JP2008186770A - Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and automobile - Google Patents

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Haruyoshi Ishii
張愛 石井
Ariyoshi Fujita
有美 藤田
Yasuhiro Harada
康宏 原田
Hidesato Saruwatari
秀郷 猿渡
Shinsuke Matsuno
真輔 松野
Tomokazu Morita
朋和 森田
Yoshinao Tatebayashi
義直 舘林
Hideaki Morishima
秀明 森島
Hirotaka Inagaki
浩貴 稲垣
Norio Takami
則雄 高見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte battery, a battery pack and an automobile, which have excellent overcharge cycle performance. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte battery is characterized by provision of: a positive electrode 3; a negative electrode 4 containing a negative-electrode active material whose average activation potential is 0.6 V or higher with respect to a potential of metallic lithium; and a nonaqueous electrolyte including ceric ions and anions consisting of at least one selected from a group of PF<SB>6</SB><SP>-</SP>, BF<SB>4</SB><SP>-</SP>, ClO<SB>4</SB><SP>-</SP>, CF<SB>3</SB>SO<SB>3</SB><SP>-</SP>, N(CF<SB>3</SB>SO<SB>2</SB>)<SB>2</SB><SP>-</SP>, N(C<SB>2</SB>F<SB>5</SB>SO<SB>2</SB>)<SP>-</SP>and N(CF<SB>3</SB>SC(C<SB>2</SB>F<SB>5</SB>SO<SB>2</SB>)<SB>3</SB>)<SP>-</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質電池、この非水電解質電池を用いた電池パック及び自動車に関するものである。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte battery, a battery pack using the nonaqueous electrolyte battery, and an automobile.

近年、エレクトロニクス分野における急速な技術発展により、電子機器の小型・軽量化が進んでいる。その結果、電子機器のポータブル化、コードレス化が進行し、その駆動源となる二次電池にも小型、軽量、高エネルギー密度化が切望されている。このような要望に応えるべく、高エネルギー密度なリチウム二次電池が開発されている。   In recent years, due to rapid technological development in the electronics field, electronic devices are becoming smaller and lighter. As a result, electronic devices have become more portable and cordless, and secondary batteries serving as driving sources are also desired to be smaller, lighter, and have higher energy density. In response to such demands, lithium secondary batteries with high energy density have been developed.

リチウム二次電池は想定以上の電池電圧がかかり過充電状態となった場合、セル内で非水電解質が分解し、ガス発生や分解物の電極の付着などによって電池機能の低下が起こりやすいことが知られている。また、さらに非水電解質に有機溶媒を用いるために、特に安全性が低下する傾向が見られる。   When a rechargeable lithium battery is overcharged due to an overcharged battery voltage, the non-aqueous electrolyte may decompose in the cell, and the battery function is likely to deteriorate due to gas generation or the attachment of electrodes of decomposed products. Are known. In addition, since an organic solvent is used for the non-aqueous electrolyte, the safety tends to be particularly lowered.

このような問題を回避する方法として、セル内部が所定温度以上となるとセパレータを構成する高分子化合物がガラス転移を起こすことでセパレータの空隙が塞がり、正極と負極間のイオン伝導をシャットダウンする方式や、セル内に温度感知素子を仕込む方式などが提案されている。しかしながら、電池が大型になると、セパレータシャットダウンの場合には発熱速度にガラス転移が間に合わないことがあり、また温度感知素子は電池のエネルギー密度やパワー密度を低下させる要因となる場合がある。さらには、これらの手段は電池が過充電にさらされた場合に電池機能を失うことで安全を確保する手段であり、最終手段という位置づけである。   As a method for avoiding such a problem, when the inside of the cell reaches a predetermined temperature or more, the polymer compound constituting the separator causes a glass transition to close the gap of the separator, and the ion conduction between the positive electrode and the negative electrode is shut down. A method of charging a temperature sensing element in a cell has been proposed. However, when the battery becomes large, when the separator is shut down, the glass transition may not be in time for the heat generation rate, and the temperature sensing element may cause a decrease in the energy density and power density of the battery. Furthermore, these means are means for ensuring safety by losing the battery function when the battery is exposed to overcharge, and are positioned as final means.

電池は今後車両やロボットなど大型機器をコードレスに使うために、複数の電池を直列に接続した組電池を用いることにより高電圧を得ることが想定される。その際、温度などの影響によって組電池を構成する単位電池の充電状態がばらつくことが考えられるが、組電池としての機能に影響が出る上、最悪は前述した危険な状況に陥る可能性がある。   In order to use a large-sized device such as a vehicle or a robot in a cordless manner in the future, it is assumed that a high voltage is obtained by using an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series. At that time, it is conceivable that the charging state of the unit battery constituting the assembled battery varies due to the influence of temperature or the like. However, the function as the assembled battery is affected, and in the worst case, it may fall into the above-mentioned dangerous situation. .

特許文献1には、負極にリチウムを主体とする金属材料またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を用い、正極にリチウムと遷移金属の複合酸化物を用いる非水電解液二次電池の過充電を防止するために、非水電解液に、リチウムに対して3.8V〜4.8Vの酸化還元電位を示す金属イオンまたは金属錯体を含有させることが記載されている。金属錯体の一例として、Ce(NH42(NO35、Ce(NO33が挙げられている。 Patent Document 1 discloses a nonaqueous electrolyte secondary battery using a metal material mainly composed of lithium for the negative electrode or a carbon material that can be doped and dedoped with lithium, and a composite oxide of lithium and a transition metal for the positive electrode. In order to prevent charging, it is described that a non-aqueous electrolyte contains a metal ion or a metal complex having a redox potential of 3.8 V to 4.8 V with respect to lithium. Examples of the metal complex include Ce (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 5 and Ce (NO 3 ) 3 .

しかしながら、Ce(NH42(NO35、Ce(NO33は、二次電池内で酸化還元反応を生じた結果としてガス発生を招いたり、Ceの対イオンがアルミニウム製集電体を腐食する場合があるため、過放電サイクル性能に劣る。 However, Ce (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 5 and Ce (NO 3 ) 3 cause gas generation as a result of the oxidation-reduction reaction in the secondary battery, or the counter ion of Ce is an aluminum current collector. Since the body may be corroded, the overdischarge cycle performance is inferior.

一方、特許文献2には、リチウムイオン二次電池の繰り返し過充電に対する耐性を向上させるため、酸化還元の化学的シャトルを電解液に添加することが記載されている。酸化還元の化学的シャトルの具体例として、アニソール類、メトキシベンゼン類が挙げられている。   On the other hand, Patent Document 2 describes that an oxidation-reduction chemical shuttle is added to an electrolytic solution in order to improve resistance to repeated overcharge of a lithium ion secondary battery. Specific examples of the redox chemical shuttle include anisole and methoxybenzene.

しかしながら、特許文献2に記載の酸化還元の化学的シャトルは、非水溶媒への溶解性に劣り、低温もしくは大電流での過充電サイクル性能に問題がある。
特開平6−338347 US2005/0221196A1
However, the redox chemical shuttle described in Patent Document 2 is poor in solubility in a non-aqueous solvent, and has a problem in overcharge cycle performance at a low temperature or a large current.
JP-A-6-338347 US2005 / 0221196A1

本発明の目的は、過充電サイクル性能に優れた非水電解質電池、電池パック及び自動車を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery, a battery pack, and an automobile excellent in overcharge cycle performance.

本発明に係る第1の非水電解質電池は、正極と、
平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.6V以上となる負極活物質を含む負極と、
セリウムイオンと、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO2-及び(N(CF3SC(C25SO23-よりなる群から選択される少なくとも1種類からなるアニオンとを含む非水電解質と
を具備することを特徴とする。
A first nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a positive electrode,
A negative electrode containing a negative electrode active material having an average operating potential of 0.6 V or more with respect to the potential of metallic lithium;
Cerium ions, PF 6 , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) and (N (CF 3 SC ( And a non-aqueous electrolyte containing at least one anion selected from the group consisting of C 2 F 5 SO 2 ) 3 ) - .

また、本発明に係る第2の非水電解質電池は、正極と、
平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.4Vを超える負極活物質を含む負極と、
酸化還元電位(金属リチウムの電位に対する)が0.4V以上で、かつ前記負極の平均作動電位未満であるカルボニル化合物を含む非水電解質と
を具備することを特徴とする。
A second nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a positive electrode,
A negative electrode comprising a negative electrode active material having an average operating potential exceeding 0.4 V with respect to the potential of metallic lithium;
And a nonaqueous electrolyte containing a carbonyl compound having a redox potential (relative to the potential of metallic lithium) of 0.4 V or more and less than the average operating potential of the negative electrode.

また、本発明に係る第3の非水電解質電池は、正極と、
チタン酸リチウムもしくは硫化鉄を含む負極と、
トランス−2−ブテナール、2−シクロヘキサン−1−オン、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセン、トランス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヘプトン−3−オン、2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノン、ベンゾフェノン、5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン及び1−アセチル−4−ターシャル−ブチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも1種類のカルボニル化合物を含む非水電解質と
を具備することを特徴とする。
A third nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a positive electrode,
A negative electrode comprising lithium titanate or iron sulfide;
Trans-2-butenal, 2-cyclohexane-1-one, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, 1-formylcyclohexene, trans-2,2,6,6-tetramethyl-4-heptone-3- At least one selected from the group consisting of ON, 2-methoxy-2-acetylcyclohexanone, benzophenone, 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one and 1-acetyl-4-tert-butylcyclohexane And a non-aqueous electrolyte containing various types of carbonyl compounds.

本発明に係る電池パックは、前述の第1〜第3のうちの少なくともいずれかの非水電解質電池を具備することを特徴とする。   The battery pack according to the present invention includes at least one of the first to third nonaqueous electrolyte batteries.

本発明に係る自動車は、前述の第1〜第3のうちの少なくともいずれかの非水電解質電池を具備することを特徴とする。   The automobile according to the present invention includes at least one of the first to third non-aqueous electrolyte batteries described above.

本発明によれば、過充電サイクル性能に優れた非水電解質電池、電池パック及び自動車を提供することにある。   According to the present invention, a nonaqueous electrolyte battery, a battery pack, and an automobile excellent in overcharge cycle performance are provided.

(第1の実施形態)
非水電解質電池では、充電時、正極からリチウムが脱離して電解質を経由して負極にリチウムが蓄積される。その際に通常以上の電圧で充電が進むと、正極では過度なリチウム欠乏状態になり結晶構造が不安定になる上、その過充電状態となった正極が非水電解質を分解するために発熱する。また負極では電位が卑に向かうためにリチウムの析出や負極の分解が起こり、また非水電解質の分解も生じ、発熱していく。この結果、電池は不安全状態となっていく。
(First embodiment)
In a nonaqueous electrolyte battery, lithium is desorbed from the positive electrode during charging, and lithium is accumulated in the negative electrode via the electrolyte. At that time, if charging proceeds at a voltage higher than normal, the positive electrode becomes excessively lithium-deficient and the crystal structure becomes unstable, and the overcharged positive electrode generates heat to decompose the nonaqueous electrolyte. . Further, since the potential of the negative electrode tends to be low, precipitation of lithium and decomposition of the negative electrode occur, and decomposition of the nonaqueous electrolyte also occurs and heat is generated. As a result, the battery becomes unsafe.

本発明者らは、負極の平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.6V以上となる負極活物質を含む負極を備えた非水電解質電池において、非水電解質に、セリウムイオンと、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO2-及び(N(CF3SC(C25SO23-よりなる群から選択される少なくとも1種類からなるアニオンとを含有させることによって、過充電時の発熱による発火を防止できると共に、過充電サイクル性能が向上されることを見出したのである。 In the nonaqueous electrolyte battery including a negative electrode including a negative electrode active material in which the average operating potential of the negative electrode is 0.6 V or more with respect to the potential of metallic lithium, the present inventors have added cerium ions and PF to the nonaqueous electrolyte. 6 , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) and (N (CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2) 3) - by the inclusion of an anion consisting of at least one selected from the group consisting of, it is possible to prevent ignition due to heat generation during overcharging, since overcharging cycle performance was found to be improved is there.

図1に、カーボンを含む負極、チタン酸リチウムを含む負極、満充電時の正極それぞれの金属リチウムに対する酸化還元電位と、セリウムイオンの金属リチウム電位に対する酸化還元電位との関係を示す。過充電により正極の酸化還元電位が4.25Vを超え、4.64Vに達すると、セリウムイオンは、3価から4価に酸化される。これにより、正極からのリチウム脱離反応が抑えられるため、過充電時の発熱による発火を防止することができる。   FIG. 1 shows the relationship between the redox potential for metallic lithium and the redox potential for cerium ions with respect to the metallic lithium potential of the negative electrode containing carbon, the negative electrode containing lithium titanate, and the positive electrode when fully charged. When the redox potential of the positive electrode exceeds 4.25V and reaches 4.64V due to overcharging, cerium ions are oxidized from trivalent to tetravalent. Thereby, since the lithium desorption reaction from the positive electrode is suppressed, ignition due to heat generation during overcharge can be prevented.

4価のセリウムイオンは、負極で還元されて3価に戻る。負極平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.6V以上となる負極活物質を使用することによって、3価のセリウムイオンがセリウム金属に変化する反応電位の0.55Vに負極電位が到達し難くなり、セリウム金属の析出を回避することができる。セリウム金属は、非水電解液に溶解しないため、セリウム金属の析出を回避することで過放電サイクル性能を向上することができる。   Tetravalent cerium ions are reduced at the negative electrode to return to trivalent. By using a negative electrode active material in which the negative electrode average operating potential is 0.6 V or more with respect to the potential of metallic lithium, the negative potential reaches 0.55 V, the reaction potential at which trivalent cerium ions change to cerium metal. It becomes difficult and precipitation of cerium metal can be avoided. Since cerium metal does not dissolve in the non-aqueous electrolyte, overdischarge cycle performance can be improved by avoiding precipitation of cerium metal.

つまり、電池が過充電された場合に正極で3価のセリウムイオンが酸化され、酸化されて4価となったセリウムイオンが負極に対流もしくは拡散し、還元されるという作用を電池内で達成することになり、充電に費やされるはずの電流を軽減することで過充電の可能性を低くすることができる。また、セリウムイオンの対イオンである、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO2-及び(N(CF3SC(C25SO23-よりなる群から選択される少なくとも1種類は、電解質としても機能することができるため、ガス発生の恐れがない。よって、非水電解質中のアニオン成分を、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO2-及び(N(CF3SC(C25SO23-よりなる群から選択される少なくとも1種類とすることで、過充電時の安全性のみならず、過放電サイクル性能を向上することができる。 That is, when the battery is overcharged, trivalent cerium ions are oxidized at the positive electrode, and the oxidized tetravalent cerium ions are convected or diffused to the negative electrode and reduced in the battery. In other words, the possibility of overcharging can be reduced by reducing the current that should be spent for charging. Also, counter ions of cerium ions, such as PF 6 , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) and ( Since at least one selected from the group consisting of N (CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ) can function as an electrolyte, there is no risk of gas generation. The anion components in them are PF 6 , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) and (N (CF 3 By using at least one selected from the group consisting of SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ) −, not only the safety during overcharge but also the overdischarge cycle performance can be improved.

セリウムイオンと前述の種類のアニオンは、例えば、Ce(PF63、Ce(BF43、Ce(ClO43、Ce(CF3SO33、Ce(N(CF3SO223,Ce(N(C25SO2))3,Ce(N(CF3SC(C25SO233などの化合物(以下、第1の過充電防止剤(酸化型過充電防止剤)と称す)から提供されることが望ましい。第1の過充電防止剤の種類は、1種類でも、2種類以上を混合して用いても良い。上記の化合物はセリウムイオンの電池内での酸化還元電位を正極充電の正常範囲の0.2Vほど上に設定する化合物であるために非常に効果的である。また、Ceの対イオンが2種類以上の化合物も第1の過充電防止剤として使用可能である。さらに、第1の過充電防止剤は、正極の充電電位より貴な電位に可逆な酸化還元電位をもつ化合物で、かつ正極と負極の充電電位の間に酸化還元電位を持たない化合物であるため、平常時には酸化還元が起こらず、自己放電の恐れがない。 Cerium ions and the above-mentioned types of anions include, for example, Ce (PF 6 ) 3 , Ce (BF 4 ) 3 , Ce (ClO 4 ) 3 , Ce (CF 3 SO 3 ) 3 , Ce (N (CF 3 SO 2 ) 2 ) 3 , Ce (N (C 2 F 5 SO 2 )) 3 , Ce (N (CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as first overcharge preventive agent) (Referred to as “oxidation-type overcharge inhibitor”) The type of the first overcharge inhibitor may be one kind or a mixture of two or more kinds. It is very effective because it is a compound that sets the redox potential of cerium ion in the battery to about 0.2 V, which is the normal range of positive electrode charging. The first overcharge preventive agent can be used as a first overcharge preventive agent. This is a compound that has a reversible redox potential at a potential nobler than the potential, and that does not have a redox potential between the positive and negative electrode charging potentials. Absent.

