JP2013120621A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous secondary battery in which low resistance and high capacity can be maintained for charge/discharge cycle at high rate.SOLUTION: In a nonaqueous secondary battery 100A, the density f1 of a positive electrode active material layer 223A is f1≤2.85 g/cm, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is f2≤1200 Å in the positive electrode active material layer 223A, and the ratio f3/f2 of the primary particle size f3 of a conductive material 620A and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is 0.32≤(f3/f2)≤0.9.

Description

本発明は非水系二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous secondary battery.

本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン二次電池)、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。また、本明細書において「活物質」は、二次電池において電荷担体となる化学種(例えば、リチウムイオン二次電池ではリチウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出(典型的には挿入および離脱)可能な物質をいう。また、二次電池のうち、非水電解質(例えば、非水電解液)が電解質として用いられた二次電池を適宜に「非水系二次電池」という。   In the present specification, the “secondary battery” generally refers to a battery that can be repeatedly charged and includes so-called storage batteries such as lithium secondary batteries (typically lithium ion secondary batteries) and nickel metal hydride batteries. In the present specification, the “active material” refers to reversibly occlusion and release (typically insertion and removal) of a chemical species that serves as a charge carrier in a secondary battery (for example, lithium ions in a lithium ion secondary battery). A possible substance. Further, among secondary batteries, a secondary battery in which a non-aqueous electrolyte (for example, a non-aqueous electrolyte) is used as an electrolyte is appropriately referred to as a “non-aqueous secondary battery”.

非水系二次電池は、大型化することによって、夜間電力を貯蔵し電力消費の平坦化を行う用途、ハイブリッド電気自動車や電気自動車用電源などの用途において開発が進められている。これらの用途では、大電流充放電特性(ハイレート充放電特性)に優れ、かつ、サイクル特性(充放電サイクル後の容量維持率)に優れた非水系二次電池が求められている。かかる用途に好適な非水系二次電池として、例えば、特開2000―243394号公報には、所定のリチウム遷移金属酸化物を正極活物質として用いた非水系二次電池が開示されている。同公報では、一次粒子からなる二次粒子を形成し、かつ一次粒子の短尺方向平均長さrと二次粒子の粒度分布の体積累積頻度が50%に達する粒径D50との比(D50/r)が10≦(D50/r)≦50である正極活物質粒子を用いることが提案されている。   Non-aqueous secondary batteries are being developed for use in applications such as storing electric power at night and flattening power consumption by increasing the size, and power sources for hybrid electric vehicles and electric vehicles. In these applications, a non-aqueous secondary battery that is excellent in large current charge / discharge characteristics (high rate charge / discharge characteristics) and excellent in cycle characteristics (capacity maintenance ratio after charge / discharge cycles) is required. As a non-aqueous secondary battery suitable for such applications, for example, JP 2000-243394 A discloses a non-aqueous secondary battery using a predetermined lithium transition metal oxide as a positive electrode active material. In this publication, the ratio of the average particle length r in the short direction of the primary particles to the particle size D50 at which the volume cumulative frequency of the particle size distribution of the secondary particles reaches 50% (D50 / It has been proposed to use positive electrode active material particles in which r) is 10 ≦ (D50 / r) ≦ 50.

特開2000―243394号公報JP 2000-243394 A

ところで、駆動輪を電動モータで駆動させる車両駆動用の二次電池(車両駆動用電池)では、車両のスムーズな加速を実現するため格段に高い出力が求められる。また、ブレーキ時の回生エネルギを利用して効率良く充電するため、ハイレートでの充電が求められている。このため、車両駆動用電池では、パソコンや携帯機器などのいわゆる民生用途に比べて格段にハイレートでの充放電性能が求められる。さらに、かかるハイレートでの充放電サイクルに対して、低抵抗かつ高容量を維持することなど性能を維持することが求められている。   By the way, in a secondary battery for vehicle driving (vehicle driving battery) in which driving wheels are driven by an electric motor, a remarkably high output is required in order to realize smooth acceleration of the vehicle. Moreover, in order to charge efficiently using the regenerative energy at the time of a brake, the charge at high rate is calculated | required. For this reason, a battery for driving a vehicle is required to have a charge / discharge performance at a significantly higher rate than so-called consumer applications such as personal computers and portable devices. Furthermore, it is required to maintain the performance such as maintaining a low resistance and a high capacity with respect to the charge / discharge cycle at such a high rate.

本発明者は、(シート状の)正極集電体に、正極活物質粒子を含む正極活物質層が形成された正極を備えたリチウムイオン二次電池について、ハイレートでの充放電特性に加えて、高容量化を、車両駆動用電池として要求される程度において両立させることを研究している。ハイレートでの充放電特性を考慮すれば、正極活物質層の密度は小さい方がよく、実際にそのような傾向が得られる。しかしながら、正極活物質層の密度を小さくした場合でも、ハイレートでの充放電に対して、リチウムイオン二次電池の抵抗が上昇し、容量が低下する場合がある。   In addition to charge / discharge characteristics at a high rate, the present inventors have provided a positive electrode current collector in which a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles is formed on a (sheet-like) positive electrode current collector. We are researching how to achieve both high capacity and high battery capacity. Considering the charge / discharge characteristics at a high rate, the density of the positive electrode active material layer is preferably small, and such a tendency is actually obtained. However, even when the density of the positive electrode active material layer is reduced, the resistance of the lithium ion secondary battery may increase and the capacity may decrease with respect to charging and discharging at a high rate.

本発明の一実施形態に係る非水系二次電池は、正極集電体と、正極集電体に形成された正極活物質層と、正極活物質層に含まれた正極活物質粒子および導電材とを備えている。ここで、この非水系二次電池では、正極活物質層の密度f1がf1≦2.85g/cmである。さらに、正極活物質層中において、正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、導電材の一次粒子径f3と前記正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である。かかる非水系二次電池によれば、特にハイレートでの充放電サイクルに対して、抵抗上昇を小さく抑えることができ、かつ、容量を高く維持することができる。 A nonaqueous secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector, positive electrode active material particles and a conductive material included in the positive electrode active material layer And. Here, in this non-aqueous secondary battery, the density f1 of the positive electrode active material layer is f1 ≦ 2.85 g / cm 3 . Further, in the positive electrode active material layer, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is f2 ≦ 1200 mm, and the ratio of the primary particle diameter f3 of the conductive material to the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is f3 / f2 is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. According to such a non-aqueous secondary battery, it is possible to suppress a rise in resistance to a low level and to maintain a high capacity, particularly with respect to a charge / discharge cycle at a high rate.

ここで、正極活物質層の密度f1は、2.20g/cm≦f1でもよい。これにより、正極活物質層223Aは所要の剛性が確保される。ハイレートでの充放電サイクルに対して、より安定した性能が得られうる。また、正極活物質層には、0.05MPa≦f4≦10MPaの面圧が作用しているとよい。これにより、ハイレートでの充放電サイクルに対して、正極活物質層の膨張収縮を小さく抑え、より確実に、抵抗上昇を小さく抑えることができ、かつ、容量を高く維持することができる。 Here, the density f1 of the positive electrode active material layer may be 2.20 g / cm 3 ≦ f1. Thereby, the required rigidity of the positive electrode active material layer 223A is ensured. More stable performance can be obtained for charge / discharge cycles at a high rate. In addition, a surface pressure of 0.05 MPa ≦ f4 ≦ 10 MPa is preferably applied to the positive electrode active material layer. Thereby, with respect to the charge / discharge cycle at a high rate, the expansion and contraction of the positive electrode active material layer can be suppressed to a low level, and the increase in resistance can be suppressed to a low level, and the capacity can be kept high.

また、ここで、正極活物質粒子は、例えば、層状構造のリチウム遷移金属酸化物であるとよい。また、リチウム遷移金属酸化物は、Ni、CoおよびMnを含む化合物であるとよい。また、リチウム遷移金属酸化物は、Li1+xNiCoMn(1−y−z)γ2として含む層状構造の化合物であるとよい。ここで、0≦x≦0.2、0.1<y<0.9、0.1<z<0.4であり、Mは、添加物であり、0≦γ≦0.01である。例えば、Mは、Zr、W、Mg、Ca、Na、Fe、Cr、Zn、Si、Sn、Al、BおよびFからなる群より選ばれた少なくとも一種類の添加物であるとよい。これにより、低抵抗かつ高容量を維持する効果がより確実に得られる。 Here, the positive electrode active material particles may be, for example, a lithium transition metal oxide having a layered structure. The lithium transition metal oxide may be a compound containing Ni, Co, and Mn. The lithium transition metal oxide may be a compound having a layered structure including Li 1 + x Ni y Co z Mn (1-yz) M γ O 2 . Here, 0 ≦ x ≦ 0.2, 0.1 <y <0.9, 0.1 <z <0.4, M is an additive, and 0 ≦ γ ≦ 0.01 . For example, M may be at least one additive selected from the group consisting of Zr, W, Mg, Ca, Na, Fe, Cr, Zn, Si, Sn, Al, B, and F. Thereby, the effect of maintaining low resistance and high capacity can be obtained more reliably.

また、本発明の一実施形態に係る非水系二次電池の製造方法は、正極シートを用意する工程と、負極シートを用意する工程と、電極体を形成する工程と、電極体を電池ケースに収容する工程とを少なくとも含んでいる。   The non-aqueous secondary battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a positive electrode sheet, a step of preparing a negative electrode sheet, a step of forming an electrode body, and the electrode body as a battery case. And at least a housing step.

ここで、正極シートを用意する工程は、正極活物質粒子と導電材とバインダとを少なくとも含む正極活物質層が正極集電体に形成された正極シートを用意する工程である。負極シートを用意する工程は、負極活物質粒子とバインダを少なくとも含む負極活物質層が負極集電体に形成された負極シートを用意する工程である。電極体を形成する工程は、セパレータを介在させた状態で、正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、正極シートと負極シートが重ねられた電極体を形成する工程である。   Here, the step of preparing a positive electrode sheet is a step of preparing a positive electrode sheet in which a positive electrode active material layer including at least positive electrode active material particles, a conductive material, and a binder is formed on a positive electrode current collector. The step of preparing the negative electrode sheet is a step of preparing a negative electrode sheet in which a negative electrode active material layer including at least negative electrode active material particles and a binder is formed on a negative electrode current collector. The step of forming the electrode body is a step of forming an electrode body in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are stacked such that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other with a separator interposed therebetween.

この非水系二次電池の製造方法では、正極シートを用意する工程で用意される正極シートにおいて、正極活物質層の密度f1がf1≦2.85g/cmである。また、正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、導電材の一次粒子径f3と正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である。 In this non-aqueous secondary battery manufacturing method, in the positive electrode sheet prepared in the step of preparing the positive electrode sheet, the density f1 of the positive electrode active material layer is f1 ≦ 2.85 g / cm 3 . Moreover, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles included in the positive electrode active material layer is f2 ≦ 1200 mm, and the ratio of the primary particle diameter f3 of the conductive material to the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is f3 / f2. Is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9.

これにより、特にハイレートでの充放電サイクルに対して、抵抗上昇を小さく抑えることができ、容量を高く維持することができる非水系二次電池を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery that can suppress an increase in resistance to a high rate charge / discharge cycle and maintain a high capacity.

この場合、さらに、正極シートを用意する工程で用意される正極シートは、正極活物質層の密度f1が2.20g/cm≦f1であるとよい。これにより、正極活物質層223Aは所要の剛性が確保される。ハイレートでの充放電サイクルに対して、より安定した性能が得られうる。 In this case, in the positive electrode sheet prepared in the step of preparing the positive electrode sheet, the density f1 of the positive electrode active material layer is preferably 2.20 g / cm 3 ≦ f1. Thereby, the required rigidity of the positive electrode active material layer 223A is ensured. More stable performance can be obtained for charge / discharge cycles at a high rate.

さらに、電極体を電池ケースに収容する工程の後で、正極集電体と負極集電体とに電位差を付与する初期充電工程を含み、当該初期充電工程では1C以上の充電速度で充電するとよい。これにより、当該初期充電工程において、正極活物質粒子の一次粒子レベルに割れを予め生じさせることができる。そして、上述したように、正極活物質層の密度f1がf1≦2.85g/cmであり、また、正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、導電材の一次粒子径f3と正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9であることと合わせて、特にハイレートでの充放電サイクルに対して、より低抵抗かつ高容量を維持できる非水系二次電池が得られる。 Further, after the step of housing the electrode body in the battery case, it includes an initial charging step of applying a potential difference between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and the initial charging step may be performed at a charging rate of 1 C or more. . Thereby, in the said initial stage charge process, a crack can be produced beforehand in the primary particle level of positive electrode active material particle. As described above, the density f1 of the positive electrode active material layer is f1 ≦ 2.85 g / cm 3 , and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles contained in the positive electrode active material layer is f2 ≦ 1200Å. In addition, the ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. Thus, a non-aqueous secondary battery capable of maintaining a lower resistance and a higher capacity with respect to the charge / discharge cycle is obtained.

図1は、リチウムイオン二次電池の構造の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the structure of a lithium ion secondary battery. 図2は、リチウムイオン二次電池の捲回電極体を示す図である。FIG. 2 is a view showing a wound electrode body of a lithium ion secondary battery. 図3は、図2中のIII−III断面を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a III-III cross section in FIG. 2. 図4は、正極合剤層の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the positive electrode mixture layer. 図5は、負極合剤層の構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the negative electrode mixture layer. 図6は、捲回電極体の未塗工部と電極端子との溶接箇所を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a welding location between an uncoated portion of the wound electrode body and the electrode terminal. 図7は、リチウムイオン二次電池の充電時の状態を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state of the lithium ion secondary battery during charging. 図8は、リチウムイオン二次電池の放電時の状態を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a state of the lithium ion secondary battery during discharge. 図9は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aの構造を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a structure of a lithium ion secondary battery 100A according to an embodiment of the present invention. 図10は、捲回電極体200Aを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a wound electrode body 200A. 図11は、正極活物質層223Aの構造を模式的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the positive electrode active material layer 223A. 図12は、正極活物質粒子610Aの電子顕微鏡写真である。FIG. 12 is an electron micrograph of the positive electrode active material particles 610A. 図13は、正極活物質粒子610A(二次粒子)の断面SEM画像である。FIG. 13 is a cross-sectional SEM image of positive electrode active material particles 610A (secondary particles). 図14は、正極活物質粒子610Aの一次粒子800を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing primary particles 800 of positive electrode active material particles 610A. 図15は、正極活物質粒子610Aの結晶子を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing crystallites of the positive electrode active material particles 610A. 図16は、非水系二次電池について正極活物質層の密度と抵抗上昇率との関係を示している。FIG. 16 shows the relationship between the density of the positive electrode active material layer and the rate of increase in resistance for a non-aqueous secondary battery. 図17は、非水系二次電池について作用する拘束圧Pの模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram of the restraining pressure P acting on the non-aqueous secondary battery. 図18は、拘束圧Pを作用させることができる組電池60の構成例を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing a configuration example of the assembled battery 60 to which the restraining pressure P can be applied. 図19は、非水系二次電池について、結晶子径f2と容量維持率との関係を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the crystallite diameter f2 and the capacity retention rate for a non-aqueous secondary battery. 図20は、本発明の一施形態に係る非水系二次電池(車両駆動用電池)を備えた車両(自動車)を模式的に示す側面図である。FIG. 20 is a side view schematically showing a vehicle (automobile) provided with a non-aqueous secondary battery (vehicle driving battery) according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態に係る非水系二次電池を図面に基づいて説明する。ここではまず、リチウムイオン二次電池を例に挙げて非水系二次電池の一構造例を説明する。その後、かかる構造例を適宜に参照しつつ、本発明の一実施形態に係る非水系二次電池を説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には適宜に同じ符号を付している。また、各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。各図面は、一例を示すのみであり、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。   Hereinafter, a non-aqueous secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, first, a structure example of a non-aqueous secondary battery will be described by taking a lithium ion secondary battery as an example. Then, the non-aqueous secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated, referring this structural example suitably. In addition, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the member and site | part which show the same effect | action. Each drawing is schematically drawn and does not necessarily reflect the real thing. Each drawing shows an example only and does not limit the present invention unless otherwise specified.

≪リチウムイオン二次電池100≫
図1は、リチウムイオン二次電池100を示している。このリチウムイオン二次電池100は、図1に示すように、捲回電極体200と電池ケース300とを備えている。図2は、捲回電極体200を示す図である。図3は、図2中のIII−III断面を示している。
≪Lithium ion secondary battery 100≫
FIG. 1 shows a lithium ion secondary battery 100. As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 100 includes a wound electrode body 200 and a battery case 300. FIG. 2 is a view showing the wound electrode body 200. FIG. 3 shows a III-III cross section in FIG.

捲回電極体200は、図2に示すように、正極シート220、負極シート240およびセパレータ262、264を有している。正極シート220、負極シート240およびセパレータ262、264は、それぞれ帯状のシート材である。   As shown in FIG. 2, the wound electrode body 200 includes a positive electrode sheet 220, a negative electrode sheet 240, and separators 262 and 264. The positive electrode sheet 220, the negative electrode sheet 240, and the separators 262 and 264 are respectively strip-shaped sheet materials.

