JP2012069412A - Secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery capable of suppressing deterioration in energy density.SOLUTION: A secondary battery of the present invention includes: a positive electrode 2 containing a sulfur electrode active material and a conductive material; a negative electrode 3 arranged to face the positive electrode 2 at an interval therebetween; and a separator 4 interposed between the negative electrode 3 and the positive electrode 2. The separator 4 has a margin 7 located at a periphery of a projection plane of the positive electrode 2 when the positive electrode 2 is projected in the opposite direction of the positive electrode 2 and the negative electrode 3. The lower limit of a width orthogonal to the circumferential direction of the margin 7 is 0.5 mm or more, and the upper limit of the width is equivalent to the maximum width of a margin formed when the center of gravity of the positive electrode 2 and the center of gravity of the separator 4 are matched in the opposite direction of the positive electrode 2 and the negative electrode 3, while the positive electrode 2 and the separator 4 have a similar figure, and the area of the separator 4 is 2.56 times relative to the area of the positive electrode 2.

Description

本発明は、二次電池、詳しくは、リチウム−硫黄二次電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a lithium-sulfur secondary battery.

近年、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両、および、パソコンや携帯電話などの携帯型電子機器などの発展に伴い、これらに搭載する種々の二次電池が提案されている。   In recent years, with the development of electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles, and portable electronic devices such as personal computers and mobile phones, various secondary batteries to be mounted on these have been proposed.

このような各種二次電池のうち、複合粒子として、硫黄元素を含む材料を用いるリチウム−硫黄電池が、高エネルギー密度を期待できることから注目されている。   Among such various secondary batteries, lithium-sulfur batteries using a material containing sulfur element as composite particles are attracting attention because high energy density can be expected.

このようなリチウム−硫黄電池としては、例えば、硫黄元素を含む正極と、リチウム金属からなる負極と、正極と負極との間にセパレータと、リチウム塩を含む電解液とを備えるリチウム−硫黄電池が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As such a lithium-sulfur battery, for example, a lithium-sulfur battery including a positive electrode containing a sulfur element, a negative electrode made of lithium metal, a separator between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution containing a lithium salt is used. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

そして、このようなリチウム−硫黄電池のセパレータは、正極と負極との短絡を防止するために、通常、正極よりも大きく形成されている。   And the separator of such a lithium-sulfur battery is normally formed larger than the positive electrode in order to prevent the short circuit with a positive electrode and a negative electrode.

特開2005−71999号公報JP 2005-71999 A

しかしながら、このようなリチウム−硫黄電池では、充放電サイクルにおいて、正極から硫黄イオンが電解液に溶出する。そのため、必要以上に大きなセパレータを用いると、硫黄イオンが拡散することから、リチウム−硫黄電池のエネルギー密度が低下するという不具合がある。   However, in such a lithium-sulfur battery, sulfur ions are eluted from the positive electrode into the electrolyte during the charge / discharge cycle. For this reason, if a separator larger than necessary is used, sulfur ions diffuse, which causes a problem that the energy density of the lithium-sulfur battery is lowered.

そこで、本発明は、充放電サイクルを繰り返しても、エネルギー密度の低下を抑制することができる二次電池を提供することにある。   Then, this invention is providing the secondary battery which can suppress the fall of an energy density even if it repeats a charging / discharging cycle.

上記目的を達成するために、本発明の二次電池は、硫黄系電極活物質と、導電性材料とを含有する正極と、前記正極に対して間隔を隔てて対向配置される負極と、前記負極と前記正極との間に介在されるセパレータとを備える二次電池であって、前記セパレータは、前記正極を前記正極と前記負極との対向方向に投影したときに、前記正極の投影面の周囲に位置するマージン部を有し、前記マージン部の周方向と直交する幅の下限値が、0.5mm以上であり、前記幅の上限値が、前記正極と、前記セパレータとが相似形であり、前記正極の面積に対する、前記セパレータの面積が、2.56倍であり、前記正極の重心と、前記セパレータの重心とを、前記正極と前記負極との対向方向に一致させたときに形成される前記マージン部の前記最大幅に相当することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a secondary battery of the present invention includes a positive electrode containing a sulfur-based electrode active material and a conductive material, a negative electrode disposed opposite to the positive electrode at an interval, and A separator including a separator interposed between a negative electrode and the positive electrode, wherein the separator projects the positive electrode in a direction opposite to the positive electrode and the negative electrode when projected on the projection surface of the positive electrode. The lower limit value of the width perpendicular to the circumferential direction of the margin portion is 0.5 mm or more, and the upper limit value of the width is similar to the positive electrode and the separator. Yes, the area of the separator is 2.56 times the area of the positive electrode, and the center of gravity of the positive electrode and the center of gravity of the separator are made to coincide with the opposing direction of the positive electrode and the negative electrode. The margin part to be It is characterized in that corresponding to the width.

本発明の二次電池では、セパレータが、正極に対して、特定の大きさのマージン部を有するので、硫黄イオンの拡散が抑制される。そのため、充放電サイクルを繰り返しても、正極の電気容量の低下を抑制することができ、エネルギー密度の低下を抑制することができる。   In the secondary battery of the present invention, since the separator has a margin part having a specific size with respect to the positive electrode, diffusion of sulfur ions is suppressed. Therefore, even if the charge / discharge cycle is repeated, a decrease in the electric capacity of the positive electrode can be suppressed, and a decrease in energy density can be suppressed.

本発明の二次電池の一実施形態を示すリチウム−硫黄電池の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the lithium-sulfur battery which shows one Embodiment of the secondary battery of this invention. 正極が、円形状である場合の、マージン部の周方向と直交する幅の上限値を説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating the upper limit of the width | variety orthogonal to the circumferential direction of a margin part in case a positive electrode is circular shape. 正極が、正方形である場合の、マージン部の周方向と直交する幅の上限値を説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating the upper limit of the width | variety orthogonal to the circumferential direction of a margin part in case a positive electrode is a square. 正極が、矩形状である場合の、マージン部の周方向と直交する最大幅を説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating the maximum width orthogonal to the circumferential direction of a margin part in case a positive electrode is rectangular shape. 実施例および比較例の充放電サイクルにおける容量密度の変化を示す充放電曲線である。It is a charging / discharging curve which shows the change of the capacity density in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の充放電サイクルにおけるエネルギー密度の変化を示す充放電曲線である。It is a charging / discharging curve which shows the change of the energy density in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example.