第1の過充電防止剤の添加量は、0.001mol/L以上、4mol/L以下が好ましい。0.001mol/L未満では、第1の過充電防止剤に流れる電流が小さいために十分な過充電防止効果が望めない。一方、4mol/Lを超えると、あまりに溶質が多すぎて、非水電解液の粘度が向上するために電流が流れづらくなり、過充電を防止する効果が低くなる。さらに好ましくは0.1mol/L以上、3mol/L以下の範囲である。   The amount of the first overcharge inhibitor added is preferably 0.001 mol / L or more and 4 mol / L or less. If it is less than 0.001 mol / L, since the current flowing through the first overcharge inhibitor is small, a sufficient overcharge prevention effect cannot be expected. On the other hand, when it exceeds 4 mol / L, there are too many solutes, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte is improved, so that it becomes difficult for current to flow, and the effect of preventing overcharge is reduced. More preferably, it is the range of 0.1 mol / L or more and 3 mol / L or less.

第1の過充電防止剤は、充電時に正極上で最初に作用するため、負極電位が変化しやすい負極容量が正極容量よりも大きい場合に用いることが望ましい。それぞれの電極の容量はそれぞれの電極を取り出して使用方法で規定された電圧まで充電した際に充電終了時にどちらの電位が大きく変化したかで決まる。つまり変化の大きい方が容量が少ないほうである。十分な効果を得るために、正極容量に対する負極容量の比(負極/正極)で1.001以上、1.400以下にすることが望ましい。   Since the first overcharge inhibitor acts first on the positive electrode during charging, it is desirable to use it when the negative electrode capacity in which the negative electrode potential easily changes is larger than the positive electrode capacity. The capacitance of each electrode is determined by which potential has changed greatly at the end of charging when each electrode is taken out and charged to the voltage specified by the method of use. In other words, the larger the change, the smaller the capacity. In order to obtain a sufficient effect, it is desirable that the ratio of the negative electrode capacity to the positive electrode capacity (negative electrode / positive electrode) be 1.001 or more and 1.400 or less.

第1の過充電防止剤の組成は、非水電解質電池を分解して得られる非水電解質を蒸発乾固させ、得られた析出物の組成分析を行うことにより確認することが可能である。   The composition of the first overcharge inhibitor can be confirmed by evaporating and drying a nonaqueous electrolyte obtained by disassembling the nonaqueous electrolyte battery, and conducting a composition analysis of the resulting precipitate.

以下、第1の実施形態に係る非水電解質電池の正極、負極、セパレータ、非水電解質及び外装材について説明する。   Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the separator, the nonaqueous electrolyte, and the exterior material of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment will be described.

1)正極
この正極は、正極集電体と、正極集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質及び結着剤を含む正極層とを有する。
1) Positive electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode layer that is supported on one or both surfaces of the positive electrode current collector and includes an active material and a binder.

正極集電体は、たとえば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を挙げることができる。   Examples of the positive electrode current collector include aluminum or an aluminum alloy.

正極活物質は、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn24またはLixMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoy2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnyCo1-y2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiy4)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4など)、硫酸鉄(Fe2(SO43)、バナジウム酸化物(例えばV25)などが挙げられる。なお、x,yは0〜1の範囲であることが好ましい。 Examples of the positive electrode active material include various oxides and sulfides. For example, manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), lithium nickel composite oxide (eg, Li x NiO 2 ) , lithium-cobalt composite oxide (Li x CoO 2), lithium nickel cobalt composite oxide (e.g., LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g. LiMn y Co 1-y O 2 ), spinel type lithium-manganese-nickel composite oxide (Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphates having an olivine structure (Li x FePO 4, Li x Fe 1-y Mn y PO 4, Li x CoPO 4 etc. ), Iron sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), vanadium oxide (for example, V 2 O 5 ), and the like. X and y are preferably in the range of 0 to 1.

また、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ(S)、フッ化カーボンなどの有機材料および無機材料も挙げられる。より好ましい二次電池用の正極活物質としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄などが挙げられる。これら正極活物質によると、高い電池電圧が得られるからである。   In addition, conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, disulfide-based polymer materials, organic materials such as sulfur (S) and carbon fluoride, and inorganic materials are also included. More preferable positive electrode active materials for secondary batteries include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, spinel type lithium manganese nickel composite oxide, lithium manganese cobalt. Examples include composite oxides and lithium iron phosphate. This is because a high battery voltage can be obtained with these positive electrode active materials.

正極活物質は、正極平均作動電位が、セリウムイオン(3価)の酸化電位(金属リチウム電位に対して4.64V)より低い化合物が望ましい。正極の平均作動電位が、セリウムイオンの酸化電位を超えていると、通常の充放電においてセリウムイオンの酸化反応を生じ、充放電性能が損なわれる可能性があるからである。この場合の正極の平均作動電位とは、電池の推奨作動電圧範囲で充放電した際の正極の充放電電位上限と下限で充放電した場合の充放電電力量を充放電電気量で除した値をいう。   The positive electrode active material is preferably a compound having a positive electrode average operating potential lower than the oxidation potential of cerium ions (trivalent) (4.64 V with respect to the metal lithium potential). This is because if the average operating potential of the positive electrode exceeds the oxidation potential of cerium ions, an oxidation reaction of cerium ions occurs during normal charge and discharge, and charge / discharge performance may be impaired. The average operating potential of the positive electrode in this case is a value obtained by dividing the charge / discharge electric energy by the charge / discharge electricity amount when charging / discharging at the upper limit and lower limit of the charge / discharge potential of the positive electrode when charging / discharging in the recommended operating voltage range of the battery. Say.

さらに好ましい正極活物質は、正極作動電位上限が、セリウムイオン(3価)の酸化電位(金属リチウム電位に対して4.64V)より低い化合物である。正極の作動電位上限が、セリウムイオンの酸化電位を超えていると、通常の充放電においてセリウムイオンの酸化反応を生じ、充放電性能が損なわれる可能性があるからである。この場合の正極の作動電位上限とは、電池の推奨作動電圧範囲で充放電した際の正極の充放電電位上限をいう。   A more preferable positive electrode active material is a compound having a positive electrode operating potential upper limit lower than the oxidation potential of cerium ions (trivalent) (4.64 V with respect to the metal lithium potential). This is because if the upper limit of the operating potential of the positive electrode exceeds the oxidation potential of cerium ions, an oxidation reaction of cerium ions may occur during normal charge / discharge, and charge / discharge performance may be impaired. The upper limit of the operating potential of the positive electrode in this case refers to the upper limit of the charging / discharging potential of the positive electrode when charged and discharged within the recommended operating voltage range of the battery.

正極活物質として、コバルト、ニッケル及びマンガンの内少なくとも一種とリチウムを含む複合酸化物、もしくはリン酸鉄を用いる場合には、正極作動電位の上限は4.2〜4.4Vとなり、下限は3.7〜2Vとなる。また、平均作動電位は4.1〜3.2Vである。高電圧を得るためには、正極の平均作動電位を3V以上にすることが好ましい。このような正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム(LixCoO2)、コバルト酸リチウムのコバルト成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物、ニッケル酸リチウム(LixNiO2)、ニッケル酸リチウムのニッケル成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物、マンガン酸リチウム(LixMn24またはLixMnO2)、マンガン酸リチウムのマンガン成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物、リン酸鉄リチウム(LixFePO4)及びリン酸鉄リチウムの鉄成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物等を挙げることができる。使用する正極活物質の種類は、1種類もしくは2種類以上にすることができる。 In the case where a composite oxide containing at least one of cobalt, nickel and manganese and lithium, or iron phosphate is used as the positive electrode active material, the upper limit of the positive electrode operating potential is 4.2 to 4.4 V, and the lower limit is 3.7 to 2 V. Become. The average operating potential is 4.1 to 3.2V. In order to obtain a high voltage, it is preferable to set the average operating potential of the positive electrode to 3 V or more. Examples of such positive electrode active materials include lithium cobaltate (Li x CoO 2 ), a part of the cobalt component of lithium cobaltate, other transition elements, Al, Sn, B, F, Mg, Si, S, and the like. An oxide substituted with at least one element selected from the group consisting of P, lithium nickelate (Li x NiO 2 ), a part of the nickel component of lithium nickelate, other transition elements, Al, Sn, B, Oxide substituted with at least one element selected from the group consisting of F, Mg, Si, S and P, lithium manganate (Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), manganese component of lithium manganate An oxide in which a part of is substituted with at least one element selected from the group consisting of other transition elements, Al, Sn, B, F, Mg, Si, S and P, lithium iron phosphate ( i x FePO 4) and other transition elements some of the iron components of the lithium iron phosphate, Al, Sn, B, F , Mg, Si, at least one element selected from the group consisting of S and P Examples include substituted oxides. The kind of positive electrode active material to be used can be one kind or two kinds or more.

導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.

結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

正極活物質と導電剤と結着剤の配合比は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜18重量%、結着剤2〜17重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 18% by weight of the conductive agent, and 2 to 17% by weight of the binder.

正極層の目付け量は、30g/m2以上、120g/m2以下が望ましい。正極層の目付け量が120g/m2を超えている場合、大電流での充電が難しいため、大電流充電の用途に不向きである。また、正極層の目付け量が30g/m2未満であると、電池の容量密度が低いため、使用用途が少ない。更に好ましい範囲は40g/m2以上、100g/m2以下である。 The basis weight of the positive electrode layer is desirably 30 g / m 2 or more and 120 g / m 2 or less. When the weight per unit area of the positive electrode layer exceeds 120 g / m 2 , charging with a large current is difficult, so that it is not suitable for a large current charging application. Moreover, since the capacity density of a battery is low as the fabric weight of a positive electrode layer is less than 30 g / m < 2 >, there are few uses. A more preferable range is 40 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less.

2)負極
負極集電体の片面もしくは両面に、負極の平均作動電位が0.6V以上となる負極活物質を含有する負極層が担持される。
2) Negative electrode A negative electrode layer containing a negative electrode active material having an average operating potential of the negative electrode of 0.6 V or more is supported on one surface or both surfaces of the negative electrode current collector.

負極集電体は、たとえば、アルミニウム、銅、ニッケル、アルミニウム合金、銅合金、ニッケル合金から形成することができる。   The negative electrode current collector can be formed from, for example, aluminum, copper, nickel, an aluminum alloy, a copper alloy, or a nickel alloy.

負極活物質としては、負極の平均作動電位が0.6V以上となる物質が用いられる。たとえば、硫化鉄、酸化鉄、酸化チタン、チタン酸リチウム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化タングステン、酸化モリブデン、硫化チタンなどを用いることができる。優れたサイクル性能を得られるチタン酸リチウムが望ましい。チタン酸リチウムには、スピネル型構造もしくはラムスデライト型構造を有するものを使用可能である。スピネル型構造を有するチタン酸リチウムとしては、例えば、Li4+xTi512(xは充放電反応により0≦x≦3の範囲で変化する)が挙げられる。一方、ラムスデライト型構造を有するチタン酸リチウムとしては、例えば、Li2+yTi37(yは充放電反応により0≦y≦3の範囲で変化する)が挙げられる。この場合の負極の平均作動電位とは、電池の推奨作動電圧範囲で充放電した際の負極の充放電電位上限と下限で充放電した場合の充放電電力量を充放電電気量で除した値をいう。 As the negative electrode active material, a material having an average operating potential of the negative electrode of 0.6 V or more is used. For example, iron sulfide, iron oxide, titanium oxide, lithium titanate, nickel oxide, cobalt oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium sulfide, or the like can be used. Lithium titanate that can provide excellent cycle performance is desirable. A lithium titanate having a spinel structure or a ramsdellite structure can be used. Examples of the lithium titanate having a spinel structure include Li 4 + x Ti 5 O 12 (x varies in the range of 0 ≦ x ≦ 3 due to charge / discharge reaction). On the other hand, examples of lithium titanate having a ramsdellite structure include Li 2 + y Ti 3 O 7 (y changes in a range of 0 ≦ y ≦ 3 due to charge / discharge reaction). The average operating potential of the negative electrode in this case is a value obtained by dividing the charge / discharge electric energy by the charge / discharge electric energy when charging / discharging at the upper limit and lower limit of the charge / discharge potential of the negative electrode when charging / discharging in the recommended operating voltage range of the battery. Say.

負極活物質がチタンを少なくとも含むリチウムとの複合酸化物(例えばチタン酸リチウム)の場合には、負極平均作動電位は1.5V〜1.6Vとなる。一方、負極活物質が硫化鉄の場合には、負極平均作動電位は1.75Vとなる。   When the negative electrode active material is a composite oxide with lithium containing at least titanium (for example, lithium titanate), the negative electrode average operating potential is 1.5V to 1.6V. On the other hand, when the negative electrode active material is iron sulfide, the negative electrode average operating potential is 1.75V.

さらに好ましい負極活物質は、負極作動電位下限が、セリウムイオン(3価)の還元電位(金属リチウム電位に対して0.6V)より高い化合物である。負極の作動電位下限が、セリウムイオンの還元電位を下回っていると、通常の充放電においてセリウムイオンの還元反応を生じ、充放電性能が損なわれる可能性があるからである。この場合の負極の作動電位下限とは、電池の推奨作動電圧範囲で充放電した際の負極の充放電電位下限をいう。   A more preferable negative electrode active material is a compound having a lower negative electrode operating potential lower than the reduction potential of cerium ions (trivalent) (0.6 V with respect to the lithium metal potential). This is because if the lower limit of the operating potential of the negative electrode is lower than the reduction potential of cerium ions, the reduction reaction of cerium ions may occur during normal charge / discharge, and the charge / discharge performance may be impaired. The lower limit of the operating potential of the negative electrode in this case refers to the lower limit of the charging / discharging potential of the negative electrode when charged and discharged within the recommended operating voltage range of the battery.

チタン酸リチウムの表面積は、1〜10m2/gであることが好ましい。表面積を1m2/g未満にすると、電極反応に寄与する有効面積が小さく、大電流放電特性が低下する恐れがある。また、表面積が10m2/gを超えると、非水電解質との反応量が増えるため、充放電効率の低下や、貯蔵時のガス発生を誘発する恐れがでてくる。 The surface area of the lithium titanate is preferably 1 to 10 m 2 / g. When the surface area is less than 1 m 2 / g, the effective area contributing to the electrode reaction is small, and the large current discharge characteristics may be deteriorated. On the other hand, if the surface area exceeds 10 m 2 / g, the amount of reaction with the non-aqueous electrolyte increases, so that the charge / discharge efficiency may be lowered and gas generation during storage may be induced.

負極は、負極活物質に導電剤と結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布、乾燥、プレスして帯状電極にすることにより作製される。   The negative electrode is produced by suspending a conductive agent and a binder in a suitable solvent in a negative electrode active material, and applying this suspension to a current collector, drying and pressing to form a strip electrode.

導電剤としては、炭素質物が用いられる。   A carbonaceous material is used as the conductive agent.

結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質70〜96重量%、導電剤2〜28重量%、結着剤2〜28重量%の範囲にすることが好ましい。導電剤量を2重量%以上にすることによって、十分な集電性能が得られるため、優れた大電流特性を得ることができる。また、結着剤量を2重量%以上にすることによって、負極層と集電体の結着強度が十分なものとなり、優れたサイクル性能が得られる。一方、高容量化の観点から、導電剤および結着剤量は各々28重量%以下であることが好ましい。   The mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 70 to 96% by weight of the negative electrode active material, 2 to 28% by weight of the conductive agent, and 2 to 28% by weight of the binder. By setting the amount of the conductive agent to 2% by weight or more, sufficient current collecting performance can be obtained, so that excellent large current characteristics can be obtained. Further, by setting the amount of the binder to 2% by weight or more, the binding strength between the negative electrode layer and the current collector becomes sufficient, and excellent cycle performance can be obtained. On the other hand, from the viewpoint of increasing the capacity, the amount of the conductive agent and the binder is preferably 28% by weight or less.