≪正極シート220≫
正極シート220は、帯状の正極集電体221と正極活物質層223とを備えている。正極集電体221には、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。正極集電体221には、例えば、所定の幅を有し、厚さが凡そ15μmの帯状のアルミニウム箔を用いることができる。正極集電体221の幅方向片側の縁部に沿って未塗工部222が設定されている。図示例では、正極活物質層223は、図3に示すように、正極集電体221に設定された未塗工部222を除いて、正極集電体221の両面に保持されている。正極活物質層223には、正極活物質が含まれている。正極活物質層223は、正極活物質を含む正極合剤を正極集電体221に塗工することによって形成されている。
≪Positive electrode sheet 220≫
The positive electrode sheet 220 includes a strip-shaped positive electrode current collector 221 and a positive electrode active material layer 223. For the positive electrode current collector 221, a metal foil suitable for the positive electrode can be suitably used. For the positive electrode current collector 221, for example, a strip-shaped aluminum foil having a predetermined width and a thickness of approximately 15 μm can be used. An uncoated portion 222 is set along the edge on one side in the width direction of the positive electrode current collector 221. In the illustrated example, the positive electrode active material layer 223 is held on both surfaces of the positive electrode current collector 221 except for the uncoated portion 222 set on the positive electrode current collector 221 as shown in FIG. The positive electrode active material layer 223 contains a positive electrode active material. The positive electrode active material layer 223 is formed by applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material to the positive electrode current collector 221.

≪正極活物質層223および正極活物質粒子610≫
ここで、図4は、正極シート220の断面図である。なお、図4において、正極活物質層223の構造が明確になるように、正極活物質層223中の正極活物質粒子610と導電材620とバインダ630とを大きく模式的に表している。正極活物質層223には、図4に示すように、正極活物質粒子610と導電材620とバインダ630が含まれている。
<< Positive Electrode Active Material Layer 223 and Positive Electrode Active Material Particles 610 >>
Here, FIG. 4 is a cross-sectional view of the positive electrode sheet 220. In FIG. 4, the positive electrode active material particles 610, the conductive material 620, and the binder 630 in the positive electrode active material layer 223 are schematically illustrated so that the structure of the positive electrode active material layer 223 becomes clear. As shown in FIG. 4, the positive electrode active material layer 223 includes positive electrode active material particles 610, a conductive material 620, and a binder 630.

正極活物質粒子610には、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いることができる物質を使用することができる。正極活物質粒子610の例を挙げると、LiNiCoMnO(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)、LiNiO(ニッケル酸リチウム)、LiCoO(コバルト酸リチウム)、LiMn(マンガン酸リチウム)、LiFePO(リン酸鉄リチウム)などのリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。ここで、LiMnは、例えば、スピネル構造を有している。また、LiNiO或いはLiCoOは層状の岩塩構造を有している。また、LiFePOは、例えば、オリビン構造を有している。オリビン構造のLiFePOには、例えば、ナノメートルオーダーの粒子がある。また、オリビン構造のLiFePOは、さらにカーボン膜で被覆することができる。 As the positive electrode active material particles 610, a material that can be used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery can be used. Examples of the positive electrode active material particles 610 include LiNiCoMnO 2 (lithium nickel cobalt manganese composite oxide), LiNiO 2 (lithium nickelate), LiCoO 2 (lithium cobaltate), LiMn 2 O 4 (lithium manganate), LiFePO And lithium transition metal oxides such as 4 (lithium iron phosphate). Here, LiMn 2 O 4 has, for example, a spinel structure. LiNiO 2 or LiCoO 2 has a layered rock salt structure. LiFePO 4 has, for example, an olivine structure. LiFePO 4 having an olivine structure includes, for example, nanometer order particles. Moreover, LiFePO 4 having an olivine structure can be further covered with a carbon film.

≪導電材620≫
導電材620としては、例えば、カーボン粉末、カーボンファイバーなどのカーボン材料が例示される。導電材620としては、このような導電材から選択される一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、黒鉛、ケッチェンブラック)、グラファイト粉末などのカーボン粉末を用いることができる。
≪Conductive material 620≫
Examples of the conductive material 620 include carbon materials such as carbon powder and carbon fiber. As the conductive material 620, one kind selected from such conductive materials may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. As the carbon powder, various carbon blacks (for example, acetylene black, oil furnace black, graphitized carbon black, carbon black, graphite, ketjen black), graphite powder, and the like can be used.

≪バインダ630≫
また、バインダ630は、正極活物質層223に含まれる正極活物質粒子610と導電材620の各粒子を結着させたり、これらの粒子と正極集電体221とを結着させたりする。かかるバインダ630としては、使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いた正極合剤組成物においては、セルロース系ポリマー(カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)など)、フッ素系樹脂(例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)など)、ゴム類(酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)など)などの水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いた正極合剤組成物においては、ポリマー(ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリルニトリル(PAN)など)を好ましく採用することができる。
≪Binder 630≫
Further, the binder 630 binds the positive electrode active material particles 610 and the conductive material 620 included in the positive electrode active material layer 223, or binds these particles and the positive electrode current collector 221. As the binder 630, a polymer that can be dissolved or dispersed in a solvent to be used can be used. For example, in a positive electrode mixture composition using an aqueous solvent, a cellulose polymer (carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), etc.), a fluorine resin (eg, polyvinyl alcohol (PVA), polytetrafluoroethylene, etc.) (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP, etc.), rubbers (vinyl acetate copolymer, styrene butadiene copolymer (SBR), acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex), etc.) A water-soluble or water-dispersible polymer such as can be preferably used. In the positive electrode mixture composition using a non-aqueous solvent, a polymer (polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile (PAN), etc.) can be preferably employed.

≪増粘剤、溶媒≫
正極活物質層223は、例えば、上述した正極活物質粒子610と導電材620を溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた正極合剤を作製し、正極集電体221に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。この際、正極合剤の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。上記バインダ630として例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極合剤の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
≪Thickener, solvent≫
The positive electrode active material layer 223 is prepared, for example, by preparing a positive electrode mixture in which the above-described positive electrode active material particles 610 and the conductive material 620 are mixed in a paste (slurry) with a solvent, applied to the positive electrode current collector 221, and dried. And is formed by rolling. At this time, as the solvent for the positive electrode mixture, either an aqueous solvent or a non-aqueous solvent can be used. A suitable example of the non-aqueous solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The polymer material exemplified as the binder 630 may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the positive electrode mixture in addition to the function as a binder.

正極合剤全体に占める正極活物質の質量割合は、凡そ50wt%以上(典型的には50〜95wt%)であることが好ましく、通常は凡そ70〜95wt%(例えば75〜90wt%)であることがより好ましい。また、正極合剤全体に占める導電材の割合は、例えば凡そ2〜20wt%とすることができ、通常は凡そ2〜15wt%とすることが好ましい。バインダを使用する組成では、正極合剤全体に占めるバインダの割合を例えば凡そ1〜10wt%とすることができ、通常は凡そ2〜5wt%とすることが好ましい。   The mass ratio of the positive electrode active material in the total positive electrode mixture is preferably about 50 wt% or more (typically 50 to 95 wt%), and usually about 70 to 95 wt% (for example, 75 to 90 wt%). It is more preferable. Moreover, the ratio of the electrically conductive material to the whole positive electrode mixture can be, for example, about 2 to 20 wt%, and is usually preferably about 2 to 15 wt%. In the composition using the binder, the ratio of the binder to the whole positive electrode mixture can be, for example, about 1 to 10 wt%, and usually about 2 to 5 wt% is preferable.

≪負極シート240≫
負極シート240は、図2に示すように、帯状の負極集電体241と、負極活物質層243とを備えている。負極集電体241には、負極に適する金属箔が好適に使用され得る。この負極集電体241には、所定の幅を有し、厚さが凡そ10μmの帯状の銅箔が用いられている。負極集電体241の幅方向片側には、縁部に沿って未塗工部242が設定されている。負極活物質層243は、負極集電体241に設定された未塗工部242を除いて、負極集電体241の両面に形成されている。負極活物質層243は、負極集電体241に保持され、少なくとも負極活物質が含まれている。負極活物質層243は、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体241に塗工されている。
<< Negative Electrode Sheet 240 >>
As illustrated in FIG. 2, the negative electrode sheet 240 includes a strip-shaped negative electrode current collector 241 and a negative electrode active material layer 243. For the negative electrode current collector 241, a metal foil suitable for the negative electrode can be suitably used. The negative electrode current collector 241 is made of a strip-shaped copper foil having a predetermined width and a thickness of about 10 μm. On one side in the width direction of the negative electrode current collector 241, an uncoated part 242 is set along the edge. The negative electrode active material layer 243 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 241 except for the uncoated portion 242 set on the negative electrode current collector 241. The negative electrode active material layer 243 is held by the negative electrode current collector 241 and contains at least a negative electrode active material. In the negative electrode active material layer 243, a negative electrode mixture containing a negative electrode active material is applied to the negative electrode current collector 241.

≪負極活物質層243≫
図5は、リチウムイオン二次電池100の負極シート240の断面図である。負極活物質層243には、図5に示すように、負極活物質粒子710、増粘剤(図示省略)、バインダ730などが含まれている。図5では、負極活物質層243の構造が明確になるように、負極活物質層243中の負極活物質粒子710とバインダ730とを大きく模式的に表している。
<< Negative Electrode Active Material Layer 243 >>
FIG. 5 is a cross-sectional view of the negative electrode sheet 240 of the lithium ion secondary battery 100. As shown in FIG. 5, the negative electrode active material layer 243 includes negative electrode active material particles 710, a thickener (not shown), a binder 730, and the like. In FIG. 5, the negative electrode active material particles 710 and the binder 730 in the negative electrode active material layer 243 are schematically illustrated so that the structure of the negative electrode active material layer 243 becomes clear.

≪負極活物質粒子710≫
負極活物質粒子710としては、負極活物質として従来からリチウムイオン二次電池に用いられる材料の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が挙げられる。より具体的には、負極活物質は、例えば、天然黒鉛、非晶質の炭素材料でコートした天然黒鉛、黒鉛質(グラファイト)、難黒鉛化炭素質(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質(ソフトカーボン)、または、これらを組み合わせた炭素材料でもよい。なお、ここでは、負極活物質粒子710は、いわゆる鱗片状黒鉛が用いられた場合を図示しているが、負極活物質粒子710は、図示例に限定されない。
<< Negative Electrode Active Material Particles 710 >>
As the negative electrode active material particles 710, one or two or more materials conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used as the negative electrode active material without any particular limitation. For example, a particulate carbon material (carbon particles) including a graphite structure (layered structure) at least in part. More specifically, the negative electrode active material is, for example, natural graphite, natural graphite coated with an amorphous carbon material, graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon ( Soft carbon) or a carbon material combining these may be used. Here, the negative electrode active material particles 710 are illustrated using so-called scaly graphite, but the negative electrode active material particles 710 are not limited to the illustrated example.

≪増粘剤、溶媒≫
負極活物質層243は、例えば、上述した負極活物質粒子710とバインダ730を溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた負極合剤を作製し、負極集電体241に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。この際、負極合剤の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。バインダ730には、上記正極活物質層223(図4参照)のバインダ630として例示したポリマー材料を用いることができる。また、上記正極活物質層223のバインダ630として例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極合剤の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
≪Thickener, solvent≫
The negative electrode active material layer 243 is prepared, for example, by preparing a negative electrode mixture in which the negative electrode active material particles 710 and the binder 730 described above are mixed in a paste (slurry) with a solvent, and applied to the negative electrode current collector 241 and dried. It is formed by rolling. At this time, any of an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used as the solvent for the negative electrode mixture. A suitable example of the non-aqueous solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). For the binder 730, the polymer material exemplified as the binder 630 of the positive electrode active material layer 223 (see FIG. 4) can be used. Further, the polymer material exemplified as the binder 630 of the positive electrode active material layer 223 may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive of the positive electrode mixture in addition to the function as a binder. possible.

≪セパレータ262、264≫
セパレータ262、264は、図1または図2に示すように、正極シート220と負極シート240とを隔てる部材である。この例では、セパレータ262、264は、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材で構成されている。セパレータ262、264には、例えば、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成された単層構造のセパレータ或いは積層構造のセパレータを用いることができる。この例では、図2および図3に示すように、負極活物質層243の幅b1は、正極活物質層223の幅a1よりも少し広い。さらにセパレータ262、264の幅c1、c2は、負極活物質層243の幅b1よりも少し広い(c1、c2>b1>a1)。
<< Separators 262, 264 >>
The separators 262 and 264 are members that separate the positive electrode sheet 220 and the negative electrode sheet 240 as shown in FIG. 1 or FIG. In this example, the separators 262 and 264 are made of a strip-shaped sheet material having a predetermined width and having a plurality of minute holes. As the separators 262 and 264, for example, a single layer structure separator or a multilayer structure separator made of a porous polyolefin resin can be used. In this example, as shown in FIGS. 2 and 3, the width b1 of the negative electrode active material layer 243 is slightly wider than the width a1 of the positive electrode active material layer 223. Furthermore, the widths c1 and c2 of the separators 262 and 264 are slightly wider than the width b1 of the negative electrode active material layer 243 (c1, c2>b1> a1).

なお、図1および図2に示す例では、セパレータ262、264は、シート状の部材で構成されている。セパレータ262、264は、正極活物質層223と負極活物質層243とを絶縁するとともに、電解質の移動を許容する部材であればよい。したがって、シート状の部材に限定されない。セパレータ262、264は、シート状の部材に代えて、例えば、正極活物質層223または負極活物質層243の表面に形成された絶縁性を有する粒子の層で構成してもよい。ここで、絶縁性を有する粒子としては、絶縁性を有する無機フィラー(例えば、金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー)、或いは、絶縁性を有する樹脂粒子(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの粒子)で構成してもよい。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the separators 262 and 264 are made of sheet-like members. The separators 262 and 264 may be members that insulate the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243 and allow the electrolyte to move. Therefore, it is not limited to a sheet-like member. The separators 262 and 264 may be formed of a layer of insulating particles formed on the surface of the positive electrode active material layer 223 or the negative electrode active material layer 243, for example, instead of the sheet-like member. Here, as the particles having insulating properties, inorganic fillers having insulating properties (for example, fillers such as metal oxides and metal hydroxides) or resin particles having insulating properties (for example, particles such as polyethylene and polypropylene). ).

この捲回電極体200では、図2および図3に示すように、正極シート220と負極シート240とは、セパレータ262、264を介在させた状態で、正極活物質層223と負極活物質層243とが対向するように重ねられている。より具体的には、捲回電極体200では、正極シート220と負極シート240とセパレータ262、264とは、正極シート220、セパレータ262、負極シート240、セパレータ264の順に重ねられている。   In this wound electrode body 200, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the positive electrode sheet 220 and the negative electrode sheet 240 have a positive electrode active material layer 223 and a negative electrode active material layer 243 with separators 262 and 264 interposed therebetween. Are stacked so that they face each other. More specifically, in the wound electrode body 200, the positive electrode sheet 220, the negative electrode sheet 240, and the separators 262 and 264 are stacked in the order of the positive electrode sheet 220, the separator 262, the negative electrode sheet 240, and the separator 264.

また、この際、正極活物質層223と負極活物質層243とは、セパレータ262、264が介在した状態で対向している。そして、正極活物質層223と負極活物質層243とが対向した部分の片側に、正極集電体221のうち正極活物質層223が形成されていない部分(未塗工部222)がはみ出ている。当該未塗工部222がはみ出た側とは反対側には、負極集電体241のうち負極活物質層243が形成されていない部分(未塗工部242)がはみ出ている。また、正極シート220と負極シート240とセパレータ262、264とは、このように重ねられた状態で、正極シート220の幅方向に設定した捲回軸WLに沿って捲回されている。   At this time, the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243 are opposed to each other with the separators 262 and 264 interposed therebetween. Then, on one side of the portion where the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243 face each other, a portion of the positive electrode current collector 221 where the positive electrode active material layer 223 is not formed (uncoated portion 222) protrudes. Yes. A portion of the negative electrode current collector 241 where the negative electrode active material layer 243 is not formed (uncoated portion 242) protrudes on the side opposite to the side where the uncoated portion 222 protrudes. Further, the positive electrode sheet 220, the negative electrode sheet 240, and the separators 262 and 264 are wound along the winding axis WL set in the width direction of the positive electrode sheet 220 in a state where they are overlapped in this way.

≪電池ケース300≫
また、この例では、電池ケース300は、図1に示すように、いわゆる角型の電池ケースであり、容器本体320と、蓋体340とを備えている。容器本体320は、有底四角筒状を有しており、一側面(上面)が開口した扁平な箱型の容器である。蓋体340は、当該容器本体320の開口(上面の開口)に取り付けられて当該開口を塞ぐ部材である。
≪Battery case 300≫
In this example, as shown in FIG. 1, the battery case 300 is a so-called square battery case, and includes a container body 320 and a lid 340. The container main body 320 has a bottomed rectangular tube shape and is a flat box-shaped container having one side surface (upper surface) opened. The lid 340 is a member that is attached to the opening (opening on the upper surface) of the container body 320 and closes the opening.

車載用の二次電池では、車両の燃費を向上させるため、重量エネルギ効率(単位重量当りの電池の容量)を向上させることが望まれる。この実施形態では、電池ケース300を構成する容器本体320と蓋体340は、アルミニウム、アルミニウム合金などの軽量金属が採用されている。これにより重量エネルギ効率を向上させることができる。   In a vehicle-mounted secondary battery, it is desired to improve the weight energy efficiency (battery capacity per unit weight) in order to improve the fuel efficiency of the vehicle. In this embodiment, the container main body 320 and the lid body 340 constituting the battery case 300 are made of a lightweight metal such as aluminum or an aluminum alloy. Thereby, weight energy efficiency can be improved.

