JP2010080188A - Secondary battery - Google Patents

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Hiroyuki Yamaguchi
裕之 山口
Yoshinori Gamo
嘉則 蒲生
Yukifumi Takeda
幸史 竹田
Satoshi Fujiki
聡 藤木
Koshi Morita
耕詩 森田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery capable of improving cycle characteristics and charging load characteristics. <P>SOLUTION: The secondary battery has a positive electrode 21, a negative electrode 22, and an electrolyte, and the electrolyte is impregnated into a separator 23 arranged between the positive electrode 21 and the negative electrode 22. A negative electrode active material of the negative electrode 22 includes a negative electrode material (high electrical potential material) which occludes and emits lithium ions at an electrical potential of 1.0V or more to a lithium potential. A solvent of the electrolyte includes carbonic acid ester having two or more of halogens as a constituent element. A film can be easily formed on the surface of the negative electrode 22 even when the high electrical potential material is used as a negative electrode active material. Thus, decomposition reaction of the electrolyte is restrained at the time of charge and discharge, and an acceptance nature of lithium ions on the negative electrode 22 is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極および負極と共に電解質を備えた二次電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions.

近年、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話およびノートパソコンなどのポータブル電子機器が広く普及しており、その小型化、軽量化および長寿命化が強く求められている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。   In recent years, portable electronic devices such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, and notebook computers have become widespread, and there is a strong demand for miniaturization, weight reduction, and long life. Accordingly, as a power source, development of a battery, in particular, a secondary battery that is small and lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress.

中でも、充放電反応にリチウムイオンの吸蔵および放出を利用するリチウムイオン二次電池は、鉛電池およびニッケルカドミウム電池よりも高いエネルギー密度が得られるため、広く実用化されている。   Among them, lithium ion secondary batteries that use the insertion and extraction of lithium ions for charge / discharge reactions are widely put into practical use because they have higher energy density than lead batteries and nickel cadmium batteries.

リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極活物質を含む負極と、溶媒および電解質塩を含む電解質とを備えている。   A lithium ion secondary battery includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, a solvent, and an electrolyte salt. An electrolyte containing.

負極活物質としては、黒鉛などの炭素材料が広く用いられているが、それ以外の他の材料も注目されている。このような他の材料としては、リチウムイオンを吸蔵および放出するために高い電位を要する材料が挙げられる。   As the negative electrode active material, carbon materials such as graphite are widely used, but other materials are also attracting attention. Examples of such other materials include materials that require a high potential in order to occlude and release lithium ions.

リチウムイオン二次電池の構成については、さまざまな検討がなされている。具体的には、長寿命あるいは急速充電などの用途では、リチウムイオンを吸蔵および放出するために高い電位を要する材料として、チタン酸リチウムあるいはチタン酸水素リチウムなどが用いられている(例えば、特許文献1〜6参照。)。
特開平06−275263号公報 特開2007−173150号公報 特開2007−141860号公報 特開2008−091327号公報 国際公開第99/03784号パンフレット 国際公開第99/04442号パンフレット
Various studies have been made on the configuration of the lithium ion secondary battery. Specifically, in applications such as long life or rapid charging, lithium titanate or lithium hydrogen titanate is used as a material that requires a high potential to occlude and release lithium ions (for example, patent documents). 1-6.)
Japanese Patent Laid-Open No. 06-275263 JP 2007-173150 A JP 2007-141860 A JP 2008-091327 A WO99 / 03784 pamphlet WO99 / 04442 pamphlet

また、電解質の溶媒として、1つあるいは2つ以上のハロゲンを構成元素として有する環状炭酸エステルが用いられている(例えば、特許文献7〜10参照。)。
特開2007−165078号公報 特開平07−240232号公報 特開平08−306364号公報 特開2008−010414号公報
In addition, cyclic carbonates having one or more halogens as constituent elements are used as electrolyte solvents (see, for example, Patent Documents 7 to 10).
JP 2007-165078 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-240232 Japanese Patent Laid-Open No. 08-306364 JP 2008-010414 A

近年、ポータブル電子機器は益々高性能化および多機能化しており、その消費電力は増大する傾向にあるため、二次電池の充放電が頻繁に繰り返される状況にある。よって、二次電池を高頻度で安全に使用するために、サイクル特性および充電負荷特性についてより一層の向上が望まれている。   In recent years, portable electronic devices have become more sophisticated and multifunctional, and their power consumption tends to increase. Therefore, charging and discharging of secondary batteries are frequently repeated. Therefore, in order to use the secondary battery safely at high frequency, further improvement in cycle characteristics and charging load characteristics is desired.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、サイクル特性および充電負荷特性を向上させることが可能な二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a secondary battery capable of improving cycle characteristics and charge load characteristics.

本発明の二次電池は、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極活物質を含む負極と、溶媒および電解質塩を含む電解質とを備え、負極活物質は、リチウム電位に対して1.0V以上の電位においてリチウムイオンを吸蔵および放出する負極材料を含み、溶媒は、2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルを含むものである。   The secondary battery of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, a solvent, and an electrolyte salt The negative electrode active material includes a negative electrode material that absorbs and releases lithium ions at a potential of 1.0 V or higher with respect to the lithium potential, and the solvent is a carbonic acid having two or more halogens as constituent elements. It contains an ester.

本発明の二次電池によれば、負極の負極活物質は、リチウム電位に対して1.0V以上の電位においてリチウムイオンを吸蔵および放出する負極材料を含むと共に、電解質の溶媒は、2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルを含む。この場合には、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵および放出するために高い電位を要する材料を用いた場合においても、負極の表面に被膜が形成されやすくなる。これにより、充放電時において、電解質の分解反応が抑制されると共に、負極におけるリチウムイオンの受け入れ性が向上する。よって、サイクル特性および充電負荷特性を向上させることができる。   According to the secondary battery of the present invention, the negative electrode active material of the negative electrode includes a negative electrode material that absorbs and releases lithium ions at a potential of 1.0 V or higher with respect to the lithium potential, and the electrolyte has two or more solvents. Carbonates having the halogen as a constituent element. In this case, even when a material that requires a high potential to occlude and release lithium ions is used as the negative electrode active material, a film is easily formed on the surface of the negative electrode. Thereby, at the time of charging / discharging, the decomposition reaction of the electrolyte is suppressed, and the acceptability of lithium ions in the negative electrode is improved. Therefore, cycle characteristics and charge load characteristics can be improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.第1の実施の形態(電池構造:円筒型)
2.第2の実施の形態(電池構造:ラミネートフィルム型)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. First embodiment (battery structure: cylindrical type)
2. Second embodiment (battery structure: laminate film type)

[1.第1の実施の形態]
図1および図2は、本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の断面構成を表している。図1では、二次電池の長手方向における断面を示しており、図2では、図1に示した断面の一部を拡大して示している。
[1. First Embodiment]
1 and 2 show a cross-sectional configuration of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross section in the longitudinal direction of the secondary battery, and FIG. 2 shows an enlarged part of the cross section shown in FIG.

この二次電池は、負極の容量がリチウムイオンの吸蔵および放出により表されるリチウムイオン二次電池であり、主に、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、巻回電極体20と、一対の絶縁板12,13とが収納されたものである。このような円柱状の電池缶11を用いた電池構造は、円筒型と呼ばれている。   This secondary battery is a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is expressed by occlusion and release of lithium ions, mainly inside the battery can 11 having a substantially hollow cylindrical shape, A pair of insulating plates 12 and 13 are accommodated. A battery structure using such a cylindrical battery can 11 is called a cylindrical type.

電池缶11は、例えば、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)あるいはそれらの合金などにより構成されており、その一端部は開放されていると共に他端部は閉鎖されている。一対の絶縁板12,13は、巻回電極体20を上下から挟み、その巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。   The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe), aluminum (Al), or an alloy thereof, and one end thereof is opened and the other end is closed. The pair of insulating plates 12 and 13 are arranged so as to sandwich the wound electrode body 20 from above and below and to extend perpendicularly to the wound peripheral surface.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、その内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient:PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられている。このかしめ加工により、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されている。この安全弁機構15では、内部短絡、あるいは外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上となった場合に、ディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との間の電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度の上昇に応じて抵抗が増大することにより、電流を制限し、大電流に起因する異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、その表面には、例えば、アスファルトが塗布されている。   A battery lid 14 and a safety valve mechanism 15 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient: PTC element) 16 provided inside the battery can 11 are caulked through a gasket 17 at the open end of the battery can 11. It is attached. The inside of the battery can 11 is sealed by this caulking process. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16. In the safety valve mechanism 15, when the internal pressure becomes a certain level or more due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15 </ b> A is reversed and the electric power between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is reversed. Connection is cut off. The heat-sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance as the temperature rises, and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and for example, asphalt is applied to the surface thereof.

巻回電極体20は、正極21と負極22とがセパレータ23を介して積層および巻回されたものであり、その中心には、例えば、センターピン24が挿入されている。この巻回電極体20では、アルミニウムなどにより構成された正極リード25が正極21に接続されていると共に、ニッケル(Ni)などにより構成された負極リード26が負極22に接続されている。正極リード25は、安全弁機構15に溶接などされて電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は、電池缶11に溶接などされて電気的に接続されている。   The wound electrode body 20 is obtained by laminating and winding a positive electrode 21 and a negative electrode 22 with a separator 23 interposed therebetween. For example, a center pin 24 is inserted in the center thereof. In the wound electrode body 20, a positive electrode lead 25 made of aluminum or the like is connected to the positive electrode 21, and a negative electrode lead 26 made of nickel (Ni) or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15 and electrically connected to the battery lid 14, and the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11 and electrically connected thereto.

正極21は、例えば、一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられたものである。ただし、正極活物質層21Bは、正極集電体21Aの片面だけに設けられていてもよい。   For example, the positive electrode 21 is obtained by providing a positive electrode active material layer 21B on both surfaces of a positive electrode current collector 21A having a pair of surfaces. However, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A.

正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルあるいはステンレスなどにより構成されている。   The positive electrode current collector 21A is made of, for example, aluminum, nickel, stainless steel, or the like.

正極活物質層21Bは、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか1種あるいは2種以上を含んでいる。この正極活物質層21Bは、必要に応じて、上記した正極活物質と共に、正極結着剤あるいは正極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。   The positive electrode active material layer 21 </ b> B contains one or more positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium ions as the positive electrode active material. The positive electrode active material layer 21B may contain other materials such as a positive electrode binder or a positive electrode conductive agent together with the positive electrode active material as necessary.

リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として有する複合酸化物、あるいはリチウムと遷移金属元素とを構成元素として有するリン酸化合物などが挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト(Co)、ニッケル、マンガン(Mn)および鉄のうちの少なくとも1種を有するものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、Lix M1O2 あるいはLiy M2PO4 で表される。式中、M1およびM2は、1種類以上の遷移金属元素を表す。xおよびyの値は、充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。 As a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium ions, for example, a lithium-containing compound is preferable. This is because a high energy density can be obtained. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide having lithium and a transition metal element as constituent elements, or a phosphate compound having lithium and a transition metal element as constituent elements. Especially, what has at least 1 sort (s) of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), and iron as a transition metal element is preferable. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula is represented by, for example, Li x M1O 2 or Li y M2PO 4 . In the formula, M1 and M2 represent one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを有する複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物(Lix CoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(Lix NiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(Lix Ni1-z Coz 2 (z<1))、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(Lix Ni(1-v-w) Cov Mnw 2 (v+w<1))、あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 4 )などが挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルトを有するものが好ましい。高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。また、リチウムと遷移金属元素とを有するリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4 )、あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-u Mnu PO4 (u<1))などが挙げられる。 Examples of the composite oxide having lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni). 1-z Co z O 2 (z <1)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni (1-vw) Co v Mn w O 2 (v + w <1)), or lithium having a spinel structure Manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) and the like can be mentioned. Especially, what has cobalt as a transition metal element is preferable. This is because a high capacity can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. Examples of the phosphate compound having lithium and a transition metal element include a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1)). Etc.

