JP2009146811A - Positive electrode body for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode body for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium-ion secondary battery capable of preventing oxidative destruction or ignition of electrolyte solution even at overcharge or high temperature, and yet with high energy density. <P>SOLUTION: The positive electrode bodies 100, 200 are to include an oxygen-absorbing substance 1 having a lithium-ion absorbing and desorbing capacity, and moreover, having an oxygen-absorbing capacity at overcharge and containing lithium-content complex oxide, and a positive electrode active substance 2, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極電極体、及びリチウムイオン二次電池に関し、詳しくは、安全性が高められたリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode body for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery, and more particularly to a lithium ion secondary battery with improved safety.

近年、地球環境保護の観点から、低公害車としての電気自動車やハイブリッド自動車等に適用するべく、高出力かつ高容量な高性能電源が必要とされている。この中でも、リチウムイオン二次電池は、小型軽量で高容量であり、上記自動車等に好適に使用することができ、日々、その性能の向上が図られている。また、上記自動車等以外の分野においても、携帯電話やノートパソコンに代表される情報関連機器や通信機器等のモバイルツールの、世界的な普及によって、当該モバイルツールを小型化、高性能化可能なリチウムイオン二次電池が好適に使用されている。   In recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, a high-performance and high-capacity high-performance power supply is required to be applied to electric vehicles, hybrid vehicles, and the like as low-pollution vehicles. Among these, the lithium ion secondary battery is small, light, and has a high capacity, and can be suitably used for the automobile and the like, and its performance is improved every day. Also, in fields other than the above-mentioned automobiles and the like, the mobile tools such as information-related devices and communication devices represented by mobile phones and laptop computers can be made smaller and higher performance by worldwide spread. Lithium ion secondary batteries are preferably used.

一般に、リチウムイオン二次電池は、正極電極体及び負極電極体と、非水電解液に含浸され、かつ、当該双方の電極体の間に挟み込まれたセパレータと、を有する構造をとる。また、正極電極体及び負極電極体は、正極活物質又は負極活物質に導電材やバインダー等を混合させてなる正極層又は負極層を、金属箔等の集電体上に設けて形成されている。   Generally, a lithium ion secondary battery has a structure having a positive electrode body and a negative electrode body, and a separator that is impregnated with a non-aqueous electrolyte and sandwiched between the two electrode bodies. Further, the positive electrode body and the negative electrode body are formed by providing a positive electrode layer or a negative electrode layer obtained by mixing a positive electrode active material or a negative electrode active material with a conductive material or a binder on a current collector such as a metal foil. Yes.

リチウムイオン二次電池は、上記のように、その構成要素として、正極活物質及び非水電解液を有している。当該正極活物質は、過充電時、高温時等において、酸素を放出することが知られており、従来のリチウムイオン二次電池にあっては、当該酸素と非水電解液等とが接触し、酸化反応を起こすことによって、発熱、引火、爆発等につながる虞があった。また、非水電解液の酸化分解により、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が低下することとなっていた。
そのため、過充電時や高温時等においても上記酸化反応が抑えられるような、安全性の高いリチウムイオン二次電池が望まれており、様々な提案がなされている。安全性の向上方法の一つとしては、以下に示すような、酸素吸収材を用いたリチウムイオン二次電池が挙げられる。
As described above, the lithium ion secondary battery has a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte as its constituent elements. The positive electrode active material is known to release oxygen when overcharged, at high temperatures, etc., and in conventional lithium ion secondary batteries, the oxygen and non-aqueous electrolyte are in contact with each other. The oxidation reaction may lead to heat generation, ignition, explosion, and the like. Further, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are deteriorated due to the oxidative decomposition of the nonaqueous electrolytic solution.
Therefore, a highly safe lithium ion secondary battery that can suppress the oxidation reaction even during overcharge or high temperature is desired, and various proposals have been made. As one of the methods for improving safety, there is a lithium ion secondary battery using an oxygen absorbing material as shown below.

特許文献1には、金属酸化物からなる酸素吸収物質を固定した導電剤と正極活物質とからなる正極と、負極と、電解質とで構成されたリチウムイオン二次電池が開示されており、このような構成によって、高温時に正極から発生する酸素が捕捉可能である旨が記載されている。また、特許文献2には、酸化セリウムを主成分とする酸素貯蔵材及び/又はセリウム並びにジルコニウム及び/又はイットリウムを構成元素として含むセリウム複合酸化物を主成分とする酸素貯蔵材を有する二次電池用正極が開示されており、かかる正極についても、正極活物質から発生した酸素を酸素貯蔵材により捕捉可能である旨が記載されている。さらに、特許文献3には、正極活物質の表面に、セリウム複合酸化物を主成分とする酸素貯蔵材を含むコーティング層が形成されているものが開示されている。
特開平11−144734号公報 特開2006−114256号公報 特開2006−32325号公報
Patent Document 1 discloses a lithium ion secondary battery composed of a positive electrode composed of a conductive agent and a positive electrode active material on which an oxygen absorbing material composed of a metal oxide is fixed, a negative electrode, and an electrolyte. It is described that oxygen generated from the positive electrode at a high temperature can be captured by such a configuration. Patent Document 2 discloses a secondary battery having an oxygen storage material mainly composed of cerium oxide and / or an oxygen storage material mainly composed of a cerium composite oxide containing cerium and zirconium and / or yttrium as constituent elements. For this positive electrode, it is described that oxygen generated from the positive electrode active material can be captured by an oxygen storage material. Further, Patent Document 3 discloses a material in which a coating layer containing an oxygen storage material mainly composed of a cerium composite oxide is formed on the surface of a positive electrode active material.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-144734 JP 2006-114256 A JP 2006-32325 A

しかしながら、上記のようなリチウムイオン二次電池にあっては、正極層に含まれる酸素吸収物質がリチウムイオン吸放出に寄与せず、正極電極体のリチウムイオン吸放出量が低下することとなり、即ち正極電極体のエネルギー密度が低いものとなっていた。また、当該酸素吸収物質の存在により、正極活物質のリチウムイオン吸放出を阻害する虞があった。従って、従来のリチウムイオン二次電池は、安全性の向上とエネルギーの高密度化との両立ができておらず、十分な性能を有しているとは言えなかった。   However, in the lithium ion secondary battery as described above, the oxygen absorbing material contained in the positive electrode layer does not contribute to the absorption and release of lithium ions, and the lithium ion absorption and release amount of the positive electrode body is reduced. The energy density of the positive electrode body was low. In addition, the presence of the oxygen-absorbing material may inhibit lithium ion absorption / release of the positive electrode active material. Therefore, the conventional lithium ion secondary battery cannot satisfy both of the improvement in safety and the increase in energy density, and cannot be said to have sufficient performance.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、過充電時において、正極活物質から放出された酸素を効率よく吸収するとともに、リチウムイオン吸放出に関するエネルギー密度の低下も抑えることができるリチウムイオン二次電池を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and efficiently absorbs oxygen released from the positive electrode active material during overcharge and suppresses a decrease in energy density related to lithium ion absorption / release. The main purpose is to provide a secondary battery.

