JP2012079560A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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真輔 松野
Toru Yajima
亨 矢嶋
Yuki Otani
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Yoshinao Tatebayashi
義直 舘林
Hideki Satake
秀喜 佐竹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent life performance in which generation of gas is reduced during storage.SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery 1 includes a positive electrode 3, a negative electrode 4 having a negative electrode layer, and a nonaqueous electrolyte. The negative electrode layer contains a lithium titanium oxide. The negative electrode layer has a first region of low lithium concentration, and a second region of high lithium concentration existing around the first region, and satisfies a following formula (I). T<T, where (I)Tis the ratio of tetravalent titanium among titanium atoms in the lithium titanium oxide in the first region, and Tis the ratio of tetravalent titanium among titanium atoms in the lithium titanium oxide in the second region.

Description

本発明の実施形態は、非水電解質二次電池に関する。   Embodiments described herein relate generally to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、Li4Ti5O12のようなリチウムチタン酸化物を負極活物質として用いた高エネルギー密度の非水電解質二次電池が開発されている。リチウムチタン酸化物は、充放電に伴う体積変化が殆ど無いため電池の厚さの変化が極めて小さい。また、通常の充放電使用範囲における負極の電位が0.4V(対Li/Li+)以上であるため、非水電解質の分解反応による被膜形成が生じにくい。よって、リチウムチタン酸化物を負極活物質として用いた電池は、優れた電池特性を有している。 In recent years, high energy density non-aqueous electrolyte secondary batteries using a lithium titanium oxide such as Li 4 Ti 5 O 12 as a negative electrode active material have been developed. Lithium titanium oxide has very little change in the thickness of the battery because there is almost no volume change associated with charge / discharge. In addition, since the potential of the negative electrode in the normal charge / discharge operating range is 0.4 V (vs. Li / Li + ) or more, film formation due to the decomposition reaction of the nonaqueous electrolyte hardly occurs. Therefore, a battery using lithium titanium oxide as a negative electrode active material has excellent battery characteristics.

しかしながら、リチウムチタン酸化を負極活物質として用いた電池では、50%以下のような低いSOC状態において、高温環境下で保管したときにガスが発生しやすいという問題がある。貯蔵時に多量のガスが発生すると、電池内圧の上昇や電池の塑性変形をもたらす恐れがあり、また電池の内部抵抗が上昇して寿命性能が低下するという問題があった。   However, a battery using lithium titanium oxidation as a negative electrode active material has a problem that gas is easily generated when stored in a high temperature environment in a low SOC state of 50% or less. When a large amount of gas is generated during storage, there is a risk that the internal pressure of the battery will increase and the battery will be plastically deformed, and the internal resistance of the battery will increase and the life performance will decrease.

特開2004−355977号公報JP 2004-355977 A 特開2005−26145号公報JP 2005-26145 A

M.Q. Snyder et al. ,Appl. Surface Science, 253 (2007) 9336M.Q.Snyder et al., Appl.Surface Science, 253 (2007) 9336

高温貯蔵時におけるガス発生が抑制され、且つ、優れた寿命性能を有する非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that suppresses gas generation during high-temperature storage and has excellent life performance.

実施形態によれば、正極と、負極層を含む負極と、非水電解質とを含む非水電解質二次電池が提供される。該非水電解質二次電池において、前記負極層はリチウムチタン酸化物を含み、リチウム濃度が低い第1領域と、前記第1領域の周囲に存在する、リチウム濃度が高い第2領域とを有し、下記式(I)を満たす。   According to the embodiment, a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode, a negative electrode including a negative electrode layer, and a nonaqueous electrolyte is provided. In the non-aqueous electrolyte secondary battery, the negative electrode layer includes lithium titanium oxide, and includes a first region having a low lithium concentration and a second region having a high lithium concentration present around the first region, The following formula (I) is satisfied.

2<T1 (I)
1は前記第1領域における前記リチウムチタン酸化物中のチタン原子のうちの四価のチタンの割合であり、T2は前記第2領域における前記リチウムチタン酸化物中のチタン原子のうちの四価のチタンの割合である。
T 2 <T 1 (I)
T 1 is a ratio of tetravalent titanium among titanium atoms in the lithium titanium oxide in the first region, and T 2 is four of titanium atoms in the lithium titanium oxide in the second region. Is the proportion of titanium of valence.

実施形態の非水電解質二次電池を模式的に示す切欠斜視図。FIG. 2 is a cutaway perspective view schematically showing the nonaqueous electrolyte secondary battery of the embodiment. 一つの実施形態における負極表面の模式図。The schematic diagram of the negative electrode surface in one embodiment. 他の実施形態における負極表面の模式図。The schematic diagram of the negative electrode surface in other embodiment. 実施形態の非水電解質二次電池の製造工程の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte secondary battery of embodiment. 実施形態の非水電解質二次電池の製造工程の他の例を示す模式図。The schematic diagram which shows the other example of the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte secondary battery of embodiment. 実施例1の負極表面のXPS測定図。FIG. 3 is an XPS measurement diagram of the negative electrode surface of Example 1.

以下、実施形態に係る非水電解質二次電池を、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、薄型非水電解質二次電池1の部分切欠斜視図である。扁平型の電極群2は、正極3、負極4、及びセパレータ5から構成されている。正極3と負極4は、間にセパレータ5を介して積層される。この積層体を扁平形状に捲回することにより電極群2が形成される。正極3には帯状の正極端子6が電気的に接続されている。負極4には帯状の負極端子7が電気的に接続されている。電極群2は、ラミネートフィルム製の外装袋8内に正極端子6及び負極端子7の端部を外装袋8から延出させた状態で収容されている。ラミネートフィルム製外装袋8内には、図示しない非水電解液が収容されている。ラミネートフィルム製外装袋8の開口部を、正極端子6及び負極端子7が延出した状態でヒートシールすることにより、電極群2及び非水電解液が密封される。   FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a thin nonaqueous electrolyte secondary battery 1. The flat electrode group 2 includes a positive electrode 3, a negative electrode 4, and a separator 5. The positive electrode 3 and the negative electrode 4 are stacked with a separator 5 interposed therebetween. The electrode group 2 is formed by winding this laminated body into a flat shape. A belt-like positive electrode terminal 6 is electrically connected to the positive electrode 3. A strip-like negative electrode terminal 7 is electrically connected to the negative electrode 4. The electrode group 2 is accommodated in an outer bag 8 made of a laminate film with the ends of the positive electrode terminal 6 and the negative electrode terminal 7 extended from the outer bag 8. A non-aqueous electrolyte solution (not shown) is accommodated in the laminate film outer bag 8. The electrode group 2 and the non-aqueous electrolyte are sealed by heat-sealing the opening of the laminated film-made exterior bag 8 with the positive electrode terminal 6 and the negative electrode terminal 7 extended.

以下、負極、正極、非水電解液、セパレータ及び外装部材について詳述する。   Hereinafter, the negative electrode, the positive electrode, the non-aqueous electrolyte, the separator, and the exterior member will be described in detail.

1)負極
負極は、集電体及び負極層を備える。負極層は、集電体の片面又は両面に形成される。負極層は、負極活物質、導電剤及び結着剤を含む。負極活物質としては、リチウムチタン酸化物が用いられる。
1) Negative electrode The negative electrode includes a current collector and a negative electrode layer. The negative electrode layer is formed on one side or both sides of the current collector. The negative electrode layer includes a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder. As the negative electrode active material, lithium titanium oxide is used.

本実施形態における負極層の部分模式図を図2に示す。負極層は、リチウム濃度が低い第1領域21と、前記第1領域21の周囲に存在する、リチウム濃度が高い第2領域22とを有する。   The partial schematic diagram of the negative electrode layer in this embodiment is shown in FIG. The negative electrode layer includes a first region 21 having a low lithium concentration and a second region 22 having a high lithium concentration present around the first region 21.

ここで、負極層におけるリチウム濃度について説明する。充電途中の負極において、リチウムチタン酸化物は、Li7Ti5O12とLi4Ti5O12の二相が混合した状態で存在する。充電深度(State of Charge;SOC)が同じである場合、Li7Ti5O12とLi4Ti5O12の総量に対するLi7Ti5O12の量(以降、「Li7Ti5O12の存在比率」と称する)は、負極の何れの箇所でも同じである。例えば、SOC50%の場合、Li7Ti5O12とLi4Ti5O12の割合は50:50であり、Li7Ti5O12の存在比率は50%である。 Here, the lithium concentration in the negative electrode layer will be described. In the negative electrode during charging, the lithium titanium oxide exists in a state where two phases of Li 7 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 are mixed. Of charge; if (State of Charge SOC) are the same, the Li 7 Ti 5 O 12 with respect to the total amount of the Li 7 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 amount (hereinafter, the "Li 7 Ti 5 O 12 The abundance ratio ”is the same at any location of the negative electrode. For example, when the SOC is 50%, the ratio of Li 7 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 is 50:50, and the existing ratio of Li 7 Ti 5 O 12 is 50%.

