JP2013157126A - Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery and a method for manufacturing the same.
リチウムイオン二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。現在、リチウムイオン二次電池としては、リチウム及び遷移金属を含む複合酸化物からなる正極活物質と、炭素材料からなる負極活物質と、非水電解液とを有するものが主流となっている(例えば、特許文献1参照)。 Lithium ion secondary batteries are attracting attention as power sources for portable devices and as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. At present, as the lithium ion secondary battery, a battery having a positive electrode active material made of a composite oxide containing lithium and a transition metal, a negative electrode active material made of a carbon material, and a non-aqueous electrolyte is mainly used ( For example, see Patent Document 1).
ところで、正極活物質として、Li2MnO3を含む正極活物質を用いることで、電池の容量(初期容量)を大きくすることが可能となる。
ところが、Li2MnO3を含む正極活物質を用いた場合、充放電の繰り返しによって電池容量が大きく低下する虞があった。
By the way, by using a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 as the positive electrode active material, the capacity (initial capacity) of the battery can be increased.
However, when a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 is used, there is a possibility that the battery capacity is greatly reduced by repeated charge and discharge.
具体的には、Li2MnO3を含む正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池では、充放電時に、Li2MnO3 から酸素脱離が生じる。脱離した酸素は、負極表面で還元され、酸素ラジカルとなる。この酸素ラジカルは、負極活物質の表面に形成されているSEI被膜を分解する。 Specifically, in the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material containing Li 2 MnO 3, during charge and discharge, oxygen desorption occurs from Li 2 MnO 3. The desorbed oxygen is reduced on the negative electrode surface to become oxygen radicals. This oxygen radical decomposes the SEI film formed on the surface of the negative electrode active material.
リチウムイオン二次電池では、負極活物質表面のSEI被膜の一部が分解される(消失する)と、これを補うため、非水電解液中のLi塩等によってSEI被膜が形成される。換言すれば、分解によって消失したSEI被膜を補充するため、非水電解液中のLi塩が消費される。その結果、電池容量が低下してしまう。 In the lithium ion secondary battery, when a part of the SEI film on the surface of the negative electrode active material is decomposed (disappears), the SEI film is formed by Li salt or the like in the non-aqueous electrolyte solution. In other words, the Li salt in the non-aqueous electrolyte is consumed to replenish the SEI film that has disappeared due to decomposition. As a result, the battery capacity is reduced.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、Li2MnO3を含む正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池において、電池容量が低下し難いリチウムイオン二次電池、及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present situation, and in a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , a lithium ion secondary battery in which battery capacity is unlikely to decrease, and its manufacture It aims to provide a method.
本発明の一態様は、Li2MnO3を含む正極活物質と負極活物質とを収容した電池内に、非水電解液を注入する注液工程と、上記注液工程の後、上記電池の初期充放電を行うことにより、上記負極活物質の表面にSEI被膜を形成するコンディショニング工程と、を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法であって、上記コンディショニング工程の後、上記電池内の上記非水電解液中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加するリチウムイオン二次電池の製造方法である。 One embodiment of the present invention includes a liquid injection step of injecting a non-aqueous electrolyte into a battery containing a positive electrode active material and a negative electrode active material containing Li 2 MnO 3 , and after the liquid injection step, A conditioning step of forming an SEI film on the surface of the negative electrode active material by performing initial charge and discharge, and a method of manufacturing a lithium ion secondary battery, wherein after the conditioning step, the non-ion in the battery This is a method for producing a lithium ion secondary battery in which an oxygen radical trapping agent is added to a water electrolyte.
上述の製造方法では、コンディショニング工程の後、電池内に収容されている非水電解液中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加する。すなわち、負極活物質の表面にSEI(Solid Electrolyte Interface)被膜を形成した後、非水電解液中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加する。 In the manufacturing method described above, an oxygen radical trapping agent is added to the non-aqueous electrolyte contained in the battery after the conditioning process. That is, after forming a SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the surface of the negative electrode active material, an oxygen radical trapping agent is added to the non-aqueous electrolyte.
このため、上述の製造方法により製造したリチウムイオン二次電池では、その充放電時にLi2MnO3 から脱離した酸素由来の(負極表面で還元された)酸素ラジカルを、酸素ラジカルトラップ剤によって、適切に捕捉(トラップ)することができる。これにより、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解を抑制することができ、その結果、電池容量の低下を抑制することができる。「分解によって消失したSEI被膜を補充するための、非水電解液中のLi塩由来のSEI被膜が形成される反応」が抑制されるからである。 For this reason, in the lithium ion secondary battery manufactured by the above-described manufacturing method, oxygen radicals (reduced on the negative electrode surface) desorbed from Li 2 MnO 3 during the charge and discharge are reduced by oxygen radical trapping agents. Appropriate trapping is possible. Thereby, decomposition | disassembly of the SEI film by oxygen radical can be suppressed, As a result, the fall of battery capacity can be suppressed. This is because the “reaction for forming the SEI coating derived from the Li salt in the non-aqueous electrolyte for replenishing the SEI coating that has disappeared due to decomposition” is suppressed.
なお、酸素ラジカルトラップ剤とは、酸素ラジカルをトラップ(捕捉)する性質を有する物質であり、具体的には、酸素ラジカルと反応してこれを安定化させる物質である。
酸素ラジカルトラップ剤としては、下記の電子吸引性基のいずれかを分子構造内に有する有機化合物を用いることができる。
電子吸引性基;−CF3、−NR2、−CO2R、−OR、−X
ここで、Rは、アルキル基またはアルキレン基であり、Xは、F、Cl、Br、またはIである。
The oxygen radical trapping agent is a substance having a property of trapping (capturing) oxygen radicals, and specifically, a substance that reacts with oxygen radicals to stabilize it.
As the oxygen radical trapping agent, an organic compound having any of the following electron-withdrawing groups in the molecular structure can be used.
Electron withdrawing group; —CF 3 , —NR 2 , —CO 2 R, —OR, —X
Here, R is an alkyl group or an alkylene group, and X is F, Cl, Br, or I.