上記課題を解決すべく、発明者は鋭意検討した結果、正極層に、過充電時において酸素吸収能を有し、且つ、リチウムイオン吸放出能を備えた酸素吸収材を含有させることで、酸素放出による引火等を防ぎ、また、上記エネルギー密度の低下を抑えることができることを見出した。以下本発明の構成について説明する。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventor has intensively studied, and as a result, the positive electrode layer contains oxygen absorbing material having oxygen absorbing ability at the time of overcharge and having lithium ion absorbing / releasing ability. It has been found that ignition and the like due to release can be prevented, and the decrease in the energy density can be suppressed. The configuration of the present invention will be described below.

第一の本発明は、正極活物質及び酸素吸収物質を含む正極層を備える正極電極体であって、当該酸素吸収物質がリチウムイオン吸放出能を有し、且つ、酸素吸収能を有し、当該酸素吸収物質にはリチウム含有複合酸化物が含まれることを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極電極体である。ここにいう、「正極活物質及び酸素吸収物質を含む」とは、正極層に少なくとも正極活物質と酸素吸収物質とを含むことを意味し、それら以外に、導電材やバインダー等を含んでいても良い。また、「正極層を備える正極電極体」とは、正極層を必須構成要素とすることを意味し、その他に正極集電体等が備えられていても良い。さらに、「リチウムイオン吸放出能を有し、且つ、酸素吸収能を有する」とは、リチウムイオン吸蔵能及び放出能を有しつつ、過充電時等において正極活物質から放出された酸素を捕捉することができることを意味する。   1st this invention is a positive electrode body provided with the positive electrode layer containing a positive electrode active material and an oxygen absorption material, The said oxygen absorption material has lithium ion absorption-and-release capability, And it has oxygen absorption capability, The oxygen-absorbing material includes a lithium-containing composite oxide, which is a positive electrode body for a lithium ion secondary battery. As used herein, “including a positive electrode active material and an oxygen absorbing material” means that the positive electrode layer includes at least a positive electrode active material and an oxygen absorbing material, and additionally includes a conductive material, a binder, and the like. Also good. In addition, “a positive electrode body including a positive electrode layer” means that the positive electrode layer is an essential constituent element, and a positive electrode current collector or the like may be included. Furthermore, “having lithium ion absorption and release ability and oxygen absorption ability” means capturing oxygen released from the positive electrode active material during overcharge etc. while having lithium ion storage and release ability. Means that you can.

また、第一の本発明において「リチウム含有複合酸化物を有する」とは、酸素吸収物質として、少なくともリチウム含有複合酸化物が使用されることを意味する。当該リチウム含有複合酸化物としては、過充電時において、酸素を吸収することができ、かつ、リチウムイオン吸放出能を有する物質であれば特に制限されず、Li−Mo系複合酸化物、Li−W系複合酸化物等を挙げることができ、この中でもLiMoO、LiWOが、酸素吸収能、リチウムイオン吸放出能ともに優れるため好ましい。 In the first aspect of the present invention, “having a lithium-containing composite oxide” means that at least a lithium-containing composite oxide is used as the oxygen-absorbing substance. The lithium-containing composite oxide is not particularly limited as long as it is a substance that can absorb oxygen and has an ability to absorb and release lithium ions during overcharge. Examples thereof include W-based composite oxides. Among these, LiMoO 2 and LiWO 2 are preferable because they have both excellent oxygen absorption ability and lithium ion absorption / release ability.

また、第一の本発明において、正極活物質は、酸素吸収物質により被覆されていることが好ましい。ここにいう、「酸素吸収物質により被覆され」とは、正極活物質表面及び表面付近に酸素吸収物質が存在していれば足りることを意味し、強い結着力によって酸素吸収物質と正極活物質表面とが結びついている必要はない。しかしながら、当該酸素吸収物質に効率的に酸素を吸収させる観点からは、正極活物質表面に酸素吸収物質が接していることが好ましい。正極活性物質の表面が酸素吸収材により被覆されることで、正極活性物質から放出された酸素が効率よく補足される。   In the first aspect of the present invention, the positive electrode active material is preferably coated with an oxygen absorbing material. As used herein, “covered with an oxygen-absorbing material” means that it is sufficient that an oxygen-absorbing material exists on the surface of the positive electrode active material and in the vicinity of the surface. Need not be tied together. However, from the viewpoint of efficiently absorbing oxygen by the oxygen absorbing material, it is preferable that the oxygen absorbing material is in contact with the surface of the positive electrode active material. By covering the surface of the positive electrode active material with the oxygen absorbing material, oxygen released from the positive electrode active material is efficiently captured.

第二の本発明は、第一の本発明である正極電極体を備えるリチウムイオン二次電池である。   2nd this invention is a lithium ion secondary battery provided with the positive electrode body which is 1st this invention.

第一の本発明の正極電極体は、正極層中に酸素吸収物質として酸素吸収能及びリチウム吸放出能の双方を備えるものが含まれるため、リチウムイオン二次電池の容量を低下させることなく、その安全性を高めることができる。また、当該酸素吸収物質を、リチウム含有複合酸化物、特にはLiMoO、LiWOとすることで、過充電時における酸素吸収能が高く、且つ、リチウムイオン吸放出に関しても高密度である正極電極体とすることができ、安全性の向上とエネルギー密度の維持とを両立できる。 The positive electrode body according to the first aspect of the present invention includes a material having both an oxygen absorption capacity and a lithium absorption / release capacity as an oxygen absorption material in the positive electrode layer, without reducing the capacity of the lithium ion secondary battery, The safety can be improved. Further, by making the oxygen-absorbing substance a lithium-containing composite oxide, particularly LiMoO 2 or LiWO 2 , a positive electrode having a high oxygen-absorbing ability at the time of overcharge and a high density with respect to lithium ion absorption / release. It can be a body, and both improvement in safety and maintenance of energy density can be achieved.

また、第一の本発明において、正極活物質表面が酸素吸収物質により被覆されていることで、正極活物質表面から放出される酸素が、酸素吸収物質によって効率よく捕捉され、安全性の向上が図られる。   In the first aspect of the present invention, since the surface of the positive electrode active material is coated with an oxygen absorbing material, oxygen released from the surface of the positive electrode active material is efficiently captured by the oxygen absorbing material, and safety is improved. Figured.

第二の本発明によれば、上記高性能正極電極体を備えた、安全性が高く、且つ、高容量なリチウムイオン二次電池とすることができる。   According to the second aspect of the present invention, a lithium ion secondary battery having a high safety and a high capacity, including the high performance positive electrode body, can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下に示す実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, embodiment shown below is an illustration and this invention is not limited to the following embodiment.