負極層の目付け量は、30g/m2以上、120g/m2以下が望ましい。負極層の目付け量が120g/m2を超えている場合、大電流での充電が難しいため、大電流充電の用途に不向きである。また、負極層の目付け量が30g/m2未満であると、電池の容量密度が低いため、使用用途が少ない。更に好ましい範囲は40g/m2以上、100g/m2以下である。 The basis weight of the negative electrode layer is preferably 30 g / m 2 or more and 120 g / m 2 or less. When the weight per unit area of the negative electrode layer exceeds 120 g / m 2 , it is difficult to charge with a large current, which is unsuitable for a large current charging application. Moreover, since the capacity density of a battery is low as the basis weight of a negative electrode layer is less than 30 g / m < 2 >, there are few uses. A more preferable range is 40 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less.

3)セパレータ
正極と負極の間には、セパレータを配置しても良い。セパレータには多孔質セパレータを用いる。
3) Separator A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode. A porous separator is used as the separator.

多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。   Examples of the porous separator include a porous film containing polyethylene, polypropylene, cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), and a synthetic resin nonwoven fabric. Among these, a porous film made of polyethylene, polypropylene, or both is preferable because it can improve the safety of the secondary battery.

4)非水電解質
第1の過充電防止剤が添加される非水電解質について説明する。非水電解質としては、液状の非水電解質(非水電解液)を使用することができる。非水電解液は、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。
4) Nonaqueous electrolyte A nonaqueous electrolyte to which the first overcharge inhibitor is added will be described. As the non-aqueous electrolyte, a liquid non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte) can be used. The nonaqueous electrolytic solution is prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent.

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミトリチウム[LiN(CF3SO22]などのリチウム塩が挙げられる。 Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), and trifluorometa. Examples thereof include lithium salts such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethylsulfonylimitolithium [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ].

電解質は、有機溶媒に対して、0.5mol/L以上、2.0mol/L以下の範囲で溶解させることが好ましい。   The electrolyte is preferably dissolved in the range of 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less with respect to the organic solvent.

有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)などの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)などの環状エーテル、ジメトキシエタン(DME)などの鎖状エーテル、γ−ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)等を挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。特に、EC、PC、GBL、DEC、DMC及びMECよりなる群から選択される2種類以上の混合溶媒を使用することが望ましい。   Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and vinylene carbonate (VC), chains such as dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), and diethyl carbonate (DEC). Cyclic ethers such as linear carbonate, tetrahydrofuran (THF), and 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), chain ethers such as dimethoxyethane (DME), γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), sulfolane (SL), etc. Can do. These organic solvents can be used alone or in the form of a mixture of two or more. In particular, it is desirable to use two or more kinds of mixed solvents selected from the group consisting of EC, PC, GBL, DEC, DMC, and MEC.

また、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩を用いることができる。常温溶融塩とは、常温において少なくとも一部が液状を呈する塩をいい、常温とは電源が通常作動すると想定される温度範囲をいう。電源が通常作動すると想定される温度範囲とは、上限が120℃程度、場合によっては60℃程度であり、下限は−40℃程度、場合によっては−20℃程度である。   Moreover, a room temperature molten salt containing lithium ions can be used as the non-aqueous electrolyte. The room temperature molten salt refers to a salt that is at least partially in a liquid state at room temperature, and the room temperature refers to a temperature range in which a power supply is assumed to normally operate. The temperature range in which the power supply is assumed to normally operate has an upper limit of about 120 ° C. and in some cases about 60 ° C., and a lower limit of about −40 ° C. and in some cases about −20 ° C.

リチウムイオンが提供されるリチウム塩としては、非水電解質電池に一般的に利用されているような、広い電位窓を有するリチウム塩が用いられる。たとえば、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22,LiN(C25SO2),LiN(CF3SC(C25SO23などを挙げられるが、これらの限定されるものではない。これらは、単独で用いても、2種類以上を混合して用いても良い。 As a lithium salt provided with lithium ions, a lithium salt having a wide potential window, which is generally used for nonaqueous electrolyte batteries, is used. For example, LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ), LiN (CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3, etc. However, these are not limited, and these may be used alone or in combination of two or more.

リチウム塩の含有量は、0.1mol/L以上、3mol/L以下であること、特に、1mol/L以上、2mol/L以下であることが好ましい。リチウム塩の含有量が0.1mol/L未満であると、電解質の抵抗が大きく、大電流・低温放電特性が低下し、3.0mol/Lを超えると電解質の融点が上昇し、常温で液状を保つのが困難になるためである。   The lithium salt content is preferably 0.1 mol / L or more and 3 mol / L or less, particularly preferably 1 mol / L or more and 2 mol / L or less. When the lithium salt content is less than 0.1 mol / L, the resistance of the electrolyte is large, and the large current / low temperature discharge characteristics decrease. When the lithium salt content exceeds 3.0 mol / L, the melting point of the electrolyte rises and is liquid at room temperature. This is because it becomes difficult to keep the balance.

常温溶融塩は、たとえば、式(1)で示される骨格を有する4級アンモニウム有機物カチオンを有するもの、あるいは、式(2)で示される骨格を有するイミダゾリウムカチオンを有するものである。   The room temperature molten salt has, for example, a quaternary ammonium organic cation having a skeleton represented by the formula (1) or an imidazolium cation having a skeleton represented by the formula (2).

Figure 2008186770
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Figure 2008186770
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式(2)におけるR1,R2は、Cn2n+1(n=1〜6)で、R3はHまたはCn2n+1(n=1〜6)である。 R1 and R2 in the formula (2) are C n H 2n + 1 (n = 1 to 6), and R3 is H or C n H 2n + 1 (n = 1 to 6).

式(1)で示される骨格を有する4級アンモニウム有機物カチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウム、トリアルキルイミダゾリウム、などのイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオンなどが挙げられる。特に、式(2)で示される骨格を有するイミダゾリウムカチオンが好ましい。   Examples of the quaternary ammonium organic cation having a skeleton represented by the formula (1) include imidazolium ions such as dialkylimidazolium and trialkylimidazolium, tetraalkylammonium ions, alkylpyridinium ions, pyrazolium ions, pyrrolidinium ions, And piperidinium ions. In particular, an imidazolium cation having a skeleton represented by the formula (2) is preferable.

なお、テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、トリメチルエチルアンモニウムイオン、トリメチルエチルアンモニウムイオン、トリメチルプロピルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the tetraalkylammonium ion include, but are not limited to, trimethylethylammonium ion, trimethylethylammonium ion, trimethylpropylammonium ion, trimethylhexylammonium ion, and tetrapentylammonium ion.

また、アルキルピリジウムイオンとしては、N−メチルピリジウムイオン、N−エチルピリジニウムイオン、N−プロピルピリジニウムイオン、N−ブチルピリジニウムイオン、1−エチルー2メチルピリジニウムイオン、1−ブチル−4−メチルピリジニウムイオン、1−ブチル−2,4ジメチルピリジニウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the alkylpyridium ion include N-methylpyridinium ion, N-ethylpyridinium ion, N-propylpyridinium ion, N-butylpyridinium ion, 1-ethyl-2-methylpyridinium ion, 1-butyl-4-methylpyridinium ion Ions, 1-butyl-2,4 dimethylpyridinium ions and the like, but are not limited thereto.

なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩は、単独で用いてもよく、または2種以上混合して用いても良い。   In addition, the normal temperature molten salt which has these cations may be used independently, or may be used in mixture of 2 or more types.

式(2)で示される骨格を有するイミダゾリウムカチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられ、トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,2,3−トリメチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the imidazolium cation having a skeleton represented by the formula (2) include 1,3-dimethylimidazolium ion, 1-ethyl-3-methylimidazolium ion, and 1-methyl-3-ethyl as dialkylimidazolium ions. Examples include imidazolium ions, 1-methyl-3-butylimidazolium ions, 1-butyl-3-methylimidazolium ions, and the like. Trialkylimidazolium ions include 1,2,3-trimethylimidazolium ions, 1 , 2-dimethyl-3-ethylimidazolium ion, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium ion, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium ion, and the like, but are not limited thereto. Absent.

なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩は、単独で用いてもよく、または2種以上を混合して用いても良い。   In addition, the normal temperature molten salt which has these cations may be used independently, or may mix and use 2 or more types.

5)外装材
外装材としては、肉厚0.5mm以下の金属製容器や、肉厚0.2mm以下のラミネートフィルム製容器を用いることができる。金属製容器としてアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどからなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが使用できる。ラミネートフィルムには、金属箔に樹脂フィルムで被覆された多層フィルムを使用することが好ましい。樹脂としてポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子を用いることができる。より好ましくは肉厚0.2mm以下の金属容器またはラミネートフィルム製容器を用いることが好ましい。
5) Exterior material As the exterior material, a metal container having a thickness of 0.5 mm or less or a laminate film container having a thickness of 0.2 mm or less can be used. As the metal container, a metal can made of aluminum, aluminum alloy, iron, stainless steel or the like having a square or cylindrical shape can be used. As the laminate film, it is preferable to use a multilayer film in which a metal foil is coated with a resin film. Polymers such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polyethylene terephthalate (PET) can be used as the resin. More preferably, a metal container or a laminate film container having a wall thickness of 0.2 mm or less is used.

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る非水電解質電池では、平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.4Vを超える負極活物質を含む負極と、酸化還元電位(金属リチウムの電位に対する)が0.4V以上で、かつ前記負極の平均作動電位未満であるカルボニル化合物(以下、第2の過充電防止剤(還元型過充電防止剤)と称す)を含む非水電解質とを用いる。使用するカルボニル化合物の種類は、1種類もしくは2種類以上にすることができる。
(Second Embodiment)
In the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment, the negative electrode containing a negative electrode active material having an average operating potential exceeding 0.4 V with respect to the potential of metallic lithium, and the oxidation-reduction potential (relative to the potential of metallic lithium) is 0. A nonaqueous electrolyte containing a carbonyl compound (hereinafter referred to as a second overcharge inhibitor (reduced overcharge inhibitor)) that is 4 V or higher and lower than the average operating potential of the negative electrode is used. The kind of the carbonyl compound to be used can be one kind or two or more kinds.

平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.4Vを超える負極活物質には、第1の実施形態において説明したのと同様なものを挙げることができる。   Examples of the negative electrode active material having an average operating potential exceeding 0.4 V with respect to the potential of metallic lithium include the same materials as described in the first embodiment.

負極の平均作動電位は、電池の推奨作動電圧範囲で充放電した際の負極の充放電電位上限と下限で充放電した場合の充放電電力量を充放電電気量で除した値をいう。   The average operating potential of the negative electrode refers to a value obtained by dividing the charge / discharge electric energy by the charge / discharge electric energy when charging / discharging at the upper and lower limits of the charge / discharge potential of the negative electrode when charging / discharging in the recommended operating voltage range of the battery.

さらに好ましい負極活物質は負極作動電位下限が、還元型過充電防止剤の還元電位(金属リチウム電位に対して0.43V〜1.39V)より高い化合物である。負極の作動電位下限が、還元型過充電防止剤の還元電位を下回っていると、通常の充放電において還元型過充電防止剤の還元反応を生じ、充放電性能が損なわれる可能性があるからである。この場合の負極の作動電位下限とは、電池の推奨作動電圧範囲で充放電した際の負極の充放電電位下限をいう。   A more preferable negative electrode active material is a compound whose negative electrode operating potential lower limit is higher than the reduction potential of the reduced overcharge inhibitor (0.43 V to 1.39 V with respect to the metal lithium potential). If the lower limit of the negative electrode operating potential is lower than the reduction potential of the reduced overcharge inhibitor, it may cause a reduction reaction of the reduced overcharge inhibitor during normal charge and discharge, and the charge / discharge performance may be impaired. It is. The lower limit of the operating potential of the negative electrode in this case refers to the lower limit of the charging / discharging potential of the negative electrode when charged and discharged within the recommended operating voltage range of the battery.

チタン酸リチウム、硫化鉄(例えばFeS)を負極活物質として用いる負極の平均作動電位を下記表1に示す。いずれも金属リチウム電位に対する値である。   The average operating potential of the negative electrode using lithium titanate and iron sulfide (for example, FeS) as the negative electrode active material is shown in Table 1 below. All are values with respect to metallic lithium potential.

Figure 2008186770
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負極活物質にスピネル型チタン酸リチウムを用いた負極の電位曲線を図19に示す。図19の横軸は、容量(mAh)で、容量が右矢印の方向に変化する際の電位変化が充電時の電位変化で、容量が左矢印の方向に変化する際の電位変化が放電時の電位変化である。また、縦軸は、負極電位(金属リチウム電位に対する)を示している。図19および前述した表1に示す通りに平均作動電位が1.55Vであるため、酸化還元電位が0.4V以上、1.55V未満となるカルボニル化合物が使用可能である。このようなカルボニル化合物としては、表2に示す種類のカルボニル化合物を挙げることができる。   FIG. 19 shows a potential curve of a negative electrode using spinel type lithium titanate as the negative electrode active material. The horizontal axis in FIG. 19 is the capacity (mAh). The change in potential when the capacity changes in the direction of the right arrow is the change in potential during charging, and the change in potential when the capacity changes in the direction of the left arrow is during discharge. Is the potential change. The vertical axis indicates the negative electrode potential (relative to the metal lithium potential). Since the average operating potential is 1.55 V as shown in FIG. 19 and Table 1 described above, a carbonyl compound having a redox potential of 0.4 V or more and less than 1.55 V can be used. Examples of such a carbonyl compound include the types of carbonyl compounds shown in Table 2.

Figure 2008186770
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上記カルボニル化合物の中でも、ベンゾフェノン、トランス−2−ブテナール、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセン、2−シクロヘキサン−1−オン、トランス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヘプトン−3−オン、1−アセチル−4−ターシャル−ブチルシクロヘキサンが好ましい。これらカルボニル化合物の酸化還元電位が1V以上1.4V以下と、チタン酸リチウム負極の平均作動電位の1.55Vに近い上、急激な電位降下を起こす1.4Vに近いため、過充電の際に第2の過充電防止剤が速やかに機能し、負極の作動電位の低下による負極劣化を抑制できる。特にトランス−2−ブテナール、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセン、2−シクロヘキサン−1−オンが正極との副反応を生じ難い点からさらに望ましい。   Among the above carbonyl compounds, benzophenone, trans-2-butenal, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, 1-formylcyclohexene, 2-cyclohexane-1-one, trans-2,2,6,6-tetra Methyl-4-heptone-3-one and 1-acetyl-4-tert-butylcyclohexane are preferred. Since the oxidation-reduction potential of these carbonyl compounds is 1 V or more and 1.4 V or less, which is close to the average operating potential of the lithium titanate negative electrode 1.55 V and close to 1.4 V causing a sudden potential drop, The second overcharge preventing agent functions quickly and can suppress negative electrode deterioration due to a decrease in the negative electrode operating potential. In particular, trans-2-butenal, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, 1-formylcyclohexene, and 2-cyclohexane-1-one are more desirable because they hardly cause side reactions with the positive electrode.

負極活物質にFeSのような硫化鉄を用いた負極の電位曲線を図20に示す。図20の横軸は、容量(mAh)で、容量が右矢印の方向に変化する際の電位変化が充電時の電位変化で、容量が左矢印の方向に変化する際の電位変化が放電時の電位変化である。また、縦軸は、負極電位(金属リチウム電位に対する)を示している。図20および前述した表1に示す通りに平均作動電位が1.75Vであるため、酸化還元電位が0.4V以上、1.75V未満となるカルボニル化合物が使用可能である。このようなカルボニル化合物としては、前述した表2に示す種類のカルボニル化合物を挙げることができる。特に、5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノンが好ましい。図20に示す通りに、硫化鉄負極の充電電位曲線では、満充電となる1.4V付近から急激な電位降下を生じる。この急激な電位降下を生じている電位範囲でかつ平均作動電圧からある程度離れたところに、5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノンの酸化還元電位があるため、通常使用の範囲での大電流を用いて充電した場合にインピーダンスの影響により負極電位がある程度低下した場合にも第2の過充電防止剤が反応することなく、高効率の充電が可能であり、さらに過充電の際には第2の過充電防止剤が速やかに機能し、鉄成分の遊離が起こる電位までの負極の作動電位の低下を抑制することができる。   A potential curve of a negative electrode using iron sulfide such as FeS as the negative electrode active material is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 20 is the capacity (mAh). The change in potential when the capacity changes in the direction of the right arrow is the change in potential during charging, and the change in potential when the capacity changes in the direction of the left arrow is during discharge. Is the potential change. The vertical axis indicates the negative electrode potential (relative to the metal lithium potential). Since the average operating potential is 1.75 V as shown in FIG. 20 and Table 1 described above, a carbonyl compound having an oxidation-reduction potential of 0.4 V or more and less than 1.75 V can be used. Examples of such a carbonyl compound include the types of carbonyl compounds shown in Table 2 described above. In particular, 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one and 2-methoxy-2-acetylcyclohexanone are preferable. As shown in FIG. 20, in the charging potential curve of the iron sulfide negative electrode, a sudden potential drop occurs from around 1.4 V at which full charge occurs. Within the potential range causing this sudden potential drop and at some distance from the average operating voltage, 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one and 2-methoxy-2-acetylcyclohexanone Since there is an oxidation-reduction potential, the second overcharge inhibitor does not react even when the negative electrode potential decreases to some extent due to the influence of impedance when charged with a large current in the normal use range, and high efficiency In addition, in the case of overcharging, the second overcharge inhibitor functions quickly, and it is possible to suppress a decrease in the operating potential of the negative electrode up to the potential at which the iron component is liberated.