図1は、本発明の二次電池の一実施形態を示すリチウム−硫黄電池の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a lithium-sulfur battery showing an embodiment of the secondary battery of the present invention.

図1において、リチウム−硫黄電池1は、正極2と、正極2に対して間隔を隔てて対向配置される負極3と、正極2と負極3との間に介在されるセパレータ4と、正極2、負極3およびセパレータ4を収容するガスケット6と、正極2およびセパレータ4に含浸される電解液5(図1において斜線で示される。)とを備えている。なお、リチウム−硫黄電池1は、ラボスケールで採用される電池セル(コインセル)であって、工業的には、このリチウム−硫黄電池1を、公知の技術によって適宜スケールアップしたものが採用される。   In FIG. 1, a lithium-sulfur battery 1 includes a positive electrode 2, a negative electrode 3 disposed opposite to the positive electrode 2 with a space therebetween, a separator 4 interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3, and a positive electrode 2. And a gasket 6 that accommodates the negative electrode 3 and the separator 4, and an electrolytic solution 5 (indicated by hatching in FIG. 1) impregnated in the positive electrode 2 and the separator 4. The lithium-sulfur battery 1 is a battery cell (coin cell) employed on a lab scale. Industrially, a lithium-sulfur battery 1 appropriately scaled up by a known technique is employed. .

正極2は、硫黄系電極活物質と、導電性材料とを含有している。   The positive electrode 2 contains a sulfur-based electrode active material and a conductive material.

硫黄系電極活物質としては、例えば、硫黄、硫黄化合物などが挙げられる。   Examples of the sulfur-based electrode active material include sulfur and sulfur compounds.

硫黄としては、結晶形の違いにより、例えば、α硫黄(斜方晶系)、β硫黄(単斜晶系)、γ硫黄(単斜晶系)、無定形硫黄などが挙げられる。   Examples of sulfur include α-sulfur (orthorhombic), β-sulfur (monoclinic), γ-sulfur (monoclinic), and amorphous sulfur depending on the crystal form.

また、硫黄の純度としては、例えば、99%以上、好ましくは、99.999%以上である。   Moreover, as purity of sulfur, it is 99% or more, for example, Preferably, it is 99.999% or more.

また、硫黄の融点は、硫黄の結晶形によって異なるが、例えば、118〜120℃である。   The melting point of sulfur varies depending on the crystal form of sulfur, but is 118 to 120 ° C., for example.

また、硫黄の沸点は、硫黄の結晶形によって異なるが、例えば、沸点は、200〜445℃である。   Moreover, although the boiling point of sulfur changes with crystal forms of sulfur, for example, a boiling point is 200-445 degreeC.

硫黄化合物としては、例えば、アルカリ金属ポリサルファイド(MnSm:m≧1、n≧1、M=Li、Na、K)、アルカリ土類金属ポリサルファイド(MnSm:m≧1、n≧1、M=Mg、Ca)、有機金属化合物、炭素−硫黄ポリマーなどが挙げられ、好ましくは、アルカリ金属ポリサルファイド、アルカリ土類金属ポリサルファイドが挙げられる。   Examples of the sulfur compound include alkali metal polysulfide (MnSm: m ≧ 1, n ≧ 1, M = Li, Na, K), alkaline earth metal polysulfide (MnSm: m ≧ 1, n ≧ 1, M = Mg, Ca), an organometallic compound, a carbon-sulfur polymer, and the like can be given, and an alkali metal polysulfide and an alkaline earth metal polysulfide are preferable.

これら硫黄系電極活物質は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These sulfur-based electrode active materials may be used alone or in combination.

また、これら硫黄系電極活物質のなかでは、好ましくは、硫黄が挙げられる。   Of these sulfur-based electrode active materials, sulfur is preferable.

導電性材料としては、例えば、ケッチェンブラック、デンカブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックなどの炭素粒子、例えば、炭素繊維、例えば、黒鉛、例えば、活性炭、例えば、金属、例えば、オキシ水酸化コバルトなどの金属化合物、例えば、炭素・金属の複合体などが挙げられる。   Examples of the conductive material include carbon particles such as ketjen black, denka black, acetylene black, thermal black, and channel black, such as carbon fiber, such as graphite, such as activated carbon, such as metal, such as oxyhydroxide. Examples thereof include metal compounds such as cobalt, for example, carbon / metal composites.

これら導電性材料は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These conductive materials may be used alone or in combination.

また、これら導電性材料のなかでは、好ましくは、炭素粒子が挙げられ、さらに好ましくは、ケッチェンブラックが挙げられる。導電性材料に炭素粒子を用いると、硫黄・導電性材料の複合体を緻密に形成することができる。   Of these conductive materials, carbon particles are preferable, and ketjen black is more preferable. When carbon particles are used for the conductive material, a complex of sulfur and the conductive material can be densely formed.

また、導電性材料の二次平均粒子径(体積基準)は、導電性材料の種類によって異なるが、動的光散乱法によって測定されるメジアン径(d50)として、例えば、10〜50μm、好ましくは、15〜20μmである。   Further, the secondary average particle diameter (volume basis) of the conductive material varies depending on the type of the conductive material, but the median diameter (d50) measured by the dynamic light scattering method is, for example, 10 to 50 μm, preferably 15 to 20 μm.

また、導電性材料の融点は、導電性材料の種類によって異なるが、例えば、3000℃以上である。   Moreover, although melting | fusing point of an electroconductive material changes with kinds of electroconductive material, it is 3000 degreeC or more, for example.

次いで、正極2の作製方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the positive electrode 2 will be described.