この他、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物あるいは導電性高分子などが挙げられる。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンあるいはポリチオフェンなどである。   In addition, examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium ions include oxides, disulfides, chalcogenides, and conductive polymers. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include sulfur, polyaniline, and polythiophene.

もちろん、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、一連の正極材料は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。   Of course, the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium ions may be other than the above. Further, two or more kinds of the series of positive electrode materials may be mixed in any combination.

正極結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンなどの合成ゴムや、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。   Examples of the positive electrode binder include synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene, and polymer materials such as polyvinylidene fluoride. These may be single and multiple types may be mixed.

正極導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。   Examples of the positive electrode conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. These may be single and multiple types may be mixed. The positive electrode conductive agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

負極22は、例えば、一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられたものである。ただし、負極活物質層22Bは、負極集電体22Aの片面だけに設けられていてもよい。   In the negative electrode 22, for example, a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A having a pair of surfaces. However, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A.

負極集電体22Aは、良好な電気化学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有する材料により構成されている。このような材料としては、例えば、銅(Cu)、ニッケル、チタンあるいはステンレスなどが挙げられる。   The negative electrode current collector 22A is made of a material having good electrochemical stability, electrical conductivity, and mechanical strength. Examples of such a material include copper (Cu), nickel, titanium, and stainless steel.

この負極集電体22Aの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体22Aと負極活物質層22Bとの間の密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層22Bと対向する領域において、負極集電体22Aの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法としては、例えば、電解処理により微粒子を形成する方法などが挙げられる。この電解処理とは、電解槽中において電解法により負極集電体22Aの表面に微粒子を形成して凹凸を設ける方法である。電解法により作製された銅箔は、一般に「電解銅箔」と呼ばれている。なお、負極集電体22Aの表面粗さは、任意に設定可能である。   The surface of the negative electrode current collector 22A is preferably roughened. This is because the so-called anchor effect improves the adhesion between the negative electrode current collector 22A and the negative electrode active material layer 22B. In this case, the surface of the negative electrode current collector 22A only needs to be roughened at least in a region facing the negative electrode active material layer 22B. Examples of the roughening method include a method of forming fine particles by electrolytic treatment. This electrolytic treatment is a method of providing irregularities by forming fine particles on the surface of the anode current collector 22A by an electrolytic method in an electrolytic bath. The copper foil produced by the electrolytic method is generally called “electrolytic copper foil”. The surface roughness of the negative electrode current collector 22A can be arbitrarily set.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種あるいは2種以上を含んでいる。この負極活物質層22Bは、必要に応じて、上記した負極活物質と共に、負極結着剤あるいは負極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。なお、負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、それぞれ正極結着剤および正極導電剤と同様である。   The negative electrode active material layer 22B contains one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material. This negative electrode active material layer 22B may contain other materials such as a negative electrode binder or a negative electrode conductive agent together with the above negative electrode active material, if necessary. Note that details regarding the negative electrode binder and the negative electrode conductive agent are the same as, for example, the positive electrode binder and the positive electrode conductive agent, respectively.

この負極活物質層22Bでは、例えば、充放電時においてリチウムイオンが意図せずに析出することを防止するために、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電可能な容量が正極21の放電容量よりも大きくなっていることが好ましい。   In this negative electrode active material layer 22B, for example, in order to prevent unintentional precipitation of lithium ions during charging and discharging, the chargeable capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions is positive. It is preferable that the discharge capacity is greater than 21.

リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウム電位に対して1.0V以上の電位においてリチウムイオンを吸蔵および放出する材料(以下、単に「高電位材料」という)のいずれか1種あるいは2種以上が好ましい。電気化学的に安定だからである。より具体的には、負極22の電位が高くなるため、充放電時において、電解質の分解反応が抑制されると共に、負極22の体積変化も抑制される。なお、高電位材料においてリチウムイオンを吸蔵および放出する電位の下限は、約1.5Vであることがより好ましく、一方、上限は、特に限定されないが、例えば、1.7V程度である。   As a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions, any one of materials that store and release lithium ions at a potential of 1.0 V or more with respect to the lithium potential (hereinafter simply referred to as “high potential material”). 1 type or 2 types or more are preferable. This is because it is electrochemically stable. More specifically, since the potential of the negative electrode 22 is increased, the decomposition reaction of the electrolyte is suppressed and the volume change of the negative electrode 22 is also suppressed during charging and discharging. Note that the lower limit of the potential for inserting and extracting lithium ions in the high potential material is more preferably about 1.5 V, while the upper limit is not particularly limited, but is about 1.7 V, for example.

上記した「リチウムイオンを吸蔵および放出する電位」は、0.2Cの電流量で充放電した場合における電位(リチウム電位に対する電位)である。この「C」とは、電流値を表す単位であり、「XC」とは、理論容量を1/X時間で放電しきる電流値を表している。このため、「0.2C」とは、理論容量を5時間で放電しきる電流値である。   The above-described “potential for inserting and extracting lithium ions” is a potential (potential with respect to lithium potential) when charging / discharging with a current amount of 0.2C. “C” is a unit representing a current value, and “XC” represents a current value at which the theoretical capacity can be completely discharged in 1 / X time. For this reason, “0.2 C” is a current value at which the theoretical capacity can be discharged in 5 hours.

このような高電位材料としては、例えば、リチウムおよびチタンを構成元素として有する複合酸化物、水素およびチタンを構成元素として有する複合酸化物、金属酸化物(上記した2種類の複合酸化物に該当するものを除く)、あるいは金属硫化物などが挙げられる。   Examples of such high-potential materials include composite oxides having lithium and titanium as constituent elements, composite oxides having hydrogen and titanium as constituent elements, and metal oxides (corresponding to the above-described two kinds of composite oxides). Or a metal sulfide).

リチウムおよびチタンを構成元素として有する複合酸化物は、例えば、スピネル構造を有するLix Tiy z で表される化合物(チタン酸リチウム)である。この化合物の具体例は、Li4 Ti5 12などであり、そのリチウムイオンを吸蔵および放出する電位は、充放電時の電位変化パターン中における平坦部において約1.55Vである。 The composite oxide having lithium and titanium as constituent elements is, for example, a compound (lithium titanate) represented by Li x Ti y O z having a spinel structure. A specific example of this compound is Li 4 Ti 5 O 12 or the like, and the potential for inserting and extracting lithium ions is about 1.55 V in a flat portion in the potential change pattern during charge and discharge.

水素およびチタンを構成元素として有する複合酸化物は、例えば、Hx Tiy z で表される化合物である。この化合物の具体例は、H2 Ti3 7 、H2 Ti6 13、あるいはH2 Ti1225などである。 The composite oxide having hydrogen and titanium as constituent elements is, for example, a compound represented by H x Ti y O z . Specific examples of this compound include H 2 Ti 3 O 7 , H 2 Ti 6 O 13 , and H 2 Ti 12 O 25 .

金属酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化コバルト(CoO,Co3 4 )、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)、あるいは酸化銅(CuO,Cu2 O)などである。なお、酸化チタンの結晶構造は、ルチル型、アナターゼ型、ブロンズ型、ホランダイト型、ラムズデライト型、あるいはブルッカイト型のいずれであってもよい。 Examples of the metal oxide include titanium oxide, niobium oxide, cobalt oxide (CoO, Co 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), iron oxide (FeO), and copper oxide (CuO, Cu 2 O). The crystal structure of titanium oxide may be any of a rutile type, anatase type, bronze type, hollandite type, ramsdellite type, or brookite type.

金属硫化物は、例えば、硫化コバルト(CoS)、硫化ニッケル(NiS)、硫化鉄(FeS,FeS2 )、あるいは硫化銅(CuS)などである。 Examples of the metal sulfide include cobalt sulfide (CoS), nickel sulfide (NiS), iron sulfide (FeS, FeS 2 ), and copper sulfide (CuS).

中でも、高電位材料としては、例えば、チタンを構成元素として有する化合物が好ましく、さらに酸素を構成元素として有する化合物がより好ましい。具体的には、例えば、リチウムおよびチタンを構成元素として有する複合酸化物が好ましく、Li4 Ti5 12がより好ましい。優れた効果が安定して得られるからである。 Among them, as the high potential material, for example, a compound having titanium as a constituent element is preferable, and a compound having oxygen as a constituent element is more preferable. Specifically, for example, a composite oxide having lithium and titanium as constituent elements is preferable, and Li 4 Ti 5 O 12 is more preferable. This is because excellent effects can be obtained stably.

特に、高電位材料を用いる場合には、例えば、後述する炭素材料で高電位材料の表面を被覆することが好ましい。負極22の電子伝導性が向上するからである。   In particular, when a high potential material is used, for example, it is preferable to coat the surface of the high potential material with a carbon material described later. This is because the electron conductivity of the negative electrode 22 is improved.

なお、負極活物質層22Bは、負極活物質として、上記した高電位材料を含んでいれば、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な他の負極材料を併せて含んでいてもよい。   Note that, as long as the negative electrode active material layer 22B includes the above-described high potential material as the negative electrode active material, the negative electrode active material layer 22B may also include other negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium ions.

このような他の負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。リチウムイオンの吸蔵および放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に、導電剤としても機能し得るからである。この炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化性炭素、あるいは(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭、あるいはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂あるいはフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状あるいは鱗片状のいずれでもよい。   Examples of such other negative electrode materials include carbon materials. This is because the change in crystal structure during insertion and extraction of lithium ions is very small, so that a high energy density can be obtained and it can also function as a conductive agent. Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon having a (002) plane spacing of 0.37 nm or more, or graphite having a (002) plane spacing of 0.34 nm or less. . More specifically, there are pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, activated carbon, carbon blacks, and the like. Of these, the cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke, and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing and carbonizing a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. The shape of the carbon material may be any of fibrous, spherical, granular or scale-like.

また、他の負極材料としては、例えば、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として有する材料(上記した高電位材料に該当するものを除く)が挙げられる。高いエネルギー密度が得られるからである。このような負極材料は、金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、それらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本発明における「合金」には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを有するものも含まれる。また、「合金」は、非金属元素を有していてもよい。この組織には、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物、あるいはそれらの2種以上が共存するものがある。   Examples of other negative electrode materials include materials having at least one of a metal element and a metalloid element as constituent elements (except for those corresponding to the above-described high potential materials). This is because a high energy density can be obtained. Such a negative electrode material may be a single element or an alloy or a compound of a metal element or a metalloid element, and may have one or two or more phases thereof at least in part. In addition, the “alloy” in the present invention includes an alloy having one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to one composed of two or more metal elements. Further, the “alloy” may have a nonmetallic element. This structure includes a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a material in which two or more of them coexist.

上記した金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、リチウムイオンと合金を形成することが可能な金属元素あるいは半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)、あるいは白金(Pt)などである。中でも、ケイ素およびスズのうちの少なくとも1種が好ましく、ケイ素がより好ましい。リチウムオンを吸蔵および放出する能力が大きいため、高いエネルギー密度が得られるからである。   Examples of the metal element or metalloid element described above include a metal element or metalloid element capable of forming an alloy with lithium ions. Specifically, magnesium (Mg), boron (B), aluminum, gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi) ), Cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd), or platinum (Pt). Among these, at least one of silicon and tin is preferable, and silicon is more preferable. This is because a high energy density can be obtained because of its large ability to occlude and release lithium-on.

