JP2013164992A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2013164992A
JP2013164992A JP2012027639A JP2012027639A JP2013164992A JP 2013164992 A JP2013164992 A JP 2013164992A JP 2012027639 A JP2012027639 A JP 2012027639A JP 2012027639 A JP2012027639 A JP 2012027639A JP 2013164992 A JP2013164992 A JP 2013164992A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
secondary battery
electrolyte secondary
positive electrode
aqueous electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012027639A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Onizuka
宏司 鬼塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012027639A priority Critical patent/JP2013164992A/en
Publication of JP2013164992A publication Critical patent/JP2013164992A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery which improves battery performance (for example, output characteristics) at a wider temperature range (for example, -30°C to 40°C) compared to conventional nonaqueous electrolyte secondary batteries.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery, in which an electrode body including a positive electrode and a negative electrode and a nonaqueous electrolyte are housed in a battery case, is provided. The electrolyte includes sulfuric acid and an oxalate complex compound.

Description

本発明は、非水電解液を備えた二次電池(非水電解液二次電池)に関する。詳しくは、硫酸と、オキサラト錯体化合物と、を含む該電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery (non-aqueous electrolyte secondary battery) provided with a non-aqueous electrolyte. Specifically, the present invention relates to the battery including sulfuric acid and an oxalato complex compound.

リチウム二次電池その他の非水電解液二次電池は、既存の電池に比べ小型、軽量かつエネルギー密度が高いという特徴から、民生用(パソコンや携帯端末の電源等)として広く利用されている。また出力密度が高いことから、ハイブリッド自動車(HV)等の車両駆動用の高出力電源としても好ましく用いられている。
この種の非水電解液二次電池は、正極と負極を備える電極体と、非水電解液等と、を電池ケースに収容し構築される。そして、該電極(正極および負極)は対応する正負の集電体上に電荷担体(典型的にはリチウムイオン)を可逆的に吸蔵および放出し得る活物質を主成分とする電極合材層(具体的には、正極合材層および負極合材層)を、それぞれ備えている。なお、上記構築後の電池には典型的には実際に使用可能な状態に調整するため所定の条件で初期充放電処理が施される。
Lithium secondary batteries and other non-aqueous electrolyte secondary batteries are widely used for consumer use (such as power supplies for personal computers and portable terminals) because they are smaller, lighter and have higher energy density than existing batteries. Moreover, since the output density is high, it is preferably used as a high-output power source for driving a vehicle such as a hybrid vehicle (HV).
This type of non-aqueous electrolyte secondary battery is constructed by housing an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and the like in a battery case. The electrodes (positive electrode and negative electrode) are electrode mixture layers mainly composed of an active material capable of reversibly occluding and releasing charge carriers (typically lithium ions) on corresponding positive and negative current collectors. Specifically, a positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer) are provided. Note that the battery after the construction is typically subjected to an initial charge / discharge process under predetermined conditions in order to adjust it to a state where it can actually be used.

ところで上記初期充放電処理の際には、非水電解液の一部が負極にて還元分解され、負極活物質の表面にSEI(Solid Electrolyte Interphase)被膜が形成される。かかるSEI被膜の形成により、それ以後の充放電に伴う非水電解液の還元分解を抑制することができる。しかし、SEI被膜の形成には非水電解液中の電荷担体を消費する(即ち、電荷担体がSEI被膜中に固定されることにより、電池容量に寄与できなくなる)ため、かかる量が多い場合は電池性能(例えば電池容量)を低下させる虞がある。そこで、非水電解液中にあらかじめ該非水電解液の分解電位以下で分解して負極活物質の表面に被膜を形成し得る添加剤(以下、「被膜形成剤」という。)を添加しておくことで、負極活物質の表面に安定的な被膜を形成させる手法が広く用いられている。例えば特許文献1および2には、非水電解液中に被膜形成剤として硫黄化合物を含む非水電解液二次電池が開示されている。   By the way, in the initial charge / discharge treatment, a part of the nonaqueous electrolytic solution is reduced and decomposed at the negative electrode, and a SEI (Solid Electrolyte Interface) film is formed on the surface of the negative electrode active material. By forming such an SEI film, reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte accompanying subsequent charge / discharge can be suppressed. However, the formation of the SEI film consumes the charge carriers in the non-aqueous electrolyte (that is, the charge carriers cannot be contributed to the battery capacity by being fixed in the SEI film). There is a risk that battery performance (for example, battery capacity) may be reduced. Therefore, an additive (hereinafter referred to as “film forming agent”) that can be decomposed below the decomposition potential of the nonaqueous electrolyte to form a film on the surface of the negative electrode active material is added in advance to the nonaqueous electrolyte. Therefore, a technique for forming a stable film on the surface of the negative electrode active material is widely used. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose nonaqueous electrolyte secondary batteries that contain a sulfur compound as a film forming agent in the nonaqueous electrolyte.

特開2003−157848号公報JP 2003-157848 A 特開2010−528431号公報JP 2010-528431 A 特開2004−172117号公報JP 2004-172117 A

非水電解液二次電池における硫黄化合物の使用は、反応抵抗(典型的には、電荷移動抵抗)を低減し、例えば低温領域(例えば−30℃〜10℃)における出力特性(出力密度)を向上させることができる。しかし、本発明者の検討によれば、該硫黄化合物の使用によって同時に集電体等が被毒(例えば腐食)されるため、直流抵抗(典型的には、集電体と合材層の間の接触抵抗)が増大し、常温領域(例えば、10℃〜40℃)における出力特性の低下を招く虞がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比べ広範な温度域(例えば、−30℃〜40℃)における電池性能(例えば、出力特性)が向上した非水電解液二次電池を提供することである。
The use of a sulfur compound in a non-aqueous electrolyte secondary battery reduces reaction resistance (typically, charge transfer resistance) and, for example, reduces output characteristics (output density) in a low temperature region (eg, −30 ° C. to 10 ° C.). Can be improved. However, according to the study of the present inventors, the current collector and the like are poisoned (for example, corroded) at the same time by the use of the sulfur compound, so that the direct current resistance (typically, between the current collector and the composite material layer). Contact resistance) increases, and there is a possibility that the output characteristics in a normal temperature region (for example, 10 ° C. to 40 ° C.) may be deteriorated.
This invention is made | formed in view of this situation, The objective is the non-aqueous whose battery performance (for example, output characteristics) in the wide temperature range (for example, -30 degreeC-40 degreeC) improved compared with the past. It is to provide an electrolyte secondary battery.

上記目的を実現すべく、本発明により、正極と負極とを備えた電極体と、非水電解液と、が電池ケース内に収容された非水電解液二次電池が提供される。上記負極は負極集電体と該集電体の表面上に形成された負極活物質を含む負極合材層とを備えている。そして、上記電解液には、硫酸と、オキサラト錯体化合物と、が含まれている。
電解液中の硫酸は所定の電池電圧で分解し、負極活物質の表面に構成元素として少なくともS元素を含有する安定性に優れた被膜(以下、「S元素含有被膜」ともいう。)を形成する。かかる被膜により負極(典型的には、負極合材層)のイオン伝導性が向上するため、反応抵抗(電荷移動抵抗)が低減され、とりわけ該反応抵抗が支配的となる低温領域(例えば−30℃〜10℃)において優れた電池性能(例えば出力特性)を発現させることができる。加えて、電解液中に添加されたオキサラト錯体化合物は正極に吸着し(例えば、正極表面で酸化分解して被膜を形成し)、正極(正極集電体および/または正極活物質)を硫酸による被毒(例えば腐食)から保護し得る。このため、硫酸添加による弊害(典型的には、直流抵抗の増大)を抑制し、該直流抵抗が支配的となる常温領域(典型的には10℃〜40℃、例えば10℃〜30℃)においても優れた電池性能(例えば出力特性)を発揮することができる。従って、ここで開示される非水電解液二次電池では、従来に比べ広範な温度域(例えば、−30℃〜40℃)において電池性能(例えば、出力特性)を向上させることができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body including a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte are accommodated in a battery case. The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer including a negative electrode active material formed on the surface of the current collector. And the said electrolyte solution contains a sulfuric acid and an oxalato complex compound.
Sulfuric acid in the electrolytic solution is decomposed at a predetermined battery voltage, and a film having excellent stability (hereinafter also referred to as “S element-containing film”) containing at least S element as a constituent element is formed on the surface of the negative electrode active material. To do. Such a coating improves the ion conductivity of the negative electrode (typically, the negative electrode mixture layer), thereby reducing the reaction resistance (charge transfer resistance), and in particular, the low temperature region where the reaction resistance is dominant (for example, −30 Excellent battery performance (for example, output characteristics) can be exhibited at a temperature of 10 ° C. to 10 ° C. In addition, the oxalato complex compound added to the electrolytic solution is adsorbed on the positive electrode (for example, oxidized to decompose on the positive electrode surface to form a film), and the positive electrode (positive electrode current collector and / or positive electrode active material) is made of sulfuric acid. Can be protected from poisoning (eg corrosion). For this reason, the adverse effect (typically increase in direct current resistance) due to the addition of sulfuric acid is suppressed, and the direct current resistance is dominant in a normal temperature region (typically 10 ° C. to 40 ° C., for example, 10 ° C. to 30 ° C.). The battery performance (for example, output characteristics) excellent in can be exhibited. Therefore, in the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, battery performance (for example, output characteristics) can be improved in a wider temperature range (for example, −30 ° C. to 40 ° C.) than in the past.

なお、特許文献3にはオキサレート系化合物を含む有機電解液および該電解液を備えたリチウム電池が開示されている。しかし、かかる技術では、オキサレート系化合物がリチウムイオンをキレーションすることでイオン伝導性を向上させ、該化合物を使用した電池の充放電効率を改善することを目的としている。したがって、本発明の課題および目的(即ち、硫酸添加による直流抵抗の増大を抑制すること)とは全く異なる用途で用いられており、また本発明の構成要素である被膜形成剤(硫酸)に関して何の開示も示唆もされていない。さらに、後述する比較例に示す通り、かかる従来技術のみでは本願の目的を達成することはできない。   Patent Document 3 discloses an organic electrolytic solution containing an oxalate-based compound and a lithium battery including the electrolytic solution. However, this technique aims at improving ion conductivity by chelating lithium ions with an oxalate-based compound and improving charge / discharge efficiency of a battery using the compound. Therefore, the present invention is used in a completely different application from the object and purpose of the present invention (that is, suppressing the increase in DC resistance due to the addition of sulfuric acid), and what is related to the film-forming agent (sulfuric acid) that is a component of the present invention. Is not disclosed or suggested. Furthermore, as shown in a comparative example to be described later, the object of the present application cannot be achieved only by such conventional technology.

ここで開示される非水電解液二次電池の好適な一態様では、上記硫酸の添加量は、500ppm以上2000ppm以下である。
かかる態様の電池によると、硫酸を添加した効果(典型的には、負極活物質表面のS元素含有被膜の形成による反応抵抗の低減)が好適に発揮され、且つ硫酸の添加に伴う弊害を抑制し得るため、電池性能を一層向上させることができる。
In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the amount of sulfuric acid added is 500 ppm or more and 2000 ppm or less.
According to the battery of this aspect, the effect of adding sulfuric acid (typically, the reduction of reaction resistance due to the formation of an S element-containing film on the surface of the negative electrode active material) is suitably exerted, and the harmful effects associated with the addition of sulfuric acid are suppressed. Therefore, battery performance can be further improved.

ここで開示される非水電解液二次電池の好適な一態様では、上記オキサラト錯体化合物の添加量は0.005mol/L以上0.2mol/L以下である。
かかる態様の電池によると、硫酸の添加に伴う直流抵抗の増大(典型的には、正極集電体−正極合材層間の接触抵抗の増大)をより低く抑えられるため、電池性能を向上させることができる。
In a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the amount of the oxalato complex compound added is 0.005 mol / L or more and 0.2 mol / L or less.
According to the battery of this aspect, since the increase in DC resistance (typically, increase in contact resistance between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer) accompanying the addition of sulfuric acid can be suppressed to a lower level, the battery performance can be improved. Can do.

