回電極体を作製した。続いて、この巻回電極体を、外装部材30に挟んだ後、外装部材30の外周縁部を一辺を除いて貼り合わせ袋状とした。外装部材30には、最外層から順に厚み25μmのナイロンフィルム、厚み40μmのアルミニウム箔及び厚み30μmのポリプロピレンフィルムを積層した防湿性のアルミラミネートフィルムを用いた。
Next, the produced positive electrode 21 and
その後、電解質組成物を外装部材30の開口部から注入し、開口部を減圧下において熱融着して封入し、ゲル電解質23を形成することにより図1,2に示す二次電池を作製した。
Then, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 was produced by injecting the electrolyte composition from the opening of the
(実施例1〜7)
電解質組成物には、ポリビニルホルマールと、電解液とを、ポリビニルホルマール:電解液=2.0:98.0の質量比で混合溶解して混合溶液を作製した後、この混合溶液に架橋促進剤を添加したものを用いた。電解液は、炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとを炭酸エチレン:炭酸エチルメチル=3:7の質量比で混合した溶媒に、六フッ化リン酸リチウムを1.0mol/lの濃度で溶解したものとした。ポリビニルホルマールには、重量平均分子量が約70000、ホルマール基と水酸基とアセチル基とのモル比が約ホルマール基:水酸基:アセチル基=80:7:13のものを用いた。
(Examples 1-7)
In the electrolyte composition, polyvinyl formal and an electrolytic solution are mixed and dissolved at a mass ratio of polyvinyl formal: electrolyte = 2.0: 98.0 to prepare a mixed solution, and then a crosslinking accelerator is added to the mixed solution. The one to which was added was used. An electrolytic solution is obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate at a concentration of 1.0 mol / l in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a mass ratio of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 3: 7. did. A polyvinyl formal having a weight average molecular weight of about 70000 and a molar ratio of formal group, hydroxyl group and acetyl group of about formal group: hydroxyl group: acetyl group = 80: 7: 13 was used.
また、添加剤の種類及び添加量は実施例1〜7でそれぞれ表1に示すように変化させた。なお、添加量は添加剤を含めたゲル電解質全体に対する割合である。具体的には、実施例1及び実施例2では、ハフニウム化合物であるハフニウムトリフルオロメタンスルホン酸を添加した。実施例3では、スカンジウム化合物であるスカンジウムトリフルオロメタンスルホン酸を0.5%添加した。実施例4ではイットリウム化合物を0.5%添加した。実施例5では、スカンジウムトリフリルイミドを0.5%添加した。実施例6では、スカンジウムトリフリルメチドを0.5%添加した。実施例7ではタンラノイドトリフラートを0.5量%添加した。 Moreover, the kind and addition amount of the additive were changed as shown in Table 1 in Examples 1 to 7, respectively. In addition, the addition amount is a ratio with respect to the whole gel electrolyte including the additive. Specifically, in Example 1 and Example 2, hafnium trifluoromethanesulfonic acid, which is a hafnium compound, was added. In Example 3, 0.5% of scandium trifluoromethanesulfonic acid, which is a scandium compound, was added. In Example 4, 0.5% of an yttrium compound was added. In Example 5, 0.5% of scandium trifurylimide was added. In Example 6, 0.5% of scandium trifurylmethide was added. In Example 7, 0.5% by weight of tanranoid triflate was added.