電池ケース300は、捲回電極体200を収容する空間として、扁平な矩形の内部空間を有している。また、図1に示すように、電池ケース300の扁平な内部空間は、捲回電極体200よりも横幅が少し広い。この実施形態では、電池ケース300は、有底四角筒状の容器本体320と、容器本体320の開口を塞ぐ蓋体340とを備えている。また、電池ケース300の蓋体340には、電極端子420、440が取り付けられている。電極端子420、440は、電池ケース300(蓋体340)を貫通して電池ケース300の外部に出ている。また、蓋体340には注液孔350と安全弁360とが設けられている。   The battery case 300 has a flat rectangular internal space as a space for accommodating the wound electrode body 200. Further, as shown in FIG. 1, the flat internal space of the battery case 300 is slightly wider than the wound electrode body 200. In this embodiment, the battery case 300 includes a bottomed rectangular tubular container body 320 and a lid 340 that closes the opening of the container body 320. Electrode terminals 420 and 440 are attached to the lid 340 of the battery case 300. The electrode terminals 420 and 440 pass through the battery case 300 (lid 340) and come out of the battery case 300. The lid 340 is provided with a liquid injection hole 350 and a safety valve 360.

捲回電極体200は、図2に示すように、捲回軸WLに直交する一の方向において扁平に押し曲げられている。図2に示す例では、正極集電体221の未塗工部222と負極集電体241の未塗工部242は、それぞれセパレータ262、264の両側において、らせん状に露出している。図6に示すように、この実施形態では、未塗工部222、242の中間部分224、244を寄せ集め、電極端子420、440の先端部420a、440aに溶接している。この際、それぞれの材質の違いから、電極端子420と正極集電体221の溶接には、例えば、超音波溶接が用いられる。また、電極端子440と負極集電体241の溶接には、例えば、抵抗溶接が用いられる。ここで、図6は、捲回電極体200の未塗工部222(242)の中間部分224(244)と電極端子420(440)との溶接箇所を示す側面図であり、図1のVI−VI断面図である。   As shown in FIG. 2, the wound electrode body 200 is flatly pushed and bent in one direction orthogonal to the winding axis WL. In the example shown in FIG. 2, the uncoated part 222 of the positive electrode current collector 221 and the uncoated part 242 of the negative electrode current collector 241 are spirally exposed on both sides of the separators 262 and 264, respectively. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the intermediate portions 224 and 244 of the uncoated portions 222 and 242 are gathered together and welded to the tip portions 420 a and 440 a of the electrode terminals 420 and 440. At this time, for example, ultrasonic welding is used for welding the electrode terminal 420 and the positive electrode current collector 221 due to the difference in materials. Further, for example, resistance welding is used for welding the electrode terminal 440 and the negative electrode current collector 241. Here, FIG. 6 is a side view showing a welded portion between the intermediate portion 224 (244) of the uncoated portion 222 (242) of the wound electrode body 200 and the electrode terminal 420 (440), and VI in FIG. It is -VI sectional drawing.

捲回電極体200は、扁平に押し曲げられた状態で、蓋体340に固定された電極端子420、440に取り付けられる。かかる捲回電極体200は、図1に示すように、容器本体320の扁平な内部空間に収容される。容器本体320は、捲回電極体200が収容された後、蓋体340によって塞がれる。蓋体340と容器本体320の合わせ目322(図1参照)は、例えば、レーザ溶接によって溶接されて封止されている。このように、この例では、捲回電極体200は、蓋体340(電池ケース300)に固定された電極端子420、440によって、電池ケース300内に位置決めされている。   The wound electrode body 200 is attached to the electrode terminals 420 and 440 fixed to the lid body 340 in a state where the wound electrode body 200 is pressed and bent flat. The wound electrode body 200 is accommodated in a flat internal space of the container body 320 as shown in FIG. The container body 320 is closed by the lid 340 after the wound electrode body 200 is accommodated. The joint 322 (see FIG. 1) between the lid 340 and the container main body 320 is welded and sealed, for example, by laser welding. Thus, in this example, the wound electrode body 200 is positioned in the battery case 300 by the electrode terminals 420 and 440 fixed to the lid 340 (battery case 300).

≪電解液≫
その後、蓋体340に設けられた注液孔350から電池ケース300内に電解液が注入される。電解液は、水を溶媒としていない、いわゆる非水電解液が用いられている。この例では、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(例えば、体積比1:1程度の混合溶媒)にLiPFを約1mol/リットルの濃度で含有させた電解液が用いられている。その後、注液孔350に金属製の封止キャップ352を取り付けて(例えば溶接して)電池ケース300を封止する。なお、電解液は、ここで例示された電解液に限定されない。例えば、従来からリチウムイオン二次電池に用いられている非水電解液は適宜に使用することができる。
≪Electrolytic solution≫
Thereafter, an electrolytic solution is injected into the battery case 300 from a liquid injection hole 350 provided in the lid 340. As the electrolytic solution, a so-called non-aqueous electrolytic solution that does not use water as a solvent is used. In this example, an electrolytic solution in which LiPF 6 is contained at a concentration of about 1 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (for example, a mixed solvent having a volume ratio of about 1: 1) is used. Yes. Thereafter, a metal sealing cap 352 is attached (for example, welded) to the liquid injection hole 350 to seal the battery case 300. The electrolytic solution is not limited to the electrolytic solution exemplified here. For example, non-aqueous electrolytes conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used as appropriate.

≪空孔≫
ここで、正極活物質層223は、例えば、正極活物質粒子610と導電材620の粒子間などに、空洞とも称すべき微小な隙間225を有している(図4参照)。かかる正極活物質層223の微小な隙間には電解液(図示省略)が浸み込み得る。また、負極活物質層243は、例えば、負極活物質粒子710の粒子間などに、空洞とも称すべき微小な隙間245を有している(図5参照)。ここでは、かかる隙間225、245(空洞)を適宜に「空孔」と称する。また、捲回電極体200は、図2に示すように、捲回軸WLに沿った両側において、未塗工部222、242が螺旋状に巻かれている。かかる捲回軸WLに沿った両側252、254において、未塗工部222、242の隙間から、電解液が浸み込みうる。このため、リチウムイオン二次電池100の内部では、正極活物質層223と負極活物質層243に電解液が浸み渡っている。
≪Hole≫
Here, the positive electrode active material layer 223 has minute gaps 225 that should also be referred to as cavities, for example, between the positive electrode active material particles 610 and the conductive material 620 (see FIG. 4). An electrolytic solution (not shown) can penetrate into the minute gaps of the positive electrode active material layer 223. In addition, the negative electrode active material layer 243 has minute gaps 245 that should also be referred to as cavities, for example, between the negative electrode active material particles 710 (see FIG. 5). Here, the gaps 225 and 245 (cavities) are appropriately referred to as “holes”. As shown in FIG. 2, the wound electrode body 200 has uncoated portions 222 and 242 spirally wound on both sides along the winding axis WL. On both sides 252 and 254 along the winding axis WL, the electrolytic solution can permeate from the gaps between the uncoated portions 222 and 242. For this reason, in the lithium ion secondary battery 100, the electrolytic solution is immersed in the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243.

≪ガス抜け経路≫
また、この例では、当該電池ケース300の扁平な内部空間は、扁平に変形した捲回電極体200よりも少し広い。捲回電極体200の両側には、捲回電極体200と電池ケース300との間に隙間310、312が設けられている。当該隙間310、312は、ガス抜け経路になる。例えば、過充電が生じた場合などにおいて、リチウムイオン二次電池100の温度が異常に高くなると、電解液が分解されてガスが異常に発生する場合がある。この実施形態では、異常に発生したガスは、捲回電極体200の両側における捲回電極体200と電池ケース300との隙間310、312を通して安全弁360の方へ移動し、安全弁360から電池ケース300の外に排気される。
≪Gas escape route≫
In this example, the flat internal space of the battery case 300 is slightly wider than the wound electrode body 200 deformed flat. On both sides of the wound electrode body 200, gaps 310 and 312 are provided between the wound electrode body 200 and the battery case 300. The gaps 310 and 312 serve as a gas escape path. For example, when the temperature of the lithium ion secondary battery 100 becomes abnormally high, for example, when overcharge occurs, the electrolyte may be decomposed and gas may be generated abnormally. In this embodiment, the abnormally generated gas moves toward the safety valve 360 through the gaps 310 and 312 between the wound electrode body 200 and the battery case 300 on both sides of the wound electrode body 200, and from the safety valve 360 to the battery case 300. Exhausted outside.

かかるリチウムイオン二次電池100では、正極集電体221と負極集電体241は、電池ケース300を貫通した電極端子420、440を通じて外部の装置に電気的に接続される。以下、充電時と放電時のリチウムイオン二次電池100の動作を説明する。   In the lithium ion secondary battery 100, the positive electrode current collector 221 and the negative electrode current collector 241 are electrically connected to an external device through electrode terminals 420 and 440 that penetrate the battery case 300. Hereinafter, the operation of the lithium ion secondary battery 100 during charging and discharging will be described.

≪充電時の動作≫
図7は、かかるリチウムイオン二次電池100の充電時の状態を模式的に示している。充電時においては、図7に示すように、リチウムイオン二次電池100の電極端子420、440(図1参照)は、充電器290に接続される。充電器290の作用によって、充電時には、正極活物質層223中の正極活物質からリチウムイオン(Li)が電解液280に放出される。また、正極活物質層223からは電荷が放出される。放出された電荷は、導電材(図示省略)を通じて正極集電体221に送られ、さらに、充電器290を通じて負極シート240へ送られる。また、負極シート240では電荷が蓄えられるとともに、電解液280中のリチウムイオン(Li)が、負極活物質層243中の負極活物質に吸収され、かつ、貯蔵される。
≪Operation when charging≫
FIG. 7 schematically shows the state of the lithium ion secondary battery 100 during charging. At the time of charging, as shown in FIG. 7, the electrode terminals 420 and 440 (see FIG. 1) of the lithium ion secondary battery 100 are connected to the charger 290. Due to the action of the charger 290, lithium ions (Li) are released from the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 223 to the electrolytic solution 280 during charging. In addition, charges are released from the positive electrode active material layer 223. The discharged electric charge is sent to the positive electrode current collector 221 through a conductive material (not shown), and further sent to the negative electrode sheet 240 through the charger 290. In the negative electrode sheet 240, electric charges are stored, and lithium ions (Li) in the electrolytic solution 280 are absorbed and stored in the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 243.

≪放電時の動作≫
図8は、かかるリチウムイオン二次電池100の放電時の状態を模式的に示している。放電時には、図8に示すように、負極シート240から正極シート220に電荷が送られるとともに、負極活物質層243に貯蔵されたリチウムイオンが、電解液280に放出される。また、正極では、正極活物質層223中の正極活物質に電解液280中のリチウムイオンが取り込まれる。
<< Operation during discharge >>
FIG. 8 schematically shows a state of the lithium ion secondary battery 100 during discharging. At the time of discharging, as shown in FIG. 8, charges are sent from the negative electrode sheet 240 to the positive electrode sheet 220, and lithium ions stored in the negative electrode active material layer 243 are released to the electrolyte solution 280. In the positive electrode, lithium ions in the electrolytic solution 280 are taken into the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 223.

このようにリチウムイオン二次電池100の充放電において、電解液280を介して、正極活物質層223と負極活物質層243との間でリチウムイオンが行き来する。また、充電時においては、正極活物質から導電材を通じて正極集電体221に電荷が送られる。これに対して、放電時においては、正極集電体221から導電材を通じて正極活物質に電荷が戻される。   Thus, in charging / discharging of the lithium ion secondary battery 100, lithium ions travel between the positive electrode active material layer 223 and the negative electrode active material layer 243 through the electrolytic solution 280. At the time of charging, electric charge is sent from the positive electrode active material to the positive electrode current collector 221 through the conductive material. On the other hand, at the time of discharging, the charge is returned from the positive electrode current collector 221 to the positive electrode active material through the conductive material.

充電時においては、リチウムイオンの移動および電子の移動がスムーズなほど、効率的で急速な充電が可能になると考えられる。放電時においては、リチウムイオンの移動および電子の移動がスムーズなほど、電池の抵抗が低下し、放電量が増加し、電池の出力が向上すると考えられる。   During charging, the smoother the movement of lithium ions and the movement of electrons, the more efficient and rapid charging is considered possible. At the time of discharging, it is considered that the smoother the movement of lithium ions and the movement of electrons, the lower the resistance of the battery, the amount of discharge, and the output of the battery.

≪他の電池形態≫
なお、上記はリチウムイオン二次電池の一例を示すものである。リチウムイオン二次電池は上記形態に限定されない。また、同様に金属箔に電極合剤が塗工された電極シートは、他にも種々の電池形態に用いられる。例えば、他の電池形態として、円筒型電池或いはラミネート型電池などが知られている。円筒型電池は、円筒型の電池ケースに捲回電極体を収容した電池である。また、ラミネート型電池は、正極シートと負極シートとをセパレータを介在させて積層した電池である。
≪Other battery types≫
The above shows an example of a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery is not limited to the above form. Similarly, an electrode sheet in which an electrode mixture is applied to a metal foil is used in various other battery forms. For example, as another battery type, a cylindrical battery or a laminate battery is known. A cylindrical battery is a battery in which a wound electrode body is accommodated in a cylindrical battery case. A laminate type battery is a battery in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are stacked with a separator interposed therebetween.

以下、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明する。なお、ここで、上述したリチウムイオン二次電池100と同じ作用を奏する部材または部位には、適宜に同じ符号を用い、必要に応じて上述したリチウムイオン二次電池100の図を参照して説明する。また、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aの部材または部位には、適宜、符号に「A」の文字を添えている。本発明では、主に、正極活物質として用いるリチウム遷移金属酸化物を工夫している。   Hereinafter, a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described. Here, the same reference numerals are used as appropriate for members or parts having the same functions as those of the above-described lithium ion secondary battery 100, and description will be given with reference to the above-described diagram of the lithium ion secondary battery 100 as necessary. To do. In addition, a letter or “A” is appropriately added to a member or part of the lithium ion secondary battery 100A according to the embodiment of the present invention. In the present invention, the lithium transition metal oxide used mainly as the positive electrode active material is devised.

図9は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aを示す図である。図10は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aの捲回電極体200Aを示す図である。図11は、リチウムイオン二次電池100Aの正極活物質層223Aの構造を示す図である。図12は、正極活物質層223A中の正極活物質粒子610Aの電子顕微鏡写真である。また、図13は、正極活物質層223A中の正極活物質粒子610A(二次粒子)の断面SEM画像である。図14は、正極活物質粒子610Aの一次粒子800を示す模式図である。図15は、正極活物質粒子610Aの結晶子を示す模式図である。   FIG. 9 is a diagram showing a lithium ion secondary battery 100A according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a wound electrode body 200A of a lithium ion secondary battery 100A according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the structure of the positive electrode active material layer 223A of the lithium ion secondary battery 100A. FIG. 12 is an electron micrograph of the positive electrode active material particles 610A in the positive electrode active material layer 223A. FIG. 13 is a cross-sectional SEM image of the positive electrode active material particles 610A (secondary particles) in the positive electrode active material layer 223A. FIG. 14 is a schematic diagram showing primary particles 800 of positive electrode active material particles 610A. FIG. 15 is a schematic diagram showing crystallites of the positive electrode active material particles 610A.

リチウムイオン二次電池100Aは、図9および図10に示すように、正極集電体221Aと、正極集電体221Aに保持された正極活物質層223Aとを備えている。この実施形態では、正極活物質層223Aは、図11に示すように、正極活物質粒子610Aと、導電材620Aと、バインダ630Aとを含んでいる。このリチウムイオン二次電池100Aは、正極活物質層223中において、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である。さらに、正極活物質層223の密度f1が、2.20g/cm≦f1≦2.85g/cmである。 As shown in FIGS. 9 and 10, the lithium ion secondary battery 100A includes a positive electrode current collector 221A and a positive electrode active material layer 223A held by the positive electrode current collector 221A. In this embodiment, the positive electrode active material layer 223A includes positive electrode active material particles 610A, a conductive material 620A, and a binder 630A as shown in FIG. In the lithium ion secondary battery 100A, in the positive electrode active material layer 223, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is f2 ≦ 1200Å, and the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A and the positive electrode active material particles 610A. The ratio f3 / f2 with the crystallite diameter f2 is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. Furthermore, the density f1 of the positive electrode active material layer 223 is 2.20 g / cm 3 ≦ f1 ≦ 2.85 g / cm 3 .

発明者は、非水系二次電池について、かかる特徴を有する正極活物質粒子610Aを用いることによって、ハイレートでの充放電に対して低抵抗および高容量を維持することができることを見出した。以下、かかるリチウムイオン二次電池100Aについて、より具体的に説明する。ここではまず、正極活物質層223Aの密度f1について説明する。その後、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2、および、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2を説明する。   The inventor has found that the non-aqueous secondary battery can maintain low resistance and high capacity against charge / discharge at a high rate by using the positive electrode active material particles 610A having such characteristics. Hereinafter, the lithium ion secondary battery 100A will be described more specifically. Here, first, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A will be described. Thereafter, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A and the ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A will be described.