ここで開示される非水電解液二次電池の好適な一態様では、上記オキサラト錯体化合物は、構成元素として少なくともB元素を含有する。
B元素を含有するオキサラト錯体化合物は、初期充放電処理の際に正極表面に吸着し(例えば、正極表面で酸化分解して被膜を形成し)、正極の化学的安定性を好適に向上させ得る。従って、本発明の効果と電池性能(例えばサイクル特性や保存特性)とを高いレベルで両立することができる。
In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the oxalato complex compound contains at least a B element as a constituent element.
The oxalato complex compound containing element B can be adsorbed on the surface of the positive electrode during the initial charge / discharge treatment (for example, oxidatively decomposes on the surface of the positive electrode to form a film), and can suitably improve the chemical stability of the positive electrode. . Therefore, the effects of the present invention and battery performance (for example, cycle characteristics and storage characteristics) can be achieved at a high level.

ここで開示される非水電解液二次電池の好適な一態様では、上記オキサラト錯体化合物は、下記式(I)で表されるリチウムビス(オキサラト)ボレートである。
上記化合物は、正極表面上により安定性に優れた被膜を生成し得る。従って、それ以後の充放電に伴う非水電解液の還元分解を好適に抑制することができ、本願の適用効果をより高いレベルで発揮することができる。
In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the oxalato complex compound is lithium bis (oxalato) borate represented by the following formula (I).
The said compound can produce | generate the film which was more excellent on the positive electrode surface. Therefore, the reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte accompanying charging / discharging thereafter can be suitably suppressed, and the application effect of the present application can be exhibited at a higher level.

Figure 2013164992
Figure 2013164992

ここで開示される非水電解液二次電池の好適な一態様では、上記負極活物質の表面には、少なくともS元素を含む被膜が形成されており、上記S元素の量は、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)発光分光分析による分析値が0.05μmol/cm以上0.35μmol/cm以下である。
かかる態様の電池によると、硫酸の添加による効果が適切に発揮され、本発明の適用効果をより高いレベルで発揮し得る。
In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, a coating film containing at least S element is formed on the surface of the negative electrode active material, and the amount of the S element is determined by inductively coupled plasma. (ICP: Inductively Coupled Plasma) The analysis value by emission spectroscopic analysis is 0.05 μmol / cm 2 or more and 0.35 μmol / cm 2 or less.
According to the battery of this aspect, the effect of addition of sulfuric acid is appropriately exhibited, and the application effect of the present invention can be exhibited at a higher level.

ここで開示される非水電解液二次電池の好適な一態様では、上記非水電解液二次電池は、リチウム二次電池を構成している。
リチウム二次電池(リチウムイオン二次電池)は、従来の電池に比べエネルギー密度や出力密度が高いことを特徴とする。したがって、ここで開示される技術(広範な温度域において電池抵抗を低減し得る技術)により、一層高い電池性能を実現し得る。
In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the non-aqueous electrolyte secondary battery constitutes a lithium secondary battery.
Lithium secondary batteries (lithium ion secondary batteries) are characterized by higher energy density and output density than conventional batteries. Therefore, higher battery performance can be realized by the technique disclosed here (a technique capable of reducing battery resistance in a wide temperature range).

また、ここで開示されるいずれかの非水電解液二次電池は、電池抵抗(直流抵抗および電荷移動抵抗)が低減され電池性能(例えば出力特性)に優れたものとなり得ることから、例えば車両に搭載される電源として好適である。したがって、ここで開示される電池(典型的にはリチウム二次電池)は、例えばプラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)のような車両に搭載される、モーター駆動のための動力源(駆動用電源)として好適に使用され得る。   Also, any of the non-aqueous electrolyte secondary batteries disclosed herein can be reduced in battery resistance (DC resistance and charge transfer resistance) and excellent in battery performance (for example, output characteristics). It is suitable as a power source to be mounted on. Therefore, the battery disclosed here (typically a lithium secondary battery) is a motor mounted on a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), or an electric vehicle (EV). It can be suitably used as a power source (drive power source) for driving.

本発明の一実施形態に係る、非水電解液二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an outer shape of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図1の非水電解液二次電池のII−II線における断面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-sectional structure in the II-II line | wire of the non-aqueous-electrolyte secondary battery of FIG. 本発明の一実施形態に係る、非水電解液二次電池の捲回電極体の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the winding electrode body of the nonaqueous electrolyte secondary battery based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る、非水電解液二次電池を備えた車両(自動車)を示す側面図である。It is a side view which shows the vehicle (automobile) provided with the nonaqueous electrolyte secondary battery based on one Embodiment of this invention. 硫酸の添加量(μmol/mol)と電池抵抗(mΩ)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount (micromol / mol) of a sulfuric acid, and battery resistance (mohm). 硫酸の添加量(μmol/mol)と負極上のS元素含有量(μmol/cm)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount (micromol / mol) of a sulfuric acid, and S element content (micromol / cm < 2 >) on a negative electrode.

本明細書において「非水電解液二次電池」とは、非水電解液(典型的には、非水溶媒中に支持塩を含む電解液)を備えた電池をいう。また、「リチウム二次電池」とは、電解液イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。一般にリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタ等と称される二次電池は、本明細書におけるリチウム二次電池に包含される典型例である。また、本明細書において「活物質」とは、正極側又は負極側において電荷担体となる化学種(リチウム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し得る物質(化合物)をいう。   In the present specification, the “non-aqueous electrolyte secondary battery” refers to a battery including a non-aqueous electrolyte (typically, an electrolyte containing a supporting salt in a non-aqueous solvent). In addition, the “lithium secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by the movement of charges accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes. A secondary battery generally referred to as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a lithium ion capacitor, or the like is a typical example included in the lithium secondary battery in this specification. In the present specification, the “active material” refers to a substance (compound) capable of reversibly occluding and releasing chemical species (lithium ions in a lithium secondary battery) serving as a charge carrier on the positive electrode side or the negative electrode side.

以下、ここで開示される非水電解液二次電池の好適な実施形態について説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。かかる構造の非水電解液二次電池は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein will be described. Matters necessary for implementation other than matters specifically mentioned in the present specification can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the field. The non-aqueous electrolyte secondary battery having such a structure can be implemented based on the contents disclosed in the present specification and common technical knowledge in the field.

ここで開示される技術は、少なくとも電池の構築時において非水電解液中に被膜形成剤たる硫酸とオキサラト錯体化合物とを含む、各種の非水電解液二次電池に広く適用され得る。以下、リチウム二次電池である場合を典型例としてより詳しく説明する場合があるが、本発明の適用対象をかかる電池に限定する意図ではない。   The technique disclosed here can be widely applied to various nonaqueous electrolyte secondary batteries including sulfuric acid and an oxalato complex compound as film forming agents in the nonaqueous electrolyte solution at least when the battery is constructed. Hereinafter, the case of a lithium secondary battery may be described in more detail as a typical example, but the application target of the present invention is not intended to be limited to such a battery.

ここで開示される非水電解液二次電池の正極は、正極集電体と、該正極集電体上に形成された少なくとも正極活物質を含む正極合材層と、を備えている。かかる正極を作製する方法としては特に限定されないが、例えば正極活物質と導電材とバインダ(結着剤)等とを適当な溶媒中で混合してスラリー状(ペースト状、インク状のものを包含する。)の組成物(以下、「正極合材スラリー」という。)を調製し、該スラリーを正極集電体上に付与して正極合材層(正極活物質層ともいう。)を形成する方法を採用することができる。特に限定されるものではないが、正極合材スラリーの固形分濃度(NV)は50質量%〜75質量%(好ましくは55質量%〜65質量%、より好ましくは55質量%〜60質量%)とすることができる。また、正極合材層を形成する方法としては、例えば、上記正極合材スラリーを正極集電体の片面または両面に、従来公知の塗布装置(例えば、スリットコーター、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター)を用いて適量塗布し、乾燥させる方法を採用することができる。特に限定されるものではないが、正極集電体の単位面積当たりに設けられる正極合材層の質量(正極集電体の両面に正極合材層を有する構成では両面の合計質量)は、例えば10mg/cm〜30mg/cm程度とすることができる。 The positive electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed here includes a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer including at least a positive electrode active material formed on the positive electrode current collector. A method for producing such a positive electrode is not particularly limited. For example, a positive electrode active material, a conductive material, a binder (binder), and the like are mixed in a suitable solvent to include a slurry (paste or ink). The composition (hereinafter referred to as “positive electrode mixture slurry”) is prepared and applied to the positive electrode current collector to form a positive electrode mixture layer (also referred to as a positive electrode active material layer). The method can be adopted. Although not particularly limited, the solid content concentration (NV) of the positive electrode mixture slurry is 50% by mass to 75% by mass (preferably 55% by mass to 65% by mass, more preferably 55% by mass to 60% by mass). It can be. In addition, as a method for forming the positive electrode mixture layer, for example, the above-mentioned positive electrode mixture slurry is applied to one or both surfaces of the positive electrode current collector by a conventionally known coating apparatus (for example, slit coater, die coater, comma coater, gravure coater). ) Can be applied and dried. Although not particularly limited, the mass of the positive electrode mixture layer provided per unit area of the positive electrode current collector (the total mass of both surfaces in the configuration having the positive electrode mixture layer on both sides of the positive electrode current collector) is, for example, may be 10mg / cm 2 ~30mg / cm 2 approximately.

正極集電体としては、導電性の良好な金属(例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等)からなる導電性材料が好ましく用いられる。集電体の形状は、構築される電池の形状等に応じて異なり得るため特に限定されず、棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。なお、後述する捲回電極体を備えた電池では、主に箔状体が用いられる。箔状集電体の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、5μm〜50μm(より好ましくは8μm〜30μm)程度のものを好ましく用いることができる。   As the positive electrode current collector, a conductive material made of a metal having good conductivity (for example, aluminum, nickel, titanium, stainless steel, etc.) is preferably used. The shape of the current collector is not particularly limited because it can vary depending on the shape of the battery to be constructed, and a rod-like body, a plate-like body, a foil-like body, a net-like body, or the like can be used. In addition, in the battery provided with the winding electrode body mentioned later, a foil-like body is mainly used. The thickness of the foil-shaped current collector is not particularly limited, but a thickness of about 5 μm to 50 μm (more preferably 8 μm to 30 μm) can be preferably used in consideration of the capacity density of the battery and the strength of the current collector.

正極活物質としては、従来から非水電解液二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、リチウムニッケル酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト酸化物(例えばLiCoO)、リチウムマンガン酸化物(例えばLiMn)等のリチウム元素と遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物(リチウム遷移金属酸化物)や、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸鉄リチウム(LiFePO)等のリチウム元素と遷移金属元素とを構成金属元素として含むリン酸塩等が挙げられる。なかでも、構成元素としてリチウム元素、ニッケル元素、コバルト元素およびマンガン元素を含む層状構造のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/3)を主成分とする正極活物質(典型的には、実質的にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる正極活物質)は、熱安定性に優れエネルギー密度も高いことから好ましく用いることができる。特に限定するものではないが、正極合材層全体に占める正極活物質の割合は50質量%以上(典型的には70質量%以上100質量%以下、例えば80質量%以上99質量%以下)であることが好ましい。 As the positive electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, an oxide including a lithium element and a transition metal element as constituent metal elements such as lithium nickel oxide (for example, LiNiO 2 ), lithium cobalt oxide (for example, LiCoO 2 ), and lithium manganese oxide (for example, LiMn 2 O 4 ). (Lithium transition metal oxide), phosphate containing lithium element and transition metal element such as lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ) and lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as constituent metal elements. Among them, the main component is a lithium nickel cobalt manganese composite oxide (for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) having a layered structure containing lithium element, nickel element, cobalt element and manganese element as constituent elements. The positive electrode active material (typically, a positive electrode active material substantially made of a lithium nickel cobalt manganese composite oxide) can be preferably used because of its excellent thermal stability and high energy density. Although it does not specifically limit, the ratio of the positive electrode active material to the whole positive electrode composite material layer is 50 mass% or more (typically 70 mass% or more and 100 mass% or less, for example, 80 mass% or more and 99 mass% or less). Preferably there is.

