JP2012234767A - Electrolytic solution for secondary battery, secondary battery, electronic device, electric power tool, electric vehicle, and power storage system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery capable of achieving increase in a high battery capacity while inhibiting the swelling of the battery.SOLUTION: The secondary battery comprises a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution. The electrolytic solution contains a cyclic carboxylic acid imide, and at least one of a halogenated cyclic carbonic ester and an unsaturated carbon bond cyclic carbonic ester.

Description

本技術は、二次電池用電解液、その二次電池用電解液を用いた二次電池、ならびにその二次電池を用いた電子機器、電動工具、電動車両および電力貯蔵システムに関する。   The present technology relates to an electrolyte for a secondary battery, a secondary battery using the electrolyte for the secondary battery, and an electronic device, an electric tool, an electric vehicle, and an electric power storage system using the secondary battery.

近年、携帯電話機または携帯情報端末機器(PDA)などに代表される電子機器が広く普及しており、そのさらなる小型化、軽量化および長寿命化が強く求められている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、最近では、上記した電子機器に限らず、電動ドリルなどの電動工具、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システムに代表される多様な用途への適用も検討されている。   In recent years, electronic devices typified by mobile phones or personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and further downsizing, weight reduction, and long life have been strongly demanded. Accordingly, as a power source, development of a battery, in particular, a secondary battery that is small and lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress. In recent years, this secondary battery is not limited to the above-described electronic devices, but can be applied to various uses represented by power storage systems such as electric tools such as electric drills, electric vehicles such as electric vehicles, and household electric power servers. Has also been considered.

二次電池としては、さまざまな充放電原理を利用するものが広く提案されているが、中でも、電極反応物質としてリチウムイオンを用いるリチウムイオン二次電池などが有望視されている。鉛電池およびニッケルカドミウム電池などよりも高いエネルギー密度が得られるからである。   As secondary batteries, those using various charge / discharge principles have been widely proposed. Among them, lithium ion secondary batteries using lithium ions as electrode reactants are promising. This is because higher energy density can be obtained than lead batteries and nickel cadmium batteries.

二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えている。正極および負極は、それぞれ電極反応物質を出し入れ可能な正極活物質および負極活物質を含んでいる。高い電池容量を得るために、正極活物質としては、リチウムおよび遷移金属を構成元素として含む複合酸化物(リチウム複合酸化物)などが用いられていると共に、負極活物質としては、炭素材料などが用いられている。また、電解液の溶媒としては、炭酸エステル系の混合溶媒などが用いられている。   The secondary battery includes an electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode. Each of the positive electrode and the negative electrode includes a positive electrode active material and a negative electrode active material capable of taking in and out the electrode reactant. In order to obtain a high battery capacity, a composite oxide (lithium composite oxide) containing lithium and a transition metal as a constituent element is used as the positive electrode active material, and a carbon material or the like is used as the negative electrode active material. It is used. Further, as the solvent of the electrolytic solution, a carbonate-based mixed solvent or the like is used.

二次電池の形態としては、正極、負極および電解液を収納するための外装部材として金属缶を用いた円筒型などの他に、アルミニウムラミネートフィルムなどのフィルムを用いたラミネートフィルム型が採用されている。二次電池の軽量化が図られるからである。このラミネートフィルム型の二次電池では、液状の電解質(電解液)の他に、その電解液が高分子化合物により保持されたゲル状の電解質も用いられている。   As a form of the secondary battery, a laminate film type using a film such as an aluminum laminate film is adopted in addition to a cylindrical type using a metal can as an exterior member for housing a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte solution. Yes. This is because the secondary battery can be reduced in weight. In this laminated film type secondary battery, in addition to a liquid electrolyte (electrolytic solution), a gel electrolyte in which the electrolytic solution is held by a polymer compound is also used.

電解液の組成は二次電池の性能に大きな影響を与えるため、その電解液の組成に関してはさまざまな検討がなされている。具体的には、電池容量特性、サイクル特性、保存特性および負荷特性などを改善するために、電解液にイミド化合物を含有させることが提案されている(例えば、特許文献1〜7参照。)。このイミド化合物としては、スクシンイミド、その金属塩、またはその一部置換材料などが用いられている。スクシンイミドの金属塩は、アルカリ金属塩などであり、スクシンイミドの一部置換材料は、N−アルキルスクシンイミドなどである。   Since the composition of the electrolytic solution greatly affects the performance of the secondary battery, various studies have been made on the composition of the electrolytic solution. Specifically, in order to improve battery capacity characteristics, cycle characteristics, storage characteristics, load characteristics, and the like, it has been proposed to contain an imide compound in the electrolytic solution (see, for example, Patent Documents 1 to 7). As the imide compound, succinimide, a metal salt thereof, or a partially substituted material thereof is used. The metal salt of succinimide is an alkali metal salt or the like, and the partially substituted material of succinimide is N-alkyl succinimide or the like.

特開2005−093293号公報JP 2005-093293 A 特開2003−151622号公報JP 2003-151622 A 特開平11−273726号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-273726 特開平11−045724号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-045724 特開2002−270181号公報JP 2002-270181 A 特開2007−257959号公報JP 2007-257959 A 特開2007−257958号公報JP 2007-257958 A

近年、電子機器などは高性能化および多機能化しており、その消費電力は益々増加する傾向にあるため、二次電池の電池容量に関するさらなる改善が望まれている。この場合には、充放電時における電解液の分解反応に起因して電池内にガスが発生するため、電池膨れが起こりやすい傾向にあるが、電池容量の増加は、二次電池の膨れを増長させることになる。よって、従来は、電池容量の増加と電池膨れの抑制とがトレードオフの関係にあるため、両者を両立させることが困難であった。   In recent years, electronic devices and the like have become higher performance and multifunctional, and their power consumption tends to increase more and more. Therefore, further improvements regarding the battery capacity of secondary batteries are desired. In this case, gas is generated in the battery due to the decomposition reaction of the electrolyte during charging and discharging, and the battery tends to swell. However, the increase in battery capacity increases the swelling of the secondary battery. I will let you. Therefore, conventionally, since increase in battery capacity and suppression of battery swelling are in a trade-off relationship, it has been difficult to achieve both.

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電池容量の増加と電池膨れの抑制とを両立させることが可能な二次電池用電解液、二次電池、電子機器、電動工具、電動車両および電力貯蔵システムを提供することにある。   The present technology has been made in view of such problems, and the purpose thereof is an electrolyte solution for a secondary battery, a secondary battery, an electronic device, an electric motor capable of achieving both an increase in battery capacity and suppression of battery swelling. It is to provide a tool, an electric vehicle, and an electric power storage system.

本技術の二次電池用電解液は、下記の式(1)〜式(4)で表される環状カルボン酸イミドのうちの少なくとも1種と、下記の式(5)で表されるハロゲン化環状炭酸エステルおよび式(6)で表される不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含むものである。   The electrolyte solution for a secondary battery according to the present technology includes at least one cyclic carboxylic imide represented by the following formulas (1) to (4) and a halogenation represented by the following formula (5). It contains at least one of a cyclic carbonate and an unsaturated carbon bond cyclic carbonate represented by the formula (6).

Figure 2012234767
(R1〜R16は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R1 to R16 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

Figure 2012234767
(R21〜R24は水素基、ハロゲン基、炭素数=1〜4のアルキル基、または炭素数=1〜4のハロゲン化アルキル基であり、R21〜R24のうちの少なくとも1つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。R25およびR26は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R21 to R24 are a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of R21 to R24 is a halogen group or a halogen atom. R25 and R26 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

本技術の二次電池は、正極および負極と共に、上記した本技術の二次電池用電解液を備えたものであり、本技術の電子機器、電動工具、電動車両または電力貯蔵システムは、上記した本技術の二次電池を用いたものである。   The secondary battery of the present technology includes the above-described electrolyte for the secondary battery of the present technology together with the positive electrode and the negative electrode. The electronic device, the electric tool, the electric vehicle, or the power storage system of the present technology is described above. The secondary battery of the present technology is used.

本技術の二次電池用電解液、二次電池、電子機器、電動工具、電動車両または電力貯蔵システムによれば、電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含んでいる。よって、電池容量の増加と電池膨れの抑制とを両立できる。   According to the secondary battery electrolyte, secondary battery, electronic device, electric tool, electric vehicle, or power storage system of the present technology, the electrolyte is a cyclic carboxylic imide, a halogenated cyclic carbonate, and an unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate. And at least one of the esters. Therefore, both increase in battery capacity and suppression of battery swelling can be achieved.

本技術の一実施形態の二次電池(円筒型)の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery (cylindrical type) of one Embodiment of this technique. 図1に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body shown in FIG. セパレータの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of a separator. 本技術の一実施形態の他の二次電池(ラミネートフィルム型)の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the other secondary battery (laminate film type) of one Embodiment of this technique. 図4に示した巻回電極体のV−V線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of the spirally wound electrode body illustrated in FIG. 4.

以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.二次電池
1−1.円筒型
1−2.ラミネートフィルム型
2.二次電池の用途
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. Secondary battery 1-1. Cylindrical type 1-2. Laminated film type Applications of secondary batteries

<1.二次電池/1−1.円筒型>
図1および図2は、本技術の一実施形態における二次電池の断面構成を表しており、図2では、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大している。
<1. Secondary battery / 1-1. Cylindrical type>
1 and 2 show a cross-sectional configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present technology. In FIG. 2, a part of the wound electrode body 20 shown in FIG. 1 is enlarged.

[二次電池の全体構成]
ここで説明する二次電池は、例えば、リチウムイオンの吸蔵放出により電池容量が得られるリチウムイオン二次電池であり、いわゆる円筒型である。この二次電池は、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、巻回電極体20と、一対の絶縁板12,13とが収納されたものである。巻回電極体20では、例えば、セパレータ23を介して正極21と負極22とが積層および巻回されている。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery described here is, for example, a lithium ion secondary battery in which battery capacity is obtained by occlusion and release of lithium ions, and is a so-called cylindrical type. In this secondary battery, a spirally wound electrode body 20 and a pair of insulating plates 12 and 13 are housed in a substantially hollow cylindrical battery can 11. In the wound electrode body 20, for example, a positive electrode 21 and a negative electrode 22 are stacked and wound via a separator 23.

電池缶11は、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有していると共に、例えば、Fe、Alまたはそれらの合金などにより形成されている。なお、電池缶11の表面にNiなどの金属材料が鍍金されていてもよい。一対の絶縁板12,13は、巻回電極体20を上下から挟むと共にその巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。   The battery can 11 has a hollow structure in which one end is closed and the other end is opened, and is formed of, for example, Fe, Al, or an alloy thereof. Note that a metal material such as Ni may be plated on the surface of the battery can 11. The pair of insulating plates 12 and 13 are disposed so as to sandwich the wound electrode body 20 from above and below and to extend perpendicularly to the wound peripheral surface.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子(positive temperature coefficient:PTC素子)16がガスケット17を介してかしめられている。これにより、電池缶11は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により形成されている。安全弁機構15および熱感抵抗素子16は、電池蓋14の内側に設けられており、その安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されている。この安全弁機構15では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上になると、ディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との間の電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、大電流に起因する異常な発熱を防止するものである。この熱感抵抗素子16では、温度上昇に応じて抵抗が増加するようになっている。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により形成されており、その表面にアスファルトが塗布されていてもよい。   A battery lid 14, a safety valve mechanism 15, and a heat sensitive resistance element (positive temperature coefficient: PTC element) 16 are caulked through a gasket 17 at the open end of the battery can 11. Thereby, the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is formed of the same material as the battery can 11, for example. The safety valve mechanism 15 and the thermal resistance element 16 are provided inside the battery lid 14, and the safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the thermal resistance element 16. In the safety valve mechanism 15, when the internal pressure becomes a certain level or more due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15A is reversed and the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is established. It is designed to cut. The heat sensitive resistance element 16 prevents abnormal heat generation caused by a large current. In the heat sensitive resistance element 16, the resistance increases as the temperature rises. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt may be applied to the surface thereof.

巻回電極体20の中心には、センターピン24が挿入されていてもよい。正極21には、例えば、Alなどの導電性材料により形成された正極リード25が接続されている。負極22には、例えば、Niなどの導電性材料により形成された負極リード26が接続されている。正極リード25は、安全弁機構15に溶接などされており、電池蓋14と電気的に接続されている。負極リード26は、電池缶11に溶接などされており、その電池缶11と電気的に接続されている。   A center pin 24 may be inserted in the center of the wound electrode body 20. For example, a positive electrode lead 25 formed of a conductive material such as Al is connected to the positive electrode 21. For example, a negative electrode lead 26 formed of a conductive material such as Ni is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15 and is electrically connected to the battery lid 14. The negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11 and is electrically connected to the battery can 11.

[正極]
正極21は、例えば、正極集電体21Aの片面または両面に正極活物質層21Bが設けられたものである。正極集電体21Aは、例えば、Al、Niまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。
[Positive electrode]
The positive electrode 21 is, for example, one in which a positive electrode active material layer 21B is provided on one side or both sides of a positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is formed of a conductive material such as Al, Ni, or stainless steel, for example.

正極活物質層21Bは、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出する正極材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、必要に応じて正極結着剤または正極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。   The positive electrode active material layer 21 </ b> B includes one or more positive electrode materials that occlude and release lithium ions as the positive electrode active material, and other positive electrode binders or positive electrode conductive agents as necessary. It may contain material.