≪正極活物質層223Aの密度f1≫
正極活物質層223Aの密度f1は、単位面積当たりの正極活物質層223Aの質量(目付量)を、正極活物質層223Aの厚さで割ることによって算出できる。正極活物質層223Aの質量(目付量)は、所定の面積に切り取られた正極シート220Aの質量から正極集電体221Aの質量を引くとよい。また、「正極活物質層223Aの厚さ」は、正極活物質層223Aの厚さの平均値で評価するとよい。
「正極活物質層223Aの密度f1」=「単位面積当たりの正極活物質層223Aの質量(目付量)」÷「正極活物質層223Aの厚さ」;
「正極活物質層223Aの質量(目付量)」=「正極シート220Aの質量」−「正極集電体221Aの質量」;
<< Density f1 of Positive Electrode Active Material Layer 223A >>
The density f1 of the positive electrode active material layer 223A can be calculated by dividing the mass (weight per unit area) of the positive electrode active material layer 223A per unit area by the thickness of the positive electrode active material layer 223A. The mass (weight per unit area) of the positive electrode active material layer 223A may be obtained by subtracting the mass of the positive electrode current collector 221A from the mass of the positive electrode sheet 220A cut into a predetermined area. Further, “the thickness of the positive electrode active material layer 223A” may be evaluated by an average value of the thickness of the positive electrode active material layer 223A.
“Density f1 of positive electrode active material layer 223A” = “Mass (weight per unit area) of positive electrode active material layer 223A per unit area” ÷ “Thickness of positive electrode active material layer 223A”;
“Mass (weight per unit area) of positive electrode active material layer 223A” = “Mass of positive electrode sheet 220A” − “Mass of positive electrode current collector 221A”;

本発明者の知見では、小型軽量化および高容量化(エネルギ密度を高めること)が求められる場合、正極活物質粒子のタップ密度やプレス密度が高い正極活物質粒子を用い、正極活物質層の密度を高くするとよい。この場合、0.1C程度の低い出力で使用する分には、耐久性があり、容量を高く維持できる。   According to the knowledge of the present inventor, when a reduction in size and weight and an increase in capacity (increasing energy density) are required, positive electrode active material particles having a high tap density or press density of the positive electrode active material particles are used. It is better to increase the density. In this case, the portion used at a low output of about 0.1 C is durable and can maintain a high capacity.

しかし、車両駆動用の用途では、格段に高い出力が求められ、例えば、4C或いは5C程度のハイレートでの充放電サイクルに対する耐久性が求められる。本発明者の知見では、正極活物質層223Aの密度が高いと、4C或いは5C程度のハイレートでの充放電サイクルに対する耐久性(例えば、抵抗上昇率)が悪くなる。このような耐久性を考慮すると、正極活物質層223Aの密度f1は、例えば、f1≦2.85に小さいことが望ましい。ここで、1Cとは、セルを定電流放電してちょうど1時間で放電終了となる電流値のことであり、例えば、定格容量が2.22Ahのセルでは1C=2.2Aである。   However, in applications for driving a vehicle, a remarkably high output is required, and for example, durability against a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C or 5C is required. According to the knowledge of the present inventors, when the density of the positive electrode active material layer 223A is high, durability (for example, resistance increase rate) with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C or 5C is deteriorated. Considering such durability, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A is desirably small, for example, f1 ≦ 2.85. Here, 1C is a current value at which discharge is completed in exactly one hour after constant current discharge of the cell. For example, in a cell with a rated capacity of 2.22 Ah, 1C = 2.2A.

ここで、本発明者は、正極活物質層の密度が異なる評価用セルを作成し、所定の充放電サイクルに対して、所定サイクル毎にIV抵抗を測定して、IV抵抗の上昇傾向を調べた。   Here, the present inventor creates evaluation cells having different densities of the positive electrode active material layer, measures the IV resistance for each predetermined cycle with respect to a predetermined charge / discharge cycle, and examines the increasing tendency of the IV resistance. It was.

≪評価用セル≫
ここで用意された評価用セルは、いわゆる18650型の電池(図示省略)で構成されている。なお、ここでは、評価用セルとして、18650型の電池が例示されているが、他のサイズの円筒型電池、角型やラミネート型などの他の形状の電池においても同じような傾向が得られうる。このため、評価用セルの形状や構造は、特段、本発明を限定しない。
≪Evaluation cell≫
The evaluation cell prepared here is a so-called 18650 type battery (not shown). Here, the 18650 type battery is illustrated as the evaluation cell, but the same tendency can be obtained in other sizes of cylindrical batteries, batteries of other shapes such as a square type and a laminate type. sell. For this reason, the shape and structure of the evaluation cell do not particularly limit the present invention.

≪評価用セルの正極≫
正極における正極活物質層を形成するのに正極合剤を調製した。ここで、正極合剤は、正極活物質として三元系のリチウム遷移金属酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、導電材としてアセチレンブラック(AB)、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)をそれぞれ用いた。なお、アセチレンブラック(AB)としては、電気化学工業デンカブラック粉状を使用した。
≪Evaluation cell positive electrode≫
A positive electrode mixture was prepared to form a positive electrode active material layer in the positive electrode. Here, the positive electrode mixture includes a ternary lithium transition metal oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) as a positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive material, and polyfluoride as a binder. Vinylidene chloride (PVDF) was used. In addition, as acetylene black (AB), Denki Kagaku Denka black powder form was used.

ここでは、正極活物質と、導電材と、バインダの質量比を、正極活物質:導電材:バインダ=91:6:3とした。これら正極活物質と、導電材と、バインダとを、イオン交換水と混合することによって正極合剤を調製した。次いで、正極合剤を正極集電体に塗布して乾燥させた。ここでは、正極集電体としてのアルミニウム箔(厚さ15μm)を用いた。正極活物質層は、正極集電体の両面に形成した。正極シートは、正極集電体への正極合剤の塗布量や、乾燥後、ローラプレス機にて圧延する際の圧延量などを調整することによって、正極活物質層の密度や正極活物質層の厚さを調整した。   Here, the mass ratio of the positive electrode active material, the conductive material, and the binder was positive electrode active material: conductive material: binder = 91: 6: 3. A positive electrode mixture was prepared by mixing these positive electrode active material, conductive material, and binder with ion-exchanged water. Next, the positive electrode mixture was applied to the positive electrode current collector and dried. Here, an aluminum foil (thickness 15 μm) as a positive electrode current collector was used. The positive electrode active material layer was formed on both surfaces of the positive electrode current collector. The positive electrode sheet is formed by adjusting the amount of the positive electrode active material layer on the positive electrode current collector by adjusting the amount of the positive electrode mixture applied to the positive electrode current collector and the amount of rolling when the roller sheet is rolled after drying. The thickness of was adjusted.

≪評価用セルの負極≫
ここではまず、負極合剤における負極活物質粒子としては、グラファイト(例えば、少なくとも一部が非晶質炭素膜で覆われた天然黒鉛の粒子)を用いた。また、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)を用い、バインダとしてスチレン・ブタジエンゴム(SBR)を用いた。ここで、負極活物質粒子と、増粘剤(CMC)と、バインダ(SBR)の質量比を、負極活物質粒子:CMC:SBR=98:1:1とした。これら負極活物質粒子と、CMCと、SBRとを、イオン交換水と混合することによって負極合剤を調製した。次いで、負極合剤を負極集電体に塗布して乾燥させた。ここでは、負極集電体としての銅箔(厚さ10μm)を用いた。また、負極活物質層の乾燥後の目付量を17mg/cmにした。また、負極活物質層は、負極集電体の両面に形成した。負極シートは、負極集電体への負極合剤の塗布量や、乾燥後、ローラプレス機にて圧延する際の圧延量などを調整することによって、負極活物質層の密度や負極活物質層の厚さを調整した。ここでは、負極活物質層の密度は、1.4g/cmにした。
≪Negative electrode of evaluation cell≫
Here, graphite (for example, natural graphite particles at least partially covered with an amorphous carbon film) was used as the negative electrode active material particles in the negative electrode mixture. Further, carboxymethylcellulose (CMC) was used as a thickener, and styrene-butadiene rubber (SBR) was used as a binder. Here, the mass ratio of the negative electrode active material particles, the thickener (CMC), and the binder (SBR) was negative electrode active material particles: CMC: SBR = 98: 1: 1. A negative electrode mixture was prepared by mixing these negative electrode active material particles, CMC, and SBR with ion-exchanged water. Next, the negative electrode mixture was applied to the negative electrode current collector and dried. Here, a copper foil (thickness 10 μm) as a negative electrode current collector was used. The basis weight after drying of the negative electrode active material layer was 17 mg / cm 2 . Moreover, the negative electrode active material layer was formed on both surfaces of the negative electrode current collector. The negative electrode sheet has a negative electrode active material layer density and a negative electrode active material layer adjusted by adjusting the amount of the negative electrode mixture applied to the negative electrode current collector and the amount of rolling when the roller press machine is rolled after drying. The thickness of was adjusted. Here, the density of the negative electrode active material layer was set to 1.4 g / cm 3 .

≪評価用セルのセパレータ≫
セパレータとしては、ポリプロピレン(PP)と、ポリエチレン(PE)の三層構造(PP/PE/PP)の多孔質シートからなるセパレータを用いた。ここでは、ポリプロピレン(PP)とポリエチレン(PE)の質量比を、PP:PE:PP=3:4:3とした。
≪Evaluator cell separator≫
As the separator, a separator made of a porous sheet having a three-layer structure (PP / PE / PP) of polypropylene (PP) and polyethylene (PE) was used. Here, the mass ratio of polypropylene (PP) and polyethylene (PE) was PP: PE: PP = 3: 4: 3.

≪評価用セルの組み立て≫
上記で作製した負極と、正極と、セパレータとを用いて、試験用の18650型セル(リチウムイオン二次電池)を構築した。ここでは、セパレータを介在させた状態で、正極シートと負極シートとを積層して捲回した捲回電極体を作製した。そして、捲回電極体を円筒型の電池ケースに収容し、非水電解液を注液して封口し、評価用セルを構築した。ここで、非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)とを、所定の体積比(EC:DMC=3:7)で混合溶媒に、リチウム塩としての1mol/LのLiPFを溶解させた電解液を用いた。ここでは、定格容量が凡そ1Ahとなるように評価用セルを作成した。
≪Assembly of evaluation cell≫
A test 18650 type cell (lithium ion secondary battery) was constructed using the negative electrode produced above, the positive electrode, and the separator. Here, a wound electrode body was produced by laminating and winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet with a separator interposed therebetween. And the winding electrode body was accommodated in the cylindrical battery case, the nonaqueous electrolyte solution was poured and sealed, and the cell for evaluation was constructed. Here, as the non-aqueous electrolyte, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed in a predetermined volume ratio (EC: DMC = 3: 7) and 1 mol / L as a lithium salt. An electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved was used. Here, the evaluation cell was prepared so that the rated capacity was about 1 Ah.

ここでは、正極活物質層の密度または正極活物質粒子の一次粒子の形状が異なる評価用セルを得る。なお、ここでの各評価用セルはかかる正極が異なる点を除き、概ね同じ構成とした。そして、かかる評価用セルについて、所定のコンディショニングを施した後で、所定の充放電サイクルを施し、充放電サイクルによる抵抗上昇率や容量維持率を評価した。   Here, evaluation cells having different densities of the positive electrode active material layer or primary particles of the positive electrode active material particles are obtained. The evaluation cells here have almost the same configuration except that the positive electrode is different. And about this evaluation cell, after giving predetermined conditioning, the predetermined charging / discharging cycle was given, and the resistance increase rate and capacity maintenance rate by the charging / discharging cycle were evaluated.

≪コンディショニング≫
ここでコンディショニングは、次の手順1、2によって行なわれる。
手順1:1Cの定電流充電にて4.1Vに到達した後、5分間休止する。
手順2:手順1の後、定電圧充電にて1.5時間充電し、5分間休止する。
かかるコンディショニングでは、初期充電によって所要の反応が生じてガスが発生する。また、負極活物質層などに所要の被膜形成が形成される。
<< conditioning >>
Here, conditioning is performed by the following procedures 1 and 2.
Procedure 1: After reaching 4.1 V with a constant current charge of 1 C, pause for 5 minutes.
Procedure 2: After Procedure 1, charge for 1.5 hours by constant voltage charging and rest for 5 minutes.
In such conditioning, a required reaction occurs due to initial charging, and gas is generated. Moreover, a required film formation is formed on the negative electrode active material layer or the like.

≪定格容量の測定≫
上記コンディショニングの後、評価用セルについて定格容量が測定される。定格容量の測定は、次の手順1〜3によって測定されている。なお、ここでは温度による影響を一定にするため、定格容量は25℃の温度環境において測定されている。また、ここでは、評価用セルについてSOC0%を3.0Vとし、SOC100%を4.1Vとした。
手順1:1Cの定電流放電によって3.0Vに到達後、定電圧放電にて2時間放電し、その後、10秒間休止する。
手順2:1Cの定電流充電によって4.1Vに到達後、定電圧充電にて2.5時間充電し、その後、10秒間休止する。
手順3:0.5Cの定電流放電によって3.0Vに到達後、定電圧放電にて2時間放電し、その後、10秒間停止する。
ここで、手順3における定電流放電から定電圧放電に至る放電における放電容量(CCCV放電容量)を「定格容量」とする。
≪Measurement of rated capacity≫
After the conditioning, the rated capacity is measured for the evaluation cell. The rated capacity is measured by the following procedures 1 to 3. Here, in order to make the influence of temperature constant, the rated capacity is measured in a temperature environment of 25 ° C. In this case, the SOC for the evaluation cell was set to 3.0V SOC and 3.0% SOC to 4.1V.
Procedure 1: After reaching 3.0V by constant current discharge of 1C, discharge by constant voltage discharge for 2 hours, and then rest for 10 seconds.
Procedure 2: After reaching 4.1 V by constant current charging at 1 C, charge for 2.5 hours by constant voltage charging, and then rest for 10 seconds.
Procedure 3: After reaching 3.0 V by constant current discharge of 0.5 C, discharge at constant voltage discharge for 2 hours, and then stop for 10 seconds.
Here, the discharge capacity (CCCV discharge capacity) in the discharge from the constant current discharge to the constant voltage discharge in the procedure 3 is defined as “rated capacity”.

≪SOC調整≫
SOC調整は、次の1、2の手順によって調整される。ここで、SOC調整は、上記コンディショニング工程および定格容量の測定の後に行なうとよい。また、ここでは、温度による影響を一定にするため、25℃の温度環境下でSOC調整を行なっている。
手順1:3Vから1Cの定電流で充電し、定格容量の凡そ60%の充電状態にする(ここでは、SOC60%、3.66Vの電圧まで定電流で充電する)。
手順2:手順1の後、2.5時間、定電圧充電する(ここでは、3.66Vの定電圧で2.5時間充電する)。
これにより、評価用セルは、所定の充電状態に調整することができる。なお、ここでは、SOCを60%に調整する場合を記載しているが、手順1で充電状態を変更することによって、任意の充電状態に調整できる。例えば、SOC90%に調整する場合には、手順1において、評価用セルを定格容量の90%の充電状態(SOC90%)にするとよい。
≪SOC adjustment≫
The SOC adjustment is performed by the following procedures 1 and 2. Here, the SOC adjustment may be performed after the conditioning process and the measurement of the rated capacity. Here, in order to make the influence of temperature constant, SOC adjustment is performed in a temperature environment of 25 ° C.
Procedure 1: Charging with a constant current of 3V to 1C to a charging state of approximately 60% of the rated capacity (here, charging with a constant current up to a voltage of SOC 60%, 3.66V).
Procedure 2: After step 1, charge at a constant voltage for 2.5 hours (here, charge at a constant voltage of 3.66 V for 2.5 hours).
Thereby, the cell for evaluation can be adjusted to a predetermined charge state. In addition, although the case where SOC is adjusted to 60% is described here, it can be adjusted to an arbitrary charged state by changing the charged state in procedure 1. For example, when adjusting to SOC 90%, in the procedure 1, the evaluation cell may be in a charged state (SOC 90%) of 90% of the rated capacity.

≪正極活物質層の密度と抵抗上昇率との関係≫
図16は、非水系二次電池(ここでは、リチウムイオン二次電池)について、正極活物質層の密度と抵抗上昇率との関係を示している。ここでは、評価用セルについて、上記コンディショニング後、所定のIV抵抗を測定し、初期抵抗とする。次に、所定の充放電サイクルを行い、所定サイクル毎に、初期抵抗と同様の方法にて所定のIV抵抗を測定した。これにより、正極活物質層の密度が異なる評価用セルについて、それぞれ抵抗が上昇する傾向を調べた。
≪Relationship between positive electrode active material layer density and resistance increase rate≫
FIG. 16 shows the relationship between the density of the positive electrode active material layer and the rate of increase in resistance for a non-aqueous secondary battery (here, a lithium ion secondary battery). Here, for the evaluation cell, after the conditioning, a predetermined IV resistance is measured and set as an initial resistance. Next, a predetermined charge / discharge cycle was performed, and a predetermined IV resistance was measured for each predetermined cycle by the same method as the initial resistance. Thereby, about the cell for evaluation from which the density of a positive electrode active material layer differs, the tendency for resistance to rise, respectively was investigated.

≪IV抵抗≫
ここで、かかるIV抵抗の測定は、25℃の温度環境で、それぞれ評価用セルをSOC30%に調整する。そして、10分間休止させた後で、評価用セルを20C(ここでは、約20A)の定電流で10秒間放電した(CC放電)。そして、10秒後の電圧ドロップ(電圧降下量ΔV)を求め、そこからIV抵抗(R=ΔV/I)を求めた。ここで、Iは、20C(約20A)とした。
≪IV resistance≫
Here, in the measurement of the IV resistance, each evaluation cell is adjusted to SOC 30% in a temperature environment of 25 ° C. Then, after resting for 10 minutes, the evaluation cell was discharged with a constant current of 20 C (here, about 20 A) for 10 seconds (CC discharge). Then, a voltage drop (voltage drop amount ΔV) after 10 seconds was obtained, and an IV resistance (R = ΔV / I) was obtained therefrom. Here, I was 20C (about 20A).