ケイ素およびスズのうちの少なくとも1種を有する材料としては、例えば、ケイ素の単体、合金あるいは化合物や、スズの単体、合金あるいは化合物や、それらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。   Examples of the material having at least one of silicon and tin include, for example, a simple substance, an alloy or a compound of silicon, a simple substance, an alloy or a compound of tin, or one or two or more phases thereof. The material which has is mentioned.

ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン(Sb)およびクロムのうちの少なくとも1種を有するものが挙げられる。ケイ素の化合物としては、例えば、酸素あるいは炭素(C)を有するものが挙げられ、上記したケイ素以外の構成元素を有していてもよい。ケイ素の合金あるいは化合物の一例としては、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、SnOw (0<w≦2)、あるいはLiSiOなどが挙げられる。 Examples of silicon alloys include, as constituent elements other than silicon, at least one of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony (Sb), and chromium. The thing which has a seed is mentioned. Examples of the silicon compound include those having oxygen or carbon (C), and may have a constituent element other than the above-described silicon. Examples of silicon alloys or compounds include SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2 , MnSi. 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), Or LiSiO etc. are mentioned.

スズの合金としては、例えば、スズ以外の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムのうちの少なくとも1種を有するものが挙げられる。スズの化合物としては、例えば、酸素あるいは炭素を有するものが挙げられ、上記したスズ以外の構成元素を有していてもよい。スズの合金あるいは化合物の一例としては、SnSiO3 、LiSnO、あるいはMg2 Snなどが挙げられる。 As an alloy of tin, for example, as a constituent element other than tin, at least one of silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium is included. Things. Examples of tin compounds include those having oxygen or carbon, and may contain constituent elements other than tin described above. Examples of tin alloys or compounds include SnSiO 3 , LiSnO, or Mg 2 Sn.

特に、ケイ素およびスズのうちの少なくとも1種を有する材料としては、例えば、スズを第1の構成元素とし、それに加えて第2および第3の構成元素を有するものが好ましい。第2の構成元素は、コバルト、鉄、マグネシウム、チタン、バナジウム(V)、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ(Nb)、モリブデン、銀、インジウム、セリウム(Ce)、ハフニウム、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ビスマスおよびケイ素のうちの少なくとも1種である。第3の構成元素は、ホウ素、炭素、アルミニウムおよびリン(P)のうちの少なくとも1種である。第2および第3の構成元素を有することにより、サイクル特性が向上するからである。   In particular, as a material having at least one of silicon and tin, for example, a material having tin as the first constituent element and second and third constituent elements in addition to it is preferable. The second constituent elements are cobalt, iron, magnesium, titanium, vanadium (V), chromium, manganese, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium (Nb), molybdenum, silver, indium, cerium (Ce), It is at least one of hafnium, tantalum (Ta), tungsten (W), bismuth and silicon. The third constituent element is at least one of boron, carbon, aluminum, and phosphorus (P). This is because having the second and third constituent elements improves the cycle characteristics.

中でも、スズ、コバルトおよび炭素を有すると共に、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下、スズおよびコバルトの合計に対するコバルトの割合(Co/(Sn+Co))が30質量%以上70質量%以下であるSnCoC含有材料が好ましい。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られるからである。   Among them, it has tin, cobalt and carbon, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt (Co / (Sn + Co)) is 30 mass% or more. An SnCoC-containing material that is 70% by mass or less is preferable. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range.

このSnCoC含有材料は、必要に応じて、さらに他の構成元素を有していてもよい。このような他の構成元素としては、例えば、ケイ素、鉄、ニッケル、クロム、インジウム、ニオブ、ゲルマニウム、チタン、モリブデン、アルミニウム、リン、ガリウムあるいはビスマスなどが好ましく、それらの2種以上であってもよい。より高い効果が得られるからである。   This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. Examples of such other constituent elements include silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus, gallium, and bismuth. Good. This is because a higher effect can be obtained.

なお、SnCoC含有材料は、スズ、コバルトおよび炭素を含む相を有しており、その相は、低結晶性あるいは非晶質の相であることが好ましい。この相は、リチウムと反応可能な反応相であり、その反応相の存在により優れたサイクル特性が得られるようになっている。この相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定X線としてCuKα線を用い、挿引速度を1°/minとした場合に、回折角2θで1.0°以上であることが好ましい。リチウムイオンがより円滑に吸蔵および放出されると共に、電解質との反応性が低減するからである。   The SnCoC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and the phase is preferably a low crystalline or amorphous phase. This phase is a reaction phase capable of reacting with lithium, and excellent cycle characteristics can be obtained due to the presence of the reaction phase. The half width of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of this phase is 1.0 ° or more at a diffraction angle 2θ when CuKα ray is used as the specific X-ray and the drawing speed is 1 ° / min Is preferred. This is because lithium ions are occluded and released more smoothly and the reactivity with the electrolyte is reduced.

このSnCoC含有材料の他、スズ、コバルト、鉄および炭素を有するSnCoFeC含有材料も好ましい。このSnCoFeC含有材料の組成は、任意に設定可能である。例えば、鉄の含有量を少なめに設定する場合の組成としては、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下、鉄の含有量が0.3質量%以上5.9質量%以下、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合(Co/(Sn+Co))が30質量%以上70質量%以下であることが好ましい。また、例えば、鉄の含有量を多めに設定する場合の組成としては、炭素の含有量が11.9質量%以上29.7質量%以下、スズとコバルトと鉄との合計に対するコバルトと鉄との合計の割合((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))が26.4質量%以上48.5質量%以下、コバルトと鉄との合計に対するコバルトの割合(Co/(Co+Fe))が9.9質量%以上79.5質量%以下であることが好ましい。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られるからである。このSnCoFeC含有材料の物性等は、上記したSnCoC含有材料と同様である。   In addition to this SnCoC-containing material, a SnCoFeC-containing material having tin, cobalt, iron and carbon is also preferable. The composition of the SnCoFeC-containing material can be arbitrarily set. For example, as a composition when the iron content is set to be small, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and the iron content is 0.3 mass% or more and 5.9 mass%. % Or less, and the ratio of cobalt to the total of tin and cobalt (Co / (Sn + Co)) is preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less. In addition, for example, as a composition when the content of iron is set to be large, the content of carbon is 11.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and cobalt and iron with respect to the total of tin, cobalt, and iron The total ratio of (Co + Fe) / (Sn + Co + Fe)) is 26.4 mass% to 48.5 mass%, and the ratio of cobalt to the total of cobalt and iron (Co / (Co + Fe)) is 9.9 mass% It is preferable that it is 79.5 mass% or less. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range. The physical properties and the like of this SnCoFeC-containing material are the same as those of the above-described SnCoC-containing material.

さらに、他の負極材料としては、例えば、金属酸化物あるいは高分子化合物などが挙げられる。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどである。   Furthermore, examples of other negative electrode materials include metal oxides and polymer compounds. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide. Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

もちろん、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極材料は、上記以外のものであってもよい。また、一連の負極材料は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。   Of course, the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions may be other than the above. Further, two or more kinds of the series of negative electrode materials may be mixed in any combination.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂からなる多孔質膜や、セラミックからなる多孔質膜などにより構成されている。なお、セパレータ23は、2種以上の多孔質膜が積層されたものであってもよい。   The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is made of, for example, a porous film made of a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramic. The separator 23 may be a laminate of two or more porous films.

このセパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、溶媒と、それに溶解された電解質塩とを含んでいる。   The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. This electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.

負極活物質(高電位材料)と組み合わせて用いられる溶媒としては、2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルのいずれか1種あるいは2種以上が好ましい。1つのハロゲンを構成元素として有する炭酸エステル、あるいは不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルを用いる場合と比較して、負極22の表面に良好な被膜が形成されやすくなるからである。これにより、充放電時において、電解質の分解反応が抑制されると共に、負極22におけるリチウムイオンの受け入れ性が向上する。   As the solvent used in combination with the negative electrode active material (high potential material), any one or two or more of carbonic acid esters having two or more halogens as constituent elements is preferable. This is because a favorable film is more likely to be formed on the surface of the negative electrode 22 as compared to the case of using a carbonate ester having one halogen as a constituent element or a cyclic carbonate ester having an unsaturated carbon bond. Thereby, at the time of charging / discharging, the decomposition reaction of the electrolyte is suppressed, and the acceptability of lithium ions in the negative electrode 22 is improved.

詳細には、負極活物質として高電位材料を用いた場合には、上記した1つのハロゲンを有する炭酸エステル等を用いると、それらが充放電時において還元分解しにくいため、負極22の表面に被膜が形成されにくくなる。これに対して、2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルを用いると、その還元分解電位が高いため、負極活物質として高電位材料を用いた場合においても、負極22の表面に被膜が形成されやすくなる。   Specifically, when a high-potential material is used as the negative electrode active material, the use of the above-described carbonic acid ester having one halogen is difficult to reduce and decompose during charge and discharge. Is difficult to form. On the other hand, when a carbonate ester having two or more halogens is used, the reductive decomposition potential is high, so that even when a high potential material is used as the negative electrode active material, a film is easily formed on the surface of the negative electrode 22. Become.

この2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルは、環状炭酸エステルあるいは鎖状炭酸エステルのいずれであってもよいが、中でも、環状炭酸エステルが好ましい。充放電時において還元分解しやすいため、負極22の表面に被膜が形成されやすいからである。   The carbonate ester having two or more halogens may be either a cyclic carbonate ester or a chain carbonate ester, and among them, a cyclic carbonate ester is preferable. This is because a film is easily formed on the surface of the negative electrode 22 because it is easily reduced and decomposed during charging and discharging.

ハロゲンの種類は、特に限定されないが、中でも、フッ素が好ましい。負極22の表面に強固で安定な被膜が形成されやすいからである。また、ハロゲンの数は、2つ以上であれば特に限定されないが、中でも、2つが好ましく、その場合にはハロゲンの種類が同一であることがより好ましい。化学的に合成しやすいと共に、十分な被膜形成能力が得られるからである。   The type of halogen is not particularly limited, but among these, fluorine is preferable. This is because a strong and stable film is easily formed on the surface of the negative electrode 22. Further, the number of halogens is not particularly limited as long as it is 2 or more, but 2 is preferable among them, and in that case, it is more preferable that the types of halogens are the same. This is because chemical synthesis is easy and sufficient film-forming ability can be obtained.

2つ以上のハロゲンを有する環状炭酸エステルのうち、ハロゲンとしてフッ素を有するものとしては、例えば、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、あるいはテトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。中でも、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンが好ましい。   Among cyclic carbonates having two or more halogens, those having fluorine as the halogen include, for example, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-5-difluoro-1, 3-dioxolan-2-one, tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one, etc. are mentioned. Among these, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one is preferable.

2つ以上のハロゲンを有する鎖状炭酸エステルのうち、ハロゲンとしてフッ素を有するものとしては、例えば、炭酸ビス(フルオロメチル)あるいは炭酸ジフルオロメチルメチルなどが挙げられる。   Among chain carbonic acid esters having two or more halogens, those having fluorine as the halogen include, for example, bis (fluoromethyl) carbonate or difluoromethyl methyl carbonate.

もちろん、2つ以上のハロゲンを有する環状炭酸エステルあるいは鎖状炭酸エステルは、上記以外のものであってもよい。   Of course, the cyclic carbonate or chain carbonate having two or more halogens may be other than the above.

溶媒中における2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、中でも、0.01重量%以上10重量%以下であることが好ましい。電池容量を大きく低下させずに、負極22の表面に良好な被膜が形成されるからである。   The content of the carbonic acid ester having two or more halogens in the solvent is not particularly limited, but is preferably 0.01% by weight or more and 10% by weight or less. This is because a good film is formed on the surface of the negative electrode 22 without greatly reducing the battery capacity.

なお、溶媒は、上記した2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルを含んでいれば、他の溶媒を併せて含んでいてもよい。   In addition, as long as the solvent contains the above-mentioned carbonate ester having two or more halogens, it may contain other solvents.