正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物は、例えば、Liと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物や、Liと遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物などである。中でも、遷移金属元素は、Co、Ni、MnおよびFeのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、Lix MIO2 またはLiy MIIPO4 で表される。式中、MIおよびMIIは、1種類以上の遷移金属元素を表す。xおよびyの値は、充放電状態に応じて異なるが、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。ただし、M1は、上記したCo等共に、後述する式(10)中におけるMのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。 The positive electrode material is preferably a lithium-containing compound. This is because a high energy density can be obtained. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide containing Li and a transition metal element as constituent elements, and a phosphate compound containing Li and a transition metal element as constituent elements. Among them, the transition metal element is preferably one or more of Co, Ni, Mn, and Fe. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula is represented by, for example, Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 . In the formula, MI and MII represent one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state, but are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10. However, M1 may contain any one kind or two kinds or more of M in the formula (10) described later together with Co described above.

Liと遷移金属元素とを含む複合酸化物は、例えば、Lix CoO2 、Lix NiO2 、LiMn2 4 または下記の式(10)で表されるLiNi系複合酸化物などである。Liと遷移金属元素とを含むリン酸化合物は、例えば、LiFePO4 またはLiFe1-u Mnu PO4 (u<1)などである。高い電池容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。なお、正極材料は、上記以外の材料でもよい。 The composite oxide containing Li and a transition metal element is, for example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , LiMn 2 O 4, or a LiNi-based composite oxide represented by the following formula (10). The phosphate compound containing Li and a transition metal element is, for example, LiFePO 4 or LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1). This is because high battery capacity is obtained and excellent cycle characteristics are also obtained. The positive electrode material may be a material other than the above.

LiNi1-x x 2 …(10)
(MはCo、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、Ti、Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Yb、Cu、Zn、Ba、B、Cr、Si、Ga、P、SbおよびNbのうちの少なくとも1種であり、xは0.005<x<0.5である。)
LiNi 1-x M x O 2 (10)
(M is Co, Mn, Fe, Al, V, Sn, Mg, Ti, Sr, Ca, Zr, Mo, Tc, Ru, Ta, W, Re, Yb, Cu, Zn, Ba, B, Cr, Si , Ga, P, Sb and Nb, and x is 0.005 <x <0.5.)

この他、正極材料は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどである。   In addition, the positive electrode material may be, for example, an oxide, disulfide, chalcogenide, or conductive polymer. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include sulfur, polyaniline, and polythiophene.

正極結着剤は、例えば、合成ゴムまたは高分子材料などのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリイミドなどである。   The positive electrode binder includes, for example, any one kind or two kinds or more of synthetic rubber or polymer material. Examples of the synthetic rubber include styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene. The polymer material is, for example, polyvinylidene fluoride or polyimide.

正極導電剤は、例えば、炭素材料などのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックまたはケチェンブラックなどである。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料または導電性高分子などでもよい。   The positive electrode conductive agent includes, for example, any one type or two or more types of carbon materials. Examples of the carbon material include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. The positive electrode conductive agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

[負極]
負極22は、例えば、負極集電体22Aの片面または両面に負極活物質層22Bが設けられたものである。
[Negative electrode]
In the negative electrode 22, for example, a negative electrode active material layer 22B is provided on one or both surfaces of a negative electrode current collector 22A.

負極集電体22Aは、例えば、Cu、Niまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。この負極集電体22Aの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体22Aに対する負極活物質層22Bの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層22Bと対向する領域で、負極集電体22Aの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法としては、例えば、電解処理で微粒子を形成する方法などが挙げられる。この電解処理とは、電解槽中で電解法により負極集電体22Aの表面に微粒子を形成して凹凸を設ける方法である。電解法で作製された銅箔は、一般に電解銅箔と呼ばれている。   The negative electrode current collector 22A is formed of, for example, a conductive material such as Cu, Ni, or stainless steel. The surface of the negative electrode current collector 22A is preferably roughened. This is because the so-called anchor effect improves the adhesion of the negative electrode active material layer 22B to the negative electrode current collector 22A. In this case, the surface of the negative electrode current collector 22A may be roughened at least in a region facing the negative electrode active material layer 22B. Examples of the roughening method include a method of forming fine particles by electrolytic treatment. This electrolytic treatment is a method of providing irregularities by forming fine particles on the surface of the anode current collector 22A by an electrolytic method in an electrolytic bath. A copper foil produced by an electrolytic method is generally called an electrolytic copper foil.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出する負極材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、必要に応じて負極結着剤または負極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。なお、負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、それぞれ正極結着剤および正極導電剤と同様である。この負極活物質層22Bでは、例えば、充放電時において意図せずにLi金属が析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は正極21の放電容量よりも大きくなっていることが好ましい。   The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials that occlude and release lithium ions as the negative electrode active material, and other negative electrode binders or negative electrode conductive agents as necessary. It may contain material. Note that details regarding the negative electrode binder and the negative electrode conductive agent are the same as, for example, the positive electrode binder and the positive electrode conductive agent, respectively. In this negative electrode active material layer 22B, for example, the chargeable capacity of the negative electrode material is larger than the discharge capacity of the positive electrode 21 in order to prevent unintentional deposition of Li metal during charging and discharging. Is preferred.

負極材料は、例えば、炭素材料である。リチウムイオンの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度および優れたサイクル特性が得られるからである。また、負極導電剤としても機能するからである。この炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化性炭素、または(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などである。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂あるいはフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成(炭素化)されたものである。この他、炭素材料は、約1000℃以下で熱処理された低結晶性炭素または非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。   The negative electrode material is, for example, a carbon material. This is because the change in crystal structure at the time of occlusion and release of lithium ions is very small, so that high energy density and excellent cycle characteristics can be obtained. In addition, it also functions as a negative electrode conductive agent. This carbon material is, for example, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon having a (002) plane spacing of 0.37 nm or more, or graphite having a (002) plane spacing of 0.34 nm or less. . More specifically, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, activated carbon or carbon blacks. Among these, the cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing (carbonizing) a polymer compound such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. In addition, the carbon material may be low crystalline carbon or amorphous carbon heat-treated at about 1000 ° C. or less. The shape of the carbon material may be any of a fibrous shape, a spherical shape, a granular shape, and a scale shape.

また、負極材料は、例えば、金属元素および半金属元素のいずれか1種類または2種類を構成元素として含む材料(金属系材料)である。高いエネルギー密度が得られるからである。この金属系材料は、金属元素または半金属元素の単体、合金または化合物でもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、合金には、2種類以上の金属元素からなる材料に加えて、1種類以上の金属元素と1種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物、またはそれらの2種類以上の共存物などがある。   The negative electrode material is, for example, a material (metal material) containing any one or two of metal elements and metalloid elements as constituent elements. This is because a high energy density can be obtained. The metal-based material may be a single element, alloy or compound of a metal element or a metalloid element, or may be two or more kinds thereof, or may have at least a part of one or two or more phases thereof. . The alloy includes a material including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to a material composed of two or more metal elements. The alloy may contain a nonmetallic element. The structure includes a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a coexistence of two or more kinds thereof.

上記した金属元素または半金属元素は、例えば、Liと合金を形成可能な金属元素または半金属元素であり、具体的には、以下の元素の1種類または2種類以上である。Mg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、PdまたはPtである。中でも、SiおよびSnのうちの少なくとも一方が好ましい。リチウムイオンを吸蔵放出する能力が優れているため、高いエネルギー密度が得られるからである。   The metal element or metalloid element described above is, for example, a metal element or metalloid element capable of forming an alloy with Li, and specifically, one or more of the following elements. Mg, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Bi, Cd, Ag, Zn, Hf, Zr, Y, Pd, or Pt. Among these, at least one of Si and Sn is preferable. This is because the ability to occlude and release lithium ions is excellent, and a high energy density can be obtained.

SiおよびSnのうちの少なくとも一方を含む材料は、SiまたはSnの単体、合金または化合物でもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体(微量の不純物を含んでいてもよい)であり、必ずしも純度100%を意味しているわけではない。   The material containing at least one of Si and Sn may be a simple substance, an alloy, or a compound of Si or Sn, or may be two or more of them, or at least a part of one or more of those phases. You may have. The simple substance is a simple substance in a general sense (may contain a small amount of impurities), and does not necessarily mean 100% purity.

Siの合金は、例えば、Si以外の構成元素として以下の元素の1種類または2種類以上を含む材料である。Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、SbまたはCrである。Siの化合物としては、例えば、Si以外の構成元素としてCまたはOを含むものが挙げられる。なお、Siの化合物は、例えば、Si以外の構成元素として、Siの合金について説明した元素のいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   An alloy of Si is, for example, a material containing one or more of the following elements as a constituent element other than Si. Sn, Ni, Cu, Fe, Co, Mn, Zn, In, Ag, Ti, Ge, Bi, Sb or Cr. Examples of the Si compound include those containing C or O as a constituent element other than Si. Note that the Si compound may include, for example, one or more of the elements described for the Si alloy as a constituent element other than Si.

Siの合金または化合物は、例えば、以下の材料などである。SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 またはTaSi2 である。VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)またはLiSiOである。なお、SiOv におけるvは、0.2<v<1.4でもよい。 Examples of the Si alloy or compound include the following materials. SiB 4, a SiB 6, Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2, MoSi 2, CoSi 2, NiSi 2, CaSi 2, CrSi 2, Cu 5 Si, FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2 or TaSi 2. VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2) or LiSiO. Note that v in SiO v may be 0.2 <v <1.4.

Snの合金は、例えば、Sn以外の構成元素として以下の元素の1種類または2種類以上を含む材料などである。Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、SbまたはCrである。Snの化合物としては、例えば、CまたはOを構成元素として含む材料などが挙げられる。なお、Snの化合物は、例えば、Sn以外の構成元素としてSnの合金について説明した元素のいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。Snの合金または化合物としては、例えば、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSnOまたはMg2 Snなどが挙げられる。 The Sn alloy is, for example, a material containing one or more of the following elements as a constituent element other than Sn. Si, Ni, Cu, Fe, Co, Mn, Zn, In, Ag, Ti, Ge, Bi, Sb or Cr. Examples of the Sn compound include a material containing C or O as a constituent element. The Sn compound may contain, for example, one or more of the elements described for the Sn alloy as a constituent element other than Sn. Examples of the alloy or compound of Sn include SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSnO, or Mg 2 Sn.

また、Snを含む材料としては、例えば、Snを第1構成元素とし、それに加えて第2および第3構成元素を含む材料が好ましい。第2構成元素は、例えば、以下の元素の1種類または2種類以上である。Co、Fe、Mg、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、BiまたはSiである。第3構成元素は、例えば、B、C、AlおよびPの1種類または2種類以上である。第2および第3構成元素を含むと、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。   Moreover, as a material containing Sn, for example, a material containing Sn as the first constituent element and the second and third constituent elements in addition thereto is preferable. The second constituent element is, for example, one or more of the following elements. Co, Fe, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Ce, Hf, Ta, W, Bi, or Si. The third constituent element is, for example, one type or two or more types of B, C, Al, and P. This is because when the second and third constituent elements are included, a high battery capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

中でも、Sn、CoおよびCを含む材料(SnCoC含有材料)が好ましい。SnCoC含有材料の組成としては、例えば、Cの含有量が9.9質量%〜29.7質量%であり、SnおよびCoの含有量の割合(Co/(Sn+Co))が20質量%〜70質量%である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。   Among these, a material containing Sn, Co and C (SnCoC-containing material) is preferable. As the composition of the SnCoC-containing material, for example, the C content is 9.9 mass% to 29.7 mass%, and the Sn and Co content ratio (Co / (Sn + Co)) is 20 mass% to 70 mass%. % By mass. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range.

このSnCoC含有材料は、Sn、CoおよびCを含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、Liと反応可能な反応相であり、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定X線としてCuKα線を用いると共に挿引速度を1°/minとした場合に、回折角2θで1.0°以上であることが好ましい。リチウムイオンがより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、SnCoC含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部を含む相を含んでいる場合もある。   This SnCoC-containing material has a phase containing Sn, Co, and C, and the phase is preferably low crystalline or amorphous. This phase is a reaction phase capable of reacting with Li, and excellent characteristics can be obtained due to the presence of the reaction phase. The full width at half maximum of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of this phase is 1.0 ° or more at a diffraction angle 2θ when CuKα ray is used as the specific X-ray and the drawing speed is 1 ° / min. Is preferred. This is because lithium ions are occluded and released more smoothly, and the reactivity with the electrolytic solution is reduced. Note that the SnCoC-containing material may include a phase containing a simple substance or a part of each constituent element in addition to the low crystalline or amorphous phase.

X線回折により得られた回折ピークがLiと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、Liとの電気化学的反応の前後におけるX線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、Liとの電気化学的反応の前後で回折ピークの位置が変化すれば、Liと反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが2θ=20°〜50°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を有しており、主に、Cの存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。   Whether a diffraction peak obtained by X-ray diffraction corresponds to a reaction phase capable of reacting with Li can be easily determined by comparing X-ray diffraction charts before and after electrochemical reaction with Li. . For example, if the position of the diffraction peak changes before and after the electrochemical reaction with Li, it corresponds to a reaction phase capable of reacting with Li. In this case, for example, a diffraction peak of a low crystalline or amorphous reaction phase is observed between 2θ = 20 ° and 50 °. Such a reaction phase has, for example, each of the above-described constituent elements, and is considered to be low crystallization or amorphous mainly due to the presence of C.