≪充放電サイクル≫
ここでは、まず評価用セルを25℃の温度環境においてSOC60%に調整する。次に、60℃の温度環境において、4Cの定電流で放電し、電圧が3.0Vに降下したら、10分間の休止、次に、4Cの定電流で充電し、電圧が4.1Vになったら、10分間の休止、これを1サイクルとし、3.0Vから4.1Vの範囲で、放電と充電を繰り返す。ここでは、100サイクル毎に、IV抵抗を測定するとともに、評価用セルを25℃の環境でSOC60%に調整しつつ、上記充放電サイクルを2000サイクル行なった。これにより、ハイレート充放電サイクルに対するIV抵抗の上昇傾向が得られる。
≪Charge / discharge cycle≫
Here, the evaluation cell is first adjusted to SOC 60% in a temperature environment of 25 ° C. Next, in a temperature environment of 60 ° C., the battery is discharged at a constant current of 4C, and when the voltage drops to 3.0V, it is paused for 10 minutes, and then charged at a constant current of 4C, and the voltage becomes 4.1V. Then, 10 minutes of rest, which is one cycle, is repeatedly discharged and charged in the range of 3.0V to 4.1V. Here, the IV resistance was measured every 100 cycles, and the charge / discharge cycle was repeated 2000 times while the evaluation cell was adjusted to SOC 60% in an environment of 25 ° C. Thereby, the rise tendency of IV resistance with respect to a high-rate charging / discharging cycle is obtained.

例えば、図16では、正極活物質層の密度が、3.24g/cm、2.85g/cm、2.52g/cm、2.21g/cmの評価用セルについて、上述したハイレート充放電サイクルによるIV抵抗の上昇傾向を測定した結果である。 For example, high-rate in FIG. 16, the density of the positive electrode active material layer, 3.24g / cm 3, 2.85g / cm 3, 2.52g / cm 3, the cell for evaluation of 2.21 g / cm 3, the above-mentioned It is the result of having measured the rise tendency of IV resistance by a charging / discharging cycle.

その結果、正極活物質層223Aの密度が3.24g/cmである場合には、所定のハイレートでの充放電サイクルに対して抵抗が格段に上昇する傾向が見られた。これに対して、正極活物質層223Aの密度が2.85g/cm、2.52g/cm、2.21g/cmの評価用セルでは、所定のハイレートでの充放電サイクルに対して抵抗上昇が低く抑えられた。このため、放電電圧が4V以上になりうるリチウムイオン二次電池のような非水系二次電池では、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対しては、正極活物質層223Aの密度が3.24g/cmであると、抵抗が上昇する傾向があり、所要のサイクル耐久性が得られない。これに対して、2.85g/cm以下であると、抵抗上昇が抑えられる傾向があり、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して所要のサイクル耐久性が得られ得る。 As a result, when the density of the positive electrode active material layer 223A was 3.24 g / cm 3 , the resistance tended to increase markedly with respect to the charge / discharge cycle at a predetermined high rate. In contrast, the positive electrode active material layer density of 223A is 2.85g / cm 3, 2.52g / cm 3, the evaluation cell of 2.21 g / cm 3, with respect to the charge-discharge cycle at a predetermined high rate Resistance rise was kept low. For this reason, in a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery in which the discharge voltage can be 4 V or higher, the density of the positive electrode active material layer 223A is 3.3 for a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. When it is 24 g / cm 3 , the resistance tends to increase, and the required cycle durability cannot be obtained. On the other hand, if it is 2.85 g / cm 3 or less, an increase in resistance tends to be suppressed, and a required cycle durability can be obtained for a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

このため、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して所要のサイクル耐久性が求められる用途(例えば、車両駆動用電池)では、正極活物質層の密度は、2.85g/cm以下であるとよい。また、より好ましくは、正極活物質層の密度は、2.80g/cm以下、さらに好ましくは正極活物質層の密度は、2.75g/cm以下であるとよい。これにより、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、より安定したサイクル耐久性が得られ得る。 For this reason, in applications where required cycle durability is required for charge / discharge cycles at a high rate of about 4C (for example, vehicle driving batteries), the density of the positive electrode active material layer is 2.85 g / cm 3 or less. There should be. More preferably, the density of the positive electrode active material layer is 2.80 g / cm 3 or less, more preferably the density of the positive electrode active material layer is 2.75 g / cm 3 or less. Thereby, more stable cycle durability can be obtained with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

本発明者の推察するところでは、正極活物質層の密度が高い場合、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、正極活物質層中で電解液の塩濃度が偏りやすい。これに対して、正極活物質層の密度は2.85g/cm以下と小さく設定するとよい。この場合、正極活物質層中に所要の空隙が確保されており、正極活物質層に十分な電解液が浸み渡る。このため4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、抵抗上昇を抑えられると考えられる。 As the inventors infer, when the density of the positive electrode active material layer is high, the salt concentration of the electrolytic solution tends to be biased in the positive electrode active material layer with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. On the other hand, the density of the positive electrode active material layer is preferably set as small as 2.85 g / cm 3 or less. In this case, a required gap is secured in the positive electrode active material layer, and a sufficient electrolyte solution permeates the positive electrode active material layer. For this reason, it is thought that resistance rise can be suppressed with respect to the charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

このリチウムイオン二次電池100Aでは、正極活物質層223Aの密度f1がf1≦2.85g/cmと小さい。このため、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、抵抗上昇を抑えられる。さらに、正極活物質層223Aの密度f1は、小さすぎると充放電の膨張収縮に対して所要の剛性が確保されない可能性がある。この場合、正極活物質層223Aの密度f1は、凡そ2.20g/cm以上であるとよい(2.20g/cm≦f1)。これにより、正極活物質層223Aは所要の剛性が確保される。 In the lithium ion secondary battery 100A, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A is as small as f1 ≦ 2.85 g / cm 3 . For this reason, a resistance rise can be suppressed with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. Furthermore, if the density f1 of the positive electrode active material layer 223A is too small, there is a possibility that the required rigidity is not ensured with respect to expansion / contraction of charge / discharge. In this case, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A is preferably about 2.20 g / cm 3 or more (2.20 g / cm 3 ≦ f1). Thereby, the required rigidity of the positive electrode active material layer 223A is ensured.

このように、正極活物質層の密度f1をf1≦2.85g/cmとし、正極活物質層の密度f1を小さくした。これによって、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、リチウムイオン二次電池100Aの抵抗上昇を抑えることができる。ところが、正極活物質層223Aの密度f1を、2.85g/cm以下に小さくした場合でも、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、サイクル後に容量が低下する場合がある。 Thus, the density f1 of the positive electrode active material layer was set to f1 ≦ 2.85 g / cm 3, and the density f1 of the positive electrode active material layer was reduced. As a result, an increase in resistance of the lithium ion secondary battery 100A can be suppressed with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. However, even when the density f1 of the positive electrode active material layer 223A is reduced to 2.85 g / cm 3 or less, the capacity may decrease after the cycle with respect to the charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

本発明者は、正極活物質粒子610Aについてより詳しく調べた。その結果、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して容量が低下する事象について、さらに正極活物質粒子610Aが一次粒子800(図13参照)のレベルにおいて割れが生じていることが見出された。そして、かかる一次粒子800のレベルでの割れによって導電経路が断たれ、電池反応に寄与しない部分が正極活物質粒子610Aに生じている、と推察された。かかる推察を基に、本発明者は、正極活物質粒子610Aの一次粒子800について、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して容量を高く維持できる条件を見出した。   The inventor examined the cathode active material particles 610A in more detail. As a result, it was found that the positive electrode active material particles 610A were cracked at the level of the primary particles 800 (see FIG. 13) with respect to the phenomenon that the capacity decreased with respect to the charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. It was. Then, it was inferred that the conductive path was cut off by cracking at the level of the primary particles 800, and a portion that did not contribute to the battery reaction was generated in the positive electrode active material particles 610A. Based on such inference, the present inventor has found a condition that the capacity of the primary particles 800 of the positive electrode active material particles 610A can be maintained high with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

本発明者の得た知見によれば、例えば、正極活物質層223A中において、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2(図15)がf2≦1200Åであり、かつ、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9であるとよい。本発明者は、かかる構成によって、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、サイクル後に容量が低下するのを小さく抑えることができることを見出した。   According to the knowledge obtained by the present inventors, for example, in the positive electrode active material layer 223A, the crystallite diameter f2 (FIG. 15) of the positive electrode active material particles 610A is f2 ≦ 1200 mm, and the primary particles of the conductive material 620A The ratio f3 / f2 between the diameter f3 and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is preferably 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. The present inventor has found that such a configuration can suppress a decrease in capacity after the cycle with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

≪正極活物質粒子610Aの一次粒子≫
ここで正極活物質粒子610Aを二次粒子とする。正極活物質粒子610Aの一次粒子800は、かかる二次粒子としての正極活物質粒子610Aを形成し、かつ、外見上の幾何学的形態から判断して、単位粒子(ultimate particle)と考えられる粒子形態を一次粒子800としている。さらに一次粒子800は、図14に示すように、正極活物質(例えば、リチウム遷移金属酸化物)の結晶子810の集合物である。なお、図14中、L1は、一次粒子800の長径を示しており、L2は一次粒子800の短径を示している。
<< Primary particles of positive electrode active material particles 610A >>
Here, the positive electrode active material particles 610A are secondary particles. The primary particles 800 of the positive electrode active material particles 610A form the positive electrode active material particles 610A as the secondary particles and are considered to be unit particles (ultimate particles) as judged from the apparent geometric form. The form is a primary particle 800. Furthermore, as shown in FIG. 14, the primary particle 800 is an aggregate of crystallites 810 of a positive electrode active material (for example, a lithium transition metal oxide). In FIG. 14, L <b> 1 indicates the major axis of the primary particle 800, and L <b> 2 indicates the minor axis of the primary particle 800.

≪正極活物質粒子610Aの結晶子≫
ここで、正極活物質(例えば、リチウム遷移金属酸化物)の結晶子とは、リチウム遷移金属酸化物の単結晶とみなせる最大の集まりをいう。この実施形態では、リチウム遷移金属酸化物の結晶子810は、図15に示すように、層構造(層状岩塩構造)であり、充放電時には、リチウムイオンは当該層間に沿って、正極活物質粒子610A中を移動すると考えられる。結晶子810の各層は、図15に示すように、CuKα線によるX線回折分析から得られる003面方向に沿って積層されている。
<< Crystallite of Positive Electrode Active Material Particle 610A >>
Here, the crystallite of the positive electrode active material (for example, lithium transition metal oxide) refers to the largest group that can be regarded as a single crystal of the lithium transition metal oxide. In this embodiment, the crystallite 810 of the lithium transition metal oxide has a layer structure (layered rock salt structure) as shown in FIG. 15, and during charge / discharge, lithium ions move along the interlayer along the positive electrode active material particles. It is considered to move through 610A. As shown in FIG. 15, each layer of the crystallite 810 is stacked along the 003 plane direction obtained from the X-ray diffraction analysis using CuKα rays.

ここで、003面結晶子径f2(Å)の方向は、図15に示すように、リチウム遷移金属酸化物の各層の法線方向に関係するところ、003面結晶子径f2(Å)の方向に直交する方向は、かかる法線方向に直交しており、層構造のリチウム遷移金属酸化物の層間に沿った一方向を示している。リチウムイオンは、層構造のリチウム遷移金属酸化物において層間に沿って移動すると考えられる。   Here, the direction of the 003 plane crystallite diameter f2 (Å) is related to the normal direction of each layer of the lithium transition metal oxide, as shown in FIG. The direction orthogonal to is perpendicular to the normal direction, and indicates one direction along the layer of the lithium transition metal oxide having a layer structure. It is considered that lithium ions move along the layers in the lithium transition metal oxide having a layer structure.

≪正極活物質粒子610Aの結晶子径≫
本発明者は、CuKα線によるX線回折分析から得られる003面方向に沿った正極活物質粒子610Aの結晶子径を測定した。ここで、結晶子径f2は、以下の式によって、算出される。

f2=(0.9×λ)/(β×COSθ);

f2、λ、βおよびθは、それぞれ以下の内容を意味する。

f2:結晶子径
λ:X線の波長(CuKα)[Å]
β:結晶子由来の回析ピークの広がり[rad]
θ:回析線のブラック角

正極活物質粒子610Aは、CuKα線によるX線回折分析から得られる003面方向に沿った003結晶子を有している。このため、回析線のブラック角θとして、17.9°〜19.9°の半価幅βを上記の式に当てはめる。
<< Crystal Diameter of Positive Electrode Active Material Particle 610A >>
The inventor measured the crystallite diameter of the positive electrode active material particles 610A along the 003 plane direction obtained from the X-ray diffraction analysis using CuKα rays. Here, the crystallite diameter f2 is calculated by the following equation.

f2 = (0.9 × λ) / (β × COSθ);

f2, λ, β, and θ mean the following contents, respectively.

f2: Crystallite diameter λ: X-ray wavelength (CuKα) [Å]
β: Broadening of diffraction peak derived from crystallite [rad]
θ: Black angle of diffraction line

The positive electrode active material particles 610A have 003 crystallites along the 003 plane direction obtained from X-ray diffraction analysis using CuKα rays. For this reason, the half width β of 17.9 ° to 19.9 ° is applied to the above formula as the black angle θ of the diffraction line.

ここで、正極活物質粒子610Aの一次粒子800は、例えば、正極活物質粒子610Aの粒子表面のTEM画像やSEM画像などを基に観察することが可能である。正極活物質粒子610Aの電子顕微鏡写真や正極活物質粒子610Aの粒子表面のTEM画像やSEM画像などは、例えば、キーエンス製VE−9800によって得ることができる。この場合、例えば、画像解析ソフト(例えば、日機装Viewtrac)によって、濃淡や色調の差を利用して、一次粒子800を自動判別することができる。さらに、一次粒子800の周囲長や面積、同時に短径や長径、さらには一次粒子800のアスペクト比や円形度Mについても、予めプログラムしておくことによって自動的に測定可能である。   Here, the primary particles 800 of the positive electrode active material particles 610A can be observed based on, for example, TEM images or SEM images of the particle surfaces of the positive electrode active material particles 610A. An electron micrograph of the positive electrode active material particles 610A, a TEM image or an SEM image of the surface of the positive electrode active material particles 610A, and the like can be obtained by, for example, VE-9800 manufactured by Keyence. In this case, for example, the primary particles 800 can be automatically determined by using image analysis software (for example, Nikkiso Viewtrac) using a difference in shade and color tone. Further, the peripheral length and area of the primary particles 800, the short diameter and the long diameter, and also the aspect ratio and the circularity M of the primary particles 800 can be automatically measured by programming in advance.

また、正極活物質粒子610Aの結晶子径は、上述したようにX線回折を基に算出される。この場合、正極活物質粒子610AのX線回析装置としては、例えば、正極活物質粒子610Aの結晶子径を捉えうる公知のX線回析装置から適当なX線回析装置を用いることができる。   Further, the crystallite diameter of the positive electrode active material particles 610A is calculated based on X-ray diffraction as described above. In this case, as the X-ray diffraction apparatus for the positive electrode active material particles 610A, for example, an appropriate X-ray diffraction apparatus may be used from a known X-ray diffraction apparatus capable of capturing the crystallite diameter of the positive electrode active material particles 610A. it can.

かかる正極活物質粒子610Aの結晶子径は、正極シート220Aを作成するのに用意される正極活物質粒子610Aの粉末を基に測定するとよい。また、非水系二次電池の正極シート220Aから正極活物質粒子610Aを取り出し、取り出された正極活物質粒子610Aを基に測定してもよい。   The crystallite diameter of the positive electrode active material particles 610A may be measured based on the powder of the positive electrode active material particles 610A prepared for preparing the positive electrode sheet 220A. Alternatively, the positive electrode active material particles 610A may be taken out from the positive electrode sheet 220A of the non-aqueous secondary battery, and measurement may be performed based on the taken out positive electrode active material particles 610A.

≪導電材620Aの一次粒子径≫
これに対して導電材620Aの一次粒子は、導電剤材料の単一粒子とみなせる最大の集まりをいう。この実施形態では、導電材材料は、例えば、アセチレンブラック(AB)などの導電材料粉末である。導電材620Aの一次粒子径は、例えば、動的光散乱法によって測定することができ、平均粒径(D50)で評価するとよい。動的光散乱法によって導電材620Aの一次粒子径を測定する装置としては、例えば、動的光散乱法を実施し得る公知の装置から適当な装置を用いることができる。
<< Primary particle diameter of conductive material 620A >>
On the other hand, the primary particles of the conductive material 620A are the largest group that can be regarded as a single particle of the conductive agent material. In this embodiment, the conductive material is, for example, a conductive material powder such as acetylene black (AB). The primary particle diameter of the conductive material 620A can be measured by, for example, a dynamic light scattering method, and it is preferable to evaluate the average particle diameter (D50). As a device for measuring the primary particle size of the conductive material 620A by the dynamic light scattering method, for example, a suitable device can be used from known devices capable of performing the dynamic light scattering method.