また、コンディショニング工程を行うときの電池内(非水電解液中)には、酸素ラジカルトラップ剤は含まれていない。従って、注液工程では、酸素ラジカルトラップ剤を含有しない非水電解液を、電池内に注入している。 Further, the oxygen radical trapping agent is not contained in the battery (in the non-aqueous electrolyte) when performing the conditioning process. Therefore, in the liquid injection process, a nonaqueous electrolytic solution that does not contain an oxygen radical trapping agent is injected into the battery.
コンディショニング工程を行うときの電池内(非水電解液中)に酸素ラジカルトラップ剤が含まれている場合(例えば、注液工程において、酸素ラジカルトラップ剤を含有する非水電解液を注入した場合)は、次のような不具合を生じる。 When the oxygen radical trap agent is contained in the battery (in the non-aqueous electrolyte) when performing the conditioning process (for example, when a non-aqueous electrolyte containing an oxygen radical trap agent is injected in the injection process) Causes the following problems.
具体的には、コンディショニング工程において、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜が負極活物質の表面に形成される。このSEI被膜は、非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜に比べて不安定であるため、使用に伴って分解が進行してしまう。その結果、分解によって消失したSEI被膜を補充するため、非水電解液中のLi塩が消費され、これにより電池容量が低下してしまう。 Specifically, in the conditioning process, an SEI film derived from an oxygen radical trapping agent is formed on the surface of the negative electrode active material. Since this SEI film is unstable compared to a SEI film derived from a non-aqueous electrolyte (solvent or Li salt), decomposition proceeds with use. As a result, since the SEI film disappeared by the decomposition is replenished, the Li salt in the non-aqueous electrolyte is consumed, thereby reducing the battery capacity.
また、コンディショニング工程において酸素ラジカルトラップ剤が消費されるため、その後、電池の充放電時にLi2MnO3 から脱離した酸素由来の酸素ラジカルを、十分に捕捉(トラップ)することができない虞もある。このため、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解も進行し、より一層、電池容量が低下する虞がある。 In addition, since the oxygen radical trapping agent is consumed in the conditioning process, there is a possibility that oxygen-derived oxygen radicals desorbed from Li 2 MnO 3 at the time of charge / discharge of the battery cannot be sufficiently captured (trapped). . For this reason, decomposition of the SEI film by oxygen radicals also proceeds, and the battery capacity may be further reduced.
コンディショニング工程の後に酸素ラジカルトラップ剤を添加することで、コンディショニング工程において、非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜を形成することができる。非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜は、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜に比べて安定であるため、長期間にわたって、電池特性(電池容量)の低下を抑制することができる。 By adding an oxygen radical trapping agent after the conditioning step, a SEI coating derived from a nonaqueous electrolyte (solvent or Li salt) can be formed in the conditioning step. Since the SEI coating derived from the non-aqueous electrolyte (solvent or Li salt) is more stable than the SEI coating derived from the oxygen radical trapping agent, it is possible to suppress a decrease in battery characteristics (battery capacity) over a long period of time. .
さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記酸素ラジカルトラップ剤は、モノフルオロエチレンカーボネートであるリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the above method for manufacturing a lithium ion secondary battery, the oxygen radical trapping agent may be a method for manufacturing a lithium ion secondary battery that is monofluoroethylene carbonate.
上述の製造方法では、酸素ラジカルトラップ剤として、モノフルオロエチレンカーボネート(以下、MFECともいう)を用いている。MFECは、リチウムイオン二次電池内において、酸素ラジカルを適切にトラップすることができる。従って、コンディショニング工程の後、非水電解液中にMFECを添加することで、電池容量が低下し難いリチウムイオン二次電池を得ることができる。 In the manufacturing method described above, monofluoroethylene carbonate (hereinafter also referred to as MFEC) is used as the oxygen radical trapping agent. The MFEC can appropriately trap oxygen radicals in the lithium ion secondary battery. Therefore, by adding MFEC to the non-aqueous electrolyte after the conditioning process, a lithium ion secondary battery in which the battery capacity is hardly reduced can be obtained.
本発明の他の態様は、Li2MnO3を含む正極活物質と、負極活物質と、非水電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、前記いずれかのリチウムイオン二次電池の製造方法によって製造されてなるリチウムイオン二次電池である。 Another aspect of the present invention is a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte, wherein any one of the lithium ion secondary batteries It is a lithium ion secondary battery manufactured by this manufacturing method.
上述のリチウムイオン二次電池は、前述したいずれかの製造方法により製造された電池である。すなわち、コンディショニング工程の後、非水電解液中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加して製造したリチウムイオン二次電池である。このため、上述のリチウムイオン二次電池では、その充放電時にLi2MnO3 から脱離した酸素由来の(負極表面で還元された)酸素ラジカルを、酸素ラジカルトラップ剤によって、適切に捕捉(トラップ)することができる。これにより、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解を抑制することができ、その結果、電池容量の低下を抑制することができる。 The above-described lithium ion secondary battery is a battery manufactured by any one of the manufacturing methods described above. That is, it is a lithium ion secondary battery manufactured by adding an oxygen radical trapping agent to the non-aqueous electrolyte after the conditioning process. For this reason, in the above-described lithium ion secondary battery, oxygen radicals (reduced on the negative electrode surface) desorbed from Li 2 MnO 3 during charge / discharge are appropriately captured (trapped) by an oxygen radical trapping agent. )can do. Thereby, decomposition | disassembly of the SEI film by oxygen radical can be suppressed, As a result, the fall of battery capacity can be suppressed.
また、本発明の他の態様は、Li2MnO3を含む正極活物質と、負極活物質と、非水電解液と、上記負極活物質の表面に形成されたSEI被膜と、酸素ラジカルトラップ剤と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記SEI被膜は、上記酸素ラジカルトラップ剤由来の成分を含有することなく、上記非水電解液由来の成分を含有するリチウムイオン二次電池である。 Further, another aspect of the present invention includes a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , a negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte, an SEI film formed on the surface of the negative electrode active material, and an oxygen radical trapping agent. The SEI film is a lithium ion secondary battery containing the component derived from the non-aqueous electrolyte without containing the component derived from the oxygen radical trapping agent. .
