JP2013110037A - Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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英世 戎崎
Masaru Ishii
勝 石井
Yutaka Koyama
裕 小山
Toru Nakai
徹 中井
Atsushi Saito
淳志 斉藤
Yukihiro Okada
行広 岡田
Hideaki Fujita
秀明 藤田
Takashi Iwao
孝士 岩尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery in which output characteristics can be improved while reduction in a generation amount of gas in overcharge is prevented; and a nonaqueous electrolyte secondary battery.SOLUTION: In one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a battery 1 includes: a firing step of producing a tungsten-added fired product obtained by mixing a nickel compound and a lithium compound to be fired; a water washing step of water washing the fired product; and a positive electrode plate preparation step of preparing a positive electrode plate 10 by forming a positive electrode active material layer including a positive electrode active material particle on an aluminum foil, the positive electrode active material particle comprising a tungsten-added lithium transition metal composite oxide obtained after the fired product has been water washed.

Description

本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子を含む正極活物質層を備える正極板を有する非水電解質二次電池の製造方法および非水電解質二次電池に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode plate including a positive electrode active material layer including positive electrode active material particles made of a lithium transition metal composite oxide, and a nonaqueous electrolyte secondary battery.

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両や、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、充放電可能な電池が利用されている。このような電池として、例えば、電流遮断機構(安全機構)を備え、電解液にシクロヘキシルベンゼンなどのガス発生剤を含んだ非水電解質二次電池(密閉型電池)が存在する。この非水電解質二次電池では、過充電時に、正極や電解液中に添加されたガス発生剤の分解反応を起点として、電池ケースの内圧が上昇することにより、電流遮断機構が作動する。   In recent years, a chargeable / dischargeable battery has been used as a driving power source for vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles, and portable electronic devices such as notebook computers and video camcorders. As such a battery, for example, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery (sealed battery) that includes a current interruption mechanism (safety mechanism) and includes a gas generating agent such as cyclohexylbenzene in an electrolytic solution. In this nonaqueous electrolyte secondary battery, during overcharging, the current interruption mechanism is activated by increasing the internal pressure of the battery case, starting from the decomposition reaction of the gas generating agent added to the positive electrode or the electrolyte.

ここで、特許文献1には、非水電解質二次電池用の電極において、正極活物質粒子の表面にタングステンを添加することにより、電池の出力特性を向上させようとする技術が開示されている。   Here, Patent Document 1 discloses a technique for improving output characteristics of a battery by adding tungsten to the surface of positive electrode active material particles in an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. .

特開2005−251716号公報JP-A-2005-251716

ここで、電流遮断機構を備える非水電解質二次電池では、ガス発生剤が正極上で分解・重合反応を起こしてプロトンを放出し、放出されたプロトンが拡散、泳動して負極上で電子を受け取ることにより、ガスを発生する。そして、電池ケースの内圧が所定の圧力値以上に上昇したときに、電流遮断機構が電極体を流れる電流の遮断(安全確保動作)を行って、電池の充電(過充電)を停止させる。   Here, in a non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with a current interruption mechanism, the gas generating agent causes decomposition and polymerization reaction on the positive electrode to release protons, and the released protons diffuse and migrate to move electrons on the negative electrode. By receiving it, gas is generated. Then, when the internal pressure of the battery case rises to a predetermined pressure value or more, the current interrupt mechanism cuts off the current flowing through the electrode body (safety ensuring operation), and stops the battery charging (overcharge).

そのため、特許文献1の技術を前記の電流遮断機構を備える非水電解質二次電池に適用すると、正極活物質粒子の表面に添加したタングステンの濃度が高いので、ガス発生剤と正極との反応場が減少し、ガスが発生し難くなる。したがって、過充電時に発生するガス量が減少して、電池ケースの内圧が上昇し難くなる。ゆえに、過充電時に電流遮断機構が安定して作動しないおそれがある。   Therefore, when the technique of Patent Document 1 is applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery having the current interruption mechanism, the concentration of tungsten added to the surface of the positive electrode active material particles is high, so that the reaction field between the gas generating agent and the positive electrode Decreases and gas is hardly generated. Therefore, the amount of gas generated at the time of overcharging is reduced, and the internal pressure of the battery case is difficult to increase. Therefore, the current interruption mechanism may not operate stably during overcharge.

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、過充電時のガスの発生量の減少を防ぎつつ出力特性を向上させることができる非水電解質二次電池の製造方法および非水電解質二次電池を提供すること、を課題とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery capable of improving output characteristics while preventing a decrease in the amount of gas generated during overcharging. It is another object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、正極板と、負極板と、電解液と、過充電時にガスを発生させるガス発生剤と、過充電時に発生する前記ガスにより電池ケースの内圧が上昇したときに充電を停止させる電流遮断機構と、を有する非水電解質二次電池の製造方法において、遷移金属化合物とリチウム化合物とを混合して焼成したものであってタングステンが添加された焼成物を生成する焼成工程と、前記焼成物を水洗いする水洗い工程と、前記焼成物を水洗いした後に得られる前記タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子を含む正極活物質層を正極集電体に形成することにより前記正極板を作成する正極板作成工程と、を有することを特徴とする。   One aspect of the present invention made to solve the above problems is a battery case comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrolytic solution, a gas generating agent that generates gas during overcharge, and the gas generated during overcharge. In a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery having a current interruption mechanism that stops charging when the internal pressure of the battery rises, a transition metal compound and a lithium compound are mixed and fired, and tungsten is added. A positive electrode comprising positive electrode active material particles made of a lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added, obtained by washing the fired product with water, and a water washing step for washing the fired product with water. A positive electrode plate forming step of forming the positive electrode plate by forming an active material layer on the positive electrode current collector.

この態様によれば、正極板に形成される正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の表面において、タングステンの濃度を低減できる。そのため、ガス発生剤と正極板との反応場の減少を抑制することができる。したがって、非水電解質二次電池の過充電時において、ガス発生剤が正極板上で分解・重合反応を起こしてプロトンが放出されることが促進され、放出されたプロトンが拡散、泳動して負極板上で電子を受け取ることにより発生するガスの量が増加する。また、正極活物質粒子はタングステンを添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなるものであるので、非水電解質二次電池の出力特性(放電特性など)が向上する。以上のようにして、非水電解質二次電池の過充電時におけるガス発生剤と正極板との分解反応を起点として発生するガスの量の減少を防ぎつつ、非水電解質二次電池の出力特性を向上させることができる。そして、非水電解質二次電池の過充電時に電池ケースの内圧が上昇したときに、安定して電流遮断機構により充電を停止させることができる。   According to this aspect, the concentration of tungsten can be reduced on the surface of the positive electrode active material particles included in the positive electrode active material layer formed on the positive electrode plate. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the reaction field between the gas generating agent and the positive electrode plate. Therefore, when the non-aqueous electrolyte secondary battery is overcharged, it is promoted that the gas generating agent decomposes and polymerizes on the positive electrode plate to release protons, and the released protons diffuse and migrate to the negative electrode. The amount of gas generated by receiving electrons on the plate increases. Further, since the positive electrode active material particles are made of a lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added, the output characteristics (discharge characteristics and the like) of the nonaqueous electrolyte secondary battery are improved. As described above, the output characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery are prevented while preventing a decrease in the amount of gas generated from the decomposition reaction between the gas generating agent and the positive electrode plate during overcharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery. Can be improved. And when the internal pressure of a battery case rises at the time of overcharge of a nonaqueous electrolyte secondary battery, charge can be stopped stably by a current interruption mechanism.