ここで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とは、Li、Ni、Co、Mnを構成金属元素とする酸化物のほか、Li、Ni、Co、Mn以外に他の少なくとも一種の金属元素(Li、Ni、Co、Mn以外の遷移金属元素および/または典型金属元素)を含む酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、鉄(Fe)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、白金(Pt)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ランタン(La)、セリウム(Ce)のうちの一種または二種以上の元素であり得る。また、リチウムニッケル酸化物、リチウムコバルト酸化物、及びリチウムマンガン酸化物についても同様である。上記置換的な構成元素の量は、特に限定されないが、例えば、当該置換元素とNiとCoとMnとの合計100質量%に対し、0.1質量%以上(典型的には0.2質量%以上、例えば0.3質量%以上)であって、5質量%以下(典型的には3質量%以下、例えば2.5質量%以下)とすることができる。
このようなリチウム遷移金属酸化物(典型的には粒子状)としては、例えば従来公知の方法で調製されるリチウム遷移金属酸化物粉末をそのまま使用することができる。かかる粉末の粒径は、特に限定するものではないが、例えば1μm以上25μm以下(典型的には2μm以上20μm以下、例えば6μm以上15μm以下)とすることができる。なお本明細書において「粒径」とは、一般的なレーザー回折・光散乱法に基づく粒度分布測定により測定した体積基準の粒度分布において、微粒子側からの累積50%に相当する粒径(D50粒径、メジアン径ともいう。)を示す。
Here, the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is an oxide having Li, Ni, Co, and Mn as constituent metal elements, and at least one other metal element (Li, Ni, Co, and Mn) in addition to Li, Ni, Co, and Mn. The meaning also includes oxides containing transition metal elements and / or typical metal elements other than Ni, Co, and Mn. Such metal elements include, for example, magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), titanium (Ti), zirconium (Zr), vanadium (V), niobium (Nb), chromium (Cr), molybdenum (Mo ), Tungsten (W), iron (Fe), rhodium (Rh), palladium (Pb), platinum (Pt), copper (Cu), zinc (Zn), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) ), Indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), and cerium (Ce). The same applies to lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, and lithium manganese oxide. The amount of the substitutional constituent element is not particularly limited. For example, it is 0.1% by mass or more (typically 0.2% by mass with respect to a total of 100% by mass of the substitution element, Ni, Co, and Mn. % Or more, for example 0.3% by mass or more), and can be 5% by mass or less (typically 3% by mass or less, for example 2.5% by mass or less).
As such a lithium transition metal oxide (typically in particulate form), for example, a lithium transition metal oxide powder prepared by a conventionally known method can be used as it is. The particle size of the powder is not particularly limited, but may be, for example, 1 μm to 25 μm (typically 2 μm to 20 μm, for example, 6 μm to 15 μm). In this specification, “particle size” means a particle size corresponding to 50% cumulative from the fine particle side in a volume-based particle size distribution measured by particle size distribution measurement based on a general laser diffraction / light scattering method (D 50 particle diameter, also called median diameter).

溶媒としては、従来から非水電解液二次電池に用いられる溶媒のうち一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。かかる溶媒は水系と有機溶剤に大別され、有機溶媒としては、例えば、アミド、アルコール、ケトン、エステル、アミン、エーテル、ニトリル、環状エーテル、芳香族炭化水素等が挙げられる。より具体的には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、2−プロパノール、エタノール、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、プロペン酸メチル、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、アセトニトリル、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン等が挙げられ、典型的にはNMPを用いることができる。また、水系溶媒としては、水または水を主体とする混合溶媒であることが好ましい。該混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、該水系溶媒の80質量%以上(より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上)が水である水系溶媒の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる水系溶媒(例えば水)が挙げられる。   As the solvent, one kind or two or more kinds of solvents conventionally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used without any particular limitation. Such a solvent is roughly classified into an aqueous solvent and an organic solvent, and examples of the organic solvent include amide, alcohol, ketone, ester, amine, ether, nitrile, cyclic ether, and aromatic hydrocarbon. More specifically, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 2-propanol, ethanol, methanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propenoate, cyclohexanone, acetic acid Methyl, ethyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, acetonitrile, ethylene oxide, tetrahydrofuran, dioxane, benzene, toluene, ethylbenzene, xylene dimethyl sulfoxide, dichloromethane, trichloromethane, dichloroethane, etc. Typically, NMP can be used. In addition, the aqueous solvent is preferably water or a mixed solvent mainly composed of water. As the solvent other than water constituting the mixed solvent, one or more organic solvents (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. For example, it is preferable to use an aqueous solvent in which 80% by mass or more (more preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more) of the aqueous solvent is water. A particularly preferable example is an aqueous solvent (for example, water) substantially consisting of water.

導電材としては、従来から非水電解液二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック等)、コークス、活性炭、黒鉛(天然黒鉛およびその改質体、人造黒鉛)、炭素繊維(PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維)、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン等の炭素材料から選択される、一種または二種以上であり得る。あるいは金属繊維(例えばAl繊維、ステンレス鋼(SUS)繊維等)、導電性金属粉末(例えばAg、Ni、Cu等の金属粉末)、金属酸化物(例えばZnO、SnO等)、金属で表面被覆した合成繊維等を用いてもよい。なかでも好ましい導電材として、粒径が小さく比表面積の大きなカーボンブラック(典型的には、アセチレンブラック)が挙げられる。正極合材層全体に占める導電材の割合は、特に限定するものではないが、例えば0.1質量%〜15質量%(典型的には1質量%〜10質量%)とすることができる。 As the conductive material, one kind or two or more kinds of substances conventionally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, carbon black (for example, acetylene black, furnace black, ketjen black, channel black, lamp black, thermal black, etc.), coke, activated carbon, graphite (natural graphite and its modified products, artificial graphite), carbon fiber (PAN) Carbon fiber, pitch-based carbon fiber), carbon nanotubes, fullerenes, graphene, and other carbon materials. Or metal fibers (e.g. Al fibers, stainless steel (SUS) fibers), conductive metal powder (e.g. Ag, Ni, metal powder such as Cu), metal oxides (e.g. ZnO, SnO 2, etc.), metal surface coating Synthetic fibers and the like may be used. Among them, a preferable conductive material is carbon black (typically acetylene black) having a small particle size and a large specific surface area. The proportion of the conductive material in the entire positive electrode mixture layer is not particularly limited, but may be, for example, 0.1% by mass to 15% by mass (typically 1% by mass to 10% by mass).

バインダとしては、上述した溶媒中に均一に溶解または分散し得る化合物であって、従来から非水電解液二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。例えば、有機溶剤系の液状組成物(分散媒の主成分が有機溶媒である溶剤系組成物)を用いて正極合材層を形成する場合には、有機溶剤に分散または溶解するポリマー材料を好ましく採用し得る。かかるポリマー材料としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ塩化ビニリデン(PVdC)、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。あるいは、水系の液状組成物を用いて正極合材層を形成する場合には、水に溶解または分散するポリマー材料を好ましく採用し得る。かかるポリマー材料としては、セルロース系ポリマー、フッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体、ゴム類等が例示される。より具体的には、スチレンブタジエンゴム(SBR)、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、ポリビニルアルコール、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、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)等が挙げられる。特に限定するものではないが、正極合材層全体に占めるバインダの割合は、例えば0.1質量%以上10質量%以下(好ましくは1質量%以上5質量%以下)とすることができる。   The binder is a compound that can be uniformly dissolved or dispersed in the above-described solvent, and one or more kinds of substances conventionally used in nonaqueous electrolyte secondary batteries can be used without any particular limitation. it can. For example, when forming a positive electrode mixture layer using an organic solvent-based liquid composition (a solvent-based composition in which the main component of the dispersion medium is an organic solvent), a polymer material that is dispersed or dissolved in the organic solvent is preferably used. Can be adopted. Examples of such a polymer material include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene chloride (PVdC), and polyethylene oxide. Alternatively, when the positive electrode mixture layer is formed using an aqueous liquid composition, a polymer material that is dissolved or dispersed in water can be preferably employed. Examples of such polymer materials include cellulose polymers, fluorine resins, vinyl acetate copolymers, rubbers, and the like. More specifically, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose, polyvinyl alcohol, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex). Although it does not specifically limit, the ratio of the binder to the whole positive electrode compound material layer can be 0.1 mass% or more and 10 mass% or less (preferably 1 mass% or more and 5 mass% or less), for example.

また、ここで調製される正極合材スラリーには、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、各種添加剤(例えば、過充電時においてガスを発生させる無機化合物や、分散剤として機能し得る材料)等を添加することもできる。上記過充電時にガスを発生させる無機化合物としては、炭酸塩やシュウ酸塩、硝酸塩等が挙げられ、例えば、炭酸リチウムやシュウ酸リチウムが好ましく用いられる。また、上記分散剤としては、疎水性鎖と親水性基をもつ高分子化合物(例えばアルカリ塩、典型的にはナトリウム塩)や、硫酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩等を有するアニオン性化合物やアミン等のカチオン性化合物等が挙げられる。より具体的には、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ブチラール、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ等が挙げられる。   In addition, the positive electrode mixture slurry prepared here has various additives (for example, an inorganic compound that generates gas during overcharge and a material that can function as a dispersant, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. ) Etc. can also be added. Examples of the inorganic compound that generates gas at the time of overcharge include carbonates, oxalates, and nitrates. For example, lithium carbonate and lithium oxalate are preferably used. In addition, as the dispersant, polymer compounds having a hydrophobic chain and a hydrophilic group (for example, alkali salts, typically sodium salts), anionic compounds having sulfates, sulfonates, phosphates, etc. And cationic compounds such as amines. More specifically, carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, butyral, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphate starch and the like can be mentioned.

そして、上記正極スラリーを付与した正極を適当な乾燥手段で乾燥し、正極合材スラリー中に含まれていた溶媒を除去する。かかる手法としては、自然乾燥や、熱風、低湿風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線による乾燥等を単独または組み合わせて用いることができる。正極合材スラリーの乾燥後、正極に適宜プレス処理を施すことによって、正極合材層の厚みや密度を調整することができる。プレス処理には、例えば、ロールプレス法、平板プレス法等、従来公知の各種プレス方法を採用することができる。正極集電体上に形成された正極合材層の密度が極端に低い場合は、単位体積当たりの容量が低下する虞がある。また、正極合材層の密度が極端に高い場合は、特に大電流充放電時や低温下での充放電時において内部抵抗が上昇する傾向にある。このため、正極合材層の密度は例えば2.0g/cm以上(典型的には2.5g/cm以上)であって、4.5g/cm以下(典型的には4.2g/cm以下)とすることができる。 And the positive electrode which provided the said positive electrode slurry is dried with a suitable drying means, and the solvent contained in the positive mix slurry is removed. As such a method, natural drying, hot air, low-humidity air, vacuum, infrared rays, far-infrared rays, drying with an electron beam, or the like can be used alone or in combination. After drying the positive electrode mixture slurry, the thickness and density of the positive electrode mixture layer can be adjusted by appropriately pressing the positive electrode. For the press treatment, various conventionally known press methods such as a roll press method and a flat plate press method can be employed. When the density of the positive electrode mixture layer formed on the positive electrode current collector is extremely low, the capacity per unit volume may decrease. In addition, when the density of the positive electrode mixture layer is extremely high, the internal resistance tends to increase particularly during large current charge / discharge or charge / discharge at a low temperature. For this reason, the density of the positive electrode mixture layer is, for example, 2.0 g / cm 3 or more (typically 2.5 g / cm 3 or more) and 4.5 g / cm 3 or less (typically 4.2 g). / Cm 3 or less).