正極2を作製するには、まず、硫黄系電極活物質と、導電性材料とを加熱しながら混合することにより、複合粒子を作製する。   In order to produce the positive electrode 2, first, composite particles are produced by mixing a sulfur-based electrode active material and a conductive material while heating.

硫黄系電極活物質と、導電性材料とを混合するには、硫黄系電極活物質および導電性材料を混合機の容器に投入し、所定の加熱温度で加熱しながら混合する。   In order to mix the sulfur-based electrode active material and the conductive material, the sulfur-based electrode active material and the conductive material are put into a container of a mixer and mixed while heating at a predetermined heating temperature.

導電性材料の配合割合は、電極材料(後述)の固形分100質量部に対して、例えば、10〜50質量部、好ましくは、20〜40質量部である。   The blending ratio of the conductive material is, for example, 10 to 50 parts by mass, preferably 20 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the electrode material (described later).

また、硫黄系電極活物質の配合割合は、電極材料(後述)の固形分100質量部に対して、例えば、40〜80質量部、好ましくは、50〜70質量部である。   Moreover, the compounding ratio of a sulfur type electrode active material is 40-80 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of an electrode material (after-mentioned), Preferably, it is 50-70 mass parts.

硫黄系電極活物質の配合割合が、上記範囲を超えると、得られる電極の導電性が低下する場合があり、上記範囲未満であると、得られる二次電池のエネルギー密度が低下する場合がある。   When the mixing ratio of the sulfur-based electrode active material exceeds the above range, the conductivity of the obtained electrode may be reduced, and when it is less than the above range, the energy density of the obtained secondary battery may be reduced. .

混合機としては、例えば、遊星回転ボールミル、転動ボールミル、振動ボールミルなどのボールミル、例えば、リングローラミルなどの竪型ローラミル、例えば、ハンマーミル、ケージミルなどの高速回転ミル、例えば、ジェットミルなどの気流式ミルなど、公知の混合粉砕機が挙げられる。   Examples of the mixer include a ball mill such as a planetary rotating ball mill, a rolling ball mill, and a vibrating ball mill, a vertical roller mill such as a ring roller mill, a high speed rotating mill such as a hammer mill and a cage mill, and an air current such as a jet mill. A well-known mixing and grinding machine such as an expression mill may be used.

これら混合機のなかでは、好ましくは、ボールミルが挙げられ、さらに好ましくは、遊星回転ボールミルが挙げられる。   Among these mixers, a ball mill is preferable, and a planetary rotating ball mill is more preferable.

混合機での混合方法としては、例えば、乾式混合、湿式混合が挙げられる。   Examples of the mixing method in the mixer include dry mixing and wet mixing.

これら混合方法のなかでは、好ましくは、溶媒を用いずに硫黄系電極活物質および導電性材料のみを混合する乾式混合が挙げられる。   Among these mixing methods, preferably, dry mixing in which only a sulfur-based electrode active material and a conductive material are mixed without using a solvent can be mentioned.

また、混合に際しての加熱温度は、硫黄の融点以上沸点未満であり、例えば、118〜445℃、好ましくは、118〜200℃、さらに好ましくは、120〜160℃である。   Moreover, the heating temperature at the time of mixing is more than melting | fusing point of sulfur and less than a boiling point, for example, 118-445 degreeC, Preferably, it is 118-200 degreeC, More preferably, it is 120-160 degreeC.

また、硫黄系電極活物質および導電性材料を加熱する方法としては、例えば、(1)混合機容器の周辺雰囲気をヒータで加熱することによって容器を加熱し、加熱された容器の熱を伝える方法、(2)混合機容器に熱風を吹き付けることによって容器を加熱し、加熱された容器の熱を伝える方法、および(3)混合機容器自体を加熱することによって、その熱を伝える方法などが挙げられる。   In addition, as a method of heating the sulfur-based electrode active material and the conductive material, for example, (1) a method of heating the container by heating the atmosphere around the mixer container with a heater and transmitting the heat of the heated container , (2) a method of heating the container by blowing hot air on the mixer container and transmitting the heat of the heated container, and (3) a method of transmitting the heat by heating the mixer container itself. It is done.

これら加熱する方法のなかでは、好ましくは、(1)の混合機容器の周辺雰囲気をヒータで加熱する方法が挙げられる。   Among these heating methods, the method (1) of heating the atmosphere around the mixer container with a heater is preferable.

また、混合時間は、例えば、0.5〜5時間、好ましくは、1〜3時間である。   The mixing time is, for example, 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 3 hours.

以上のように、硫黄系電極活物質および導電性材料を混合することによって、これらの複合粒子が得られる。   As described above, these composite particles can be obtained by mixing the sulfur-based electrode active material and the conductive material.

得られた複合粒子の平均粒径は、例えば、顕微鏡法(具体的には、電子顕微鏡(SEM、TEMなど)観察)によって測定され、1次粒子の平均粒径が、例えば、30〜100nm、好ましくは、30〜50nmであり、2次粒子の平均粒径が、例えば、0.3〜10μm、好ましくは、0.3〜3μmである。   The average particle diameter of the obtained composite particles is measured by, for example, microscopy (specifically, observation by an electron microscope (SEM, TEM, etc.)), and the average particle diameter of primary particles is, for example, 30 to 100 nm, Preferably, it is 30-50 nm, and the average particle diameter of secondary particles is 0.3-10 micrometers, for example, Preferably, it is 0.3-3 micrometers.

次いで、例えば、複合粒子に溶媒を加えて、例えば、10〜120分、攪拌する。   Next, for example, a solvent is added to the composite particles and stirred, for example, for 10 to 120 minutes.

溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒、例えば、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの非プロトン性極性溶媒が挙げられる。   Examples of the solvent include protic polar solvents such as water, methanol, ethanol, isopropanol, and butanol, and aprotic polar solvents such as acetonitrile, dimethylformamide (DMF), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Can be mentioned.

これら溶媒は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These solvents may be used alone or in combination.