本発明の正極電極体を備えるリチウムイオン二次電池は、従来のものと同様の基本構成とすることができる。例えば、正極電極体及び負極電極体と、非水電解液等に代表される有機電解質に含浸され、且つ、当該双方の電極体の間に挟み込まれたセパレータと、を有する構成とすることができる。また、正極電極体及び負極電極体は、通常、正極活物質又は負極活物質に導電材やバインダー等を混合させてなる正極層又は負極層を、金属箔等の集電体上に設けて形成されている。本発明においては、上記構成のうち、正極電極体の構成を改良することで、安全性が高く、高容量なリチウムイオン二次電池としている。以下、図1、2を参照しつつ、本発明の正極電極体、及びリチウムイオン二次電池の各構成について順に説明する。   The lithium ion secondary battery provided with the positive electrode body of the present invention can have the same basic configuration as the conventional one. For example, it can be configured to include a positive electrode body and a negative electrode body, and a separator impregnated in an organic electrolyte typified by a non-aqueous electrolyte and sandwiched between the two electrode bodies. . In addition, the positive electrode body and the negative electrode body are usually formed by providing a positive electrode layer or a negative electrode layer obtained by mixing a positive electrode active material or a negative electrode active material with a conductive material or a binder on a current collector such as a metal foil. Has been. In the present invention, by improving the configuration of the positive electrode body among the above configurations, a lithium ion secondary battery having high safety and high capacity is obtained. Hereinafter, the respective configurations of the positive electrode body and the lithium ion secondary battery of the present invention will be described in order with reference to FIGS.

<1.正極電極体100、200>
図1(a)、(b)は、本発明の正極電極体を概略的に示す図である。図1(a)、(b)に示すように、本発明の正極電極体100、200は、リチウムイオン吸放出能及び酸素吸収能を備えた酸素吸収物質1と、正極活物質2とを必須構成要素とし、その他に炭素粒子等の導電材3や集電基材としての集電体20等、従来から用いられ、正極電極体に適用される構成が含まれていてもよい。当該必須構成要素を含むことで、従来の正極電極体よりも、安全性が高く、高容量な正極電極体100、200とすることができる。
<1. Positive electrode body 100, 200>
1A and 1B are diagrams schematically showing a positive electrode body of the present invention. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the positive electrode body 100, 200 of the present invention requires an oxygen absorbing material 1 having a lithium ion absorbing / releasing capability and an oxygen absorbing capability, and a positive electrode active material 2. As a constituent element, a configuration that is conventionally used and applied to a positive electrode body, such as a conductive material 3 such as carbon particles and a current collector 20 as a current collecting base material, may be included. By including the essential components, the positive electrode bodies 100 and 200 having higher safety and higher capacity than the conventional positive electrode bodies can be obtained.

(1.1.酸素吸収物質1)
本発明の酸素吸収物質1は、本発明の効果が好適に奏される材料であって、過充電時において正極活性物質2から放出される酸素を効率よく捕捉でき、かつ、リチウムイオン吸放出能を備えるものであれば、特に限定されない。具体的にはLi−Mo系複合酸化物、Li−W系複合酸化物等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。本発明においては、特に、酸素吸収能、及び、高いリチウムイオン吸放出能を備えるLiMoOが含まれることが好ましい。以下、図2を参照しつつ、LiMoOのリチウムイオン吸放出能及び酸素吸収能について説明する。
(1.1. Oxygen absorbing material 1)
The oxygen-absorbing substance 1 of the present invention is a material in which the effects of the present invention are suitably achieved, can efficiently capture oxygen released from the positive electrode active substance 2 during overcharge, and can absorb and release lithium ions. If it comprises, it will not specifically limit. Specifically, lithium containing complex oxides, such as Li-Mo type complex oxide and Li-W type complex oxide, are mentioned. In the present invention, it is particularly preferable that LiMoO 2 having an oxygen absorption capacity and a high lithium ion absorption / release capacity is included. Hereinafter, the lithium ion absorption / release capability and the oxygen absorption capability of LiMoO 2 will be described with reference to FIG.

図2(a)は3.5V(vs.Li/Li)付近における正極活物質2及び酸素吸収物質1の状態を示している。ここで、vs.Li/Liとは、電位の基準がリチウムを電析させた電位であることを示す。図2(a)に示される通り、酸素吸収物質中にLiMoOが含まれる場合、LiMoOは3.5V(vs.Li/Li)付近でLiを脱離し、MoOとなる(下記式1を参照。)。即ち、3.5V(vs.Li/Li)付近においては、酸素吸収物質1、正極活物質2ともにリチウムイオン吸放出能を備えている。また、正極活物質2はリチウムイオンを放出するものの、分解による酸素の放出は抑制された状態にある。次に、図1(a)の状態からさらに電圧が上昇し、過充電状態となった場合、図2(b)に示されるように、正極活物質の分解が起こり、正極活物質2から酸素が放出される(下記式2を参照。)。このとき、酸素吸収物質1は上述の通り、MoOを含んだ状態で維持されているため、酸素吸収能を有する。即ち、正極活物質2から放出された酸素は、隣接する酸素吸収物質1表面へ達し、酸素吸収物質1中のMoOによって吸収される。このときMoOは酸化反応によりMoOとなる(下記式3を参照)。 FIG. 2A shows the state of the positive electrode active material 2 and the oxygen absorbing material 1 in the vicinity of 3.5 V (vs. Li / Li + ). Here, vs. Li / Li + indicates that the potential reference is the potential at which lithium is electrodeposited. As shown in FIG. 2 (a), if they contain LiMoO 2 in an oxygen-absorbing material, LiMoO 2 is a Li + desorbed at around 3.5V (vs.Li/Li +), the MoO 2 (below (See Equation 1). That is, in the vicinity of 3.5 V (vs. Li / Li + ), both the oxygen absorbing material 1 and the positive electrode active material 2 have the ability to absorb and release lithium ions. Further, although the positive electrode active material 2 releases lithium ions, the release of oxygen due to decomposition is suppressed. Next, when the voltage is further increased from the state of FIG. 1A and an overcharged state is reached, the positive electrode active material is decomposed as shown in FIG. Is released (see Equation 2 below). At this time, since the oxygen absorbing material 1 is maintained in a state containing MoO 2 as described above, it has oxygen absorbing ability. That is, oxygen released from the positive electrode active material 2 reaches the surface of the adjacent oxygen absorbing material 1 and is absorbed by MoO 2 in the oxygen absorbing material 1. At this time, MoO 2 becomes MoO 3 by an oxidation reaction (see the following formula 3).

Figure 2009146811
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Figure 2009146811
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このように、本発明の酸素吸収物質1は、特定の電位においてはリチウムイオン吸放出能を有し、リチウムイオン二次電池の充放電に寄与することができる。さらに、当該特定電位以上(過充電時)において、当該酸素吸収物質1は、リチウムイオン放出の後、酸素吸収能に優れる形態へと変化することから、正極活物質2から放出される酸素を効率よく吸収することができる。従って、当該酸素吸収物質1を備えた正極電極体100、200は、安全性が高く、エネルギー密度を高密度状態で維持可能である。   Thus, the oxygen-absorbing substance 1 of the present invention has a lithium ion absorption / release capability at a specific potential, and can contribute to charging / discharging of the lithium ion secondary battery. Furthermore, since the oxygen absorbing material 1 changes to a form having excellent oxygen absorbing ability after lithium ion release at the specific potential or higher (during overcharge), oxygen released from the positive electrode active material 2 is efficiently used. Can absorb well. Therefore, the positive electrode bodies 100 and 200 including the oxygen absorbing material 1 have high safety and can maintain the energy density in a high density state.