しかしながら、本実施形態における電池に含まれる負極層は、Li7Ti5O12の存在比率が異なる二以上の領域を有する。これは例えば、ある任意の領域においてはLi7Ti5O12とLi4Ti5O12の割合が60:40であって、Li7Ti5O12の存在比率が60%であり、一方、他の領域においてはLi7Ti5O12とLi4Ti5O12の割合が40:60であって、Li7Ti5O12の存在比率が40%であるという状態である。 However, the negative electrode layer included in the battery in the present embodiment has two or more regions with different abundance ratios of Li 7 Ti 5 O 12 . For example, in any given region, the ratio of Li 7 Ti 5 O 12 to Li 4 Ti 5 O 12 is 60:40 and the abundance ratio of Li 7 Ti 5 O 12 is 60%, In other regions, the ratio between Li 7 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 is 40:60, and the existing ratio of Li 7 Ti 5 O 12 is 40%.

ここで、Li7Ti5O12の存在比率が高い領域を「リチウム濃度が高い領域」と称し、Li7Ti5O12の存在比率が低い領域を「リチウム濃度が低い領域」と称する。 Here, a region where the abundance ratio of Li 7 Ti 5 O 12 is high is referred to as a “region with a high lithium concentration”, and a region where the abundance ratio of Li 7 Ti 5 O 12 is low is referred to as a “region with a low lithium concentration”.

Li4Ti5O12におけるTiの価数は+4であり、Li7Ti5O12におけるTi価数は+3.4(Ti4+:Ti3+=40:60)である。よって、負極層表面の任意の領域において、Tiの価数を測定し、Ti4+が他の領域より多いか少ないかを観察することにより、Li7Ti5O12の存在比率を決定することができ、これによってリチウム濃度の高低を決定することができる。 The valence of Ti in Li 4 Ti 5 O 12 is +4, and the Ti valence in Li 7 Ti 5 O 12 is +3.4 (Ti 4+ : Ti 3+ = 40: 60). Therefore, determine the abundance ratio of Li 7 Ti 5 O 12 by measuring the valence of Ti in any region of the negative electrode layer surface and observing whether Ti 4+ is more or less than other regions. Thus, the level of lithium concentration can be determined.

即ち、負極層表面の任意の領域において、Ti4+が他の領域より多い場合は、Li4Ti5O12が多い領域である。このような領域は、Li7Ti5O12の存在比率が低く、「リチウム濃度が低い領域」である。反対に、Ti4+が他の領域より少ない場合は、Li4Ti5O12が少ない領域である。このような領域は、Li7Ti5O12の存在比率が高く、「リチウム濃度が高い領域」である。 That is, in an arbitrary region on the surface of the negative electrode layer, when Ti 4+ is larger than other regions, the region is rich in Li 4 Ti 5 O 12 . Such a region is a “region where the concentration of Li 7 Ti 5 O 12 is low and the concentration of lithium is low”. On the other hand, when Ti 4+ is less than other regions, it is a region with less Li 4 Ti 5 O 12 . Such a region is a “region where the concentration of Li 7 Ti 5 O 12 is high and the lithium concentration is high”.

なお、Ti4+の量を比較するために、下式で表される、リチウムチタン酸化物中のチタン原子のうちの四価のチタンの割合(T)を用いることができ、これを「四価のチタンの存在比率」と称することとする。また、第1領域おける四価のチタンの存在比率をT1と表し、第2領域における四価のチタンの存在比率をT2と表すこととする。
T=(Ti4+/Ti)×100
ここで示すTiはチタンの総量であり、それに含まれるチタンの価数は、Ti3+及びTi4+のような任意の価数であってよい。
In order to compare the amount of Ti 4+ , the ratio (T) of tetravalent titanium among titanium atoms in lithium titanium oxide represented by the following formula can be used. It will be referred to as “abundance ratio of valence titanium”. Further, the abundance ratio of tetravalent titanium in the first region is represented as T 1, and the abundance ratio of tetravalent titanium in the second region is represented as T 2 .
T = (Ti 4+ / Ti) × 100
Ti shown here is the total amount of titanium, and the valence of titanium contained therein may be any valence such as Ti 3+ and Ti 4+ .

以上のことから、本実施形態の電池の負極層において、リチウム濃度が低い第1領域21と、リチウム濃度が高い第2領域22とは、下記式(I)を満たす関係を有する。   From the above, in the negative electrode layer of the battery of this embodiment, the first region 21 having a low lithium concentration and the second region 22 having a high lithium concentration have a relationship satisfying the following formula (I).

2<T1 (I)
負極層におけるTiの価数は、オージェ電子分光(AES)やX線分光(XPS)などの分光法を用いて測定することができる。
T 2 <T 1 (I)
The valence of Ti in the negative electrode layer can be measured using a spectroscopic method such as Auger electron spectroscopy (AES) or X-ray spectroscopy (XPS).

本実施形態に従って、リチウムチタン酸化物を含む負極層が、リチウム濃度が低い第1領域21とリチウム濃度が高い第2領域22とを有することにより、特に電池の充電深度(SOC)が低い状態において、ガス発生量を大幅に抑制することが可能である。   According to the present embodiment, the negative electrode layer containing lithium titanium oxide has the first region 21 having a low lithium concentration and the second region 22 having a high lithium concentration, so that the charging depth (SOC) of the battery is particularly low. It is possible to greatly reduce the gas generation amount.

電池の貯蔵時におけるガス発生は、負極が少なくとも95%以上放電した状態になるまで継続することが本発明者らによって確認されている。よって、放電がほとんど完了するまでガス発生が継続するといえる。リチウム濃度が低い領域は、リチウム濃度が高い領域よりも放電容量が低いため、第1領域21は第2領域22よりも先に放電反応が完了する。それ故、第1領域21からのガス発生量は第2領域22よりも少なく、負極に第1領域21が存在することにより、負極全体としてのガス発生量を減少させることが可能であると考えられる。またさらに、リチウム濃度が低い領域はリチウムイオンの拡散速度が速いため、第1領域21が存在することにより大電流特性を向上させることができる。   It has been confirmed by the present inventors that gas generation during storage of the battery continues until the negative electrode is at least 95% discharged. Therefore, it can be said that gas generation continues until the discharge is almost completed. Since the discharge capacity of the region having a low lithium concentration is lower than that of the region having a high lithium concentration, the discharge reaction of the first region 21 is completed before the second region 22. Therefore, the amount of gas generated from the first region 21 is less than that of the second region 22, and the presence of the first region 21 in the negative electrode can reduce the amount of gas generated as a whole of the negative electrode. It is done. Furthermore, since the region where the lithium concentration is low has a high diffusion rate of lithium ions, the presence of the first region 21 can improve the large current characteristics.

なお、負極活物質の量を減少することにより、ガスの発生量を減少させることも考えられる。しかしながら、負極でのガス発生は、電極表面近傍において生じるため、電極表面積、即ち、実際に正極と向かい合う面積が同じである場合には、ガスの発生量は変化しない。よって、負極活物質の量を減少させても、ガス発生の抑制効果は得られない。負極活物質の量を変化させずに電極表面積を減少させることによって、容量を維持したままガス発生量を減少させることは可能であるものの、放電レート特性やサイクル特性のような大電流特性が著しく悪化する。   It is also conceivable to reduce the amount of gas generated by reducing the amount of the negative electrode active material. However, since gas generation at the negative electrode occurs in the vicinity of the electrode surface, the amount of gas generation does not change when the electrode surface area, that is, the area that actually faces the positive electrode is the same. Therefore, even if the amount of the negative electrode active material is decreased, the effect of suppressing gas generation cannot be obtained. Although it is possible to reduce the amount of gas generated while maintaining the capacity by reducing the electrode surface area without changing the amount of the negative electrode active material, large current characteristics such as discharge rate characteristics and cycle characteristics are remarkably high. Getting worse.

本実施形態において、第1領域21は、一つの負極層に少なくとも1つ存在すればよい。即ち、負極集電体の両面に負極層が形成されている場合は、各負極層に少なくとも1つの第1領域21が存在すればよい。   In the present embodiment, it is sufficient that at least one first region 21 exists in one negative electrode layer. That is, when the negative electrode layer is formed on both surfaces of the negative electrode current collector, it is sufficient that at least one first region 21 exists in each negative electrode layer.

第1領域21が複数存在する場合、負極層に分散していることが好ましく、リチウム濃度が高い領域を「海」、リチウム濃度が低い領域を「島」としたとき、いわゆる海島構造であることが好ましい。   When there are a plurality of first regions 21, it is preferably dispersed in the negative electrode layer. When the region having a high lithium concentration is “sea” and the region having a low lithium concentration is “island”, a so-called sea-island structure is used. Is preferred.