上述のリチウムイオン二次電池は、Li2MnO3を含む正極活物質と、負極活物質と、非水電解液と、負極活物質の表面に形成されたSEI被膜と、酸素ラジカルトラップ剤とを備える。このようなリチウムイオン二次電池では、その充放電時にLi2MnO3 から脱離した酸素由来の(負極表面で還元された)酸素ラジカルを、酸素ラジカルトラップ剤によって、適切に捕捉(トラップ)することができる。これにより、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解を抑制することができ、その結果、電池容量の低下を抑制することができる。 The above lithium ion secondary battery includes a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , a negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte, a SEI film formed on the surface of the negative electrode active material, and an oxygen radical trapping agent. Prepare. In such a lithium ion secondary battery, oxygen radicals (reduced on the negative electrode surface) desorbed from Li 2 MnO 3 during charge / discharge are appropriately captured (trapped) by an oxygen radical trapping agent. be able to. Thereby, decomposition | disassembly of the SEI film by oxygen radical can be suppressed, As a result, the fall of battery capacity can be suppressed.
しかも、上述のリチウムイオン二次電池では、SEI被膜が、酸素ラジカルトラップ剤由来の成分を含有することなく、非水電解液(酸素ラジカルトラップ剤は含まない)由来の成分を含有している。すなわち、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜を有することなく、非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜を有している。非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜は、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜に比べて安定であるため、上述のリチウムイオン二次電池では、長期間にわたって、電池特性(電池容量)の低下を抑制することができる。 In addition, in the above-described lithium ion secondary battery, the SEI coating does not contain a component derived from an oxygen radical trapping agent but contains a component derived from a non-aqueous electrolyte (not including an oxygen radical trapping agent). That is, it has the SEI film derived from the non-aqueous electrolyte (solvent or Li salt) without having the SEI film derived from the oxygen radical trapping agent. Since the SEI coating derived from the non-aqueous electrolyte (solvent or Li salt) is more stable than the SEI coating derived from the oxygen radical trapping agent, the above-described lithium ion secondary battery has battery characteristics (battery capacity) over a long period of time. ) Can be suppressed.
なお、上述のリチウムイオン二次電池は、例えば、前述したいずれかの製造方法により製造することができる。
また、SEI被膜の含有成分は、例えば、公知のXPS(X線光電子分光)分析により測定することができる。
The above-described lithium ion secondary battery can be manufactured, for example, by any of the manufacturing methods described above.
The component contained in the SEI film can be measured by, for example, known XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis.
さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記酸素ラジカルトラップ剤は、モノフルオロエチレンカーボネートであるリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in the above lithium ion secondary battery, the oxygen radical trapping agent may be a lithium ion secondary battery that is monofluoroethylene carbonate.
上述のリチウムイオン二次電池では、酸素ラジカルトラップ剤として、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)を用いている。MFECは、リチウムイオン二次電池内において、酸素ラジカルを適切にトラップすることができる。従って、上述のリチウムイオン二次電池は、電池容量が低下し難いリチウムイオン二次電池となる。 In the above-described lithium ion secondary battery, monofluoroethylene carbonate (MFEC) is used as an oxygen radical trapping agent. The MFEC can appropriately trap oxygen radicals in the lithium ion secondary battery. Therefore, the above-described lithium ion secondary battery is a lithium ion secondary battery whose battery capacity is unlikely to decrease.
なお、MFEC由来のSEI被膜成分は、フッ化リン酸(PXFYOZ)である。従って、SEI被膜にMFEC由来の成分が含有されているか否か(すなわち、MFEC由来のSEI被膜が存在するか否か)は、SEI被膜のXPS分析によって、フッ化リン酸が検出されるか否かによって判断できる。 Note that the MFEC-derived SEI coating component is fluorophosphoric acid (P X F Y O Z ). Therefore, whether or not the MFEC-derived component is contained in the SEI coating (that is, whether or not the MFEC-derived SEI coating is present) is determined by whether or not fluorophosphate is detected by XPS analysis of the SEI coating. It can be judged by.
具体的には、フッ化リン酸の結合エネルギーは、XPSスペクトルにおいて687.8eVにピークを有する。従って、SEI被膜のXPS分析によって得られたXPSスペクトルにおいて、687.8eVの位置にピークが現れた場合は、SEI被膜の成分としてフッ化リン酸が含有していることがわかる。換言すれば、SEI被膜のXPSスペクトルにおいて、687.8eVの位置にピークが現れない場合は、SEI被膜にMFEC(酸素ラジカルトラップ剤)由来の成分が含有されていないことがわかる。 Specifically, the binding energy of fluorophosphoric acid has a peak at 687.8 eV in the XPS spectrum. Therefore, in the XPS spectrum obtained by XPS analysis of the SEI film, when a peak appears at a position of 687.8 eV, it is understood that fluorophosphoric acid is contained as a component of the SEI film. In other words, in the XPS spectrum of the SEI film, when a peak does not appear at the position of 687.8 eV, it is understood that the component derived from MFEC (oxygen radical trapping agent) is not contained in the SEI film.