次に、ここで開示される非水電解液二次電池の負極は、負極集電体と、該負極集電体上に形成された少なくとも負極活物質を含む負極合材層と、を備えている。かかる負極を作製する方法としては、特に限定されないが、例えば、負極活物質とバインダ等とを適当な溶媒中で混合してスラリー状(ペースト状、インク状のものを包含する。)の組成物(以下、「負極合材スラリー」という。)を調製し、該スラリーを負極集電体上に付与して負極合材層(負極活物質層ともいう。)を形成する方法を採用することができる。負極合材層を形成する方法としては、上述した正極の場合と同様の手法を適宜採用することができる。特に限定されるものではないが、負極集電体の単位面積当たりに設けられる負極合材層の質量(両面の合計質量)は、例えば5mg/cm〜30mg/cm程度とすることができる。 Next, a negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer including at least a negative electrode active material formed on the negative electrode current collector. Yes. A method for producing such a negative electrode is not particularly limited. For example, a negative electrode active material and a binder or the like are mixed in a suitable solvent to form a slurry (including paste and ink) compositions. (Hereinafter referred to as “negative electrode mixture slurry”) is prepared, and the slurry is applied onto a negative electrode current collector to form a negative electrode mixture layer (also referred to as a negative electrode active material layer). it can. As a method for forming the negative electrode mixture layer, the same technique as that for the positive electrode described above can be appropriately employed. Although not particularly limited, the mass of the negative electrode material layer provided per unit area of the negative electrode current collector (total mass of both sides) may be, for example 5mg / cm 2 ~30mg / cm 2 of about .

負極集電体としては、導電性の良好な金属(例えば、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等)からなる導電性材料が好ましく用いられる。負極集電体の形状は、正極集電体の形状と同様であり得る。   As the negative electrode current collector, a conductive material made of a metal having good conductivity (for example, copper, nickel, titanium, stainless steel, etc.) is preferably used. The shape of the negative electrode current collector can be the same as the shape of the positive electrode current collector.

負極活物質としては、従来から非水電解液二次電池に用いられる物質の一種または二種以上の材料を特に限定することなく使用することができる。例えば、天然黒鉛(石墨)およびその改質体や石油または石炭系の材料から製造された人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);ハードカーボン(難黒鉛化炭素)、ソフトカーボン(易黒鉛化炭素)、カーボンナノチューブ等少なくとも一部に黒鉛構造(層状構造)を有する(低結晶性の)炭素材料;リチウムチタン複合酸化物等の金属酸化物;スズ(Sn)やケイ素(Si)とリチウムの合金等が挙げられる。なかでも、大きな容量が得られる黒鉛質の炭素材料(典型的には、黒鉛)を好ましく使用することができる。負極合材層全体に占める負極活物質の割合は特に限定されないが、通常は凡そ50質量%以上とすることが適当であり、好ましくは凡そ90質量%〜99質量%(例えば凡そ95質量%〜99質量%)である。   As the negative electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, natural graphite (graphite) and its modified products and graphite (artificial graphite) such as artificial graphite manufactured from petroleum or coal-based materials; hard carbon (non-graphitizable carbon), soft carbon (graphitizable carbon), Carbon nanotubes and other carbon materials having a graphite structure (layered structure) at least partially, such as carbon nanotubes; metal oxides such as lithium titanium composite oxides; tin (Sn), silicon (Si) and lithium alloys, etc. Can be mentioned. Among them, a graphitic carbon material (typically, graphite) that can obtain a large capacity can be preferably used. The proportion of the negative electrode active material in the entire negative electrode mixture layer is not particularly limited, but it is usually appropriately about 50% by mass or more, preferably about 90% by mass to 99% by mass (for example, about 95% by mass to 99% by mass).

バインダとしては、例えば上記正極合材層用のバインダとして例示したポリマー材料から適当なものを適宜選択することができる。典型的には、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等が例示される。負極合材層全体に占めるバインダの割合は、負極活物質の種類や量に応じて適宜選択すればよく、例えば1質量%〜15質量%(好ましくは2質量%〜10質量%)とすることができる。
その他、既に上述した各種添加剤(例えば、分散剤として機能し得るポリマー材料、過充電時においてガスを発生させる無機化合物)や導電材等を適宜使用することができる。例えば、上記分散剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ポリビニルアルコール(PVA)等が挙げられる。
As the binder, for example, an appropriate material can be appropriately selected from the polymer materials exemplified as the binder for the positive electrode mixture layer. Typically, styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE) and the like are exemplified. What is necessary is just to select suitably the ratio of the binder to the whole negative electrode compound-material layer according to the kind and quantity of a negative electrode active material, for example, shall be 1 mass%-15 mass% (preferably 2 mass%-10 mass%). Can do.
In addition, the above-described various additives (for example, a polymer material that can function as a dispersant, an inorganic compound that generates gas during overcharge), a conductive material, and the like can be used as appropriate. For example, examples of the dispersant include carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (MC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), and polyvinyl alcohol (PVA).

負極合材スラリーの乾燥後、正極の場合と同様に、適宜プレス処理(例えば、ロールプレス法、平板プレス法等の従来公知の各種プレス方法を採用することができる。)を施すことによって、負極合材層の厚みや密度を調整することができる。負極合材層の密度は、例えば、1.1g/cm以上(典型的には1.2g/cm以上、例えば1.3g/cm以上)であって、1.5g/cm以下(典型的には1.49g/cm以下)とすることができる。 After the drying of the negative electrode mixture slurry, similarly to the case of the positive electrode, the negative electrode is appropriately subjected to press treatment (for example, various conventionally known pressing methods such as a roll press method and a flat plate pressing method can be adopted). The thickness and density of the composite material layer can be adjusted. The density of the negative electrode mixture layer is, for example, 1.1 g / cm 3 or more (typically 1.2 g / cm 3 or more, for example, 1.3 g / cm 3 or more), and 1.5 g / cm 3 or less. (Typically 1.49 g / cm 3 or less).

上記正極および負極を積層し、電極体が作製される。電極体の形状は特に限定されないが、例えば、長尺状の正極集電体上に、所定の幅の正極合材層が該集電体の長手方向に沿って形成されている長尺状の正極と、長尺状の負極集電体上に、所定の幅の負極合材層が該集電体の長手方向に沿って形成されている長尺状の負極と、が積層され、長手方向に捲回されてなる捲回電極体を用いることができる。そして、上記電極体と電解液が適当な電池ケースに収容され、非水電解液二次電池が構築される。   The positive electrode and the negative electrode are laminated to produce an electrode body. The shape of the electrode body is not particularly limited. For example, a long positive electrode current collector layer having a predetermined width is formed on the long positive electrode current collector along the longitudinal direction of the current collector. A positive electrode and a long negative electrode in which a negative electrode mixture layer having a predetermined width is formed along the longitudinal direction of the current collector are laminated on the long negative electrode current collector. It is possible to use a wound electrode body wound around. And the said electrode body and electrolyte solution are accommodated in a suitable battery case, and a nonaqueous electrolyte secondary battery is constructed | assembled.

また、ここで開示される非水電解液二次電池の代表的な構成では、正極と負極との間にセパレータが介在される。該セパレータとしては、従来から非水電解液二次電池に用いられるものと同様の各種多孔質シートを用いることができ、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から成る多孔質樹脂シート(フィルム、不織布等)が挙げられる。かかる多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複数構造(例えば、PEの両面にPPが積層された三層構造)であってもよい。なお、固体状の電解液を用いた非水電解液二次電池(リチウムポリマー電池)では、上記電解液がセパレータを兼ねる構成としてもよい。   In a typical configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, various porous sheets similar to those conventionally used in non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used. For example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, polyamide, etc. Examples thereof include porous resin sheets (film, nonwoven fabric, etc.) made of resin. Such a porous resin sheet may have a single layer structure, or may have a plurality of two or more layers (for example, a three-layer structure in which PP is laminated on both sides of PE). Note that in a non-aqueous electrolyte secondary battery (lithium polymer battery) using a solid electrolyte, the electrolyte may also serve as a separator.

電池ケースとしては、従来から非水電解液二次電池に用いられる材料や形状を用いることができる。該ケースの材質としては、例えばアルミニウム、スチール等の比較的軽量な金属材や、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料が挙げられる。なかでも、放熱性やエネルギー密度を向上させ得る等の理由から、比較的軽量な金属製(例えばアルミニウム製や、アルミニウム合金製)の電池ケースを好ましく採用し得る。また、該ケースの形状(容器の外形)は特に限定されず、例えば、円形(円筒形、コイン形、ボタン形)、六面体形(直方体形、立方体形)、袋体形およびそれらを加工し変形させた形状等であり得る。また、該ケースには電流遮断機構(電池の過充電時に、内圧の上昇に応じて電流を遮断し得る機構)等の安全機構を設けることもできる。   As the battery case, materials and shapes conventionally used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used. Examples of the material of the case include relatively light metal materials such as aluminum and steel, and resin materials such as polyphenylene sulfide resin and polyimide resin. Among them, a battery case made of a relatively light metal (for example, made of aluminum or aluminum alloy) can be preferably employed for the reason that heat dissipation and energy density can be improved. Further, the shape of the case (outer shape of the container) is not particularly limited. For example, the shape (cylindrical shape, coin shape, button shape), hexahedron shape (cuboid shape, cubic shape), bag shape, and the like are processed and deformed. The shape may be different. In addition, the case can be provided with a safety mechanism such as a current interruption mechanism (a mechanism capable of interrupting current in response to an increase in internal pressure when the battery is overcharged).

電解液としては、従来から非水電解液二次電池に用いられる非水電解液と同様の一種または二種以上のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩(典型的には、リチウム塩)を含有させた組成を有するが、液状の電解液にポリマーが添加され固体状(典型的には、いわゆるゲル状)となった電解液であってもよい。
該非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコール、ジメチルエーテル、エチレングリコール、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。例えばカーボネート類(なかでも比誘電率の高いECや、標準酸化電位が高い(即ち、電位窓の広い)DMCおよびEMC等)を用いることができ、非水溶媒として一種または二種以上のカーボネート類を含み、それらカーボネート類の合計体積が非水溶媒全体の体積の60体積%以上(より好ましくは75体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上であり、実質的に100体積%であってもよい。)を占める非水溶媒を好ましく用いることができる。
As the electrolytic solution, one kind or two or more kinds similar to the nonaqueous electrolytic solution conventionally used in the nonaqueous electrolytic secondary battery can be used without any particular limitation. Such a non-aqueous electrolyte typically has a composition in which a supporting salt (typically a lithium salt) is contained in a suitable non-aqueous solvent, but a polymer is added to the liquid electrolyte to obtain a solid ( Typically, the electrolyte may be a so-called gel.
As the non-aqueous solvent, aprotic solvents such as carbonates, esters, ethers, nitriles, sulfones, and lactones can be used. For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, Examples include 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, diethylene glycol, dimethyl ether, ethylene glycol, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and γ-butyrolactone. For example, carbonates (especially EC having a high relative dielectric constant, DMC and EMC having a high standard oxidation potential (that is, having a wide potential window), etc.) can be used, and one or more carbonates are used as non-aqueous solvents. The total volume of these carbonates is 60% by volume or more (more preferably 75% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and substantially 100% by volume) of the total volume of the non-aqueous solvent. A non-aqueous solvent occupying a good ratio) can be preferably used.