これら溶媒のなかでは、好ましくは、プロトン性極性溶媒が挙げられ、さらに好ましくは、水が挙げられる。   Among these solvents, a protic polar solvent is preferable, and water is more preferable.

次いで、例えば、バインダーを加えて、例えば、30〜120分、攪拌する。   Next, for example, a binder is added and stirred, for example, for 30 to 120 minutes.

バインダーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニルアセテート、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルエーテル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体架橋ポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl acetate, polyethylene oxide, polyvinyl ether, polyvinylidene fluoride (PVdF), a fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, a fluoroolefin vinyl ether copolymer crosslinked polymer, polyvinylpyrrolidone, Examples thereof include polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.

これらバインダーは、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These binders may be used alone or in combination.

また、これらバインダーのなかでは、好ましくは、PTFEが挙げられ、さらに好ましくは、PTFEディスパーションが挙げられる。   Of these binders, PTFE is preferable, and PTFE dispersion is more preferable.

また、バインダーの配合割合は、電極材料(後述)の固形分100質量部に対して、例えば、4〜20質量部、好ましくは、4〜10質量部である。   Moreover, the mixture ratio of a binder is 4-20 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of an electrode material (after-mentioned), Preferably, it is 4-10 mass parts.

なお、電極材料(後述)の作製においては、必要により、さらに、混合物の粘度を調節するため増粘剤などの添加剤を添加することもできる。   In the production of the electrode material (described later), an additive such as a thickener can be added as necessary to adjust the viscosity of the mixture.

増粘剤としては、例えば、公知の増粘剤が挙げられ、好ましくは、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。   As a thickener, a well-known thickener is mentioned, for example, Preferably, carboxymethylcellulose is mentioned.

このような増粘剤を添加するタイミングは、溶媒投入前、溶媒投入時およびバインダー投入時のいずれであってもよいが、好ましくは、溶媒投入前である。   The timing at which such a thickener is added may be before the solvent is added, when the solvent is added, or when the binder is added, but is preferably before the solvent is added.

増粘剤の配合割合は、電極材料(後述)の固形分100質量部に対して、固形分換算で、例えば、1〜10質量部、好ましくは、1〜5質量部である。   The blending ratio of the thickener is, for example, 1 to 10 parts by mass, preferably 1 to 5 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the solid content of the electrode material (described later).

そして、複合粒子、溶媒、バインダーおよび必要により添加される添加剤の混合物を攪拌後、得られた混合物のスラリーを、電極材料として、集電体の表面に塗布し、乾燥させることにより電極シートを得る。   Then, after stirring the mixture of composite particles, solvent, binder and additives added as necessary, the resulting slurry of the mixture is applied as an electrode material to the surface of the current collector and dried to form an electrode sheet. obtain.

集電体としては、例えば、アルミニウム箔(例えば、エッチング処理したアルミニウム箔など)、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などの金属箔が挙げられる。   Examples of the current collector include metal foils such as aluminum foil (eg, etched aluminum foil), copper foil, stainless steel foil, and nickel foil.

これら集電体のなかでは、好ましくは、エッチング処理したアルミニウム箔が挙げられる。   Among these current collectors, preferably, an aluminum foil subjected to etching treatment is used.

次いで、例えば、電極シートを所定形状(例えば、矩形状、円形状)に打ち抜く。これにより、複合粒子が含有された正極2が得られる。   Next, for example, the electrode sheet is punched into a predetermined shape (for example, a rectangular shape or a circular shape). Thereby, the positive electrode 2 containing the composite particles is obtained.

このような方法により得られる正極2の厚さは、リチウム−硫黄電池1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、厚さが30〜150μmであって、集電体を除く厚さが10〜140μmである。   The thickness of the positive electrode 2 obtained by such a method varies depending on the scale of the lithium-sulfur battery 1. For example, in the lab scale, the thickness is 30 to 150 μm and the thickness excluding the current collector is 10. ~ 140 μm.

また、正極2の大きさは、リチウム−硫黄電池1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、例えば、矩形状の場合には、長手方向長さが、例えば、10〜200mm、好ましくは、10〜100mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さが、例えば、10〜200mm、好ましくは、10〜100mmであり、また、円形状の場合には、直径が、例えば、5〜30mm、好ましくは、5〜20mmである。   Moreover, although the magnitude | size of the positive electrode 2 changes with scales of the lithium-sulfur battery 1, for example, in a lab scale, for example, in the case of a rectangular shape, the length in the longitudinal direction is, for example, 10 to 200 mm, preferably 10 to 100 mm, the length orthogonal to the longitudinal direction (width direction) is, for example, 10 to 200 mm, preferably 10 to 100 mm. In the case of a circular shape, the diameter is, for example, 5 to 30 mm. The thickness is preferably 5 to 20 mm.

負極3は、例えば、リチウム箔を所定形状(例えば、矩形状、円形状)に打ち抜き、形成される。   The negative electrode 3 is formed, for example, by punching lithium foil into a predetermined shape (for example, a rectangular shape or a circular shape).

負極3の厚さは、リチウム−硫黄電池1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、厚さが30〜200μm、好ましくは、50〜200μmである。   The thickness of the negative electrode 3 varies depending on the scale of the lithium-sulfur battery 1. For example, in the lab scale, the thickness is 30 to 200 μm, preferably 50 to 200 μm.

また、負極3の大きさは、リチウム−硫黄電池1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、例えば、矩形状の場合には、長手方向長さが、例えば、10〜200mm、好ましくは、10〜100mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さが、例えば、10〜200mm、好ましくは、10〜100mmであり、また、円形状の場合には、直径が、例えば、5〜30mm、好ましくは、5〜20mmである。   Moreover, although the magnitude | size of the negative electrode 3 changes with scales of the lithium-sulfur battery 1, for example, in a lab scale, for example, in the case of a rectangular shape, the length in the longitudinal direction is, for example, 10 to 200 mm, preferably 10 to 100 mm, the length orthogonal to the longitudinal direction (width direction) is, for example, 10 to 200 mm, preferably 10 to 100 mm. In the case of a circular shape, the diameter is, for example, 5 to 30 mm. The thickness is preferably 5 to 20 mm.