SnCoC含有材料では、構成元素であるCの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。Snなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態については、例えば、X線光電子分光法(XPS:x-ray photoelectron spectroscopy)で確認できる。市販の装置では、例えば、軟X線としてAl−Kα線またはMg−Kα線などが用いられる。Cの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、Cの1s軌道(C1s)の合成波のピークは284.5eVよりも低い領域に現れる。なお、Au原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正されているものとする。この際、通常、物質表面には表面汚染炭素が存在しているため、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、それをエネルギー基準とする。XPS測定では、C1sのピークの波形が表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中のCのピークとを含んだ形で得られるため、例えば、市販のソフトウエアで解析して、両者のピークを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of C that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element. This is because aggregation or crystallization of Sn or the like is suppressed. The bonding state of the elements can be confirmed by, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In a commercially available apparatus, for example, Al—Kα ray or Mg—Kα ray is used as the soft X-ray. When at least a part of C is bonded to a metal element, a metalloid element, or the like, the peak of the synthesized wave of C 1s orbital (C1s) appears in a region lower than 284.5 eV. It is assumed that energy calibration is performed so that a peak of 4f orbit (Au4f) of Au atoms is obtained at 84.0 eV. At this time, since the surface contamination carbon usually exists on the surface of the substance, the C1s peak of the surface contamination carbon is set to 284.8 eV, which is used as the energy standard. In XPS measurement, the waveform of the C1s peak is obtained in a form that includes the surface contamination carbon peak and the C peak in the SnCoC-containing material. For example, the two peaks are analyzed by analysis with commercially available software. To do. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

なお、SnCoC含有材料は、Sn、CoおよびCを含んでいれば、必要に応じて、さらに他の構成元素を含んでいてもよい。このような他の構成元素としては、Si、Fe、Ni、Cr、In、Nb、Ge、Ti、Mo、Al、P、GaおよびBiの1種類または2種類以上が挙げられる。   In addition, as long as SnCoC containing material contains Sn, Co, and C, it may contain other structural elements as needed. Examples of such other constituent elements include one or more of Si, Fe, Ni, Cr, In, Nb, Ge, Ti, Mo, Al, P, Ga, and Bi.

このSnCoC含有材料の他、Sn、Co、FeおよびCを含む材料(SnCoFeC含有材料)も好ましい。このSnCoFeC含有材料の組成は、任意に設定可能である。例えば、Feの含有量を少なめに設定する場合の組成は、以下の通りである。Cの含有量は9.9質量%〜29.7質量%、Feの含有量は0.3質量%〜5.9質量%、SnおよびCoの含有量の割合(Co/(Sn+Co))は30質量%〜70質量%である。また、例えば、Feの含有量を多めに設定する場合の組成は、以下の通りである。Cの含有量は11.9質量%〜29.7質量%、Sn、CoおよびFeの含有量の割合((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))は26.4質量%〜48.5質量%、CoおよびFeの含有量の割合(Co/(Co+Fe))は9.9質量%〜79.5質量%である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。このSnCoFeC含有材料の物性(半値幅など)は、上記したSnCoC含有材料と同様である。   In addition to this SnCoC-containing material, a material containing Sn, Co, Fe and C (SnCoFeC-containing material) is also preferable. The composition of the SnCoFeC-containing material can be arbitrarily set. For example, the composition when the Fe content is set to be small is as follows. The content of C is 9.9 mass% to 29.7 mass%, the content of Fe is 0.3 mass% to 5.9 mass%, and the ratio of the content of Sn and Co (Co / (Sn + Co)) is 30% by mass to 70% by mass. For example, the composition in the case where the Fe content is set to be large is as follows. The content of C is 11.9 mass% to 29.7 mass%, and the ratio of the content of Sn, Co and Fe ((Co + Fe) / (Sn + Co + Fe)) is 26.4 mass% to 48.5 mass%, Co The ratio of the Fe content (Co / (Co + Fe)) is 9.9 mass% to 79.5 mass%. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range. The physical properties (half width, etc.) of this SnCoFeC-containing material are the same as those of the above-described SnCoC-containing material.

また、他の負極材料は、例えば、金属酸化物または高分子化合物などでもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。   The other negative electrode material may be, for example, a metal oxide or a polymer compound. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide. Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

負極活物質層22Bは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法または焼成法(焼結法)、あるいはそれらの2種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合したのち、有機溶剤などの溶媒に分散させて塗布する方法である。気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法などが挙げられる。具体的には、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長、化学気相成長(CVD)法またはプラズマ化学気相成長法などである。液相法としては、例えば、電解鍍金法または無電解鍍金法などが挙げられる。溶射法とは、負極活物質を溶融状態または半溶融状態で吹き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法と同様の手順で塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法については、公知の手法を用いることができる。一例としては、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法などが挙げられる。   The negative electrode active material layer 22B is formed by, for example, a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method (sintering method), or two or more kinds thereof. The coating method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder and then dispersed in a solvent such as an organic solvent. Examples of the vapor phase method include a physical deposition method and a chemical deposition method. Specific examples include vacuum deposition, sputtering, ion plating, laser ablation, thermal chemical vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), and plasma chemical vapor deposition. Examples of the liquid phase method include an electrolytic plating method and an electroless plating method. The thermal spraying method is a method in which the negative electrode active material is sprayed in a molten state or a semi-molten state. The baking method is, for example, a method in which heat treatment is performed at a temperature higher than the melting point of a binder or the like after being applied in the same procedure as the application method. A known method can be used for the firing method. As an example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, a hot press firing method, or the like can be given.

このリチウムイオン二次電池では、上記したように、充電途中において負極22にLi金属が意図せずに析出することを防止するために、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極材料の電気化学当量が正極の電気化学当量よりも大きくなっている。また、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が4.30V以上であると、4.20Vである場合と比較して、同じ正極活物質でも単位質量当たりのリチウムイオンの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られるようになっている。   In this lithium ion secondary battery, as described above, in order to prevent Li metal from unintentionally depositing on the negative electrode 22 during charging, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium ions is positive. It is larger than the electrochemical equivalent. Further, when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) at the time of full charge is 4.30 V or more, even when the same positive electrode active material is used, the amount of released lithium ions per unit mass is large compared to the case of 4.20 V. Therefore, the amount of the positive electrode active material and the negative electrode active material is adjusted accordingly. Thereby, a high energy density can be obtained.

[セパレータ]
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離して、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものであり、そのセパレータ23には、液状の電解質(電解液)が含浸されている。このセパレータ23は、例えば、合成樹脂またはセラミックなどの多孔質膜であり、2種類以上の多孔質膜が積層されたものでもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどである。
[Separator]
The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 includes a liquid electrolyte (electrolyte). Is impregnated. The separator 23 is, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may be a laminate of two or more kinds of porous films. The synthetic resin is, for example, polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene.

特に、セパレータ23は、多層構造を有していることが好ましい。図3は、セパレータ23の断面構成を表しており、図2に対応している。この多層構造を有するセパレータ23は、例えば、図3に示したように、上記した多孔質膜からなる基材層23Aと、その基材層23Aの少なくとも一方の面に設けられた高分子化合物層23Bとを含んでいる。正極21および負極22に対するセパレータ23の密着性が向上して巻回電極体20の歪みが抑制されるため、電解液の分解反応がより抑制されるからである。また、基材層23Aに含浸された電解液の漏液が抑制されるからである。これにより、充放電を繰り返しても二次電池の抵抗が上昇しにくくなると共に、電池膨れが抑制される。   In particular, the separator 23 preferably has a multilayer structure. FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the separator 23 and corresponds to FIG. For example, as shown in FIG. 3, the separator 23 having the multilayer structure includes a base material layer 23A made of the porous film described above and a polymer compound layer provided on at least one surface of the base material layer 23A. 23B. This is because the adhesion of the separator 23 to the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is improved and distortion of the wound electrode body 20 is suppressed, so that the decomposition reaction of the electrolytic solution is further suppressed. Moreover, it is because the leakage of the electrolyte solution impregnated in the base material layer 23A is suppressed. Thereby, even if it repeats charging / discharging, while the resistance of a secondary battery becomes difficult to rise, battery swelling is suppressed.

高分子化合物層23は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン以外の他の材料でもよい。この高分子化合物層23は、例えば、高分子材料が溶解された溶液を準備したのち、その溶液を基材層23Aの表面に塗布し、または基材層23Aを溶液中に浸漬させてから乾燥させることで形成される。   The polymer compound layer 23 includes, for example, a polymer material such as polyvinylidene fluoride. This is because it has excellent physical strength and is electrochemically stable. However, the polymer material may be a material other than polyvinylidene fluoride. For example, after preparing a solution in which a polymer material is dissolved, the polymer compound layer 23 is applied to the surface of the base material layer 23A, or the base material layer 23A is immersed in the solution and then dried. It is formed by letting.

[電解液]
電解液は、電解質塩と共に、環状カルボン酸イミドと、ハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含んでいる。環状カルボン酸イミドは、下記の式(1)〜式(4)で表される化合物のいずれか1種類または2種類以上である。ハロゲン化環状炭酸エステルは、下記の式(5)で表される化合物であると共に、不飽和炭素結合環状炭酸エステルは、下記の式(6)で表される化合物である。
[Electrolyte]
The electrolytic solution contains a cyclic carboxylic imide and at least one of a halogenated cyclic carbonate and an unsaturated carbon bond cyclic carbonate together with an electrolyte salt. The cyclic carboxylic acid imide is one or more of compounds represented by the following formulas (1) to (4). The halogenated cyclic carbonate is a compound represented by the following formula (5), and the unsaturated carbon bond cyclic carbonate is a compound represented by the following formula (6).

Figure 2012234767
(R1〜R16は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R1 to R16 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

Figure 2012234767
(R21〜R24は水素基、ハロゲン基、炭素数=1〜4のアルキル基、または炭素数=1〜4のハロゲン化アルキル基であり、R21〜R24のうちの少なくとも1つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。R25およびR26は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R21 to R24 are a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of R21 to R24 is a halogen group or a halogen atom. R25 and R26 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

[環状カルボン酸イミド]
環状カルボン酸イミドは、−C(=O)−NH−C(=O)−を有する環状の化合物である。電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステル等とを一緒に含んでいるのは、両者の相乗作用により負極22の表面に強固かつ安定な保護膜が形成されるため、充放電時における電解液の分解反応が著しく抑制されるからである。
[Cyclic carboxylic acid imide]
The cyclic carboxylic imide is a cyclic compound having —C (═O) —NH—C (═O) —. The electrolyte solution contains the cyclic carboxylic imide and the halogenated cyclic carbonate together because a strong and stable protective film is formed on the surface of the negative electrode 22 by the synergistic action of both, This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution is remarkably suppressed.

詳細には、環状カルボン酸イミドは、電解液の主成分が負極活物質と反応する電位(分解電位)に到達する前に、自らが優先的に分解される性質を有する。この主成分とは、後述するように、炭酸エチレンまたは炭酸ジエチルなどを含む非水溶媒である。このため、初回の充放電時における早い段階において、環状カルボン酸イミドに由来する被膜が負極22の表面に形成される。   Specifically, the cyclic carboxylic acid imide has a property of preferentially decomposing before reaching the potential (decomposition potential) at which the main component of the electrolytic solution reacts with the negative electrode active material. This main component is a non-aqueous solvent containing ethylene carbonate or diethyl carbonate, as will be described later. For this reason, a coating derived from the cyclic carboxylic imide is formed on the surface of the negative electrode 22 at an early stage during the first charge / discharge.

また、ハロゲン化環状炭酸エステル等は、充放電時に分解されることで、負極22の表面に被膜を形成する性質を有する。このため、充放電時には、上記した環状カルボン酸イミドに由来する被膜に加えて、ハロゲン化環状炭酸エステル等に由来する被膜も形成される。   Further, the halogenated cyclic carbonate and the like have a property of forming a film on the surface of the negative electrode 22 by being decomposed during charging and discharging. For this reason, at the time of charging / discharging, in addition to the film derived from the cyclic carboxylic imide described above, a film derived from a halogenated cyclic carbonate or the like is also formed.

これにより、電解液が環状カルボン酸イミドまたはハロゲン化環状炭酸エステル等のいずれか一方だけを含んでいる場合と比較して、初回の充放電効率を高く維持したまま、電池膨れが抑制される。   Thereby, compared with the case where electrolyte solution contains only any one of cyclic carboxylic imide, halogenated cyclic carbonate, etc., battery swelling is suppressed, maintaining the first charge / discharge efficiency high.

なお、環状カルボン酸イミドは、−C(=O)−NH−C(=O)−を有することから明らかなように、窒素−水素結合(N−H)を有している。この環状カルボン酸イミドが窒素−水素結合を有しているのは、その水素基がメチル基などのアルキル基により置換されている場合と比較して、上記した被膜を形成しやすいからである。このような傾向は、水素基がアルキル基以外の基により置換されている場合においても同様である。   Note that the cyclic carboxylic acid imide has a nitrogen-hydrogen bond (N—H), as is clear from having —C (═O) —NH—C (═O) —. The reason why this cyclic carboxylic acid imide has a nitrogen-hydrogen bond is that the above-described film can be formed more easily than when the hydrogen group is substituted with an alkyl group such as a methyl group. Such a tendency is the same when the hydrogen group is substituted with a group other than an alkyl group.