非水電解質二次電池の製造方法における上記態様においては、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率は0.8mol%以下であり、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率と、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から0.2nmの深さでのタングステンのモル分率との比は0.98〜1.02であること、が好ましい。   In the above aspect of the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the molar fraction of tungsten on the surface of the particle with respect to the total amount of metal of the entire particle in one positive electrode active material particle is 0.8 mol% or less. The mole fraction of tungsten at the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle, and the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle The ratio of the molar fraction of tungsten at a depth of 0.2 to 0.2 nm is preferably 0.98 to 1.02.

この態様によれば、1つの正極活物質粒子における粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率は、当該正極活物質粒子の表面の位置と当該正極活物質粒子の表面から0.2nmの深さの位置において、ほぼ同等である。このように、正極活物質粒子の表面と同様に、正極活物質粒子の表面から0.2nmの深さにおいてもタングステンの濃度が低い。そのため、ガス発生剤と正極板との反応場が十分に確保されるので、非水電解質二次電池の過充電時において、ガスの発生量がより確実に増加する。   According to this aspect, the molar fraction of tungsten with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle has a depth of 0.2 nm from the position of the surface of the positive electrode active material particle and the surface of the positive electrode active material particle. In this position, it is almost the same. Thus, similarly to the surface of the positive electrode active material particles, the concentration of tungsten is low even at a depth of 0.2 nm from the surface of the positive electrode active material particles. As a result, a reaction field between the gas generating agent and the positive electrode plate is sufficiently secured, so that the amount of gas generated increases more reliably during overcharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery.

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、正極板と、負極板と、電解液と、過充電時にガスを発生させるガス発生剤と、過充電時に発生する前記ガスにより電池ケースの内圧が上昇したときに充電を停止させる電流遮断機構と、を有する非水電解質二次電池において、前記正極板は、タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子を含む正極活物質層を正極集電体に形成されたものであり、前記タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物は、遷移金属化合物とリチウム化合物とを混合して焼成したものであってタングステンが添加された焼成物を水洗いした後に得られたものであること、を特徴とする。   Another aspect of the present invention made to solve the above-described problems is a battery comprising a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrolyte, a gas generating agent that generates gas during overcharge, and the gas generated during overcharge. A non-aqueous electrolyte secondary battery having a current interruption mechanism that stops charging when the internal pressure of the case increases, wherein the positive electrode plate includes positive electrode active material particles made of lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added. The positive electrode active material layer is formed on a positive electrode current collector, and the lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added is obtained by mixing and firing a transition metal compound and a lithium compound. It is obtained after washing the fired product to which is added with water.

この態様によれば、正極板に形成される正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の表面において、タングステンの濃度を低減できる。そのため、ガス発生剤と正極板との反応場の減少を抑制することができる。したがって、非水電解質二次電池の過充電時において、ガス発生剤が正極板上で分解・重合反応を起こしてプロトンが放出されることが促進され、放出されたプロトンが拡散、泳動して負極板上で電子を受け取ることにより発生するガスの量が増加する。また、正極活物質粒子はタングステンを添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなるものであるので、非水電解質二次電池の出力特性(放電特性など)が向上する。以上のようにして、非水電解質二次電池の過充電時におけるガス発生剤と正極板との分解反応を起点として発生するガスの量の減少を防ぎつつ、非水電解質二次電池の出力特性を向上させることができる。そして、非水電解質二次電池の過充電時に電池ケースの内圧が上昇したときに、安定して電流遮断機構により充電を停止させることができる。   According to this aspect, the concentration of tungsten can be reduced on the surface of the positive electrode active material particles included in the positive electrode active material layer formed on the positive electrode plate. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the reaction field between the gas generating agent and the positive electrode plate. Therefore, when the non-aqueous electrolyte secondary battery is overcharged, it is promoted that the gas generating agent decomposes and polymerizes on the positive electrode plate to release protons, and the released protons diffuse and migrate to the negative electrode. The amount of gas generated by receiving electrons on the plate increases. Further, since the positive electrode active material particles are made of a lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added, the output characteristics (discharge characteristics and the like) of the nonaqueous electrolyte secondary battery are improved. As described above, the output characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery are prevented while preventing a decrease in the amount of gas generated from the decomposition reaction between the gas generating agent and the positive electrode plate during overcharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery. Can be improved. And when the internal pressure of a battery case rises at the time of overcharge of a nonaqueous electrolyte secondary battery, charge can be stopped stably by a current interruption mechanism.

非水電解質二次電池における上記態様においては、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率は0.8mol%以下であり、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率と、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から0.2nmの深さでのタングステンのモル分率との比は0.98〜1.02であること、が好ましい。   In the above aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the molar fraction of tungsten on the surface of the particle with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle is 0.8 mol% or less, The molar fraction of tungsten at the surface of the particle with respect to the total amount of metal of the whole particle in the positive electrode active material particle, and the surface of the particle with respect to the total amount of metal of the whole particle in one positive electrode active material particle are 0. The ratio of the molar fraction of tungsten at a depth of 2 nm is preferably 0.98 to 1.02.

この態様によれば、1つの正極活物質粒子における粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率は、当該正極活物質粒子の表面の位置と当該正極活物質粒子の表面から0.2nmの深さの位置において、ほぼ同等である。このように、正極活物質粒子の表面と同様に、正極活物質粒子の表面から0.2nmの深さにおいてもタングステンの濃度が低い。そのため、ガス発生剤と正極板との反応場が十分に確保されるので、非水電解質二次電池の過充電時において、ガスの発生量がより確実に増加する。   According to this aspect, the molar fraction of tungsten with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle has a depth of 0.2 nm from the position of the surface of the positive electrode active material particle and the surface of the positive electrode active material particle. In this position, it is almost the same. Thus, similarly to the surface of the positive electrode active material particles, the concentration of tungsten is low even at a depth of 0.2 nm from the surface of the positive electrode active material particles. As a result, a reaction field between the gas generating agent and the positive electrode plate is sufficiently secured, so that the amount of gas generated increases more reliably during overcharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法および非水電解質二次電池によれば、過充電時のガスの発生量の減少を防ぎつつ出力特性を向上させることができる。   According to the method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery and the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, output characteristics can be improved while preventing a decrease in the amount of gas generated during overcharge.