リチウム濃度が高い第2領域22は、第1領域21に比べてリチウムイオンの拡散が遅い。そのため、第1領域21が分散せずに局在化していると、リチウムイオンの拡散も局在化しやすくなる。その結果、対向する正極の充放電反応の領域も局在化しやすくなるため、サイクル特性が悪化する恐れがある。また、リチウムイオンの拡散が局在化すると、特に大電流時の放電特性に悪影響を与える。よって、第1領域21は負極層において分散していることが好ましく、均一に分散していることがより好ましい。第1領域21が均一に分散していることにより、電流集中を抑制できるため、ガス発生量の抑制効果と共に良好なサイクル特性を維持することが可能である。   The second region 22 having a high lithium concentration has a slower diffusion of lithium ions than the first region 21. Therefore, if the first region 21 is localized without being dispersed, the diffusion of lithium ions is also likely to be localized. As a result, the charge / discharge reaction region of the opposing positive electrode is likely to be localized, which may deteriorate the cycle characteristics. In addition, localization of lithium ion diffusion adversely affects the discharge characteristics particularly at high currents. Therefore, the first region 21 is preferably dispersed in the negative electrode layer, and more preferably uniformly dispersed. Since the first region 21 is uniformly dispersed, current concentration can be suppressed, and therefore, it is possible to maintain good cycle characteristics as well as the effect of suppressing the amount of gas generation.

さらに、負極層は、下記式(II)を満たすことが好ましい。   Furthermore, the negative electrode layer preferably satisfies the following formula (II).

3≦T1-T2≦30 (II)
四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)が3%以上であると、第2領域22から第1領域21へのリチウムイオンの拡散の影響が小さく、リチウム濃度の差が維持される。一方、四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)を30%以下にすることにより、負極容量の減少を抑制することができる。
3 ≦ T 1 −T 2 ≦ 30 (II)
When the difference in the abundance ratio of tetravalent titanium (T 1 -T 2 ) is 3% or more, the influence of lithium ion diffusion from the second region 22 to the first region 21 is small, and the difference in lithium concentration is maintained. Is done. On the other hand, the decrease in negative electrode capacity can be suppressed by setting the difference in the abundance ratio of tetravalent titanium (T 1 -T 2 ) to 30% or less.

第1領域21は、電池の放電時には完全に放電される。一方、電池の充電時には、完全に充電されずに電池の充電が終了する。反対に、第2領域22は、電池の放電時には完全に放電せずに電池の放電が終了する。一方、電池の充電時には、完全な充電状態に達する。従って、第1領域21は、完全な充電状態にはならないため、第2領域22とのリチウム濃度の差が大きいほど負極容量は減少する。負極容量の減少分を補填するために無理に充電を進めると、電池内部の正極電位が貴な方向にシフトする。その結果、正極と電解液との副反応が誘発される。また或いは、正極活物質の結晶構造が変化して安定性が低下し、電池の安全性が低下する恐れがある。よって、第1領域21と第2領域22の四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)は、30%以下であることが好ましい。 The first region 21 is completely discharged when the battery is discharged. On the other hand, when the battery is charged, the battery is not fully charged and charging of the battery is completed. On the contrary, the second region 22 is not completely discharged when the battery is discharged, and the discharge of the battery is completed. On the other hand, when the battery is charged, a fully charged state is reached. Therefore, since the first region 21 is not completely charged, the negative electrode capacity decreases as the difference in lithium concentration from the second region 22 increases. If charging is forcibly advanced to compensate for the decrease in negative electrode capacity, the positive electrode potential inside the battery shifts in a noble direction. As a result, a side reaction between the positive electrode and the electrolytic solution is induced. Alternatively, the crystal structure of the positive electrode active material may change, resulting in a decrease in stability and a decrease in battery safety. Therefore, it is preferable that the difference (T 1 -T 2 ) in the ratio of the tetravalent titanium in the first region 21 and the second region 22 is 30% or less.

本実施形態における構成を有する電池を、25℃の環境下で1ヶ月間放置し、その後電池を解体して負極の濃度分布を調査したところ、濃度分布に変化は見られなかった。よって、本実施形態の電池における、負極における第1領域21の分布、及び、第1領域21と第2領域22の四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)は維持されることが確認された。 When the battery having the configuration of the present embodiment was allowed to stand for 1 month in an environment of 25 ° C., the battery was then disassembled and the concentration distribution of the negative electrode was examined, and no change was found in the concentration distribution. Therefore, in the battery of this embodiment, the distribution of the first region 21 in the negative electrode and the difference in the abundance ratio of tetravalent titanium in the first region 21 and the second region 22 (T 1 -T 2 ) are maintained. It was confirmed.

リチウム濃度分布があると、リチウムイオンが拡散し、濃度分布が減少することも考えられる。しかしながら、第1領域、第2領域の何れにおいても、Li7Ti5O12とLi4Ti5O12の二相が混合した状態で存在しており、例えばLi5Ti5O12のような中間的な相状態は存在していない。よって濃度分布を薄めるためには、Li7Ti5O12とLi4Ti5O12の2つの結晶間でリチウムイオンが拡散し、相転移反応を伴う必要がある。しかしながら、結晶内のリチウム拡散速度はあまり速くなく、また、Li4Ti5O12、Li7Ti5O12間の相反応もあまり速くない。そのため、濃度分布によるリチウムイオンの拡散のみによって、Li7Ti5O12からLi4Ti5O12へ相転移が生じることは容易ではないと考えられる。 If there is a lithium concentration distribution, lithium ions may diffuse and the concentration distribution may decrease. However, in both the first region and the second region, two phases of Li 7 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 exist in a mixed state, such as Li 5 Ti 5 O 12 . There is no intermediate phase state. Therefore, in order to reduce the concentration distribution, it is necessary that lithium ions diffuse between two crystals of Li 7 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 and be accompanied by a phase transition reaction. However, the lithium diffusion rate in the crystal is not so fast, and the phase reaction between Li 4 Ti 5 O 12 and Li 7 Ti 5 O 12 is not so fast. Therefore, it is not easy to cause a phase transition from Li 7 Ti 5 O 12 to Li 4 Ti 5 O 12 only by diffusion of lithium ions due to the concentration distribution.

従って、一定以上の濃度差を有するリチウム濃度分布は、充放電サイクル後や長期保存後も殆ど維持されると考えられる。即ち、第1領域21と第2領域22の四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)は維持される。よって、四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)は、任意のSOCにおける電池で測定することができる。 Therefore, it is considered that a lithium concentration distribution having a concentration difference of a certain level or more is maintained even after a charge / discharge cycle or after long-term storage. In other words, the difference (T 1 -T 2 ) in the ratio of the tetravalent titanium in the first region 21 and the second region 22 is maintained. Therefore, the difference in the abundance ratio of tetravalent titanium (T 1 -T 2 ) can be measured with a battery in any SOC.

なお、濃度差が微小である場合、ゆっくりとした拡散の影響を受けて濃度分布が小さくなり、濃度差は最終的には消滅すると考えられる。よって、四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)が3%未満である二つの領域は、連続した同一の領域として定義する。 When the density difference is very small, the density distribution becomes smaller under the influence of slow diffusion, and the density difference is considered to eventually disappear. Therefore, two regions where the difference in the abundance ratio of tetravalent titanium (T 1 -T 2 ) is less than 3% are defined as the same continuous region.

また、本実施形態において、第1領域21は、0.1mm以上20cm以下の面積を有することが好ましい。第1領域21の面積が0.1mm以上であることにより、ガス発生量を低下させる効果を得ることができる。一方、第1領域21の面積が20cm以下であることにより、電池を急速充放電した際に、第1領域21又は第2領域22に電流が集中することを防ぐことができる。第1領域21は、1mm以上15cm以下の面積を有することがより好ましい。 In the present embodiment, the first region 21 preferably has an area of 0.1 mm 2 or more and 20 cm 2 or less. When the area of the first region 21 is 0.1 mm 2 or more, an effect of reducing the gas generation amount can be obtained. On the other hand, when the area of the first region 21 is 20 cm 2 or less, current can be prevented from being concentrated in the first region 21 or the second region 22 when the battery is rapidly charged and discharged. More preferably, the first region 21 has an area of 1 mm 2 or more and 15 cm 2 or less.

また、第1領域21は、負極層表面25cm当たり1個以上存在することが好ましい。第1領域21が負極層表面25cm当たり1個以上存在することにより、長時間放置した場合でも、リチウムイオンの拡散による第1領域21と第2領域22のリチウム濃度差の減少の影響が抑制される。 Further, it is preferable that one or more first regions 21 exist per 25 cm 2 of the negative electrode layer surface. The presence of one or more first regions 21 per 25 cm 2 of the negative electrode layer surface suppresses the influence of a decrease in lithium concentration difference between the first region 21 and the second region 22 due to lithium ion diffusion even when left for a long time. Is done.

本実施形態ではさらに、図3に示すように、負極層において、第1領域21の周囲に第3領域23が存在し、第1領域と前記第2領域の間に第3領域23が位置することが好ましい。この第3領域23は、第1領域21におけるリチウム濃度より高く、且つ、第2領域22におけるリチウム濃度より低いリチウム濃度を有する領域である。これに限定されないが、第3領域23は、第2領域22のリチウム濃度から第1領域のリチウム濃度まで、連続的に減少するリチウム濃度勾配を有することが好ましい。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the negative electrode layer, the third region 23 exists around the first region 21, and the third region 23 is located between the first region and the second region. It is preferable. The third region 23 is a region having a lithium concentration higher than the lithium concentration in the first region 21 and lower than the lithium concentration in the second region 22. Although not limited thereto, the third region 23 preferably has a lithium concentration gradient that continuously decreases from the lithium concentration of the second region 22 to the lithium concentration of the first region.