詳細には、アルキル基などを有する置換型の環状カルボン酸イミドでは、そのアルキル基などが脱離しにくいことに起因して分解性が低下するため、初回の充放電時において負極22の表面に被膜が形成されにくくなる。これに対して、水素基を有する非置換型の環状カルボン酸イミドでは、その水素基などが脱離しやすいことに起因して分解性が向上するため、初回の充放電時において負極22の表面に被膜が形成されやすくなる。   Specifically, in a substituted cyclic carboxylic acid imide having an alkyl group or the like, the decomposability is reduced due to the difficulty of detachment of the alkyl group and the like, so that a coating is formed on the surface of the negative electrode 22 during the first charge / discharge. Is difficult to form. On the other hand, in an unsubstituted cyclic carboxylic imide having a hydrogen group, the decomposability is improved due to the easy elimination of the hydrogen group and the like. A film is easily formed.

式(1)〜式(4)中におけるR1〜R16のそれぞれの種類は、上記した水素基またはアルキル基であれば、任意でよい。すなわち、R1〜R16は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。この場合には、R1〜R16のうちの任意の2つ以上が互いに結合されることで環を形成していてもよい。「炭素数=1〜4のアルキル基」とは、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、そのプロピル基およびブチル基は、直鎖状でもよいし、分岐状でもよい。R1〜R16の炭素数が1〜4であるのは、優れた溶解性および相溶性が得られるからである。   Each kind of R1 to R16 in the formulas (1) to (4) may be arbitrary as long as it is a hydrogen group or an alkyl group. That is, R1 to R16 may be the same type of group or different types of groups. In this case, any two or more of R1 to R16 may be bonded to each other to form a ring. The “alkyl group having 1 to 4 carbon atoms” is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group, and the propyl group and the butyl group may be linear or branched. The reason why R1 to R16 have 1 to 4 carbon atoms is that excellent solubility and compatibility can be obtained.

環状カルボン酸イミドの具体例は、以下の通りである。式(1)に示した環状カルボン酸イミドの具体例は、R1〜R4が水素基であるスクシンイミドである。式(2)に示した環状カルボン酸イミドの具体例は、R5〜R10が水素基であるグルタルイミドである。式(3)に示した環状カルボン酸イミドの具体例は、R11およびR12が水素基であるマレイミドである。式(4)に示した環状カルボン酸イミドの具体例は、R13〜R16が水素基であるフタルイミドである。安定な被膜を形成できると共に、優れた溶解性および相溶性が得られるからである。ただし、式(1)〜式(4)に示した化学式の条件を満たしていれば、環状カルボン酸イミドは他の化合物でもよい。すなわち、一例を挙げると、環状カルボン酸イミドは、上記したスクシンイミドのうちの少なくとも1つの水素基がアルキル基により置換された化合物でもよい。   Specific examples of the cyclic carboxylic acid imide are as follows. A specific example of the cyclic carboxylic acid imide represented by the formula (1) is succinimide in which R1 to R4 are hydrogen groups. A specific example of the cyclic carboxylic imide represented by the formula (2) is glutarimide in which R5 to R10 are hydrogen groups. A specific example of the cyclic carboxylic imide represented by the formula (3) is maleimide in which R11 and R12 are hydrogen groups. A specific example of the cyclic carboxylic imide represented by the formula (4) is phthalimide in which R13 to R16 are hydrogen groups. This is because a stable film can be formed and excellent solubility and compatibility can be obtained. However, the cyclic carboxylic imide may be other compounds as long as the conditions of the chemical formulas shown in the formulas (1) to (4) are satisfied. That is, as an example, the cyclic carboxylic acid imide may be a compound in which at least one hydrogen group in the succinimide described above is substituted with an alkyl group.

なお、確認までに説明しておくと、置換型の環状カルボン酸イミドの具体例は、窒素−水素結合のうちの水素基がメチル基により置換されたN−メチルスクシンイミドなどである。   For confirmation, a specific example of the substituted cyclic carboxylic imide is N-methylsuccinimide in which a hydrogen group in a nitrogen-hydrogen bond is substituted with a methyl group.

電解液中における環状カルボン酸イミドの含有量は、特に限定されないが、中でも、0.1重量%〜1重量%であることが好ましい。より高い効果が得られるからである。   Although content of cyclic carboxylic imide in electrolyte solution is not specifically limited, It is preferable that they are 0.1 weight%-1 weight% especially. This is because a higher effect can be obtained.

[ハロゲン化環状炭酸エステル]
ハロゲン化環状炭酸エステルは、1または2以上のハロゲンを構成元素として含む環状炭酸エステルである。ハロゲンの種類は、特に限定されないが、中でも、F、ClまたはBrが好ましく、Fがより好ましい。より高い効果が得られるからである。ただし、ハロゲンの数は、1つよりも2つが好ましく、さらに3つ以上でもよい。より強固で安定な被膜が形成されるため、電解液の分解反応がより抑制されるからである。
[Halogenated cyclic carbonate]
The halogenated cyclic carbonate is a cyclic carbonate containing one or more halogens as constituent elements. The type of halogen is not particularly limited, but among them, F, Cl or Br is preferable, and F is more preferable. This is because a higher effect can be obtained. However, the number of halogens is preferably two rather than one, and may be three or more. This is because a stronger and more stable coating is formed, so that the decomposition reaction of the electrolytic solution is further suppressed.

式(5)中におけるR21〜R24のそれぞれの種類は、上記した水素基、ハロゲン基、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であれば、任意でよい。すなわち、R21〜R24は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。この場合には、R21〜R24のうちの任意の2つが互いに結合されることで環を形成していてもよい。ただし、ハロゲン化環状炭酸エステルは1または2以上のハロゲンを構成元素として含むため、R21〜R24のうちの少なくとも1つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。ハロゲン化アルキル基とは、アルキル基のうちの少なくとも1つの水素基がハロゲン基により置換されたものである。なお、「炭素数=1〜4のアルキル基」に関する詳細は、アルキル化環状炭酸エステルについて説明した場合と同様である。   Each kind of R21-R24 in Formula (5) may be arbitrary as long as it is an above-described hydrogen group, a halogen group, an alkyl group, or a halogenated alkyl group. That is, R21 to R24 may be the same type of group or different types of groups. In this case, any two of R21 to R24 may be bonded to each other to form a ring. However, since the halogenated cyclic carbonate contains one or more halogens as a constituent element, at least one of R21 to R24 is a halogen group or a halogenated alkyl group. The halogenated alkyl group is a group in which at least one hydrogen group in an alkyl group is substituted with a halogen group. The details regarding the “alkyl group having 1 to 4 carbon atoms” are the same as those described for the alkylated cyclic carbonate.

ハロゲン化環状炭酸エステルの具体例は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンまたは4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどであり、それらのうちの1種類でもよいし、2種類以上の混合物でもよい。被膜の形成能力が優れているからである。ただし、式(5)に示した化学式の条件を満たしていれば、ハロゲン化環状炭酸エステルは他の化合物でもよい。   Specific examples of the halogenated cyclic carbonate include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one or 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, and any one of them can be used. It may be a mixture of two or more. This is because the film-forming ability is excellent. However, the halogenated cyclic carbonate may be another compound as long as the condition of the chemical formula shown in Formula (5) is satisfied.

電解液中におけるハロゲン化環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、中でも、0.5重量%〜5重量%であることが好ましい。より高い効果が得られるからである。なお、電解液がハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルの双方を含む場合には、その総量が上記した範囲内であればよい。   The content of the halogenated cyclic carbonate in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.5% by weight to 5% by weight. This is because a higher effect can be obtained. In addition, when electrolyte solution contains both halogenated cyclic carbonate and unsaturated carbon bond cyclic carbonate, the total amount should just be in the above-mentioned range.

[不飽和炭素結合環状炭酸エステル]
不飽和炭素結合環状炭酸エステルは、1または2以上の不飽和炭素結合(炭素間二重結合)を有する環状炭酸エステルである。式(6)中におけるR25およびR26のそれぞれの種類に関する詳細は、式(5)中におけるR21〜R24と同様である。
[Unsaturated carbon bond cyclic carbonate]
An unsaturated carbon bond cyclic ester carbonate is a cyclic ester carbonate having one or more unsaturated carbon bonds (carbon-carbon double bonds). The details regarding the respective types of R25 and R26 in Formula (6) are the same as R21 to R24 in Formula (5).

不飽和炭素結合環状炭酸エステルの具体例は、炭酸ビニレンまたは炭酸ビニルエチレンなどであり、それらのうちの1種類でもよいし、2種類以上の混合物でもよい。被膜の形成能力が優れているからである。ただし、式(6)に示した化学式の条件を満たしていれば、不飽和炭素結合環状炭酸エステルは他の化合物でもよい。   Specific examples of the unsaturated carbon bond cyclic ester carbonate include vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, and one of them may be used, or a mixture of two or more thereof may be used. This is because the film-forming ability is excellent. However, as long as the conditions of the chemical formula shown in Formula (6) are satisfied, the unsaturated carbon bond cyclic carbonate may be another compound.

電解液中における不飽和炭素結合環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、ハロゲン化環状炭酸エステルの含有量と同様である。   The content of the unsaturated carbon bond cyclic carbonate in the electrolytic solution is not particularly limited, but is the same as the content of the halogenated cyclic carbonate, for example.

[アルキル化環状炭酸エステル]
なお、電解液は、下記の式(7)で表されるアルキル化環状炭酸エステルを含んでいることが好ましい。このアルキル化環状炭酸エステルは、後述する炭酸エチレンなどの非アルキル化環状炭酸エステルよりも低反応性であるため、負極活物質などとの反応に起因する電解液の分解反応が抑制されるからである。
[Alkylated cyclic carbonate]
In addition, it is preferable that electrolyte solution contains the alkylated cyclic carbonate represented by following formula (7). Since this alkylated cyclic carbonate is less reactive than non-alkylated cyclic carbonates such as ethylene carbonate described later, the decomposition reaction of the electrolytic solution due to the reaction with the negative electrode active material or the like is suppressed. is there.

Figure 2012234767
(R31〜R36は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R31 to R36 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

式(7)中におけるR31〜R36のそれぞれの種類に関する詳細は、式(5)中におけるR21〜R24と同様である。このアルキル化環状炭酸エステルの具体例は、上記した炭酸プロピレンまたは炭酸ブチレンなどであり、それらのうちの1種類でもよいし、2種類以上でもよい。ただし、式(7)に示した化学式の条件を満たしていれば、アルキル化環状炭酸エステルは他の化合物でもよい。   The details regarding each type of R31 to R36 in Formula (7) are the same as R21 to R24 in Formula (5). Specific examples of the alkylated cyclic carbonate are propylene carbonate and butylene carbonate described above, and one of them may be used, or two or more of them may be used. However, the alkylated cyclic carbonate may be another compound as long as the condition of the chemical formula shown in Formula (7) is satisfied.

電解液中におけるアルキル化環状炭酸エステルの含有量は、任意である。ただし、電解液が高反応性の炭酸エチレンを含む場合には、電解液中におけるアルキル化環状炭酸エステルの含有量(重量%)は、炭酸エチレンの含有量(重量%)と同等以上であることが好ましい。電解液が炭酸エチレンを含んでいても、その電解液の分解反応が抑制されるからである。   The content of the alkylated cyclic carbonate in the electrolytic solution is arbitrary. However, when the electrolyte contains highly reactive ethylene carbonate, the content (wt%) of the alkylated cyclic carbonate in the electrolyte must be equal to or greater than the content (wt%) of ethylene carbonate. Is preferred. This is because even when the electrolytic solution contains ethylene carbonate, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed.

[非水溶媒]
電解液は、上記した電解質塩、環状カルボン酸イミド、ハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルの他に、有機溶剤などの非水溶媒のいずれか1種類あるいは2種類以上を含んでいてもよい。ここでは、環状カルボン酸イミド、ハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルは、非水溶媒から除かれることとする。
[Nonaqueous solvent]
The electrolytic solution contains any one kind or two or more kinds of non-aqueous solvents such as organic solvents in addition to the electrolyte salt, cyclic carboxylic acid imide, halogenated cyclic carbonate and unsaturated carbon bond cyclic carbonate. May be. Here, the cyclic carboxylic acid imide, the halogenated cyclic carbonate and the unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate are excluded from the non-aqueous solvent.

非水溶媒は、例えば、炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチルまたはジメチルスルホキシドなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。   Nonaqueous solvents include, for example, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, trimethyl Methyl acetate, ethyl trimethyl acetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethyl Tyrimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate or dimethyl sulfoxide. This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained.

特に、炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちの少なくとも1種が好ましい。より優れた特性が得られるからである。この場合には、環状炭酸エステルである炭酸エチレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば比誘電率ε≧30)と、鎖状炭酸エステルである炭酸ジメチルなどの低粘度溶媒(例えば粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。   In particular, at least one of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. This is because more excellent characteristics can be obtained. In this case, a high-viscosity (high dielectric constant) solvent such as ethylene carbonate that is a cyclic carbonate (for example, a relative dielectric constant ε ≧ 30) and a low-viscosity solvent such as dimethyl carbonate that is a chain carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPa · s) is more preferable. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.