次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施例にかかるリチウムイオン二次電池100の平面図である。本実施例のリチウムイオン二次電池100は、図1に示すように、平面視矩形状の電池ケース110と、電池ケース110の内部から外部に延出する正極端子120と、電池ケース110の内部から外部に延出する負極端子130とを備えている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a lithium ion
電池ケース110は、電池ケース110の最も内側に位置する内側樹脂フィルム111、この内側樹脂フィルム111の外側に隣り合って位置する金属フィルム112、及びこの金属フィルム112の外側に隣り合って位置する外側樹脂フィルム113が積層されたラミネートフィルム101で形成されている(図2参照)。この電池ケース110は、図2に示すように、収容部119内に電極体150を配置させたラミネートフィルム101が、折り返し位置110gで折り返され、図1に示すように、略矩形環状の溶着封止部115(電池ケース110の周縁部)が熱溶着により封止されて、平面視矩形状に成形されている。
The
さらに、図2に示すように、電池ケース110の内部には、電極体150が収容されている。この電極体150は、断面長円状をなし、長尺シート状の正極155と負極156とセパレータ157を扁平形状に捲回してなる扁平型の捲回体である。
Further, as shown in FIG. 2, an
正極155は、図3に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電部材151と、この正極集電部材151の両面に、それぞれ長手方向DAに延びる帯状に配置された2つの正極合材層152とを有している。正極合材層152は、正極活物質153と、アセチレンブラックからなる導電材と、PVDF(結着剤)とを、85:10:5(重量比)の割合で含んでいる。
As shown in FIG. 3, the
正極155のうち、正極合材層152が塗工されている部位を、正極合材層塗工部155cという。一方、正極合材層152を有することなく、正極集電部材151のみからなる部位を、正極合材層未塗工部155bという。正極合材層未塗工部155bは、正極155の一方長辺に沿って、正極155の長手方向DAに帯状に延びている。この正極合材層未塗工部155bは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体150の軸線方向(図2において左右方向)一方端部(図2において左端部)に位置している。正極合材層未塗工部155bには、正極端子120が溶接されている。
A portion of the
なお、本実施例では、正極活物質153として、Li2MnO3を含む正極活物質を用いている。具体的には、Li2MnO3とLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2とを50:50(重量比)の割合で混合した正極活物質を用いている。
In this example, a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 is used as the positive electrode
また、負極156は、図4に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、銅箔からなる負極集電部材158と、この負極集電部材158の両面に、それぞれ長手方向DAに延びる帯状に配置された2つの負極合材層159とを有している。負極合材層159は、負極活物質154とPVDF(結着剤)とを、92.5:7.5(重量比)の割合で含んでいる。
Further, as shown in FIG. 4, the
負極156のうち、負極合材層159が塗工されている部位を、負極合材層塗工部156cという。一方、負極合材層159を有することなく、負極集電部材158のみからなる部位を、負極合材層未塗工部156bという。負極合材層未塗工部156bは、負極156の一方長辺に沿って、負極156の長手方向DAに帯状に延びている。この負極合材層未塗工部156bは、捲回されて渦巻き状をなし、電極体150の軸線方向他方端部(図2において右端部)に位置している。負極合材層未塗工部156bには、負極端子130が溶接されている。
A portion of the
なお、本実施例では、負極活物質154として、グラファイトを用いている。また、図示していないが、負極活物質154の表面には、SEI被膜が形成されている。
In this example, graphite is used as the negative electrode
セパレータ157は、PP(ポリプロピレン)/PE(ポリエチレン)/PP(ポリプロピレン)の3層からなるセパレータである。このセパレータ157は、正極155と負極156との間に介在して、これらを離間させている。セパレータ157には、非水電解液140を含浸させている。
The separator 157 is a separator composed of three layers of PP (polypropylene) / PE (polyethylene) / PP (polypropylene). The separator 157 is interposed between the
また、本実施例では、非水電解液140として、EC(エチレンカーボネート)系電解液を用いている。具体的には、EC(エチレンカーボネート)とDMC(ジメチルカーボネート)とEMC(エチルメチルカーボネート)とを30:30:40(体積比)の割合で混合した非水溶媒中に、Li塩である六フッ化燐酸リチウム(LiPF6)を溶解した非水電解液を用いている。なお、非水電解液140中のLiPF6のモル濃度は、1.0mol/Lである。
In this embodiment, an EC (ethylene carbonate) -based electrolyte is used as the
ところで、Li2MnO3を含む正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池では、充放電時に、Li2MnO3 から酸素脱離が生じる。この酸素は、負極表面で還元され、酸素ラジカルとなる。この酸素ラジカルは、負極活物質の表面に形成されているSEI被膜を分解する。 Meanwhile, in the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material containing Li 2 MnO 3, during charge and discharge, oxygen desorption occurs from Li 2 MnO 3. This oxygen is reduced on the negative electrode surface to become oxygen radicals. This oxygen radical decomposes the SEI film formed on the surface of the negative electrode active material.
リチウムイオン二次電池では、負極活物質表面のSEI被膜の一部が分解される(消失する)と、これを補うため、非水電解液中のLi塩等によってSEI被膜が形成される。換言すれば、分解によって消失したSEI被膜を補充するため、非水電解液中のLi塩が消費される。その結果、電池容量が低下してしまう。 In the lithium ion secondary battery, when a part of the SEI film on the surface of the negative electrode active material is decomposed (disappears), the SEI film is formed by Li salt or the like in the non-aqueous electrolyte solution. In other words, the Li salt in the non-aqueous electrolyte is consumed to replenish the SEI film that has disappeared due to decomposition. As a result, the battery capacity is reduced.
これに対し、本実施例のリチウムイオン二次電池100では、非水電解液140中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加している。詳細には、後述するように、非水電解液140を注入した電池に初期充放電を行うことにより負極活物質154の表面にSEI被膜を形成した後(コンディショニング工程の後)、非水電解液140中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加している。なお、本実施例では、酸素ラジカルトラップ剤として、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)を用いている。また、本実施例では、MFECを、非水電解液140に対し、1.9wt%だけ添加している。
On the other hand, in the lithium ion
このため、本実施例のリチウムイオン二次電池100では、その充放電時にLi2MnO3 から脱離した酸素由来の(負極表面で還元された)酸素ラジカルを、酸素ラジカルトラップ剤によって、適切に捕捉(トラップ)することができる。これにより、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解を抑制することができ、その結果、電池容量の低下を抑制することができる。
For this reason, in the lithium ion
しかも、本実施例のリチウムイオン二次電池100では、SEI被膜が、酸素ラジカルトラップ剤由来の成分を含有することなく、非水電解液140(酸素ラジカルトラップ剤は含まない)由来の成分を含有している。すなわち、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜を有することなく、非水電解液140(非水溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜を有している。非水電解液140(非水溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜は、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜に比べて安定であるため、長期間にわたって、電池特性(電池容量)の低下を抑制することができる。
Moreover, in the lithium ion
なお、本実施例のリチウムイオン二次電池100において、SEI被膜が、酸素ラジカルトラップ剤由来の成分を含有することなく、非水電解液140(酸素ラジカルトラップ剤は含まない)由来の成分を含有していることについては、後に、XPS分析結果に基づいて説明する。
In the lithium ion
次に、本実施例のリチウムイオン二次電池100の製造方法を説明する。
図5は、本実施例にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。
Next, the manufacturing method of the lithium ion
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to this example.