この第3領域23は、リチウムイオンの拡散パスとして作用するため、特に大電流での充放電の際、リチウムイオンの局在化が起こりにくくなり、大電流での充放電特性をより向上させることができる。また、リチウムイオンの拡散パスの面積が増大されるため、電流集中によるサイクル劣化を抑制でき、良好なサイクル特性を維持することが可能である。   Since the third region 23 acts as a diffusion path for lithium ions, localization of lithium ions is less likely to occur particularly during charge / discharge with a large current, and the charge / discharge characteristics with a large current can be further improved. Can do. Further, since the area of the lithium ion diffusion path is increased, cycle deterioration due to current concentration can be suppressed, and good cycle characteristics can be maintained.

負極活物質に含まれるリチウムチタン酸化物は、リチウムイオン吸蔵電位が0.4V(対Li/Li+)以上であることが好ましい。リチウムイオン吸蔵電位が0.4V(対Li/Li+)以上の活物質の例には、スピネル構造のチタン酸リチウム(Li4+xTi5O12)、及び、ラムスデライト構造のチタン酸リチウム(Li2+xTi3O7)が含まれる。上記のリチウムチタン酸化物は、単独で用いてもよいが、二種以上を混合して用いてもよい。また、充放電によりリチウムチタン酸化物となるチタン酸化物(例えばTiO2)を活物質として用いてもよい。なお、リチウムチタン酸化物のリチウムイオン吸蔵電位の上限は、これに限定されないが、2V以下であることが好ましい。 The lithium titanium oxide contained in the negative electrode active material preferably has a lithium ion storage potential of 0.4 V (vs. Li / Li + ) or more. Examples of active materials having a lithium ion storage potential of 0.4 V (vs. Li / Li + ) or higher include spinel-type lithium titanate (Li 4 + x Ti 5 O 12 ) and ramsdellite-type lithium titanate. (Li 2 + x Ti 3 O 7 ) is included. Said lithium titanium oxide may be used independently, but 2 or more types may be mixed and used for it. Further, titanium oxide having a lithium-titanium oxide (e.g., TiO 2) may be used as an active material by charging and discharging. The upper limit of the lithium ion storage potential of the lithium titanium oxide is not limited to this, but is preferably 2 V or less.

リチウムチタン酸化物は、平均一次粒子径が5μm以下であることが好ましい。平均一次粒子径が5μm以下であると、電極反応に寄与する有効面積が十分であり、良好な大電流放電特性を得ることができる。   The lithium titanium oxide preferably has an average primary particle size of 5 μm or less. When the average primary particle diameter is 5 μm or less, the effective area contributing to the electrode reaction is sufficient, and good large current discharge characteristics can be obtained.

また、リチウムチタン酸化物は、比表面積が1〜10m/gであることが好ましい。比表面積が1m/g以上であると、電極反応に寄与する有効面積が十分であり、良好な大電流放電特性を得ることができる。一方、比表面積が10m/g以下であると、非水電解質との反応が抑制され、充放電効率の低下や貯蔵時のガス発生を抑制することができる。 The lithium titanium oxide preferably has a specific surface area of 1 to 10 m 2 / g. When the specific surface area is 1 m 2 / g or more, the effective area contributing to the electrode reaction is sufficient, and good large current discharge characteristics can be obtained. On the other hand, when the specific surface area is 10 m 2 / g or less, the reaction with the nonaqueous electrolyte is suppressed, and the decrease in charge / discharge efficiency and the generation of gas during storage can be suppressed.

負極層に含まれる導電剤には、炭素材料を用いることができる。炭素材料は、アルカリ金属の吸蔵性及び導電性の高いものが好ましい。炭素材料の例には、アセチレンブラック及びカーボンブラックが含まれる。   A carbon material can be used for the conductive agent contained in the negative electrode layer. The carbon material preferably has a high alkali metal occlusion property and conductivity. Examples of the carbon material include acetylene black and carbon black.

結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)が含まれる。   Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and carboxymethyl cellulose (CMC). ) Is included.

活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、負極活物質70〜95重量%、導電剤0〜25重量%、結着剤2〜10重量%であることが好ましい。   The mixing ratio of the active material, the conductive agent and the binder is preferably 70 to 95% by weight of the negative electrode active material, 0 to 25% by weight of the conductive agent, and 2 to 10% by weight of the binder.

2)正極
正極は、集電体及び正極層を備える。正極層は、集電体の片面又は両面に形成される。正極層は、正極活物質、導電剤及び結着剤を含む。
2) Positive electrode The positive electrode includes a current collector and a positive electrode layer. The positive electrode layer is formed on one side or both sides of the current collector. The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.

正極活物質の例は、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMn2O4又はLiMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-xCoxO2 、0<x≦1)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnxCo1-xO2 、0<x≦1)、リチウムリン酸鉄(LiFePO4)、及びリチウム複合リン酸化合物(例えばLiMnxFe1-xPO4 、0<x≦1)を含む。 Examples of the positive electrode active material include lithium manganese composite oxide (for example, LiMn 2 O 4 or LiMnO 2 ), lithium nickel composite oxide (for example, LiNiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide. (For example, LiNi 1-x Co x O 2 , 0 <x ≦ 1), lithium manganese cobalt composite oxide (for example, LiMn x Co 1-x O 2, 0 <x ≦ 1), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) And lithium complex phosphate compounds (for example, LiMn x Fe 1-x PO 4, 0 <x ≦ 1).

導電剤の例は、アセチレンブラック、カーボンブラック、及び黒鉛を含む。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.

結着剤の例は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、エチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む。   Examples of binders are polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, ethylene-butadiene rubber (SBR), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and carboxymethylcellulose (CMC) including.

活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤2〜7重量%にすることが好ましい。   The blending ratio of the active material, the conductive agent and the binder is preferably 80 to 95% by weight of the active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder.

3)非水電解質
非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される。
非水溶媒は、リチウム電池に用いられることが公知の非水溶媒を用いることができる。
3) Nonaqueous electrolyte A nonaqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent.
As the non-aqueous solvent, a non-aqueous solvent known to be used for lithium batteries can be used.

非水溶媒の例は、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)のような環状カーボネート;環状カーボネートと該環状カーボネートより低粘度の非水溶媒(以下第2の溶媒)との混合溶媒を含む。   Examples of non-aqueous solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC); mixed solvents of cyclic carbonate and a non-aqueous solvent having a viscosity lower than that of the cyclic carbonate (hereinafter referred to as second solvent). .

第2の溶媒の例は、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート又はジエチルカーボネートのような鎖状カーボネート;γ-ブチロラクトン、アセトニトリル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル;テトラヒドロフラン又は2−メチルテトラヒドロフランのような環状エーテル;ジメトキシエタン又はジエトキシエタンのような鎖状エーテルを含む。   Examples of the second solvent are linear carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate or diethyl carbonate; γ-butyrolactone, acetonitrile, methyl propionate, ethyl propionate; cyclic ethers such as tetrahydrofuran or 2-methyltetrahydrofuran; Includes chain ethers such as dimethoxyethane or diethoxyethane.

電解質は、アルカリ塩を用いることができる。好ましくはリチウム塩が用いられる。リチウム塩の例は、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ素リチウム(LiAsF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、及びトリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)を含む。特に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)が好ましい。非水溶媒中の電解質の濃度は0.5〜2モル/Lであることが好ましい。 An alkaline salt can be used as the electrolyte. Preferably lithium salt is used. Examples of lithium salts are lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), and trifluorometa Includes lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ). In particular, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) are preferable. The concentration of the electrolyte in the nonaqueous solvent is preferably 0.5 to 2 mol / L.

4)セパレータ
セパレータは、正極と負極の間に配置され、正極と負極が接触するのを防止する。セパレータは、絶縁性材料で構成される。また、セパレータは、正極及び負極の間を電解質が移動可能な形状を有する。
4) Separator The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode, and prevents the positive electrode and the negative electrode from contacting each other. The separator is made of an insulating material. The separator has a shape in which the electrolyte can move between the positive electrode and the negative electrode.

セパレータの例には、合成樹脂製不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルム、及び、セルロース系のセパレータが含まれる。   Examples of the separator include a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, and a cellulose-based separator.

5)外装部材
外装部材としてはラミネート製フィルムを用いることができる。金属製容器は、ガス発生により容器が膨らんだ際に塑性変形するが、ラミネート製フィルムは塑性変形しないため好適に用いられる。
5) Exterior member A laminate film can be used as the exterior member. A metal container is plastically deformed when the container swells due to gas generation, but a laminate film is preferably used because it does not plastically deform.