図2に、カーボンを含む負極の酸化還元電位(0.01V)と、チタン酸リチウムを含む負極の酸化還元電位(平均作動電位;1.55V)と、正極の酸化還元電位(平均作動電圧3.2〜4.1V)と、カルボニル化合物の酸化還元電位との関係を示す。酸化還元電位は、いずれも金属リチウムに対する電位である。カルボニル化合物の酸化還元電位は、負極の平均作動電位よりも小さいため、過充電により負極電位が平均作動電位の1.55Vよりも卑になると、カルボニル化合物の還元反応を生じる。これにより、充電に費やされるはずの電流を軽減することで過充電の可能性を低くすることができる。また、カルボニル化合物の酸化還元電位が0.4V以上であるため、カルボニル化合物の還元反応時のリチウムの析出や負極活物質の分解が抑えられる。これらの結果、過充電時の発熱を抑制して発火を防止することができる。なお、酸化されたカルボニル化合物は、正極にて酸化されて元に戻る。   FIG. 2 shows the redox potential (0.01 V) of the negative electrode containing carbon, the redox potential (average operating potential; 1.55 V) of the negative electrode containing lithium titanate, and the redox potential (average operating voltage 3) of the positive electrode. .2 to 4.1 V) and the redox potential of the carbonyl compound. The oxidation-reduction potential is any potential with respect to metallic lithium. Since the redox potential of the carbonyl compound is smaller than the average operating potential of the negative electrode, when the negative electrode potential becomes lower than the average operating potential of 1.55 V due to overcharging, a reduction reaction of the carbonyl compound occurs. This reduces the possibility of overcharging by reducing the current that should be spent on charging. Moreover, since the oxidation-reduction potential of the carbonyl compound is 0.4 V or more, lithium deposition and decomposition of the negative electrode active material during the reduction reaction of the carbonyl compound can be suppressed. As a result, it is possible to prevent heat generation by suppressing heat generation during overcharge. The oxidized carbonyl compound is oxidized at the positive electrode and returns to its original state.

負極にカーボンを用いると、負極の平均作動電位が0.01Vであるのに対し、カルボニル化合物の酸化還元電位が0.4V以上であるため、平常時にカルボニル化合物の還元反応を生じ、自己放電を生じる。   When carbon is used for the negative electrode, the average operating potential of the negative electrode is 0.01 V, whereas the redox potential of the carbonyl compound is 0.4 V or more, so that the reduction reaction of the carbonyl compound occurs in normal times and self-discharge occurs. Arise.

つまり、第2の過充電防止剤は、負極より卑な電位に可逆な酸化還元電位をもつため、電池が過充電された場合に負極でこの物質が還元され、その物質が正極に対流もしくは拡散し、酸化されて元に戻るという作用を電池内で達成することになり、充電に費やされるはずの電流を軽減することで過充電の可能性を低くすることができる。   That is, since the second overcharge inhibitor has a redox potential reversible to a base potential lower than that of the negative electrode, when the battery is overcharged, this material is reduced at the negative electrode, and the material is convected or diffused to the positive electrode. Then, the action of being oxidized and returning to the original state is achieved in the battery, and the possibility of overcharging can be reduced by reducing the current that should be spent for charging.

また、第2の過充電防止剤は、分子量の小さい液体であり、非水溶媒への溶解性に優れている。特に、第2の過充電防止剤は、EC、PC、GBL、DEC、DMC及びMECよりなる群から選択される2種類以上の混合溶媒との相溶性に優れている。これらの結果、第2の過充電防止剤によると、過充電時の発火を防止できるだけでなく、低温での過充電サイクル性能及びハイレートでの過充電サイクル性能を向上することができる。   Further, the second overcharge inhibitor is a liquid having a small molecular weight and is excellent in solubility in a non-aqueous solvent. In particular, the second overcharge inhibitor is excellent in compatibility with two or more kinds of mixed solvents selected from the group consisting of EC, PC, GBL, DEC, DMC, and MEC. As a result, according to the second overcharge prevention agent, not only can ignition be prevented during overcharge, but also overcharge cycle performance at a low temperature and overcharge cycle performance at a high rate can be improved.

第2の過充電防止剤の添加量は、0.001mol/L以上、10mol/L以下にすることが望ましい。添加量を0.001mol/L未満にすると、第2の過充電防止剤に流れる電流が小さいために十分な過充電防止効果を望めない。一方、添加量が10mol/Lを超えると、非水電解液の蒸気圧が大きくなるために、電池が高温にさらされた場合に電池内にガスが溜まる恐れがある。さらに好ましくは0.1mol/L以上、3mol/L以下の範囲である。   The amount of the second overcharge inhibitor added is desirably 0.001 mol / L or more and 10 mol / L or less. When the addition amount is less than 0.001 mol / L, a sufficient overcharge preventing effect cannot be expected because the current flowing through the second overcharge preventing agent is small. On the other hand, when the addition amount exceeds 10 mol / L, the vapor pressure of the non-aqueous electrolyte increases, and thus there is a risk that gas will accumulate in the battery when the battery is exposed to high temperatures. More preferably, it is the range of 0.1 mol / L or more and 3 mol / L or less.

第2の過充電防止剤は、充電時に負極上で最初に作用するため、負極電位の変化しやすい負極容量が正極容量より小さい場合に用いることが望ましい。それぞれの電極の容量はそれぞれの電極を取り出して使用方法で規定された電圧まで充電した際に充電終了時にどちらの電位が大きく変化したかで決まる。つまり変化の大きい方が容量が少ないほうである。十分な効果を得るために、負極容量に対する正極容量の比(正極/負極)で1.001以上、1.400以下にすることが望ましい。   Since the second overcharge inhibitor acts first on the negative electrode during charging, it is desirable to use it when the negative electrode capacity in which the negative electrode potential easily changes is smaller than the positive electrode capacity. The capacitance of each electrode is determined by which potential has changed greatly at the end of charging when each electrode is taken out and charged to the voltage specified by the method of use. In other words, the larger the change, the smaller the capacity. In order to obtain a sufficient effect, it is desirable that the ratio of the positive electrode capacity to the negative electrode capacity (positive electrode / negative electrode) be 1.001 or more and 1.400 or less.

第1の過充電防止剤と第2の過充電防止剤はともに添加されていても問題ない。この場合、正極容量と負極容量は等しくても、どちらか一方が大きくても構わない。   There is no problem even if both the first overcharge inhibitor and the second overcharge inhibitor are added. In this case, the positive electrode capacity and the negative electrode capacity may be equal, or one of them may be large.

本実施形態に係る非水電解質電池の充放電システムへの適用としては、電気自動車の駆動モータをドライブする制御システムの電源として使用することができる。   As an application to the charge / discharge system of the nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment, it can be used as a power source of a control system that drives a drive motor of an electric vehicle.

本発明の実施の形態に係る非水電解質電池の一例について、図3および図4を参照してその構造を説明する。図3に、本発明の実施の形態に係わる扁平型非水電解質二次電池の断面模式図を示す。図4は、図3のAで示した円で囲われた部分を詳細に表す部分断面模式図を示す。   The structure of an example of the nonaqueous electrolyte battery according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the cross-sectional schematic diagram of the flat type nonaqueous electrolyte secondary battery concerning embodiment of this invention is shown. FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic diagram showing in detail a portion surrounded by a circle indicated by A in FIG.

図3に示すように、外装部材7には、扁平状の捲回電極群6が収納されている。捲回電極群6は、正極3と負極4をその間にセパレータ5を介在させて渦巻状に捲回された構造を有する。非水電解質は、捲回電極群6に保持されている。   As shown in FIG. 3, a flat wound electrode group 6 is accommodated in the exterior member 7. The wound electrode group 6 has a structure in which the positive electrode 3 and the negative electrode 4 are wound in a spiral shape with a separator 5 interposed therebetween. The nonaqueous electrolyte is held in the wound electrode group 6.

図4に示すように、捲回電極群6の最外周には負極4が位置しており、この負極4の内周側にセパレータ5、正極3、セパレータ5、負極4、セパレータ5、正極3、セパレータ5というように正極3と負極4がセパレータ5を介して交互に積層されている。負極4は、負極集電体4aと、負極集電体4aに担持された負極活物質含有層4bとを備えるものである。負極4の最外周に位置する部分では、負極集電体4aの片面のみに負極活物質含有層4bが形成されている。正極3は、正極集電体3aと、正極集電体3aに担持された正極活物質含有層3bとを備えるものである。   As shown in FIG. 4, the negative electrode 4 is located on the outermost periphery of the wound electrode group 6, and the separator 5, the positive electrode 3, the separator 5, the negative electrode 4, the separator 5, and the positive electrode 3 are arranged on the inner peripheral side of the negative electrode 4. The positive electrode 3 and the negative electrode 4 are alternately stacked with the separator 5 interposed therebetween, such as a separator 5. The negative electrode 4 includes a negative electrode current collector 4a and a negative electrode active material-containing layer 4b supported on the negative electrode current collector 4a. In the portion located on the outermost periphery of the negative electrode 4, the negative electrode active material-containing layer 4b is formed only on one surface of the negative electrode current collector 4a. The positive electrode 3 includes a positive electrode current collector 3a and a positive electrode active material-containing layer 3b supported on the positive electrode current collector 3a.

図3に示すように、帯状の正極端子1は、捲回電極群6の外周端近傍の正極集電体3aに電気的に接続されている。一方、帯状の負極端子2は、捲回電極群6の外周端近傍の負極集電体4aに電気的に接続されている。正極端子1及び負極端子2の先端は、外装部材7の同じ辺から外部に引き出されている。   As shown in FIG. 3, the strip-like positive electrode terminal 1 is electrically connected to the positive electrode current collector 3 a in the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 6. On the other hand, the strip-like negative electrode terminal 2 is electrically connected to the negative electrode current collector 4 a in the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 6. The tips of the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 are drawn out from the same side of the exterior member 7.

本発明の実施形態に係る非水電解質電池は、前述した図3及び図4に示す構成のものに限らず、例えば、図5及び図6に示す構成にすることができる。図5は本発明の実施形態に係る別の扁平型非水電解質二次電池を模式的に示す部分切欠斜視図で、図6は図5のB部の拡大断面図である。   The nonaqueous electrolyte battery according to the embodiment of the present invention is not limited to the configuration shown in FIGS. 3 and 4 described above, and may be configured as shown in FIGS. 5 and 6, for example. FIG. 5 is a partially cutaway perspective view schematically showing another flat type nonaqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged sectional view of a portion B in FIG.

図5に示すように、ラミネートフィルム製の外装部材8内には、積層型電極群9が収納されている。ラミネートフィルムは、例えば図6に示すように、樹脂層10と、熱可塑性樹脂層11と、樹脂層10及び熱可塑性樹脂層11の間に配置された金属層12とを具備する。外装部材8の内面に熱可塑性樹脂層11が位置する。ラミネートフィルム製外装部材8の一方の長辺と両方の短辺に、熱可塑性樹脂層11の熱融着によってヒートシール部8a、8b、8cが形成されている。このヒートシール部8a、8b、8cにより外装部材8が封止されている。   As shown in FIG. 5, a laminated electrode group 9 is accommodated in an exterior member 8 made of a laminate film. For example, as shown in FIG. 6, the laminate film includes a resin layer 10, a thermoplastic resin layer 11, and a metal layer 12 disposed between the resin layer 10 and the thermoplastic resin layer 11. The thermoplastic resin layer 11 is located on the inner surface of the exterior member 8. Heat seal portions 8 a, 8 b, and 8 c are formed on one long side and both short sides of the laminate film exterior member 8 by thermal fusion of the thermoplastic resin layer 11. The exterior member 8 is sealed by the heat seal portions 8a, 8b, and 8c.

積層型電極群9は、複数の正極3、複数の負極4、各正極3と各負極4の間に配置されるセパレータ5を有する。積層型電極群9は、図6に示すように、正極3と負極4とをその間にセパレータ5を介在させながら交互に積層した構造を有する。各正極3は、正極集電体3aと、正極集電体3aの両面に担持された正極活物質含有層3bとを備える。各負極4は、負極集電体4aと、負極集電体4aの両面に担持された負極活物質含有層4bとを備える。負極4の負極集電体4aは、それぞれ、一方の短辺が正極3から突出している。正極3から突出した負極集電体4aは、帯状の負極端子2に電気的に接続されている。帯状の負極端子2の先端は、外装部材8のヒートシール部8cを通して外部に引き出されている。負極端子2は、両面が、ヒートシール部8cを構成する熱可塑性樹脂層11と対向している。ヒートシール部8cと負極端子2との接合強度を向上させるため、負極端子2のそれぞれの面と熱可塑性樹脂層11との間には、絶縁フィルム13が介在されている。絶縁フィルム13としては、例えば、ポリプロピレン及びポリエチレンのうち少なくとも一方を含有するポリオレフィンに酸無水物を添加した材料から形成されたフィルムを挙げることができる。   The stacked electrode group 9 includes a plurality of positive electrodes 3, a plurality of negative electrodes 4, and a separator 5 disposed between each positive electrode 3 and each negative electrode 4. As shown in FIG. 6, the stacked electrode group 9 has a structure in which the positive electrodes 3 and the negative electrodes 4 are alternately stacked with separators 5 interposed therebetween. Each positive electrode 3 includes a positive electrode current collector 3a and a positive electrode active material-containing layer 3b supported on both surfaces of the positive electrode current collector 3a. Each negative electrode 4 includes a negative electrode current collector 4a and a negative electrode active material-containing layer 4b supported on both surfaces of the negative electrode current collector 4a. One short side of the negative electrode current collector 4 a of the negative electrode 4 protrudes from the positive electrode 3. The negative electrode current collector 4 a protruding from the positive electrode 3 is electrically connected to the strip-shaped negative electrode terminal 2. The tip of the strip-like negative electrode terminal 2 is drawn out through the heat seal portion 8 c of the exterior member 8. Both surfaces of the negative electrode terminal 2 are opposed to the thermoplastic resin layer 11 constituting the heat seal portion 8c. In order to improve the bonding strength between the heat seal portion 8 c and the negative electrode terminal 2, an insulating film 13 is interposed between each surface of the negative electrode terminal 2 and the thermoplastic resin layer 11. Examples of the insulating film 13 include a film formed from a material obtained by adding an acid anhydride to a polyolefin containing at least one of polypropylene and polyethylene.

ここでは図示しないが、正極3の正極集電体3aは、それぞれ、一方の短辺が負極4から突出している。正極集電体3aの突出している方向は、負極集電体4aが突出している方向と反対向きである。負極4から突出した正極集電体3aは、帯状の正極端子1に電気的に接続されている。帯状の正極端子1の先端は、外装部材8のヒートシール部8bを通して外部に引き出されている。ヒートシール部8bと正極端子1との接合強度を向上させるため、正極端子1と熱可塑性樹脂層11との間に絶縁フィルム13が介在されている。正極端子1が外装部材8から引き出されている方向は、負極端子2が外装部材8から引き出されている方向と反対向きとなる。   Although not shown here, one of the short sides of the positive electrode current collector 3 a of the positive electrode 3 protrudes from the negative electrode 4. The direction in which the positive electrode current collector 3a protrudes is opposite to the direction in which the negative electrode current collector 4a protrudes. The positive electrode current collector 3 a protruding from the negative electrode 4 is electrically connected to the belt-like positive electrode terminal 1. The front end of the strip-like positive electrode terminal 1 is drawn out through the heat seal portion 8 b of the exterior member 8. In order to improve the bonding strength between the heat seal portion 8 b and the positive electrode terminal 1, an insulating film 13 is interposed between the positive electrode terminal 1 and the thermoplastic resin layer 11. The direction in which the positive electrode terminal 1 is pulled out from the exterior member 8 is opposite to the direction in which the negative electrode terminal 2 is pulled out from the exterior member 8.