酸素吸収物質1の具体的な形状としては、粉末・粒子状、柱状(円柱状、四角柱状、針状、曲線状等)等、特に限定されない。本発明においては、リチウムイオン二次電池に好適に使用される正極電極体とする観点から、例えば、当該酸素吸収物質1の形状を粒子状とすることができる。当該粒子状酸素吸収物質について、その平均粒子径(測定方法はレーザー回折法による粒度分布測定、SEMによる観察等)は100μm以下であることが好ましく10μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることが更に好ましい。酸素吸収物質1の形状が上記範囲から外れる場合にあっては、過充電時における正極活物質2の酸素放出に対して、十分に酸素を吸収できない場合があり、また、リチウムイオン吸放出能の低下へと繋がり、正極電極体としての機能を低下させることがある。   The specific shape of the oxygen-absorbing substance 1 is not particularly limited, such as powder / particle shape, columnar shape (columnar shape, quadrangular columnar shape, needle shape, curved shape, etc.). In the present invention, from the viewpoint of forming a positive electrode body suitably used for a lithium ion secondary battery, for example, the shape of the oxygen-absorbing substance 1 can be made into particles. The particulate oxygen-absorbing substance has an average particle size (measurement method is particle size distribution measurement by laser diffraction method, observation by SEM, etc.), preferably 100 μm or less, more preferably 10 μm or less, and 1 μm or less. More preferably. When the shape of the oxygen absorbing material 1 is out of the above range, oxygen may not be sufficiently absorbed with respect to the oxygen release of the positive electrode active material 2 at the time of overcharging, and the lithium ion absorbing / releasing ability may be reduced. This may lead to a decrease in the function as the positive electrode body.

正極層10中に含まれる酸素吸収物質1の量は、正極層10全体基準で、1質量%以上30質量%以下含まれることが好ましく、1質量%以上20質量%以下含まれることがより好ましく、1質量%以上10質量%以下含まれることが更に好ましい。酸素吸収物質1の含有量が少なすぎる場合は、正極層に十分な酸素吸収能を付与できず、逆に多すぎる場合は、正極活物質2の量が減少するため、リチウムイオンの放電容量の減少等、正極電極体としての機能を低下させることがある。   The amount of the oxygen-absorbing substance 1 contained in the positive electrode layer 10 is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, based on the positive electrode layer 10 as a whole. More preferably, the content is 1% by mass or more and 10% by mass or less. When the content of the oxygen-absorbing material 1 is too small, sufficient oxygen-absorbing ability cannot be imparted to the positive electrode layer. On the other hand, when the content is too large, the amount of the positive-electrode active material 2 is decreased. The function as the positive electrode body may be reduced, such as reduction.

(1.2.正極活物質2)
本発明の正極活物質2としては、従来から使用されているものであれば、特に限定されずに使用される。具体的には、リチウムコバルト酸化物系、リチウムニッケル酸化物系、リチウムマンガン酸化物系等に代表されるリチウム含有複合酸化物系、当該複合酸化物中に異種金属元素をドープしたもの、及び、その他異種金属の酸化物や硫化物、更には、ポリアニリン、ポリピロール等の有機化合物等が挙げられる。この中でも、リチウムコバルト酸化物系のものが好ましく使用される。具体的には、例えば、LiMOで表わされる複合酸化物を用いることができる。ここで、Mは、Coを主体とし、その他、Ni、V、Ti等の遷移金属を含む。また、y、zの値の範囲は、y=0.02〜2.2、z=1.4〜3であることが好ましい。特に、LiCoOが一般的で汎用性が高いため好ましい。
(1.2. Positive electrode active material 2)
The positive electrode active material 2 of the present invention is not particularly limited as long as it is conventionally used. Specifically, a lithium-containing composite oxide system represented by lithium cobalt oxide system, lithium nickel oxide system, lithium manganese oxide system, etc., a composite oxide doped with a different metal element, and Other examples include oxides and sulfides of different metals, and organic compounds such as polyaniline and polypyrrole. Among these, those based on lithium cobalt oxide are preferably used. Specifically, for example, a composite oxide represented by Li y MO z can be used. Here, M is mainly composed of Co and includes transition metals such as Ni, V, and Ti. Moreover, it is preferable that the range of the value of y and z is y = 0.02-2.2 and z = 1.4-3. In particular, LiCoO 2 is preferable because it is general and highly versatile.

正極活物質2の形状は、リチウムイオン二次電池の正極電極体として好適に使用される形状であれば特に限定されず、粉末・粒子状(球状、多面体状等)、柱状(円柱状、四角柱状、針状等)等、種々の形状を使用可能である。正極活物質2が粉末・粒子状である場合、その平均粒子径は、一般に、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものであれば特に限定されない。一方で、柱状の正極活物質2を使用する場合も、リチウムイオン二次電池の正極層に好適に使用可能である大きさであれば特に限定されず、具体的には、その長さが、1μm〜50μmの範囲内にある柱状正極活物質2が好適に使用され得る。   The shape of the positive electrode active material 2 is not particularly limited as long as it is a shape suitably used as a positive electrode body of a lithium ion secondary battery, and is powder / particle shape (spherical, polyhedral shape, etc.), columnar shape (columnar shape, square shape). Various shapes such as a columnar shape and a needle shape) can be used. When the positive electrode active material 2 is powder / particulate, the average particle diameter is not particularly limited as long as it can be used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery. On the other hand, when the columnar positive electrode active material 2 is used, it is not particularly limited as long as the size can be suitably used for the positive electrode layer of the lithium ion secondary battery. Specifically, the length is as follows. The columnar positive electrode active material 2 in the range of 1 μm to 50 μm can be suitably used.

正極層10中に含まれる正極活物質2の量は、正極層10全体基準で、70質量%以上含まれることが好ましく、80質量%以上含まれることがより好ましく、90質量%以上含まれることが更に好ましい。正極活物質2の含有量が少なすぎる場合は、十分なリチウムイオン吸放出能が付与できない場合があり、逆に多すぎる場合は、酸素吸収物質1の量が減少し、十分な酸素吸収能が得られず、リチウムイオンの安全性を低下させることがある。   The amount of the positive electrode active material 2 contained in the positive electrode layer 10 is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more based on the whole positive electrode layer 10. Is more preferable. When the content of the positive electrode active material 2 is too small, sufficient lithium ion absorption / release ability may not be imparted. Conversely, when the content is too large, the amount of the oxygen absorbing material 1 decreases and sufficient oxygen absorption capacity is obtained. May not be obtained, and may reduce the safety of lithium ions.