ラミネート製フィルムには、樹脂フィルムで被覆された金属箔からなる多層フィルムが用いられる。樹脂フィルムを形成する樹脂には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート(PET)のような高分子を用いることができる。ラミネートフィルム製外装部材の内面は、PP及びPEのような熱可塑性樹脂により形成される。   As the laminate film, a multilayer film made of a metal foil covered with a resin film is used. As the resin forming the resin film, polymers such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET) can be used. The inner surface of the laminate film exterior member is formed of a thermoplastic resin such as PP and PE.

ラミネートフィルムの厚さは0.2mm以下であることが好ましい。   The thickness of the laminate film is preferably 0.2 mm or less.

以上の実施形態に係る電池は、以下の方法によって製造することができる。該方法は、前記正極、負極、及び非水電解質を外装部材に収容し、外装部材の開口部を仮封止して仮封止二次電池を得ることと、前記仮封止二次電池の充電深度(SOC)を100%以下(0%を含まず)に調整することと、前記調整された仮封止二次電池を35℃以上90℃以下の雰囲気中で保持することと、前記仮封止二次電池を開封し、内部の気体を排出することと、前記外装部材を本封止することとを含む。このようにSOCを所望の値に調整した状態で貯蔵する処理を、エージング処理と称する。   The battery according to the above embodiment can be manufactured by the following method. The method includes: housing the positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte in an exterior member; and temporarily sealing an opening of the exterior member to obtain a temporarily sealed secondary battery; and Adjusting the depth of charge (SOC) to 100% or less (not including 0%), holding the adjusted temporarily sealed secondary battery in an atmosphere of 35 ° C. or higher and 90 ° C. or lower; Opening the sealed secondary battery, discharging the internal gas, and fully sealing the exterior member. The process of storing the SOC adjusted to a desired value in this way is called an aging process.

電池の製造過程においてエージング処理を行うことにより、負極から意図的にガスを発生させることができる。このとき、負極に電位がかかっていない状態、例えば、リチウムチタン酸化物のリチウム吸蔵放出電位である1.55V(対Li/Li+)に達していない状態では、負極においてガスが発生する反応が進行しない。それ故、SOCを0%を超える値に調整する。 By performing an aging treatment in the battery manufacturing process, gas can be intentionally generated from the negative electrode. At this time, in a state where no potential is applied to the negative electrode, for example, in a state where the lithium occlusion / release potential of 1.55 V (vs. Li / Li + ) of lithium titanium oxide is not reached, a reaction of generating gas in the negative electrode occurs. Does not progress. Therefore, the SOC is adjusted to a value exceeding 0%.

ガスが発生する反応は、負極の全領域で同様に進行せず、不均一に生じる。これは、ある任意の1箇所において反応が起こると、その周辺近傍で集中的に起こりやすい傾向があるためと考えられる。特に、通常の負極はミクロな凹凸を有するため、負極表面において均一に反応が進行することはほとんどない。   The reaction in which the gas is generated does not proceed in the same manner in the entire region of the negative electrode and occurs nonuniformly. This is presumably because when a reaction occurs at any one place, it tends to occur intensively in the vicinity of the periphery. In particular, since a normal negative electrode has micro unevenness, the reaction hardly proceeds uniformly on the negative electrode surface.

ガス発生反応には、負極からの電子供給が必須であるため、ガス発生とともに、負極の自己放電反応が進行する。そのため、ガス発生反応が生じた領域ではリチウム濃度が減少し、これによって第1領域が形成される。   Since the supply of electrons from the negative electrode is essential for the gas generation reaction, the self-discharge reaction of the negative electrode proceeds with gas generation. Therefore, in the region where the gas generation reaction has occurred, the lithium concentration decreases, thereby forming the first region.

第1領域の形成は、エージング処理の温度、保管時のSOC、保管時間を調整することにより制御することができる。   The formation of the first region can be controlled by adjusting the temperature of the aging treatment, the SOC during storage, and the storage time.

以下に、本実施形態に係る電池の製造方法の一例を具体的に説明する。   Below, an example of the manufacturing method of the battery which concerns on this embodiment is demonstrated concretely.

(第1の工程)
第1の工程において、図4に示すような仮封止二次電池を作製する。まず、ラミネートフィルムからなる外装部材8内に電極群を収容する。
(First step)
In the first step, a temporarily sealed secondary battery as shown in FIG. 4 is produced. First, an electrode group is accommodated in the exterior member 8 made of a laminate film.

電極群は正極、負極、及びセパレータから構成される。図4に示すように、正極3、セパレータ5、負極4、及びセパレータ5積層し、この積層体を扁平形状に捲回することにより扁平型の電極群2が形成される。   The electrode group includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. As shown in FIG. 4, the flat electrode group 2 is formed by laminating the positive electrode 3, the separator 5, the negative electrode 4, and the separator 5 and winding the laminated body into a flat shape.

正極3は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を適当な溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体の片面もしくは両面に塗布し、乾燥することにより作製することができる。   The positive electrode 3 can be manufactured by preparing a slurry by suspending a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder in an appropriate solvent, applying the slurry to one or both sides of a current collector, and drying the slurry. it can.

負極4は、負極活物質、導電剤、及び結着剤を適当な溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体の片面もしくは両面に塗布し、乾燥することにより作製することができる。   The negative electrode 4 can be prepared by suspending a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder in a suitable solvent to prepare a slurry, applying the slurry to one or both sides of a current collector, and drying the slurry. it can.

セパレータ5は、上記のもの用いることができる。   As the separator 5, the above can be used.

正極3には帯状の正極端子6が電気的に接続されている。負極4には帯状の負極端子7が電気的に接続されている。正負極端子は、それぞれ、正負極集電体と一体に形成されていてもよい。或いは、集電体とは別個に形成された端子を集電体と接続してもよい。正負極端子は、積層体を捲回する前に正負極のそれぞれと接続してもよい。或いは、積層体を捲回した後に接続してもよい。   A belt-like positive electrode terminal 6 is electrically connected to the positive electrode 3. A strip-like negative electrode terminal 7 is electrically connected to the negative electrode 4. The positive and negative electrode terminals may be formed integrally with the positive and negative electrode current collectors, respectively. Alternatively, a terminal formed separately from the current collector may be connected to the current collector. The positive and negative electrode terminals may be connected to each of the positive and negative electrodes before winding the laminate. Or you may connect, after winding a laminated body.

外装部材8は、ラミネートフィルムを、熱可塑性樹脂フィルム側から張り出し加工または深絞り加工をしてカップ状の電極群収容部を形成した後、熱可塑性樹脂フィルム側を内側にして180°折り曲げて蓋体とすることにより形成される。   The exterior member 8 is formed by extending or deep drawing the laminate film from the thermoplastic resin film side to form a cup-shaped electrode group housing portion, and then folding the laminate film 180 ° with the thermoplastic resin film side inward to cover the exterior member 8 It is formed by making a body.

電極群2を外装部材8の電極群収容部に配置し、正負極端子を容器外部に延出させる。次いで、外装部材8の正負極端子が延出している上端部と、該上端部と直交する端部の一つをヒートシールし、封止部10b、10cを形成する。これにより、一辺が開口部9として開口した状態の外装部材8が形成される。   The electrode group 2 is arrange | positioned in the electrode group accommodating part of the exterior member 8, and a positive / negative electrode terminal is extended to the container exterior. Next, the upper end portion of the exterior member 8 where the positive and negative electrode terminals extend and one of the end portions orthogonal to the upper end portion are heat sealed to form the sealing portions 10b and 10c. Thereby, the exterior member 8 in a state where one side is opened as the opening 9 is formed.

次いで、開口部9から非水電解質を注入し、電極群に非水電解質を含浸させる。非水電解質は、上記のものを用いることができる。ここで、電解液の含浸を促進させるため、電池を厚さ方向に加圧して貯蔵してもよい。   Next, a non-aqueous electrolyte is injected from the opening 9 and the electrode group is impregnated with the non-aqueous electrolyte. As the non-aqueous electrolyte, those described above can be used. Here, in order to promote the impregnation of the electrolytic solution, the battery may be stored under pressure in the thickness direction.

その後、開口部9をヒートシールして仮封止部10aを形成することにより、電極群及び電極群に含浸された非水電解質が密封された仮封止二次電池を得る。   Thereafter, the temporary sealing secondary battery in which the electrode group and the nonaqueous electrolyte impregnated in the electrode group are sealed is obtained by heat-sealing the opening 9 to form the temporary sealing part 10a.

(第2の工程)
次いで、第2の工程を行う。仮封止二次電池の正極端子6と負極端子7の間に電流を流し、SOCが100%未満(0%を含まず)の範囲になるように初充電する。なお、一時的にSOCが所望の値を超えても、その後に放電してSOCを調整すれば良い。充放電は、常温で行ってよい。
(Second step)
Next, the second step is performed. A current is passed between the positive electrode terminal 6 and the negative electrode terminal 7 of the temporarily sealed secondary battery, and the initial charge is performed so that the SOC is less than 100% (not including 0%). Even if the SOC temporarily exceeds a desired value, the SOC may be adjusted by discharging after that. Charging / discharging may be performed at room temperature.