長期間使用した際にも高い大電流性能を実現させるためには、正極と負極を含む電極群が積層構造であって、図7に示されるようにセパレータを九十九に折って使用することが好ましい。帯状のセパレータ5は、九十九に折り重ねられている。セパレータ5同士が重なった部分に上から順番に短冊状の正極31、短冊状の負極41、短冊状の正極32、短冊状の負極42が挿入されている。短冊状の正極31、32それぞれの短辺から正極端子14が引き出されている。このように九十九に折り重なったセパレータ5の間に正極3と負極4を交互に配置することによって、積層構造の電極群を得る。 In order to realize high current performance even when used for a long period of time, the electrode group including the positive electrode and the negative electrode has a laminated structure, and the separator is used by folding into ninety nines as shown in FIG. Is preferred. The strip-shaped separator 5 is folded in ninety-nine. A strip-shaped positive electrode 3 1 , a strip-shaped negative electrode 4 1 , a strip-shaped positive electrode 3 2 , and a strip-shaped negative electrode 4 2 are inserted into the part where the separators 5 overlap each other in order from the top. A positive electrode terminal 14 is drawn from the short side of each of the strip-shaped positive electrodes 3 1 , 3 2 . In this way, the positive electrode 3 and the negative electrode 4 are alternately arranged between the separators 5 folded in ninety-nine, thereby obtaining an electrode group having a laminated structure.

本発明の実施形態に係る非水電解質電池は、前述した図3〜図6に例示するようなラミネートフィルム製容器を用いるものに限らず、例えば、図8に例示される金属製容器を用いる構成にすることができる。   The non-aqueous electrolyte battery according to the embodiment of the present invention is not limited to using the laminate film container illustrated in FIGS. 3 to 6 described above, and for example, a configuration using a metal container illustrated in FIG. 8. Can be.

外装部材は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金製で有底角筒形をなす容器81と、容器81の開口部に配置される蓋体82と、蓋体82に絶縁材83を介して取り付けられる負極端子84とを備えるものである。なお、容器81は、正極端子を兼ねている。   The exterior member includes a container 81 made of aluminum or aluminum alloy and having a bottomed rectangular tube shape, a lid body 82 disposed in an opening of the container 81, and a negative electrode terminal 84 attached to the lid body 82 via an insulating material 83. Are provided. The container 81 also serves as a positive electrode terminal.

電極群85は、容器81内に収納される。電極群85は、正極86と負極87がセパレータ88を介して扁平形状に捲回された構造を有する。この電極群85は、例えば、正極86とセパレータ88と負極87をこの順序で積層した帯状物を正極86が外側に位置するように板状もしくは円筒状の巻芯を用いて渦巻き状に捲回した後、得られた捲回物を径方向に加圧成型することにより得られる。   The electrode group 85 is accommodated in the container 81. The electrode group 85 has a structure in which a positive electrode 86 and a negative electrode 87 are wound into a flat shape via a separator 88. The electrode group 85 is formed by, for example, winding a strip in which the positive electrode 86, the separator 88, and the negative electrode 87 are laminated in this order in a spiral shape using a plate-shaped or cylindrical winding core so that the positive electrode 86 is located outside. Then, the obtained wound product is obtained by pressure molding in the radial direction.

非水電解液(液状非水電解質)は、電極群85に保持されている。中心付近にリード取出穴89を有する例えば合成樹脂からなるスペーサ90は、容器81内の電極群85上に配置されている。   A non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte) is held in the electrode group 85. A spacer 90 made of, for example, a synthetic resin having a lead extraction hole 89 near the center is disposed on the electrode group 85 in the container 81.

蓋体82の中心付近には、負極端子84の取出し穴91が開口されている。注液口92は、蓋体82の取出し穴91から離れた位置に設けられている。注液口92は、容器81に非水電解液を注入した後、封止栓93で密閉される。負極端子84は蓋体82の取出し穴91にガラス製または樹脂製の絶縁材83を介してハーメティクシールされている。   An extraction hole 91 for the negative electrode terminal 84 is opened near the center of the lid 82. The liquid injection port 92 is provided at a position away from the extraction hole 91 of the lid 82. The liquid injection port 92 is sealed with a sealing plug 93 after injecting a non-aqueous electrolyte into the container 81. The negative electrode terminal 84 is hermetically sealed in the take-out hole 91 of the lid 82 via an insulating material 83 made of glass or resin.

負極端子84の下端面には、負極リードタブ94が溶接されている。負極リードタブ94は、負極87と電気的に接続されている。正極リード95は、一端が正極86と電気的に接続され、かつ他端が蓋体82の下面に溶接されている。絶縁紙96は、蓋体82の外表面全体を被覆している。外装チューブ97は、容器81の側面全体を覆い、上下端部それぞれが電池本体の上下面に折り返されている。   A negative electrode lead tab 94 is welded to the lower end surface of the negative electrode terminal 84. The negative electrode lead tab 94 is electrically connected to the negative electrode 87. One end of the positive electrode lead 95 is electrically connected to the positive electrode 86, and the other end is welded to the lower surface of the lid body 82. The insulating paper 96 covers the entire outer surface of the lid 82. The outer tube 97 covers the entire side surface of the container 81, and the upper and lower ends are folded back on the upper and lower surfaces of the battery body.

(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る電池パックは、第1,第2の実施の形態に係る非水電解質電池を単電池として複数有する。各々の単電池は電気的に直列もしくは並列に配置され、組電池を為している。
(Third embodiment)
The battery pack according to the third embodiment has a plurality of nonaqueous electrolyte batteries according to the first and second embodiments as unit cells. Each unit cell is electrically arranged in series or in parallel to form an assembled battery.

上述したように、第1,第2の実施の形態に係る単電池は過放電サイクル性能に優れている。この単電池から組電池を構成すると、温度などの使用条件でずれてしまった単位電池の充電状態を、満充電に当たる電圧で一定時間以上充電することで合わせることができるため、組電池の機能をながもちさせることが可能となる。単電池には、図3、図5または図8に示す扁平型非水電解質電池を使用することができる。   As described above, the unit cells according to the first and second embodiments are excellent in overdischarge cycle performance. By configuring an assembled battery from these single cells, it is possible to match the state of charge of the unit battery that has shifted due to usage conditions such as temperature by charging it for a certain period of time at a voltage equivalent to full charge. It becomes possible to have a long time. The flat type nonaqueous electrolyte battery shown in FIG. 3, FIG. 5, or FIG. 8 can be used as the unit cell.

図9の電池パックにおける単電池21は、図3に示す扁平型非水電解質電池から構成されている。複数の単電池21は、電池厚さ方向に積層されており、また、正極端子1と負極端子2が突出している側面がプリント配線基板24とそれぞれ対向している。図10に示すように、単電池21は、直列に接続されて組電池22をなしている。組電池22は、図9に示すように、粘着テープ23によって一体化されている。   The unit cell 21 in the battery pack of FIG. 9 is composed of a flat type nonaqueous electrolyte battery shown in FIG. The plurality of unit cells 21 are stacked in the battery thickness direction, and the side surfaces from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude are opposed to the printed wiring board 24. As shown in FIG. 10, the unit cells 21 are connected in series to form an assembled battery 22. The assembled battery 22 is integrated with an adhesive tape 23 as shown in FIG.

正極端子1および負極端子2が突出する側面に対しては、プリント配線基板24が配置されている。プリント配線基板24には、図10に示すように、サーミスタ25、保護回路26および外部機器への通電用の端子27が搭載されている。   A printed wiring board 24 is disposed on the side surface from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude. As shown in FIG. 10, the printed wiring board 24 is mounted with a thermistor 25, a protection circuit 26, and a terminal 27 for energizing external devices.

図9及び図10に示すように、組電池22の正極側配線28は、プリント配線基板24の保護回路26の正極側コネクタ29に電気的に接続されている。組電池22の負極側配線30は、プリント配線基板24の保護回路26の負極側コネクタ31に電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the positive electrode side wiring 28 of the assembled battery 22 is electrically connected to the positive electrode side connector 29 of the protection circuit 26 of the printed wiring board 24. The negative electrode side wiring 30 of the assembled battery 22 is electrically connected to the negative electrode side connector 31 of the protection circuit 26 of the printed wiring board 24.

サーミスタ25は、単電池21の温度を検知するためのもので、検知信号は保護回路26に送信される。保護回路26は、所定の条件で保護回路と外部機器への通電用端子との間のプラス側配線31a及びマイナス側配線31bを遮断できる。所定の条件とは、例えば、サーミスタの検出温度が所定温度以上になったとき、単電池21の過充電、過放電、過電流等を検知したとき等である。この検知方法は、個々の単電池21もしくは単電池21全体について行われる。個々の単電池21を検知する場合、電池電圧を検知してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検知してもよい。後者の場合、個々の単電池21中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図10の場合、単電池21それぞれに電圧検知のための配線32を接続し、これら配線32を通して検知信号が保護回路26に送信される。   The thermistor 25 is for detecting the temperature of the unit cell 21, and the detection signal is transmitted to the protection circuit 26. The protection circuit 26 can cut off the plus side wiring 31a and the minus side wiring 31b between the protection circuit and a terminal for energization to an external device under a predetermined condition. The predetermined condition is, for example, when the detected temperature of the thermistor becomes equal to or higher than a predetermined temperature, or when overcharge, overdischarge, overcurrent, or the like of the unit cell 21 is detected. This detection method is performed for each individual cell 21 or the entire cell 21. When detecting each single cell 21, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each unit cell 21. In the case of FIG. 10, a voltage detection wiring 32 is connected to each single cell 21, and a detection signal is transmitted to the protection circuit 26 through the wiring 32.

組電池22について、正極端子1および負極端子2が突出する側面以外の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート33が配置される。正極端子1および負極端子2が突出する側面とプリント配線基板24との間には、ゴムもしくは樹脂からなるブロック状の保護ブロック34が配置される。   In the assembled battery 22, a protective sheet 33 made of rubber or resin is disposed on three side surfaces other than the side surface from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude. Between the side surface from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude and the printed wiring board 24, a block-shaped protection block 34 made of rubber or resin is disposed.

この組電池22は、各保護シート33、保護ブロック34およびプリント配線基板24と共に収納容器35に収納される。すなわち、収納容器35の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート33が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板24が配置される。組電池22は、保護シート33及びプリント配線基板24で囲まれた空間内に位置する。収納容器35の上面には、蓋36が取り付けられる。   The assembled battery 22 is stored in a storage container 35 together with the protective sheets 33, the protective blocks 34, and the printed wiring board 24. That is, the protective sheet 33 is disposed on each of the inner side surface in the long side direction and the inner side surface in the short side direction of the storage container 35, and the printed wiring board 24 is disposed on the inner side surface on the opposite side in the short side direction. The assembled battery 22 is located in a space surrounded by the protective sheet 33 and the printed wiring board 24. A lid 36 is attached to the upper surface of the storage container 35.

なお、組電池22の固定には、粘着テープ23に代えて、熱収縮テープを用いても良い。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮チューブを周回させた後、該熱収縮チューブを熱収縮させて組電池を結束させる。   In addition, instead of the adhesive tape 23, a heat shrink tape may be used for fixing the assembled battery 22. In this case, protective sheets are arranged on both side surfaces of the assembled battery, the heat shrinkable tube is circulated, and then the heat shrinkable tube is thermally contracted to bind the assembled battery.

なお、図9,10に示した単電池21は直列に接続されているが、電池容量を増大させるためには並列に接続しても良い。無論、組み上がった電池パックを直列、並列に接続することもできる。   Although the single cells 21 shown in FIGS. 9 and 10 are connected in series, they may be connected in parallel to increase the battery capacity. Of course, the assembled battery packs can be connected in series and in parallel.

また、電池パックの態様は用途により適宜変更される。   Moreover, the aspect of a battery pack is changed suitably by a use.

第3の実施の形態の電池パックの用途としては、大電流でのサイクル性能が望まれるものが好ましい。具体的には、デジタルカメラの電源用や、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車載用が挙げられる。特に、車載用が好適である。   As a use of the battery pack of the third embodiment, a battery pack in which cycle performance at a large current is desired is preferable. Specific examples include a power source for a digital camera, a vehicle for a two- to four-wheel hybrid electric vehicle, a two- to four-wheel electric vehicle, an assist bicycle, and the like. In particular, the vehicle-mounted one is suitable.

(第4の実施形態)
第4の実施形態に係る自動車は、第3の実施形態に係る電池パックを備える。一般に、車載用の電池パックには、10C程度以上の大電流が流れる。大電流が流れると、単電池間の温度やインピーダンスに大きな差が生じるため、一部の単電池が過放電状態に陥りやすい。しかしながら、第1,第2の実施形態の単電池は過放電サイクル性能に優れているため、これに起因して第3の実施形態の電池パックはサイクル性能に優れる。従って、第4の実施形態に係る自動車は、駆動源の特性維持に優れる。ここでいう自動車としては、二輪〜四輪のハイブリッド電気自動車、二輪〜四輪の電気自動車、アシスト自転車などが挙げられる。
(Fourth embodiment)
The automobile according to the fourth embodiment includes the battery pack according to the third embodiment. Generally, a large current of about 10 C or more flows through a battery pack for vehicle use. When a large current flows, a large difference occurs in the temperature and impedance between the single cells, so that some of the single cells tend to fall into an overdischarged state. However, since the unit cells of the first and second embodiments are excellent in overdischarge cycle performance, the battery pack of the third embodiment is excellent in cycle performance due to this. Therefore, the automobile according to the fourth embodiment is excellent in maintaining the characteristics of the drive source. Examples of the vehicle herein include a two-wheel to four-wheel hybrid electric vehicle, a two-wheel to four-wheel electric vehicle, and an assist bicycle.

図11〜13は、内燃機関と電池駆動の電動機とを組み合わせて走行動力源としたハイブリッドタイプの自動車を示している。自動車の駆動力には、その走行条件に応じ、広範囲な回転数及びトルクの動力源が必要となる。一般的に内燃機関は理想的なエネルギー効率を示すトルク・回転数が限られているため、それ以外の運転条件ではエネルギー効率が低下する。ハイブリッドタイプの自動車は、内燃機関を最適条件で稼動させて発電すると共に、車輪を高効率な電動機にて駆動することによって、あるいは内燃機関と電動機の動力を合わせて駆動したりすることによって、自動車全体のエネルギー効率を向上できるという特徴を有する。また、減速時に車両のもつ運動エネルギーを電力として回生することによって、通常の内燃機関単独走行の自動車に比較して、単位燃料当りの走行距離を飛躍的に増大させることができる。   FIGS. 11 to 13 show a hybrid type automobile using a traveling power source by combining an internal combustion engine and a battery-driven electric motor. The driving force of an automobile requires a power source with a wide range of rotation speeds and torques depending on the running conditions. In general, an internal combustion engine has a limited torque and rotational speed that show ideal energy efficiency. Therefore, the energy efficiency decreases under other operating conditions. Hybrid type automobiles generate power by operating an internal combustion engine under optimum conditions, and by driving wheels with a high-efficiency electric motor, or by driving the internal combustion engine and the electric motor together. The overall energy efficiency can be improved. Further, by regenerating the kinetic energy of the vehicle as electric power during deceleration, the travel distance per unit fuel can be dramatically increased compared to a normal internal combustion engine vehicle.

ハイブリッド自動車は、内燃機関と電動機の組み合わせ方によって、大きく3つに分類することができる。   Hybrid vehicles can be broadly classified into three types depending on the combination of the internal combustion engine and the electric motor.