該支持塩としては、非水電解液二次電池の支持電解液として機能し得ることが知られている各種のものを適宜採用することができる。例えばLiPF、LiBF、LiClO、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiCSO、LiC(SOCF、LiClO等のリチウム二次電池の支持塩として機能し得ることが知られている各種のリチウム塩から選択される一種または二種以上を用いることができ、なかでもLiPFを好ましく用いることができる。支持塩の濃度は特に制限されないが、かかる濃度が低すぎると電解液に含まれるリチウムイオンの量が不足し、イオン伝導性が低下する傾向がある。また支持塩の濃度が高すぎると非水電解液の粘度が高くなりすぎて、イオン伝導性が低下する傾向がある。このため、支持塩を凡そ0.1mol/L〜2mol/L(好ましくは、凡そ0.8mol/L〜1.5mol/L)程度の濃度で含有する非水電解液が好ましく用いられる。 As the supporting salt, various salts that are known to function as a supporting electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be appropriately employed. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 One or two or more selected from various lithium salts known to be capable of functioning as a supporting salt for lithium secondary batteries such as LiClO 4 can be used, and among these, LiPF 6 is preferably used. it can. The concentration of the supporting salt is not particularly limited. However, if the concentration is too low, the amount of lithium ions contained in the electrolytic solution is insufficient, and the ionic conductivity tends to decrease. Moreover, when the density | concentration of a supporting salt is too high, the viscosity of a non-aqueous electrolyte will become high too much and there exists a tendency for ionic conductivity to fall. For this reason, a nonaqueous electrolytic solution containing a supporting salt at a concentration of about 0.1 mol / L to 2 mol / L (preferably about 0.8 mol / L to 1.5 mol / L) is preferably used.

ここで、上記電解液には、少なくとも電池構築段階において、被膜形成剤としての硫酸と、オキサラト錯体化合物と、が含まれている。電解液中の硫酸は所定の電池電圧で分解し負極活物質の表面に構成元素として少なくともS元素を含有する安定性に優れた被膜を形成し得る。かかる被膜により負極(典型的には、負極合材層)のイオン伝導性が向上するため、反応抵抗(電荷移動抵抗)が低減され、とりわけ該反応抵抗が支配的となる低温領域(例えば−30℃〜10℃)において優れた電池性能(例えば出力特性)を発揮させることができる。加えて、電解液中に添加されたオキサラト錯体化合物は、正極に吸着し(例えば、正極表面で酸化分解して被膜を形成し)、正極集電体および/または正極活物質を硫酸による被毒(例えば腐食)から保護し得る。このため、硫酸添加による弊害(典型的には、直流抵抗の増大)を抑制し、該直流抵抗が支配的となる常温領域(典型的には10℃〜40℃、例えば10℃〜30℃)においても優れた電池性能(例えば出力特性)を発揮させることができる。従って、ここで開示される非水電解液二次電池では、従来に比べ広範な温度域(例えば、−30℃〜40℃)において電池性能(例えば、出力特性)を向上させることができる。なお、硫酸やオキサラト錯体化合物の添加は典型的には非水電解液に対して行われるが、かかる場合に限定されず、例えば電極(例えば負極)やセパレータ等の非水電解液以外の電池構成部材に添加することによって、非水電解液中に溶出させることもできる。   Here, the electrolytic solution contains sulfuric acid as a film forming agent and an oxalato complex compound at least in the battery construction stage. Sulfuric acid in the electrolytic solution can be decomposed at a predetermined battery voltage to form a highly stable coating film containing at least S element as a constituent element on the surface of the negative electrode active material. Such a coating improves the ion conductivity of the negative electrode (typically, the negative electrode mixture layer), thereby reducing the reaction resistance (charge transfer resistance), and in particular, the low temperature region where the reaction resistance is dominant (for example, −30 Excellent battery performance (for example, output characteristics) can be exhibited at a temperature of 10 ° C. to 10 ° C. In addition, the oxalato complex compound added to the electrolytic solution is adsorbed on the positive electrode (for example, oxidized and decomposed on the positive electrode surface to form a film), and the positive electrode current collector and / or the positive electrode active material is poisoned with sulfuric acid. (E.g. corrosion). For this reason, the adverse effect (typically increase in direct current resistance) due to the addition of sulfuric acid is suppressed, and the direct current resistance is dominant in a normal temperature region (typically 10 ° C. to 40 ° C., for example, 10 ° C. to 30 ° C.). Can also exhibit excellent battery performance (for example, output characteristics). Therefore, in the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, battery performance (for example, output characteristics) can be improved in a wider temperature range (for example, −30 ° C. to 40 ° C.) than in the past. The addition of sulfuric acid or an oxalato complex compound is typically performed with respect to a non-aqueous electrolyte, but is not limited to such a case. For example, a battery configuration other than the non-aqueous electrolyte such as an electrode (for example, a negative electrode) or a separator. By adding to the member, it can be eluted in the non-aqueous electrolyte.

硫酸としては、市販品の購入等により入手したものを特に限定せず用いることができる。ここで、本明細書において「硫酸」とは、典型的には鉱酸(即ち、HSO。無機酸ともいう。)であるが、本願の適用効果(典型的には、負極の反応抵抗の低減)を発揮し得る範囲において、かかる鉱酸の一部または全部が硫酸を含有する塩(硫酸塩)の状態で配合されたものであってもよい。すなわち硫酸痕が認められればよく、例えば硫酸イオンの金属塩、より具体的には硫酸リチウム、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム等をも包含し得る用語である。硫酸の濃度(添加量)は特に限定されないが、かかる濃度が極端に低すぎる場合は負極に安定的に被膜を形成することが難しく、ここで開示される発明の効果が薄れる虞がある。一方、硫酸の濃度が極端に高すぎる場合には、後述する比較例に示す通り、直流抵抗の増加によって、例えば常温領域における電池性能が悪化する虞がある。このため、かかる添加量は非水電解液に対して3000ppm以下(例えば、500ppm以上2000ppm以下)とすることが好ましい。硫酸を上記濃度範囲で含む電池では、硫酸を添加した効果(典型的には、負極の反応抵抗の低減)がより発揮され、さらに硫酸を添加することによる弊害を低減し得るため、広範な温度域において電池性能を一層向上させることができる。なお、電極やセパレータ等の非水電解液以外の電池構成部材に硫酸を添加する手法を採用する場合には、硫酸の添加量を例えば後述する初期充放電後の負極表面のS元素の量がICP発光分析に基づく分析値で0.05μmol/cm以上となるよう添加することが好ましい。 As sulfuric acid, what was obtained by purchase of a commercial item etc. can be used without being specifically limited. Here, “sulfuric acid” in this specification is typically a mineral acid (that is, H 2 SO 4. Also referred to as an inorganic acid), but the application effect of the present application (typically reaction of the negative electrode). As long as the resistance can be reduced, part or all of the mineral acid may be blended in the form of a salt (sulfate) containing sulfuric acid. That is, it is only necessary to recognize sulfuric acid marks, and for example, metal salts of sulfate ions, more specifically, lithium sulfate, nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate and the like may be included. It is a term. The concentration (addition amount) of sulfuric acid is not particularly limited. However, when the concentration is extremely low, it is difficult to stably form a film on the negative electrode, and the effect of the invention disclosed herein may be diminished. On the other hand, when the concentration of sulfuric acid is extremely high, as shown in a comparative example described later, there is a risk that the battery performance in, for example, a normal temperature region may deteriorate due to an increase in DC resistance. For this reason, it is preferable to make this addition amount into 3000 ppm or less (for example, 500 ppm or more and 2000 ppm or less) with respect to a non-aqueous electrolyte. In batteries containing sulfuric acid in the above concentration range, the effect of adding sulfuric acid (typically, the reduction in reaction resistance of the negative electrode) is more exhibited, and the adverse effects of adding sulfuric acid can be reduced. The battery performance can be further improved in the region. In addition, when adopting a technique of adding sulfuric acid to battery components other than the non-aqueous electrolyte such as electrodes and separators, the amount of sulfuric acid added is, for example, the amount of S element on the negative electrode surface after initial charge / discharge described below. It is preferable to add such that the analytical value based on the ICP emission analysis is 0.05 μmol / cm 2 or more.

オキサラト錯体化合物としては、公知の方法により作製したもの、あるいは市販品の購入等により入手したものを、特に限定せず一種または二種以上用いることができる。例えば、下記式(II)または(III)で表されるような、少なくとも一つのシュウ酸イオン(C 2−)がホウ素(B)に配位した構造部分を有するオキサラト錯体化合物(B元素含有オキサレート塩)が例示される。 As an oxalato complex compound, what was produced by the well-known method or what was obtained by purchase of a commercial item etc. is not specifically limited, 1 type, or 2 or more types can be used. For example, as represented by the following formula (II) or (III), an oxalato complex compound (B) having a structural portion in which at least one oxalate ion (C 2 O 4 2− ) is coordinated to boron (B) Element-containing oxalate salt).

Figure 2013164992
Figure 2013164992

Figure 2013164992
Figure 2013164992

ここで、式(II)中のRおよびRは、ハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br。好ましくはF)および炭素原子数1〜10(好ましくは1〜3)のパーフルオロアルキル基から、それぞれ独立して選択される。式(I)、(II)中のAは、無機カチオンおよび有機カチオンのいずれでもよい。無機カチオンの具体例としては、Li、Na、K等のアルカリ金属のカチオン;Be、Mg、Ca等のアルカリ土類金属のカチオン;その他、Ag、Zn、Cu、Co、Fe、Ni、Mn、Ti、Pb、Cr、V、Ru、Y、ランタノイド、アクチノイド等の金属のカチオン;プロトン;等が挙げられる。有機カチオンの具体例としては、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン等のテトラアルキルアンモニウイオン;トリエチルメチルアンモニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン等のトリアルキルアンモニウムイオン;その他、ピリジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラメチルホスホニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオン、トリエチルスルホニウムイオン;等が挙げられる。好ましいカチオンの例として、リチウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオンおよびプロトンが挙げられる。 Here, R 1 and R 2 in the formula (II) are a halogen atom (for example, F, Cl, Br, preferably F) and a perfluoroalkyl group having 1 to 10 (preferably 1 to 3) carbon atoms. Are independently selected. A + in formulas (I) and (II) may be either an inorganic cation or an organic cation. Specific examples of the inorganic cation include alkali metal cations such as Li, Na, and K; alkaline earth metal cations such as Be, Mg, and Ca; other, Ag, Zn, Cu, Co, Fe, Ni, Mn, And metal cations such as Ti, Pb, Cr, V, Ru, Y, lanthanoids and actinoids; protons; and the like. Specific examples of organic cations include tetraalkylammonium ions such as tetrabutylammonium ion, tetraethylammonium ion and tetramethylammonium ion; trialkylammonium ions such as triethylmethylammonium ion and triethylammonium ion; other pyridinium ions and imidazolium ions Ion, tetraethylphosphonium ion, tetramethylphosphonium ion, tetraphenylphosphonium ion, triphenylsulfonium ion, triethylsulfonium ion; and the like. Examples of preferred cations include lithium ions, tetraalkylammonium ions and protons.

また、他の例として、下記式(IV)または(V)で表されるような、少なくとも一つのシュウ酸イオン(C 2−)がリン(P)に配位した構造部分を有するオキサラト錯体化合物(P元素含有オキサレート塩)が挙げられる。 As another example, as shown by the following formula (IV) or (V), at least one oxalate ion (C 2 O 4 2− ) has a structure portion coordinated to phosphorus (P). An oxalato complex compound (P element-containing oxalate salt) may be mentioned.

Figure 2013164992
Figure 2013164992

Figure 2013164992
Figure 2013164992

なお、上記式(IV)、(V)では、カチオンがリチウムイオンである例を示しているが、式(II)、(III)におけるAと同様に、他のカチオンであってもよい。また、上記式(IV)、(V)におけるFは、式(II)におけるR、Rと同様、それぞれ独立に、Fおよび他のハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br。好ましくはF)および炭素原子数1〜10(好ましくは1〜3)のパーフルオロアルキル基から選択され得る。 In the above formulas (IV) and (V), an example in which the cation is a lithium ion is shown, but other cations may be used in the same manner as A + in formulas (II) and (III). Further, F in the above formulas (IV) and (V) is independently F and other halogen atoms (for example, F, Cl, Br. Preferably, F is the same as R 1 and R 2 in formula (II). ) And perfluoroalkyl groups having 1 to 10 (preferably 1 to 3) carbon atoms.