本実施例の非水電解質二次電池の斜視図である。It is a perspective view of the nonaqueous electrolyte secondary battery of a present Example. 正極活物質粒子の各深さにおけるモル分率の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the molar fraction in each depth of a positive electrode active material particle. 正極活物質粒子の各深さにおける表面タングステン比を示す図である。It is a figure which shows the surface tungsten ratio in each depth of a positive electrode active material particle. 正極活物質粒子の表面の位置におけるタングステンの濃度を、正極活物質粒子の表面から深さ0.2nmの位置におけるタングステンの濃度で除算することにより算出された指数を示す図である。It is a figure which shows the index | exponent calculated by dividing the density | concentration of tungsten in the position of the surface of positive electrode active material particle by the density | concentration of tungsten in the position of depth 0.2nm from the surface of positive electrode active material particle. 非水電解質二次電池の放電特性の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the discharge characteristic of a nonaqueous electrolyte secondary battery. 非水電解質二次電池の放電特性の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the discharge characteristic of a nonaqueous electrolyte secondary battery. 過充電時における電流遮断装置の作動に関する評価結果をまとめた表である。It is the table | surface which put together the evaluation result regarding the action | operation of the electric current interruption apparatus at the time of overcharge.

以下、本発明を具体化した実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

〔非水電解質二次電池〕
まず、本実施例の非水電解質二次電池(以下、主に「電池」と表記する)について説明する。最初に、本実施例の電池1の構成について説明する。本実施例の電池1は、図1に示すように、正極板10及び負極板12を含む電極体14と、シクロヘキシルベンゼンからなるガス発生剤を含有する電解液16と、これら電極体14及び電解液16を収容してなる電池ケース18とを有する密閉型のリチウムイオン二次電池である。また、この電池1は、負極端子構造体20と、正極端子構造体22と、この正極端子構造体22に、電極体14を流れる電流の遮断(安全確保動作)を行う電流遮断装置SD(電流遮断機構(CID:Current Interrupt Device))を備える。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
First, the nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, mainly referred to as “battery”) of this example will be described. Initially, the structure of the battery 1 of a present Example is demonstrated. As shown in FIG. 1, the battery 1 of this example includes an electrode body 14 including a positive electrode plate 10 and a negative electrode plate 12, an electrolyte solution 16 containing a gas generating agent composed of cyclohexylbenzene, and the electrode body 14 and electrolysis. This is a sealed lithium ion secondary battery having a battery case 18 containing the liquid 16. In addition, the battery 1 includes a negative electrode terminal structure 20, a positive electrode terminal structure 22, and a current interruption device SD (an electric current interruption device) that interrupts the current flowing through the electrode body 14 (safety ensuring operation) to the positive electrode terminal structure 22. It includes a blocking mechanism (CID: Current Interrupt Device).

正極板10は、帯状のアルミニウム箔の両面に正極活物質層(不図示)を備えている。そして、この正極活物質層に含まれるリチウムニッケル複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物の一例)からなる正極活物質粒子にタングステンを添加している。このように正極活物質粒子にタングステンを添加することにより、電池1は良好な出力特性を維持することができる。なお、本実施例では、後述するように正極活物質粒子を製造する際に水洗いをしている。これにより、正極活物質粒子の表面(正極活物質の二次粒子表面)におけるタングステンの濃度を低減している。   The positive electrode plate 10 includes a positive electrode active material layer (not shown) on both surfaces of a strip-shaped aluminum foil. Then, tungsten is added to positive electrode active material particles made of lithium nickel composite oxide (an example of a lithium transition metal composite oxide) contained in the positive electrode active material layer. Thus, by adding tungsten to the positive electrode active material particles, the battery 1 can maintain good output characteristics. In this example, as described later, the positive electrode active material particles are washed with water. Thereby, the concentration of tungsten on the surface of the positive electrode active material particles (secondary particle surface of the positive electrode active material) is reduced.

ここでは、タングステンの濃度として、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率を例として挙げる。すると、本実施例では、一例として、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率を0.8mol%以下としている。そして、正極活物質粒子の表面の位置におけるタングステンの濃度と正極活物質粒子の表面から深さ0.2nmの位置におけるタングステンの濃度とを、ほぼ同等とする。詳しくは、一例として、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から深さ0.2nmの位置でのタングステンのモル分率を分母に、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面の位置でのタングステンのモル分率を分子にとった指数(モル分率の比)を0.98〜1.02とすることが望ましい。   Here, as the concentration of tungsten, the molar fraction of tungsten with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle is taken as an example. Then, in this example, as an example, the molar fraction of tungsten on the surface of the particle with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle is set to 0.8 mol% or less. Then, the tungsten concentration at the position of the surface of the positive electrode active material particles and the tungsten concentration at a position of a depth of 0.2 nm from the surface of the positive electrode active material particles are substantially equal. Specifically, as one example, one positive electrode active material particle with a molar fraction of tungsten at a position of a depth of 0.2 nm from the surface of the particle as a denominator with respect to the total amount of metal of the entire particle in one positive electrode active material particle It is desirable that an index (ratio of mole fraction) obtained by taking the mole fraction of tungsten at the position of the surface of the particle with respect to the total amount of metal in the whole particle in 0.98 to 1.02.

また、負極板12は、帯状の銅箔の両面に負極活物質層(不図示)を備えている。また、電解液16は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを、体積比でEC:EMC=3:7に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を添加し、リチウムイオンを1.0mol/lの濃度とした有機電解液である。そして、この電解液16には、ガス発生剤であるシクロヘキシルベンゼンが添加されている。本実施例では、一例として、電解液16にシクロヘキシルベンゼンが3wt%添加されている。シクロヘキシルベンゼンは、電池1の過充電時に、正極板10上で分解・重合反応を起こし、プロトンを放出する。そして、放出されたプロトンは拡散、泳動して負極板12上で電子を受け取り、水素ガスを発生する。これにより、電池ケース18の内圧が上昇する。   Moreover, the negative electrode plate 12 is equipped with the negative electrode active material layer (not shown) on both surfaces of a strip | belt-shaped copper foil. Moreover, the electrolyte solution 16 adds LiPF6 as a solute to a mixed organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are adjusted to a volume ratio of EC: EMC = 3: 7, and lithium ions are added. It is an organic electrolyte having a concentration of 1.0 mol / l. In addition, cyclohexylbenzene, which is a gas generating agent, is added to the electrolytic solution 16. In this embodiment, as an example, 3 wt% of cyclohexylbenzene is added to the electrolytic solution 16. Cyclohexylbenzene undergoes a decomposition / polymerization reaction on the positive electrode plate 10 when the battery 1 is overcharged to release protons. The released protons diffuse and migrate, receive electrons on the negative electrode plate 12, and generate hydrogen gas. Thereby, the internal pressure of the battery case 18 rises.