負極活物質であるリチウムチタン酸化物の表面には、水や二酸化炭素などが吸着されている。これらの不純物は、負極が卑な電位の状態であるほど、ガスとして放出されやすい。よって、ガス発生反応を促進させるため、SOCは比較的低い状態にすることが好ましい。また、SOCが高く、正極電位が高い場合、負極から放出されたガスは正極で酸化され再度吸収されやすいが、SOCを低い状態にすることにより、正極における酸化反応を抑制し、ガスの放出を促進することができる。なお、負極のSOCが0%の状態では、高温で貯蔵しても負極からガスは放出されない。SOCは0.5%以上20%未満の範囲にすることがより好ましい。   Water, carbon dioxide, or the like is adsorbed on the surface of the lithium titanium oxide that is the negative electrode active material. These impurities are more easily released as gas as the negative electrode is in a lower potential state. Therefore, in order to promote the gas generation reaction, it is preferable to set the SOC to a relatively low state. In addition, when the SOC is high and the positive electrode potential is high, the gas released from the negative electrode is easily oxidized and absorbed again by the positive electrode, but by lowering the SOC, the oxidation reaction at the positive electrode is suppressed and the gas is released. Can be promoted. When the SOC of the negative electrode is 0%, no gas is released from the negative electrode even when stored at a high temperature. The SOC is more preferably in the range of 0.5% or more and less than 20%.

なお、本実施形態において充電深度(SOC)とは、満充電容量に対する単電池の充電容量の比である。満充電容量には、単電池の公称容量が使用される。   In the present embodiment, the charging depth (SOC) is a ratio of the charging capacity of the unit cell to the full charging capacity. The nominal capacity of the unit cell is used for the full charge capacity.

(第3の工程)
次に、第2の工程においてSOC100%未満に調整された仮封止二次電池を、温度35℃以上90℃以下の雰囲気中において保持する。このとき、主に負極層に吸着していた水や二酸化炭素などが気体として電極群から放出され、外装部材8の中に滞留する。
(Third step)
Next, the temporarily sealed secondary battery adjusted to less than 100% SOC in the second step is held in an atmosphere at a temperature of 35 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. At this time, mainly water or carbon dioxide adsorbed on the negative electrode layer is released as a gas from the electrode group and stays in the exterior member 8.

雰囲気温度が35℃未満である場合、電極群からの気体の放出が充分に行われない。また、雰囲気温度が90℃を超える場合、正極や負極の表面における非水電解質の反応が生じやすくなり、被膜を生成してインピーダンスが上昇したり、二次電池の放電容量が低下したりする。雰囲気温度のより好ましい範囲は45〜80℃である。   When the atmospheric temperature is less than 35 ° C., gas is not sufficiently released from the electrode group. Further, when the atmospheric temperature exceeds 90 ° C., the reaction of the nonaqueous electrolyte on the surface of the positive electrode or the negative electrode is likely to occur, and a film is formed to increase the impedance, or the discharge capacity of the secondary battery is decreased. A more preferable range of the atmospheric temperature is 45 to 80 ° C.

仮封止二次電池を温度35℃以上90℃以下の雰囲気中において保持する時間は、負極からガスが十分に放出される時間であればよい。これに限定されないが、例えば、5〜50時間とすることができ、好ましくは10〜40時間とすることができる。   The time for holding the temporarily sealed secondary battery in an atmosphere at a temperature of 35 ° C. or higher and 90 ° C. or lower may be a time for sufficiently releasing the gas from the negative electrode. Although it is not limited to this, For example, it can be set as 5 to 50 hours, Preferably it can be set as 10 to 40 hours.

(第4の工程)
次に、外装部材8の一部を切断するか、又は穴を開け、第2の工程において外装部材8の中に滞留した気体を外部に排出する。例えば、仮封止部10aの内側であってヒートシールされていない部分である開封部11の何れかの位置においてラミネートフィルムを切断することにより、外装部材8を開封することができる。開封は減圧下で、不活性雰囲気下又は乾燥空気中で行うことが好ましい。
(Fourth process)
Next, a part of the exterior member 8 is cut or a hole is formed, and the gas retained in the exterior member 8 in the second step is discharged to the outside. For example, the exterior member 8 can be opened by cutting the laminate film at any position of the opening portion 11 that is the inside of the temporary sealing portion 10a and is not heat-sealed. The opening is preferably performed under reduced pressure, in an inert atmosphere or in dry air.

外装部材8を開封した後、減圧チャンバーなどを用いて非水電解質二次電池を減圧雰囲気下においてもよく、或いは、吸引ノズルを用いて外装部材8の開封口又は穴から気体を吸引してもよい。これらの方法によれば、外装部材8内部の気体をより確実に排出することができる。   After opening the exterior member 8, the nonaqueous electrolyte secondary battery may be in a reduced pressure atmosphere using a decompression chamber or the like, or gas may be sucked from the opening or hole of the exterior member 8 using a suction nozzle. Good. According to these methods, the gas inside the exterior member 8 can be discharged more reliably.

気体を排出した後、開封部11の切断部より内側で外装部材8をヒートシールすることにより本封止部12を形成して、電極群及び非水電解質を再び密封する。さらに、本封止部12の外側で開封部11を切断する。これにより非水電解質二次電池が得られる。このとき、減圧下で密封することが好ましい。或いは、外装部材8の穴をあけた箇所に粘着テープなどを貼り付けて密封してもよい。得られた非水電解質二次電池は、任意に、充放電を1回以上行ってもよい。   After the gas is discharged, the outer sealing member 8 is heat-sealed inside the cut portion of the opening portion 11 to form the main sealing portion 12, and the electrode group and the nonaqueous electrolyte are sealed again. Further, the opening part 11 is cut outside the main sealing part 12. Thereby, a nonaqueous electrolyte secondary battery is obtained. At this time, it is preferable to seal under reduced pressure. Or you may seal by sticking an adhesive tape etc. in the location which opened the hole of the exterior member 8. FIG. The obtained nonaqueous electrolyte secondary battery may be optionally charged and discharged one or more times.

以上の工程により、図1に示すような非水電解質二次電池が製造される。   Through the above steps, a non-aqueous electrolyte secondary battery as shown in FIG. 1 is manufactured.

なお、上記の説明では図1に示す非水電解質二次電池を製造するための仮封止二次電池を例に用いたが、正極端子と負極端子がそれぞれ別々の端部から延出した形態の電池であっても、例えば図5に示すような仮封止二次電池を用いることにより、本実施形態に係る方法により製造することができる。   In the above description, the temporarily sealed secondary battery for manufacturing the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 is used as an example, but the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are respectively extended from separate ends. Can be manufactured by the method according to the present embodiment, for example, by using a temporarily sealed secondary battery as shown in FIG.

例えば、第1の工程において、外装部材15の相対する端部から正極端子13と負極端子14を延出させた状態で電極群を収容する。正負極端子13,14が延出しているそれぞれの端部をヒートシールして、封止部17c、17bを形成する。次いで、非水電解質を注入し、電極群に含浸させた後、仮封止部17aにおいてヒートシールすることにより、電極群及び電極群に含浸された非水電解質が密封された仮封止二次電池を得る。   For example, in the first step, the electrode group is accommodated in a state where the positive electrode terminal 13 and the negative electrode terminal 14 are extended from opposite ends of the exterior member 15. The end portions where the positive and negative electrode terminals 13 and 14 extend are heat-sealed to form the sealing portions 17c and 17b. Next, after injecting the nonaqueous electrolyte and impregnating the electrode group, heat sealing is performed in the temporary sealing portion 17a, whereby the electrode group and the temporary sealing secondary in which the nonaqueous electrolyte impregnated in the electrode group is sealed are sealed. Get a battery.

また、第4の工程においては、仮封止部17aの内側であってヒートシールされていない部分である開封部18の何れかの位置においてラミネートフィルムを切断することにより、外装部材15を開封する。   Further, in the fourth step, the exterior member 15 is opened by cutting the laminate film at any position of the opening part 18 that is the inside of the temporary sealing part 17a and is not heat-sealed. .

内部のガスを排出した後、開封部18の切断部より内側で外装部材15をヒートシールすることにより本封止部19を形成して、電極群及び非水電解質を再び密封する。その後、本封止部19の外側で開封部18を切断する。これにより非水電解質二次電池が得られる。   After exhausting the internal gas, the exterior sealing member 15 is heat-sealed inside the cut portion of the opening portion 18 to form the main sealing portion 19, and the electrode group and the nonaqueous electrolyte are sealed again. Then, the opening part 18 is cut | disconnected by the outer side of this sealing part 19. FIG. Thereby, a nonaqueous electrolyte secondary battery is obtained.

以上の実施形態によれば、高温貯蔵時におけるガス発生が抑制され、且つ、優れた寿命性能を有する非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the above embodiment, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that suppresses gas generation during high-temperature storage and has excellent life performance.