図5に示すように、まず、ステップS1において、電池100を組み立てる。具体的には、図3に示すように、帯状の正極集電部材151の表面(両面)に正極合材層152が塗工された正極155を用意する。なお、本実施例では、正極活物質153として、Li2MnO3を含む正極活物質を用いている。具体的には、Li2MnO3とLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2とを、50:50(重量比)の割合で混合した正極活物質を用いている。
As shown in FIG. 5, first, in step S1, the
また、図4に示すように、帯状の負極集電部材158の表面(両面)に負極合材層159が塗工された負極156を用意する。なお、本実施例では、負極活物質154として、グラファイトを用いている。
また、PP(ポリプロピレン)/PE(ポリエチレン)/PP(ポリプロピレン)の3層からなるセパレータ157を用意する。
Also, as shown in FIG. 4, a
Further, a separator 157 composed of three layers of PP (polypropylene) / PE (polyethylene) / PP (polypropylene) is prepared.
次に、負極156、セパレータ157、及び正極155を重ねて捲回する。詳細には、正極155の正極合材層未塗工部155bと負極156の負極合材層未塗工部156bとが、幅方向(図2〜図4において左右方向)について互いに反対側に位置するようにして、負極156、セパレータ157、及び正極155を扁平形状に捲回して、電極体150を形成する。
Next, the
次に、電極体150の正極合材層未塗工部155bに、正極端子120を接続する。具体的には、例えば、正極合材層未塗工部155bに正極端子120を圧着した状態で、両者を溶接(例えば、超音波溶接、スポット溶接)することにより、正極合材層未塗工部155bに正極端子120を接続する。同様に、電極体150の負極合材層未塗工部156bに負極端子130を接続する。
Next, the
これとは別に、ラミネートフィルム101を用意する。具体的には、内側樹脂フィルム111、金属フィルム112、及び外側樹脂フィルム113を積層した後、これを押圧成形して、収容部119を凹設したラミネートフィルム101を得る(図2参照)。次いで、図2に示すように、正極端子120及び負極端子130を溶接した電極体150を、ラミネートフィルム101の収容部119内に配置する。次いで、ラミネートフィルム101を、その折り返し位置110gで折り返し、電極体150を内部に収容する。
Separately, a
次いで、溶着封止部115を、その厚み方向に加圧しつつ加熱して、内側樹脂フィルム111同士を熱溶着させる。これにより、正極端子120及び負極端子130を電池ケース110の内部から外部に延出させつつ、内部に電極体150を封止することができる。以上のようにして、電池100の組み立てを行う。
Next, the
次に、ステップS2(注液工程)に進み、電池ケース110に設けられている図示しない注液口を通じて、電池100内(電池ケース110内)に非水電解液140を注入する。次いで、注液口を仮封止した後、ステップS3(コンディショニング工程)に進み、電池100の初期充放電を行う。これにより、負極活物質154の表面に、非水電解液140(非水溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜(図示なし)を形成する。
Next, it progresses to step S2 (liquid injection process), and the
なお、本実施例では、25℃の温度環境下で、電池100の初期充放電を行っている。詳細には、まず、C/3の一定電流値で、電池電圧値が4.7Vに達するまで充電を行う。その後、10分間休止した後、C/3の一定電流値で、電池電圧値が3.0Vに達するまで放電を行う。その後、10分間休止する。この充放電サイクルを、3サイクル行うことで、電池100の初期充放電を行う。
In this embodiment, the initial charge / discharge of the
なお、1Cは、定格容量値(公称容量値)の容量を有する電池を定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値である。例えば、リチウムイオン二次電池の定格容量(公称容量)が3.0Ahである場合は、1C=3.0A、C/3=1.0Aとなる。 Note that 1C is a current value at which discharge is completed in 1 hour after a battery having a rated capacity value (nominal capacity value) is discharged at a constant current. For example, when the rated capacity (nominal capacity) of the lithium ion secondary battery is 3.0 Ah, 1C = 3.0A and C / 3 = 1.0A.
次に、ステップS4に進み、電池ケース110の注液口(図示なし)の仮封止を開放し、注液口を通じて、電池100内(電池ケース110内)に、酸素ラジカルトラップ剤を注入する。これにより、非水電解液140中に、酸素ラジカルトラップ剤が添加される。なお、本実施例では、酸素ラジカルトラップ剤として、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)を用いている。また、本実施例では、MFECを、非水電解液140に対し、1.9wt%だけ添加している。
その後、注液口を封止して、電池100が完成する。
Next, it progresses to step S4, the temporary sealing of the injection hole (not shown) of the
Thereafter, the injection port is sealed to complete the
ところで、Li2MnO3を含む正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池では、充放電時に、Li2MnO3 から酸素脱離が生じる。脱離した酸素は、負極表面で還元され、酸素ラジカルとなる。この酸素ラジカルは、負極活物質の表面に形成されているSEI被膜を分解する。 Meanwhile, in the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material containing Li 2 MnO 3, during charge and discharge, oxygen desorption occurs from Li 2 MnO 3. The desorbed oxygen is reduced on the negative electrode surface to become oxygen radicals. This oxygen radical decomposes the SEI film formed on the surface of the negative electrode active material.
リチウムイオン二次電池では、負極活物質表面のSEI被膜の一部が分解されると、これを補うため、非水電解液中のLi塩等によってSEI被膜が形成される。換言すれば、分解によって消失したSEI被膜を補充するため、非水電解液中のLi塩が消費される。その結果、電池容量が低下してしまう。 In the lithium ion secondary battery, when a part of the SEI film on the surface of the negative electrode active material is decomposed, the SEI film is formed by Li salt or the like in the nonaqueous electrolytic solution to compensate for this. In other words, the Li salt in the non-aqueous electrolyte is consumed to replenish the SEI film that has disappeared due to decomposition. As a result, the battery capacity is reduced.