電極体14は、帯状の正極板10及び負極板12が、ポリエチレンからなる帯状の多孔質セパレータ(不図示)を介して扁平形状に捲回されてなる。また、正極板10は正極端子構造体22と接合しており、負極板12は負極端子構造体20と接合している。   The electrode body 14 is formed by winding a belt-like positive electrode plate 10 and a negative electrode plate 12 into a flat shape via a belt-like porous separator (not shown) made of polyethylene. The positive electrode plate 10 is bonded to the positive electrode terminal structure 22, and the negative electrode plate 12 is bonded to the negative electrode terminal structure 20.

電池ケース18は、開口を含むケース本体部材24及び封口蓋26を有する。このうち封口蓋26は、矩形板状であり、ケース本体部材24の開口を閉塞して、このケース本体部材24に溶接されている。   The battery case 18 has a case body member 24 including an opening and a sealing lid 26. Among these, the sealing lid 26 has a rectangular plate shape, closes the opening of the case body member 24, and is welded to the case body member 24.

また、電流遮断装置SDは、電池1の過充電時に電池ケース18の内圧が所定の圧力値以上に上昇したときに、電極体14を流れる電流の遮断(安全確保動作)を行って、電池1の充電(過充電)を停止させる。   In addition, the current interrupting device SD performs the interruption of the current flowing through the electrode body 14 (safety ensuring operation) when the internal pressure of the battery case 18 rises to a predetermined pressure value or more when the battery 1 is overcharged. Stop charging (overcharge).

〔非水電解質二次電池の製造方法〕
次に、本実施例の電池1の製造方法について説明する。まず、正極板10に備わる正極活物質層(不図示)に含まれるリチウムニッケル複合酸化物からなる正極活物質粒子について、その製造方法について説明する。本実施例の正極活物質粒子の製造方法は、ニッケル化合物調製工程、焼成工程、水洗い工程、乾燥工程を有する。
[Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a method for manufacturing the battery 1 of this example will be described. First, a method for producing positive electrode active material particles made of a lithium nickel composite oxide contained in a positive electrode active material layer (not shown) provided in the positive electrode plate 10 will be described. The method for producing positive electrode active material particles of this example includes a nickel compound preparation step, a firing step, a water washing step, and a drying step.

(ニッケル化合物調製工程)
まず、ニッケル化合物調製工程では、主成分としてニッケルを、かつ副成分として他の遷移金属元素、2族元素、または13族元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有するニッケル水酸化物またはニッケルオキシ水酸化物を調製する。または、得られたニッケル水酸化物またはニッケルオキシ水酸化物を、引き続き焙焼してニッケル酸化物を調製する。このようにして、ニッケル水酸化物、ニッケルオキシ水酸化物またはニッケル酸化物から選ばれるニッケル化合物を用意する。
(Nickel compound preparation process)
First, in the nickel compound preparation step, nickel hydroxide or nickel oxy which contains nickel as a main component and at least one element selected from other transition metal elements, group 2 elements, or group 13 elements as subcomponents. Prepare the hydroxide. Alternatively, the obtained nickel hydroxide or nickel oxyhydroxide is subsequently roasted to prepare nickel oxide. In this way, a nickel compound selected from nickel hydroxide, nickel oxyhydroxide or nickel oxide is prepared.

ここで、ニッケル水酸化物またはニッケルオキシ水酸化物としては、晶析法を経由して得られるものが好ましい。また、ニッケル酸化物としては、特に晶析法で得られたニッケル水酸化物やニッケルオキシ水酸化物を焙焼して得られるニッケル酸化物であることが好ましい。   Here, as the nickel hydroxide or nickel oxyhydroxide, those obtained via a crystallization method are preferable. The nickel oxide is particularly preferably a nickel oxide obtained by roasting nickel hydroxide or nickel oxyhydroxide obtained by crystallization.

なお、ニッケル水酸化物を晶析法で得るには、例えば、40〜60℃に加温した反応槽中に、主成分としてニッケルを、かつ副成分として他の遷移金属元素、2族元素、または13族元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含む金属化合物の水溶液と、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液とを滴下し、その際、反応溶液をアルカリ性に、好ましくはpHを10〜14に保持するのに十分な量のアルカリ金属水酸化物の水溶液を所望に応じて適宜滴下して調製する。一方、ニッケルオキシ水酸化物を晶析法で得るには、前記のニッケル水酸化物が生成した水溶液に、次亜塩素酸ソーダや過酸化水素水等の酸化剤をさらに添加して調製する。   In order to obtain nickel hydroxide by a crystallization method, for example, in a reaction vessel heated to 40 to 60 ° C., nickel as a main component and other transition metal elements, group 2 elements as subcomponents, Alternatively, an aqueous solution of a metal compound containing at least one element selected from Group 13 elements and an aqueous solution containing an ammonium ion supplier are dropped, and at that time, the reaction solution is kept alkaline, preferably at a pH of 10 to 14. A sufficient amount of an aqueous solution of an alkali metal hydroxide is appropriately dropped as required. On the other hand, in order to obtain nickel oxyhydroxide by a crystallization method, it is prepared by further adding an oxidizing agent such as sodium hypochlorite or hydrogen peroxide to the aqueous solution in which the nickel hydroxide is formed.

また、ニッケル酸化物を得るための焙焼条件としては、特に限定されるものではないが、例えば、大気雰囲気下、好ましくは500〜1100℃、より好ましくは600〜900℃の温度で焙焼することが望ましい。   Moreover, it does not specifically limit as roasting conditions for obtaining nickel oxide, For example, it roasts in the air atmosphere, Preferably it is 500-1100 degreeC, More preferably, it is 600-900 degreeC. It is desirable.

(焼成工程)
次に、焼成工程では、前記のニッケル化合物中のニッケルと副成分の合計量に対してリチウム化合物中のリチウム量がモル比で1.00〜1.15になるように、ニッケル化合物とリチウム化合物とを混合した後、酸素雰囲気下、最高温度が650〜850℃の範囲で焼成する。
(Baking process)
Next, in the firing step, the nickel compound and the lithium compound are adjusted so that the molar amount of lithium in the lithium compound is 1.00 to 1.15 with respect to the total amount of nickel and subcomponents in the nickel compound. Are then fired in an oxygen atmosphere at a maximum temperature of 650 to 850 ° C.

この焼成工程では、前記のニッケル化合物とリチウム化合物とを混合し、得られた混合物を酸素雰囲気下で焼成する。ニッケル化合物とリチウム化合物とを混合する際には、Vブレンダー等の乾式混合機または混合造粒装置等を使用する。また、得られた混合物を酸素雰囲気下で焼成する際には、酸素雰囲気、除湿及び除炭酸処理を施した乾燥空気雰囲気等の酸素濃度20重量%以上のガス雰囲気に調整した電気炉、キルン、管状炉、プッシャー炉等の焼成炉を使用する。   In this firing step, the nickel compound and the lithium compound are mixed, and the resulting mixture is fired in an oxygen atmosphere. When mixing the nickel compound and the lithium compound, a dry mixer such as a V blender or a mixing granulator is used. Further, when the obtained mixture is baked in an oxygen atmosphere, an electric furnace, kiln, adjusted to a gas atmosphere having an oxygen concentration of 20% by weight or more such as an oxygen atmosphere, a dry air atmosphere subjected to dehumidification and carbonation treatment, A firing furnace such as a tubular furnace or a pusher furnace is used.