(1.3.正極層10、11)
正極層10又は11中には、少なくとも上記酸素吸収物質1と正極活物質2とが含まれる。また、正極層10又は11中では、正極活性物質2表面に酸素吸収物質1が被覆された状態、若しくは、酸素吸収物質1と正極活物質2とが混合された状態にあることが必要とされる。正極活性物質2表面に酸素吸収物質1を被覆する方法としては、特に限定されず、従来の公知の被覆方法を用いることができる。具体的には、酸素吸収物質1と正極活物質2とを溶媒等を用いてボールミル等の機械的混合又は乳鉢等の手作業混合により混合し、当該混合スラリーを乾燥させ、さらに加熱処理や、圧力処理等を施すことによって、正極活物質2表面に酸素吸収物質1を被覆することができる。また、本発明においては、上述のように、当該被覆に関して、酸素吸収物質1と正極活物質2との結着を要しないので、単に双方を混合するのみであってもよい。正極層10、11は後述する正極電極体100、200の製造方法に示すように、必要であれば導電材3や添加材等とともに、正極集電体20上に作製される。
(1.3. Positive Electrode Layers 10, 11)
The positive electrode layer 10 or 11 contains at least the oxygen absorbing material 1 and the positive electrode active material 2. Further, in the positive electrode layer 10 or 11, it is necessary that the surface of the positive electrode active material 2 is coated with the oxygen absorbing material 1 or the oxygen absorbing material 1 and the positive electrode active material 2 are mixed. The A method for coating the surface of the positive electrode active material 2 with the oxygen-absorbing material 1 is not particularly limited, and a conventionally known coating method can be used. Specifically, the oxygen-absorbing material 1 and the positive electrode active material 2 are mixed by mechanical mixing such as a ball mill or manual mixing such as a mortar using a solvent or the like, the mixed slurry is dried, and further, heat treatment, By performing pressure treatment or the like, the surface of the positive electrode active material 2 can be coated with the oxygen absorbing material 1. In the present invention, as described above, since the binding between the oxygen-absorbing material 1 and the positive electrode active material 2 is not required with respect to the coating, it may be merely mixed. The positive electrode layers 10 and 11 are formed on the positive electrode current collector 20 together with the conductive material 3 and the additive as necessary, as shown in a method for manufacturing the positive electrode bodies 100 and 200 described later.

本発明においては、上記のような酸素吸収物質1及び正極活物質2が、正極層10、11に必須要素として含まれている。当該必須要素が含まれることで、過充電時において、正極活物質2から酸素が放出された場合でも、酸素吸収物質1により効率よく酸素を吸収することができ、且つ、当該酸素吸収物質2がリチウムイオン吸放出能を有することから、エネルギー密度の低下を招くことがない。従って、安全性が高く、高容量なリチウムイオン二次電池とすることができる。以下、本発明の正極電極体100、200に含まれ得る、その他の構成要素について説明する。   In the present invention, the oxygen absorbing material 1 and the positive electrode active material 2 as described above are included in the positive electrode layers 10 and 11 as essential elements. By including the essential element, even when oxygen is released from the positive electrode active material 2 during overcharge, the oxygen absorbing material 1 can efficiently absorb oxygen, and the oxygen absorbing material 2 Since it has the ability to absorb and release lithium ions, the energy density is not reduced. Accordingly, a lithium ion secondary battery with high safety and high capacity can be obtained. Hereinafter, other components that can be included in the positive electrode bodies 100 and 200 of the present invention will be described.

(1.4.導電材3)
図1(b)に示すように、正極電極体200中には、正極層11中に導電材3として炭素等の、一般的に使用され得る導電材が含まれていても良い。当該導電材3が含まれることにより、正極層の電子伝導性を高めることができる。導電材3の形状は特に限定されず、粒子状、柱状等にて含まれ得る。また、導電材3は、上記リチウムイオン吸放出能及び酸素吸収能を低下させすぎない程度に含まれていることが好ましい。具体的には正極層11全体基準で1質量%以上10質量%以下程度含まれていれば、リチウムイオン二次電池の正極層として好適に使用され得る。導電材3を構成する材料としては、炭素やPt等の各種金属を挙げることができるが、安価で汎用性が高い観点から、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛等であることが好ましい。
(1.4. Conductive material 3)
As shown in FIG. 1B, the positive electrode body 200 may contain a conductive material that can be generally used, such as carbon, as the conductive material 3 in the positive electrode layer 11. By including the conductive material 3, the electron conductivity of the positive electrode layer can be increased. The shape of the conductive material 3 is not particularly limited, and may be included in the form of particles, columns, or the like. Moreover, it is preferable that the electrically conductive material 3 is contained to such an extent that the lithium ion absorption / release capability and the oxygen absorption capability are not reduced excessively. Specifically, if it is contained in an amount of about 1% by mass or more and 10% by mass or less based on the whole positive electrode layer 11, it can be suitably used as a positive electrode layer of a lithium ion secondary battery. Examples of the material constituting the conductive material 3 include various metals such as carbon and Pt, but carbon black, acetylene black, graphite and the like are preferable from the viewpoint of low cost and high versatility.

(1.5.正極集電体20)
本発明の正極電極体100、200には正極集電体20が備えられている。正極集電体20は、通常正極層10、11の表面上に配置される。当該正極集電体20は、上記正極層10、11の集電を行うものであり、その材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、及びチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウムであることが好ましい。当該正極集電体20は緻密金属集電体であっても良く、多孔質金属集電体であっても良い。また、PET等の高分子フィルムの表面に上記導電材料を蒸着させたものや、導電性高分子フィルムであってもよい。
(1.5. Positive Current Collector 20)
The positive electrode body 100, 200 of the present invention is provided with a positive electrode current collector 20. The positive electrode current collector 20 is usually disposed on the surface of the positive electrode layers 10 and 11. The positive electrode current collector 20 collects current from the positive electrode layers 10 and 11, and the material thereof is not particularly limited as long as it has conductivity. Specifically, for example, aluminum, stainless steel, nickel, iron, titanium and the like can be mentioned, and among them, aluminum is preferable. The positive electrode current collector 20 may be a dense metal current collector or a porous metal current collector. Moreover, what vapor-deposited the said conductive material on the surface of polymer films, such as PET, and a conductive polymer film may be sufficient.

<2.正極電極体100、200の製造方法>
本発明の正極電極体100、200は、正極集電体20上に正極層10、11を形成することができれば、その製造方法は特に限定されず、従来の方法を用いて製造可能である。具体的には、まず、上記酸素吸収物質1と正極活物質2との混合物、又は、酸素吸収物質1により被覆された正極活物質2、及び、必要であれば、導電材3、後述の添加剤等を混合し、正極層混合物を作製する。次に、当該混合物に溶媒を加え、混合物スラリーを作製する。そして、当該スラリーを、塗布装置等を用いて、正極集電体20上に塗布し、乾燥装置等を用いて乾燥することで、正極集電体20上に正極層10、11を形成・一体化させ、正極電極体100、200とすることができる。
<2. Manufacturing Method of Positive Electrode Body 100, 200>
The positive electrode bodies 100 and 200 of the present invention are not particularly limited as long as the positive electrode layers 10 and 11 can be formed on the positive electrode current collector 20, and can be manufactured using a conventional method. Specifically, first, a mixture of the oxygen absorbing material 1 and the positive electrode active material 2 or the positive electrode active material 2 coated with the oxygen absorbing material 1 and, if necessary, a conductive material 3 and the addition described later. A positive electrode layer mixture is prepared by mixing an agent and the like. Next, a solvent is added to the mixture to prepare a mixture slurry. Then, the slurry is applied onto the positive electrode current collector 20 using a coating device or the like, and dried using a drying device or the like, thereby forming and integrally forming the positive electrode layers 10 and 11 on the positive electrode current collector 20. The positive electrode bodies 100 and 200 can be obtained.