セパレータ4としては、例えば、ガラス繊維、セラミックス繊維、ウィスカなどの無機繊維、例えば、セルロースなどの天然繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなどの有機繊維などからなるセパレータが挙げられる。   Examples of the separator 4 include separators made of inorganic fibers such as glass fibers, ceramic fibers, and whiskers, natural fibers such as cellulose, and organic fibers such as polyolefin and polyester.

これらセパレータのなかでは、好ましくは、セラミックス繊維からなるセパレータが挙げられる。   Among these separators, a separator made of ceramic fibers is preferable.

このようなセパレータ4の厚みは、具体的には、リチウム−硫黄電池1のスケールにより異なるが、ラボスケールでは、例えば、100〜1000μm、好ましくは、200〜500μmである。   Specifically, the thickness of the separator 4 varies depending on the scale of the lithium-sulfur battery 1, but is 100 to 1000 μm, preferably 200 to 500 μm, for example, on a lab scale.

また、セパレータ4の大きさは、リチウム−硫黄電池1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、例えば、矩形状の場合には、長手方向長さが、例えば、5〜240mm、好ましくは、10〜100mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さが、例えば、5〜240mm、好ましくは、10〜100mmであり、また、円形状の場合には、直径が、例えば、6〜36mm、好ましくは、6〜24mmである。   Moreover, although the magnitude | size of the separator 4 changes with scales of the lithium-sulfur battery 1, for example, in a lab scale, for example, in the case of a rectangular shape, the longitudinal length is, for example, 5 to 240 mm, preferably The length (direction in the width direction) perpendicular to the longitudinal direction is 10 to 100 mm, for example, 5 to 240 mm, preferably 10 to 100 mm. In the case of a circular shape, the diameter is 6 to 36 mm, for example. The thickness is preferably 6 to 24 mm.

さらに、セパレータ4の大きさ(面積)は、正極2の大きさ(面積)によって異なるが、例えば、正極の大きさ(面積)よりも大きく設定される。例えば、正極2の大きさ(面積)に対して、1.10〜2.56倍、好ましくは、1.21〜1.44倍である。   Further, the size (area) of the separator 4 varies depending on the size (area) of the positive electrode 2, but is set larger than the size (area) of the positive electrode, for example. For example, it is 1.10 to 2.56 times, preferably 1.21 to 1.44 times the size (area) of the positive electrode 2.

また、セパレータ4は、好ましくは、正極2と相似形である。   The separator 4 is preferably similar to the positive electrode 2.

電解液5は、リチウムイオンを含む有機溶媒からなり、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解させることにより調製される。   The electrolytic solution 5 is made of an organic solvent containing lithium ions, and is prepared, for example, by dissolving a lithium salt in the organic solvent.

リチウム塩としては、例えば、LiClO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiCSO、LiC17SO、LiB[C(CF−3,5]、LiB(C、LiB[C(CF)−4]、LiBF、LiPFなどのリチウム塩、例えば、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムビスパーフルオロエタンスルホニルイミド、リチウムトリストリフルオロメタンスルホニルメチドなどの硫黄を含有するリチウム塩などが挙げられる。なお、上式中[C(CF−3,5]は,フェニル基の3位と5位に、[C(CF)−4]はフェニル基の4位に、それぞれ−CFが置換されているものを意味する。 Examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 8 F 17 SO 3 , LiB [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 − 3, 5] 4 , LiB (C 6 F 5 ) 4 , LiB [C 6 H 4 (CF 3 ) -4] 4 , LiBF 4 , LiPF 6 and other lithium salts such as lithium bistrifluoromethanesulfonylimide, lithium Examples thereof include lithium salts containing sulfur such as bisperfluoroethanesulfonylimide and lithium tristrifluoromethanesulfonylmethide. In the above formula, [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 -3, 5] is the 3rd and 5th positions of the phenyl group, and [C 6 H 4 (CF 3 ) -4] is the 4th position of the phenyl group. Each of which is substituted with —CF 3 .

これらリチウム塩は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These lithium salts may be used alone or in combination.

また、これらリチウム塩のなかでは、好ましくは、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミドが挙げられる。   Of these lithium salts, lithium bistrifluoromethanesulfonylimide is preferable.

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、プロピレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカーボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの炭酸エステル、例えば、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン誘導体などのエーテル類、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸などの無水カルボン酸などが挙げられる。   Examples of the organic solvent include propylene carbonate, propylene carbonate derivatives, ethylene carbonate, ethylene carbonate derivatives, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and the like, for example, 1,2-dimethoxyethane, 1,3 -Ethers such as dioxolane, tetrahydrofuran and tetrahydrofuran derivatives, and carboxylic anhydrides such as maleic anhydride, succinic anhydride and phthalic anhydride.

これら有機溶媒は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These organic solvents may be used alone or in combination.

また、これら有機溶媒のなかでは、好ましくは、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソランが挙げられ、さらに好ましくは、1,2−ジメトキシエタンおよび1,3−ジオキソランの混合溶媒が挙げられる。   Of these organic solvents, 1,2-dimethoxyethane and 1,3-dioxolane are preferable, and a mixed solvent of 1,2-dimethoxyethane and 1,3-dioxolane is more preferable. .

また、電解液5のリチウム塩の濃度は、例えば、0.5〜5mol/L、好ましくは、1.5〜2.5mol/Lである。   Moreover, the density | concentration of the lithium salt of the electrolyte solution 5 is 0.5-5 mol / L, for example, Preferably, it is 1.5-2.5 mol / L.

次いで、リチウム−硫黄電池1の作製について説明する。   Next, production of the lithium-sulfur battery 1 will be described.