このような他の溶媒としては、例えば、以下で説明するように、有機溶剤などの非水溶媒の1種あるいは2種以上(上記した2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルに該当するものを除く)が挙げられる。なお、以下で説明する一連の他の溶媒は、任意に組み合わされてもよい。   As such other solvents, for example, as described below, one or more of non-aqueous solvents such as organic solvents (excluding those corresponding to the above-described carbonate having two or more halogens) ). Note that a series of other solvents described below may be arbitrarily combined.

具体的には、他の溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル、あるいはジメチルスルホキシドなどが挙げられる。   Specifically, examples of other solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxy. Ethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, Ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidi Non, N-methyloxazolidinone, N, N'-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethyl sulfoxide and the like.

中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちの少なくとも1種が好ましい。この場合には、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば比誘電率ε≧30)と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒(例えば粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。   Among these, at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. In this case, a high viscosity (high dielectric constant) solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate (for example, a relative dielectric constant ε ≧ 30) and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPas). -A combination with s) is more preferred. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.

また、他の溶媒としては、式(1)〜式(3)で表される不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルが挙げられる。   Moreover, as another solvent, the cyclic carbonate which has an unsaturated carbon bond represented by Formula (1)-Formula (3) is mentioned.

Figure 2010080188
(R11およびR12は水素基あるいはアルキル基である。)
Figure 2010080188
(R11 and R12 are a hydrogen group or an alkyl group.)

Figure 2010080188
(R13〜R16は水素基、アルキル基、ビニル基あるいはアリル基であり、それらのうちの少なくとも1つはビニル基あるいはアリル基である。)
Figure 2010080188
(R13 to R16 are a hydrogen group, an alkyl group, a vinyl group or an allyl group, and at least one of them is a vinyl group or an allyl group.)

Figure 2010080188
(R17はアルキレン基である。)
Figure 2010080188
(R17 is an alkylene group.)

式(1)に示した不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルは、炭酸ビニレン系化合物である。この炭酸ビニレン系化合物としては、例えば、炭酸ビニレン(1,3−ジオキソール−2−オン)、炭酸メチルビニレン(4−メチル−1,3−ジオキソール−2−オン)、炭酸エチルビニレン(4−エチル−1,3−ジオキソール−2−オン)、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オン、4,5−ジエチル−1,3−ジオキソール−2−オン、4−フルオロ−1,3−ジオキソール−2−オン、あるいは4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソール−2−オンなどが挙げられる。   The cyclic carbonate having an unsaturated carbon bond shown in the formula (1) is a vinylene carbonate compound. Examples of the vinylene carbonate compound include vinylene carbonate (1,3-dioxol-2-one), methyl vinylene carbonate (4-methyl-1,3-dioxol-2-one), and ethyl vinylene carbonate (4-ethyl). -1,3-dioxol-2-one), 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one, 4,5-diethyl-1,3-dioxol-2-one, 4-fluoro-1, Examples include 3-dioxol-2-one and 4-trifluoromethyl-1,3-dioxol-2-one.

式(2)に示した不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルは、炭酸ビニルエチレン系化合物である。炭酸ビニルエチレン系化合物としては、例えば、炭酸ビニルエチレン(4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン)、4−メチル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−エチル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−n−プロピル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、5−メチル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、あるいは4,5−ジビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。もちろん、R13〜R16としては、全てがビニル基でもよいし、全てがアリル基でもよいし、ビニル基とアリル基とが混在してもよい。   The cyclic carbonate having an unsaturated carbon bond shown in Formula (2) is a vinyl ethylene carbonate compound. Examples of the vinyl carbonate-based compound include vinyl ethylene carbonate (4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one), 4-methyl-4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, and 4-ethyl. -4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-n-propyl-4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, 5-methyl-4-vinyl-1,3-dioxolane-2 -One, 4,4-divinyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-divinyl-1,3-dioxolan-2-one and the like. Of course, as R13 to R16, all may be vinyl groups, all may be allyl groups, or vinyl groups and allyl groups may be mixed.

式(3)に示した不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルは、炭酸メチレンエチレン系化合物である。炭酸メチレンエチレン系化合物としては、4−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジメチル−5−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オン、あるいは4,4−ジエチル−5−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。この炭酸メチレンエチレン系化合物としては、1つのメチレン基を有するもの(式(3)に示した化合物)の他、2つのメチレン基を有するものであってもよい。   The cyclic carbonate having an unsaturated carbon bond represented by the formula (3) is a methylene ethylene carbonate compound. Examples of the methylene ethylene carbonate compound include 4-methylene-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-dimethyl-5-methylene-1,3-dioxolan-2-one, and 4,4-diethyl-5. -Methylene-1,3-dioxolan-2-one and the like. As this methylene ethylene carbonate compound, there may be one having two methylene groups in addition to one having one methylene group (compound shown in Formula (3)).

なお、不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルとしては、式(1)〜式(3)に示したものの他、ベンゼン環を有する炭酸カテコール(カテコールカーボネート)などであってもよい。   The cyclic carbonate having an unsaturated carbon bond may be catechol carbonate (catechol carbonate) having a benzene ring in addition to those shown in the formulas (1) to (3).

また、他の溶媒としては、式(4)で表されるハロゲンを構成元素として有する鎖状炭酸エステルおよび式(5)で表されるハロゲンを構成元素として有する環状炭酸エステルが挙げられる。   Examples of the other solvent include a chain carbonate ester having a halogen represented by the formula (4) as a constituent element and a cyclic carbonate ester having a halogen represented by the formula (5) as a constituent element.

Figure 2010080188
(R21〜R26は水素基、ハロゲン基、アルキル基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それらのうちの1つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。)
Figure 2010080188
(R21 to R26 are a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group or a halogenated alkyl group, and one of them is a halogen group or a halogenated alkyl group.)

Figure 2010080188
(R27〜R30は水素基、ハロゲン基、アルキル基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それらのうちの1つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。)
Figure 2010080188
(R27 to R30 are a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group or a halogenated alkyl group, and one of them is a halogen group or a halogenated alkyl group.)

式(4)中のR21〜R26は、同一でもよいし、異なってもよい。このことは、式(5)中のR27〜R30についても同様である。また、ハロゲンの種類は、特に限定されないが、中でも、フッ素が好ましい。   R21 to R26 in Formula (4) may be the same or different. The same applies to R27 to R30 in the formula (5). Further, the type of halogen is not particularly limited, but among them, fluorine is preferable.

式(4)に示したハロゲンを有する鎖状炭酸エステルとしては、例えば、炭酸フルオロメチルメチルなどが挙げられる。式(5)に示したハロゲンを環状炭酸エステルとしては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、あるいは4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。   Examples of the chain carbonate having a halogen represented by the formula (4) include fluoromethyl methyl carbonate. Examples of the cyclic carbonate represented by the halogen represented by the formula (5) include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one.

さらに、他の溶媒としては、スルトン(環状スルホン酸エステル)あるいは酸無水物などが挙げられる。   Furthermore, examples of other solvents include sultone (cyclic sulfonic acid ester) and acid anhydrides.

スルトンは、例えば、プロパンスルトンあるいはプロペンスルトンなどである。溶媒中におけるスルトンの含有量は、特に限定されないが、例えば、0.5重量%以上5重量%以下であることが好ましい。   The sultone is, for example, propane sultone or propene sultone. Although content of sultone in a solvent is not specifically limited, For example, it is preferable that they are 0.5 weight% or more and 5 weight% or less.

酸無水物は、例えば、カルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物、あるいはカルボン酸とスルホン酸との無水物などである。カルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸あるいは無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸あるいは無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸とスルホン酸との無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸あるいは無水スルホ酪酸などである。溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、0.5重量%以上5重量%以下であることが好ましい。   Examples of the acid anhydride include a carboxylic acid anhydride, a disulfonic acid anhydride, and an anhydride of a carboxylic acid and a sulfonic acid. Examples of the carboxylic acid anhydride include succinic anhydride, glutaric anhydride, and maleic anhydride. Examples of the disulfonic anhydride include ethane disulfonic anhydride and propane disulfonic anhydride. Examples of the anhydride of carboxylic acid and sulfonic acid include anhydrous sulfobenzoic acid, anhydrous sulfopropionic acid, and anhydrous sulfobutyric acid. The content of the acid anhydride in the solvent is not particularly limited, but is preferably 0.5% by weight or more and 5% by weight or less, for example.

電解質塩は、例えば、以下で説明するように、リチウム塩などの軽金属塩のいずれか1種あるいは2種以上を含んでいる。なお、以下で説明する一連のリチウム塩は、任意に組み合わされてもよい。   For example, as described below, the electrolyte salt contains one or more light metal salts such as lithium salts. Note that a series of lithium salts described below may be arbitrarily combined.

リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、テトラフェニルホウ酸リチウム(LiB(C6 5 4 )、メタンスルホン酸リチウム(LiCH3 SO3 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、テトラクロロアルミン酸リチウム(LiAlCl4 )、六フッ化ケイ酸二リチウム(Li2 SiF6 )、塩化リチウム(LiCl)、あるいは臭化リチウム(LiBr)などが挙げられる。 Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), tetra Lithium phenylborate (LiB (C 6 H 5 ) 4 ), lithium methanesulfonate (LiCH 3 SO 3 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), hexafluoride Examples thereof include dilithium silicate (Li 2 SiF 6 ), lithium chloride (LiCl), and lithium bromide (LiBr).

中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムのうちの少なくとも1種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。   Among these, at least one of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, and lithium hexafluoroarsenate is preferable, and lithium hexafluorophosphate is more preferable. This is because a higher effect can be obtained because the internal resistance is lowered.

また、リチウム塩としては、例えば、式(6)〜式(8)で表される化合物が挙げられる。なお、式(6)のR31およびR33は、同一でもよいし、異なってもよい。このことは、式(7)中のR41〜R43および式(8)中のR51およびR52についても同様である。   Moreover, as lithium salt, the compound represented by Formula (6)-Formula (8) is mentioned, for example. In addition, R31 and R33 of Formula (6) may be the same or different. The same applies to R41 to R43 in formula (7) and R51 and R52 in formula (8).

Figure 2010080188
(X31は長周期型周期表における1族元素あるいは2族元素、またはアルミニウムである。M31は遷移金属元素、または長周期型周期表における13族元素、14族元素あるいは15族元素である。R31はハロゲン基である。Y31は−(O=)C−R32−C(=O)−、−(O=)C−C(R33)2 −あるいは−(O=)C−C(=O)−である。ただし、R32はアルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基あるいはハロゲン化アリーレン基である。R33はアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基である。なお、a3は1〜4の整数であり、b3は0、2あるいは4であり、c3、d3、m3およびn3は1〜3の整数である。)
Figure 2010080188
(X31 is a group 1 element or group 2 element in the long-period periodic table, or aluminum. M31 is a transition metal element, or a group 13 element, group 14 element, or group 15 element in the long-period periodic table. R31 Y31 is — (O═) C—R32—C (═O) —, — (O═) C—C (R33) 2 — or — (O═) C—C (═O) Where R32 is an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group or a halogenated arylene group, R33 is an alkyl group, a halogenated alkyl group, an aryl group or a halogenated aryl group, and a3 is (It is an integer of 1 to 4, b3 is 0, 2 or 4, and c3, d3, m3 and n3 are integers of 1 to 3.)