これに対し、本実施例の製造方法では、前述のように、ステップS3のコンディショニング工程の後、非水電解液140中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加する。すなわち、負極活物質154の表面にSEI被膜を形成した後、酸素ラジカルトラップ剤を添加する。
On the other hand, in the manufacturing method of the present embodiment, as described above, the oxygen radical trapping agent is added to the nonaqueous
このため、本実施例のリチウムイオン二次電池100では、その充放電時にLi2MnO3 から脱離した酸素由来の(負極表面で還元された)酸素ラジカルを、酸素ラジカルトラップ剤によって、適切に捕捉(トラップ)することができる。これにより、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解を抑制することができ、その結果、電池容量の低下を抑制することができる。
For this reason, in the lithium ion
(充放電サイクル試験)
次に、実施例のリチウムイオン二次電池100について、60℃の温度環境下で、充放電サイクル試験を行った。具体的には、まず、2Cの一定電流値で、電池電圧値が4.7Vに達するまで充電を行う。その後、10分間休止した後、2Cの一定電流値で、電池電圧値が3.0Vに達するまで放電を行う。その後、10分間休止する。この充放電サイクルを、50サイクル行った。
(Charge / discharge cycle test)
Next, a charge / discharge cycle test was performed on the lithium ion
また、比較例1として、実施例のリチウムイオン二次電池100と比較して、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加していない点のみが異なる電池を作製した。比較例1の電池についても、実施例の電池100と同様にして、充放電サイクル試験を行った。
Further, as Comparative Example 1, a battery different from the lithium ion
さらに、比較例2として、実施例と比較して、正極活物質が異なり、且つ、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加していない点が異なる電池を作製した。具体的には、比較例2では、正極活物質として、Li2MnO3を有することなく、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2のみを有する正極活物質を用いている。 Further, as Comparative Example 2, a battery having a different positive electrode active material and different in that no oxygen radical trapping agent (MFEC) was added as compared with the Example was produced. Specifically, in Comparative Example 2, a positive electrode active material having only LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 without using Li 2 MnO 3 is used as the positive electrode active material.
さらに、比較例3として、実施例と比較して、正極活物質のみが異なる電池を作製した。具体的には、比較例3では、比較例2と同様に、正極活物質として、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2のみを用いている。 Further, as Comparative Example 3, a battery in which only the positive electrode active material was different from that of the example was produced. Specifically, in Comparative Example 3, as in Comparative Example 2, only LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is used as the positive electrode active material.
比較例2,3の電池についても、60℃の温度環境下で、充放電サイクル試験を行った。具体的には、まず、2Cの一定電流値で、電池電圧値が4.1Vに達するまで充電を行う。その後、10分間休止した後、2Cの一定電流値で、電池電圧値が2.5Vに達するまで放電を行う。その後、10分間休止する。この充放電サイクルを、50サイクル行った。 The batteries of Comparative Examples 2 and 3 were also subjected to a charge / discharge cycle test under a temperature environment of 60 ° C. Specifically, first, charging is performed at a constant current value of 2C until the battery voltage value reaches 4.1V. Thereafter, after resting for 10 minutes, discharging is performed at a constant current value of 2C until the battery voltage value reaches 2.5V. Then, rest for 10 minutes. This charge / discharge cycle was performed 50 cycles.
なお、充電時の上限電圧値及び放電時の下限電圧値は、正極活物質の種類に応じて決定される。比較例2,3の電池と実施例の電池100とは正極活物質が異なるため、充放電サイクル試験における上限電圧値及び下限電圧値の値が異なっている。
In addition, the upper limit voltage value at the time of charge and the lower limit voltage value at the time of discharge are determined according to the kind of positive electrode active material. Since the batteries of Comparative Examples 2 and 3 and the
実施例及び比較例1〜3の電池について、上述のサイクル充放電後の電池容量(以下、サイクル後容量ともいう)を比較した。その結果を図6に示す。
なお、図6では、実施例の電池100と比較例1の電池とについて、比較例1のサイクル後容量を基準(100%)として、実施例のサイクル後容量の比率を示している。また、比較例2の電池と比較例3の電池とについて、比較例2のサイクル後容量を基準(100%)として、比較例3のサイクル後容量の比率を示している。
About the battery of an Example and Comparative Examples 1-3, the battery capacity (henceforth a post-cycle capacity) after the above-mentioned cycle charge / discharge was compared. The result is shown in FIG.
In FIG. 6, for the
図6に示すように、実施例の電池100は、比較例1の電池に比べて、サイクル充放電後の電池容量が、23%程度大きくなった。このように、実施例の電池100では、比較例1の電池に比べて、電池容量の低下を抑制することができた。
As shown in FIG. 6, the
実施例の電池100は、比較例1の電池と比較して、Li2MnO3を含む正極活物質を用いている点で共通しているが、ステップS3(コンディショニング工程)の後に、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加している点で異なっている。
従って、Li2MnO3を含む正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池を製造する場合において、コンディショニング工程の後に、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を非水電解液中に添加することで、電池容量が低下し難い電池を製造することができるといえる。
The
Therefore, in the case of manufacturing a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , an oxygen radical trap agent (MFEC) is added to the non-aqueous electrolyte after the conditioning step, thereby It can be said that it is possible to manufacture a battery whose capacity is hardly lowered.
一方、図6に示すように、比較例3の電池は、比較例2の電池と比較して、サイクル充放電後の電池容量が同等であった。比較例3では、比較例2と比較して、コンディショニング工程の後に、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加している点で異なっている。ところが、比較例3の電池は、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加していない比較例2の電池と同等のサイクル後容量となった(換言すれば、同程度容量低下した)。 On the other hand, as shown in FIG. 6, the battery of Comparative Example 3 had the same battery capacity after cycle charge / discharge compared to the battery of Comparative Example 2. Comparative Example 3 differs from Comparative Example 2 in that an oxygen radical trapping agent (MFEC) is added after the conditioning process. However, the battery of Comparative Example 3 had a capacity after cycle equivalent to that of the battery of Comparative Example 2 to which no oxygen radical trap agent (MFEC) was added (in other words, the capacity was reduced to the same extent).