ここで開示される好ましい一態様では、上記オキサラト錯体化合物として、式(III)で表されるB元素含有オキサレート塩を好ましく用いることができる。なかでも好ましい例として、式(I)で表されるリチウムビス(オキサラト)ボレート(以下、「LiBOB」と表記することもある。)が挙げられる。LiBOBは、電池の初期充放電処理に伴い、正極表面に吸着し(例えば、正極表面で酸化分解して被膜を形成し)、該正極の化学的安定性を向上し得る。従って、硫酸添加による弊害(典型的には、直流抵抗の増大)をより一層抑制することができる。このため、ここで開示される技術では、従来に比べ広範な温度域(例えば、−20℃〜40℃)において優れた電池性能(例えば出力特性)を発揮することができる。   In a preferred embodiment disclosed herein, a B element-containing oxalate salt represented by the formula (III) can be preferably used as the oxalato complex compound. Particularly preferred examples include lithium bis (oxalato) borate represented by the formula (I) (hereinafter sometimes referred to as “LiBOB”). LiBOB is adsorbed on the surface of the positive electrode (for example, oxidatively decomposes on the surface of the positive electrode to form a film) with the initial charge / discharge treatment of the battery, and can improve the chemical stability of the positive electrode. Therefore, adverse effects (typically, an increase in DC resistance) due to the addition of sulfuric acid can be further suppressed. For this reason, in the technique disclosed here, the battery performance (for example, output characteristics) excellent in the temperature range (for example, -20 degreeC-40 degreeC) compared with the past can be exhibited.

ここで開示される電池の構築に用いられる非水電解液において、オキサラト錯体化合物の濃度は、電池の通常の使用温度域(例えば、−30℃〜60℃)において該化合物が安定して溶解し得る濃度であればよく、特に限定されない。好適な添加量は、上記硫酸の添加量等によっても異なり得るが、例えば、凡そ0.005mol/L以上(典型的には0.01mol/L以上、例えば0.02mol/L以上)であって、0.2mol/L以下(典型的には0.1mol/L以下、例えば0.05mol/L以下)とすることができる。かかる態様の電池によると、硫酸の添加に伴う直流抵抗の増大(典型的には、硫酸によって正極集電体が腐食されることに伴う、正極集電体−正極合材層間の接触抵抗の増大)をより低く抑えられるため、電池性能を一層向上させることができる。   In the non-aqueous electrolyte used for the construction of the battery disclosed herein, the concentration of the oxalato complex compound is such that the compound is stably dissolved in the normal use temperature range of the battery (for example, −30 ° C. to 60 ° C.). The concentration is not particularly limited as long as the concentration is obtained. A suitable addition amount may vary depending on the addition amount of the sulfuric acid and the like. For example, it is approximately 0.005 mol / L or more (typically 0.01 mol / L or more, for example, 0.02 mol / L or more). , 0.2 mol / L or less (typically 0.1 mol / L or less, for example, 0.05 mol / L or less). According to such a battery, the direct current resistance increases with the addition of sulfuric acid (typically, the contact resistance between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer increases as the positive electrode current collector is corroded by sulfuric acid. ) Can be kept lower, so that the battery performance can be further improved.

なお、ここで開示される技術における非水電解液は、本発明の効果を大きく損なわない限度で、上述した電解液、被膜形成剤たる硫酸、オキサラト錯体化合物以外の成分を含有することもできる。かかる任意成分の一例として、各種添加剤(例えば、過充電時においてガスを発生させる化合物や、分散剤または増粘剤として機能し得る材料)等が挙げられる。   In addition, the nonaqueous electrolyte in the technique disclosed here can also contain components other than the electrolyte solution mentioned above, the sulfuric acid which is a film formation agent, and an oxalato complex compound, as long as the effect of this invention is not impaired significantly. Examples of such optional components include various additives (for example, a compound that generates a gas during overcharge, a material that can function as a dispersant or a thickener), and the like.

そして、上記構築後の電池には、典型的には実際に使用可能な状態に調整するため所定の条件で初期充放電処理が施される。ここで好ましい一態様では、上記初期充放電処理後の負極において、負極活物質の表面にはS元素を含む被膜が形成されており、上記S元素の量は、ICP発光分析による分析値が、0.05μmol/cm以上0.35μmol/cm以下である。かかる態様の電池によると、硫酸の添加による効果が適切に発揮され、且つかかる硫酸の添加に伴う弊害(典型的には、直流抵抗の増大)を抑制し得るため、本発明の効果をより高いレベルで実現し得る。なお、負極活物質表面にS元素含有被膜が形成されているか否かは、例えば一般的な飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS:Time−of−Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)等の表面分析手法によっても概ね把握することができる。より具体的には、例えばTOF−SIMSにて負極表面を分析し、得られたマススペクトルからS元素を含有する化合物(SO、SO、SO等)に対応するピークを確認することによって、かかる被膜の存在を把握し得る。 Then, the battery after the construction is typically subjected to an initial charge / discharge process under predetermined conditions in order to adjust it to a state where it can actually be used. In a preferred embodiment, in the negative electrode after the initial charge / discharge treatment, a film containing an S element is formed on the surface of the negative electrode active material, and the amount of the S element is an analysis value by ICP emission analysis, 0.05μmol / cm 2 or more 0.35μmol / cm 2 is less than or equal to. According to the battery of this aspect, the effect of the addition of sulfuric acid is appropriately exhibited, and adverse effects (typically, increase in direct current resistance) associated with the addition of sulfuric acid can be suppressed. Can be realized at a level. Whether or not the S element-containing film is formed on the surface of the negative electrode active material is determined by, for example, general time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). It can be generally grasped by the surface analysis method. More specifically, for example, by analyzing the negative electrode surface by TOF-SIMS and confirming the peak corresponding to the compound containing S element (SO, SO 2 , SO 3 etc.) from the obtained mass spectrum, The presence of such a coating can be grasped.

ここで開示される非水電解液二次電池は、硫酸およびオキサラト錯体化合物が少なくとも電池構築直後に非水電解液中に含まれていればよく、その後オキサラト錯体化合物の一部または全部が変質(電離、分解等)していてもよい。例えば、正極と負極を備えた電極体を電池ケースに収容し、かかる電池ケースに硫酸とオキサラト錯体化合物とを含む非水電解液を注入した場合、典型的には該電池の初期充放電処理時(例えば初回充電時)に、上記硫酸の大部分は負極の表面で分解され、負極上に少なくともS元素を含むSEI被膜を形成し得る。同様に、オキサラト錯体化合物は正極および/または負極の表面で分解され、集電体上に安定な被膜を形成し得る。したがって、本発明の適用効果が発揮されるためには、電池の構築から時間の経った電池(例えば、初期充放電処理後の電池)において硫酸および/またはオキサラト錯体化合物が必ずしも非水電解液中に残存していることを要しない。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, sulfuric acid and an oxalato complex compound may be contained in the non-aqueous electrolyte at least immediately after battery construction, and then a part or all of the oxalato complex compound is altered ( Ionization, decomposition, etc.). For example, when an electrode body including a positive electrode and a negative electrode is accommodated in a battery case, and a non-aqueous electrolyte containing sulfuric acid and an oxalato complex compound is injected into the battery case, typically during the initial charge / discharge treatment of the battery During the first charge (for example, at the first charge), most of the sulfuric acid is decomposed on the surface of the negative electrode, and an SEI film containing at least S element can be formed on the negative electrode. Similarly, the oxalato complex compound can be decomposed on the surface of the positive electrode and / or the negative electrode to form a stable film on the current collector. Therefore, in order to exert the application effect of the present invention, the sulfuric acid and / or the oxalato complex compound is not necessarily contained in the non-aqueous electrolyte in the battery that has passed the time since the construction of the battery (for example, the battery after the initial charge / discharge treatment). It is not necessary to remain in

硫酸を含む非水電解液二次電池であることは、例えば、該電池の構成部材(例えば非水電解液や負極合材層)から測定試料を採取し、液体クロマトグラフィ、燃焼法に基づく元素分析等によりS元素を検出することによって確認することができる。また、上記非水電解液二次電池の構築に用いられた非水電解液中の硫酸の量(換言すれば、電池ケース内に供給された硫酸の量)は、例えば、液体クロマトグラフィにより正負極に含まれるS元素の量を定量する;該電池の容器内に溜まった非水電解液を液体クロマトグラフィにより分析して該電解液に含まれるS元素の量を定量する;上記電解液を液体クロマトグラフィにより分析して硫酸およびその分解物に起因する化学種を定量する;等の方法により把握することができる。さらに、後述する試験例に示す通り、硫酸添加量(ppm)と、(初期充放電後に)負極活物質上に形成されるS元素含有被膜の量(μmol/cm)とは概ね比例関係にあることから、ICP発光分析等によって得られたS元素含有被膜の量から推定することもできる。 A non-aqueous electrolyte secondary battery containing sulfuric acid means that, for example, a measurement sample is taken from a constituent member of the battery (for example, a non-aqueous electrolyte solution or a negative electrode mixture layer), and an elemental analysis based on liquid chromatography or a combustion method is performed. It can confirm by detecting S element by etc. Further, the amount of sulfuric acid in the non-aqueous electrolyte used in the construction of the non-aqueous electrolyte secondary battery (in other words, the amount of sulfuric acid supplied into the battery case) is determined by, for example, liquid chromatography. The amount of S element contained in the battery is analyzed; the nonaqueous electrolyte stored in the battery container is analyzed by liquid chromatography to determine the amount of S element contained in the electrolyte; And the chemical species derived from sulfuric acid and its decomposition products are quantified. Furthermore, as shown in a test example to be described later, the amount of sulfuric acid added (ppm) and the amount of S element-containing coating (μmol / cm 2 ) formed on the negative electrode active material (after initial charge / discharge) are generally proportional. Therefore, it can be estimated from the amount of the S element-containing coating obtained by ICP emission analysis or the like.

また、B元素含有オキサラト錯体化合物(例えばLiBOB)を含む非水電解液を用いて構築された非水電解液二次電池であることは、例えば、該電池の構成部材(正負極合材層の表面等)から測定試料を採取し、ICP発光分析、液体クロマトグラフィ等によりB元素を検出することによって把握することができる。また、上記非水電解液二次電池の構築に用いられた非水電解液中のB元素含有オキサラト錯体化合物の量(換言すれば、電池ケース内に供給されたB元素含有オキサラト錯体化合物の量)は、例えば、液体クロマトグラフィにより正負極に含まれるB元素の量を定量する;該電池の容器内に溜まった非水電解液を液体クロマトグラフィにより分析して該電解液に含まれるB元素の量を定量する;上記電解液を液体クロマトグラフィにより分析してLiBOBおよびその分解物に起因する化学種を定量する;等の方法により把握することができる。   In addition, a non-aqueous electrolyte secondary battery constructed using a non-aqueous electrolyte containing a B element-containing oxalato complex compound (for example, LiBOB) is, for example, a constituent member of the battery (positive and negative electrode mixture layer) It can be grasped by collecting a measurement sample from the surface etc. and detecting the B element by ICP emission analysis, liquid chromatography or the like. Further, the amount of the B element-containing oxalato complex compound in the non-aqueous electrolyte used for the construction of the non-aqueous electrolyte secondary battery (in other words, the amount of the B element-containing oxalato complex compound supplied into the battery case) ) Quantifies the amount of element B contained in the positive and negative electrodes by, for example, liquid chromatography; the amount of element B contained in the electrolyte by analyzing the non-aqueous electrolyte stored in the battery container by liquid chromatography The above-mentioned electrolytic solution is analyzed by liquid chromatography, and chemical species derived from LiBOB and its decomposition products are quantified.