かかる導電材620Aの一次粒子径は、正極シート220Aを作成するのに用意される導電材620Aの粉末を基に測定するとよい。また、非水系二次電池の正極シート220Aから導電材620Aを取り出し、取り出された導電材620Aを基に測定してもよい。   The primary particle diameter of the conductive material 620A may be measured based on the powder of the conductive material 620A prepared for forming the positive electrode sheet 220A. Alternatively, the conductive material 620A may be taken out from the positive electrode sheet 220A of the nonaqueous secondary battery, and measurement may be performed based on the taken out conductive material 620A.

本発明者の得た知見によれば、例えば、正極活物質層223A中において、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2(図示省略)がf2≦1200Åであり、かつ、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9であるとよい。かかる構成によって、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、サイクル後に容量が低下するのを小さく抑えることができる。これにより、リチウムイオン二次電池100Aは、高容量を維持できる。   According to the knowledge obtained by the present inventors, for example, in the positive electrode active material layer 223A, the crystallite diameter f2 (not shown) of the positive electrode active material particles 610A is f2 ≦ 1200 mm, and the primary particles of the conductive material 620A The ratio f3 / f2 between the diameter f3 and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is preferably 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. With this configuration, it is possible to suppress a decrease in capacity after the cycle with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. Thereby, the lithium ion secondary battery 100A can maintain a high capacity.

上述したように、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対してサイクル後にリチウムイオン二次電池の容量が低下する場合がある。この理由について、本発明者は、4C程度のハイレートでの充放電サイクルによって一次粒子のレベルで正極活物質粒子が割れて、正極活物質粒子内で導電経路が部分的に断たれるからと推察している。   As described above, the capacity of the lithium ion secondary battery may decrease after the cycle with respect to the charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. For this reason, the present inventor presumes that the positive electrode active material particles are broken at the level of primary particles by the charge / discharge cycle at a high rate of about 4C, and the conductive path is partially broken in the positive electrode active material particles. doing.

これに対して、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aでは、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2(図示省略)がf2≦1200Åであり、かつ、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である。このリチウムイオン二次電池100Aでは、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2(図示省略)がf2≦1200Åであり、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2が小さく、正極活物質粒子610Aが割れてもリチウムイオンの出入り口となり得るポイントが多く存在する。   On the other hand, in the lithium ion secondary battery 100A according to the embodiment of the present invention, the positive electrode active material particles 610A have a crystallite diameter f2 (not shown) of f2 ≦ 1200Å and primary particles of the conductive material 620A. The ratio f3 / f2 between the diameter f3 and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. In this lithium ion secondary battery 100A, the crystallite diameter f2 (not shown) of the positive electrode active material particles 610A is f2 ≦ 1200 mm, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is small, and the positive electrode active material particles 610A are cracked. However, there are many points that can serve as gateways for lithium ions.

さらに、このリチウムイオン二次電池100Aでは、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である。この場合、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2に比べて導電材620Aの一次粒子径f3が適当に小さい。このため、正極活物質粒子610Aは、一次粒子800レベルで見た場合においても導電パスが細かく多点に形成されている。   Further, in this lithium ion secondary battery 100A, the ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. It is. In this case, the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A is appropriately smaller than the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A. For this reason, the positive electrode active material particles 610A have fine conductive paths formed at many points even when viewed at the primary particle 800 level.

このように、このリチウムイオン二次電池100Aでは、上述したように、正極活物質層223Aの密度f1がf1≦2.85g/cmと適当に小さい。このため、正極活物質層223Aに電解液が浸み渡りやすい。また、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2がf2≦1200Åと適当に小さい。このため、リチウムイオンの出入り口となり得るポイントが多い。さらに、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9と、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2に比べて導電材620Aの一次粒子径f3が適当に小さい。このため、正極活物質粒子610Aの一次粒子800の大きさに応じた細かい導電経路が、正極活物質粒子610Aに形成される。 Thus, in the lithium ion secondary battery 100A, as described above, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A is appropriately small as f1 ≦ 2.85 g / cm 3 . For this reason, electrolyte solution tends to penetrate the positive electrode active material layer 223A. Further, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is appropriately small as f2 ≦ 12001. For this reason, there are many points that can be gateways for lithium ions. Further, the ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9, and the crystal of the positive electrode active material particles 610A. The primary particle diameter f3 of the conductive material 620A is appropriately smaller than the child diameter f2. For this reason, a fine conductive path corresponding to the size of the primary particles 800 of the positive electrode active material particles 610A is formed in the positive electrode active material particles 610A.

なお、かかる観点において、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2は、例えば、f2≦1100Åであるとよく、より好ましくは、f2≦1000Åであるとよい。また、導電材620Aの一次粒子径f3と正極活物質粒子610Aの結晶子径f2との比f3/f2は、例えば、0.4≦(f3/f2)であってもよく、また、(f3/f2)≦0.8であってもよい。これにより、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して低抵抗かつ高容量をより確実に維持できる。   In this respect, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A may be, for example, f2 ≦ 1100Å, and more preferably f2 ≦ 1000Å. The ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A may be, for example, 0.4 ≦ (f3 / f2), or (f3 /f2)≦0.8 may be satisfied. Thereby, a low resistance and a high capacity can be more reliably maintained with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

このような構成によって、4C程度のハイレートでの充放電サイクルによって、正極活物質粒子610Aが一次粒子800レベルで割れた場合でも、正極活物質層223A内では正極活物質粒子610Aの機能が維持される(性能が劣化し難い)。このため、リチウムイオン二次電池100Aは、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して低抵抗かつ高容量を維持できる。   With such a configuration, the function of the positive electrode active material particles 610A is maintained in the positive electrode active material layer 223A even when the positive electrode active material particles 610A are cracked at the primary particle 800 level by charge / discharge cycles at a high rate of about 4C. (Performance is unlikely to deteriorate) For this reason, the lithium ion secondary battery 100A can maintain a low resistance and a high capacity with respect to a charge / discharge cycle at a high rate of about 4C.

≪初期充電工程≫
また、この実施形態では、リチウムイオン二次電池100Aは、電極体(捲回電極体200A)を電池ケース300Aに収容する工程の後で、正極集電体221Aと、負極集電体241とに電位差を付与する最初の工程である初期充電工程を含んでいる。この際、当該初期充電工程では1C以上の充電速度で充電するとよい。これにより、初期充電工程において、正極活物質粒子610Aが一次粒子800レベルで割れる。この際、正極活物質粒子610Aの割れた部分に、電解液が浸入する。これにより、正極活物質粒子610Aの導電性をより確実に確保できる。
≪Initial charging process≫
Further, in this embodiment, the lithium ion secondary battery 100A includes the positive electrode current collector 221A and the negative electrode current collector 241 after the step of housing the electrode body (rolled electrode body 200A) in the battery case 300A. It includes an initial charging step, which is the first step of applying a potential difference. At this time, in the initial charging step, charging may be performed at a charging speed of 1 C or more. Thereby, in the initial charging step, the positive electrode active material particles 610A are broken at the primary particle 800 level. At this time, the electrolytic solution enters the cracked portion of the positive electrode active material particles 610A. Thereby, the electrical conductivity of the positive electrode active material particles 610A can be ensured more reliably.

かかる事象について、本発明者の推察では、初期充電工程において、1C以上のハイレートでの充電を行なうことによって、正極活物質層223A中の正極活物質粒子610Aのうち、一次粒子800レベルで割れる箇所が予め割れる。かかる工程において割れた部位には、電解液が浸み込む。これにより、正極活物質粒子610Aは、一次粒子800レベルで割れた箇所においても機能が維持される。このため、低抵抗、かつ、高容量をより安定して維持できるリチウムイオン二次電池100Aが得られる。かかる初期充電工程は、例えば、上述したコンディショニングにおいて具現化するとよい。   Regarding such an event, the inventor's inference is that, in the initial charging step, by charging at a high rate of 1 C or higher, a portion of the positive electrode active material particles 610A in the positive electrode active material layer 223A that is divided at the primary particle 800 level. Is pre-cracked. The electrolytic solution penetrates into the cracked part in such a process. Thereby, the function of the positive electrode active material particles 610 </ b> A is maintained even at a location where the positive particles 800 </ b> A are broken at the primary particle 800 level. For this reason, the lithium ion secondary battery 100A which can maintain low resistance and high capacity more stably is obtained. Such an initial charging step may be implemented in the conditioning described above, for example.

≪正極活物質層223Aの面圧f4≫
さらに、このリチウムイオン二次電池100Aは、正極活物質層223Aに、0.05MPa≦f4≦10MPaの面圧f4が作用しているとよい。すなわち、正極活物質層223Aが、0.05MPa≦f4の所定の面圧で押さえられていると良い。これにより、4C程度のハイレートでの充放電サイクルにおいて、正極活物質層223Aの過度の膨張が防止できる。この場合、正極活物質層223Aに作用する面圧f4は、より好ましくは、0.1MPa以上(0.1MPa≦f4)、さらに好ましくは0.5MPa以上(0.5MPa≦f4)であるとよい。また、かかる面圧f4は、あまりに大きいとリチウムイオン二次電池100Aの抵抗が高くなる。これは、正極活物質層223Aと負極活物質層243との間に介在させるセパレータ262、264に起因する抵抗が高くなるためと考えられる。このため、かかる面圧f4はf4≦10MPaであるとよく、より好ましくは5MPa以下(f4≦5MPa)、さらには、1MPa以下(f4≦1MPa)であるとよい。
<< Face pressure f4 of positive electrode active material layer 223A >>
Furthermore, in this lithium ion secondary battery 100A, it is preferable that a surface pressure f4 of 0.05 MPa ≦ f4 ≦ 10 MPa is applied to the positive electrode active material layer 223A. That is, it is preferable that the positive electrode active material layer 223A be pressed with a predetermined surface pressure of 0.05 MPa ≦ f4. Thereby, the excessive expansion of the positive electrode active material layer 223A can be prevented in the charge / discharge cycle at a high rate of about 4C. In this case, the surface pressure f4 acting on the positive electrode active material layer 223A is more preferably 0.1 MPa or more (0.1 MPa ≦ f4), and further preferably 0.5 MPa or more (0.5 MPa ≦ f4). . If the surface pressure f4 is too large, the resistance of the lithium ion secondary battery 100A increases. This is presumably because resistance due to the separators 262 and 264 interposed between the positive electrode active material layer 223A and the negative electrode active material layer 243 increases. For this reason, the surface pressure f4 is preferably f4 ≦ 10 MPa, more preferably 5 MPa or less (f4 ≦ 5 MPa), and further preferably 1 MPa or less (f4 ≦ 1 MPa).

このような正極活物質層223Aに対する面圧f4は、例えば、図17に示すように、扁平に押し曲げられた捲回電極体200Aが収容された角型電池では、扁平に押し曲げられた捲回電極体200Aの平らな部分が押当たる電池ケース300Aの側面に拘束圧Pを付与するとよい。   Such a surface pressure f4 with respect to the positive electrode active material layer 223A is, for example, as shown in FIG. 17, in a rectangular battery in which the wound electrode body 200A is pressed and bent flatly, The restraint pressure P may be applied to the side surface of the battery case 300A against which the flat portion of the rotating electrode body 200A is pressed.

ここで、図17は、非水系二次電池について作用する拘束圧Pの模式図である。また、図18は、拘束圧Pを作用させることができる組電池60の構成例を示す斜視図である。ここで、組電池60は、図9に示すような電池100Aの複数個(典型的には10個以上、好ましくは10〜30個程度、例えば20個)を用いて構築されている。これらの電池(単電池)100Aは、それぞれの正極端子420及び負極端子440が交互に配置されるように一つずつ反転させつつ、電池ケース300Aの幅広な面320a、320b(図17参照)が対向する方向に配列されている。   Here, FIG. 17 is a schematic diagram of the restraining pressure P acting on the non-aqueous secondary battery. FIG. 18 is a perspective view showing a configuration example of the assembled battery 60 to which the restraining pressure P can be applied. Here, the assembled battery 60 is constructed using a plurality (typically 10 or more, preferably about 10 to 30, for example, 20) of batteries 100A as shown in FIG. These batteries (single cells) 100A have the wide surfaces 320a and 320b (see FIG. 17) of the battery case 300A while being inverted one by one so that the positive terminals 420 and the negative terminals 440 are alternately arranged. They are arranged in opposite directions.

換言すれば、電池ケース300A内に収容される捲回電極体200Aの扁平面に対応する面320a、320bを重ね合わせるように配列されている。また、このように配列された各単電池100A間及び当該配列された両外側には、スペーサ61が配置されている。スペーサ61は電池ケース300Aの幅広な面320a、320bよりも一回り小さく、各単電池100Aの電池ケース300Aに密接した状態で配置されている。図18に示す例では、隣接する単電池100A間において、一方の正極端子420と他方の負極端子440とが接続具67によって電気的に接続されている。このように各単電池20を直列に接続することにより、所望する電圧の組電池60が構築されている。   In other words, the surfaces 320a and 320b corresponding to the flat surface of the wound electrode body 200A housed in the battery case 300A are arranged so as to overlap each other. In addition, spacers 61 are arranged between the single cells 100A arranged in this way and on both outer sides of the arranged cells. The spacer 61 is slightly smaller than the wide surfaces 320a and 320b of the battery case 300A, and is disposed in close contact with the battery case 300A of each unit cell 100A. In the example shown in FIG. 18, one positive terminal 420 and the other negative terminal 440 are electrically connected by a connecting tool 67 between adjacent unit cells 100 </ b> A. Thus, the assembled battery 60 of the desired voltage is constructed | assembled by connecting each cell 20 in series.

そして、上記のように配列された単電池100A及びスペーサ61(以下、これらを総称して「単電池群」ともいう。)の両アウトサイドに配置されたスペーサ61のさらに外側には、一対のエンドプレート68,69が配置されている。このように単電池100Aの積層方向に配列された単電池群及びエンドプレート68,69を含む全体(以下「被拘束体」ともいう。)が、両エンドプレート68,69間を架橋するように取り付けられた締め付け用の拘束バンド71によって、当該被拘束体の積層方向に、規定の拘束圧で拘束されている。より詳しくは、拘束バンド71の端部をビス72によりエンドプレート68,69に締め付け且つ固定することによって、上記積層方向に規定の拘束圧が加わるように拘束されている。これにより、例えば、この際、電池ケース300Aの幅広面320a、320b(図17参照)には、スペーサ61によって所定の拘束圧Pが作用する。電池ケース300Aの幅広面320a、320b(図17参照)が受ける拘束圧Pを調整することによって、上記正極活物質層223Aに作用する面圧f4を調整することができる。ここでは、上記正極活物質層223Aに作用する面圧f4が0.05MPa≦f4≦10MPa程度になるように、電池ケース300Aの幅広面320a、320bに作用する拘束圧Pを調整するとよい。   Further, a pair of single cells 100A and spacers 61 (hereinafter collectively referred to as “single cell group”) arranged as described above are disposed on the outer side of the spacers 61 disposed on both outer sides. End plates 68 and 69 are arranged. In this way, the entire cell array including the cell groups arranged in the stacking direction of the cell 100A and the end plates 68 and 69 (hereinafter also referred to as “constrained body”) bridges the end plates 68 and 69. The attached restraining band 71 for fastening is restrained with a prescribed restraining pressure in the stacking direction of the restrained body. More specifically, by tightening and fixing the end portion of the restraining band 71 to the end plates 68 and 69 with screws 72, the restraining band 71 is restrained so that a prescribed restraining pressure is applied in the stacking direction. Thereby, for example, at this time, a predetermined restraining pressure P acts on the wide surfaces 320a and 320b (see FIG. 17) of the battery case 300A by the spacer 61. By adjusting the restraining pressure P received by the wide surfaces 320a and 320b (see FIG. 17) of the battery case 300A, the surface pressure f4 acting on the positive electrode active material layer 223A can be adjusted. Here, the constraining pressure P acting on the wide surfaces 320a and 320b of the battery case 300A may be adjusted so that the surface pressure f4 acting on the positive electrode active material layer 223A is about 0.05 MPa ≦ f4 ≦ 10 MPa.

図19は、非水系二次電池について、結晶子径f2と容量維持率との関係を示すグラフである。ここで、本発明者は、非水系二次電池について、図9に示すような試験用の角型電池を作成し、結晶子径f2と容量維持率との関係を調べた。特に、正極活物質層223Aの密度や初期充電工程での充電速度や拘束圧P(図17参照)などが、容量維持率(サイクル後容量維持率)に与える影響を調べた。ここで用意された試験用の角型電池について以下に説明する。   FIG. 19 is a graph showing the relationship between the crystallite diameter f2 and the capacity retention rate for a non-aqueous secondary battery. Here, for the non-aqueous secondary battery, the present inventor created a test square battery as shown in FIG. 9 and examined the relationship between the crystallite diameter f2 and the capacity retention rate. In particular, the influence of the density of the positive electrode active material layer 223A, the charging speed in the initial charging step, the restraint pressure P (see FIG. 17), and the like on the capacity retention ratio (capacity retention ratio after cycle) was examined. The test square battery prepared here will be described below.