その理由は、比較例2,3では、いずれも、正極活物質として、Li2MnO3を有することなく、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2のみを有する正極活物質を用いているからである。Li2MnO3を有していないため、充放電時に正極活物質から酸素脱離が生じることがなく、その結果、酸素ラジカルが発生することもなく、酸素ラジカルによるSEI被膜の分解も発生しないからである。このため、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)の有無に拘わらず、サイクル充放電による容量低下が同程度になると考えられる。 The reason is that in Comparative Examples 2 and 3, a positive electrode active material having only LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 without using Li 2 MnO 3 was used as the positive electrode active material. Because. Since it does not have Li 2 MnO 3 , oxygen desorption does not occur from the positive electrode active material during charge and discharge, and as a result, oxygen radicals are not generated and the SEI film is not decomposed by oxygen radicals. It is. For this reason, it is thought that the capacity | capacitance reduction by cycle charging / discharging will become comparable irrespective of the presence or absence of oxygen radical trap agent (MFEC).
この結果より、正極活物質としてLi2MnO3を有しないリチウムイオン二次電池では、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加することによる容量低下の抑制効果は得られないといえる。 From this result, it can be said that a lithium ion secondary battery that does not have Li 2 MnO 3 as the positive electrode active material cannot obtain the effect of suppressing the capacity decrease by adding the oxygen radical trapping agent (MFEC).
(SEI被膜のXPS分析)
次に、実施例の電池100にかかる負極活物質154の表面に形成されているSEI被膜について、XPS(X線光電子分光)分析を行った。
(XPS analysis of SEI coating)
Next, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis was performed on the SEI film formed on the surface of the negative electrode
また、比較例4として、実施例と比較して、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加するタイミングのみを異ならせて、電池を作製した。具体的には、比較例4の電池は、コンディショニング工程の前に、酸素ラジカルトラップ剤(MFEC)を添加して製造している点で、実施例と異なっている。詳細には、注液工程において、MFECを含有する非水電解液を電池内に注入している。比較例4の電池にかかる負極活物質の表面に形成されているSEI被膜についても、XPS(X線光電子分光)分析を行った。 Further, as Comparative Example 4, a battery was manufactured by changing only the timing of adding the oxygen radical trapping agent (MFEC) as compared with the Example. Specifically, the battery of Comparative Example 4 is different from the Example in that it is manufactured by adding an oxygen radical trapping agent (MFEC) before the conditioning process. Specifically, in the liquid injection process, a nonaqueous electrolytic solution containing MFEC is injected into the battery. XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis was also performed on the SEI film formed on the surface of the negative electrode active material according to the battery of Comparative Example 4.
XPS分析は、以下の条件で行っている。
装置:アルバックファイ製 PHI−5700
X線源:AlKαモノクロ、1×1.2mm2、出力=350W
中和銃:エミッションコントロール値=21.0、エレクトロンエナジー値=6.0%
解析用ソフトウェア:アルバックファイ製 MultiPak
測定条件(定量・状態分析):P.E.(パスエネルギー)=47eV、STEP(エネルギーステップ)=0.1eV、Time/STEP=50ms
Fitting入力条件は、下記表1の通りである。
XPS analysis is performed under the following conditions.
Equipment: PHI-5700 from ULVAC-PHI
X-ray source: AlKα monochrome, 1 × 1.2mm 2 , output = 350W
Neutralizing gun: Emission control value = 21.0, Electron energy value = 6.0%
Analysis software: ULVAC-PHI MultiPak
Measurement conditions (quantitative / state analysis): PE (path energy) = 47 eV, STEP (energy step) = 0.1 eV, Time / STEP = 50 ms
Fitting input conditions are as shown in Table 1 below.
ところで、MFEC由来のSEI被膜成分は、フッ化リン酸(PXFYOZ)である。従って、SEI被膜にMFEC由来の成分を含有されているか否か(すなわち、MFEC由来のSEI被膜が存在するか否か)は、SEI被膜のXPS分析によって、フッ化リン酸が検出されるか否かによって判断できる。 By the way, the SEI film component derived from MFEC is fluorophosphoric acid (P X F Y O Z ). Therefore, whether or not the MFEC-derived component is contained in the SEI coating (that is, whether or not the MFEC-derived SEI coating is present) is determined by whether XPS analysis of the SEI coating detects fluorofluoric acid. It can be judged by.
具体的には、フッ化リン酸の結合エネルギーは、XPSスペクトルにおいて687.8eVにピークを有する(表1参照)。従って、SEI被膜のXPS分析によって得られたXPSスペクトルにおいて、687.8eVの位置にピークが現れた場合は、SEI被膜の成分としてフッ化リン酸が含有していることがわかる。換言すれば、SEI被膜のXPSスペクトルにおいて、687.8eVの位置にピークが現れない場合は、SEI被膜にMFEC(酸素ラジカルトラップ剤)由来の成分が含有されていないことがわかる。 Specifically, the binding energy of fluorophosphoric acid has a peak at 687.8 eV in the XPS spectrum (see Table 1). Therefore, in the XPS spectrum obtained by XPS analysis of the SEI film, when a peak appears at a position of 687.8 eV, it is understood that fluorophosphoric acid is contained as a component of the SEI film. In other words, in the XPS spectrum of the SEI film, when a peak does not appear at the position of 687.8 eV, it is understood that the component derived from MFEC (oxygen radical trapping agent) is not contained in the SEI film.
ここで、実施例にかかるSEI被膜について得られたXPSスペクトルを、図7に示す。また、比較例4にかかるSEI被膜について得られたXPSスペクトルを、図8に示す。 Here, the XPS spectrum obtained about the SEI film concerning an Example is shown in FIG. Moreover, the XPS spectrum obtained about the SEI film concerning the comparative example 4 is shown in FIG.
図7に示すように、実施例にかかるSEI被膜のXPSスペクトルでは、687.8eVの位置にピークが現れていない。従って、実施例にかかるSEI被膜には、MFEC(酸素ラジカルトラップ剤)由来の成分が含有されていないことがわかる。 As shown in FIG. 7, in the XPS spectrum of the SEI film according to the example, no peak appears at the position of 687.8 eV. Therefore, it can be seen that the SEI coating according to the example does not contain a component derived from MFEC (oxygen radical trapping agent).