同様に、P元素含有オキサラト錯体化合物を含む非水電解液を用いて構築された非水電解液二次電池であることは、例えば、該電池の構成部材(正負極合材層の表面等)から測定試料を採取し、ICP発光分析、液体クロマトグラフィ等によりP元素を検出することにより把握することができる。かかる分析によると、支持電解液としてLiPFを含む非水電解液を用いた電池であっても、LiPFに由来するP元素とは区別して、P元素含有オキサラト錯体化合物に由来するP元素の存在を認識することができる。また、上記非水電解液二次電池の構築に用いられた非水電解液中のP元素含有オキサラト錯体化合物の量は、例えば、電池の容器内に溜まった非水電解液を液体クロマトグラフィにより分析して、P元素含有オキサラト錯体化合物およびその分解物に起因する化学種を定量することによって把握することができる。 Similarly, a non-aqueous electrolyte secondary battery constructed using a non-aqueous electrolyte solution containing a P element-containing oxalato complex compound is, for example, a constituent member of the battery (such as the surface of the positive / negative electrode mixture layer) It can be grasped by collecting a measurement sample from and detecting P element by ICP emission analysis, liquid chromatography or the like. According to such analysis, even a battery using a non-aqueous electrolyte containing LiPF 6 as the supporting electrolyte is distinguished from the P element derived from LiPF 6 and the P element derived from the P element-containing oxalato complex compound. Can recognize existence. The amount of the P element-containing oxalato complex compound in the non-aqueous electrolyte used in the construction of the non-aqueous electrolyte secondary battery is analyzed by, for example, liquid chromatography of the non-aqueous electrolyte accumulated in the battery container. Then, it can be grasped by quantifying the chemical species resulting from the P element-containing oxalato complex compound and its decomposition product.

特に限定することを意図したものではないが、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池の概略構成として、扁平に捲回された電極体(捲回電極体)と、非水電解液と、を扁平な直方体形(角形)の容器に収容した形態の非水電解液二次電池(単電池)を例とし、図1〜3にその概略構成を示す。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は、実際の寸法関係を反映するものではない。   Although not intended to be particularly limited, as a schematic configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention, a flatly wound electrode body (winding electrode body), nonaqueous A non-aqueous electrolyte secondary battery (unit cell) in a form in which the electrolyte is housed in a flat rectangular parallelepiped (rectangular) container is shown as an example, and FIGS. In the following drawings, members / parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified. The dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each figure does not reflect the actual dimensional relationship.

図1は、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池100の外形を模式的に示す斜視図である。また図2は、上記図1に示した非水電解液二次電池のII−II線に沿う断面構造を模式的に示す図である。
図1および図2に示すように、本実施形態に係る非水電解液二次電池100は、捲回電極体80と、ハードケース(外容器)50と、を備える。このハードケース50は、上端が開放された扁平な直方体形状(箱型)のハードケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54と、を備える。ハードケース50の上面(すなわち蓋体54)には、捲回電極体80の正極シートと電気的に接続する正極端子70および該電極体の負極シートと電気的に接続する負極端子72が設けられている。また蓋体54には、従来の非水電解液二次電池のハードケースと同様に、電池ケース内部で発生したガスをケースの外部に排出するための安全弁55が備えられている。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the outer shape of a nonaqueous electrolyte secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure along the line II-II of the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 according to this embodiment includes a wound electrode body 80 and a hard case (outer container) 50. The hard case 50 includes a flat rectangular parallelepiped (box-shaped) hard case main body 52 having an open upper end, and a lid 54 that closes the opening. On the upper surface of the hard case 50 (that is, the lid 54), a positive electrode terminal 70 that is electrically connected to the positive electrode sheet of the wound electrode body 80 and a negative electrode terminal 72 that is electrically connected to the negative electrode sheet of the electrode body are provided. ing. In addition, the lid 54 is provided with a safety valve 55 for discharging gas generated inside the battery case to the outside of the case, similarly to the hard case of the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery.

電池ケース50の内部には、長尺状の正極シート10と長尺状の負極シート20とが、長尺状のセパレータ40Aと40Bを介して扁平に捲回された形態の電極体(捲回電極体)80が、図示しない非水電解液とともに収容される。また正極シート10は、その長手方向に沿う一方の端部において、正極合材層14が設けられておらず(あるいは除去されて)、正極集電体12が露出するよう形成されている。同様に捲回される負極シート20は、その長手方向に沿う一方の端部において、負極合材層24が設けられておらず(あるいは除去されて)、負極集電体22が露出するように形成されている。そして、正極集電体12の該露出端部に正極集電板が、負極集電体22の該露出端部には負極集電板がそれぞれ付設され、上記正極端子70および上記負極端子72とそれぞれ電気的に接続される。   Inside the battery case 50, an electrode body (winding) in which a long positive electrode sheet 10 and a long negative electrode sheet 20 are wound flatly via long separators 40A and 40B. Electrode body) 80 is accommodated together with a non-aqueous electrolyte (not shown). Further, the positive electrode sheet 10 is formed such that the positive electrode mixture layer 14 is not provided (or removed) at one end along the longitudinal direction, and the positive electrode current collector 12 is exposed. Similarly, the wound negative electrode sheet 20 is not provided with (or removed from) the negative electrode mixture layer 24 at one end portion along the longitudinal direction, and the negative electrode current collector 22 is exposed. Is formed. A positive electrode current collector plate is attached to the exposed end of the positive electrode current collector 12, and a negative electrode current collector plate is attached to the exposed end of the negative electrode current collector 22, respectively. Each is electrically connected.

図3は、捲回電極体80を組み立てる前段階における長尺状のシート構造(電極シート)を模式的に示す図である。長尺状の正極集電体12の片面または両面(典型的には両面)に長手方向に沿って正極合材層14が形成された正極シート10と、長尺状の負極集電体22の片面または両面(典型的には両面)に長手方向に沿って負極合材層24が形成された負極シート20とを、長尺状のセパレータ40Aと40Bとともに重ね合わせて長尺方向に捲回し、捲回電極体を作製する。かかる捲回電極体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状の捲回電極体80が得られる。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a long sheet structure (electrode sheet) in a stage before assembling the wound electrode body 80. Of the positive electrode sheet 10 in which the positive electrode mixture layer 14 is formed along the longitudinal direction on one or both surfaces (typically both surfaces) of the long positive electrode current collector 12, and the long negative electrode current collector 22. The negative electrode sheet 20 in which the negative electrode mixture layer 24 is formed along the longitudinal direction on one side or both sides (typically both sides) is overlapped with the long separators 40A and 40B and wound in the longitudinal direction. A wound electrode body is prepared. A flat wound electrode body 80 is obtained by squashing and winding the wound electrode body from the side surface direction.

ここで開示される非水電解液二次電池(典型的にはリチウム二次電池)は、硫酸とオキサラト錯体化合物とを添加した効果により、電池抵抗(直流抵抗および電荷移動抵抗)が低減され、電池性能(例えば、広範な温度域における出力特性)に優れたものとなり得ることから、各種用途向けとして利用可能である。例えば、図4に示すような、車両1に搭載される車両駆動用モータ(電動機)の電源として、ここで開示されるいずれかの非水電解液二次電池100を好適に利用することができる。車両1の種類は特に限定されないが、典型的には、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)等が挙げられる。なお、かかる非水電解液二次電池100は、単独で使用されてもよく、直列および/または並列に複数接続されてなる組電池の形態で使用されてもよい。   The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed here (typically a lithium secondary battery) has reduced battery resistance (DC resistance and charge transfer resistance) due to the effect of adding sulfuric acid and an oxalato complex compound, Since the battery performance (for example, output characteristics in a wide temperature range) can be excellent, it can be used for various applications. For example, as shown in FIG. 4, any nonaqueous electrolyte secondary battery 100 disclosed herein can be suitably used as a power source for a vehicle driving motor (electric motor) mounted on the vehicle 1. . Although the kind of vehicle 1 is not specifically limited, Typically, a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV) etc. are mentioned. In addition, the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 may be used alone, or may be used in the form of an assembled battery that is connected in series and / or in parallel.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。   Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to the specific examples.

[非水電解液二次電池の構築]
<実施例1〜5および比較例1〜5>
正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3(NCM)と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、これら材料の質量比率がNCM:AB:PVdF=93:4:3となるよう混練機に投入し、固形分濃度(NV)が50質量%となるようにN−メチルピロリドン(NMP)で粘度を調製しながら混練し、正極活物質スラリーを調製した。このスラリーを、厚み15μmのアルミニウム箔(正極集電体)に塗布して乾燥後プレスすることにより、正極集電体の両面に正極合材層を有する正極シート(正極)を作製した。
[Construction of non-aqueous electrolyte secondary battery]
<Examples 1-5 and Comparative Examples 1-5>
LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NCM) as a positive electrode active material powder, acetylene black (AB) as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, these materials The mass ratio of NCM: AB: PVdF = 93: 4: 3 is charged into a kneader and the viscosity is adjusted with N-methylpyrrolidone (NMP) so that the solid content concentration (NV) is 50% by mass. While mixing, a positive electrode active material slurry was prepared. This slurry was applied to an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 15 μm, dried and pressed to prepare a positive electrode sheet (positive electrode) having a positive electrode mixture layer on both surfaces of the positive electrode current collector.

次に、負極活物質としての天然黒鉛(C)と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、分散剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これら材料の質量比が、C:SBR:CMC=90:8:2となるよう混練機に投入し、固形分濃度(NV)が45質量%となるようにイオン交換水で粘度を調製しながら混練し、負極活物質スラリーを調製した。このスラリーを、厚み10μmの長尺状銅箔(負極集電体)に塗布して乾燥後プレスすることにより、負極集電体の両面に負極合材層を有する負極シート(負極)を作製した。   Next, natural graphite (C) as a negative electrode active material, styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a dispersant, the mass ratio of these materials is C: SBR: CMC = 90: 8: 2 was charged into a kneader and kneaded while adjusting the viscosity with ion-exchanged water so that the solid content concentration (NV) was 45% by mass to prepare a negative electrode active material slurry. The slurry was applied to a long copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 10 μm, dried, and pressed to prepare a negative electrode sheet (negative electrode) having a negative electrode mixture layer on both surfaces of the negative electrode current collector. .

上記で作製した正極シートと負極シートとを、2枚のセパレータシート(ここでは、PEの両面にPPが積層された三層構造のものを用いた。)とともに捲回し、扁平形状に成形して電極体を作製した。そして、電池ケースの蓋体に正極端子および負極端子を取り付け、これらの端子を電極体端部において露出した正極集電体および負極集電体にそれぞれ溶接した。このようにして蓋体と連結された電極体を、該電池ケースの開口部からその内部に収容し、開口部と蓋体を溶接した。次に、蓋体に設けられた電解液注入孔から非水電解液(ここでは、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とをEC:DMC:EMC=1:1:1の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPFを1mol/Lの濃度で溶解し、さらに表1に示す濃度で硫酸とリチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB)とを含有させた非水電解液を用いた。)を注入した。その後、上記注入孔を塞き、非水電解液二次電池(実施例1〜5および比較例1〜5)を構築した。 The positive electrode sheet and the negative electrode sheet produced above are wound together with two separator sheets (here, a three-layer structure in which PP is laminated on both sides of PE) and formed into a flat shape. An electrode body was produced. And the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were attached to the cover body of the battery case, and these terminals were welded to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector exposed at the ends of the electrode body, respectively. The electrode body thus connected to the lid body was accommodated in the battery case from the opening portion, and the opening portion and the lid body were welded. Next, a non-aqueous electrolyte (in this case, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) is added to EC: DMC: EMC = 1 from an electrolyte injection hole provided in the lid. LiPF 6 as a supporting salt is dissolved at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent containing a volume ratio of 1: 1, and sulfuric acid and lithium bis (oxalato) borate (LiBOB) are contained at the concentrations shown in Table 1. Non-aqueous electrolyte was used. Then, the said injection hole was plugged and the nonaqueous electrolyte secondary battery (Examples 1-5 and Comparative Examples 1-5) was constructed | assembled.