Figure 2010080188
(X41は長周期型周期表における1族元素あるいは2族元素である。M41は遷移金属元素、または長周期型周期表における13族元素、14族元素あるいは15族元素である。Y41は−(O=)C−(C(R41)2 b4−C(=O)−、−(R43)2 C−(C(R42)2 c4−C(=O)−、−(R43)2 C−(C(R42)2 c4−C(R43)2 −、−(R43)2 C−(C(R42)2 c4−S(=O)2 −、−(O=)2 S−(C(R42)2 d4−S(=O)2 −あるいは−(O=)C−(C(R42)2 d4−S(=O)2 −である。ただし、R41およびR43は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それぞれのうちの少なくとも1つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。R42は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。なお、a4、e4およびn4は1あるいは2であり、b4およびd4は1〜4の整数であり、c4は0〜4の整数であり、f4およびm4は1〜3の整数である。)
Figure 2010080188
(X41 is a group 1 element or group 2 element in the long periodic table. M41 is a transition metal element, or a group 13, element or group 15 element in the long period periodic table. Y41 is − ( O =) C- (C (R41 ) 2) b4 -C (= O) -, - (R43) 2 C- (C (R42) 2) c4 -C (= O) -, - (R43) 2 C -(C (R42) 2 ) c4 -C (R43) 2 -,-(R43) 2 C- (C (R42) 2 ) c4 -S (= O) 2 -,-(O =) 2 S- ( C (R42) 2 ) d4- S (= O) 2- or-(O =) C- (C (R42) 2 ) d4- S (= O) 2- where R41 and R43 are hydrogen groups. , An alkyl group, a halogen group, or a halogenated alkyl group, and at least one of each is a halogen group or a halogenated alkyl group. R42 is a hydrogen group, an alkyl group, a halogen group or a halogenated alkyl group, wherein a4, e4 and n4 are 1 or 2, b4 and d4 are integers of 1 to 4, and c4 Is an integer from 0 to 4, and f4 and m4 are integers from 1 to 3.)

Figure 2010080188
(X51は長周期型周期表における1族元素あるいは2族元素である。M51は遷移金属元素、または長周期型周期表における13族元素、14族元素あるいは15族元素である。Rfはフッ素化アルキル基あるいはフッ素化アリール基であり、いずれの炭素数も1〜10である。Y51は−(O=)C−(C(R51)2 d5−C(=O)−、−(R52)2 C−(C(R51)2 d5−C(=O)−、−(R52)2 C−(C(R51)2 d5−C(R52)2 −、−(R52)2 C−(C(R51)2 d5−S(=O)2 −、−(O=)2 S−(C(R51)2 e5−S(=O)2 −あるいは−(O=)C−(C(R51)2 e5−S(=O)2 −である。ただし、R51は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。R52は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基であり、そのうちの少なくとも1つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。なお、a5、f5およびn5は1あるいは2であり、b5、c5およびe5は1〜4の整数であり、d5は0〜4の整数であり、g5およびm5は1〜3の整数である。)
Figure 2010080188
(X51 is a group 1 element or group 2 element in the long-period periodic table. M51 is a transition metal element, or a group 13, element or group 15 element in the long-period periodic table. Rf is fluorinated. An alkyl group or a fluorinated aryl group, each having 1 to 10 carbon atoms Y51 is — (O═) C— (C (R51) 2 ) d5 —C (═O) —, — (R52); 2 C- (C (R51) 2 ) d5 -C (= O)-,-(R52) 2 C- (C (R51) 2 ) d5 -C (R52) 2 -,-(R52) 2 C- ( C (R51) 2) d5 -S (= O) 2 -, - (O =) 2 S- (C (R51) 2) e5 -S (= O) 2 - or - (O =) C- (C (R51) 2) e5 -S ( = O) 2 -. is, however, R51 is a hydrogen group, an alkyl group, a halogen group, or a halogen Kaa R52 is a hydrogen group, an alkyl group, a halogen group or a halogenated alkyl group, at least one of which is a halogen group or a halogenated alkyl group, wherein a5, f5 and n5 are 1 or 2; B5, c5 and e5 are integers of 1 to 4, d5 is an integer of 0 to 4, and g5 and m5 are integers of 1 to 3.)

なお、長周期型周期表とは、IUPAC(国際純正・応用化学連合)が提唱する無機化学命名法改訂版によって表されるものである。1族元素とは、水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムおよびフランシウムである。2族元素とは、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムである。13族元素とは、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウムおよびタリウムである。14族元素とは、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズおよび鉛である。15族元素とは、窒素、リン、ヒ素、アンチモンおよびビスマスである。   The long-period periodic table is represented by a revised inorganic chemical nomenclature proposed by IUPAC (International Pure and Applied Chemistry Association). Group 1 elements are hydrogen, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and francium. Group 2 elements are beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium and radium. Group 13 elements are boron, aluminum, gallium, indium and thallium. Group 14 elements are carbon, silicon, germanium, tin and lead. Group 15 elements are nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony and bismuth.

式(6)に示した化合物としては、例えば、式(6−1)〜式(6−6)で表される化合物などが挙げられる。式(7)に示した化合物としては、例えば、式(7−1)〜式(7−8)で表される化合物などが挙げられる。式(8)に示した化合物としては、例えば、式(8−1)で表される化合物などが挙げられる。もちろん、式(6)〜式(8)に示した化合物は、上記以外のものであってもよい。   Examples of the compound represented by the formula (6) include compounds represented by the formula (6-1) to the formula (6-6). Examples of the compound represented by formula (7) include compounds represented by formula (7-1) to formula (7-8). Examples of the compound represented by the formula (8) include a compound represented by the formula (8-1). Of course, the compounds shown in the formulas (6) to (8) may be other than those described above.

Figure 2010080188
Figure 2010080188

Figure 2010080188
Figure 2010080188

Figure 2010080188
Figure 2010080188

さらに、リチウム塩としては、式(9)〜式(11)で表される化合物が挙げられる。なお、式(9)中のmおよびnは、同一でもよいし、異なってもよい。このことは、式(11)中のp、qおよびrについても同様である。   Furthermore, as lithium salt, the compound represented by Formula (9)-Formula (11) is mentioned. In addition, m and n in Formula (9) may be the same or different. The same applies to p, q and r in the formula (11).

Figure 2010080188
(mおよびnは1以上の整数である。)
Figure 2010080188
(M and n are integers of 1 or more.)

Figure 2010080188
(R61は炭素数が2以上4以下の直鎖状あるいは分岐状のパーフルオロアルキレン基である。)
Figure 2010080188
(R61 is a linear or branched perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms.)

Figure 2010080188
(p、qおよびrは1以上の整数である。)
Figure 2010080188
(P, q and r are integers of 1 or more.)

式(9)に示した鎖状の化合物としては、例えば、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 2 )、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(C2 5 SO2 2 )、(トリフルオロメタンスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 )(C2 5 SO2 ))、(トリフルオロメタンスルホニル)(ヘプタフルオロプロパンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 )(C3 7 SO2 ))、あるいは(トリフルオロメタンスルホニル)(ノナフルオロブタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 )(C4 9 SO2 ))などが挙げられる。 Examples of the chain compound represented by the formula (9) include bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide lithium (LiN (C 2 F) 5 SO 2 ) 2 ), (trifluoromethanesulfonyl) (pentafluoroethanesulfonyl) imide lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) (C 2 F 5 SO 2 )), (trifluoromethanesulfonyl) (heptafluoropropanesulfonyl) imide Lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) (C 3 F 7 SO 2 )) or (trifluoromethanesulfonyl) (nonafluorobutanesulfonyl) imidolithium (LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 )) Etc.

式(10)に示した環状の化合物としては、例えば、式(10−1)〜式(10−4)で表される化合物などが挙げられる。すなわち、1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミドリチウム、1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミドリチウム、1,3−パーフルオロブタンジスルホニルイミドリチウム、あるいは1,4−パーフルオロブタンジスルホニルイミドリチウムなどである。   Examples of the cyclic compound represented by Formula (10) include compounds represented by Formula (10-1) to Formula (10-4). That is, 1,2-perfluoroethane disulfonylimide lithium, 1,3-perfluoropropane disulfonylimide lithium, 1,3-perfluorobutane disulfonylimide lithium, or 1,4-perfluorobutane disulfonylimide lithium Etc.

Figure 2010080188
Figure 2010080188

式(11)に示した鎖状の化合物としては、例えば、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド(LiC(CF3 SO2 3 )などが挙げられる。 Examples of the chain compound represented by the formula (11) include lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide (LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ).

電解質塩の含有量は、例えば、溶媒に対して0.3mol/kg以上3.0mol/kg以下であることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。   The content of the electrolyte salt is preferably, for example, 0.3 mol / kg or more and 3.0 mol / kg or less with respect to the solvent. This is because high ionic conductivity is obtained.

この二次電池では、充電時において、例えば、正極21からリチウムイオンが放出され、セパレータ23に含浸された電解液を介して負極22に吸蔵される。一方、放電時において、例えば、負極22からリチウムイオンが放出され、セパレータ23に含浸された電解液を介して正極21に吸蔵される。   In this secondary battery, at the time of charging, for example, lithium ions are released from the positive electrode 21 and inserted in the negative electrode 22 through the electrolytic solution impregnated in the separator 23. On the other hand, at the time of discharging, for example, lithium ions are released from the negative electrode 22 and inserted in the positive electrode 21 through the electrolytic solution impregnated in the separator 23.

この二次電池は、例えば、以下の手順により製造される。   This secondary battery is manufactured by the following procedure, for example.

まず、正極21を作製する。最初に、正極活物質と、正極結着剤と、正極導電剤とを混合して正極合剤としたのち、有機溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、ドクタブレードあるいはバーコータなどを用いて正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを均一に塗布したのち、有機溶剤を揮発させることにより、正極活物質層21Bを形成する。最後に、必要に応じて加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層21Bを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回に渡って繰り返してもよい。   First, the positive electrode 21 is produced. First, a positive electrode active material, a positive electrode binder, and a positive electrode conductive agent are mixed to form a positive electrode mixture, and then dispersed in an organic solvent to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the cathode mixture slurry is uniformly applied to both surfaces of the cathode current collector 21A using a doctor blade or a bar coater, and then the organic solvent is volatilized to form the cathode active material layer 21B. Finally, the positive electrode active material layer 21B is compression-molded using a roll press or the like while being heated as necessary. In this case, compression molding may be repeated a plurality of times.

次に、上記した正極21と同様の手順により、負極22を作製する。最初に、負極活物質と、負極結着剤と、負極導電剤とを混合した負極合剤を有機溶剤に分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、ドクタブレードなどを用いて負極集電体22Aの両面に負極合剤スラリーを均一に塗布したのち、有機溶剤を揮発させることにより、負極活物質層22Bを形成する。最後に、必要に応じて加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層22Bを圧縮成型する。   Next, the negative electrode 22 is produced by the same procedure as that of the positive electrode 21 described above. First, a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a negative electrode conductive agent is dispersed in an organic solvent to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry is uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector 22A using a doctor blade or the like, and then the organic solvent is volatilized to form the negative electrode active material layer 22B. Finally, the positive electrode active material layer 22B is compression-molded using a roll press or the like while being heated as necessary.