≪サンプル1≫
<正極シート220A、正極シートを用意する工程>
ここで、正極シート220Aを用意する工程は、正極活物質粒子610Aと導電材620Aとバインダ630Aとを少なくとも含む正極活物質層223Aが正極集電体221Aに形成された正極シート220Aを用意する工程である。ここで用意された角型電池のサンプル1は、正極活物質粒子610Aとして三元系のリチウム遷移金属酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、導電材620Aとしてアセチレンブラック(AB)、バインダ630Aとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)をそれぞれ用いた。正極活物質粒子610Aとしてのリチウム遷移金属酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)の結晶子径f2は凡そ580Åである。また、導電材620Aとして、アセチレンブラックの一次粒子径f3は35nmである。このため、比f3/f2は、凡そ0.60である。
≪Sample 1≫
<Step of preparing positive electrode sheet 220A and positive electrode sheet>
Here, the step of preparing the positive electrode sheet 220A is a step of preparing the positive electrode sheet 220A in which the positive electrode active material layer 223A including at least the positive electrode active material particles 610A, the conductive material 620A, and the binder 630A is formed on the positive electrode current collector 221A. It is. Sample 1 of the prismatic battery prepared here is a ternary lithium transition metal oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) as positive electrode active material particles 610A, and acetylene as a conductive material 620A. Polyvinylidene fluoride (PVDF) was used as black (AB) and binder 630A, respectively. The crystallite diameter f2 of the lithium transition metal oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) as the positive electrode active material particles 610A is about 580 mm. Further, as the conductive material 620A, the primary particle diameter f3 of acetylene black is 35 nm. Therefore, the ratio f3 / f2 is approximately 0.60.

正極活物質層223Aの組成比(質量比(wt%))は、正極活物質粒子610A:導電材620A:バインダ630A=93:4:3にした(図11参照)。負極シート240は、負極集電体241の両面に負極活物質層243が形成されている。負極活物質層243の乾燥後の目付量は、負極集電体241の両面を合わせて17mg/cmである。また、負極活物質層243のプレス後(圧延後)の密度は1.4g/cmである。 The composition ratio (mass ratio (wt%)) of the positive electrode active material layer 223A was positive electrode active material particles 610A: conductive material 620A: binder 630A = 93: 4: 3 (see FIG. 11). In the negative electrode sheet 240, the negative electrode active material layer 243 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 241. The weight per unit area of the negative electrode active material layer 243 after drying is 17 mg / cm 2 in total on both surfaces of the negative electrode current collector 241. The density of the negative electrode active material layer 243 after pressing (after rolling) is 1.4 g / cm 3 .

<負極シート240、負極シート240を用意する工程>
また、負極シート240を用意する工程は、負極活物質粒子710とバインダ730を少なくとも含む負極活物質層243が、負極集電体241に形成された負極シート240を用意する工程である。ここで、負極シート240では、負極活物質粒子710としてのグラファイト、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)、バインダとしてスチレン・ブタジエンゴム(SBR)を用いた。正極活物質層223Aの組成比(質量比(wt%))は、グラファイト:CMC:SBR=98:1:1とした。負極シート240は、負極集電体241の両面に負極活物質層243が形成されている。負極活物質層243の乾燥後の目付量は、負極集電体241の両面を合わせて17mg/cmである。また、負極活物質層243のプレス後(圧延後)の密度は1.4g/cmである。
<The process of preparing the negative electrode sheet 240 and the negative electrode sheet 240>
The step of preparing the negative electrode sheet 240 is a step of preparing the negative electrode sheet 240 in which the negative electrode active material layer 243 including at least the negative electrode active material particles 710 and the binder 730 is formed on the negative electrode current collector 241. Here, in the negative electrode sheet 240, graphite as the negative electrode active material particles 710, carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener, and styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder were used. The composition ratio (mass ratio (wt%)) of the positive electrode active material layer 223A was graphite: CMC: SBR = 98: 1: 1. In the negative electrode sheet 240, the negative electrode active material layer 243 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 241. The weight per unit area of the negative electrode active material layer 243 after drying is 17 mg / cm 2 in total on both surfaces of the negative electrode current collector 241. The density of the negative electrode active material layer 243 after pressing (after rolling) is 1.4 g / cm 3 .

<電極体を形成する工程>
電極体を形成する工程は、セパレータ262、264を介在させた状態で、正極活物質層223Aと負極活物質層243とが対向するように、正極シート220Aと負極シート240が重ねられた電極体(捲回電極体200A)を形成する工程である。ここでは、セパレータ262、264は、上述した評価用セルと同様のものを用いており、セパレータとしては、ポリプロピレン(PP)と、ポリエチレン(PE)の三層構造(PP/PE/PP)の多孔質シートからなるセパレータを用いた。
<Step of forming electrode body>
The step of forming the electrode body is an electrode body in which the positive electrode sheet 220A and the negative electrode sheet 240 are stacked so that the positive electrode active material layer 223A and the negative electrode active material layer 243 face each other with the separators 262 and 264 interposed therebetween. This is a step of forming (rolled electrode body 200A). Here, the separators 262 and 264 are the same as those in the evaluation cell described above, and the separator is a porous structure of three layers (PP / PE / PP) of polypropylene (PP) and polyethylene (PE). A separator made of a quality sheet was used.

≪組み立て≫
<電極体を電池ケースに収容する工程>
上記で作製した負極シート240と、正極シート220Aと、セパレータ262、264とを用い、セパレータ262、264を介在させた状態で、正極シート220Aと負極シート240とを積層して捲回した捲回電極体200Aを作製した。そして、捲回電極体200Aを扁平に押し曲げて角型の電池ケース300Aに収容し、非水電解液を注液して封口した。ここで、非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)とを、所定の体積比(EC:DMC=3:7)で混合溶媒に、リチウム塩としての1mol/LのLiPFを溶解させた電解液を用いた。ここでは、定格容量が凡そ5Ahとなるように角型電池を構築した。
≪Assembly≫
<The process of accommodating an electrode body in a battery case>
Using the negative electrode sheet 240 prepared above, the positive electrode sheet 220A, and the separators 262 and 264, the positive electrode sheet 220A and the negative electrode sheet 240 are stacked and wound with the separators 262 and 264 interposed therebetween. An electrode body 200A was produced. Then, the wound electrode body 200A was pushed and bent flatly and accommodated in a rectangular battery case 300A, and a nonaqueous electrolytic solution was injected and sealed. Here, as the non-aqueous electrolyte, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed in a predetermined volume ratio (EC: DMC = 3: 7) and 1 mol / L as a lithium salt. An electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved was used. Here, the prismatic battery was constructed so that the rated capacity was about 5 Ah.

≪初期充放電≫
ここでは、上記のように構築された角型電池に次の手順1、2による充放電を行なう。
手順1:1.5C(7.5A)の定電流充電にて4.1Vに到達するまで一気に充電する。その後、5分間休止する。
手順2:手順1の後、同じく1.5C(7.5A)の定電流充電にて3.0Vまで一気に放電する。
≪Initial charge / discharge≫
Here, the square battery constructed as described above is charged and discharged by the following procedures 1 and 2.
Procedure 1: It charges at a stretch until it reaches 4.1V by constant current charge of 1.5C (7.5A). Then rest for 5 minutes.
Procedure 2: After Procedure 1, the battery is discharged at a stretch to 3.0 V at a constant current charge of 1.5 C (7.5 A).

≪容量維持率(サイクル後容量維持率)≫
ここで容量維持率(サイクル後容量維持率)は、所定の充放電サイクルの前後において、それぞれ所定の充電状態に調整された評価用セルを基に容量を評価する。ここでは、所定の充放電サイクル前の評価用セルの容量を「初期容量」とし、所定の充放電サイクル後の評価用セルの容量を「サイクル後容量」としている。「容量維持率」は、「サイクル後容量」を「初期容量」で割った値である。ここでは、60℃の温度環境において、3.0Vから4.1Vの範囲において4Cの定電流で放電と充電を所定のサイクル数繰り返した場合である。
「容量維持率」=「サイクル後容量」/「初期容量」;
≪Capacity maintenance ratio (capacity maintenance ratio after cycle) ≫
Here, the capacity maintenance rate (capacity maintenance rate after cycle) evaluates the capacity based on evaluation cells adjusted to a predetermined charge state before and after a predetermined charge / discharge cycle. Here, the capacity of the evaluation cell before a predetermined charge / discharge cycle is defined as “initial capacity”, and the capacity of the evaluation cell after a predetermined charge / discharge cycle is defined as “post-cycle capacity”. “Capacity maintenance ratio” is a value obtained by dividing “capacity after cycle” by “initial capacity”. In this case, in a temperature environment of 60 ° C., discharging and charging are repeated a predetermined number of cycles at a constant current of 4 C in the range of 3.0 V to 4.1 V.
“Capacity maintenance ratio” = “Capacity after cycle” / “Initial capacity”;

ここで、評価用セルの容量は、25℃の温度環境において、SOC100%(4.1V)に調整された評価用セルを基に測定した放電容量である。ここで、「放電容量」は、それぞれ25℃の温度環境において、4.1V(SOC100%)から3.0V(SOC0%)まで1Cの定電流で放電させ、続いて合計放電時間が2時間となるまで定電圧で放電させた際に測定される積算容量(積算放電量)である。   Here, the capacity of the evaluation cell is a discharge capacity measured based on the evaluation cell adjusted to SOC 100% (4.1 V) in a temperature environment of 25 ° C. Here, the “discharge capacity” is a discharge at a constant current of 1 C from 4.1 V (SOC 100%) to 3.0 V (SOC 0%) in a temperature environment of 25 ° C., respectively, followed by a total discharge time of 2 hours. It is the integrated capacity (integrated discharge amount) measured when discharging at a constant voltage until the time.

図19では、かかるサンプル1について、結晶子径f2が約580Åの正極活物質粒子610Aを用いられ、比f3/f2が、凡そ0.6の場合をAとしている。さらに、ここでは、かかるサンプル1について、結晶子径f2が約580Åの正極活物質粒子610Aを用いる他、さらに結晶子径f2が異なる正極活物質粒子610Aを用いて正極シート220Aを形成し、それぞれ角型電池を構築した。そして、構築された角型電池について、上述した初期充放電の後で、それぞれ容量維持率を測定した。図19では、かかるサンプル1の群に属する角型電池について、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2と、容量維持率との関係を「△」でプロットした。   In FIG. 19, for sample 1, positive electrode active material particles 610A having a crystallite diameter f2 of about 580 mm are used, and the ratio f3 / f2 is about 0.6. Further, here, in addition to using the positive electrode active material particles 610A having a crystallite diameter f2 of about 580 mm for the sample 1, the positive electrode sheets 220A are formed using the positive electrode active material particles 610A having different crystallite diameters f2, A square battery was constructed. And the capacity | capacitance maintenance factor was measured about the constructed square battery, respectively after the initial stage charge / discharge mentioned above. In FIG. 19, the relationship between the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A and the capacity retention rate is plotted with “Δ” for the prismatic batteries belonging to the group of Sample 1.

この場合、正極活物質層223Aの密度が小さく、かつ、結晶子径f2が約580Åと小さく、さらに、結晶子径f2が約580Åに対して、導電材620の一次粒子径が相当程度と小さい。このため、Aのプロットで示されるように、極めて高い容量維持率を実現できる。かかるサンプル1の群では、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2が大きくなるにつれて、徐々に容量維持率が低下するが、凡そ比f3/f2が、凡そ0.3程度となる領域でも、高い容量維持率を実現されている。   In this case, the density of the positive electrode active material layer 223A is small, the crystallite diameter f2 is as small as about 580 mm, and the primary particle diameter of the conductive material 620 is considerably small with respect to the crystallite diameter f2 of about 580 mm. . For this reason, as shown by the plot of A, an extremely high capacity maintenance rate can be realized. In the sample 1 group, the capacity retention rate gradually decreases as the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A increases, but the ratio f3 / f2 is high even in a region where the ratio is approximately 0.3. Capacity maintenance rate is realized.

≪サンプル2≫
サンプル2は、正極活物質層223Aの密度を2.52g/cmとし、正極活物質層223Aの導電材620Aとしてのアセチレンブラックの一次粒子径を48nmとした。また、角型電池は、特に拘束せず(拘束圧P=0)、また上述した初期充放電の充放電レートを、約1/3C(1.67A)とした。サンプル2では、特に言及しない他の構成についてサンプル1と同じとした。
≪Sample 2≫
In Sample 2, the density of the positive electrode active material layer 223A was 2.52 g / cm 3, and the primary particle diameter of acetylene black as the conductive material 620A of the positive electrode active material layer 223A was 48 nm. Further, the prismatic battery is not particularly restricted (restraint pressure P = 0), and the charge / discharge rate of the initial charge / discharge described above is set to about 1/3 C (1.67 A). In Sample 2, the other configurations not particularly mentioned are the same as those in Sample 1.

図19では、かかるサンプル2について、結晶子径f2が約580Åの正極活物質粒子610Aを用いられ、比f3/f2が、凡そ0.83の場合をBとしている。さらに、ここでは、かかるサンプル2について、結晶子径f2が約580Åの正極活物質粒子610Aを用いる他、さらに結晶子径f2が異なる正極活物質粒子610Aを用いて正極シート220Aを形成し、それぞれ角型電池を構築した。そして、構築された角型電池について、上述した初期充放電の後で、それぞれ容量維持率を測定した。図19では、かかるサンプル2の群に属する角型電池について、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2と、容量維持率との関係を「◇」でプロットした。   In FIG. 19, for sample 2, positive electrode active material particles 610A having a crystallite diameter f2 of about 580 mm are used, and B is set to B when the ratio f3 / f2 is about 0.83. Further, here, for Sample 2, in addition to using positive electrode active material particles 610A having a crystallite diameter f2 of about 580 mm, further forming positive electrode sheets 220A using positive electrode active material particles 610A having different crystallite diameters f2, A square battery was constructed. And the capacity | capacitance maintenance factor was measured about the constructed square battery, respectively after the initial stage charge / discharge mentioned above. In FIG. 19, the relationship between the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A and the capacity retention rate is plotted with “◇” for the prismatic batteries belonging to the group of Sample 2.

ここで、かかるサンプル2では、サンプル1に比べてアセチレンブラックの一次粒子径が大きいが、比f3/f2が、凡そ0.83程度である。この場合、ハイレートでの充放電サイクルに対して、サンプル1ほどではないが、85%以上の高い容量維持率が確保されている。特に、ここでは、導電材620A(アセチレンブラック)の一次粒子径f3が48nmであり、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2が1000Åでも、比f3/f2が0.48である。このように、比f3/f2のバランスがよいと容量維持率が高くなると考えられる。   Here, in Sample 2, the primary particle diameter of acetylene black is larger than that in Sample 1, but the ratio f3 / f2 is about 0.83. In this case, a high capacity maintenance rate of 85% or more is secured for the charge / discharge cycle at a high rate, although not as high as that of the sample 1. In particular, here, even when the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A (acetylene black) is 48 nm, and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is 1000 mm, the ratio f3 / f2 is 0.48. As described above, it is considered that the capacity retention rate increases when the ratio f3 / f2 is well balanced.

しかしながら、サンプル1、サンプル2の何れでも、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2がさらに大きくなると、比f3/f2が小さくなる。そして、比f3/f2がある程度小さくなり、導電材620A(アセチレンブラック)の一次粒子径f3と、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2とのバランスが崩れると、ハイレート充放電にサイクルに対して、容量維持率が著しく低くなる。これは、正極活物質粒子610Aの一次粒子800レベルでの割れに対して、抵抗が著しく増加していることを意味している。   However, in both sample 1 and sample 2, when the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is further increased, the ratio f3 / f2 is decreased. When the ratio f3 / f2 is reduced to some extent and the balance between the primary particle diameter f3 of the conductive material 620A (acetylene black) and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is lost, the high-rate charge / discharge cycle is reduced. As a result, the capacity retention rate is significantly reduced. This means that the resistance is remarkably increased against cracking at the level of the primary particles 800 of the positive electrode active material particles 610A.

また、サンプル3では、正極活物質層223Aの密度が、3.24g/cmと、サンプル2に比べて密度が大きい場合である。サンプル3は、他はサンプル2と概ね同じ条件で構築されている。図19では、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2が約580Åの正極活物質粒子610Aを用いられ、比f3/f2が凡そ0.83の場合をCとしている。この場合は、サンプル3では、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2が580Åである場合に、容量維持率が低い。これは、正極活物質層223Aの密度が高く、正極活物質層223A中に含まれた電解液が少ない。このため、正極活物質層223Aにおいて、リチウムイオンの拡散抵抗が高く、ハイレートでの充放電では、抵抗が高くなるためだと考えられる。 In Sample 3, the density of the positive electrode active material layer 223A is 3.24 g / cm 3, which is higher than that of Sample 2. The sample 3 is constructed under substantially the same conditions as the sample 2 except for the above. In FIG. 19, C is used when the positive electrode active material particles 610A in which the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is about 580 mm and the ratio f3 / f2 is about 0.83. In this case, in the sample 3, when the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A is 580 mm, the capacity retention rate is low. This is because the density of the positive electrode active material layer 223A is high and the electrolytic solution contained in the positive electrode active material layer 223A is small. For this reason, in the positive electrode active material layer 223A, the diffusion resistance of lithium ions is high, and it is considered that the resistance increases during charge / discharge at a high rate.

なお、図19では、かかるサンプル3について、結晶子径f2が約580Åの正極活物質粒子610Aを用いる他、さらに結晶子径f2が異なる正極活物質粒子610Aを用いて正極シート220Aを形成し、それぞれ角型電池を構築した。そして、構築された角型電池について、上述した初期充放電の後で、それぞれ容量維持率を測定した。図19では、かかるサンプル3の群に属する角型電池について、正極活物質粒子610Aの結晶子径f2と、容量維持率との関係を「○」でプロットした。   In addition, in FIG. 19, in addition to using the positive electrode active material particles 610A having a crystallite diameter f2 of about 580 mm for the sample 3, the positive electrode sheet 220A is formed using the positive electrode active material particles 610A having a different crystallite diameter f2. Square batteries were constructed for each. And the capacity | capacitance maintenance factor was measured about the constructed square battery, respectively after the initial stage charge / discharge mentioned above. In FIG. 19, the relationship between the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles 610A and the capacity retention rate is plotted with “◯” for the prismatic batteries belonging to the group of Sample 3.

