JP2013254634A - Lithium ion secondary battery manufacturing method, and component for lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery manufacturing method, and component for lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery manufacturing method capable of restraining increase of labors and costs required for manufacturing a battery, maintaining a battery performance required for a lithium ion secondary battery, and sufficiently restraining displacement or exfoliation of a separator and an electrode and/or electrodes by improving adhesiveness of the separator and the electrode and/or the electrodes.SOLUTION: The method for manufacturing a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode containing one or more kinds of materials selected from a group of materials that can occlude and emit lithium ions as a positive active material; and a negative electrode containing one or more kinds of materials selected from a group of the materials that can occlude and emit lithium ions as a negative active material, and metallic lithium includes steps of: providing a low molecular gelatinizer on a surface of at least one part of one or more kinds of members selected from a group of the positive electrode and the negative electrode by a high molecular binder; laminating the positive electrode and the negative electrode to obtain a laminate containing them; and immersing the laminate with an electrolyte.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池用部品に関する。   The present invention relates to a method for producing a lithium ion secondary battery and a component for a lithium ion secondary battery.

近年の電子技術の発展及び環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが用いられている。特に、省エネルギー化への要請が多くあり、それに貢献できるものへの期待はますます高くなっている。例えば、発電デバイスとして太陽電池が挙げられ、蓄電デバイスとして、二次電池、キャパシタ及びコンデンサなどが挙げられる。蓄電デバイスの代表例であるリチウムイオン二次電池は、従来、主に携帯機器用充電池として使用されていたが、近年では、ハイブリッド自動車及び電気自動車用電池としての使用も期待されている。   With the recent development of electronic technology and increasing interest in environmental technology, various electrochemical devices are used. In particular, there are many requests for energy saving, and expectations for what can contribute to it are increasing. For example, a solar cell is mentioned as a power generation device, and a secondary battery, a capacitor, a capacitor, etc. are mentioned as an electrical storage device. Lithium ion secondary batteries, which are representative examples of power storage devices, have been conventionally used mainly as rechargeable batteries for portable devices, but in recent years, they are also expected to be used as batteries for hybrid vehicles and electric vehicles.

蓄電デバイスとして代表的なリチウムイオン二次電池は、一般に、リチウムを吸蔵及び放出可能な活物質を主体として構成された正極と負極とがセパレータを介して配された構成を有する。リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質としてのLiCoO2、LiNiO2又はLiMn24等と、導電剤としてのカーボンブラック又は黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス又はゴム等とが混合された正極合剤が、アルミニウム等からなる正極集電体上に被覆されて形成される。負極は、負極活物質としてのコークス又は黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス又はゴム等とが混合された負極合剤が、銅等からなる負極集電体上に被覆されて形成される。セパレータは、多孔性ポリオレフィン等により形成され、その厚さは数μmから数百μmと非常に薄い。正極、負極及びセパレータは、電池内で電解液に浸漬されている。電解液としては、例えば、LiPF6又はLiBF4のようなリチウム塩を、プロピレンカーボネート又はエチレンカーボネートのような非プロトン性溶媒に、あるいはポリエチレンオキシドのようなポリマーに溶解させた電解液が挙げられる。 A typical lithium ion secondary battery as an electricity storage device generally has a configuration in which a positive electrode and a negative electrode mainly composed of an active material capable of inserting and extracting lithium are arranged via a separator. The positive electrode of the lithium ion secondary battery includes LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, carbon black or graphite as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder. Is formed by covering a positive electrode current collector made of aluminum or the like. The negative electrode is formed by coating a negative electrode mixture made of copper or the like with a negative electrode mixture in which coke or graphite as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder are mixed. The The separator is made of porous polyolefin or the like, and its thickness is very thin, from several μm to several hundred μm. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are immersed in the electrolytic solution in the battery. Examples of the electrolytic solution include an electrolytic solution in which a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved in an aprotic solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate, or a polymer such as polyethylene oxide.