作製した実施例1〜7の二次電池について、電池を分解してゲル電解質23を取り出し、高分子化合物の重量平均分子量を測定したところ、用いたポリビニルホルマールの重量平均分子量よりもいずれも大きくなっており、重合していることが確認された。
About the produced secondary battery of Examples 1-7, when the battery was disassembled and the
(比較例1〜6)
実施例1〜7に対する比較例1として、架橋促進剤を添加しなかったことを除き、他は実施例1〜7と同様にして二次電池を作製した。比較例2〜6として、添加剤の種類及び添加量を表1に示すように変化させたことを除き、他は実施例1〜7と同様にして二次電池を作製した。具体的には、比較例2では、無機アルミニウム化合物である塩化アルミニウムを0.1%添加した。比較例3では、アルミニウムトリフレート塩を0.5%添加した、比較例4ではトリフルオロメタンスルホン酸を0.5%、比較例5,6ではトリメチルシリル燐酸エステルをそれぞれ0.5%、0.25%添加した。
(Comparative Examples 1-6)
As Comparative Example 1 with respect to Examples 1 to 7, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1 to 7, except that no crosslinking accelerator was added. As Comparative Examples 2-6, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-7, except that the type and amount of additive were changed as shown in Table 1. Specifically, in Comparative Example 2, 0.1% of aluminum chloride, which is an inorganic aluminum compound, was added. In Comparative Example 3, 0.5% of aluminum triflate salt was added. In Comparative Example 4, trifluoromethanesulfonic acid was 0.5%. In Comparative Examples 5 and 6, trimethylsilyl phosphate was 0.5% and 0.25, respectively. % Was added.
(評価試験)
作製した実施例1〜7及び比較例1〜6の二次電池について、漏液試験を行うと共に、充放電を行い、放電容量及びサイクル特性を調べた。
漏液試験では、実施例1〜7及び比較例1〜6の二次電池を各20個ずつ作製し、作製後直ちに外装部材30に直径0.5mmの穴を開け、9.8MPaの圧力でプレスして、電解液が漏れた電池の数を求めた。
また、放電容量は、23℃で500mAの定電流定電圧充電を上限4.2Vまで2時間行った後、100mAの定電流放電を終止電圧3.0Vまで行うことにより求めた。サイクル特性は、23℃で500mAの定電流定電圧充電を上限4.2Vまで2時間行った後、500mAの定電流放電を終止電圧3.0Vまで行うという充放電を100サイクル繰返し、1サイクル目の放電容量を100%としたときの100サイクル目の放電容量維持率、すなわち、(500mA放電における100サイクル目の放電容量/500mA放電における1サイクル目の放電容量)×100(%)により求めた。得られた結果を表1に示す。
(Evaluation test)
About the produced secondary battery of Examples 1-7 and Comparative Examples 1-6, while performing the leak test, it charged / discharged and investigated discharge capacity and cycling characteristics.
In the liquid leakage test, 20 secondary batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 were produced, and immediately after production, a hole with a diameter of 0.5 mm was formed in the
The discharge capacity was determined by performing a constant current / constant voltage charge of 500 mA at 23 ° C. to an upper limit of 4.2 V for 2 hours, and then performing a constant current discharge of 100 mA to a final voltage of 3.0 V. The cycle characteristics are as follows: charge / discharge is repeated 100 cycles at 23 ° C. after 500 mA constant current / constant voltage charge up to an upper limit of 4.2V for 2 hours and 500 mA constant current discharge to a final voltage of 3.0V. The discharge capacity retention rate at the 100th cycle when the discharge capacity was 100%, that is, (discharge capacity at the 100th cycle in 500 mA discharge / discharge capacity at the first cycle in 500 mA discharge) × 100 (%) . The obtained results are shown in Table 1.
表1に示すように、周期表3,4族を含有する化合物を用いてポリビニルホルマールを重合した実施例1〜7では、電解液の液漏れが生じなかったのに対して、架橋促進剤を用いていない比較例1では、電解液の液漏れが生じた。又はフニウムトリフレートを0.25%用いた場合にも電解液の液漏れは生じなかったのに対して、トリメチルシリル燐酸エステルを用いた場合には、0.25%添加した場合には電解液の液漏れがみられた(比較例6)。これは、実施例1〜7では高分子化合物のネットワークが生成され、耐漏液性が向上したからであると考えられる。
また、実施例1〜7では70%以上の高いサイクル特性が得られたのに対して、比較例2〜4ではサイクル特性の低下がみられた。これは、比較例2〜4では、架橋促進剤の充放電に伴う副反応によりゲル電解質23の劣化が起こり、イオン伝導性が低下したためと考えられる。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 7 in which polyvinyl formal was polymerized using a compound containing groups 3 and 4 of the periodic table, the electrolyte solution did not leak, whereas a crosslinking accelerator was used. In Comparative Example 1 that was not used, electrolyte leakage occurred. Alternatively, when 0.25% of fonium triflate was used, the electrolyte solution did not leak, whereas when trimethylsilyl phosphate was used, the electrolyte solution was added when 0.25% was added. (Comparative Example 6). This is considered to be because in Examples 1 to 7, a network of polymer compounds was generated, and the leakage resistance was improved.