そして、本実施例では、この焼成工程において、タングステンを塩として添加して焼成することにより、タングステンが添加された焼成物を生成する。あるいは、この焼成工程において、ニッケル化合物とリチウム化合物とを混合して焼成して得られた焼成物とタングステンを含む被着材とを固相混合し、得られた混合物をベーキング処理することにより、タングステンが添加された焼成物を生成する。   In this embodiment, in this firing step, tungsten is added as a salt and fired to produce a fired product to which tungsten is added. Alternatively, in this firing step, by solid-phase mixing a fired product obtained by mixing and firing a nickel compound and a lithium compound and an adherend containing tungsten, and baking the resulting mixture, A fired product to which tungsten is added is generated.

(水洗い工程)
次に、水洗い工程では、前記の焼成工程で得られた焼成物を水洗いする。この水洗い工程では、一例として、水洗い後に得られる正極活物質粒子について、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率が0.8mol%以下となるように水洗い条件を選定する。例えば、焼成物を水洗いする際のスラリー濃度を1000g/Lとし、攪拌下で1時間保持する。
(Washing process)
Next, in the washing step, the fired product obtained in the firing step is washed with water. In this water washing step, as an example, for the positive electrode active material particles obtained after water washing, the molar fraction of tungsten on the surface of the particles with respect to the total metal amount of the whole particles in one positive electrode active material particle is 0.8 mol% or less. Select the washing conditions so that For example, the slurry concentration at the time of washing the fired product with water is 1000 g / L, and is maintained for 1 hour under stirring.

(乾燥工程)
次に、乾燥工程では、前記の水洗い工程で水洗いした焼成物を濾過、乾燥してリチウムニッケル複合酸化物の粉末を得る。例えば、水洗いした焼成物を濾過して取り出した粉末を80℃で10時間保持しながら真空乾燥を行う。ここで、前記のように焼成工程で生成された焼成物にはタングステンを添加しているので、水洗い工程と乾燥工程を経て得られたリチウムニッケル複合酸化物にはタングステンが添加されている。
(Drying process)
Next, in the drying step, the fired product washed in the water washing step is filtered and dried to obtain a lithium nickel composite oxide powder. For example, vacuum-drying is performed while holding the powder obtained by filtering the fired product washed with water at 80 ° C. for 10 hours. Here, since tungsten is added to the fired product generated in the firing step as described above, tungsten is added to the lithium nickel composite oxide obtained through the water washing step and the drying step.

そして、このようにして得られたリチウムニッケル複合酸化物は、その表面の位置におけるタングステンの濃度とその表面から深さ0.2nmの位置におけるタングステンの濃度とを、ほぼ同等とする。詳しくは、一例として、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から深さ0.2nmの位置でのタングステンのモル分率を分母に、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面の位置でのタングステンのモル分率を分子にとった指数(モル分率の比)を0.98〜1.02とすることが望ましい。   In the lithium nickel composite oxide thus obtained, the tungsten concentration at the surface position and the tungsten concentration at a depth of 0.2 nm from the surface are substantially equal. Specifically, as one example, one positive electrode active material particle with a molar fraction of tungsten at a position of a depth of 0.2 nm from the surface of the particle as a denominator with respect to the total amount of metal of the entire particle in one positive electrode active material particle It is desirable that an index (ratio of mole fraction) obtained by taking the mole fraction of tungsten at the position of the surface of the particle with respect to the total amount of metal in the whole particle in 0.98 to 1.02.

ここまでが、正極活物質粒子の製造方法の説明である。以上のようにして、リチウムニッケル複合酸化物からなる正極活物質粒子を製造する。   This is the description of the method for producing the positive electrode active material particles. As described above, positive electrode active material particles made of a lithium nickel composite oxide are produced.

そして、アルミニウム箔の両面に、前記のように製造したリチウムニッケル複合酸化物からなる正極活物質粒子と導電材と結着剤とを含む正極ペーストを塗布し、その後に乾燥させ、これをプレスする(正極板作成工程)。このようにして、前記の正極ペーストからなる正極活物質層をアルミニウム箔に形成することにより、正極板10を形成する。なお、アルミニウム箔は、本発明における「正極集電体」の一例である。   Then, the positive electrode paste including the positive electrode active material particles made of the lithium nickel composite oxide, the conductive material, and the binder prepared as described above is applied to both surfaces of the aluminum foil, and then dried and pressed. (Positive electrode plate making process). Thus, the positive electrode plate 10 is formed by forming the positive electrode active material layer which consists of said positive electrode paste in aluminum foil. The aluminum foil is an example of the “positive electrode current collector” in the present invention.

本実施例では、正極板10を形成するに際して、正極ペーストに含まれる導電材としてアセチレンブラックを採用し、正極ペーストに含まれる結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を採用する。そして、正極活物質粒子とアセチレンブラックとポリフッ化ビニリデンとをプラネタリーミキサー内に投入して混合し、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)で粘度調整することにより、正極ペーストを作成する。ここで、混合する割合は、一例として、正極活物質粒子を91wt%とし、アセチレンブラックを6wt%とし、PVDFを3wt%とする。また、正極ペーストの密度は、一例として、ロールプレスにて3.0g/ccに調整する。   In this embodiment, when the positive electrode plate 10 is formed, acetylene black is adopted as a conductive material contained in the positive electrode paste, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is adopted as a binder contained in the positive electrode paste. Then, the positive electrode active material particles, acetylene black, and polyvinylidene fluoride are charged into a planetary mixer and mixed, and the viscosity is adjusted with NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare a positive electrode paste. Here, as an example, the mixing ratio is 91 wt% for the positive electrode active material particles, 6 wt% for acetylene black, and 3 wt% for PVDF. Moreover, the density of a positive electrode paste is adjusted to 3.0 g / cc with a roll press as an example.

一方、銅箔の両面に、天然黒鉛からなる負極活物質粒子と導電材と結着剤とを含む負極ペーストを塗布し、その後乾燥、プレスして、負極板12を形成する。   On the other hand, a negative electrode paste containing negative electrode active material particles made of natural graphite, a conductive material, and a binder is applied to both surfaces of the copper foil, and then dried and pressed to form the negative electrode plate 12.