(実施例1)
<正極の作製>
正極活物質としてリチウムニッケルコバルト酸化物(LiNi0.8Co0.2O2)粉末91重量%と、アセチレンブラック2.5重量%と、グラファイト3重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)3.5重量%とを、N−メチルピロリドンに加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレスすることにより、密度3.0 g/cm3の正極層を有する正極を作製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
As a positive electrode active material, 91% by weight of lithium nickel cobalt oxide (LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 ) powder, 2.5% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, 3.5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF), Was added to N-methylpyrrolidone and mixed to prepare a slurry. This slurry was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried and pressed to prepare a positive electrode having a positive electrode layer with a density of 3.0 g / cm 3 .

<負極の作製>
負極活物質として、リチウム吸蔵電位が1.55V(対Li/Li+)であるスピネル型リチウムチタン酸化物(Li4Ti5O12)粉末85重量%と、グラファイト5重量%と、アセチレンブラック3重量%と、PVdF7重量%とを、NMPに加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを厚さ11μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより密度2.0g/cm3の負極層を有する負極を作製した。
<Production of negative electrode>
As a negative electrode active material, 85% by weight of spinel type lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ) powder having a lithium occlusion potential of 1.55 V (vs. Li / Li + ), 5% by weight of graphite, and acetylene black 3 % By weight and 7% by weight of PVdF were added to NMP and mixed to prepare a slurry. This slurry was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 11 μm, dried and pressed to prepare a negative electrode having a negative electrode layer with a density of 2.0 g / cm 3 .

<電極群の作製>
上記で作製した正極と、厚さ20μmのポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータと、上記で作製した負極と、セパレータとを、この順序で積層した後、負極が最外周に位置するように渦巻き状に捲回して電極群を作製した。これを90℃で加熱プレスすることにより、幅58mm、高さ95mm、厚さ3.0mmの偏平状電極群を作製した。得られた電極群を、厚さが40μmのアルミニウム箔とそのアルミニウム箔の両面に形成されたポリプロピレン層とで構成された、厚さが0.1mmのラミネートフィルムからなる外装部材に収容し、80℃で24時間真空乾燥した。
<Production of electrode group>
After stacking the positive electrode prepared above, a separator made of a polyethylene porous film having a thickness of 20 μm, the negative electrode prepared above, and the separator in this order, a spiral shape is formed so that the negative electrode is positioned on the outermost periphery. The electrode group was produced by winding the film. This was heated and pressed at 90 ° C. to produce a flat electrode group having a width of 58 mm, a height of 95 mm, and a thickness of 3.0 mm. The obtained electrode group is housed in an exterior member made of a laminate film having a thickness of 0.1 mm, which is composed of an aluminum foil having a thickness of 40 μm and a polypropylene layer formed on both surfaces of the aluminum foil. Vacuum-dried at 24 ° C. for 24 hours.

<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを体積比で1:2になるように混合して混合溶媒を調製した。この混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0モル/Lの濃度で溶解して非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
Ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed at a volume ratio of 1: 2 to prepare a mixed solvent. In this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved at a concentration of 1.0 mol / L to prepare a nonaqueous electrolytic solution.

<電池の作製>
電極群及び非水電解液を用いて、図4に示すような構造を有する仮封止二次電池を作製した。この仮封止二次電池を、0.2Cレート、25℃環境下にて、2.8Vで充電し、その後、1.5Vに達するまで0.2Cレートで放電した。その後、SOCが50%になるように1Cレートで充電し、70℃環境下で12時間貯蔵を行った(エージング処理)。その後、外装部材を開封部において開封し、電池内のガスを排出した。その後、第2封止部をヒートシールした後その外側を切断し、設計値段階で3.0Ahの容量を有する非水電解質二次電池を作製した。
<Production of battery>
A temporary sealed secondary battery having a structure as shown in FIG. 4 was produced using the electrode group and the non-aqueous electrolyte. This temporarily sealed secondary battery was charged at 2.8 V in a 0.2 C rate and 25 ° C. environment, and then discharged at a 0.2 C rate until 1.5 V was reached. Then, it charged at 1C rate so that SOC might be 50%, and stored for 12 hours in a 70 degreeC environment (aging process). Then, the exterior member was opened in the opening part, and the gas in a battery was discharged | emitted. Then, after heat-sealing the second sealing portion, the outside was cut, and a nonaqueous electrolyte secondary battery having a capacity of 3.0 Ah was produced at the design value stage.

(比較例2〜10)
エージング処理の条件を表1に記載したように行った以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Examples 2 to 10)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the aging treatment was performed as described in Table 1.

(比較例1)
エージング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the aging treatment was not performed.

<容量測定>
実施例1〜10及び比較例1の電池のそれぞれについて、25℃環境下、1Cレートで充放電を1回行い、初回放電容量を測定した。結果を表1に示す。
<Capacity measurement>
Each of the batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 was charged and discharged once at a 1C rate in a 25 ° C. environment, and the initial discharge capacity was measured. The results are shown in Table 1.

<負極表面の観察>
実施例1の二次電池を2.4Vの状態に調整し、不活性雰囲気下で分解し、負極を取り出した。取り出した負極からランダムに10ヶ所、5cm×5cm四方(25cm2)に切り出し、10個のサンプルを作製した。
<Observation of negative electrode surface>
The secondary battery of Example 1 was adjusted to a state of 2.4 V, decomposed in an inert atmosphere, and the negative electrode was taken out. Ten samples were randomly cut from the taken-out negative electrode at 10 locations, 5 cm × 5 cm square (25 cm 2 ).

任意のサンプル(25cm)を用いて、AESにより四価のチタンの存在比率を測定し、最も四価のチタンの存在比率が低い領域を第2領域と決定した。また、この第2領域と四価のチタンの存在比率の差が3%以上である領域を第1領域と決定した。その結果、何れのサンプル中でも少なくとも1つの第1領域があることが確認された。例えば、サンプル中に6つの第1領域が第2領域中に点在することが観察された。 Using an arbitrary sample (25 cm 2 ), the abundance ratio of tetravalent titanium was measured by AES, and the area with the lowest abundance ratio of tetravalent titanium was determined as the second area. Further, the region where the difference in the abundance ratio between the second region and the tetravalent titanium was 3% or more was determined as the first region. As a result, it was confirmed that there was at least one first region in any sample. For example, it has been observed that six first regions are scattered in the second region in the sample.

第1領域は、最大で12cm、最小で5mmの面積を有した。 The first region had an area of 12 cm 2 at the maximum and 5 mm 2 at the minimum.

10個のサンプルを用いてXPS測定を行った。その結果、いずれのサンプルにおいても、Ti由来のピークは450〜475eVのエネルギー帯に出現した。   XPS measurement was performed using 10 samples. As a result, in any sample, a peak derived from Ti appeared in the energy band of 450 to 475 eV.

図6に、Tiの軌道に由来する部位のXPS測定結果の一例を示す。図6には、前記サンプル中の代表的なリチウム濃度の高い領域(第2領域)と低い領域(第1領域)を示した。X軸は結合エネルギーを示し、456eV付近に現れるピークはTi3+に帰属するピークであり、458eV付近のピークはTi4+に帰属するピークである。Y軸はこのTi4+に帰属するピーク強度を基準として規格化して表記した。この結果より、ピーク分割を行うことにより、Ti4+とTi3+の比率を算出することが可能である。 FIG. 6 shows an example of an XPS measurement result of a site derived from the Ti orbit. FIG. 6 shows a typical high lithium concentration region (second region) and a low region (first region) in the sample. The X axis represents the binding energy, and the peak appearing near 456 eV is a peak attributed to Ti 3+, and the peak near 458 eV is a peak attributed to Ti 4+ . The Y axis was normalized and expressed with reference to the peak intensity attributed to Ti4 +. From this result, it is possible to calculate the ratio of Ti 4+ and Ti 3+ by performing peak division.

図6のピーク図では、リチウム濃度の低い第1領域の四価のチタンの存在比率T1は68%であり、リチウム濃度の高い第2領域の四価のチタンの存在比率T2は55%であった。従ってこの場合の四価のチタンの存在比率の差(T1-T2)は13%であった。 In the peak diagram of FIG. 6, the abundance ratio T 1 of tetravalent titanium in the first region having a low lithium concentration is 68%, and the abundance ratio T 2 of tetravalent titanium in the second region having a high lithium concentration is 55%. Met. Therefore, the difference in the abundance ratio of tetravalent titanium (T 1 -T 2 ) in this case was 13%.

なお、各サンプルにおいては、第1領域内のリチウムチタン酸化物における四価のチタンの存在比率(T1)として、最もリチウム濃度が低い領域の値を用いた。また、第2領域内のリチウムチタン酸化物における四価のチタンの存在比率(T2)として、最もリチウム濃度が高い領域の値を用いた。実施例1の10個のサンプルの内、四価のチタンの存在比率の差が最大であったサンプルにおける(T1-T2)は21%であった。実施例2〜10についても、四価のチタンの存在比率の差が最大であるサンプルにおける(T1-T2)値を示した。 In each sample, the value of the region with the lowest lithium concentration was used as the abundance ratio (T 1 ) of tetravalent titanium in the lithium titanium oxide in the first region. Further, the value of the region having the highest lithium concentration was used as the abundance ratio (T 2 ) of tetravalent titanium in the lithium titanium oxide in the second region. Among the 10 samples of Example 1, (T 1 -T 2 ) in the sample having the largest difference in the abundance ratio of tetravalent titanium was 21%. Examples 2 to 10 also showed (T 1 -T 2 ) values in the samples having the largest difference in the abundance ratio of tetravalent titanium.