上記スラリー作製用溶媒としては、酸素吸収物質1等の本発明の正極層10、11を構成し得る材料の機能に影響を与えないものであれば特に限定されずに使用可能であり、具体的には、水、N−メチル−2−ピロリドン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール等が挙げられる。上記スラリーは、これら溶媒のうちから、適宜選択されたものに、上記各種構成物質を分散させることで作製される。このとき、分散剤、添加剤等を用いて分散させることが好ましい。当該スラリーは、溶媒中に各要素が均一に分散した状態にある。スラリーは、正極集電体20上に塗布され乾燥される。    The slurry preparation solvent can be used without particular limitation as long as it does not affect the function of the material that can constitute the positive electrode layers 10 and 11 of the present invention, such as the oxygen-absorbing substance 1. Examples include water, N-methyl-2-pyrrolidone, methyl ethyl ketone, acetone, methanol, ethanol and the like. The slurry is prepared by dispersing the various constituent materials in a solvent appropriately selected from these solvents. At this time, it is preferable to disperse using a dispersant, an additive or the like. The slurry is in a state where each element is uniformly dispersed in the solvent. The slurry is applied on the positive electrode current collector 20 and dried.

上記塗布装置としては、正極集電体20上にスラリーを均一に塗布可能なものであれば特に限定されないが、例えば、フォワードロール、リバースロール、グラビア、ドクターブレード、スロットダイやスプレーコート装置等を用いることができる。また、上記乾燥の際用いられる乾燥装置としては、正極層中に残留することが好ましくない、スラリー中の余分な揮発成分を除去できるものであれば、特に限定されないが、例えば、熱風装置、各種赤外線装置、電磁誘導装置、マイクロ波装置等を使用可能である。   The coating device is not particularly limited as long as the slurry can be uniformly coated on the positive electrode current collector 20, but includes, for example, a forward roll, a reverse roll, a gravure, a doctor blade, a slot die, a spray coating device, and the like. Can be used. Further, the drying device used in the above drying is not particularly limited as long as it can remove excess volatile components in the slurry, which is not preferable to remain in the positive electrode layer. An infrared device, an electromagnetic induction device, a microwave device, or the like can be used.

上記正極電極体100、又は200と、図3に示すような、負極電極体400、セパレータ500、及び電解質等とを組み合わせることで、高容量で高出力なリチウムイオン二次電池1000とすることができる。以下、本発明のリチウムイオン二次電池1000に備えられる、その他の構成について説明する。   By combining the positive electrode body 100 or 200 with the negative electrode body 400, the separator 500, the electrolyte, and the like as shown in FIG. 3, a high-capacity and high-power lithium ion secondary battery 1000 can be obtained. it can. Hereinafter, other configurations included in the lithium ion secondary battery 1000 of the present invention will be described.

<3.負極電極体400>
負極電極体400は、負極活物質等を含む負極層40と、負極集電体30とを備えるものである。本発明のリチウムイオン二次電池1000に使用可能な負極電極体400については、以下に示すように、一般的に使用されているものであれば特に限定されず、適宜選択可能である。
<3. Negative electrode body 400>
The negative electrode body 400 includes a negative electrode layer 40 including a negative electrode active material and the negative electrode current collector 30. The negative electrode body 400 that can be used in the lithium ion secondary battery 1000 of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as shown below, and can be appropriately selected.

(3.1.負極層40)
本発明の負極層40に含まれる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な物質であって、一般的に負極活物質として使用されているもので有れば、特に限定されずに使用可能である。具体的には、例えば、グラファイトやコークス等の炭素系活物質、金属リチウム、リチウム遷移金属窒化物、その他金属、シリコン等を挙げることができる。また、当該負極活物質の形状は、上記正極活物質と同様、粉末・粒子状、柱状等を適宜選択して使用可能である。
(3.1. Negative electrode layer 40)
The negative electrode active material contained in the negative electrode layer 40 of the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of occluding and releasing lithium ions and generally used as a negative electrode active material. Is possible. Specific examples include carbon-based active materials such as graphite and coke, metallic lithium, lithium transition metal nitride, other metals, and silicon. Further, the shape of the negative electrode active material can be appropriately selected from powder / particle form, columnar form, and the like, similar to the positive electrode active material.

本発明の負極層40には、上記負極活物質の他に導電材が含まれていても良い。導電材としては、上記正極に用いられた導電材のほか、銅を含む導電材を挙げることができる。当該導電材の正極に用いられたものと同様に形状は特に限定されず、含有量も適宜調節し得る。   The negative electrode layer 40 of the present invention may contain a conductive material in addition to the negative electrode active material. Examples of the conductive material include a conductive material containing copper in addition to the conductive material used for the positive electrode. The shape is not particularly limited like that used for the positive electrode of the conductive material, and the content can be adjusted as appropriate.

(3.2.負極集電体30)
本発明の負極集電体30としては、一般に用いられているものであれば特に限定されずに使用可能である。負極集電体30は、負極層40の集電を行うものであり、具体的には、銅、ニッケル等の金属箔、PET等の高分子フィルムの表面に金属を蒸着したものや、導電性高分子フィルム等を用いることができる。この中でも、導電性の観点から、銅箔を用いることが好ましい。
(3.2. Negative electrode current collector 30)
The negative electrode current collector 30 of the present invention can be used without particular limitation as long as it is generally used. The negative electrode current collector 30 collects current from the negative electrode layer 40. Specifically, a metal foil such as copper or nickel, a metal film deposited on the surface of a polymer film such as PET, or a conductive material. A polymer film or the like can be used. Among these, it is preferable to use a copper foil from the viewpoint of conductivity.

<4.セパレータ500>
本発明に使用可能なセパレータ500は、一般に用いられるリチウムイオン二次電池用セパレータであれば、特に限定されずに使用可能である。当該セパレータ500を構成する材料としては、層構成内、又は層内の空隙中をリチウムイオンが移動できるものであればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の無機物粒子、又は、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、セルロース、ポリイミド、及びポリアミド等の有機樹脂、さらには、上述の無機物粒子と有機樹脂との混合物及び成形体等を挙げることができる。
<4. Separator 500>
The separator 500 that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a commonly used separator for a lithium ion secondary battery. The material constituting the separator 500 is not particularly limited as long as lithium ions can move in the layer structure or in the voids in the layer. Specifically, for example, inorganic particles such as alumina, silica, magnesium oxide, titanium oxide, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, or polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene, polyester, polyacrylonitrile, cellulose, Examples thereof include organic resins such as polyimide and polyamide, and mixtures and molded bodies of the above-described inorganic particles and organic resins.