リチウム−硫黄電池1を作製するには、例えば、まず、正極2およびセパレータ4に、電解液5を含浸させる。そして、セパレータ4の一方側に正極2を、他方側に負極3を、それら(セパレータ4、正極2、負極3)の重心が積層方向に一致するように積層した後、それらをガスケット6に収容する。   In order to produce the lithium-sulfur battery 1, for example, first, the positive electrode 2 and the separator 4 are impregnated with the electrolytic solution 5. Then, after laminating the positive electrode 2 on one side of the separator 4 and the negative electrode 3 on the other side so that the centers of gravity (separator 4, positive electrode 2 and negative electrode 3) coincide with the laminating direction, they are accommodated in the gasket 6. To do.

含浸させる時間は、例えば、1〜30分、好ましくは、5〜20分である。   The impregnation time is, for example, 1 to 30 minutes, preferably 5 to 20 minutes.

積層されたセパレータ4は、正極2を正極2と負極3との対向方向に投影したときに、正極2の投影面の周囲に位置するマージン部7を有する。   The laminated separator 4 has a margin portion 7 positioned around the projection surface of the positive electrode 2 when the positive electrode 2 is projected in the facing direction of the positive electrode 2 and the negative electrode 3.

マージン部7の周方向と直交する幅(以下、「マージン部7の幅」と記載する。)は、下限値が、0.5mm以上、好ましくは、1mm以上である。また、上限値が、正極2と、セパレータ4とが相似形であり、正極2の面積に対する、セパレータ4の面積が、2.56倍であり、正極2の重心と、セパレータ4の重心とを、正極2と負極3との対向方向に一致させたときに形成されるマージン部7の最大幅に相当する。   The lower limit of the width perpendicular to the circumferential direction of the margin portion 7 (hereinafter referred to as “width of the margin portion 7”) is 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more. Further, the upper limit is that the positive electrode 2 and the separator 4 are similar in shape, the area of the separator 4 is 2.56 times the area of the positive electrode 2, and the center of gravity of the positive electrode 2 and the center of gravity of the separator 4 are This corresponds to the maximum width of the margin portion 7 formed when the positive electrode 2 and the negative electrode 3 coincide with each other in the facing direction.

次に、図2〜4を参照して、マージン部7の幅の上限値について、より具体的に説明する。   Next, the upper limit value of the width of the margin portion 7 will be described more specifically with reference to FIGS.

図2には、正極2が、直径10mmの円形状の場合における、マージン部7の幅の上限値が示されている。マージン部7の幅の上限値を規定するには、まず、正極2が、面積25πmmの円形状であるので、セパレータ4が、正極2の面積の2.56倍である面積64πmmの円形状の場合を想定する。つまり、セパレータ4は、直径16mmの円形状である。そして、正極2の重心と、セパレータ4の重心とを、正極2と負極3との対向方向に一致させたときに、形成されるマージン部7の幅が、マージン部7の幅の上限値に相当する。 FIG. 2 shows an upper limit value of the width of the margin portion 7 when the positive electrode 2 has a circular shape with a diameter of 10 mm. In order to define the upper limit value of the width of the margin portion 7, first, since the positive electrode 2 has a circular shape with an area of 25πmm 2 , the separator 4 has a circle with an area of 64πmm 2 that is 2.56 times the area of the positive electrode 2. Assume a shape. That is, the separator 4 has a circular shape with a diameter of 16 mm. When the center of gravity of the positive electrode 2 and the center of gravity of the separator 4 are made to coincide with the opposing direction of the positive electrode 2 and the negative electrode 3, the width of the margin part 7 to be formed becomes the upper limit value of the width of the margin part 7. Equivalent to.

すなわち、正極2が、直径10mmの円形状の場合における、マージン部7の幅の上限値は、3mmであり、許容されるマージン部7の幅の範囲は、0.5mm〜3mmである。なお、図2に、かかる場合に許容されるマージン部7の幅の範囲を斜線領域として示す。   That is, when the positive electrode 2 has a circular shape with a diameter of 10 mm, the upper limit value of the width of the margin portion 7 is 3 mm, and the allowable range of the width of the margin portion 7 is 0.5 mm to 3 mm. In FIG. 2, the range of the width of the margin portion 7 allowed in such a case is shown as a hatched area.

図3には、正極2が、一辺の長さ25mmの正方形の場合における、マージン部7の幅の上限値が示されている。マージン部7の幅の上限値を規定するには、まず、正極2が、面積625mmの正方形であるので、セパレータ4が、正極2の面積の2.56倍である面積1600mmの正方形の場合を想定する。つまり、セパレータ4は、一辺の長さが40mmの正方形である。そして、正極2の重心と、セパレータ4の重心とを、正極2と負極3との対向方向に一致させたときに、形成されるマージン部7の幅が、マージン部7の幅の上限値に相当する。 FIG. 3 shows an upper limit value of the width of the margin portion 7 in the case where the positive electrode 2 is a square having a side length of 25 mm. In order to define the upper limit value of the width of the margin portion 7, first, since the positive electrode 2 is a square having an area of 625 mm 2 , the separator 4 is a square having an area of 1600 mm 2 that is 2.56 times the area of the positive electrode 2. Assume a case. That is, the separator 4 is a square having a side length of 40 mm. When the center of gravity of the positive electrode 2 and the center of gravity of the separator 4 are made to coincide with the opposing direction of the positive electrode 2 and the negative electrode 3, the width of the margin part 7 to be formed becomes the upper limit value of the width of the margin part 7. Equivalent to.

すなわち、正極2が、一辺の長さ25mmの正方形の場合における、マージン部7の幅の上限値は、7.5mmであり、許容されるマージン部7の幅の範囲は、0.5mm〜7.5mmである。なお、図3に、かかる場合に許容されるマージン部7の幅の範囲を斜線領域として示す。   That is, when the positive electrode 2 is a square having a side length of 25 mm, the upper limit value of the width of the margin portion 7 is 7.5 mm, and the allowable width range of the margin portion 7 is 0.5 mm to 7 mm. .5 mm. FIG. 3 shows the range of the width of the margin portion 7 allowed in such a case as a hatched area.