二次電池の組み立ては、以下のようにして行う。最初に、正極リード25を正極21に溶接などして取り付けると共に、負極リード26を負極22に溶接などして取り付ける。続いて、セパレータ23を介して正極21と負極22とを積層および巻回させることにより、巻回電極体20を作製する。続いて、巻回電極体20の巻回中心に、センターピン24を挿入する。続いて、一対の絶縁板12,13で挟みながら、巻回電極体20を電池缶11の内部に収納する。この場合には、正極リード25の先端部を安全弁機構25に溶接などして接続すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接などして接続する。続いて、電池缶11の内部に電解液を注入してセパレータ23に含浸させる。最後に、電池缶11の開口端部に、ガスケット17を介して電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16をかしめることにより固定する。これにより、図1および図2に示した二次電池が完成する。   The secondary battery is assembled as follows. First, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode 21 by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode 22 by welding or the like. Subsequently, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked and wound via the separator 23 to produce the wound electrode body 20. Subsequently, the center pin 24 is inserted into the winding center of the wound electrode body 20. Subsequently, the wound electrode body 20 is accommodated in the battery can 11 while being sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13. In this case, the tip of the positive electrode lead 25 is connected to the safety valve mechanism 25 by welding or the like, and the tip of the negative electrode lead 26 is connected to the battery can 11 by welding or the like. Subsequently, an electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. Finally, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end portion of the battery can 11 by caulking through the gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

本実施の形態に係る二次電池によれば、負極22および電解液が、下記の構成を有している。負極22の負極活物質は、リチウム電位に対して1.0V以上の電位においてリチウムイオンを吸蔵および放出する負極材料を含んでいる。また、電解液の溶媒は、2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルを含んでいる。すなわち、本実施の形態では、リチウムイオンを吸蔵および放出するために高い電位を要する負極材料(高電位材料)と、還元分解電位が高い溶媒とを組み合わせて用いている。この場合には、還元分解電位が低い溶媒(1つのハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルなど)を用いる場合と比較して、負極活物質として高電位材料を用いた場合においても、負極22の表面に被膜が形成されやすくなる。これにより、充放電時において、電解液の分解反応が抑制されると共に、負極22におけるリチウムイオンの受け入れ性が向上する。よって、サイクル特性および充電負荷特性を向上させることができる。   According to the secondary battery according to the present embodiment, the negative electrode 22 and the electrolytic solution have the following configuration. The negative electrode active material of the negative electrode 22 includes a negative electrode material that occludes and releases lithium ions at a potential of 1.0 V or more with respect to the lithium potential. Further, the solvent of the electrolytic solution contains a carbonate ester having two or more halogens as constituent elements. That is, in this embodiment, a negative electrode material (high potential material) that requires a high potential in order to occlude and release lithium ions and a solvent having a high reductive decomposition potential are used in combination. In this case, compared with the case where a solvent having a low reductive decomposition potential (such as a carbonate having one halogen as a constituent element) is used, even when a high potential material is used as the negative electrode active material, the surface of the negative electrode 22 A film is easily formed on the surface. Thereby, at the time of charging / discharging, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed, and the acceptability of lithium ions in the negative electrode 22 is improved. Therefore, cycle characteristics and charge load characteristics can be improved.

特に、溶媒中における2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルの含有量が0.01重量%以上10重量%以下であれば、高い効果を得ることができる。   In particular, when the content of the carbonate having two or more halogens in the solvent is 0.01% by weight or more and 10% by weight or less, a high effect can be obtained.

[2.第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の分解斜視構成を表しており、図4は、図3に示したIV−IV線に沿った断面構成を拡大して示している。
[2. Second Embodiment]
FIG. 3 shows an exploded perspective configuration of the secondary battery according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional configuration along the line IV-IV shown in FIG. ing.

この二次電池は、上記した第1の実施の形態と同様にリチウムイオン二次電池であり、主に、フィルム状の外装部材40の内部に、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30が収納されたものである。このようなフィルム状の外装部材40を用いた電池構造は、ラミネートフィルム型と呼ばれている。   This secondary battery is a lithium ion secondary battery as in the first embodiment described above, and is mainly a winding in which the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached inside the film-shaped exterior member 40. The rotating electrode body 30 is accommodated. A battery structure using such a film-shaped exterior member 40 is called a laminate film type.

正極リード31および負極リード32は、例えば、外装部材40の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。ただし、巻回電極体30に対する正極リード31および負極リード32の設置位置や、それらの導出方向などは、特に限定されない。正極リード31は、例えば、アルミニウムなどにより構成されており、負極リード32は、例えば、銅、ニッケルあるいはステンレスなどにより構成されている。これらの材料は、例えば、薄板状あるいは網目状になっている。   For example, the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out in the same direction from the inside of the exterior member 40 toward the outside. However, the installation position of the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 with respect to the spirally wound electrode body 30, the lead-out direction thereof, and the like are not particularly limited. The positive electrode lead 31 is made of, for example, aluminum, and the negative electrode lead 32 is made of, for example, copper, nickel, stainless steel, or the like. These materials have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、融着層と、金属層と、表面保護層とがこの順に積層されたラミネートフィルムである。この場合には、例えば、融着層が巻回電極体30と対向するように、2枚のフィルムの融着層における外縁部同士が融着、あるいは接着剤などにより貼り合わされている。融着層は、例えば、ポリエチレンあるいはポリプロピレンなどのフィルムである。金属層は、例えば、アルミニウムなどの金属箔などである。表面保護層は、例えば、ナイロンあるいはポリエチレンテレフタレートなどのフィルムである。   The exterior member 40 is, for example, a laminate film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order. In this case, for example, the outer edges of the fusion layers of the two films are bonded together by an adhesive or the like so that the fusion layer faces the wound electrode body 30. The fusion layer is, for example, a film of polyethylene or polypropylene. The metal layer is, for example, a metal foil such as aluminum. The surface protective layer is, for example, a film such as nylon or polyethylene terephthalate.

中でも、外装部材40としては、ポリエチレンフィルム、アルミニウム箔およびナイロンフィルムがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムが好ましい。ただし、外装部材40は、上記したアルミラミネートフィルムに代えて、他の積層構造を有するラミネートフィルムであってもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムであってもよい。   Among these, as the exterior member 40, an aluminum laminated film in which a polyethylene film, an aluminum foil, and a nylon film are laminated in this order is preferable. However, the exterior member 40 may be a laminated film having another laminated structure instead of the above-described aluminum laminated film, or may be a polymer film such as polypropylene or a metal film.

外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。この密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料により構成されている。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂が挙げられる。   An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32. Examples of such a material include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, and modified polypropylene.

巻回電極体30は、正極33と負極34とがセパレータ35および電解質層36を介して積層および巻回されたものであり、その最外周部は、保護テープ37により保護されている。   The wound electrode body 30 is formed by laminating and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 via a separator 35 and an electrolyte layer 36, and an outermost peripheral portion thereof is protected by a protective tape 37.

正極33は、例えば、一対の面を有する正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられたものである。負極34は、例えば、一対の面を有する負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられたものである。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34A、負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ上記した第1の実施の形態における正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23の構成と同様である。   In the positive electrode 33, for example, a positive electrode active material layer 33B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 33A having a pair of surfaces. In the negative electrode 34, for example, a negative electrode active material layer 34B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 34A having a pair of surfaces. The configuration of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 is the same as that of the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer in the first embodiment described above. The configurations of 21B, the negative electrode current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23 are the same.

電解質層36は、電解液と、それを保持する高分子化合物とを含んでおり、いわゆるゲル状の電解質である。ゲル状の電解質は、高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)が得られると共に電解液の漏液が防止されるので好ましい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound that holds the electrolytic solution, and is a so-called gel electrolyte. A gel electrolyte is preferable because high ion conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) is obtained and leakage of the electrolyte is prevented.

高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネート、あるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などが挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。中でも、ポリフッ化ビニリデン、あるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体が好ましい。電気化学的に安定だからである。   Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinyl fluoride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly Examples thereof include methyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, polycarbonate, and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene. These may be single and multiple types may be mixed. Among these, polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene is preferable. This is because it is electrochemically stable.

電解液の組成は、上記した第1の実施の形態における電解液の組成と同様である。ただし、ゲル状の電解質である電解質層36において、電解液の溶媒とは、液状の溶媒だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有するものまで含む広い概念である。したがって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   The composition of the electrolytic solution is the same as the composition of the electrolytic solution in the first embodiment described above. However, in the electrolyte layer 36 which is a gel electrolyte, the solvent of the electrolytic solution is a wide concept including not only a liquid solvent but also a material having ion conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Accordingly, when a polymer compound having ion conductivity is used, the polymer compound is also included in the solvent.

なお、電解液を高分子化合物に保持させたゲル状の電解質層36に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液がセパレータ35に含浸される。   Instead of the gel electrolyte layer 36 in which the electrolytic solution is held by the polymer compound, the electrolytic solution may be used as it is. In this case, the separator 35 is impregnated with the electrolytic solution.

この二次電池では、充電時において、例えば、正極33からリチウムイオンが放出され、電解質層36を介して負極34に吸蔵される。一方、放電時において、例えば、負極34からリチウムイオンが放出され、電解質層36を介して正極33に吸蔵される。   In this secondary battery, at the time of charging, for example, lithium ions are released from the positive electrode 33 and inserted in the negative electrode 34 through the electrolyte layer 36. On the other hand, at the time of discharge, for example, lithium ions are released from the negative electrode 34 and inserted into the positive electrode 33 through the electrolyte layer 36.

このゲル状の電解質層36を備えた二次電池は、例えば、以下の3種類の手順により製造される。   The secondary battery provided with the gel electrolyte layer 36 is manufactured by, for example, the following three types of procedures.

第1の製造方法では、最初に、例えば、上記した第1の実施の形態における正極21および負極22と同様の手順により、正極33および負極34を作製する。すなわち、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成して正極33を作製すると共に、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成して負極34を作製する。続いて、電解液と、高分子化合物と、溶剤とを含む前駆溶液を調製して正極33および負極34に塗布したのち、溶剤を揮発させてゲル状の電解質層36を形成する。続いて、正極33に正極リード31を溶接などして取り付けると共に、負極34に負極リード32を溶接などして取り付ける。続いて、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層および巻回させたのち、その最外周部に保護テープ37を接着させることにより、巻回電極体30を作製する。最後に、例えば、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込んだのち、その外装部材40の外縁部同士を熱融着などで接着させることにより、巻回電極体30を封入する。この際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に、密着フィルム41を挿入する。これにより、図3および図4に示した二次電池が完成する。   In the first manufacturing method, first, for example, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are produced by the same procedure as the positive electrode 21 and the negative electrode 22 in the first embodiment described above. That is, the positive electrode active material layer 33B is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 33A to produce the positive electrode 33, and the negative electrode active material layer 34B is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 34A to produce the negative electrode 34. Then, after preparing the precursor solution containing electrolyte solution, a high molecular compound, and a solvent and apply | coating to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the solvent is volatilized and the gel-like electrolyte layer 36 is formed. Subsequently, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33 by welding or the like, and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode 34 by welding or the like. Subsequently, after laminating and winding the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed via the separator 35, the protective electrode 37 is adhered to the outermost peripheral portion thereof, whereby the wound electrode body 30 is formed. Make it. Finally, for example, after the wound electrode body 30 is sandwiched between two film-shaped exterior members 40, the outer edge portions of the exterior member 40 are bonded to each other by heat fusion or the like, whereby the wound electrode body 30 is enclosed. At this time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 3 and 4 is completed.

第2の製造方法では、最初に、正極33に正極リード31を取り付けると共に、負極34に負極リード32を取り付ける。続いて、セパレータ35を介して正極33と負極34とを積層および巻回させたのち、その最外周部に保護テープ37を接着させることにより、巻回電極体30の前駆体である巻回体を作製する。続いて、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を熱融着などで接着させることにより、袋状の外装部材40の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製し、袋状の外装部材40の内部に注入したのち、その外装部材40の開口部を熱融着などして密封する。最後に、モノマーを熱重合させて高分子化合物とすることにより、ゲル状の電解質層36を形成する。これにより、二次電池が完成する。   In the second manufacturing method, first, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33 and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode 34. Subsequently, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked and wound via the separator 35, a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion thereof, whereby a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Is made. Subsequently, after sandwiching the wound body between the two film-like exterior members 40, the remaining outer peripheral edge portion excluding the outer peripheral edge portion on one side is adhered by heat fusion or the like, thereby The wound body is accommodated in the exterior member 40. Subsequently, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and a bag-shaped exterior member After injecting into the inside of 40, the opening part of the exterior member 40 is sealed by heat sealing or the like. Finally, the gel electrolyte layer 36 is formed by thermally polymerizing the monomer to obtain a polymer compound. Thereby, the secondary battery is completed.