図11には、一般にシリーズハイブリッド自動車と呼ばれるハイブリッド自動車50が示されている。内燃機関51の動力を一旦すべて発電機52で電力に変換し、この電力をインバータ53を通じて電池パック54に蓄える。電池パック54には本発明の第2の実施形態に係る電池パックが使用される。電池パック54の電力はインバータ53を通じて電動機55に供給され、電動機55により車輪56が駆動する。電気自動車に発電機が複合されたようなシステムである。内燃機関は高効率な条件で運転でき、電力回生も可能である。その反面、車輪の駆動は電動機のみによって行われるため、高出力な電動機が必要となる。また、電池パックも比較的大容量のものが必要となる。電池パックの定格容量は、5〜50Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は10〜20Ahである。ここで、定格容量とは、0.2Cレートで放電した時の容量を意味する。   FIG. 11 shows a hybrid vehicle 50 generally called a series hybrid vehicle. All the power of the internal combustion engine 51 is once converted into electric power by the generator 52, and this electric power is stored in the battery pack 54 through the inverter 53. As the battery pack 54, the battery pack according to the second embodiment of the present invention is used. The electric power of the battery pack 54 is supplied to the electric motor 55 through the inverter 53, and the wheels 56 are driven by the electric motor 55. It is a system in which a generator is combined with an electric vehicle. The internal combustion engine can be operated under highly efficient conditions and can also regenerate power. On the other hand, since driving of the wheels is performed only by the electric motor, a high-output electric motor is required. Also, a battery pack having a relatively large capacity is required. The rated capacity of the battery pack is preferably in the range of 5 to 50 Ah. A more preferable range is 10 to 20 Ah. Here, the rated capacity means a capacity when discharged at a 0.2 C rate.

図12には、パラレルハイブリッド自動車と呼ばれるハイブリッド自動車57が示されている。付番58は、発電機を兼ねた電動機を示す。内燃機関51は主に車輪56を駆動し、場合によりその動力の一部を発電機58で電力に変換し、その電力で電池パック54が充電される。負荷が重くなる発進や加速時には電動機58により駆動力を補助する。通常の自動車がベースになっており、内燃機関51の負荷変動を少なくして高効率化を図り、電力回生なども合わせて行うシステムである。車輪56の駆動は主に内燃機関51によって行うため、電動機58の出力は必要な補助の割合によって任意に決定することができる。比較的小さな電動機58及び電池パック54を用いてもシステムを構成することができる。電池パックの定格容量は、1〜20Ahの範囲にすることができる。より好ましい範囲は3〜10Ahである。   FIG. 12 shows a hybrid vehicle 57 called a parallel hybrid vehicle. Reference numeral 58 indicates an electric motor that also serves as a generator. The internal combustion engine 51 mainly drives the wheels 56, and in some cases, a part of the power is converted into electric power by the generator 58, and the battery pack 54 is charged with the electric power. The driving force is assisted by the electric motor 58 at the time of start and acceleration where the load becomes heavy. This is a system based on a normal automobile, which reduces the load fluctuation of the internal combustion engine 51 to improve efficiency and also performs power regeneration. Since the driving of the wheels 56 is mainly performed by the internal combustion engine 51, the output of the electric motor 58 can be arbitrarily determined depending on the necessary auxiliary ratio. The system can also be configured using a relatively small electric motor 58 and battery pack 54. The rated capacity of the battery pack can be in the range of 1-20 Ah. A more preferable range is 3 to 10 Ah.

図13には、シリーズ・パラレルハイブリッド車と呼ばれるハイブリッド自動車59が示されている。シリーズとパラレルの両方を組み合わせた方式である。動力分割機構60は、内燃機関51の出力を、発電用と車輪駆動用とに分割する。パラレル方式よりもきめ細かくエンジンの負荷制御を行い、エネルギー効率を高めることができる。   FIG. 13 shows a hybrid vehicle 59 called a series / parallel hybrid vehicle. This is a combination of both series and parallel. The power split mechanism 60 splits the output of the internal combustion engine 51 into power generation and wheel drive. The engine load can be controlled more finely than the parallel system, and energy efficiency can be improved.

電池パックの定格容量は、1〜20Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は3〜10Ahである。   The rated capacity of the battery pack is desirably in the range of 1 to 20 Ah. A more preferable range is 3 to 10 Ah.

上述した図11〜図13に示すようなハイブリッド自動車に搭載される電池パックの公称電圧は、200〜600Vの範囲にすることが望ましい。   The nominal voltage of the battery pack mounted on the hybrid vehicle as shown in FIGS. 11 to 13 is preferably in the range of 200 to 600V.

電池パック54は、一般に外気温度変化の影響を受けにくく、衝突時などに衝撃を受けにくい場所に配置されるのが好ましい。例えば図14に示すようなセダンタイプの自動車では、後部座席61後方のトランクルーム62内などに配置することができる。また、座席61の下や後ろに配置することができる。電池重量が大きい場合には、車両全体を低重心化するため、座席の下や床下などに配置するのが好ましい。   The battery pack 54 is preferably arranged in a place that is generally less susceptible to changes in the outside air temperature and is less susceptible to impact during a collision or the like. For example, in a sedan type automobile as shown in FIG. 14, it can be arranged in the trunk room 62 behind the rear seat 61. Further, it can be placed under or behind the seat 61. When the battery weight is large, it is preferable to arrange the battery under the seat or under the floor in order to lower the center of gravity of the entire vehicle.

電気自動車(EV)は、自動車外部から電力を供給して充電された電池パックに蓄えられたエネルギーで走行する。よって、電気自動車は、他の発電設備などを用いて高効率に発電された電気エネルギーを利用することが可能である。また、減速時には自動車の運動エネルギーを電力として回生できるため、走行時のエネルギー効率を高くすることができる。電気自動車は二酸化炭素その他の排気ガスを全く排出しないため、クリーンな自動車である。その反面、走行時の動力はすべて電動機であるため、高出力の電動機が必要である。一般には一回の走行に必要なすべてのエネルギーを一度の充電で電池パックに蓄えて走行する必要があるため、非常に大きな容量の電池が必要である。電池パックの定格容量は、100〜500Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は200〜400Ahである。   An electric vehicle (EV) travels with energy stored in a battery pack that is charged by supplying power from outside the vehicle. Therefore, the electric vehicle can use electric energy generated with high efficiency using other power generation facilities. Further, since the kinetic energy of the automobile can be regenerated as electric power during deceleration, the energy efficiency during traveling can be increased. Electric vehicles are clean vehicles because they emit no carbon dioxide or other exhaust gases. On the other hand, since all the power during running is an electric motor, a high output electric motor is required. In general, since it is necessary to store all energy necessary for one driving in a battery pack by one charge, a battery having a very large capacity is required. The rated capacity of the battery pack is desirably in the range of 100 to 500 Ah. A more preferable range is 200 to 400 Ah.

また、車両の重量に占める電池重量の割合が大きいため、電池パックは床下に敷き詰めるなど、低い位置に、かつ車両の重心から大きく離れない位置に配置することが好ましい。1回の走行に相当する大きな電力量を短時間のうちに充電するためには、大容量の充電器と充電ケーブルが必要である。このため、電気自動車は、それらを接続する充電コネクタを備えることが望ましい。充電コネクタには、電気接点による通常のコネクタを用いることができるが、電磁結合による非接触式の充電コネクタを用いても良い。   Further, since the ratio of the battery weight to the weight of the vehicle is large, the battery pack is preferably disposed at a low position such as being spread under the floor and at a position not far away from the center of gravity of the vehicle. In order to charge a large amount of power corresponding to one run in a short time, a large-capacity charger and a charging cable are required. For this reason, it is desirable that the electric vehicle includes a charging connector for connecting them. As the charging connector, a normal connector using electrical contacts can be used, but a non-contact charging connector using electromagnetic coupling may be used.

図15には、ハイブリッドバイク63の一例を示す。二輪車の場合においても、ハイブリッド自動車と同様に、内燃機関64、電動機65、電池パック54を備えたエネルギー効率の高いハイブリッドバイクを構成することができる。内燃機関64は主に車輪66を駆動し、場合によりその動力の一部で電池パック54が充電される。負荷が重くなる発進や加速時には電動機65により駆動力を補助する。車輪66の駆動は主に内燃機関64によって行うため、電動機65の出力は必要な補助の割合によって任意に決定することができる。比較的小さな電動機65及び電池パック54を用いてもシステムを構成することができる。電池パックの定格容量は、1〜20Ahの範囲にすることができる。より好ましい範囲は3〜10Ahである。   FIG. 15 shows an example of the hybrid bike 63. Also in the case of a two-wheeled vehicle, a hybrid bike with high energy efficiency including the internal combustion engine 64, the electric motor 65, and the battery pack 54 can be configured as in the case of a hybrid vehicle. The internal combustion engine 64 mainly drives the wheels 66, and the battery pack 54 is charged with a part of the power in some cases. The driving force is assisted by the electric motor 65 when starting or accelerating when the load becomes heavy. Since the wheels 66 are driven mainly by the internal combustion engine 64, the output of the electric motor 65 can be arbitrarily determined depending on the required auxiliary ratio. The system can also be configured using a relatively small electric motor 65 and battery pack 54. The rated capacity of the battery pack can be in the range of 1-20 Ah. A more preferable range is 3 to 10 Ah.

図16には、電動バイク67の一例を示す。電動バイク67は、外部から電力を供給して充電された電池パック54に蓄えられたエネルギーで走行する。走行時の動力はすべて電動機65であるため、高出力の電動機65が必要である。一般には一回の走行に必要なすべてのエネルギーを一度の充電で電池パックに蓄えて走行する必要があるため、比較的大きな容量の電池が必要である。電池パックの定格容量は、10〜50Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は15〜30Ahである。   FIG. 16 shows an example of the electric motorcycle 67. The electric motorcycle 67 travels with the energy stored in the battery pack 54 that is charged by supplying electric power from the outside. Since all the driving power is the electric motor 65, a high-output electric motor 65 is required. In general, it is necessary to store all the energy required for one run in a battery pack by a single charge, so a battery having a relatively large capacity is required. The rated capacity of the battery pack is desirably in the range of 10 to 50 Ah. A more preferable range is 15 to 30 Ah.

(第5の実施形態)
図17及び図18には、第5の実施形態に係る充電式掃除機の一例を示す。充電式掃除機は、運転モードを選ぶ操作部75、集塵するための吸引力を生み出すファンモータ等で構成された電動送風装置74および制御回路73を備える。これらを駆動する電源として第2の実施形態に係る電池パック72が掃除機の筐体70内に収容されている。このような可搬式装置に電池パックを収容する場合、振動による影響を避けるため緩衝材を介して電池パックを固定することが望ましい。また、電池パックを適正な温度に維持するために、周知の技術を適用することができる。置き台兼用の充電器71は、充電器機能の一部または全部が筐体70内に収容されていても構わない。
(Fifth embodiment)
17 and 18 show an example of a rechargeable vacuum cleaner according to the fifth embodiment. The rechargeable vacuum cleaner includes an operation unit 75 that selects an operation mode, an electric blower 74 that includes a fan motor that generates a suction force for collecting dust, and a control circuit 73. As a power source for driving them, the battery pack 72 according to the second embodiment is accommodated in a housing 70 of the vacuum cleaner. When the battery pack is accommodated in such a portable device, it is desirable to fix the battery pack via a cushioning material in order to avoid the influence of vibration. A well-known technique can be applied to maintain the battery pack at an appropriate temperature. A part or all of the charger function of the charger 71 also serving as a pedestal may be accommodated in the housing 70.

充電式掃除機の消費電力は大きいが、持ち運び容易性と運転時間を考慮すると、電池パックの定格容量は2〜10Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は2〜4Ahである。また、電池パックの公称電圧は、40〜80Vの範囲にすることが望ましい。   Although the power consumption of the rechargeable vacuum cleaner is large, it is desirable that the rated capacity of the battery pack be in the range of 2 to 10 Ah in consideration of portability and operation time. A more preferable range is 2 to 4 Ah. The nominal voltage of the battery pack is preferably in the range of 40-80V.

一般に、充電式掃除機用の電池パックには、3C〜5C程度の大電流が流れ、かつ満充電状態から完全放電状態までの使用が行われる。大電流が流れると単電池間の温度やインピーダンスに大きな差が生じ、また、完全放電状態では過放電状態が生じやすい。しかしながら、第1,第2の実施形態の単電池は過放電サイクル性能に優れているため、これに起因して第3の実施形態の電池パックはサイクル性能に優れる。従って、第5の実施形態に係る充電式掃除機は、繰り返し充放電に強い。   Generally, a battery pack for a rechargeable vacuum cleaner uses a large current of about 3C to 5C and is used from a fully charged state to a fully discharged state. When a large current flows, a large difference occurs in the temperature and impedance between the single cells, and an overdischarge state tends to occur in a complete discharge state. However, since the unit cells of the first and second embodiments are excellent in overdischarge cycle performance, the battery pack of the third embodiment is excellent in cycle performance due to this. Therefore, the rechargeable vacuum cleaner according to the fifth embodiment is resistant to repeated charging and discharging.

[実施例]
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the invention is not exceeded.

(実施例1)
図3に示した構造の電池を作製した。以下の実施例、比較例も電池自体の構造としては、図3に示したものを作製している。
(Example 1)
A battery having the structure shown in FIG. 3 was produced. In the following examples and comparative examples, the structure of the battery itself is the same as that shown in FIG.

<正極の作製>
まず、正極活物質としてリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)粉末90重量%、アセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%をN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合してスラリーとし、このスラリーを15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより、正極層の目付け量が50g/m2で電極密度が3.0g/cm3の正極を作製した。
<Preparation of positive electrode>
First, 90% by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder, 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite and 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) are added to N-methylpyrrolidone (NMP) as a positive electrode active material. The slurry was mixed to form a slurry, and this slurry was applied to both sides of a current collector made of 15 μm aluminum foil, then dried and pressed, whereby the basis weight of the positive electrode layer was 50 g / m 2 and the electrode density was 3.0 g. A positive electrode of / cm 3 was produced.

<負極の作製>
負極活物質としてスピネル型チタン酸リチウム(Li4Ti512)と、導電材として、平均粒径1.12μmで比表面積が82m2/gのコークスと、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを重量比90:5:5になるようにN−メチルピロリドン(NMP)溶液に加えて混合し、スラリーを調製した。得られたスラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより、負極層の目付け量が50g/m2の負極を作製した。
<Production of negative electrode>
Weight of spinel type lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) as a negative electrode active material, coke having an average particle size of 1.12 μm and a specific surface area of 82 m 2 / g as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) A slurry was prepared by adding to the N-methylpyrrolidone (NMP) solution and mixing at a ratio of 90: 5: 5. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried and pressed to prepare a negative electrode having a negative electrode layer weight per unit area of 50 g / m 2 .

<電極群の作製>
正極、厚さ25μmのポリエチレン製の多孔質フィルムからなるセパレータ、負極、セパレータの順番に積層した後、渦巻き状に捲回した。これを90℃で加熱プレスすることにより、幅が30mmで、厚さが3.0mmの偏平状電極群を作製した。得られた電極群を、厚さが40μmのアルミニウム箔と前記アルミニウム箔の両面に形成されたポリプロピレン層とから構成された厚さが0.1mmのラミネートフィルムからなるパックに収納し、80℃で24時間真空乾燥を施した。
<Production of electrode group>
After laminating a positive electrode, a separator made of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm, a negative electrode, and a separator in this order, they were wound in a spiral shape. This was heated and pressed at 90 ° C. to produce a flat electrode group having a width of 30 mm and a thickness of 3.0 mm. The obtained electrode group is housed in a pack made of a laminate film having a thickness of 0.1 mm, which is composed of an aluminum foil having a thickness of 40 μm and a polypropylene layer formed on both surfaces of the aluminum foil. Vacuum drying was performed for 24 hours.

<液状非水電解質の調製>
エチレンカーボネート(EC)、γ−ブチロラクトン(GBL)の混合溶媒(体積比率25:75)に電解質としての四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解し、過充電防止剤として四フッ化ホウ酸セリウム(Ce(BF43)を1.0mol/L及びトランス−2−ブテナールを1.0mol/L溶解することにより液状非水電解質(非水電解液)を調製した。
<Preparation of liquid nonaqueous electrolyte>
1.5 mol / L of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte is dissolved in a mixed solvent (volume ratio 25:75) of ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (GBL) as an overcharge inhibitor. A liquid nonaqueous electrolyte (nonaqueous electrolyte solution) was prepared by dissolving 1.0 mol / L of cerium tetrafluoroborate (Ce (BF 4 ) 3 ) and 1.0 mol / L of trans-2-butenal.

前記電極群を収納したラミネートフィルムパック内に前記液状非水電解質を注入した後、前記パックをヒートシールにより完全密閉し、前述した図3に示す構造を有し、幅が35mmで、厚さが3.2mm、かつ高さが65mmの非水電解質二次電池を作製した。   After injecting the liquid non-aqueous electrolyte into the laminated film pack containing the electrode group, the pack is completely sealed by heat sealing, and has the structure shown in FIG. A nonaqueous electrolyte secondary battery having a size of 3.2 mm and a height of 65 mm was produced.