この他、非水溶媒は、ハロゲン化鎖状炭酸エステルを含んでいてもよい。ハロゲン化環状炭酸エステルと同様に、充放電時において負極22の表面に形成される保護膜により電解液の分解反応が抑制されるからである。このハロゲン化鎖状炭酸エステルは、1または2以上のハロゲンを構成元素として含む鎖状炭酸エステルであり、そのハロゲンの種類および数は、ハロゲン化環状炭酸エスエルと同様である。ハロゲン化鎖状炭酸エステルの具体例は、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス(フルオロメチル)または炭酸ジフルオロメチルメチルなどであり、単独でもよいし、2種類以上の混合物でもよい。なお、溶媒中におけるハロゲン化鎖状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、0.01重量%〜50重量%、好ましくは0.5重量%〜5重量%である。電池容量などを低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。   In addition, the non-aqueous solvent may contain a halogenated chain carbonate. This is because, like the halogenated cyclic carbonate, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed by the protective film formed on the surface of the negative electrode 22 during charging and discharging. This halogenated chain carbonate is a chain carbonate containing one or more halogens as a constituent element, and the type and number of the halogens are the same as those of the halogenated cyclic carbonate. Specific examples of the halogenated chain carbonate ester include fluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, and the like, and may be used alone or as a mixture of two or more. The content of the halogenated chain carbonate in the solvent is not particularly limited, but is, for example, 0.01 wt% to 50 wt%, preferably 0.5 wt% to 5 wt%. This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed without excessively reducing the battery capacity.

また、非水溶媒は、スルトン(環状スルホン酸エステル)を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性が向上するからである。スルトンは、例えば、プロパンスルトンまたはプロペンスルトンなどである。なお、非水溶媒中におけるスルトンの含有量は、例えば、0.5重量%〜5重量%である。電池容量などを低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。   The non-aqueous solvent may contain sultone (cyclic sulfonic acid ester). This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved. The sultone is, for example, propane sultone or propene sultone. In addition, content of sultone in a non-aqueous solvent is 0.5 weight%-5 weight%, for example. This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed without excessively reducing the battery capacity.

さらに、非水溶媒は、酸無水物を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。酸無水物は、例えば、例えば、ジカルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物またはカルボン酸スルホン酸無水物などである。ジカルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸または無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸または無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸スルホン酸無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸または無水スルホ酪酸などである。なお、非水溶媒中における酸無水物の含有量は、例えば、0.5重量%〜5重量%である。電池容量などを低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。   Furthermore, the non-aqueous solvent may contain an acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is further improved. Examples of the acid anhydride include dicarboxylic acid anhydride, disulfonic acid anhydride, and carboxylic acid sulfonic acid anhydride. Examples of the dicarboxylic acid anhydride include succinic anhydride, glutaric anhydride, and maleic anhydride. Examples of the disulfonic anhydride include ethanedisulfonic anhydride and propanedisulfonic anhydride. Examples of the carboxylic acid sulfonic acid anhydride include anhydrous sulfobenzoic acid, anhydrous sulfopropionic acid, and anhydrous sulfobutyric acid. In addition, content of the acid anhydride in a nonaqueous solvent is 0.5 weight%-5 weight%, for example. This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed without excessively reducing the battery capacity.

[電解質塩]
電解質塩は、例えば、リチウム塩のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、リチウム塩以外の他の塩(例えばリチウム塩以外の軽金属塩)でもよい。
[Electrolyte salt]
The electrolyte salt includes, for example, any one or more of lithium salts. However, the electrolyte salt may be a salt other than the lithium salt (for example, a light metal salt other than the lithium salt).

リチウム塩は、例えば、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 、LiB(C6 5 4 、LiCH3 SO3 、LiCF3 SO3 、LiAlCl4 、Li2 SiF6 、LiClまたはLiBrである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。 The lithium salt is, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiAlCl 4 , Li 2 SiF 6 , LiCl or LiBr. . This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained.

中でも、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 およびLiAsF6 のうちの少なくとも1種が好ましく、LiPF6 がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。 Among these, at least one of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 is preferable, and LiPF 6 is more preferable. This is because a higher effect can be obtained because the internal resistance is lowered.

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

[二次電池の動作]
この二次電池では、例えば、充電時において、正極21から放出されたリチウムイオンが電解液を介して負極22に吸蔵されると共に、放電時において、負極22から放出されたリチウムイオンが電解液を介して正極21に吸蔵される。
[Operation of secondary battery]
In this secondary battery, for example, during charging, lithium ions released from the positive electrode 21 are occluded in the negative electrode 22 through the electrolytic solution, and during discharging, lithium ions released from the negative electrode 22 are used as the electrolytic solution. And inserted in the positive electrode 21.

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

まず、正極21を作製する。正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを混合して、正極合剤とする。続いて、正極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて、正極活物質層21Bを形成する。続いて、必要に応じて加熱しながら、ロールプレス機などで正極活物質層21Bを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。   First, the positive electrode 21 is produced. A positive electrode active material and, if necessary, a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent are mixed to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the positive electrode current collector 21A and then dried to form the positive electrode active material layer 21B. Subsequently, the positive electrode active material layer 21 </ b> B is compression-molded with a roll press or the like while being heated as necessary. In this case, compression molding may be repeated a plurality of times.

また、上記した正極21と同様の手順により、負極22を作製する。具体的には、負極活物質と、必要に応じて負極結着剤および負極導電剤などとを混合した負極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体22Aの両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層22Bを形成したのち、必要に応じて負極活物質層22Bを圧縮成型する。   In addition, the negative electrode 22 is prepared by the same procedure as that of the positive electrode 21 described above. Specifically, a negative electrode mixture in which a negative electrode active material and, if necessary, a negative electrode binder and a negative electrode conductive agent are mixed is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the negative electrode current collector 22A and then dried to form the negative electrode active material layer 22B, and then the negative electrode active material layer 22B is compression molded as necessary.

次に、環状カルボン酸イミドと、ハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方と、必要に応じて非水溶媒とアルキル化環状炭酸エステルとを混合したのち、電解質塩を溶解させて、電解液を調製する。   Next, after mixing a cyclic carboxylic acid imide, at least one of a halogenated cyclic carbonate and an unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate, and a non-aqueous solvent and an alkylated cyclic carbonate as necessary, an electrolyte salt Is dissolved to prepare an electrolytic solution.

最後に、正極21および負極22を用いて二次電池を組み立てる。最初に、溶接法などで、正極集電体21Aに正極リード25を取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を取り付ける。続いて、セパレータ23を介して正極21と負極22とを積層してから巻回させて巻回電極体20を作製したのち、その巻回中心にセンターピン24を挿入する。このセパレータ23を準備する場合には、多孔質膜をそのまま用いてもよいし、多孔質膜である基材層23Aの表面に高分子化合物層23Bを形成してもよい。続いて、一対の絶縁板12,13で挟みながら、巻回電極体20を電池缶11の内部に収納する。この場合には、溶接法などで、正極リード25の先端部を安全弁機構15に取り付けると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に取り付ける。続いて、電池缶11の内部に電解液を注入してセパレータ23に含浸させる。続いて、ガスケット17を介して電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16をかしめる。   Finally, a secondary battery is assembled using the positive electrode 21 and the negative electrode 22. First, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by a welding method or the like. Subsequently, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated via the separator 23 and wound to produce the wound electrode body 20, the center pin 24 is inserted into the winding center. When this separator 23 is prepared, the porous film may be used as it is, or the polymer compound layer 23B may be formed on the surface of the base material layer 23A that is a porous film. Subsequently, the wound electrode body 20 is accommodated in the battery can 11 while being sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13. In this case, the tip of the positive electrode lead 25 is attached to the safety valve mechanism 15 and the tip of the negative electrode lead 26 is attached to the battery can 11 by a welding method or the like. Subsequently, an electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. Subsequently, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are caulked to the opening end of the battery can 11 through the gasket 17.

[二次電池の作用および効果]
この円筒型の二次電池によれば、電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含んでいる。この場合には、上記したように、両者の相乗作用により、負極22の表面に強固かつ安定な保護膜が形成される。これにより、初回の充放電時において電解液の分解反応が抑制されるため、初回の充放電効率が高く維持されると共に、充放電時におけるガス発生量が低減するため、電池膨れが抑制される。よって、電池容量の増加と電池膨れの抑制とを両立できる。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this cylindrical secondary battery, the electrolytic solution contains a cyclic carboxylic imide and at least one of a halogenated cyclic carbonate and an unsaturated carbon bond cyclic carbonate. In this case, as described above, a strong and stable protective film is formed on the surface of the negative electrode 22 by the synergistic action of both. As a result, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed during the first charge / discharge, so that the first charge / discharge efficiency is maintained high, and the amount of gas generated during the charge / discharge is reduced, so that battery swelling is suppressed. . Therefore, both increase in battery capacity and suppression of battery swelling can be achieved.

特に、環状カルボン酸イミドがスクシンイミド、グルタルイミド、マレイミドおよびフタルイミドのうちの少なくとも1種であり、または電解液中における環状カルボン酸イミドの含有量が0.1重量%〜1重量%であれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, if the cyclic carboxylic acid imide is at least one of succinimide, glutarimide, maleimide, and phthalimide, or the content of the cyclic carboxylic acid imide in the electrolytic solution is 0.1 wt% to 1 wt%, A higher effect can be obtained.

また、ハロゲン化環状炭酸エステルが4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンであり、または不飽和炭素結合環状炭酸エステルが炭酸ビニレンであれば、より高い効果を得ることができる。電解液中におけるハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルの含有量が0.5重量%〜5重量%であっても、同様である。   Further, if the halogenated cyclic carbonate is 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one or the unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate is vinylene carbonate, a higher effect can be obtained. The same applies even if the content of the halogenated cyclic carbonate and unsaturated carbon bond cyclic carbonate in the electrolyte is 0.5 wt% to 5 wt%.

また、電解液がアルキル化環状炭酸エステルを含んでいれば、その電解液自体の反応性が低下するため、電池膨れをより抑制できる。この場合には、電解液中におけるアルキル化環状炭酸エステルの含有量(重量%)が炭酸エチレンの含有量(重量%)と同等以上であれば、より高い効果を得ることができる。   Moreover, since the reactivity of the electrolyte solution itself will fall if the electrolyte solution contains the alkylated cyclic carbonate, the battery swelling can be further suppressed. In this case, if the content (% by weight) of the alkylated cyclic carbonate in the electrolytic solution is equal to or higher than the content (% by weight) of ethylene carbonate, a higher effect can be obtained.

また、セパレータ23が多孔質膜である基材層23Aの表面に高分子化合物層23Bを含んでいれば、電解液の分解反応がより抑制されるため、より高い効果を得ることができる。   In addition, if the separator 23 includes the polymer compound layer 23B on the surface of the base material layer 23A that is a porous film, the decomposition reaction of the electrolytic solution is further suppressed, so that a higher effect can be obtained.

<1−2.ラミネートフィルム型>
図4は、本技術の一実施形態における他の二次電池の分解斜視構成を表しており、図5は、図4に示した巻回電極体30のV−V線に沿った断面を拡大して示している。以下では、既に説明した円筒型の二次電池の構成要素を随時引用する。
<1-2. Laminate film type>
FIG. 4 illustrates an exploded perspective configuration of another secondary battery according to an embodiment of the present technology, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along line VV of the spirally wound electrode body 30 illustrated in FIG. As shown. In the following, the components of the cylindrical secondary battery already described will be referred to as needed.

[二次電池の全体構成]
ここで説明する二次電池は、例えば、いわゆるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池であり、フィルム状の外装部材40の内部に巻回電極体30が収納されたものである。この巻回電極体30では、セパレータ35および電解質層36を介して正極33と負極34とが積層および巻回されている。正極33には正極リード31が取り付けられていると共に、負極34には負極リード32が取り付けられている。この巻回電極体30の最外周部は、保護テープ37により保護されている。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery described here is, for example, a so-called laminate film type lithium ion secondary battery, in which a wound electrode body 30 is accommodated in a film-shaped exterior member 40. In the wound electrode body 30, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated and wound via the separator 35 and the electrolyte layer 36. A positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33, and a negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode 34. The outermost periphery of the wound electrode body 30 is protected by a protective tape 37.

正極リード31および負極リード32は、例えば、外装部材40の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード31は、例えば、Alなどの導電性材料により形成されていると共に、負極リード32は、例えば、Cu、Niまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。これらの材料は、例えば、薄板状または網目状になっている。   For example, the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out in the same direction from the inside of the exterior member 40 toward the outside. The positive electrode lead 31 is made of, for example, a conductive material such as Al, and the negative electrode lead 32 is made of, for example, a conductive material such as Cu, Ni, or stainless steel. These materials have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、融着層、金属層および表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムである。このラミネートフィルムでは、例えば、融着層が巻回電極体30と対向するように、2枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、または接着剤などで貼り合わされている。融着層は、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのフィルムである。金属層は、例えば、Al箔などである。表面保護層は、例えば、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートなどのフィルムである。   The exterior member 40 is, for example, a laminate film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order. In this laminate film, for example, the outer peripheral edge portions of the two layers of the fusion layers are bonded together with an adhesive or the like so that the fusion layer faces the wound electrode body 30. The fusing layer is, for example, a film of polyethylene or polypropylene. The metal layer is, for example, an Al foil. The surface protective layer is, for example, a film such as nylon or polyethylene terephthalate.