第3の製造方法では、最初に、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ35を用いることを除き、上記した第2の製造方法と同様に、巻回体を形成して袋状の外装部材40の内部に収納する。このセパレータ35に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体、すなわち単独重合体、共重合体、あるいは多元系共重合体などが挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、高分子化合物は、上記したフッ化ビニリデンを成分とする重合体と共に、他の1種あるいは2種以上の高分子化合物を含んでいてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材40の内部に注入したのち、その外装部材40の開口部を熱融着などして密封する。最後に、外装部材40に加重をかけながら加熱し、高分子化合物を介してセパレータ35を正極33および負極34に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸し、その高分子化合物がゲル化して電解質層36が形成されるため、二次電池が完成する。   In the third manufacturing method, a wound body is formed by forming a wound body in the same manner as in the second manufacturing method described above except that the separator 35 coated with the polymer compound on both sides is used first. 40 is housed inside. Examples of the polymer compound applied to the separator 35 include a polymer containing vinylidene fluoride as a component, that is, a homopolymer, a copolymer, or a multi-component copolymer. Specifically, polyvinylidene fluoride, a binary copolymer containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components, and a ternary copolymer containing vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene as components. Such as coalescence. In addition, the high molecular compound may contain the other 1 type, or 2 or more types of high molecular compound with the polymer which uses the above-mentioned vinylidene fluoride as a component. Subsequently, after the electrolytic solution is prepared and injected into the exterior member 40, the opening of the exterior member 40 is sealed by heat sealing or the like. Finally, the exterior member 40 is heated while applying a load, and the separator 35 is brought into close contact with the positive electrode 33 and the negative electrode 34 through the polymer compound. As a result, the electrolytic solution is impregnated into the polymer compound, and the polymer compound is gelled to form the electrolyte layer 36, thereby completing the secondary battery.

この第3の製造方法では、第1の製造方法と比較して、二次電池の膨れが抑制される。また、第3の製造方法では、第2の製造方法と比較して、高分子化合物の原料であるモノマーあるいは溶媒などが電解質層36中にほとんど残らず、しかも高分子化合物の形成工程が良好に制御される。これにより、正極33、負極34およびセパレータ35と電解質層36との間において、十分な密着性が得られる。   In the third manufacturing method, the swollenness of the secondary battery is suppressed as compared with the first manufacturing method. Further, in the third manufacturing method, compared to the second manufacturing method, the monomer or solvent that is a raw material of the polymer compound hardly remains in the electrolyte layer 36, and the polymer compound forming process is excellent. Be controlled. Thereby, sufficient adhesion is obtained between the positive electrode 33, the negative electrode 34 and the separator 35 and the electrolyte layer 36.

本実施の形態に係る二次電池によれば、負極34および電解液がそれぞれ上記した第1の実施の形態における負極22および電解液と同様の構成を有しているため、サイクル特性および充電負荷特性を向上させることができる。この二次電池に関する他の効果は、第1の実施の形態と同様である。   According to the secondary battery of the present embodiment, the negative electrode 34 and the electrolytic solution have the same configuration as the negative electrode 22 and the electrolytic solution in the first embodiment described above, respectively, so that the cycle characteristics and the charging load are Characteristics can be improved. Other effects relating to the secondary battery are the same as those of the first embodiment.

本発明の実施例について、詳細に説明する。   Examples of the present invention will be described in detail.

(実験例1−1〜1−6)
以下の手順により、図3および図4に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Experimental Examples 1-1 to 1-6)
The laminate film type lithium ion secondary battery shown in FIGS. 3 and 4 was produced by the following procedure.

まず、正極33を作製した。最初に、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを0.5:1のモル比で混合したのち、空気中において900℃×5時間の条件で焼成することにより、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。続いて、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物98質量部と、正極結着剤としてポリフッ化ビニリデン1.2質量部と、正極導電剤としてケッチェンブラック0.8質量部とを混合することにより、正極合剤とした。続いて、正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、バーコータを用いて正極集電体33Aの両面に正極合剤スラリーを均一に塗布して乾燥させることにより、正極活物質層33Bを形成した。この場合には、正極集電体33Aとして、帯状のアルミニウム箔(厚さ=12μm)を用いた。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層33Bを圧縮成型した。 First, the positive electrode 33 was produced. First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) are mixed at a molar ratio of 0.5: 1, and then calcined in air at 900 ° C. for 5 hours. A cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was obtained. Subsequently, by mixing 98 parts by mass of lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material, 1.2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a positive electrode binder, and 0.8 parts by mass of ketjen black as a positive electrode conductive agent. A positive electrode mixture was obtained. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode active material layer 33B was formed by uniformly applying and drying the positive electrode mixture slurry on both surfaces of the positive electrode current collector 33A using a bar coater. In this case, a strip-shaped aluminum foil (thickness = 12 μm) was used as the positive electrode current collector 33A. Finally, the positive electrode active material layer 33B was compression molded using a roll press.

次に、負極34を作製した。最初に、負極活物質としてチタン酸リチウム(Li4 Ti5 12)85質量部と、負極結着剤としてポリフッ化ビニリデン5質量部と、負極導電剤として黒鉛10質量部とを混合することにより、負極合剤とした。続いて、負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、バーコータを用いて負極集電体34Aの両面に負極合剤スラリーを均一に塗布して乾燥させることにより、負極活物質層34Bを形成した。この場合には、負極集電体34Aとして、帯状の電解銅箔(厚さ=18μm)を用いた。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層34Bを圧縮成型した。 Next, the negative electrode 34 was produced. First, by mixing 85 parts by mass of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) as the negative electrode active material, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride as the negative electrode binder, and 10 parts by mass of graphite as the negative electrode conductive agent. A negative electrode mixture was prepared. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode active material layer 34B was formed by uniformly applying and drying the negative electrode mixture slurry on both surfaces of the negative electrode current collector 34A using a bar coater. In this case, a strip-shaped electrolytic copper foil (thickness = 18 μm) was used as the negative electrode current collector 34A. Finally, the negative electrode active material layer 34B was compression molded using a roll press.

次に、電解液を調製した。最初に、溶媒として、炭酸エチレン(EC)と、炭酸ジメチル(DMC)と、γ−ブチロラクトン(GBL)とを所定の組み合わせで混合した。続いて、上記した溶媒に、他の溶媒として、2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルである4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(DFEC)を加えた。最後に、上記した混合溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウムを溶解させた。この場合には、溶媒の混合比(重量比)および他の溶媒の添加量(重量%)を表1に示したように設定すると共に、電解質塩の含有量を溶媒に対して1mol/kgとした。   Next, an electrolytic solution was prepared. First, as a solvent, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and γ-butyrolactone (GBL) were mixed in a predetermined combination. Subsequently, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (DFEC), which is a carbonate ester having two or more halogens as constituent elements, was added to the above solvent as another solvent. Finally, lithium hexafluorophosphate as an electrolyte salt was dissolved in the above mixed solvent. In this case, the mixing ratio (weight ratio) of the solvent and the addition amount (wt%) of the other solvent are set as shown in Table 1, and the content of the electrolyte salt is 1 mol / kg with respect to the solvent. did.

最後に、正極33および負極34と共に電解液を用いて二次電池を組み立てた。最初に、正極集電体33Aの一端にアルミニウム製の正極リード31を溶接すると共に、負極集電体34Aの一端にニッケル製の負極リード32を溶接した。続いて、正極33と、セパレータ35と、負極34とをこの順に積層してから長手方向に巻回させたのち、粘着テープからなる保護テープ57で巻き終わり部分を固定することにより、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成した。この場合には、セパレータ35として、微多孔性ポリエチレンフィルム(厚さ=20μm)を用いた。続いて、外装部材40の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺を除く外縁部同士を熱融着することにより、袋状の外装部材40の内部に巻回体を収納した。この場合には、外装部材40として、外側から、ナイロンフィルム(厚さ=30μm)と、アルミニウム箔(厚さ=40μm)と、無延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ=30μm)とが積層された3層構造のラミネートフィルム(総厚=100μm)を用いた。続いて、外装部材40の開口部から電解液を注入してセパレータ35に含浸させることにより、巻回電極体30を作製した。最後に、真空雰囲気中において外装部材40の開口部を熱融着して封止することにより、二次電池が完成した。なお、二次電池を作製する際には、正極活物質層33Bの厚さを調節することにより、満充電時において負極34にリチウム金属が析出しないようにした。   Finally, a secondary battery was assembled using the electrolytic solution together with the positive electrode 33 and the negative electrode 34. First, the positive electrode lead 31 made of aluminum was welded to one end of the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode lead 32 made of nickel was welded to one end of the negative electrode current collector 34A. Subsequently, the positive electrode 33, the separator 35, and the negative electrode 34 are laminated in this order and then wound in the longitudinal direction. A wound body that is a precursor of the body 30 was formed. In this case, a microporous polyethylene film (thickness = 20 μm) was used as the separator 35. Subsequently, after the wound body was sandwiched between the exterior members 40, the wound body was accommodated inside the bag-shaped exterior member 40 by heat-sealing the outer edges except for one side. In this case, as the exterior member 40, three layers in which a nylon film (thickness = 30 μm), an aluminum foil (thickness = 40 μm), and an unstretched polypropylene film (thickness = 30 μm) are laminated from the outside. A laminate film having a structure (total thickness = 100 μm) was used. Subsequently, the wound electrode body 30 was manufactured by injecting an electrolytic solution from the opening of the exterior member 40 and impregnating the separator 35. Finally, the secondary battery was completed by thermally sealing and sealing the opening of the exterior member 40 in a vacuum atmosphere. When manufacturing the secondary battery, the thickness of the positive electrode active material layer 33B was adjusted so that lithium metal was not deposited on the negative electrode 34 during full charge.

(実験例1−7〜1−9)
電解液の組成を表1に示したように設定したことを除き、実験例1−1〜1−6と同様の手順を経た。具体的には、他の溶媒として、DFECを用いなかった。また、他の溶媒として、DFECに代えて、1つのハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルである4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、あるいは不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステルである炭酸ビニレン(VC)を用いた。
(Experimental Examples 1-7 to 1-9)
Except that the composition of the electrolytic solution was set as shown in Table 1, the same procedure as in Experimental Examples 1-1 to 1-6 was performed. Specifically, DFEC was not used as the other solvent. As another solvent, instead of DFEC, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), which is a carbonate having one halogen as a constituent element, or cyclic carbonic acid having an unsaturated carbon bond The ester vinylene carbonate (VC) was used.

これらの実験例1−1〜1−9の二次電池についてサイクル特性および充電負荷特性を調べたところ、表1に示した結果が得られた。   When the cycle characteristics and the charge load characteristics of the secondary batteries of Examples 1-1 to 1-9 were examined, the results shown in Table 1 were obtained.