また、図7に示すように、実施例にかかるSEI被膜のXPSスペクトルでは、687.1eVと685eVの位置にピークが現れる。LiPF6の結合エネルギーは、XPSスペクトルにおいて687.1eVにピークを有する(表1参照)。また、LiFの結合エネルギーは、XPSスペクトルにおいて685±0.2eVにピークを有する。LiPF6及びLiFは、非水電解液(Li塩)由来の被膜成分である。従って、実施例にかかるSEI被膜には、非水電解液(Li塩)由来の成分が含有されていることがわかる。なお、図7には示されていないが、実施例にかかるSEI被膜には、非水電解液の溶媒由来の成分も含有されていた。 Moreover, as shown in FIG. 7, in the XPS spectrum of the SEI film concerning an Example, a peak appears in the position of 687.1 eV and 685 eV. The binding energy of LiPF 6 has a peak at 687.1 eV in the XPS spectrum (see Table 1). The binding energy of LiF has a peak at 685 ± 0.2 eV in the XPS spectrum. LiPF 6 and LiF are coating components derived from a non-aqueous electrolyte (Li salt). Therefore, it turns out that the component derived from a non-aqueous electrolyte (Li salt) is contained in the SEI film concerning an Example. Although not shown in FIG. 7, the SEI coating according to the example also contained a component derived from the solvent of the nonaqueous electrolytic solution.
これに対し、図8に示すように、比較例4にかかるSEI被膜のXPSスペクトルでは、687.8eVの位置にピークが現れている。従って、比較例4にかかるSEI被膜には、MFEC(酸素ラジカルトラップ剤)由来の成分が含有されていることがわかる。 On the other hand, as shown in FIG. 8, in the XPS spectrum of the SEI film according to Comparative Example 4, a peak appears at a position of 687.8 eV. Therefore, it can be seen that the SEI coating according to Comparative Example 4 contains a component derived from MFEC (oxygen radical trapping agent).
また、図7のXPSスペクトルに基づいて、フッ化リン酸(PXFYOZ)とLiPF6とLiFのピーク面積比(存在比)を求めた。なお、ピーク面積比は、フッ化リン酸(PXFYOZ)とLiPF6とLiFとで100%となるように算出している。その結果を表2に示す。 Moreover, based on the XPS spectrum of FIG. 7, the peak area ratio (existence ratio) of fluorophosphoric acid (P X F Y O Z ), LiPF 6 and LiF was determined. The peak area ratio is calculated to be 100% with fluorophosphoric acid (P X F Y O Z ), LiPF 6 and LiF. The results are shown in Table 2.
以上の結果より、実施例のリチウムイオン二次電池100では、SEI被膜が、MFEC(酸素ラジカルトラップ剤)由来の成分を含有することなく、非水電解液(酸素ラジカルトラップ剤は含まない)由来の成分を含有していることがわかった。すなわち、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜を有することなく、非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜を有していることがわかった。非水電解液(溶媒またはLi塩)由来のSEI被膜は、酸素ラジカルトラップ剤由来のSEI被膜に比べて安定であるため、長期間にわたって、電池特性(電池容量)の低下を抑制することができる。
From the above results, in the lithium ion
これに対し、比較例4のリチウムイオン二次電池では、SEI被膜が、MFEC(酸素ラジカルトラップ剤)由来の成分を多く含有していることがわかった。その理由は、MFEC(酸素ラジカルトラップ剤)存在下でコンディショニング工程を行うため、コンディショニング工程において、MFEC由来のSEI被膜が形成されるからである。MFEC由来のSEI被膜は不安定であるため、比較例4の電池は、実施例の電池100に比べて、電池特性(電池容量)が低下しやすくなる。
On the other hand, in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 4, it was found that the SEI film contained a lot of components derived from MFEC (oxygen radical trapping agent). The reason is that since the conditioning process is performed in the presence of MFEC (oxygen radical trapping agent), an MFEC-derived SEI film is formed in the conditioning process. Since the MFEC-derived SEI coating is unstable, the battery of Comparative Example 4 is likely to have lower battery characteristics (battery capacity) than the
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
100 リチウムイオン二次電池
110 電池ケース
140 非水電解液
150 電極体
153 正極活物質
154 負極活物質
155 正極
156 負極
100 Lithium ion
Claims (5)
上記注液工程の後、上記電池の初期充放電を行うことにより、上記負極活物質の表面にSEI被膜を形成するコンディショニング工程と、を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
上記コンディショニング工程の後、上記電池内の上記非水電解液中に、酸素ラジカルトラップ剤を添加する
リチウムイオン二次電池の製造方法。 A liquid injection step of injecting a non-aqueous electrolyte into a battery containing a positive electrode active material and a negative electrode active material containing Li 2 MnO 3 ;
And a conditioning step of forming an SEI film on the surface of the negative electrode active material by performing initial charge and discharge of the battery after the liquid injection step, and a method for producing a lithium ion secondary battery,
A method for producing a lithium ion secondary battery, wherein an oxygen radical trapping agent is added to the non-aqueous electrolyte in the battery after the conditioning step.
前記酸素ラジカルトラップ剤は、モノフルオロエチレンカーボネートである
リチウムイオン二次電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 1,
The method for producing a lithium ion secondary battery, wherein the oxygen radical trapping agent is monofluoroethylene carbonate.
リチウムイオン二次電池であって、
請求項1または請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法によって製造されてなる
リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte,
The lithium ion secondary battery manufactured by the manufacturing method of the lithium ion secondary battery of Claim 1 or Claim 2.
リチウムイオン二次電池であって、
上記SEI被膜は、上記酸素ラジカルトラップ剤由来の成分を含有することなく、上記非水電解液由来の成分を含有する
リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 , a negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte, an SEI film formed on the surface of the negative electrode active material, and an oxygen radical trapping agent There,
The said SEI film is a lithium ion secondary battery containing the component derived from the said non-aqueous electrolyte, without containing the component derived from the said oxygen radical trap agent.
前記酸素ラジカルトラップ剤は、モノフルオロエチレンカーボネートである
リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 4,
The oxygen radical trapping agent is a lithium ion secondary battery that is monofluoroethylene carbonate.
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