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

外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するために密着フィルム41が挿入されている。この密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料により形成されている。このような材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂である。   An adhesion film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 in order to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is formed of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32. Such a material is, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

正極33は、例えば、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられたものである。負極34は、例えば、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられたものである。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34Aおよび負極活物質層34Bの構成は、それぞれ正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22Aおよび負極活物質層22Bの構成と同様である。また、セパレータ35の構成は、セパレータ23の構成と同様である。   In the positive electrode 33, for example, a positive electrode active material layer 33B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 33A. In the negative electrode 34, for example, a negative electrode active material layer 34B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 34A. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, the negative electrode current collector 22A, and the negative electrode active material layer. The configuration is the same as 22B. The configuration of the separator 35 is the same as the configuration of the separator 23.

電解質層36は、高分子化合物により電解液が保持されたものであり、必要に応じて添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。この電解質層36は、いわゆるゲル状の電解質である。高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。   The electrolyte layer 36 is one in which an electrolytic solution is held by a polymer compound, and may contain other materials such as additives as necessary. The electrolyte layer 36 is a so-called gel electrolyte. This is because high ionic conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) is obtained and leakage of the electrolytic solution is prevented.

高分子化合物は、例えば、以下の高分子材料などのいずれか1種類または2種類以上である。ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートなどである。この他、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などでもよい。中でも、ポリフッ化ビニリデン、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体が好ましく、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。電気化学的に安定だからである。   Examples of the polymer compound include one or more of the following polymer materials. Polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinyl fluoride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, Examples thereof include polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, and polycarbonate. In addition, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene may be used. Among these, polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene is preferable, and polyvinylidene fluoride is more preferable. This is because it is electrochemically stable.

電解液の組成は、円筒型の場合と同様であり、電解質塩と共に、環状カルボン酸イミドと、ハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含んでいる。ただし、ゲル状の電解質である電解質層36において、電解液の溶媒とは、液状の溶媒だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   The composition of the electrolytic solution is the same as that of the cylindrical type, and includes a cyclic carboxylic imide and at least one of a halogenated cyclic carbonate and an unsaturated carbon bond cyclic carbonate together with an electrolyte salt. However, in the electrolyte layer 36 which is a gel electrolyte, the solvent of the electrolytic solution is a wide concept including not only a liquid solvent but also a material having ion conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Therefore, when using a polymer compound having ion conductivity, the polymer compound is also included in the solvent.

なお、ゲル状の電解質層36に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液がセパレータ35に含浸される。   Instead of the gel electrolyte layer 36, the electrolytic solution may be used as it is. In this case, the separator 35 is impregnated with the electrolytic solution.

[二次電池の動作]
この二次電池では、例えば、充電時において、正極33から放出されたリチウムイオンが電解質層36を介して負極34に吸蔵されると共に、放電時において、負極34から放出されたリチウムイオンが電解質層36を介して正極53に吸蔵される。
[Operation of secondary battery]
In this secondary battery, for example, at the time of charging, lithium ions released from the positive electrode 33 are occluded by the negative electrode 34 through the electrolyte layer 36, and at the time of discharging, lithium ions released from the negative electrode 34 are absorbed by the electrolyte layer. It is occluded in the positive electrode 53 through 36.

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

第1手順では、正極21および負極22と同様の作製手順により、正極33および負極34を作製する。この場合には、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成して正極33を作製すると共に、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成して負極34を作製する。続いて、電解液と、高分子化合物と、有機溶剤などとを含む前駆溶液を調製したのち、その前駆溶液を正極33および負極34に塗布してゲル状の電解質層36を形成する。続いて、溶接法などで、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。続いて、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層してから巻回させて巻回電極体30を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付ける。続いて、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込んだのち、熱融着法などで外装部材40の外周縁部同士を接着させて巻回電極体30を封入する。この場合には、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に密着フィルム41を挿入する。   In the first procedure, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are manufactured by the same manufacturing procedure as that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22. In this case, the positive electrode active material layer 33B is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 33A to produce the positive electrode 33, and the negative electrode active material layer 34B is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 34A to produce the negative electrode 34. To do. Subsequently, after preparing a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, an organic solvent, and the like, the precursor solution is applied to the positive electrode 33 and the negative electrode 34 to form a gel electrolyte layer 36. Subsequently, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode current collector 33A and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode current collector 34A by a welding method or the like. Subsequently, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are stacked via the separator 35 and wound to produce the wound electrode body 30, a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion thereof. wear. Subsequently, the wound electrode body 30 is sandwiched between two film-shaped exterior members 40, and then the outer peripheral edge portions of the exterior member 40 are bonded to each other by a heat fusion method or the like to enclose the wound electrode body 30. To do. In this case, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40.

第2手順では、正極33に正極リード31を取り付けると共に、負極34に負極リード52を取り付ける。続いて、セパレータ35を介して正極33および負極34を積層してから巻回させて巻回電極体30の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付ける。続いて、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回体を挟み込んだのち、熱融着法などで一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材40の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材40の内部に注入したのち、熱融着法などで外装部材40を密封する。続いて、モノマーを熱重合させる。これにより、高分子化合物が形成されるため、ゲル状の電解質層36が形成される。   In the second procedure, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33 and the negative electrode lead 52 is attached to the negative electrode 34. Subsequently, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated via the separator 35 and wound to produce a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30, a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion thereof. wear. Subsequently, after sandwiching the wound body between the two film-like exterior members 40, the remaining outer peripheral edge portion excluding the outer peripheral edge portion on one side is adhered by a heat fusion method or the like, and the bag-shaped outer member 40 is bonded. The wound body is accommodated in the exterior member 40. Subsequently, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared to form a bag-shaped exterior member. After injecting into the inside of 40, the exterior member 40 is sealed by a heat sealing method or the like. Subsequently, the monomer is thermally polymerized. Thereby, since a high molecular compound is formed, the gel electrolyte layer 36 is formed.

第3手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ35を用いることを除き、上記した第2手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材40の内部に収納する。このセパレータ35に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体(単独重合体、共重合体または多元共重合体など)が挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体、またはフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の1種または2種以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材40の内部に注入したのち、熱融着法などで外装部材40の開口部を密封する。続いて、外装部材40に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ35を正極33および負極34に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸するため、その高分子化合物がゲル化して電解質層36が形成される。   In the third procedure, a wound body is produced and stored in the bag-shaped exterior member 40 in the same manner as in the second procedure described above except that the separator 35 coated with the polymer compound on both sides is used. Examples of the polymer compound applied to the separator 35 include a polymer (such as a homopolymer, a copolymer, or a multi-component copolymer) containing vinylidene fluoride as a component. Specifically, a binary copolymer comprising polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components, or a ternary copolymer comprising vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene as components. Etc. One or two or more other polymer compounds may be used together with the polymer containing vinylidene fluoride as a component. Subsequently, an electrolyte solution is prepared and injected into the exterior member 40, and then the opening of the exterior member 40 is sealed by a thermal fusion method or the like. Subsequently, the exterior member 40 is heated while applying a load, and the separator 35 is brought into close contact with the positive electrode 33 and the negative electrode 34 through the polymer compound. Thereby, since the electrolytic solution impregnates the polymer compound, the polymer compound is gelled to form the electrolyte layer 36.

この第3手順では、第1手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第3手順では、第2手順よりも高分子化合物の原料であるモノマーまたは溶媒などが電解質層36中にほとんど残らないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極33、負極34およびセパレータ35と電解質層36との間において十分な密着性が得られる。   In the third procedure, the swelling of the secondary battery is suppressed more than in the first procedure. In the third procedure, since the monomer or solvent that is a raw material of the polymer compound hardly remains in the electrolyte layer 36 than in the second procedure, the formation process of the polymer compound is controlled well. For this reason, sufficient adhesion is obtained between the positive electrode 33, the negative electrode 34 and the separator 35 and the electrolyte layer 36.

[二次電池の作用および効果]
このラミネートフィルム型の二次電池によれば、電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含んでいる。よって、上記した円筒型の二次電池と同様の理由により、電池容量の増加と電池膨れの抑制とを両立できる。特に、ラミネートフィルム型では、ガス発生の影響を受けて電池膨れが生じやすいため、その電池膨れを効果的に抑制できる。これ以外の作用および効果は、円筒型と同様である。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this laminated film type secondary battery, the electrolytic solution contains a cyclic carboxylic imide and at least one of a halogenated cyclic carbonate and an unsaturated carbon bond cyclic carbonate. Therefore, for the same reason as the above-described cylindrical secondary battery, it is possible to achieve both increase in battery capacity and suppression of battery swelling. In particular, in the laminate film type, battery swelling is likely to occur due to the influence of gas generation, so that the battery swelling can be effectively suppressed. Other operations and effects are the same as those of the cylindrical type.

<2.二次電池の用途>
次に、上記した二次電池の適用例について説明する。
<2. Applications of secondary batteries>
Next, application examples of the above-described secondary battery will be described.

この二次電池の用途は、それを駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして用いることが可能な機械、機器、器具、装置またはシステム(複数の機器などの集合体)などであれば、特に限定されない。二次電池が電源として用いられる場合、それは主電源(優先的に使用される電源)でもよいし、補助電源(主電源に代えて、または主電源から切り換えて使用される電源)でもよい。後者の場合、主電源は二次電池に限られない。   This secondary battery can be used as a machine, device, instrument, device, or system (an assembly of multiple devices) that can be used as a power source for driving or a power storage source for storing power. There is no particular limitation. When a secondary battery is used as a power source, it may be a main power source (a power source used preferentially) or an auxiliary power source (a power source used in place of or switched from the main power source). In the latter case, the main power source is not limited to the secondary battery.

二次電池の用途としては、例えば、以下の用途などが挙げられる。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノートパソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビまたは携帯用情報端末(PDA:personal digital assistant)などの電子機器である。なお、電子機器には、電気シェーバなどの生活用電気器具、バックアップ電源またはメモリーカードなどの記憶用装置、ペースメーカーまたは補聴器などの医療用電子機器も含まれる。電動ドリルまたは電動のこぎりなどの電動工具である。電気自動車などの電動車両(ハイブリッド自動車を含む)である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。   Examples of uses of the secondary battery include the following uses. It is an electronic device such as a video camera, a digital still camera, a mobile phone, a notebook computer, a cordless phone, a headphone stereo, a portable radio, a portable television, or a personal digital assistant (PDA). Note that the electronic device includes a household electric appliance such as an electric shaver, a storage device such as a backup power source or a memory card, and a medical electronic device such as a pacemaker or a hearing aid. An electric tool such as an electric drill or an electric saw. Electric vehicles (including hybrid vehicles) such as electric vehicles. It is an electric power storage system such as a home battery system that stores electric power in case of an emergency.

中でも、二次電池は、電子機器、電動工具、電動車両または電力貯蔵システムなどに適用されることが有効である。二次電池について優れた特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることで有効に特性向上を図ることができるからである。なお、電子機器は、二次電池を作動用の電源として各種機能(音楽再生など)を実行するものである。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部(例えばドリルなど)を可動させるものである。電動車両は、二次電池を駆動用電源として走行するものであり、上記したように、二次電池以外の駆動源も併せて備えた自動車(ハイブリッド自動車など)でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されており、その二次電池に貯蔵された電力が必要に応じて消費されることにより、家庭用電気製品などの各種機器が使用可能になる。   Especially, it is effective that a secondary battery is applied to an electronic device, an electric tool, an electric vehicle, or an electric power storage system. This is because excellent characteristics are required for the secondary battery, and the characteristics can be effectively improved by using the secondary battery of the present technology. The electronic device performs various functions (music reproduction, etc.) using a secondary battery as an operating power source. An electric tool moves a movable part (for example, drill etc.) by using a secondary battery as a driving power source. The electric vehicle travels using a secondary battery as a driving power source, and may be an automobile (such as a hybrid automobile) provided with a driving source other than the secondary battery as described above. The power storage system is a system that uses a secondary battery as a power storage source. For example, in a power storage system for home use, electric power is stored in a secondary battery as a power storage source, and the electric power stored in the secondary battery is consumed as necessary, so that the home electric product is used. Various devices such as can be used.

本技術の具体的な実施例について、詳細に説明する。   Specific examples of the present technology will be described in detail.

(実験例1−1〜1−25)
以下の手順により、図4および図5に示したラミネートフィルム型の二次電池を作製したのち、その二次電池の諸特性を調べたところ、表1および表2に示した結果が得られた。
(Experimental Examples 1-1 to 1-25)
The laminated film type secondary battery shown in FIG. 4 and FIG. 5 was produced by the following procedure, and then the characteristics of the secondary battery were examined. The results shown in Table 1 and Table 2 were obtained. .

正極33を作製する場合には、正極活物質(LiCo0.99Al0.012 )94質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン:PVDF)3質量部と、正極導電剤(黒鉛)3質量部とを混合して、正極合剤とした。続いて、正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン:NMP)に分散させて、正極合剤スラリーとした。続いて、正極集電体33A(Al箔:厚さ=20μm)の両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて、正極活物質層33B(片面側の厚さ=40μm)を形成した。こののち、正極活物質層33Bが形成された正極集電体33Aを帯状(幅30mm×長さ550mm)に切断した。 In the case of producing the positive electrode 33, 94 parts by mass of a positive electrode active material (LiCo 0.99 Al 0.01 O 2 ), 3 parts by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride: PVDF), and 3 parts by mass of a positive electrode conductive agent (graphite) Were mixed to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) to obtain a positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the positive electrode current collector 33A (Al foil: thickness = 20 μm) and then dried to form a positive electrode active material layer 33B (thickness on one side = 40 μm). . After that, the positive electrode current collector 33A on which the positive electrode active material layer 33B was formed was cut into a strip shape (width 30 mm × length 550 mm).