以上、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aを説明したが、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池100Aは、種々の変更が可能である。   The lithium ion secondary battery 100A according to one embodiment of the present invention has been described above, but the lithium ion secondary battery 100A according to one embodiment of the present invention can be variously modified.

≪正極活物質粒子610A≫
例えば、正極活物質粒子610Aは、層状構造のリチウム遷移金属酸化物であるとよい。この場合、リチウム遷移金属酸化物は、Ni、CoおよびMnを含んでいるとよい。このようなリチウム遷移金属酸化物からなる正極活物質粒子610Aを用いることによって、上述した正極活物質層223Aの密度f1、前記正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、前記導電材の一次粒子径f3と前記正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2についての傾向がより確実に得られる。
<< Positive electrode active material particles 610A >>
For example, the positive electrode active material particles 610A may be a lithium transition metal oxide having a layered structure. In this case, the lithium transition metal oxide may contain Ni, Co, and Mn. By using the positive electrode active material particles 610A made of such a lithium transition metal oxide, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A described above, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is f2 ≦ 1200Å, and The tendency about the ratio f3 / f2 of the primary particle diameter f3 of the said electrically conductive material and the crystallite diameter f2 of the said positive electrode active material particle is obtained more reliably.

より具体的には、リチウム遷移金属酸化物は、Li1+xNiCoMn(1−y−z)γとして含む層状構造の化合物であり、ここで、0≦x≦0.2、0.1<y<0.9、0.1<z<0.4であり、Mは、添加物であり、0≦γ≦0.01であり、Mは、Zr、W、Mg、Ca、Na、Fe、Cr、Zn、Si、Sn、Al、BおよびFからなる群より選ばれた少なくとも一種類の添加物であるとよい。 More specifically, the lithium transition metal oxide is a compound having a layer structure including Li 1 + x Ni y Co z Mn (1-yz) M γ O 2 , where 0 ≦ x ≦ 0. .2, 0.1 <y <0.9, 0.1 <z <0.4, M is an additive, 0 ≦ γ ≦ 0.01, and M is Zr, W, It may be at least one kind of additive selected from the group consisting of Mg, Ca, Na, Fe, Cr, Zn, Si, Sn, Al, B and F.

また、上述した正極活物質層223Aの密度f1、前記正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1000Åであり、かつ、前記導電材の一次粒子径f3と前記正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2についての傾向は、上述した18650型の電池、角型に限定されず、他のサイズの円筒型電池、角型電池、さらにラミネート型などの他の形状の電池においても、同じような傾向が得られうる。したがって、本発明は、18650型の評価用セルに限定されず、広く他のサイズの円筒型電池、角型やラミネート型などの他の形状の電池において適用できる。   Further, the density f1 of the positive electrode active material layer 223A described above, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles are f2 ≦ 1000Å, and the primary particle diameter f3 of the conductive material and the crystallite diameter of the positive electrode active material particles The tendency of the ratio f3 / f2 with respect to f2 is not limited to the 18650 type battery and the square type described above, but also in other shapes such as a cylindrical battery, a square battery, and a battery of another shape such as a laminate type. A similar trend can be obtained. Therefore, the present invention is not limited to the 18650 type evaluation cell, and can be widely applied to cylindrical batteries of other sizes, batteries of other shapes such as a square type and a laminate type.

≪非水系二次電池の製造方法≫
以上のように、非水系二次電池の製造方法は、正極シートを用意する工程と、負極シートを用意する工程と、電極体を形成する工程と、電極体を電池ケースに収容する工程とを少なくとも含んでいるとよい。
≪Method for manufacturing non-aqueous secondary battery≫
As described above, the method for manufacturing a non-aqueous secondary battery includes a step of preparing a positive electrode sheet, a step of preparing a negative electrode sheet, a step of forming an electrode body, and a step of housing the electrode body in a battery case. It is good to include at least.

ここで、正極シートを用意する工程は、正極活物質粒子と導電材とバインダとを少なくとも含む正極活物質層が正極集電体に形成された正極シートを用意する工程である。負極シートを用意する工程は、負極活物質粒子とバインダを少なくとも含む負極活物質層が負極集電体に形成された負極シートを用意する工程である。電極体を形成する工程は、セパレータを介在させた状態で、正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、正極シートと負極シートが重ねられた電極体を形成する工程である。   Here, the step of preparing a positive electrode sheet is a step of preparing a positive electrode sheet in which a positive electrode active material layer including at least positive electrode active material particles, a conductive material, and a binder is formed on a positive electrode current collector. The step of preparing the negative electrode sheet is a step of preparing a negative electrode sheet in which a negative electrode active material layer including at least negative electrode active material particles and a binder is formed on a negative electrode current collector. The step of forming the electrode body is a step of forming an electrode body in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are stacked such that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other with a separator interposed therebetween.

この非水系二次電池の製造方法では、正極シートを用意する工程で用意される正極シートにおいて、正極活物質層の密度f1がf1≦2.85g/cmである。また、正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、導電材の一次粒子径f3と正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である。これにより、特にハイレートでの充放電サイクルに対して、抵抗上昇を小さく抑えることができ、容量を高く維持することができる非水系二次電池を提供することができる。 In this non-aqueous secondary battery manufacturing method, in the positive electrode sheet prepared in the step of preparing the positive electrode sheet, the density f1 of the positive electrode active material layer is f1 ≦ 2.85 g / cm 3 . Moreover, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles included in the positive electrode active material layer is f2 ≦ 1200 mm, and the ratio of the primary particle diameter f3 of the conductive material to the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is f3 / f2. Is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. Accordingly, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery that can suppress an increase in resistance to a high rate charge / discharge cycle and maintain a high capacity.

また、この場合、さらに正極シートを用意する工程で用意される正極シートは、正極活物質層の密度f1が2.20g/cm≦f1であるとよい。これにより、正極活物質層223Aは所要の剛性が確保される。ハイレートでの充放電サイクルに対して、より安定した性能が得られうる。 In this case, the positive electrode sheet prepared in the step of preparing the positive electrode sheet preferably has a density f1 of the positive electrode active material layer of 2.20 g / cm 3 ≦ f1. Thereby, the required rigidity of the positive electrode active material layer 223A is ensured. More stable performance can be obtained for charge / discharge cycles at a high rate.

さらに、電極体を電池ケースに収容する工程の後で、正極集電体と負極集電体とに電位差を付与する初期充電工程を含み、当該初期充電工程では1C以上の充電速度で充電するとよい。これにより、当該初期充電工程において、正極活物質粒子の一次粒子レベルに割れを予め生じさせることができる。そして、上述したように、正極活物質層の密度f1がf1≦2.85g/cmであり、また、正極活物質層に含まれる正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、導電材の一次粒子径f3と正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9であることと合わせて、特にハイレートでの充放電サイクルに対して、より低抵抗かつ高容量を維持できる非水系二次電池が得られる。 Further, after the step of housing the electrode body in the battery case, it includes an initial charging step of applying a potential difference between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and the initial charging step may be performed at a charging rate of 1 C or more. . Thereby, in the said initial stage charge process, a crack can be produced beforehand in the primary particle level of positive electrode active material particle. As described above, the density f1 of the positive electrode active material layer is f1 ≦ 2.85 g / cm 3 , and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles contained in the positive electrode active material layer is f2 ≦ 1200Å. In addition, the ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9. Thus, a non-aqueous secondary battery capable of maintaining a lower resistance and a higher capacity with respect to the charge / discharge cycle is obtained.

以上、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明したが、本発明に係る非水系二次電池は、特に言及されない限りにおいて、上述したリチウムイオン二次電池に限定されない。   The lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention has been described above, but the non-aqueous secondary battery according to the present invention is not limited to the above-described lithium ion secondary battery unless otherwise specified.

ここで開示される非水系二次電池は、特に、4C程度のハイレートでの充放電サイクルに対して、抵抗上昇率を低く抑え、かつ、容量を高く維持することができる。このため、特にハイレートでの充放電が繰り返される用途、例えば、ハイブリッド車(プラグインハイブリッド車を含む)や電気自動車などにおいて、駆動輪を電動モータで駆動させる車両駆動用電池として好適である。かかる車両駆動用電池の用途においては、加速時には、高出力で放電することが求められ、減速時には回生されるエネルギを急速に充電することが求められる。ここで開示される非水系二次電池は、かかるハイレートで充放電が繰り返される用途において抵抗上昇を低く抑えることができ、さらに容量を高く維持できる。したがって、図20に示されるように、かかる非水系二次電池10(当該非水系二次電池10を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。)を電源(車両駆動用電池)として備える車両1000(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車のような電動機を備える自動車)を提供することができる。   The non-aqueous secondary battery disclosed herein can keep the capacity increase high while keeping the resistance increase rate low, especially for charge / discharge cycles at a high rate of about 4C. For this reason, it is suitable as a battery for driving a vehicle in which driving wheels are driven by an electric motor in an application where charging / discharging at a high rate is repeated, for example, in a hybrid vehicle (including a plug-in hybrid vehicle) or an electric vehicle. In the use of such a vehicle driving battery, it is required to discharge at a high output during acceleration, and to rapidly charge the regenerated energy during deceleration. The non-aqueous secondary battery disclosed herein can keep the increase in resistance low in applications where charge and discharge are repeated at such a high rate, and can maintain a high capacity. Therefore, as shown in FIG. 20, the non-aqueous secondary battery 10 (which may be in the form of an assembled battery formed by connecting a plurality of non-aqueous secondary batteries 10 in series) is used as a power source (vehicle drive). A vehicle 1000 (typically, an automobile including an electric motor such as an automobile, in particular, a hybrid automobile or an electric automobile) can be provided.

10 非水系二次電池
60 組電池
61 スペーサ
67 接続具
68,69 エンドプレート
71 拘束バンド
72 ビス
100、100A リチウムイオン二次電池(非水系二次電池)
200、200A 捲回電極体
220、220A 正極シート
221、221A 正極集電体
222、222A 未塗工部
223、223A 正極活物質層
240 負極シート
241 負極集電体
242 未塗工部
243 負極活物質層
262 セパレータ
264 セパレータ
280 電解液
290 充電器
300、300A 電池ケース
310 隙間
320 容器本体
320a、320b 幅広面
340 蓋体
350 注液孔
352 封止キャップ
360 安全弁
420 正極端子(電極端子)
440 負極端子(電極端子)
610、610A 正極活物質粒子
620、620A 導電材
630、630A バインダ
710 負極活物質粒子
730 バインダ
800 一次粒子
810 結晶子
1000 車両
WL 捲回軸
10 non-aqueous secondary battery 60 assembled battery 61 spacer 67 connector 68, 69 end plate 71 restraint band 72 screw 100, 100A lithium ion secondary battery (non-aqueous secondary battery)
200, 200A Winding electrode body 220, 220A Positive electrode sheet 221, 221A Positive electrode current collector 222, 222A Uncoated part 223, 223A Positive electrode active material layer 240 Negative electrode sheet 241 Negative electrode current collector 242 Uncoated part 243 Negative electrode active material Layer 262 Separator 264 Separator 280 Electrolyte 290 Battery charger 300, 300A Battery case 310 Crevice 320 Container body 320a, 320b Wide surface 340 Lid 350 Injection liquid hole 352 Sealing cap 360 Safety valve 420 Positive electrode terminal (electrode terminal)
440 Negative terminal (electrode terminal)
610, 610A Positive electrode active material particles 620, 620A Conductive material 630, 630A Binder 710 Negative electrode active material particles 730 Binder 800 Primary particles 810 Crystallite 1000 Vehicle WL Winding axis

Claims (11)

正極集電体と、
前記正極集電体に形成された正極活物質層と、
前記正極活物質層に含まれた正極活物質粒子および導電材と、
を備え、
前記正極活物質層の密度f1が、f1≦2.85g/cmであり、
さらに、前記正極活物質層中において、前記正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、前記導電材の一次粒子径f3と前記正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である、
非水系二次電池。
A positive electrode current collector;
A positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector;
Positive electrode active material particles and conductive material contained in the positive electrode active material layer;
With
The positive electrode active material layer has a density f1 of f1 ≦ 2.85 g / cm 3 ,
Furthermore, in the positive electrode active material layer, the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is f2 ≦ 1200 mm, and the primary particle diameter f3 of the conductive material and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles are The ratio f3 / f2 is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9,
Non-aqueous secondary battery.
前記正極活物質層の密度f1が、2.20g/cm≦f1である、請求項1に記載された非水系二次電池。 The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein a density f1 of the positive electrode active material layer is 2.20 g / cm 3 ≦ f1. 前記正極活物質層には、0.05MPa≦f4≦10MPaの面圧が作用している、請求項1または2に記載された非水系二次電池。   The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein a surface pressure of 0.05 MPa ≦ f4 ≦ 10 MPa is applied to the positive electrode active material layer. 前記正極活物質粒子は、層状構造のリチウム遷移金属酸化物である、請求項1から3までの何れか一項に記載された非水系二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode active material particles are a lithium transition metal oxide having a layered structure. 前記リチウム遷移金属酸化物は、Ni、CoおよびMnを含む化合物である、請求項4に記載された非水系二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to claim 4, wherein the lithium transition metal oxide is a compound containing Ni, Co, and Mn. 前記リチウム遷移金属酸化物は、Li1+xNiCoMn(1−y−z)γ2として含む層状構造の化合物であり、
ここで、0≦x≦0.2、0.1<y<0.9、0.1<z<0.4であり、0≦γ≦0.01であり、
Mは、Zr、W、Mg、Ca、Na、Fe、Cr、Zn、Si、Sn、Al、BおよびFからなる群より選ばれた少なくとも一種類の添加物である、請求項1から5までの何れか一項に記載された非水系二次電池。
The lithium transition metal oxide is a compound having a layer structure including Li 1 + x Ni y Co z Mn (1-yz) M γ O 2 .
Here, 0 ≦ x ≦ 0.2, 0.1 <y <0.9, 0.1 <z <0.4, 0 ≦ γ ≦ 0.01,
M is at least one additive selected from the group consisting of Zr, W, Mg, Ca, Na, Fe, Cr, Zn, Si, Sn, Al, B, and F. The non-aqueous secondary battery described in any one of the above.
請求項1から6までの何れか一項に記載された非水系二次電池が複数組み合わされた組電池。   An assembled battery in which a plurality of the non-aqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 6 are combined. 請求項1から6までの何れか一項に記載された非水系二次電池、又は、請求項7に記載された組電池を備えた車両駆動用電池。   A vehicle driving battery comprising the nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 6 or the assembled battery according to claim 7. 正極活物質粒子と導電材とバインダとを少なくとも含む正極活物質層が正極集電体に形成された正極シートを用意する工程と、
負極活物質粒子とバインダを少なくとも含む負極活物質層が負極集電体に形成された負極シートを用意する工程と、
セパレータを介在させた状態で、前記正極活物質層と前記負極活物質層とが対向するように、前記正極シートと前記負極シートが重ねられた電極体を形成する工程と、
前記電極体を電池ケースに収容する工程と
を少なくとも含み、
前記正極シートを用意する工程で用意される正極シートが、
前記正極活物質層の密度f1が、f1≦2.85g/cmであり、
前記正極活物質層に含まれる前記正極活物質粒子の結晶子径f2がf2≦1200Åであり、かつ、
前記導電材の一次粒子径f3と前記正極活物質粒子の結晶子径f2との比f3/f2が0.32≦(f3/f2)≦0.9である、
非水系二次電池の製造方法。
Preparing a positive electrode sheet in which a positive electrode active material layer including at least a positive electrode active material particle, a conductive material, and a binder is formed on a positive electrode current collector;
Preparing a negative electrode sheet in which a negative electrode active material layer containing at least negative electrode active material particles and a binder is formed on a negative electrode current collector;
Forming an electrode body in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are stacked such that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other with a separator interposed therebetween;
Containing at least the electrode body in a battery case,
The positive electrode sheet prepared in the step of preparing the positive electrode sheet,
The positive electrode active material layer has a density f1 of f1 ≦ 2.85 g / cm 3 ,
The crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles contained in the positive electrode active material layer is f2 ≦ 1200Å, and
The ratio f3 / f2 between the primary particle diameter f3 of the conductive material and the crystallite diameter f2 of the positive electrode active material particles is 0.32 ≦ (f3 / f2) ≦ 0.9.
A method for producing a non-aqueous secondary battery.
前記正極シートを用意する工程で用意される正極シートが、
前記正極活物質層の密度f1が、2.20g/cm≦f1である、請求項9に記載された非水系二次電池。
The positive electrode sheet prepared in the step of preparing the positive electrode sheet,
The nonaqueous secondary battery according to claim 9, wherein a density f1 of the positive electrode active material layer is 2.20 g / cm 3 ≦ f1.
前記電極体を電池ケースに収容する工程の後で、
前記正極集電体と負極集電体とに電位差を付与する初期充電工程を含み、
当該初期充電工程では1C以上の充電速度で充電する、請求項9または10に記載された非水系二次電池の製造方法。
After the step of housing the electrode body in a battery case,
Including an initial charging step of providing a potential difference between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector,
The manufacturing method of the non-aqueous secondary battery according to claim 9 or 10, wherein charging is performed at a charging speed of 1C or more in the initial charging step.
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