本実施例では、負極板12を形成するに際して、負極ペーストに含まれる増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)を採用し、負極ペーストに含まれる結着剤としてスチレンブタジエンゴム(SBR)を採用する。そして、負極活物質粒子とカルボキシメチルセルロースとスチレンブタジエンゴムとを混合し、水で粘度調整することにより、負極ペーストを作成する。ここで、混合する割合は、一例として、正負極活物質粒子を98wt%とし、カルボキシメチルセルロースを1wt%とし、スチレンブタジエンゴムを1wt%とする。また、負極ペーストの密度は、一例として、ロールプレスにて1.6g/ccに調整する。   In this embodiment, when the negative electrode plate 12 is formed, carboxymethyl cellulose (CMC) is adopted as a thickener contained in the negative electrode paste, and styrene butadiene rubber (SBR) is adopted as a binder contained in the negative electrode paste. Then, negative electrode active material particles, carboxymethyl cellulose, and styrene butadiene rubber are mixed, and the viscosity is adjusted with water to prepare a negative electrode paste. Here, as an example, the mixing ratio is such that the positive and negative electrode active material particles are 98 wt%, the carboxymethyl cellulose is 1 wt%, and the styrene butadiene rubber is 1 wt%. Moreover, the density of negative electrode paste is adjusted to 1.6 g / cc with a roll press as an example.

そして、このように作製した正極板10と負極板12との間に、ポリエチレンからなる帯状の多孔質セパレータ(図示しない)を介在させて捲回し、電極体14を作成する。   And it rolls by interposing the strip | belt-shaped porous separator (not shown) which consists of polyethylene between the positive electrode plate 10 and the negative electrode plate 12 which were produced in this way, and the electrode body 14 is produced.

次に、このように作成した電極体14を封口蓋26に接続する。このとき、正極板10を正極端子構造体22に接合し、負極板12を負極端子構造体20に接合する。次に、電極体14をケース本体部材24に収容し、封口蓋26でケース本体部材24を封口する。次に、封口蓋26の注液孔(不図示)から電解液16を注液し、その注液孔を封止して、電池1を完成させる(図1参照)。以上が、本実施例の電池1の製造方法についての説明である。   Next, the electrode body 14 thus created is connected to the sealing lid 26. At this time, the positive electrode plate 10 is bonded to the positive electrode terminal structure 22, and the negative electrode plate 12 is bonded to the negative electrode terminal structure 20. Next, the electrode body 14 is accommodated in the case body member 24, and the case body member 24 is sealed with the sealing lid 26. Next, the electrolytic solution 16 is injected from a liquid injection hole (not shown) of the sealing lid 26, and the liquid injection hole is sealed to complete the battery 1 (see FIG. 1). The above is the description of the method for manufacturing the battery 1 of this example.

〔水洗いによる正極活物質粒子内のタングステンの濃度変化についての評価〕
ここで、水洗いによる正極活物質粒子内のタングステンの濃度変化の評価を行った。当該評価では、水洗いを行った正極活物質粒子と、水洗いを行わなかった正極活物質粒子とを用意した。そして、X線光電子分光(XPS)により、各々の正極活物質粒子の表面から深さ方向に分布するタングステンの濃度を評価した。その評価結果を図2に示す。図2は、横軸を正極活物質粒子の表面からの深さ(単位nm)とし、縦軸をモル分率(詳しくは、1つの正極活物質粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率)としている。すると、図2に示すように、水洗いを行った正極活物質粒子は、その内部まで、水洗いを行わなかった正極活物質粒子よりもタングステンの濃度が減少していることが明らかになった。なお、図2と以降の図3〜図7とで示す評価結果においては、水洗いを行った場合を「水洗あり」と表わし、水洗いを行わなかった場合を「水洗なし」と表わす。
[Evaluation of change in concentration of tungsten in positive electrode active material particles by washing with water]
Here, the change in the concentration of tungsten in the positive electrode active material particles by washing with water was evaluated. In the evaluation, positive electrode active material particles that were washed with water and positive electrode active material particles that were not washed with water were prepared. Then, the concentration of tungsten distributed in the depth direction from the surface of each positive electrode active material particle was evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The evaluation results are shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the depth (unit: nm) from the surface of the positive electrode active material particles, and the vertical axis represents the mole fraction (specifically, the mole fraction of tungsten with respect to the total metal amount of one positive electrode active material particle as a whole. ). Then, as shown in FIG. 2, it was revealed that the positive electrode active material particles that had been washed with water had a lower tungsten concentration than the positive electrode active material particles that had not been washed with water. In the evaluation results shown in FIG. 2 and subsequent FIGS. 3 to 7, the case where water washing is performed is represented as “with water washing”, and the case where water washing is not performed is represented as “no water washing”.

そこで、正極活物質粒子の表面からの各深さについての表面タングステン比を、図3に示す。ここで、表面タングステン比とは、正極活物質粒子の表面からの各深さの位置におけるタングステンの濃度(1つの正極活物質粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率)を、正極活物質粒子の表面の位置におけるタングステンの濃度(1つの正極活物質粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率)で割った値である。なお、図3は、横軸を正極活物質粒子の表面からの深さ(単位nm)とし、縦軸を表面タングステン比としている。また、図3では、正極活物質粒子の表面からの深さが0〜0.6nmの範囲について示している。そして、図3では水洗いを行わなかった場合と水洗いを行った場合とで、それぞれ2つずつ評価結果を示している。   Therefore, FIG. 3 shows the surface tungsten ratio for each depth from the surface of the positive electrode active material particles. Here, the surface tungsten ratio is the concentration of tungsten at each depth position from the surface of the positive electrode active material particles (molar fraction of tungsten with respect to the total metal amount of one positive electrode active material particle), and the positive electrode active material. It is a value divided by the tungsten concentration at the position of the particle surface (molar fraction of tungsten with respect to the total amount of metal of one positive electrode active material particle as a whole). In FIG. 3, the horizontal axis represents the depth (unit: nm) from the surface of the positive electrode active material particles, and the vertical axis represents the surface tungsten ratio. Moreover, in FIG. 3, it has shown about the range whose depth from the surface of positive electrode active material particle is 0-0.6 nm. In FIG. 3, two evaluation results are shown for each of the case where the washing is not performed and the case where the washing is performed.

すると、図3に示すように、水洗いを行わなかった正極活物質粒子は、正極活物質粒子の表面からの深さが0.2nmの位置でのタングステンの濃度が正極活物質粒子の表面の位置でのタングステンの濃度よりも増加している。これに対し、水洗いを行った正極活物質粒子は、正極活物質粒子の表面からの深さが0.2nmの位置でのタングステンの濃度が正極活物質粒子の表面の位置でのタングステンの濃度と同等となった。   Then, as shown in FIG. 3, the positive electrode active material particles that were not washed with water had a tungsten concentration at a position of 0.2 nm deep from the surface of the positive electrode active material particles. The concentration of tungsten is increased. In contrast, the positive electrode active material particles that have been washed with water have a tungsten concentration at a position where the depth from the surface of the positive electrode active material particles is 0.2 nm and a tungsten concentration at the position of the surface of the positive electrode active material particles. It became equivalent.