上述の正極層10、11、負極層40やセパレータ500には、上述の正極電極体の製造方法中で述べた通り、結着剤、溶媒、各種添加剤等を適宜含ませることができる。結着剤は集電体と活物質、活物質同士、又はセパレータ粒子同士を結着するために用いられる。具体的には、例えば、フッ素樹脂、フッ素ゴム、ラテックス、セルロース誘導体等が挙げられる。各種添加剤としては、分散剤、界面活性剤、レオロジー調整材等を挙げることができる。   The positive electrode layers 10 and 11, the negative electrode layer 40, and the separator 500 can appropriately include a binder, a solvent, various additives, and the like as described in the method for manufacturing the positive electrode body. The binder is used to bind the current collector and the active material, the active materials, or the separator particles. Specifically, a fluororesin, fluororubber, latex, a cellulose derivative, etc. are mentioned, for example. Examples of the various additives include a dispersant, a surfactant, a rheology adjusting material, and the like.

<5.電解質(電解液)>
本発明においては、上述した電極体中の電極層内、セパレータ内に、通常、リチウム塩を含有する電解質を有する。当該電解質は、液状、ゲル状、固体状等様々な状態のものが使用可能であるが、この中でも液状電解質であることが好ましい。また、本発明の効果を考慮すると、液状電解質の中でも有機系の非水電解液であることが特に好ましい。当該有機系の非水電解液は、リチウムイオン伝導性が良好であり、高性能なリチウムイオン二次電池1000とすることができる。
<5. Electrolyte (Electrolyte)>
In this invention, it has electrolyte which contains lithium salt normally in the electrode layer in the electrode body mentioned above, and in a separator. The electrolyte can be used in various states such as liquid, gel, and solid. Among these, a liquid electrolyte is preferable. In consideration of the effect of the present invention, an organic nonaqueous electrolytic solution is particularly preferable among the liquid electrolytes. The organic non-aqueous electrolyte has good lithium ion conductivity and can be a high-performance lithium ion secondary battery 1000.

非水電解液は、通常リチウム塩及び非水溶媒を有する。リチウム塩としては、一般的なリチウムイオン二次電池に使用されるリチウム塩であれば、特に限定されずに使用可能である。具体的には、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiClO、LiN(CFSO、LiCFSO、LiCFCOやリチウムのイミド塩等を挙げることができる。一方、非水溶媒としては、上記リチウム塩を溶解できるものであれば、特に限定されず、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ニトロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。本発明においては、これら非水溶媒を一種のみ用いても良く、二種以上を混合して用いても良い。また、上記の他に、非水電解液として、常温溶融塩を用いることもできる。 The non-aqueous electrolyte usually has a lithium salt and a non-aqueous solvent. Any lithium salt can be used as long as it is a lithium salt used in a general lithium ion secondary battery. Specific examples include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2, and lithium imide salt. On the other hand, the non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the lithium salt. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1 , 2-diethoxyethane, acetonitrile, propionitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone and the like. In the present invention, these non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. In addition to the above, a room temperature molten salt can also be used as the non-aqueous electrolyte.

<6.リチウムイオン二次電池1000>
上記各構成を組み合わせ、図3のように積層化することで、リチウムイオン二次電池1000とすることができる。図3においては、本発明のリチウムイオン二次電池1000は、上記正極電極体200を備えた構成をとっているが、当該正極電極体200に替えて、正極電極体100を用いることもできる。正極電極体100、200のいずれかを有することで、過充電時における正極活物質2からの酸素放出に対して安全性が高められ、且つ、高いエネルギー密度を維持することができ、高容量なリチウムイオン二次電池とすることができる。また、非水電解液の酸化分解によるサイクル特性の低下も抑えることができる。本発明のリチウムイオン二次電池1000は、従来の製造方法により製造可能である。具体的な一例としては以下のように製造される。
<6. Lithium ion secondary battery 1000>
A lithium ion secondary battery 1000 can be obtained by combining the above components and stacking them as shown in FIG. In FIG. 3, the lithium ion secondary battery 1000 of the present invention has a configuration including the positive electrode body 200, but the positive electrode body 100 can be used instead of the positive electrode body 200. By having either of the positive electrode bodies 100 and 200, safety against oxygen release from the positive electrode active material 2 during overcharge is increased, and a high energy density can be maintained, resulting in a high capacity. A lithium ion secondary battery can be obtained. In addition, a decrease in cycle characteristics due to oxidative decomposition of the nonaqueous electrolytic solution can be suppressed. The lithium ion secondary battery 1000 of the present invention can be manufactured by a conventional manufacturing method. As a specific example, it is manufactured as follows.

まず、上記正極電極体の製造方法により製造された、正極電極体100、又は200を、正極層とセパレータ500とが接するように、セパレータ500上に設置する。次に、負極層40の構成材料が分散されたスラリーを負極集電体30上に塗布し、乾燥工程を経て形成・一体化し、負極電極体400を作製する。当該負極電極体400を上記セパレータ500の正極電極体の反対側に、負極層40とセパレータ500とが接するように負極電極体を設置する。その後、正極層、セパレータ、及び負極層に、上記所定の電解質を充填した後、上記正極電極体及び負極電極体が、セパレータを挟持する形のまま、電池ケース等に挿入してリチウムイオン二次電池とすることができる。尚、本発明において、正極電極体と負極電極体とは、上記のように別々にセパレータ上に設置されても良く、また、同時に設置されても良い。また、負極電極体を設置したのち、正極電極体を設置しても良い。   First, the positive electrode body 100 or 200 manufactured by the method for manufacturing a positive electrode body is placed on the separator 500 so that the positive electrode layer and the separator 500 are in contact with each other. Next, the slurry in which the constituent material of the negative electrode layer 40 is dispersed is applied on the negative electrode current collector 30, and formed and integrated through a drying process, thereby producing the negative electrode body 400. The negative electrode body 400 is placed on the side of the separator 500 opposite to the positive electrode body so that the negative electrode layer 40 and the separator 500 are in contact with each other. Thereafter, after the positive electrode layer, the separator, and the negative electrode layer are filled with the predetermined electrolyte, the positive electrode body and the negative electrode body are inserted into a battery case or the like while holding the separator, and the lithium ion secondary is inserted. It can be a battery. In the present invention, the positive electrode body and the negative electrode body may be separately disposed on the separator as described above, or may be simultaneously disposed. Further, after installing the negative electrode body, the positive electrode body may be installed.

リチウムイオン二次電池1000の製造の際には、塗布装置、乾燥装置等が使用される。当該塗布装置、乾燥装置は、上述の正極電極体の製造方法で述べたものを適宜使用可能である。   In manufacturing the lithium ion secondary battery 1000, a coating device, a drying device, or the like is used. As the coating apparatus and the drying apparatus, those described in the method for manufacturing the positive electrode body can be used as appropriate.

以下、実施例を示す。ただし、以下の実施例は本発明を詳細に説明するために示す一形態であり、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下に示した実施例に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。   Examples are shown below. However, the following embodiment is a form shown for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited to the embodiment shown below without departing from the gist thereof, and can be arbitrarily modified. Can be implemented.