負極34を作製する場合には、負極活物質(黒鉛または非晶質炭素)97質量部と、負極結着剤(PVDF)3質量部とを混合して、負極合剤とした。続いて、負極合剤を有機溶剤(NMP)に分散させて、負極合剤スラリーとした。続いて、負極集電体34A(Cu箔:厚さ=15μm)の両面に負極合剤スラリーを塗布したのち乾燥させて、負極活物質層34B(片面側の厚さ=40μm)を形成した。こののち、負極活物質層34Bが形成された負極集電体34Aを帯状(幅30mm×長さ550mm)に切断した。   When producing the negative electrode 34, 97 mass parts of negative electrode active materials (graphite or amorphous carbon) and 3 mass parts of negative electrode binder (PVDF) were mixed, and it was set as the negative electrode mixture. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in an organic solvent (NMP) to obtain a negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the negative electrode current collector 34A (Cu foil: thickness = 15 μm) and then dried to form a negative electrode active material layer 34B (thickness on one side = 40 μm). After that, the negative electrode current collector 34A on which the negative electrode active material layer 34B was formed was cut into a strip shape (width 30 mm × length 550 mm).

電解液を調製する場合には、非水溶媒と、必要に応じて環状カルボン酸イミド、ハロゲン化環状炭酸エステル、不飽和炭素結合環状炭酸エステルおよびアルキル化環状炭酸エステルとを混合したのち、電解質塩(LiPF6 )を溶解させた。非水溶媒としては炭酸エチレン(EC)および炭酸ジエチル(DEC)を用いた。ハロゲン化環状炭酸エステルとしては4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、不飽和炭素結合環状炭酸エステルとしては炭酸ビニレン(VC)を用いた。アルキル化環状炭酸エステルとしては炭酸プロピレン(PC)または炭酸ブチレン(BC)を用いた。環状カルボン酸イミドとしては、スクシンイミド(SCI)、グルタルイミド(GLI)、マレイミド(MLI)またはフタルイミド(PHI)を用いると共に、比較対象としてN−メチルスクシンイミド(NSCI)も用いた。電解液の組成としては、EC:DEC:LiPF6 =52:34:14(重量比)を基準として、ECの一部をアルキル化環状炭酸エステル、DECの一部を環状カルボン酸イミド、ECの一部をハロゲン化環状炭酸エステルまたは不飽和炭素結合環状炭酸エステルに置き換えた。電解液の組成の詳細は、表1および表2に示した通りである。なお、アルキル化環状炭酸エステルの「割合(%)」は、非アルキル化環状炭酸エステル(EC)に対するアルキル化環状炭酸エステル(PC等)の重量比である。この割合は、割合(%)=[アルキル化環状炭酸エステルの含有量(重量%)/非アルキル化環状炭酸エステルの含有量(重量%)]×100により算出される。 When preparing an electrolytic solution, after mixing a non-aqueous solvent and, if necessary, a cyclic carboxylic imide, a halogenated cyclic carbonate, an unsaturated carbon bond cyclic carbonate and an alkylated cyclic carbonate, an electrolyte salt (LiPF 6 ) was dissolved. As the non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were used. 4-Fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) was used as the halogenated cyclic carbonate, and vinylene carbonate (VC) was used as the unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate. As the alkylated cyclic carbonate, propylene carbonate (PC) or butylene carbonate (BC) was used. As the cyclic carboxylic acid imide, succinimide (SCI), glutarimide (GLI), maleimide (MLI) or phthalimide (PHI) was used, and N-methylsuccinimide (NSCI) was also used as a comparative object. The composition of the electrolyte is based on EC: DEC: LiPF 6 = 52: 34: 14 (weight ratio), part of EC is an alkylated cyclic carbonate, part of DEC is a cyclic carboxylic imide, A portion was replaced with a halogenated cyclic carbonate or an unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate. The details of the composition of the electrolytic solution are as shown in Tables 1 and 2. The “ratio (%)” of the alkylated cyclic carbonate is the weight ratio of the alkylated cyclic carbonate (PC, etc.) to the non-alkylated cyclic carbonate (EC). This ratio is calculated by the ratio (%) = [content of alkylated cyclic carbonate (% by weight) / content of non-alkylated cyclic carbonate (% by weight)] × 100.

二次電池を組み立てる場合には、正極集電体33Aの一端にAl製の正極リード51を溶接すると共に、負極集電体34Aの一端にNi製の負極リード52を溶接した。続いて、正極33と、セパレータ35(多孔質膜である微多孔性ポリエチレンフィルム:厚さ=12μm)と、負極34と、セパレータ35とをこの順に積層した。続いて、積層体を長手方向に巻回させて、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成したのち、その巻き終わり部分を保護テープ57(粘着テープ)で固定した。続いて、外装部材60の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺を除く外周縁部同士を熱融着して、袋状の外装部材60の内部に巻回体を収納した。この外装部材60として、外側からナイロンフィルム(厚さ=30μm)、アルミニウム箔(厚さ=40μm)と無延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ=30μm)とが積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。続いて、外装部材60の開口部から電解液2gを注入してセパレータ55に含浸させて、巻回電極体50を作製した。最後に、真空雰囲気中で外装部材60の開口部を熱融着して封止した。これにより、二次電池が完成した。この二次電池の電池容量は、900mAhである。   When assembling the secondary battery, the positive electrode lead 51 made of Al was welded to one end of the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode lead 52 made of Ni was welded to one end of the negative electrode current collector 34A. Subsequently, the positive electrode 33, the separator 35 (a microporous polyethylene film as a porous film: thickness = 12 μm), the negative electrode 34, and the separator 35 were laminated in this order. Subsequently, the laminate was wound in the longitudinal direction to form a wound body which is a precursor of the wound electrode body 30, and then the winding end portion was fixed with a protective tape 57 (adhesive tape). Subsequently, after sandwiching the wound body between the exterior members 60, the outer peripheral edge portions except for one side were heat-sealed, and the wound body was housed inside the bag-shaped exterior member 60. As the exterior member 60, an aluminum laminated film in which a nylon film (thickness = 30 μm), an aluminum foil (thickness = 40 μm) and an unstretched polypropylene film (thickness = 30 μm) were laminated from the outside was used. Subsequently, 2 g of the electrolyte solution was injected from the opening of the exterior member 60 and impregnated in the separator 55, thereby manufacturing the wound electrode body 50. Finally, the opening of the exterior member 60 was heat-sealed and sealed in a vacuum atmosphere. Thereby, the secondary battery was completed. The battery capacity of this secondary battery is 900 mAh.

初回充放電特性を調べるためには、常温環境中(23℃)で二次電池を充電させて充電容量を測定したのち、同環境中で放電させて放電容量を測定した。この結果から、初回効率(%)=(放電容量/充電容量)×100を算出した。充放電時には、900mAの電流で上限電圧を4.2Vとして3時間充電したのち、900mAの電流で終止電圧を3.0Vとして放電した。   In order to examine the initial charge / discharge characteristics, the secondary battery was charged in a normal temperature environment (23 ° C.), the charge capacity was measured, and then discharged in the same environment to measure the discharge capacity. From this result, the initial efficiency (%) = (discharge capacity / charge capacity) × 100 was calculated. At the time of charging / discharging, after charging for 3 hours with an upper limit voltage of 4.2 V with a current of 900 mA, the battery was discharged with a final voltage of 3.0 V with a current of 900 mA.

初回膨れ特性を調べるためには、上記した初回充放電特性を調べる際に、充電前に二次電池の厚さを測定したのち、充電後に再び厚さを測定した。この結果から、初回膨れ率(%)=[(充電後の厚さ−充電前の厚さ)/充電前の厚さ]×100を算出した。   In order to examine the initial swelling characteristics, when examining the above-mentioned initial charge / discharge characteristics, the thickness of the secondary battery was measured before charging, and then the thickness was measured again after charging. From this result, the initial swelling rate (%) = [(thickness after charging−thickness before charging) / thickness before charging] × 100 was calculated.

保存後膨れ特性を調べるためには、二次電池の厚さを測定し、その二次電池を常温環境中(23℃)で充電させてから、その充電状態のままで高温環境中(85℃)に24時間保存したのち、再び厚さを測定した。この結果から、保存後膨れ率(%)=[(保存後の厚さ−保存前の厚さ)/保存前の厚さ]×100を算出した。充電条件は、初回充放電特性を調べた場合と同様である。   In order to examine the swelling characteristics after storage, the thickness of the secondary battery is measured, the secondary battery is charged in a normal temperature environment (23 ° C.), and then in a high temperature environment (85 ° C. with the charged state). ) For 24 hours, and then the thickness was measured again. From this result, the swelling ratio after storage (%) = [(thickness after storage−thickness before storage) / thickness before storage] × 100 was calculated. The charging conditions are the same as when the initial charge / discharge characteristics were examined.

Figure 2012234767
Figure 2012234767

Figure 2012234767
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電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステル等とを一緒に含む場合(実験例1−1〜1−16)には、それらを一緒に含まない場合(実験例1−17〜1−25)と比較して、良好な結果が得られた。   When the electrolytic solution contains a cyclic carboxylic acid imide, a halogenated cyclic carbonate and the like together (Experimental Examples 1-1 to 1-16), it does not contain them together (Experimental Examples 1-17 to 1- 1). Good results were obtained compared to 25).

詳細には、環状カルボン酸イミドもハロゲン化環状炭酸エステル等も用いていない場合(実験例1−17,1−20)を基準とすると、いずれか一方だけを用いた場合(実験例1−18,1−19,1−21,1−22)には、初回効率が増加すると共に初回膨れ率が減少する傾向を示した。これに対して、双方を用いた場合(実験例1−3)には、いずれか一方だけを用いた場合と比較して、高い初回効率を維持したまま、初回膨れ率が著しく減少した。   Specifically, when neither a cyclic carboxylic acid imide nor a halogenated cyclic carbonate is used (Experimental Examples 1-17 and 1-20), only one of them is used (Experimental Example 1-18). , 1-19, 1-21, 1-22), the initial efficiency increased and the initial swelling rate tended to decrease. In contrast, when both were used (Experimental Example 1-3), the initial swelling rate was significantly reduced while maintaining high initial efficiency as compared with the case where only one was used.

このような傾向の違いを具体的に数値で説明すると、以下の通りである。環状カルボン酸イミドだけを用いた場合(実験例1−21)には、上記基準(実験例1−20)と比較して、初回効率は約7.35%増加したと共に、初回膨れ率は約9.87%減少した。また、ハロゲン化環状炭酸エステル等だけを用いた場合(実験例1−22)には、上記基準と比較して、初回効率は約1.03%増加したと共に、初回膨れ率は約37.22%減少した。このため、双方を用いると、初回効率は約8.38%(=7.35%+1.03%)増加すると共に、初回膨れ率は47.09%(=9.87%+37.22%)減少すると予想される。しかしながら、実際には、双方を用いると(実験例1−3)、初回効率は予想値とほぼ同等である約7.81%増加したのに対して、初回膨れ率は予想値を遙かに上回る約72.20%も減少した。この結果は、双方を組み合わせると、単独で用いた場合に得られる結果からは予想し得ない特異的な作用(利点)が得られることを表している。すなわち、双方を組み合わせると、初回膨れ率だけでなく初回効率まで減少する傾向にあるが、その場合には初回効率の減少が十分に抑えられたまま、初回膨れ率だけが大幅に減少するのである。   This difference in tendency is specifically described as numerical values as follows. When only the cyclic carboxylic acid imide was used (Experimental Example 1-21), the initial efficiency increased by about 7.35% and the initial blistering ratio was about It decreased by 9.87%. In addition, when only a halogenated cyclic carbonate or the like was used (Experimental Example 1-22), the initial efficiency increased by about 1.03% and the initial swelling rate was about 37.22 compared to the above standard. %Diminished. Therefore, when both are used, the initial efficiency increases by about 8.38% (= 7.35% + 1.03%) and the initial swelling rate is 47.09% (= 9.87% + 37.22%). Expected to decrease. However, in practice, when both were used (Experimental Example 1-3), the initial efficiency increased by approximately 7.81%, which is almost equivalent to the expected value, whereas the initial swelling rate far exceeded the expected value. It was reduced by about 72.20%. This result indicates that when both are combined, a specific action (advantage) that cannot be expected from the result obtained when used alone is obtained. In other words, when both are combined, it tends to decrease not only to the initial expansion rate but also to the initial efficiency, in which case only the initial expansion rate is significantly reduced while the decrease in the initial efficiency is sufficiently suppressed. .

特に、電解液が双方を含む場合には、電解液中における環状カルボン酸イミドの含有量が0.1重量%〜1重量%であると、高い初回効率が得られると共に初回膨れ率が十分に抑えられた。また、電解液中におけるハロゲン化環状炭酸エステル等の含有量が0.5重量%〜5重量%であると、同様に良好な結果が得られた。さらに、電解液がアルキル化環状炭酸エステルを含み、そのアルキル化環状炭酸エステルの含有量が非アルキル化環状炭酸エステルの含有量と同等以上であると、初回効率および初回膨れ率がほぼ維持されたまま、保存後膨れ率も大幅に減少した。   In particular, when the electrolytic solution contains both, when the content of the cyclic carboxylic imide in the electrolytic solution is 0.1% by weight to 1% by weight, high initial efficiency is obtained and the initial swelling rate is sufficient. It was suppressed. Similarly, good results were obtained when the content of halogenated cyclic carbonate and the like in the electrolytic solution was 0.5 wt% to 5 wt%. Furthermore, when the electrolytic solution contains an alkylated cyclic carbonate, and the content of the alkylated cyclic carbonate is equal to or higher than the content of the non-alkylated cyclic carbonate, the initial efficiency and the initial swelling rate are almost maintained. As a result, the swelling rate after storage decreased significantly.