(実施例2〜7)
負極活物質の種類、過充電防止剤の種類及び濃度を下記表3,表4に示すように変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。
(Examples 2 to 7)
A non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as described in Example 1 except that the type of the negative electrode active material, the type and concentration of the overcharge inhibitor are changed as shown in Tables 3 and 4 below. Produced.

(実施例8〜16)
負極活物質の種類、過充電防止剤の種類及び濃度、容量比を下記表3、表4に示すように変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。
(Examples 8 to 16)
The nonaqueous electrolyte 2 having the same configuration as described in Example 1 except that the type of the negative electrode active material, the type and concentration of the overcharge inhibitor, and the capacity ratio are changed as shown in Tables 3 and 4 below. A secondary battery was produced.

(比較例1)
過充電防止剤を添加しないこと以外は、実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as described in Example 1 was prepared except that no overcharge inhibitor was added.

(比較例2,3)
過充電防止剤の種類及び濃度を下記表3に示すように変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Examples 2 and 3)
A nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was prepared except that the type and concentration of the overcharge inhibitor were changed as shown in Table 3 below.

12V、3C、4時間の過充電試験を行い、その際の発熱、発火状況を計測、記録した。また、満充電状態で85℃24時間貯蔵した際の電池膨れも観測した。この貯蔵試験の膨れ許容は10%膨れまでである。これらの試験結果を表4に示す。   An overcharge test of 12 V, 3 C, and 4 hours was performed, and the heat generation and ignition status at that time were measured and recorded. In addition, battery swelling was observed when stored at 85 ° C. for 24 hours in a fully charged state. The swell tolerance of this storage test is up to 10% swell. These test results are shown in Table 4.

また、電池の過充電サイクル試験を行った。過充電試験条件は充電を1Cレート、4.4Vの定電流定電圧で4時間行い、その後1Cレートで放電を規定電圧まで行う試験を500回行った。過充電試験前の満充電状態からの1Cレートと過充電サイクル最後の1Cレート放電容量の比をとることで維持率とし、表4に示した。   Moreover, the overcharge cycle test of the battery was done. As the overcharge test conditions, charging was performed at a 1C rate, a constant current and a constant voltage of 4.4 V for 4 hours, and then a test was performed 500 times at a 1C rate to discharge to a specified voltage. Table 1 shows the maintenance rate by taking the ratio between the 1C rate from the fully charged state before the overcharge test and the 1C rate discharge capacity at the end of the overcharge cycle.

Figure 2008186770
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Figure 2008186770
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表3,表4から明らかな通りに、第1の過充電防止剤もしくは第2の過充電防止剤を用いる実施例1〜16,16−1,16−2の電池は、過充電試験で発火せず、高温貯蔵試験で膨れず、かつ過充電サイクル時の放電容量の劣化が少ない。   As is clear from Tables 3 and 4, the batteries of Examples 1 to 16, 16-1, and 16-2 using the first overcharge inhibitor or the second overcharge inhibitor ignited in the overcharge test. And does not swell in the high temperature storage test, and there is little deterioration of the discharge capacity during the overcharge cycle.

これに対し、過充電防止剤が使用されていない比較例1の電池では、過充電試験で発火し、高温貯蔵試験で200%も膨れ、さらには過充電サイクル時の放電容量の劣化が大きかった。また、前述した特許文献1に記載のCe(NH42(NO35もしくはCe(NO33を用いた比較例2,3では、過充電サイクルの際にガスが発生して200%も膨れ、過充電サイクル時の放電容量の劣化が大きかった。 On the other hand, in the battery of Comparative Example 1 in which no overcharge inhibitor was used, it ignited in the overcharge test, expanded by 200% in the high temperature storage test, and further, the discharge capacity during the overcharge cycle was greatly deteriorated. . Further, in Comparative Examples 2 and 3 using Ce (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 5 or Ce (NO 3 ) 3 described in Patent Document 1 described above, gas is generated during the overcharge cycle, and 200 % And the discharge capacity during the overcharge cycle was greatly deteriorated.

また、実施例2〜7の結果から、第1の過充電防止剤の濃度を0.1mol/L以上、3mol/L以下にすることにより、第1の過充電防止剤の濃度が0.001mol/Lもしくは4mol/Lの実施例4,5に比して、過充電試験の最高温度が低くなり、過充電サイクルの容量維持率が高くなることがわかる。   In addition, from the results of Examples 2 to 7, the concentration of the first overcharge inhibitor is 0.001 mol by setting the concentration of the first overcharge inhibitor to 0.1 mol / L or more and 3 mol / L or less. It can be seen that the maximum temperature of the overcharge test is lower and the capacity retention rate of the overcharge cycle is higher than in Examples 4 and 5 of / L or 4 mol / L.

実施例8〜14の比較から、第2の過充電防止剤の濃度を0.1mol/L以上、3mol/L以下にすることにより、第2の過充電防止剤の濃度が0.001mol/Lの実施例12に比して過充電サイクルの容量維持率が高くなり、第2の過充電防止剤の濃度が10mol/Lの実施例11に比して高温貯蔵時の膨れが小さくなることがわかる。   From the comparison of Examples 8 to 14, by setting the concentration of the second overcharge inhibitor to 0.1 mol / L or more and 3 mol / L or less, the concentration of the second overcharge inhibitor is 0.001 mol / L. The capacity retention rate of the overcharge cycle is higher than that of Example 12, and the swelling during high temperature storage is reduced as compared with Example 11 in which the concentration of the second overcharge inhibitor is 10 mol / L. Recognize.

実施例15,16,16−1,16−2の結果に示す通りに、負極活物質として硫化鉄またはラムスデライト型のチタン酸リチウムを使用した際にも過充電試験で発火せず、高温貯蔵試験で膨れず、かつ過充電サイクル時の放電容量の劣化が少なくなる。   As shown in the results of Examples 15, 16, 16-1, and 16-2, even when iron sulfide or ramsdellite type lithium titanate was used as the negative electrode active material, it did not ignite in the overcharge test and was stored at high temperature. It does not swell in the test, and the deterioration of the discharge capacity during the overcharge cycle is reduced.

また、実施例1に示すように第1,第2の過充電防止剤を併用すると、過充電サイクル時の放電容量維持率が実施例2〜16,16−1,16−2に比して高くなった。   Further, as shown in Example 1, when the first and second overcharge inhibitors are used in combination, the discharge capacity retention rate during the overcharge cycle is higher than that of Examples 2-16, 16-1, 16-2. It became high.

(実施例17〜29及び比較例4,5)
負極活物質の種類、非水溶媒の組成、過充電防止剤の種類及び濃度、容量比を下記表5,表6に示すように変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。なお、非水溶媒の組成は、使用する溶媒の種類が2種類の場合、1:1の体積比で混合した組成とした。使用する溶媒の種類が3種類の場合、1:1:1の体積比で混合した溶媒を使用した。
(Examples 17 to 29 and Comparative Examples 4 and 5)
Except for changing the type of the negative electrode active material, the composition of the non-aqueous solvent, the type and concentration of the overcharge inhibitor, and the capacity ratio as shown in Tables 5 and 6 below, the same as described in Example 1 A non-aqueous electrolyte secondary battery having the configuration was produced. In addition, the composition of the non-aqueous solvent was set to the composition mixed by the volume ratio of 1: 1, when the kind of solvent to be used is two kinds. When there were three types of solvent used, a solvent mixed at a volume ratio of 1: 1: 1 was used.

得られた電池のハイレート過充電サイクル試験を以下に説明する条件で行った。20C電流で4Vまでの定電流定電圧充電を3時間行った後、20Cで1.5Vまで放電する充放電サイクルを50サイクル行った。過充電試験前に満充電状態から20Cレートで放電した際の放電容量を基準とし、ハイレート過充電サイクルの50サイクル目の放電容量の容量維持率を算出し、その結果を下記表6に示す。   A high rate overcharge cycle test of the obtained battery was performed under the conditions described below. After performing constant-current constant-voltage charge up to 4 V at 20 C current for 3 hours, 50 charge / discharge cycles were performed to discharge to 1.5 V at 20 C. Based on the discharge capacity when discharged at a 20C rate from the fully charged state before the overcharge test, the capacity retention rate of the discharge capacity at the 50th cycle of the high-rate overcharge cycle was calculated, and the results are shown in Table 6 below.

また、低温でのハイレート過充電サイクル試験を以下に説明する条件で行った。−20℃下で5C電流で4Vまで定電流定電圧充電を3時間行った後、5Cで1.5Vまで放電する充放電サイクルを50サイクル行った。過充電試験前に満充電状態から5Cレートで放電した際の放電容量を基準とし、低温過充電サイクルの50サイクル目の放電容量の容量維持率を算出し、その結果を下記表6に示す。   Further, a high rate overcharge cycle test at a low temperature was performed under the conditions described below. After performing constant current and constant voltage charging to 4V at 5C current at −20 ° C. for 3 hours, 50 charge / discharge cycles to discharge to 1.5V at 5C were performed. Based on the discharge capacity when discharged at a 5C rate from the fully charged state before the overcharge test, the capacity retention rate of the discharge capacity at the 50th cycle of the low temperature overcharge cycle was calculated, and the results are shown in Table 6 below.

Figure 2008186770
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Figure 2008186770
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表5,6に示す通りに、負極活物質としてチタン酸リチウムを使用する場合、第2の過充電防止剤としてベンゾフェノン、トランス−2−ブテナール、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセン、2−シクロヘキサン−1−オン、トランス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヘプトン−3−オンまたは1−アセチル−4−ターシャル−ブチルシクロヘキサンを用いる実施例17〜24が、5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オンまたは2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノンを用いる実施例25,26に比して、ハイレート過充電サイクル性能及び低温過充電サイクル性能に優れていることがわかる。また、第2の過充電防止剤としてベンゾフェノン、トランス−2−ブテナール、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセンまたは2−シクロヘキサン−1−オンを用いる実施例17〜22において、特に優れたハイレート過充電サイクル性能及び低温過充電サイクル性能が得られた。   As shown in Tables 5 and 6, when lithium titanate is used as the negative electrode active material, benzophenone, trans-2-butenal, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, Examples 17-24 using formylcyclohexene, 2-cyclohexane-1-one, trans-2,2,6,6-tetramethyl-4-heptone-3-one or 1-acetyl-4-tert-butylcyclohexane Compared to Examples 25 and 26 using 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one or 2-methoxy-2-acetylcyclohexanone, and high rate overcharge cycle performance and low temperature overcharge cycle It turns out that it is excellent in performance. Also, in Examples 17 to 22 using benzophenone, trans-2-butenal, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, 1-formylcyclohexene or 2-cyclohexane-1-one as the second overcharge inhibitor In particular, excellent high rate overcharge cycle performance and low temperature overcharge cycle performance were obtained.

実施例28,29の結果から、負極活物質として硫化鉄を使用する場合には、第2の過充電防止剤として5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オンまたは2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノンを用いると、ハイレート過充電サイクル及び低温過充電サイクルの双方において高い容量維持率が得られることがわかる。   From the results of Examples 28 and 29, when iron sulfide is used as the negative electrode active material, 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one or 2- It can be seen that when methoxy-2-acetylcyclohexanone is used, a high capacity retention ratio can be obtained in both the high rate overcharge cycle and the low temperature overcharge cycle.

一方、比較例4は、前述した特許文献2に記載のメトキシベンゼン類を、EC及びGBLからなる非水溶媒に0.22M溶解させた例である。比較例4の結果に示す通りに、前述した特許文献2に記載の過充電防止剤では、ハイレート過充電サイクル及び低温過充電サイクルの双方において容量劣化が大きくなる。メトキシベンゼン類は、EC及びGBLからなる非水溶媒への溶解性が低いため、添加量を増加させても非水溶媒中の濃度はこれ以上高くできなかった。   On the other hand, Comparative Example 4 is an example in which 0.22 M of the methoxybenzene described in Patent Document 2 described above was dissolved in a non-aqueous solvent composed of EC and GBL. As shown in the result of Comparative Example 4, with the overcharge inhibitor described in Patent Document 2 described above, the capacity deterioration becomes large in both the high rate overcharge cycle and the low temperature overcharge cycle. Since methoxybenzenes have low solubility in a non-aqueous solvent composed of EC and GBL, the concentration in the non-aqueous solvent could not be further increased even when the addition amount was increased.

上記実施例における正極の作動電位の測定方法を以下に説明する。   A method for measuring the working potential of the positive electrode in the above embodiment will be described below.

正極の作動電位の測定は、以下に説明する方法で行った。   The measurement of the working potential of the positive electrode was performed by the method described below.

正極を2cm×2cmの大きさに切り出し、作用極とした。作用極と2.2cm×2.2cmのリチウム金属箔からなる対極とをグラスフィルター(セパレータ)を介して対向させ、作用極と対極とに触れぬようにリチウム金属を参照極として挿入した。これら電極を3極式ガラスセルに入れ、作用極、対極、参照極の夫々をガラスセルの端子に接続し、電解液(エチレンカーボネートとγ-ブチロラクトンを1:2の体積比で混合した溶媒に1.5M/Lの四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)を溶解させた電解液)を25mL注ぎ、セパレータと電極に充分に電解液が含浸された状態にし、ガラス容器を密閉した。作製したガラスセルを25℃の恒温槽内に配置した。まず、0.1mA/cm2の電流密度で4.4Vまで充電を行い、その後同電流密度で2Vまで放電を行い、このときの放電電力量から放電電気量を除した値を平均放電電位とした。 The positive electrode was cut into a size of 2 cm × 2 cm, and used as a working electrode. The working electrode and a counter electrode made of a 2.2 cm × 2.2 cm lithium metal foil were opposed to each other through a glass filter (separator), and lithium metal was inserted as a reference electrode so as not to touch the working electrode and the counter electrode. These electrodes are placed in a three-electrode glass cell, and each of the working electrode, counter electrode, and reference electrode is connected to the terminal of the glass cell, and an electrolyte solution (in a solvent in which ethylene carbonate and γ-butyrolactone are mixed at a volume ratio of 1: 2). 25 mL of an electrolytic solution in which 1.5 M / L lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was dissolved was poured, the separator and the electrode were sufficiently impregnated with the electrolytic solution, and the glass container was sealed. The produced glass cell was arrange | positioned in a 25 degreeC thermostat. First, charging is performed up to 4.4 V at a current density of 0.1 mA / cm 2 , and then discharging is performed up to 2 V at the same current density. did.

負極の作動電位の測定は以下に説明する方法で行った。   The measurement of the working potential of the negative electrode was performed by the method described below.

負極を2cm×2cmの大きさに切り出し、作用極とした。作用極と2.2cm×2.2cmのリチウム金属箔からなる対極とをグラスフィルター(セパレータ)を介して対向させ、作用極と対極とに触れぬようにリチウム金属を参照極として挿入した。これら電極を3極式ガラスセルに入れ、作用極、対極、参照極の夫々をガラスセルの端子に接続し、電解液(エチレンカーボネートとγ-ブチロラクトンを1:2の体積比で混合した溶媒に1.5M/Lの四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)を溶解させた電解液)を25mL注ぎ、セパレータと電極に充分に電解液が含浸された状態にし、ガラス容器を密閉した。作製したガラスセルを25℃の恒温槽内に配置し、0.1mA/cm2の電流密度で充電を0.5Vまで行った際の放電電力量を放電電気量で除した値を平均作動電位とした。 The negative electrode was cut into a size of 2 cm × 2 cm to obtain a working electrode. The working electrode and a counter electrode made of a 2.2 cm × 2.2 cm lithium metal foil were opposed to each other through a glass filter (separator), and lithium metal was inserted as a reference electrode so as not to touch the working electrode and the counter electrode. These electrodes are placed in a three-electrode glass cell, the working electrode, the counter electrode, and the reference electrode are connected to the terminals of the glass cell, and the electrolyte solution (in a solvent in which ethylene carbonate and γ-butyrolactone are mixed at a volume ratio of 1: 2). 25 mL of an electrolytic solution in which 1.5 M / L lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was dissolved was poured, the separator and the electrode were sufficiently impregnated with the electrolytic solution, and the glass container was sealed. The produced glass cell is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and the value obtained by dividing the amount of discharge power by the amount of discharge electricity when charged to 0.5 V at a current density of 0.1 mA / cm 2 is the average operating potential. It was.

また、正極容量と負極容量の容量比を求めるため、正極容量と負極容量を以下に説明する方法で測定した。   Further, in order to obtain the capacity ratio between the positive electrode capacity and the negative electrode capacity, the positive electrode capacity and the negative electrode capacity were measured by the method described below.

正極の容量は以下のように規定した。   The capacity of the positive electrode was defined as follows.