図4には、正極2が、長手方向長さ20mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さ10mmの矩形状の場合における、マージン部7の幅の上限値が示されている。マージン部7の幅の上限値を規定するには、まず、正極2が、面積200mmの矩形状であるので、セパレータ4が、正極2と相似形であり、面積が正極2の面積の2.56倍である面積512mmの矩形状の場合を想定する。つまり、セパレータ4は、長手方向長さ32mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さ16mmの矩形状である。そして、正極2の重心と、セパレータ4の重心とを、正極2と負極3との対向方向に一致させたときに、形成されるマージン部7の幅は、3mmあるいは6mmである。そのうち、マージン部7の幅の上限値は、マージン部7の最大幅に相当するので、6mmである。 FIG. 4 shows an upper limit value of the width of the margin portion 7 in the case where the positive electrode 2 has a rectangular shape with a length of 20 mm in the longitudinal direction and a length of 10 mm in the direction orthogonal to the longitudinal direction (width direction). In order to define the upper limit value of the width of the margin portion 7, first, since the positive electrode 2 has a rectangular shape with an area of 200 mm 2 , the separator 4 is similar to the positive electrode 2, and the area is 2 of the area of the positive electrode 2. Assume a rectangular shape with an area of 512 mm 2 which is .56 times. That is, the separator 4 has a rectangular shape with a length in the longitudinal direction of 32 mm and a length (direction in the width direction) orthogonal to the longitudinal direction of 16 mm. And when the gravity center of the positive electrode 2 and the gravity center of the separator 4 are made to correspond to the opposing direction of the positive electrode 2 and the negative electrode 3, the width | variety of the margin part 7 formed is 3 mm or 6 mm. Among these, the upper limit value of the width of the margin portion 7 corresponds to the maximum width of the margin portion 7 and is 6 mm.

すなわち、正極2が、長手方向長さ20mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さ10mmの矩形状の場合における、許容されるマージン部7の幅の範囲は、0.5mm〜6mmである。なお、図4に、かかる場合に許容されるマージン部7の幅の範囲を斜線領域として示す。   That is, when the positive electrode 2 has a rectangular shape with a length of 20 mm in the longitudinal direction and a length of 10 mm in the direction orthogonal to the longitudinal direction (width direction), the allowable range of the width of the margin portion 7 is 0.5 mm to 6 mm. is there. In FIG. 4, the range of the width of the margin portion 7 allowed in such a case is shown as a hatched area.

このように、セパレータ4が、マージン部7を有し、マージン部7の幅の範囲を、上記のように規定すると、正極2と負極3との短絡を防止することができながら、正極2から電解液5へ溶出する硫黄イオンの拡散を抑制することができる。   As described above, when the separator 4 has the margin portion 7 and the range of the width of the margin portion 7 is defined as described above, the positive electrode 2 and the negative electrode 3 can be prevented from being short-circuited. Diffusion of sulfur ions eluted into the electrolytic solution 5 can be suppressed.

そのため、充放電サイクルを繰り返しても、二次電池のエネルギー密度の低下を抑制することができる。   Therefore, even if it repeats a charging / discharging cycle, the fall of the energy density of a secondary battery can be suppressed.

次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例および比較例により限定されるものではない。
実施例1
1.電極活物質の調製
硫黄(Strem Chemicals社製、純度:99.999%)60質量部と、導電性材料(ケッチェンブラック、ライオン社製、平均粒径(メジアン径):17μm)30質量部とを、ボールミル(加熱式遊星回転ボールミル、伊藤製作所社製)の容器に仕込み、120℃で加熱しながら、2時間、200rpmで混合した。これにより、硫黄および導電性材料を含有する複合粒子を作製した。
2.正極の作製
ボールミルの容器内において、作製された複合粒子に増粘剤(カルボキシメチルセルロース、ダイセル化学工業社製)の1%水溶液を、固形分換算で2質量部添加して、室温で1時間混合した。次いで、水を加えて、室温で10分間混合した。
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited by these Examples and comparative examples.
Example 1
1. Preparation of electrode active material 60 parts by mass of sulfur (manufactured by Strem Chemicals, purity: 99.999%), 30 parts by mass of conductive material (Ketjen Black, manufactured by Lion, average particle diameter (median diameter): 17 μm) Was charged in a container of a ball mill (heated planetary rotating ball mill, manufactured by Ito Seisakusho) and mixed at 200 rpm for 2 hours while heating at 120 ° C. As a result, composite particles containing sulfur and a conductive material were produced.
2. Preparation of positive electrode In a ball mill container, add 2 parts by mass of a 1% aqueous solution of a thickener (carboxymethylcellulose, manufactured by Daicel Chemical Industries) to the prepared composite particles, and mix at room temperature for 1 hour. did. Water was then added and mixed for 10 minutes at room temperature.

その後、バインダー(PTFEディスパーション)を、固形分換算で8質量部加え、室温で45分間攪拌することによって、混合物のスラリーを調製した。   Thereafter, 8 parts by mass of a binder (PTFE dispersion) was added in terms of solid content, and the mixture was stirred at room temperature for 45 minutes to prepare a slurry of the mixture.

次いで、調製されたスラリーを、エッチング処理したアルミニウム箔(集電体)の表面に塗布し、室温で一晩乾燥することによって電極シート(厚さ120μm)を作製した。   Next, the prepared slurry was applied to the surface of an etched aluminum foil (current collector), and dried at room temperature overnight to produce an electrode sheet (thickness 120 μm).