In Examples 1 to 7, high cycle characteristics of 70% or more were obtained, whereas in Comparative Examples 2 to 4, a decrease in cycle characteristics was observed. This is considered to be because in Comparative Examples 2 to 4, the
以上、本発明を若干の実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施例ではラミネート型非水電解質二次電池を作製したが、外装部材に缶を用いた電池、いわゆる円筒型、角型、ボタン型などの他の形状を有する電池についても同様に本発明を適用することができる。更に、二次電池に限らず一次電池についても適用可能である。
Although the present invention has been described with reference to some embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, a laminate type non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured, but the present invention is similarly applied to a battery using a can as an exterior member, a battery having other shapes such as a so-called cylindrical type, a square type, and a button type. The invention can be applied. Furthermore, it is applicable not only to a secondary battery but also to a primary battery.
11…正極端子、12…負極端子、20…電池素子、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極活物質層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極活物質層、23…ゲル電解質組成物層、24…セパレータ、25…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム
DESCRIPTION OF
Claims (7)
ポリビニルアセタール及びその誘導体から成る群より選ばれた少なくとも1種のものを重合した構造を有する高分子化合物と、
周期表3族元素及び/又は4族元素を含む化合物を1種類又は2種類以上を含むことを特徴とするゲル電解質。 An electrolyte salt and a solvent;
A polymer compound having a structure obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof;
A gel electrolyte comprising one or more compounds containing a group 3 element and / or a group 4 element in the periodic table.
で表される構造を有することを特徴とする請求項1に記載のゲル電解質。 The compound containing the group 3 element of the periodic table is represented by the following chemical formula 1,
The gel electrolyte according to claim 1, wherein the gel electrolyte has a structure represented by:
で表される構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のゲル電解質。 The compound containing the Group 4 element of the periodic table has the following chemical formula:
The gel electrolyte according to claim 1, wherein the gel electrolyte has a structure represented by:
ポリビニルアセタール及びその誘導体から成る群より選ばれた少なくとも1種のものを重合した構造を有する高分子化合物と、
周期表3族元素及び/又は4族元素を含む化合物を1種類又は2種類以上と、
を含んで成るゲル電解質を用いたリチウムイオン二次電池であって、
上記ポリビニルアセタールがビニルホルマール単位65mol%以上且つビニルアルコール単位20mol%以下の組成であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 An electrolyte salt and a solvent;
A polymer compound having a structure obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof;
1 type or 2 types or more of the compound containing a periodic table group 3 element and / or a group 4 element,
A lithium ion secondary battery using a gel electrolyte comprising
A lithium ion secondary battery, wherein the polyvinyl acetal has a composition of 65 mol% or more of vinyl formal units and 20 mol% or less of vinyl alcohol units.
ポリビニルアセタールと、電解質塩と、架橋促進剤として周期表3族元素及び/又は4族元素を含む化合物を1種類又は2種類以上と、
を溶解し、
該溶液中のポリビニルアセタールから、電解質塩及び架橋促進剤を触媒として、ポリビニルアセタール及びその誘導体から成る群より選ばれた少なくとも1種のものを重合した構造を有する架橋高分子を形成させることを特徴とするゲル電解質の製造方法。 In the electrolyte solvent,
1 type or 2 types or more of the compound containing a polyvinyl acetal, electrolyte salt, and a periodic table group 3 element and / or group 4 element as a crosslinking accelerator,
Dissolve
A cross-linked polymer having a structure obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal and derivatives thereof from an acetal salt and a cross-linking accelerator as a catalyst is formed from the polyvinyl acetal in the solution. A method for producing a gel electrolyte.
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