なお、負極活物質として非晶質炭素(電池容量=700mAh)を用いると、良好な初回効率および初回膨れ率は得られるが、黒鉛(電池容量=900mAh)を用いる場合と比較して、二次電池の電池容量が減少してしまう。   Note that, when amorphous carbon (battery capacity = 700 mAh) is used as the negative electrode active material, good initial efficiency and initial expansion rate can be obtained, but it is secondary compared to the case of using graphite (battery capacity = 900 mAh). The battery capacity of the battery is reduced.

また、非置換型の環状カルボン酸イミドであるSCI(実験例1−3)に代えて、置換型の環状カルボン酸イミドであるNSCI(実験例1−25)を用いると、初回効率は極僅かに増加し、初回膨れ率も僅かに減少するにすぎない。この結果は、上記したように、窒素−水素結合(N−H)のうちの水素基がアルキル基により置換されていると、環状カルボン酸イミドの分解性が低下するため、負極34の表面に被膜が形成されにくくなることを表している。   In addition, when NSCI (Experimental Example 1-25), which is a substituted cyclic carboxylic acid imide, is used instead of SCI (Experimental Example 1-3), which is an unsubstituted cyclic carboxylic acid imide, the initial efficiency is negligible. And the initial swelling rate is only slightly reduced. As described above, as described above, when the hydrogen group in the nitrogen-hydrogen bond (N—H) is substituted with an alkyl group, the decomposability of the cyclic carboxylic acid imide is lowered. This indicates that it is difficult to form a film.

(実験例2−1〜2−25)
セパレータ35の構成を変更したことを除き、実験例1−1〜1−25と同様の手順により二次電池を作製して諸特性を調べたところ、表3および表4に示した結果が得られた。
(Experimental examples 2-1 to 2-25)
Except that the configuration of the separator 35 was changed, secondary batteries were produced in the same procedure as in Experimental Examples 1-1 to 1-25, and various characteristics were examined. The results shown in Table 3 and Table 4 were obtained. It was.

セパレータ35としては、基材層(多孔質膜である微多孔性ポリエチレンフィルム:厚さ=7μm)の両面に高分子化合物層(PVDF:片面側の厚さ=2μm)が形成されたものを用いた。この高分子化合物層を形成する場合には、NMPにPVDFが溶解された溶液を準備し、その溶液を基材層の両面に塗布してから乾燥させた。   As the separator 35, a material in which a polymer compound layer (PVDF: thickness on one side = 2 μm) is formed on both sides of a base material layer (a microporous polyethylene film as a porous film: thickness = 7 μm) is used. It was. In the case of forming this polymer compound layer, a solution in which PVDF was dissolved in NMP was prepared, and the solution was applied to both surfaces of the base material layer and then dried.

Figure 2012234767
Figure 2012234767

Figure 2012234767
Figure 2012234767

セパレータ35の構成を変更しても、表1および表2と同様の結果が得られた。すなわち、電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステル等とを一緒に含む場合(実験例2−1〜2−16)には、それらを一緒に含まない場合(実験例2−17〜2−25)と比較して、高い初回効率を維持したまま、初回膨れ率が著しく減少した。また、電解液がアルキル化環状炭酸エステルを含んでいると、保存後膨れ率も減少した。   Even when the configuration of the separator 35 was changed, the same results as in Tables 1 and 2 were obtained. That is, when the electrolytic solution contains a cyclic carboxylic acid imide, a halogenated cyclic carbonate and the like together (Experimental Examples 2-1 to 2-16), it does not contain them together (Experimental Examples 2-17 to Compared with 2-25), the initial swelling rate was remarkably reduced while maintaining a high initial efficiency. In addition, when the electrolytic solution contained an alkylated cyclic carbonate, the swelling rate after storage was also reduced.

表1〜表4の結果から、電解液が環状カルボン酸イミドとハロゲン化環状炭酸エステルおよび不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含んでいると、電池容量の増加と電池膨れの抑制とを両立できることが確認された。   From the results of Tables 1 to 4, when the electrolytic solution contains a cyclic carboxylic imide and at least one of a halogenated cyclic carbonate and an unsaturated carbon bond cyclic carbonate, the battery capacity increases and the battery swells. It was confirmed that both suppression can be achieved.

以上、実施形態および実施例を挙げて本技術を説明したが、本技術は、実施形態および実施例で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本技術の正極活物質は、負極の容量がリチウムイオンの吸蔵放出による容量とリチウム金属の析出溶解に伴う容量とを含み、それらの容量の和により表されるリチウムイオン二次電池についても、同様に適用可能である。この場合には、負極材料の充電可能な容量が正極の放電容量よりも小さくなるように設定される。   The present technology has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present technology is not limited to the aspects described in the embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, the positive electrode active material of the present technology includes a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity due to insertion and extraction of lithium ions and a capacity due to precipitation and dissolution of lithium metal, and is expressed by the sum of these capacities. , As well as applicable. In this case, the chargeable capacity of the negative electrode material is set to be smaller than the discharge capacity of the positive electrode.

また、実施形態および実施例では、電池構造が円筒型またはラミネートフィルム型である場合、あるいは電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本技術のリチウムイオン二次電池は、コイン型、角型またはボタン型などの他の電池構造を有する場合、あるいは電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合についても、同様に適用可能である。   In the embodiments and examples, the case where the battery structure is a cylindrical type or a laminate film type or the case where the battery element has a winding structure has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The lithium ion secondary battery of the present technology can be similarly applied to a case where it has another battery structure such as a coin type, a square type or a button type, or a case where the battery element has another structure such as a laminated structure. is there.

また、実施形態および実施例では、環状カルボン酸イミドの含有量について、実施例の結果から導き出された適正範囲を説明している。しかしながら、その説明は、含有量が上記した範囲外となる可能性を完全に否定するものではない。すなわち、上記した適正範囲は、あくまで本技術の効果を得る上で特に好ましい範囲であるため、本技術の効果が得られるのであれば、上記した範囲から含有量が多少外れてもよい。このことは、ハロゲン化環状炭酸エステル、不飽和炭素結合環状炭酸エステルおよびアルキル化環状炭酸エステルの含有量についても同様である。   Moreover, embodiment and the Example demonstrate the appropriate range derived | led-out from the result of the Example about content of cyclic carboxylic imide. However, the explanation does not completely deny the possibility that the content will be outside the above range. In other words, the appropriate range described above is a particularly preferable range in obtaining the effects of the present technology to the end, and therefore the content may be slightly deviated from the above ranges as long as the effects of the present technology can be obtained. The same applies to the contents of the halogenated cyclic carbonate, unsaturated carbon bond cyclic carbonate and alkylated cyclic carbonate.

11…電池缶、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、23A…基材層、23B…高分子化合物層、36…電解質層、40…外装部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode collection Electrical body, 22B, 34B ... negative electrode active material layer, 23, 35 ... separator, 23A ... base material layer, 23B ... polymer compound layer, 36 ... electrolyte layer, 40 ... exterior member.

Claims (15)

正極および負極と共に電解液を備え、
前記電解液は、下記の式(1)〜式(4)で表される環状カルボン酸イミドのうちの少なくとも1種と、下記の式(5)で表されるハロゲン化環状炭酸エステルおよび式(6)で表される不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含む、
二次電池。
Figure 2012234767
(R1〜R16は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R21〜R24は水素基、ハロゲン基、炭素数=1〜4のアルキル基、または炭素数=1〜4のハロゲン化アルキル基であり、R21〜R24のうちの少なくとも1つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。R25およびR26は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
An electrolyte is provided together with the positive electrode and the negative electrode,
The electrolytic solution includes at least one of cyclic carboxylic imides represented by the following formulas (1) to (4), a halogenated cyclic carbonate represented by the following formula (5), and a formula ( 6) at least one of unsaturated carbon bond cyclic carbonate represented by
Secondary battery.
Figure 2012234767
(R1 to R16 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
Figure 2012234767
(R21 to R24 are a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of R21 to R24 is a halogen group or a halogen atom. R25 and R26 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
前記環状カルボン酸イミドはスクシンイミド、グルタルイミド、マレイミドおよびフタルイミドのうちの少なくとも1種であり、前記ハロゲン化環状炭酸エステルは4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンであり、前記不飽和炭素結合環状炭酸エステルは炭酸ビニレンである、請求項1記載の二次電池。   The cyclic carboxylic imide is at least one of succinimide, glutarimide, maleimide and phthalimide, the halogenated cyclic carbonate is 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the unsaturated carbon The secondary battery according to claim 1, wherein the bonded cyclic carbonate is vinylene carbonate. 前記電解液中における前記環状カルボン酸イミドの含有量は0.1重量%〜1重量%であり、前記電解液中における前記ハロゲン化環状炭酸エステルおよび前記不飽和炭素結合環状炭酸エステルの含有量は0.5重量%〜5重量%である、請求項1記載の二次電池。   The content of the cyclic carboxylic imide in the electrolytic solution is 0.1% by weight to 1% by weight, and the content of the halogenated cyclic carbonate and the unsaturated carbon bond cyclic carbonate in the electrolytic solution is The secondary battery according to claim 1, wherein the content is 0.5 wt% to 5 wt%. 前記電解液は下記の式(7)で表されるアルキル化環状炭酸エステルを含む、請求項1記載の二次電池。
Figure 2012234767
(R31〜R36は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
The secondary battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution includes an alkylated cyclic carbonate represented by the following formula (7).
Figure 2012234767
(R31 to R36 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
前記アルキル化環状炭酸エステルは炭酸プロピレンおよび炭酸ブチレンのうちの少なくとも一方である、請求項4記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 4, wherein the alkylated cyclic carbonate is at least one of propylene carbonate and butylene carbonate. 前記電解液は炭酸エチレンを含み、前記電解液中における前記アルキル化環状炭酸エステルの含有量(重量%)は前記炭酸エチレンの含有量(重量%)と同等以上である、請求項4記載の二次電池。   5. The electrolyte according to claim 4, wherein the electrolytic solution contains ethylene carbonate, and the content (% by weight) of the alkylated cyclic carbonate in the electrolytic solution is equal to or greater than the content (% by weight) of the ethylene carbonate. Next battery. 前記正極および前記負極はセパレータを介して積層され、前記セパレータは、多孔質膜である基材層と、その基材層の少なくとも一方の面に設けられた高分子化合物層とを含む、請求項1記載の二次電池。   The positive electrode and the negative electrode are stacked via a separator, and the separator includes a base material layer that is a porous film and a polymer compound layer provided on at least one surface of the base material layer. The secondary battery according to 1. 前記高分子化合物層はポリフッ化ビニリデンを含む、請求項7記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 7, wherein the polymer compound layer includes polyvinylidene fluoride. 前記正極、前記負極および前記電解液はフィルム状の外装部材の内部に収納されている、請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode, the negative electrode, and the electrolytic solution are housed inside a film-shaped exterior member. リチウムイオン二次電池である、請求項1記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, which is a lithium ion secondary battery. 下記の式(1)〜式(4)で表される環状カルボン酸イミドのうちの少なくとも1種と、下記の式(5)で表されるハロゲン化環状炭酸エステルおよび式(6)で表される不飽和炭素結合環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方とを含む、二次電池用電解液。
Figure 2012234767
(R1〜R16は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
Figure 2012234767
(R21〜R24は水素基、ハロゲン基、炭素数=1〜4のアルキル基、または炭素数=1〜4のハロゲン化アルキル基であり、R21〜R24のうちの少なくとも1つはハロゲン基またはハロゲン化アルキル基である。R25およびR26は水素基、または炭素数=1〜4のアルキル基である。)
At least one of cyclic carboxylic imides represented by the following formulas (1) to (4), a halogenated cyclic carbonate represented by the following formula (5), and a formula (6) An electrolyte solution for a secondary battery, comprising at least one of unsaturated carbon-bonded cyclic carbonates.
Figure 2012234767
(R1 to R16 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
Figure 2012234767
(R21 to R24 are a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of R21 to R24 is a halogen group or a halogen atom. R25 and R26 are a hydrogen group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の二次電池を用いた電子機器。   An electronic device using the secondary battery according to any one of claims 1 to 10. 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の二次電池を用いた電動工具。   The electric tool using the secondary battery of any one of Claim 1 thru | or 10. 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の二次電池を用いた電動車両。   The electric vehicle using the secondary battery of any one of Claim 1 thru | or 10. 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の二次電池を用いた電力貯蔵システム。   The power storage system using the secondary battery of any one of Claims 1 thru | or 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018079317A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN111477963A (en) * 2020-05-29 2020-07-31 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 Non-aqueous electrolyte of lithium ion battery and lithium ion battery containing non-aqueous electrolyte
WO2024073898A1 (en) * 2022-10-08 2024-04-11 宁德新能源科技有限公司 Lithium-ion battery, electrochemical apparatus, and electronic device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079317A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN111477963A (en) * 2020-05-29 2020-07-31 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 Non-aqueous electrolyte of lithium ion battery and lithium ion battery containing non-aqueous electrolyte
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