また、正極活物質粒子の表面からの深さが0.2nmの位置におけるタングステンの濃度(1つの正極活物質粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率)を分母とし、正極活物質粒子の表面の位置におけるタングステンの濃度(1つの正極活物質粒子全体の全金属量に対するタングステンのモル分率)を分子として算出した指数を図4に示す。なお、図4では、水洗いを行わなかった場合と水洗いを行った場合とで、それぞれ2つずつ評価結果を示している。すると、図4に示すように、水洗いを行った正極活物質粒子は、水洗いを行わなかった正極活物質粒子よりも、当該指数が明らかに大きくなることが分かった。   Further, the concentration of tungsten at the position where the depth from the surface of the positive electrode active material particles is 0.2 nm (molar fraction of tungsten with respect to the total amount of metal of one positive electrode active material particle) is used as the denominator. FIG. 4 shows an index calculated using the concentration of tungsten at the surface position (molar fraction of tungsten with respect to the total amount of metal in one positive electrode active material particle) as a molecule. In FIG. 4, two evaluation results are shown for each of the case where the washing is not performed and the case where the washing is performed. Then, as shown in FIG. 4, it was found that the positive active material particles that were washed with water had a significantly higher index than the positive active material particles that were not washed with water.

〔電池性能の評価〕
次に、水洗いの有無による電池性能への影響についての評価を行った。そこで、水洗いを行った場合と水洗いを行わなかった場合とにおける、電池1の放電特性の評価結果を図5と図6に示す。図5と図6は、横軸を時間(単位sec)とし、縦軸を電圧(単位V)としている。なお、ここでは、水洗いを行った場合と水洗いを行わなかった場合とで、各々2つの電池1について評価した。
[Evaluation of battery performance]
Next, the influence on the battery performance by the presence or absence of washing with water was evaluated. Then, the evaluation result of the discharge characteristic of the battery 1 in the case where it washed with water and the case where it did not wash is shown in FIG. 5 and FIG. 5 and 6, the horizontal axis represents time (unit: sec), and the vertical axis represents voltage (unit: V). Here, two batteries 1 were evaluated for each of the case where water was washed and the case where water was not washed.

すると、図5と図6に示すように、水洗いを行ったことによる電池1の出力特性の低下はみられないことが分かった。なお、図5は条件1の放電特性(25℃の条件下で電池のSOCを20%として放電電流値を20Cとしたときの放電特性)を示し、図6は条件2の放電特性(25℃の条件下で電池のSOCを60%として放電電流値を20Cとしたときの放電特性)を示している。なお、図6においては、水洗いを行った場合と水洗いを行わなかった場合とで、ほぼ等しい評価結果が得られたことを示している。また、SOCは、State Of Charge(充電状態、充電率)の略である。さらに、「20C」の放電電流値は、SOC100%の電池を0.05時間でSOC0%まで定電流放電(パルス放電)できる大きさの電流値に相当する。   Then, as shown in FIGS. 5 and 6, it was found that the output characteristics of the battery 1 were not deteriorated due to the washing with water. 5 shows the discharge characteristics under condition 1 (discharge characteristics when the SOC of the battery is 20% and the discharge current value is 20 C under the conditions of 25 ° C.), and FIG. 6 shows the discharge characteristics under condition 2 (25 ° C. Shows the discharge characteristics when the SOC of the battery is 60% and the discharge current value is 20 C. FIG. 6 shows that almost the same evaluation results were obtained when washing was performed and when washing was not performed. Also, SOC is an abbreviation for State Of Charge (charging state, charging rate). Furthermore, the discharge current value of “20C” corresponds to a current value of a magnitude that allows a constant current discharge (pulse discharge) of the SOC 100% battery to SOC 0% in 0.05 hours.

〔過充電評価〕
次に、室温(25℃)の状態下で放電電流値を1Cとしたときに、水洗いの有無による電池1の過充電時のガスの発生量について評価を行った。そこで、その評価結果を図7に示す。すると、図7に示すように、水洗いを行わなかった場合は、電池1の過充電時のガスの発生量が所定値に達しなかったため、電流遮断装置(CID)SDは作動しなかった。これに対し、水洗いを行った場合は、電池1の過充電時のガスの発生量が所定値に達したため、電流遮断装置(CID)SDは作動した。
[Overcharge evaluation]
Next, when the discharge current value was 1 C under the condition of room temperature (25 ° C.), the amount of gas generated when the battery 1 was overcharged with or without washing was evaluated. Therefore, the evaluation result is shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7, when water washing was not performed, the amount of gas generated when the battery 1 was overcharged did not reach a predetermined value, so that the current interrupt device (CID) SD did not operate. On the other hand, when washing was performed with water, since the amount of gas generated when the battery 1 was overcharged reached a predetermined value, the current interrupting device (CID) SD was activated.

このように水洗いを行ったことにより電池1の過充電時のガスの発生量が増加した要因としては、以下のように推定される。水洗いを行ったことにより、正極活物質粒子の界面上のタングステンが除去されて、ガス発生剤の拡散性が向上して反応性が向上したためと考えられる。あるいは、水洗いを行ったことにより、正極活物質粒子の表面のタングステンの形態が変化して(例えば、膜状から粒子状に変化などして)、反応性が向上したためと考えられる。あるいは、水洗いを行ったことにより、正極活物質粒子の遷移金属の表面積の増加によって反応性が向上したためと考えられる。   The reason why the amount of gas generated when the battery 1 is overcharged by washing with water as described above is estimated as follows. It is considered that the tungsten was removed on the interface of the positive electrode active material particles by washing with water, the diffusibility of the gas generating agent was improved, and the reactivity was improved. Alternatively, it is considered that by performing washing with water, the form of tungsten on the surface of the positive electrode active material particles was changed (for example, changed from a film shape to a particle shape), and the reactivity was improved. Alternatively, it is considered that the reactivity was improved by increasing the surface area of the transition metal of the positive electrode active material particles by washing with water.

以上のような本実施例によれば、焼成工程にて、ニッケル化合物とリチウム化合物とを混合して焼成したものであってタングステンが添加された焼成物を生成する。そして、水洗い工程にて前記の焼成物を水洗いして、その後に、タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物を得る。そして、正極板作成工程にて、前記のタングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子を含む正極活物質層をアルミニウム箔に形成して、正極板10を作成する。これにより、正極板10に形成される正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の表面において、タングステンの濃度を低減できる。そのため、シクロヘキシルベンゼン(ガス発生剤)と正極板10との反応場の減少を抑制することができる。したがって、電池1の過充電時において、シクロヘキシルベンゼンが正極板10上で分解・重合反応を起こしてプロトンが放出されることが促進され、放出されたプロトンが拡散、泳動して負極板12上で電子を受け取ることにより発生する水素ガスの量が増加する。また、正極活物質粒子はタングステンを添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなるものであるので、電池1の出力特性(放電特性など)が向上する。以上のようにして、電池1の過充電時におけるガス発生剤と正極板との反応を起点として発生する水素ガスの量の減少を防ぎつつ、電池1の出力特性を向上させることができる。そして、電池1の過充電時に電池ケース18の内圧が上昇したときに、安定して電流遮断装置SDにより充電を停止させることができる。   According to the present embodiment as described above, in the firing step, a nickel compound and a lithium compound are mixed and fired to produce a fired product to which tungsten is added. Then, the fired product is washed with water in a washing step, and then a lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added is obtained. Then, in the positive electrode plate forming step, the positive electrode active material layer including the positive electrode active material particles made of the lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added is formed on the aluminum foil, and the positive electrode plate 10 is formed. Thereby, the density | concentration of tungsten can be reduced in the surface of the positive electrode active material particle contained in the positive electrode active material layer formed in the positive electrode plate 10. FIG. Therefore, a reduction in the reaction field between cyclohexylbenzene (gas generating agent) and the positive electrode plate 10 can be suppressed. Therefore, when the battery 1 is overcharged, cyclohexylbenzene is decomposed and polymerized on the positive electrode plate 10 to promote the release of protons, and the released protons diffuse and migrate to move on the negative electrode plate 12. The amount of hydrogen gas generated by receiving electrons increases. Further, since the positive electrode active material particles are made of a lithium transition metal composite oxide to which tungsten is added, the output characteristics (discharge characteristics and the like) of the battery 1 are improved. As described above, the output characteristics of the battery 1 can be improved while preventing a decrease in the amount of hydrogen gas generated from the reaction between the gas generating agent and the positive electrode plate when the battery 1 is overcharged. Then, when the internal pressure of the battery case 18 rises when the battery 1 is overcharged, charging can be stably stopped by the current interrupt device SD.