負極層に第1領域が存在しない場合、負極層において四価のチタンの存在比率が相違する領域はほとんどない。しかしながら、本実施形態のようにエージング処理を行うことにより、負極層において四価のチタンの存在比率が相違する領域が生じることが確認された。即ち、エージング処理を行うことにより、リチウム濃度分布が生じることが確認された。   When the first region does not exist in the negative electrode layer, there is almost no region where the abundance ratio of tetravalent titanium is different in the negative electrode layer. However, it was confirmed that by performing the aging treatment as in the present embodiment, regions having different abundance ratios of tetravalent titanium are generated in the negative electrode layer. That is, it was confirmed that the lithium concentration distribution was generated by performing the aging treatment.

また、さらにAES測定により、測定位置を1mmずつずらしながら、Tiの価数を測定し、四価のチタンの存在比率を測定した。その結果、四価のチタンの存在比率が連続的に変化していることが観察された。よって、第2領域と第1領域の間に、第2領域のリチウム濃度から第1領域のリチウム濃度まで連続的に減少するリチウム濃度勾配を有する第3領域が存在することが確認された。   Further, by AES measurement, the valence of Ti was measured while shifting the measurement position by 1 mm, and the abundance ratio of tetravalent titanium was measured. As a result, it was observed that the abundance ratio of tetravalent titanium was continuously changed. Therefore, it was confirmed that a third region having a lithium concentration gradient that continuously decreases from the lithium concentration in the second region to the lithium concentration in the first region exists between the second region and the first region.

実施例2〜10及び比較例1についても同様に表面を観察した。その結果、実施例2〜10では、実施例1と同様に第2領域中に第1領域及び第3領域が点在していることが確認された。一方、比較例1は、負極層にリチウム濃度の分布が存在することは確認されなかった。結果を表1に示す。   The surfaces of Examples 2 to 10 and Comparative Example 1 were similarly observed. As a result, in Examples 2 to 10, it was confirmed that the first region and the third region were scattered in the second region as in Example 1. On the other hand, in Comparative Example 1, it was not confirmed that a lithium concentration distribution was present in the negative electrode layer. The results are shown in Table 1.

<貯蔵試験>
実施例1〜10及び比較例1の二次電池について、SOC50%の状態における電池の厚さを測定した。その後、1CレートでSOCを30%に調整し、55℃環境下で1ヶ月間貯蔵した。
<Storage test>
About the secondary battery of Examples 1-10 and Comparative Example 1, the thickness of the battery in a state of SOC 50% was measured. Thereafter, the SOC was adjusted to 30% at a 1C rate, and stored at 55 ° C. for 1 month.

貯蔵後の電池を、25℃の環境下で、1CレートでSOCを50%に調整し、厚さを測定した。貯蔵前後のSOC50%における厚さの変化を算出した。その結果を表1に示す。   The battery after storage was adjusted to a SOC of 50% at a 1C rate in an environment of 25 ° C., and the thickness was measured. The change in thickness at 50% SOC before and after storage was calculated. The results are shown in Table 1.

<サイクル試験>
実施例1〜10及び比較例1と同様の電池を別途作製し、それぞれの電池を、50℃環境下、2.8V−1.5Vの充放電範囲において、1Cレートでサイクル試験を行った。500サイクル後の容量を測定し、初回の容量を100%として500サイクル後の容量維持率を算出した。その結果を表1に示す。
<Cycle test>
Batteries similar to those in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 were separately prepared, and each battery was subjected to a cycle test at a 1 C rate in a charge / discharge range of 2.8 V to 1.5 V in a 50 ° C. environment. The capacity after 500 cycles was measured, and the capacity retention rate after 500 cycles was calculated with the initial capacity as 100%. The results are shown in Table 1.

<結果>

Figure 2012079560
<Result>
Figure 2012079560

実施例1〜10の電池は、比較例1の電池に比べて貯蔵後の厚さ変化が小さく、ガス発生量が少なかったことが示された。また、実施例1〜10の電池は、比較例1の電池に比べて500サイクル後の容量維持率が高かった。よって、本実施形態における構成を有する電池は、高温貯蔵時におけるガス発生が抑制され、且つ、優れた寿命性能を有することが示された。   It was shown that the batteries of Examples 1 to 10 had a smaller thickness change after storage than the battery of Comparative Example 1, and the amount of gas generated was small. In addition, the batteries of Examples 1 to 10 had a higher capacity retention rate after 500 cycles than the battery of Comparative Example 1. Therefore, it was shown that the battery having the configuration in the present embodiment has an excellent lifetime performance while suppressing gas generation during high-temperature storage.

また、実施例1〜10の電池は、比較例1の電池と放電容量がほとんど変化しなかった。よって、第1領域を有する電池であっても放電容量はほとんど減少しないことが示された。ただし、実施例10のように、(T1-T2)の最大値が大きい場合、放電容量が低下する傾向が見られた。 In addition, the batteries of Examples 1 to 10 hardly changed in discharge capacity from the battery of Comparative Example 1. Therefore, it was shown that the discharge capacity hardly decreased even with the battery having the first region. However, when the maximum value of (T 1 -T 2 ) is large as in Example 10, the discharge capacity tends to decrease.

比較例1の電池では、貯蔵後の厚さ変化が大きく、500サイクル後の容量維持率も低かった。これは、サイクル試験中に負極からガスが大量に発生し、電池内にガスが蓄積されたことによるものと考えられる。   In the battery of Comparative Example 1, the thickness change after storage was large, and the capacity retention rate after 500 cycles was also low. This is considered to be because a large amount of gas was generated from the negative electrode during the cycle test, and the gas was accumulated in the battery.

以上のように、適切なエージング処理を行うことにより、貯蔵時におけるガス発生が抑制され、且つ、優れた寿命性能を有する非水電解質二次電池を提供することが可能であることが示された。   As described above, it was shown that by performing an appropriate aging treatment, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery that suppresses gas generation during storage and has excellent life performance. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…非水電解質二次電池、2…電極群、3…正極、4…負極、5…セパレータ、6…正極端子、7…負極端子、8…外装袋、9…開口部、10…第1封止部、11…開封部、12…第2封止部、21…第1領域、22…第2領域、23…第3領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonaqueous electrolyte secondary battery, 2 ... Electrode group, 3 ... Positive electrode, 4 ... Negative electrode, 5 ... Separator, 6 ... Positive electrode terminal, 7 ... Negative electrode terminal, 8 ... Exterior bag, 9 ... Opening part, 10 ... 1st Sealing part, 11 ... opening part, 12 ... second sealing part, 21 ... first region, 22 ... second region, 23 ... third region.

Claims (5)

正極と、
負極層を含む負極と、
非水電解質と、
を含み、
前記負極層がリチウムチタン酸化物を含み、リチウム濃度が低い第1領域と、前記第1領域の周囲に存在するリチウム濃度が高い第2領域とを有し、下記式(I)を満たすことを特徴とする非水電解質二次電池:
2<T1 (I)
ここで、
1は前記第1領域における前記リチウムチタン酸化物中のチタン原子のうちの四価のチタンの割合であり、
2は前記第2領域における前記リチウムチタン酸化物中のチタン原子のうちの四価のチタンの割合である。
A positive electrode;
A negative electrode including a negative electrode layer;
A non-aqueous electrolyte,
Including
The negative electrode layer includes a lithium titanium oxide, has a first region having a low lithium concentration, and a second region having a high lithium concentration present around the first region, and satisfies the following formula (I): Features non-aqueous electrolyte secondary battery:
T 2 <T 1 (I)
here,
T 1 is a ratio of tetravalent titanium among titanium atoms in the lithium titanium oxide in the first region;
T 2 is a ratio of tetravalent titanium among titanium atoms in the lithium titanium oxide in the second region.
下記式(II)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の非水電解質二次電池:
3≦T1-T2≦30 (II)
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the following formula (II) is satisfied:
3 ≦ T 1 −T 2 ≦ 30 (II)
前記第1領域が、0.1mm以上20cm以下の面積を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the first region has an area of 0.1 mm 2 or more and 20 cm 2 or less. 前記第1領域が、前記負極層25cm当たり1個以上存在することを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein at least one first region is present per 25 cm 2 of the negative electrode layer. 前記負極層が、前記第1領域と前記第2領域の間に位置する第3領域をさらに含み、
前記第3領域が、前記第1領域におけるリチウム濃度より高く、且つ、前記第2領域におけるリチウム濃度より低いリチウム濃度を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の、非水電解質二次電池。
The negative electrode layer further includes a third region located between the first region and the second region;
The third region has a lithium concentration higher than the lithium concentration in the first region and lower than the lithium concentration in the second region, according to any one of claims 1 to 4, Non-aqueous electrolyte secondary battery.
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