Figure 2013164992
Figure 2013164992

上記構築した各電池について、適当な初期充放電処理を行った(ここでは、1Cの定電流にて端子間電圧が4.1Vに到達するまで充電(CC充電)を行った後、5分間休止し、定電圧充電(CV充電)にて1.5時間充電する操作を行った。)後、該電池の直流抵抗および反応抵抗を測定した。また、抵抗測定後の各電池から負極を取り出し、負極活物質表面のSEI被膜について分析を行った。   Appropriate initial charging / discharging treatment was performed for each of the batteries constructed above (here, charging (CC charging) was performed until the voltage between the terminals reached 4.1 V at a constant current of 1 C, and then resting for 5 minutes. Then, the battery was subjected to an operation of charging for 1.5 hours by constant voltage charging (CV charging).) Then, the direct current resistance and reaction resistance of the battery were measured. Moreover, the negative electrode was taken out from each battery after resistance measurement, and the SEI film on the surface of the negative electrode active material was analyzed.

[直流抵抗の測定]
直流抵抗は、25℃(室温環境下)において、交流インピーダンス測定法によって下記の条件で測定した。得られたCole−Coleプロット(ナイキスト・プロットともいう。)について、等価回路をフィッティングさせ、X軸との接点から直流抵抗値(mΩ)を求めた。結果を表2および図5(実施例1〜5)に示す。
測定装置 :Solartron社製、「1287型ポテンショ/ガルバノスタット」および「1255B型周波数応答アナライザ(FRA)」
印加電圧 :10mV
測定周波数範囲:1MHz〜0.01Hz
解析ソフト :ZPlot/CorrWare
[Measurement of DC resistance]
The direct current resistance was measured under the following conditions by an alternating current impedance measurement method at 25 ° C. (in a room temperature environment). With respect to the obtained Cole-Cole plot (also referred to as Nyquist plot), an equivalent circuit was fitted, and a DC resistance value (mΩ) was obtained from a contact point with the X axis. The results are shown in Table 2 and FIG. 5 (Examples 1 to 5).
Measuring devices: “1287 type potentio / galvanostat” and “1255B type frequency response analyzer (FRA)” manufactured by Solartron
Applied voltage: 10 mV
Measurement frequency range: 1 MHz to 0.01 Hz
Analysis software: ZPlot / Corware

[低温反応抵抗の測定]
反応抵抗は、−15℃(低温環境下)において、上記直流抵抗と同様の装置を用いて測定した。得られたCole−Coleプロットについて、等価回路をフィッティングさせ、円弧の直径を反応抵抗値(mΩ)として算出した。結果を表2および図5(実施例1〜5)に示す。
[Measurement of low-temperature reaction resistance]
The reaction resistance was measured at −15 ° C. (under a low temperature environment) using the same device as the DC resistance. The obtained Cole-Cole plot was fitted with an equivalent circuit, and the diameter of the arc was calculated as a reaction resistance value (mΩ). The results are shown in Table 2 and FIG. 5 (Examples 1 to 5).

Figure 2013164992
Figure 2013164992

表2に示されるように、硫酸のみを添加した比較例3〜5に比べ、実施例1〜5では直流抵抗が低く抑えられていた。かかる理由としては、電解液中に添加されたオキサラト錯体化合物が正極に吸着し(例えば、正極表面で酸化分解して被膜を形成し)、正極集電体および/または正極活物質を硫酸による被毒(例えば腐食)を抑制し得たことが考えられる。また、硫酸を添加しなかった比較例1および2に比べ、実施例1〜5では反応抵抗が低く抑えられていた。かかる理由としては、電解液中に硫酸を添加することで、負極活物質表面に少なくともS元素を含有する安定性に優れた被膜が形成され、かかる被膜によりイオン伝導性が向上したことが考えられる。以上の結果は、ここで開示される非水電解液二次電池の技術的意義を裏付けるものである。   As shown in Table 2, the direct current resistance was suppressed low in Examples 1 to 5 as compared with Comparative Examples 3 to 5 in which only sulfuric acid was added. The reason for this is that the oxalato complex compound added to the electrolyte is adsorbed on the positive electrode (for example, oxidatively decomposes on the surface of the positive electrode to form a film), and the positive electrode current collector and / or the positive electrode active material is covered with sulfuric acid. It is thought that poison (for example, corrosion) could be suppressed. Moreover, compared with the comparative examples 1 and 2 which did not add a sulfuric acid, the reaction resistance was restrained low in Examples 1-5. The reason for this is that by adding sulfuric acid to the electrolytic solution, a film having excellent stability containing at least S element is formed on the surface of the negative electrode active material, and the ion conductivity is improved by this film. . The above results support the technical significance of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein.

また、図5に示されるように実施例の中でも、硫酸の添加量が500ppm以上2000ppm以下(即ち、実施例2〜5)の場合に、反応抵抗および直流抵抗が最も抑えられていた。よって、硫酸の添加量をかかる範囲とすることで、硫酸を添加した効果(典型的には、負極の反応抵抗の低減)がより好適に発揮され、且つ硫酸の添加に伴う直流抵抗の増大(典型的には、正極集電体−正極合材層間の接触抵抗の増大)を低く抑えられるため、電池性能を一層向上させ得ることが示された。   Further, as shown in FIG. 5, among the examples, when the addition amount of sulfuric acid was 500 ppm or more and 2000 ppm or less (that is, Examples 2 to 5), the reaction resistance and DC resistance were most suppressed. Therefore, by making the addition amount of the sulfuric acid within such a range, the effect of adding the sulfuric acid (typically, the reduction of the reaction resistance of the negative electrode) is more suitably exhibited, and the direct current resistance increases with the addition of the sulfuric acid ( Typically, it was shown that the battery performance can be further improved since the increase in contact resistance between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer) can be kept low.

[S元素の定量分析]
上記測定後の各電池から負極を取り出し、電解液の非水溶媒(EMC等)で洗浄した。洗浄後の負極を任意の大きさに打ち抜き、測定用試料を作製した。作製した測定用試料を酸溶媒中に加熱溶解させて、かかる溶液をICPで分析することによりS元素の含有量(μmol)を測定した。そして、かかる定量値を測定用試料の面積(cm)で除すことにより、単位体積当たりのS元素の量(μmol/cm)を算出した。結果を表2および図6に示す。
[Quantitative analysis of S element]
The negative electrode was taken out from each battery after the measurement, and washed with a nonaqueous solvent (EMC or the like) of the electrolytic solution. The washed negative electrode was punched into an arbitrary size to prepare a measurement sample. The produced measurement sample was dissolved by heating in an acid solvent, and the content (μmol) of S element was measured by analyzing the solution with ICP. Then, by dividing such quantitative value by the area of the measurement sample (cm 2), and calculate the amount of S element per unit volume (μmol / cm 2). The results are shown in Table 2 and FIG.

表2および図6より、電池構築時の硫酸添加量(ppm)と負極活物質上に形成されたS元素含有被膜の量(μmol/cm)とは良好な比例関係にあった。従って、負極表面に存在するS元素の量を定量することで、該電池に用いられた硫酸の量(電池ケース内に供給された硫酸の量)は概ね推定することが可能であると考えられた。 From Table 2 and FIG. 6, the amount of sulfuric acid added (ppm) at the time of battery construction and the amount of the S element-containing coating formed on the negative electrode active material (μmol / cm 2 ) were in a good proportional relationship. Therefore, it is considered that the amount of sulfuric acid used in the battery (the amount of sulfuric acid supplied into the battery case) can be roughly estimated by quantifying the amount of S element present on the negative electrode surface. It was.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said embodiment and Example are only illustrations and what changed and changed the above-mentioned specific example is contained in the invention disclosed here.

1 自動車(車両)
10 正極シート(正極)
12 正極集電体
14 正極合材層
20 負極シート(負極)
22 負極集電体
24 負極合材層
40A、40B セパレータシート
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
80 捲回電極体
100 非水電解液二次電池
1 Automobile (vehicle)
10 Positive electrode sheet (positive electrode)
12 Positive electrode current collector 14 Positive electrode mixture layer 20 Negative electrode sheet (negative electrode)
22 Negative electrode current collector 24 Negative electrode mixture layer 40A, 40B Separator sheet 50 Battery case 52 Case body 54 Cover body 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 80 Winding electrode body 100 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Claims (8)

正極と負極とを備えた電極体と、非水電解液と、が電池ケース内に収容された非水電解液二次電池であって、
前記負極は、負極集電体と、該集電体の表面上に形成された負極活物質を含む負極合材層と、を備えており、
ここで、前記電解液には、硫酸と、オキサラト錯体化合物と、が含まれていることを特徴とする、非水電解液二次電池。
An electrode body including a positive electrode and a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, is a non-aqueous electrolyte secondary battery housed in a battery case,
The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material formed on the surface of the current collector,
Here, the electrolyte solution contains sulfuric acid and an oxalato complex compound, a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記硫酸の添加量は、500ppm以上2000ppm以下である、請求項1に記載の非水電解液二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the addition amount of the sulfuric acid is 500 ppm or more and 2000 ppm or less. 前記オキサラト錯体化合物の添加量は0.005mol/L以上0.2mol/L以下である、請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the addition amount of the oxalato complex compound is 0.005 mol / L or more and 0.2 mol / L or less. 前記オキサラト錯体化合物は、構成元素として少なくともB元素を含有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxalato complex compound contains at least a B element as a constituent element. 前記オキサラト錯体化合物は、リチウムビス(オキサラト)ボレートである、請求項1から4のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxalato complex compound is lithium bis (oxalato) borate. 前記負極活物質の表面には、少なくともS元素を含む被膜が形成されており、
前記S元素の量は、ICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析による分析値が0.05μmol/cm以上0.35μmol/cm以下である、請求項1から5のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池。
A film containing at least S element is formed on the surface of the negative electrode active material,
The amount of the element S is according to any one of claims 1 to 5, wherein an analysis value obtained by ICP (inductively coupled plasma) emission spectrometry is 0.05 μmol / cm 2 or more and 0.35 μmol / cm 2 or less. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
リチウム二次電池を構成している、請求項1から6のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, constituting a lithium secondary battery. 請求項1から7のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池を駆動用電源として備える車両。
A vehicle comprising the nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 as a driving power source.
JP2012027639A 2012-02-10 2012-02-10 Nonaqueous electrolyte secondary battery Pending JP2013164992A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012027639A JP2013164992A (en) 2012-02-10 2012-02-10 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012027639A JP2013164992A (en) 2012-02-10 2012-02-10 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013164992A true JP2013164992A (en) 2013-08-22

Family

ID=49176235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012027639A Pending JP2013164992A (en) 2012-02-10 2012-02-10 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013164992A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021111257A1 (en) * 2019-12-03 2021-06-10 株式会社半導体エネルギー研究所 Secondary battery, mobile information terminal, and vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021111257A1 (en) * 2019-12-03 2021-06-10 株式会社半導体エネルギー研究所 Secondary battery, mobile information terminal, and vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6270612B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and assembly thereof
JP5884967B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP5928800B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6048726B2 (en) Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP6185289B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5999457B2 (en) Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP2016024853A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte
JP5392585B2 (en) Non-aqueous electrolyte type lithium ion secondary battery
JP5885020B2 (en) Lithium ion secondary battery manufacturing method
JP2016091724A (en) Lithium secondary battery and method for manufacturing the same
JP2014032777A (en) Method of manufacturing nonaqueous secondary battery
JP5995094B2 (en) Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
JP5704409B2 (en) Sealed lithium secondary battery
JP6187829B2 (en) Lithium secondary battery and method for producing the battery
WO2013018181A1 (en) Lithium ion secondary battery
WO2011024251A1 (en) Nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery
JP5835617B2 (en) Sealed lithium secondary battery
JP6219715B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019040721A (en) Lithium ion secondary battery
JP2019040722A (en) Lithium ion secondary battery
JP2013165049A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2014157748A (en) Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6189644B2 (en) Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2013164992A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6323723B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method and battery assembly