次いで、乾燥後の電極シートを、直径10mmの円形状に打ち抜いた。以上の操作により、正極を作製した。
3.負極の作製
リチウム箔(厚さ150μm)を、直径10mmの円形状に打ち抜くことにより、負極
を作製した。
4.セパレータの作製
厚さ400μmのセラミックスフィルタ(ADVANTEC社製 GB−100R)を、直径11mmの円形状に打ち抜くことにより、セパレータを作製した。
5.電解液の調製
リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミドを、濃度が2mol/Lとなるように、1,2−ジメトキシエタンおよび1,3−ジオキソランの混合溶媒(体積比9:1)に溶解することにより、電解液を調製した。
6.試験用コインセルの組み立て
電解液0.5〜1.0mLを正極およびセパレータに、10分間含浸させた。
Next, the dried electrode sheet was punched into a circular shape having a diameter of 10 mm. The positive electrode was produced by the above operation.
3. Production of Negative Electrode A negative electrode was produced by punching out lithium foil (thickness 150 μm) into a circular shape having a diameter of 10 mm.
4). Production of Separator A separator was produced by punching a ceramic filter (GB-100R, manufactured by ADVANTEC) into a circular shape having a diameter of 11 mm.
5. Preparation of electrolyte solution By dissolving lithium bistrifluoromethanesulfonylimide in a mixed solvent of 1,2-dimethoxyethane and 1,3-dioxolane (volume ratio 9: 1) so as to have a concentration of 2 mol / L, An electrolyte solution was prepared.
6). Assembling of test coin cell The positive electrode and the separator were impregnated with 0.5 to 1.0 mL of an electrolytic solution for 10 minutes.

そして、セパレータの一方側に正極を、他方側に負極を、それらの重心が積層方向に一致するように積層し、試験用コインセルを作製した。なお、このように積層されたセパレータは、正極を正極と負極との対向方向に投影したときに、正極の投影面の周囲に位置するマージン部を有していた。マージン部の幅は、0.5mmであった。
実施例2
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径12mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、1mmであった。
実施例3
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径13mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、1.5mmであった。
実施例4
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径14mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、2mmであった。
実施例5
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径16mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、3mmであった。
比較例1
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径18mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、4mmであった。
比較例2
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径22mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、6mmであった。
比較例3
セパレータの作製において、上記のセラミックスフィルタを、直径25mmの円形状に打ち抜いた以外は、実施例1と同様にして、試験用コインセルを作製した。なお、セパレータのマージン部の幅は、7.5mmであった。
7.充放電試験
各実施例および各比較例で組み立てた試験用コインセルに対して、1サイクルあたり、1.5〜2.7Vの電位範囲(電流密度:0.6mA/cm)で、充放電試験を実施した。
Then, a positive electrode was placed on one side of the separator, a negative electrode was placed on the other side, and the center of gravity was aligned with the stacking direction to produce a test coin cell. In addition, the separator laminated | stacked in this way had the margin part located around the projection surface of a positive electrode, when a positive electrode was projected in the opposing direction of a positive electrode and a negative electrode. The width of the margin part was 0.5 mm.
Example 2
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 12 mm. The width of the margin part of the separator was 1 mm.
Example 3
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 13 mm. The width of the margin part of the separator was 1.5 mm.
Example 4
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 14 mm. The width of the separator margin was 2 mm.
Example 5
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 16 mm. The width of the margin part of the separator was 3 mm.
Comparative Example 1
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 18 mm. The width of the margin part of the separator was 4 mm.
Comparative Example 2
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 22 mm. The width of the margin part of the separator was 6 mm.
Comparative Example 3
In the production of the separator, a test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the ceramic filter was punched into a circular shape having a diameter of 25 mm. The width of the margin part of the separator was 7.5 mm.
7). Charging / discharging test With respect to the test coin cell assembled in each example and each comparative example, charging / discharging test was performed in a potential range of 1.5 to 2.7 V per cycle (current density: 0.6 mA / cm 2 ). Carried out.

図5に、実施例および比較例の充放電サイクルにおける容量密度の変化を示す充放電曲線を示す。なお、図5の縦軸において「mAh/g(硫黄)」で示される単位は、正極に含有される硫黄系電極活物質の1g当りの容量(mAh)を示す。   In FIG. 5, the charging / discharging curve which shows the change of the capacity density in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example is shown. The unit indicated by “mAh / g (sulfur)” on the vertical axis in FIG. 5 indicates the capacity (mAh) per gram of the sulfur-based electrode active material contained in the positive electrode.

図6に、実施例および比較例の充放電サイクルにおけるエネルギー密度の変化を示す充放電曲線を示す。なお、図6の縦軸において「Wh/kg(電極)」で示される単位は、電極(正極)1kg当りのエネルギー(Wh)を示す。   In FIG. 6, the charging / discharging curve which shows the change of the energy density in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example is shown. The unit indicated by “Wh / kg (electrode)” on the vertical axis in FIG. 6 represents energy (Wh) per kg of electrode (positive electrode).

1 リチウム−硫黄電池
2 正極
3 負極
4 セパレータ
7 マージン部
1 Lithium-sulfur battery 2 Positive electrode 3 Negative electrode 4 Separator 7 Margin

Claims (1)

硫黄系電極活物質と、導電性材料とを含有する正極と、
前記正極に対して間隔を隔てて対向配置される負極と、
前記負極と前記正極との間に介在されるセパレータとを備える二次電池であって、
前記セパレータは、前記正極を前記正極と前記負極との対向方向に投影したときに、前記正極の投影面の周囲に位置するマージン部を有し、
前記マージン部の周方向と直交する幅の下限値が、0.5mm以上であり、
前記幅の上限値が、
前記正極と、前記セパレータとが相似形であり、
前記正極の面積に対する、前記セパレータの面積が、2.56倍であり、
前記正極の重心と、前記セパレータの重心とを、前記正極と前記負極との対向方向に一致させたときに形成される前記マージン部の前記最大幅に相当することを特徴とする、二次電池。
A positive electrode containing a sulfur-based electrode active material and a conductive material;
A negative electrode disposed opposite to the positive electrode at an interval;
A secondary battery comprising a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode,
The separator has a margin portion located around the projection surface of the positive electrode when the positive electrode is projected in the facing direction of the positive electrode and the negative electrode;
The lower limit value of the width orthogonal to the circumferential direction of the margin portion is 0.5 mm or more,
The upper limit of the width is
The positive electrode and the separator are similar in shape,
The area of the separator is 2.56 times the area of the positive electrode,
The secondary battery is characterized in that it corresponds to the maximum width of the margin portion formed when the center of gravity of the positive electrode and the center of gravity of the separator coincide with each other in the opposing direction of the positive electrode and the negative electrode. .
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