実施例においては、リチウムイオン二次電池として、コインタイプのものを使用した。以下に、各構成について説明する。   In the examples, a coin-type battery was used as the lithium ion secondary battery. Each configuration will be described below.

<実施例、比較例>
i)正極作製
以下の方法で、実施例及び比較例の正極電極体をそれぞれ作製した。
<Examples and comparative examples>
i) Positive electrode preparation The positive electrode bodies of Examples and Comparative Examples were prepared by the following methods.

実施例については、正極活物質としてLiCoOを用い、酸素吸収物質としてLiMoOを用いた。これらについて、質量比で、LiCoO:LiMoO=90%:10%となるようにそれぞれ用意し、それらをボールミルにより混合した。さらに当該混合物に、導電材としてカーボンブラック加えることで、正極混合物を作製した。当該正極混合物を、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)を溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を加えることで、スラリーとした。正極混合物が含まれる当該スラリーを、集電材としてのアルミニウム箔上に塗布し乾燥させ、実施例の正極電極体を作製した。
一方、比較例の正極電極体は、正極活物質としてLiCoOを用い、酸素吸収物質は含有させなかった。それ以外の構成については、実施例と同様とした。
For the examples, LiCoO 2 was used as the positive electrode active material, and LiMoO 2 was used as the oxygen absorbing material. These, in mass ratio, LiCoO 2: LiMoO 2 = 90 %: and 10% become so prepared, respectively, they were mixed by a ball mill. Furthermore, the positive electrode mixture was produced by adding carbon black as a conductive material to the mixture. The positive electrode mixture was made into a slurry by adding N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which polyvinylidene fluoride (PVDF) was dissolved. The slurry containing the positive electrode mixture was applied onto an aluminum foil as a current collector and dried to prepare a positive electrode body of an example.
On the other hand, the positive electrode body of the comparative example used LiCoO 2 as a positive electrode active material and did not contain an oxygen absorbing material. Other configurations were the same as in the example.

ii)負極、セパレータ、電解液、及びリチウムイオン二次電池
実施例、比較例ともに負極としてリチウム金属、セパレータとしてPP製多孔質セパレータを用いた。また、電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とを体積比率3:7で混合したものに、支持塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を濃度1mol/Lで溶解させたものを用いた。上記正極とセパレータと負極とを積層し、上記電解液で含浸させて、実施例及び比較例のコインタイプのリチウムイオン二次電池をそれぞれ作製した。
ii) Negative electrode, separator, electrolyte, and lithium ion secondary battery In both Examples and Comparative Examples, lithium metal was used as the negative electrode, and a PP porous separator was used as the separator. As the electrolytic solution, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) mixed at a volume ratio of 3: 7, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as a supporting salt at a concentration of 1 mol / L. What was dissolved was used. The positive electrode, the separator, and the negative electrode were stacked and impregnated with the electrolytic solution, thereby producing coin type lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples.

iii)リチウムイオン二次電池の評価
上記作製したリチウムイオン二次電池それぞれについて、まず、4.3Vまで充電を行った後、3.0Vまで放電させ、放電容量を測定した。この後、さらに、4.3Vまで再充電し、正極電極体を取り出し、示差走査熱量計(DSC)により、当該電極の総発熱量を測定した。表1に結果を示す。
iii) Evaluation of Lithium Ion Secondary Battery For each of the lithium ion secondary batteries prepared above, first, the battery was charged to 4.3 V, then discharged to 3.0 V, and the discharge capacity was measured. Thereafter, the battery was recharged to 4.3 V, the positive electrode body was taken out, and the total calorific value of the electrode was measured by a differential scanning calorimeter (DSC). Table 1 shows the results.

Figure 2009146811
Figure 2009146811

表1に示された結果から、実施例のリチウムイオン二次電池は、過充電させた場合、比較例のリチウムイオン二次電池よりも総発熱量が低減されていることがわかる。また、放電容量に関しては比較例との差がほとんどない。従って、酸素吸収能とリチウムイオン吸放出能の双方を有する物質を、酸素吸収物質として用いることで、エネルギー密度の低下を抑えつつ、発熱量を小さくすることができるため、安全性が高く、且つ、高容量なリチウムイオン二次電池とすることができることがわかる。   From the results shown in Table 1, it can be seen that when the lithium ion secondary battery of the example is overcharged, the total calorific value is reduced as compared with the lithium ion secondary battery of the comparative example. Moreover, there is almost no difference from the comparative example regarding the discharge capacity. Therefore, by using a substance having both oxygen absorbing ability and lithium ion absorbing / releasing ability as an oxygen absorbing substance, it is possible to reduce the calorific value while suppressing a decrease in energy density. It can be seen that a high-capacity lithium ion secondary battery can be obtained.

以上、現時点において、最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う正極電極体及びリチウムイオン二次電池もまた本発明の技術範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments at the present time, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The positive electrode body and the lithium ion secondary battery with such a change are also within the technical scope of the present invention without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. It must be understood as included.

本発明の正極電極体を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the positive electrode body of this invention. 充電下及び過充電下における、正極活物質及び酸素吸収物質のリチウムイオンの吸放出及び酸素の吸放出を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the absorption / release of the lithium ion of the positive electrode active material and an oxygen absorption material, and the absorption / release of oxygen under charge and overcharge. 本発明の正極電極体のうちの一形態が備えられたリチウムイオン二次電池を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the lithium ion secondary battery with which one form of the positive electrode bodies of this invention was provided.

符号の説明Explanation of symbols

1 酸素吸収物質
2 正極活物質
3 導電材
10 正極層
11 正極層
20 正極集電体
30 負極集電体
40 負極層
100、200 正極電極体
400 負極電極体
500 セパレータ
1000 リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen absorption material 2 Positive electrode active material 3 Conductive material 10 Positive electrode layer 11 Positive electrode layer 20 Positive electrode collector 30 Negative electrode collector 40 Negative electrode layer 100, 200 Positive electrode body 400 Negative electrode body 500 Separator 1000 Lithium ion secondary battery

Claims (4)

正極活物質及び酸素吸収物質を含む正極層を備える正極電極体であって、前記酸素吸収物質がリチウムイオン吸放出能を有し、且つ、酸素吸収能を有し、
前記酸素吸収物質にはリチウム含有複合酸化物が含まれることを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極電極体。
A positive electrode body comprising a positive electrode layer containing a positive electrode active material and an oxygen absorbing material, wherein the oxygen absorbing material has a lithium ion absorption / release capability, and has an oxygen absorption capability,
The positive electrode body for a lithium ion secondary battery, wherein the oxygen-absorbing substance contains a lithium-containing composite oxide.
前記リチウム含有複合酸化物がLiMoOを含むことを特徴とする、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極電極体。 The positive electrode body for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium-containing composite oxide contains LiMoO 2 . 前記正極活物質の表面が前記酸素吸収物質により被覆されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極電極体。 The positive electrode body for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein a surface of the positive electrode active material is coated with the oxygen absorbing material. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の正極電極体を備えるリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode body according to any one of claims 1 to 3.
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