サイクル特性を調べる際には、以下のサイクル試験を行うことにより、1000サイクル後の放電容量維持率を求めた。最初に、電池状態を安定化させるために、23℃の雰囲気中において1サイクル充放電させた。続いて、同雰囲気中において再び充放電させることにより、2サイクル目の放電容量を測定した。続いて、同雰囲気中においてサイクル数の総計が1000サイクルになるまで充放電を繰り返すことにより、1000サイクル目の放電容量を測定した。最後に、放電容量維持率(%)=(1000サイクル目の放電容量/2サイクル目の放電容量)×100を算出した。この際、1サイクル目では、100mAの定電流で電池電圧が2.8Vに到達するまで充電し、引き続き2.8Vの定電圧で総充電時間が6時間に到達するまで充電したのち、100mAの定電流で電池電圧が1Vに到達するまで放電した。また、2サイクル目以降では、3Cの定電流で電池電圧が2.8Vに到達するまで充電し、引き続き2.8Vの定電圧で電流が25mAになるまで充電したのち、1Cの定電流で電池電圧が1Vに到達するまで放電した。   When examining the cycle characteristics, the following cycle test was performed to determine the discharge capacity retention rate after 1000 cycles. First, in order to stabilize the battery state, the battery was charged and discharged for 1 cycle in an atmosphere at 23 ° C. Subsequently, the second cycle discharge capacity was measured by charging and discharging again in the same atmosphere. Subsequently, the discharge capacity at the 1000th cycle was measured by repeating charging and discharging until the total number of cycles reached 1000 in the same atmosphere. Finally, discharge capacity retention ratio (%) = (discharge capacity at 1000th cycle / discharge capacity at 2nd cycle) × 100 was calculated. At this time, in the first cycle, the battery is charged at a constant current of 100 mA until the battery voltage reaches 2.8 V, and subsequently charged at a constant voltage of 2.8 V until the total charging time reaches 6 hours. The battery was discharged at a constant current until the battery voltage reached 1V. In the second and subsequent cycles, the battery is charged at a constant current of 3C until the battery voltage reaches 2.8V, and subsequently charged at a constant voltage of 2.8V until the current reaches 25 mA. The battery was discharged until the voltage reached 1V.

充電負荷特性を調べる際には、1つの二次電池について以下の充電負荷試験を行うことにより、負荷充電時の放電容量維持率を求めた。最初に、上記したサイクル試験における2サイクル目の条件で充放電させることにより、基準の放電容量を測定した。続いて、1Cの充電電流で電池電圧が2.8Vに到達するまで充電し、引き続き2.8Vの定電圧で電流が25mAになるまで充電したのち、0.2Cの定電流で電池電圧が1Vに到達するまで放電することにより、1C充電時の放電容量を測定した。この結果から、1C充電時の放電容量維持率(%)=(1C充電時の放電容量/基準の放電容量)×100を算出した。続いて、充電電流を5Cに変更したことを除き、1C充電時と同様の条件で充放電させることにより、5C充電時の放電容量を測定したのち、5C充電時の放電容量維持率(%)=(5C充電時の放電容量/基準の放電容量)×100を算出した。続いて、充電電流を10Cに変更したことを除き、1C充電時と同様の条件で充放電させることにより、10C充電時の放電容量を測定したのち、10C充電時の放電容量維持率(%)=(10C充電時の放電容量/基準の放電容量)×100を算出した。最後に、充電電流を20Cに変更したことを除き、1C充電時と同様の条件で充放電させることにより、20C充電時の放電容量を測定したのち、20C充電時の放電容量維持率(%)=(20C充電時の放電容量/基準の放電容量)×100を算出した。   When investigating the charge load characteristics, the following charge load test was performed on one secondary battery to obtain the discharge capacity maintenance rate during load charging. First, the reference discharge capacity was measured by charging and discharging under the conditions of the second cycle in the cycle test described above. Subsequently, charging is performed until the battery voltage reaches 2.8 V with a charging current of 1 C, charging is continued until the current reaches 25 mA at a constant voltage of 2.8 V, and then the battery voltage is 1 V with a constant current of 0.2 C. The discharge capacity at the time of 1C charge was measured by discharging until it reached. From this result, the discharge capacity retention ratio (%) at 1C charge = (discharge capacity at 1C charge / reference discharge capacity) × 100 was calculated. Subsequently, except that the charge current was changed to 5C, the discharge capacity at the time of 5C charge was measured by charging and discharging under the same conditions as at the time of 1C charge, and then the discharge capacity maintenance rate (%) at the time of 5C charge = (Discharge capacity at 5C charge / reference discharge capacity) × 100 was calculated. Subsequently, except that the charging current was changed to 10 C, the discharge capacity at the time of 10 C charging was measured by charging and discharging under the same conditions as those at the time of 1 C charging, and then the discharge capacity maintenance rate (%) at the time of 10 C charging. = (Discharge capacity at 10 C charge / reference discharge capacity) × 100 was calculated. Finally, except that the charging current was changed to 20C, the discharge capacity at the time of 20C charging was measured by charging and discharging under the same conditions as those at the time of 1C charging, and then the discharge capacity maintenance rate (%) at the time of 20C charging. = (Discharge capacity at 20 C charge / reference discharge capacity) × 100 was calculated.

Figure 2010080188
Figure 2010080188

表1に示したように、負極活物質として高電位材料(Li4 Ti5 12)を用いた場合には、電解液中に含まれる他の溶媒の種類により、放電容量維持率に差異が見られた。具体的には、DFECを含む実験例1−1〜1−6では、VCあるいはFECを含む実験例1−7〜1−9と比較して、溶媒の組成およびDFECの含有量に依存せずに、1000サイクル後および負荷充電時の放電容量維持率がいずれも高くなった。特に、実験例1−1〜1−6では、DFECの含有量が0.01重量%以上10重量%以下であると、双方の放電容量維持率がより高くなった。 As shown in Table 1, when a high potential material (Li 4 Ti 5 O 12 ) is used as the negative electrode active material, there is a difference in the discharge capacity maintenance ratio depending on the type of other solvent contained in the electrolytic solution. It was seen. Specifically, in Experimental Examples 1-1 to 1-6 including DFEC, compared to Experimental Examples 1-7 to 1-9 including VC or FEC, the results do not depend on the composition of the solvent and the content of DFEC. In addition, the discharge capacity retention rate after 1000 cycles and during load charging increased. In particular, in Experimental Examples 1-1 to 1-6, when the content of DFEC was 0.01 wt% or more and 10 wt% or less, both discharge capacity retention rates were higher.

これらのことから、本発明の二次電池では、負極の負極活物質が高電位材料を含む場合において、電解液の溶媒が2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルを含むことにより、サイクル特性および充電負荷特性が向上することが確認された。また、溶媒中における2つ以上のハロゲンを有する炭酸エステルの含有量が0.01重量%以上10重量%以下であれば、両特性がより向上することも確認された。   From these facts, in the secondary battery of the present invention, when the negative electrode active material of the negative electrode contains a high potential material, the solvent of the electrolyte solution contains a carbonate ester having two or more halogens as constituent elements. It was confirmed that the characteristics and charging load characteristics were improved. It was also confirmed that when the content of the carbonic acid ester having two or more halogens in the solvent is 0.01 wt% or more and 10 wt% or less, both characteristics are further improved.

以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記した実施の形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記した各実施の形態および実施例では、二次電池の種類として、負極の容量がリチウムイオンの吸蔵および放出により表される二次電池について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。本発明の二次電池は、負極の容量がリチウムイオンの吸蔵および放出による容量とリチウムの析出および溶解による容量とを含み、かつ、それらの容量の和により表される二次電池についても、同様に適用可能である。この二次電池では、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極材料が用いられると共に、その負極材料の充電可能な容量が正極の放電容量よりも小さくなるように設定される。   The present invention has been described with reference to some embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the modes described in the above embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, in each of the above-described embodiments and examples, the secondary battery in which the capacity of the negative electrode is expressed by the insertion and extraction of lithium ions is described as the type of the secondary battery, but is not necessarily limited thereto. . The secondary battery of the present invention also includes a secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity due to insertion and extraction of lithium ions and a capacity due to precipitation and dissolution of lithium, and is expressed by the sum of these capacities. It is applicable to. In this secondary battery, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions is used as the negative electrode active material, and the chargeable capacity of the negative electrode material is set to be smaller than the discharge capacity of the positive electrode. .

また、上記した各実施の形態および実施例では、電池構造が円筒型あるいはラミネートフィルム型である場合、ならびに電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。本発明の二次電池は、角型、コイン型あるいはボタン型などの他の電池構造を有する場合や、電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合についても同様に適用可能である。   In each of the above embodiments and examples, the case where the battery structure is a cylindrical type or a laminate film type and the case where the battery element has a winding structure have been described as examples. However, the present invention is not necessarily limited thereto. It is not a thing. The secondary battery of the present invention can be similarly applied to a case where the battery has another battery structure such as a square shape, a coin shape or a button shape, and a case where the battery element has another structure such as a laminated structure.

また、上記した各実施の形態および実施例では、本発明の二次電池における2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルの含有量について、実施例の結果から導き出された適正範囲を説明している。しかしながら、その説明は、含有量が上記した範囲外となる可能性を完全に否定するものではない。すなわち、上記した適正範囲は、あくまで本発明の効果を得る上で特に好ましい範囲であり、本発明の効果が得られるのであれば、含有量は上記した範囲から多少外れてもよい。   In each of the above-described embodiments and examples, the appropriate range derived from the results of the examples is described for the content of carbonate ester having two or more halogens as constituent elements in the secondary battery of the present invention. ing. However, the explanation does not completely deny the possibility that the content will be outside the above range. That is, the appropriate range described above is a particularly preferable range in obtaining the effects of the present invention, and the content may slightly deviate from the above ranges as long as the effects of the present invention are obtained.

本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示した二次電池の一部を拡大して表す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of the secondary battery illustrated in FIG. 1. 本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the secondary battery which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図3に示した二次電池のIV−IV線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the IV-IV line of the secondary battery shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、37…保護テープ、40…外装部材、41…密着フィルム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode current collector, 22B, 34B ... Negative electrode active material layer, 23, 35 ... Separator , 24 ... Center pin, 25, 31 ... Positive electrode lead, 26, 32 ... Negative electrode lead, 36 ... Electrolyte layer, 37 ... Protective tape, 40 ... Exterior member, 41 ... Adhesion film.

Claims (10)

リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出することが可能な負極活物質を含む負極と、溶媒および電解質塩を含む電解質と、を備え、
前記負極活物質は、リチウム電位に対して1.0V以上の電位においてリチウムイオンを吸蔵および放出する負極材料を含み、
前記溶媒は、2つ以上のハロゲンを構成元素として有する炭酸エステルを含む
二次電池。
A positive electrode including a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and an electrolyte including a solvent and an electrolyte salt,
The negative electrode active material includes a negative electrode material that absorbs and releases lithium ions at a potential of 1.0 V or more with respect to a lithium potential,
The solvent includes a carbonic acid ester having two or more halogens as constituent elements.
前記負極材料は、リチウム(Li)およびチタン(Ti)を構成元素として有する複合酸化物、水素(H)およびチタンを構成元素として有する複合酸化物、酸化チタン(TiO2 )、ならびに酸化ニオブ(Nb2 5 )のうちの少なくとも1種である請求項1記載の二次電池。 The negative electrode material includes a composite oxide having lithium (Li) and titanium (Ti) as constituent elements, a composite oxide having hydrogen (H) and titanium as constituent elements, titanium oxide (TiO 2 ), and niobium oxide (Nb). The secondary battery according to claim 1, which is at least one of 2 O 5 ). 前記負極材料は、チタンを構成元素として有する化合物である請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode material is a compound having titanium as a constituent element. 前記化合物は、酸素(O)を構成元素として有する請求項3記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 3, wherein the compound has oxygen (O) as a constituent element. 前記負極材料は、チタン酸リチウム(Li4 Ti5 12)である請求項1記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode material is lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ). 前記炭酸エステルは、環状炭酸エステルである請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the carbonate ester is a cyclic carbonate ester. 前記ハロゲンは、フッ素(F)である請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the halogen is fluorine (F). 前記ハロゲンの数は、2つである請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the number of halogens is two. 前記炭酸エステルは、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンである請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the carbonate ester is 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. 前記溶媒中における前記炭酸エステルの含有量は、0.01重量%以上10重量%以下である請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein a content of the carbonate ester in the solvent is 0.01 wt% or more and 10 wt% or less.
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