正極を2cm×2cmの大きさに切り出し、作用極とした。作用極と2.2cm×2.2cmのリチウム金属箔からなる対極とをグラスフィルター(セパレータ)を介して対向させ、作用極と対極とに触れぬようにリチウム金属を参照極として挿入した。これら電極を3極式ガラスセルに入れ、作用極、対極、参照極の夫々をガラスセルの端子に接続し、電解液(電解液の組成エチレンカーボネートとγ-ブチロラクトンを1:2の体積比で混合した溶媒に1.5M/Lの四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)を溶解させた電解液)を25mL注ぎ、セパレータと電極に充分に電解液が含浸された状態にし、ガラス容器を密閉した。作製したガラスセルを25℃の恒温槽内に配置し、0.1mA/cm2の電流密度で4.4V(対参照極)で充電し、その後、参照極に対して2.5Vまで0.1mA/cm2の電流密度で放電し、さらに0.1mA/cm2の電流密度で4.4V(対参照極)で充電した際の充電容量を測定し、この値を正極の容量とした。 The positive electrode was cut into a size of 2 cm × 2 cm, and used as a working electrode. The working electrode and a counter electrode made of a 2.2 cm × 2.2 cm lithium metal foil were opposed to each other through a glass filter (separator), and lithium metal was inserted as a reference electrode so as not to touch the working electrode and the counter electrode. These electrodes are placed in a three-electrode glass cell, and each of the working electrode, the counter electrode, and the reference electrode is connected to the terminal of the glass cell, and the electrolyte solution (the composition of the electrolyte solution is ethylene carbonate and γ-butyrolactone in a volume ratio of 1: 2). Pour 25 mL of an electrolytic solution in which 1.5 M / L lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was dissolved in the mixed solvent, make the separator and electrode sufficiently impregnated with the electrolyte, and seal the glass container did. The produced glass cell is placed in a thermostatic bath at 25 ° C., charged at 4.4 V (reference electrode) at a current density of 0.1 mA / cm 2 , and then 0.1 mA / 2.5 to 2.5 V with respect to the reference electrode. and discharged at a current density of cm 2, further measures the charge capacity at the time of charging at a current density of 0.1 mA / cm 2 at 4.4 V (vs. reference electrode), and this value and the capacity of the positive electrode.

負極の容量は正極で容量を測定したのと同様の構成のガラスセルを正極と負極を交換して作製し、作製したガラスセルを25℃の恒温槽内に配置し、0.1mA/cm2の電流密度で1.4V(対参照極)で充電し、その後、参照極に対して2Vまで0.1mA/cm2の電流密度で放電し、さらに0.1mA/cm2の電流密度で1.4V(対参照極)で充電した際の充電容量を測定し、この値を負極の容量とした。 The capacity of the negative electrode was prepared by exchanging the positive electrode and the negative electrode for a glass cell having the same configuration as that measured for the capacity of the positive electrode, and the prepared glass cell was placed in a thermostatic bath at 25 ° C., and 0.1 mA / cm 2. Is charged at a current density of 1.4 V (with respect to the reference electrode), then discharged to 2 V with respect to the reference electrode at a current density of 0.1 mA / cm 2 , and further 1.4 V at a current density of 0.1 mA / cm 2. The charge capacity at the time of charging with (counter reference electrode) was measured, and this value was defined as the capacity of the negative electrode.

負極活物質として硫化鉄を使用した場合、負極平均作動電位を1.75Vにしたこと以外は前述したのと同様にして負極容量を測定した。   When iron sulfide was used as the negative electrode active material, the negative electrode capacity was measured in the same manner as described above except that the negative electrode average operating potential was 1.75V.

また、負極活物質としてラムスデライト型のチタン酸リチウムを使用した場合、負極平均作動電位を1.5Vにしたこと以外は前述したのと同様にして負極容量を測定した。   Further, when ramsdellite type lithium titanate was used as the negative electrode active material, the negative electrode capacity was measured in the same manner as described above except that the negative electrode average operating potential was set to 1.5V.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

正極及び負極の酸化還元電位と第1の過充電防止剤の酸化還元電位との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the oxidation-reduction potential of a positive electrode and a negative electrode, and the oxidation-reduction potential of a 1st overcharge inhibitor. 正極及び負極の酸化還元電位と第2の過充電防止剤の酸化還元電位との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the oxidation-reduction potential of a positive electrode and a negative electrode, and the oxidation-reduction potential of a 2nd overcharge inhibitor. 第1,第2の実施の形態に係わる扁平型非水電解質二次電池の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the flat type nonaqueous electrolyte secondary battery concerning 1st, 2nd embodiment. 図3のAで示した円で囲われた部分を詳細に表す部分断面模式図。FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic diagram showing in detail a portion surrounded by a circle shown by A in FIG. 3. 第1,第2の実施形態に係わる別の非水電解質電池を示す部分切欠斜視図。The partial notch perspective view which shows another nonaqueous electrolyte battery concerning 1st, 2nd embodiment. 図5のBで示した円で囲われた部分を詳細に表す部分断面模式図。FIG. 6 is a partial cross-sectional schematic diagram showing in detail a portion surrounded by a circle shown by B in FIG. 5. 第1,第2の実施形態に係わる非水電解質電池で使用される積層構造の電極群を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the electrode group of the laminated structure used with the nonaqueous electrolyte battery concerning 1st, 2nd embodiment. 第1,第2の実施形態に係わる角形非水電解質電池を示す部分切欠斜視図。The partial notch perspective view which shows the square nonaqueous electrolyte battery concerning 1st, 2nd embodiment. 第3の実施形態に係る電池パックの分解斜視図。The disassembled perspective view of the battery pack which concerns on 3rd Embodiment. 図9の電池パックの電気回路を示すブロック図。The block diagram which shows the electric circuit of the battery pack of FIG. 第4の実施形態に係るシリーズハイブリッド自動車を示す模式図。The schematic diagram which shows the series hybrid vehicle which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るパラレルハイブリッド自動車を示す模式図。The schematic diagram which shows the parallel hybrid vehicle which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係るシリーズ・パラレルハイブリッド自動車を示す模式図。The schematic diagram which shows the series parallel hybrid vehicle which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る自動車を示す模式図。The schematic diagram which shows the motor vehicle which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態に係るハイブリッドバイクを示す模式図。The schematic diagram which shows the hybrid motorcycle which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る電動バイクを示す模式図。The schematic diagram which shows the electric motorcycle which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る充電式掃除機を示す模式図。The schematic diagram which shows the rechargeable vacuum cleaner which concerns on 5th Embodiment. 図17の充電式掃除機の構成図。The block diagram of the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 負極活物質にスピネル型チタン酸リチウムを用いた負極の電位曲線を示す特性図。The characteristic view which shows the electric potential curve of the negative electrode which used spinel type lithium titanate for the negative electrode active material. 負極活物質にFeSのような硫化鉄を用いた負極の電位曲線を示す特性図。The characteristic view which shows the electric potential curve of the negative electrode which used iron sulfide like FeS for a negative electrode active material.

符号の説明Explanation of symbols

1,14…正極端子、2…負極端子、3,86…正極、3a…正極集電体、3b…正極活物質含有層、4,87…負極、4a…負極集電体、4b…負極活物質含有層、5,88…セパレータ、6,9,85…電極群、7,8…外装部材、8a〜8c…ヒートシール部、10…樹脂層、11…熱可塑性樹脂層、12…金属層、13…絶縁フィルム、21…単電池、22…組電池、23…粘着テープ、24…プリント配線基板、25…サーミスタ、26…保護回路、27…通電用端子、28…正極側配線、29…正極側コネクタ、30…負極側配線、31…負極側コネクタ、31a,31b,32…配線、33…保護ブロック、35…収納容器、36…蓋、50,57,59…ハイブリッド自動車、51,64…内燃機関、52…発電機、53…インバータ、54…電池パック、55,65…電動機、56,66…車輪、58…発電機を兼ねた電動機、60…動力分割機構、61…後部座席、62…トランクルーム、63…ハイブリッドバイク、67…電動バイク、70…筐体、71…置き台を兼ねた充電器、72…電池パック、73…制御回路、74…電動送風装置、75…操作部、81…容器、82…蓋体、83…絶縁材、84…負極端子、90…スペーサ、94…負極リードタブ、95…正極リード、96…絶縁紙、97…外装チューブ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,14 ... Positive electrode terminal, 2 ... Negative electrode terminal, 3,86 ... Positive electrode, 3a ... Positive electrode collector, 3b ... Positive electrode active material containing layer, 4,87 ... Negative electrode, 4a ... Negative electrode collector, 4b ... Negative electrode active Substance-containing layer, 5, 88 ... separator, 6, 9, 85 ... electrode group, 7, 8 ... exterior member, 8a-8c ... heat seal part, 10 ... resin layer, 11 ... thermoplastic resin layer, 12 ... metal layer , 13 ... Insulating film, 21 ... Single cell, 22 ... Battery pack, 23 ... Adhesive tape, 24 ... Printed circuit board, 25 ... Thermistor, 26 ... Protection circuit, 27 ... Terminal for energization, 28 ... Positive electrode side wiring, 29 ... Positive side connector, 30 ... negative side wiring, 31 ... negative side connector, 31a, 31b, 32 ... wiring, 33 ... protective block, 35 ... storage container, 36 ... lid, 50, 57, 59 ... hybrid car, 51, 64 ... internal combustion engine, 52 ... generator, 53 ... 54, battery pack, 55, 65 ... electric motor, 56, 66 ... wheel, 58 ... electric motor that also serves as a generator, 60 ... power split mechanism, 61 ... rear seat, 62 ... trunk room, 63 ... hybrid bike, 67 ... Electric motorcycle, 70 ... Case, 71 ... Charger that also serves as a stand, 72 ... Battery pack, 73 ... Control circuit, 74 ... Electric blower, 75 ... Operating unit, 81 ... Container, 82 ... Cover, 83 ... Insulating material, 84 ... negative electrode terminal, 90 ... spacer, 94 ... negative electrode lead tab, 95 ... positive electrode lead, 96 ... insulating paper, 97 ... outer tube.

Claims (13)

正極と、
平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.6V以上となる負極活物質を含む負極と、
セリウムイオンと、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO2-及び(N(CF3SC(C25SO23-よりなる群から選択される少なくとも1種類からなるアニオンとを含む非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
A positive electrode;
A negative electrode containing a negative electrode active material having an average operating potential of 0.6 V or more with respect to the potential of metallic lithium;
Cerium ions, PF 6 , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) and (N (CF 3 SC ( C 2 F 5 SO 2) 3 ) - non-aqueous electrolyte battery characterized by comprising a non-aqueous electrolyte containing an anion of at least one selected from the group consisting of.
前記負極の容量は前記正極の容量に比して大きいことを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a capacity of the negative electrode is larger than a capacity of the positive electrode. 前記負極活物質は、硫化鉄、酸化鉄、酸化チタン、チタン酸リチウム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化タングステン、酸化モリブデン及び硫化チタンよりなる群から選択される少なくとも1種類からなることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質電池。   The negative electrode active material is composed of at least one selected from the group consisting of iron sulfide, iron oxide, titanium oxide, lithium titanate, nickel oxide, cobalt oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and titanium sulfide. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2. 前記正極は、平均作動電位が前記セリウムイオンの酸化電位未満となる正極活物質を含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の非水電解質電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the positive electrode includes a positive electrode active material having an average operating potential lower than an oxidation potential of the cerium ion. 前記正極は、コバルト酸リチウム、前記コバルト酸リチウムのコバルト成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物、ニッケル酸リチウム、前記ニッケル酸リチウムのニッケル成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物、マンガン酸リチウム、前記マンガン酸リチウムのマンガン成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物、リン酸鉄リチウム及び前記リン酸鉄リチウムの鉄成分の一部を他の遷移元素、Al、Sn、B、F、Mg、Si、S及びPよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素で置換した酸化物よりなる群から選択される少なくとも1種類の正極活物質を含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の非水電解質電池。   The positive electrode includes at least one selected from the group consisting of lithium cobaltate, a part of the cobalt component of the lithium cobaltate, other transition elements, Al, Sn, B, F, Mg, Si, S, and P. An element-substituted oxide, lithium nickelate, and at least part of the nickel component of the lithium nickelate selected from the group consisting of other transition elements, Al, Sn, B, F, Mg, Si, S, and P Oxide substituted with one kind of element, lithium manganate, a part of the manganese component of the lithium manganate is selected from the group consisting of other transition elements, Al, Sn, B, F, Mg, Si, S and P And at least one element substituted with an oxide, lithium iron phosphate, and a part of the iron component of the lithium iron phosphate with other transition elements, Al, Sn, B, F, Mg, Si, S and 5. The non-active material according to claim 1, comprising at least one positive electrode active material selected from the group consisting of oxides substituted with at least one element selected from the group consisting of: Water electrolyte battery. 正極と、
平均作動電位が金属リチウムの電位に対して0.4Vを超える負極活物質を含む負極と、
酸化還元電位(金属リチウムの電位に対する)が0.4V以上で、かつ前記負極の平均作動電位未満であるカルボニル化合物を含む非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
A positive electrode;
A negative electrode comprising a negative electrode active material having an average operating potential exceeding 0.4 V with respect to the potential of metallic lithium;
A nonaqueous electrolyte battery comprising a nonaqueous electrolyte containing a carbonyl compound having a redox potential (relative to the lithium metal potential) of 0.4 V or more and less than the average operating potential of the negative electrode.
前記負極活物質はチタン酸リチウムで、前記カルボニル化合物はベンゾフェノン、トランス−2−ブテナール、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセン、2−シクロヘキサン−1−オン、トランス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヘプトン−3−オン及び1−アセチル−4−ターシャル−ブチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも1種類からなることを特徴とする請求項6記載の非水電解質電池。   The negative electrode active material is lithium titanate, and the carbonyl compound is benzophenone, trans-2-butenal, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, 1-formylcyclohexene, 2-cyclohexane-1-one, trans-2. The at least one selected from the group consisting of 1,2,6,6-tetramethyl-4-heptone-3-one and 1-acetyl-4-tertiary-butylcyclohexane Non-aqueous electrolyte battery. 前記負極活物質は硫化鉄で、前記カルボニル化合物は5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オンおよび/または2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノンであることを特徴とする請求項6記載の非水電解質電池。   The negative electrode active material is iron sulfide, and the carbonyl compound is 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one and / or 2-methoxy-2-acetylcyclohexanone. 6. The nonaqueous electrolyte battery according to 6. 正極と、
チタン酸リチウムもしくは硫化鉄を含む負極と、
トランス−2−ブテナール、2−シクロヘキサン−1−オン、2−エトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン、1−ホルミルシクロヘキセン、トランス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ヘプトン−3−オン、2−メトキシ−2−アセチルシクロヘキサノン、ベンゾフェノン、5,5−ジメトキシ−3−イソブトキシ−2−シクロヘキサン−1−オン及び1−アセチル−4−ターシャル−ブチルシクロヘキサンよりなる群から選択される少なくとも1種類のカルボニル化合物を含む非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
A positive electrode;
A negative electrode comprising lithium titanate or iron sulfide;
Trans-2-butenal, 2-cyclohexane-1-one, 2-ethoxy-2-cyclohexane-1-one, 1-formylcyclohexene, trans-2,2,6,6-tetramethyl-4-heptone-3- At least one selected from the group consisting of ON, 2-methoxy-2-acetylcyclohexanone, benzophenone, 5,5-dimethoxy-3-isobutoxy-2-cyclohexane-1-one and 1-acetyl-4-tert-butylcyclohexane A non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte containing a kind of carbonyl compound.
前記正極の容量は前記負極の容量に比して大きいことを特徴とする請求項6または9記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 6, wherein the capacity of the positive electrode is larger than the capacity of the negative electrode. 前記非水電解質は、セリウムイオンと、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、N(C25SO2-及び(N(CF3SC(C25SO23-よりなる群から選択される少なくとも1種類からなるアニオンとをさらに含有することを特徴とする請求項6または9記載の非水電解質電池。 The non-aqueous electrolyte includes cerium ions, PF 6 , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) and ( 10. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 6, further comprising at least one anion selected from the group consisting of N (CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ) −. . 請求項1〜11いずれか1項記載の非水電解質電池を具備することを特徴とする電池パック。   A battery pack comprising the nonaqueous electrolyte battery according to claim 1. 請求項1〜11いずれか1項記載の非水電解質電池を具備することを特徴とする自動車。   An automobile comprising the nonaqueous electrolyte battery according to claim 1.
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