また、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率は0.8mol%以下である。さらに、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率と、1つの正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から0.2nmの深さでのタングステンのモル分率との比は0.98〜1.02である。これにより、正極活物質粒子の表面と同様に、正極活物質粒子の表面から0.2nmの深さにおいてもタングステンの濃度が低い。そのため、シクロヘキシルベンゼンと正極板10との反応場が十分に確保されるので、電池1の過充電時において、水素ガスの発生量がより確実に増加する。   In addition, the molar fraction of tungsten on the surface of the particle with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle is 0.8 mol% or less. Further, the molar fraction of tungsten at the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle, and the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle The ratio to the molar fraction of tungsten at a depth of 0.2 nm is 0.98 to 1.02. Thereby, similarly to the surface of the positive electrode active material particles, the tungsten concentration is low even at a depth of 0.2 nm from the surface of the positive electrode active material particles. Therefore, a sufficient reaction field between cyclohexylbenzene and the positive electrode plate 10 is secured, so that the amount of hydrogen gas generated increases more reliably when the battery 1 is overcharged.

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。   It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、リチウムニッケル複合酸化物からなる正極活物質粒子の代わりに、その他のリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子としてもよい。その他のリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、LiCoO、LiMnO、LiFeOなどが候補として挙げられる。 For example, instead of positive electrode active material particles made of lithium nickel composite oxide, positive electrode active material particles made of other lithium transition metal composite oxides may be used. Other lithium transition metal composite oxide, such as LiCoO 2, LiMnO 4, LiFeO 4 can be cited as a candidate.

1 電池
10 正極板
12 負極板
14 電極体
16 電解液
18 電池ケース
20 負極端子構造体
22 正極端子構造体
24 ケース本体部材
26 封口蓋
SD 電流遮断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 10 Positive electrode plate 12 Negative electrode plate 14 Electrode body 16 Electrolyte 18 Battery case 20 Negative electrode terminal structure 22 Positive electrode terminal structure 24 Case main body member 26 Sealing lid SD Current interruption device

Claims (4)

正極板と、負極板と、電解液と、過充電時にガスを発生させるガス発生剤と、過充電時に発生する前記ガスにより電池ケースの内圧が上昇したときに充電を停止させる電流遮断機構と、を有する非水電解質二次電池の製造方法において、
遷移金属化合物とリチウム化合物とを混合して焼成したものであってタングステンが添加された焼成物を生成する焼成工程と、
前記焼成物を水洗いする水洗い工程と、
前記焼成物を水洗いした後に得られる前記タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子を含む正極活物質層を正極集電体に形成することにより前記正極板を作成する正極板作成工程と、
を有することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
A positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrolyte, a gas generating agent that generates a gas when overcharged, and a current interruption mechanism that stops charging when the internal pressure of the battery case increases due to the gas generated during overcharging, In a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery having
A firing step for producing a fired product to which tungsten is added, wherein the transition metal compound and the lithium compound are mixed and fired;
A water washing step of washing the fired product;
A positive electrode for forming the positive electrode plate by forming, on a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles made of lithium transition metal composite oxide to which the tungsten is added, obtained after washing the fired product with water Plate making process,
A method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising:
請求項1の非水電解質二次電池の製造方法において、
1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率は0.8mol%以下であり、
1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率と、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から0.2nmの深さでのタングステンのモル分率との比は0.98〜1.02であること、
を特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
In the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery of Claim 1,
The molar fraction of tungsten on the surface of the particle with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle is 0.8 mol% or less,
The molar fraction of tungsten at the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle, and the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle The ratio to the molar fraction of tungsten at a depth of 0.2 nm is 0.98 to 1.02.
A method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery.
正極板と、負極板と、電解液と、過充電時にガスを発生させるガス発生剤と、過充電時に発生する前記ガスにより電池ケースの内圧が上昇したときに充電を停止させる電流遮断機構と、を有する非水電解質二次電池において、
前記正極板は、タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質粒子を含む正極活物質層を正極集電体に形成されたものであり、
前記タングステンが添加されたリチウム遷移金属複合酸化物は、遷移金属化合物とリチウム化合物とを混合して焼成したものであってタングステンが添加された焼成物を水洗いした後に得られたものであること、
を特徴とする非水電解質二次電池。
A positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrolyte, a gas generating agent that generates a gas when overcharged, and a current interruption mechanism that stops charging when the internal pressure of the battery case increases due to the gas generated during overcharging, In a non-aqueous electrolyte secondary battery having
The positive electrode plate is formed by forming a positive electrode active material layer including positive electrode active material particles made of lithium transition metal composite oxide added with tungsten on a positive electrode current collector,
The lithium-transition metal composite oxide to which tungsten is added is obtained by mixing and firing a transition metal compound and a lithium compound, and obtained after washing the fired product to which tungsten is added,
A non-aqueous electrolyte secondary battery.
請求項3の非水電解質二次電池において、
1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率は0.8mol%以下であり、
1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面でのタングステンのモル分率と、1つの前記正極活物質粒子における当該粒子全体の全金属量に対する当該粒子の表面から0.2nmの深さでのタングステンのモル分率との比は0.98〜1.02であること、
を特徴とする非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3,
The molar fraction of tungsten on the surface of the particle with respect to the total metal amount of the entire particle in one positive electrode active material particle is 0.8 mol% or less,
The molar fraction of tungsten at the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle, and the surface of the particle with respect to the total metal amount of the whole particle in one positive electrode active material particle The ratio to the molar fraction of tungsten at a depth of 0.2 nm is 0.98 to 1.02.
A non-aqueous electrolyte secondary battery.
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