リチウムイオン二次電池は、現在、携帯機器の充電池として主に用いられている(例えば特許文献1参照)。また、近年では、ハイブリッド自動車及び電気自動車などの自動車用途の電池としても展開が開始されており、リチウムイオン二次電池の用途及び市場は更に大幅に拡大している傾向にある。従来のリチウムイオン電池としては、例えば、特許文献2、3及び4に記載されたものが挙げられる。
一方、リチウムイオン二次電池の安全性を向上させる目的で、ポリエチレンオキシドに代表される高分子電解質及び高分子ゲル電解質の開発も積極的に推進されている。これらは、電池安全性向上や作製できる電池形状の自由度増大という点で有用であると考えられている。
Currently, lithium ion secondary batteries are mainly used as rechargeable batteries for portable devices (see, for example, Patent Document 1). In recent years, it has also begun to be used as a battery for automobiles such as hybrid cars and electric cars, and the use and market of lithium ion secondary batteries tend to be further greatly expanded. Examples of conventional lithium ion batteries include those described in Patent Documents 2, 3, and 4.
On the other hand, for the purpose of improving the safety of lithium ion secondary batteries, development of polymer electrolytes typified by polyethylene oxide and polymer gel electrolytes has been actively promoted. These are considered useful in terms of improving battery safety and increasing the degree of freedom of battery shape that can be produced.

特開2009−087648号公報JP 2009-087648 A 特開2007−157569号公報JP 2007-157469 A 特開2007−157570号公報JP 2007-157570 A 特開平10−177865号公報JP-A-10-177865

リチウムイオン二次電池のうち、自動車用途のものについては、従来よりも大型の電池を多量に製造する必要があり、生産性の向上、生産及び品質の安定化に対する要求がより高い。しかしながら、現在のリチウムイオン二次電池には、電極及びセパレータの配置が互いにずれたり、電極及びセパレータが互いに剥離したり、電極同士がずれやすいという課題がある。電極又はセパレータの配置がずれたり剥離したりすると、充放電が適切に行われず、過充電又は過放電が起こったり、所定の電池容量が得られなかったり、電池が短絡したりするおそれがある。そして、それによって電池の寿命が短くなる可能性もある。
また、リチウムイオン二次電池は、充放電時に電極が膨張したり収縮したりするため、その挙動によっても電極及びセパレータの配置がずれやすく、電池組み立ての初期段階で適切に配置しても、その後ずれたり剥離したりしてしまうこともある。
Among lithium ion secondary batteries, those used for automobiles need to produce a larger amount of larger batteries than before, and demands for improvement in productivity, production and stabilization of quality are higher. However, the current lithium ion secondary battery has a problem that the arrangement of the electrodes and the separator is shifted from each other, the electrodes and the separator are separated from each other, and the electrodes are easily shifted from each other. If the electrode or separator is misplaced or peeled off, charging / discharging may not be performed properly, overcharging or overdischarging may occur, a predetermined battery capacity may not be obtained, or the battery may be short-circuited. This may shorten the battery life.
In addition, since the electrode expands and contracts during charge and discharge in a lithium ion secondary battery, the arrangement of the electrode and the separator is easily shifted depending on the behavior, and even if it is properly disposed in the initial stage of battery assembly, It may be displaced or peeled off.

そのような課題を解決し得る手段として考えられるのは、例えば、特許文献2及び3に開示されている、セパレータ表面を改質してセパレータと電極とを接着しやすくする手段、ずれを考慮した大きさ及び形状を有する電極及びセパレータを用いる手段、並びに、特許文献4に記載のように、接着剤などの接着性材料を用いる手段が挙げられる。   Possible means for solving such problems are, for example, the means disclosed in Patent Documents 2 and 3 for improving the separator surface to make it easier to bond the separator and the electrode, and considering the deviation. Examples include means using an electrode and a separator having a size and shape, and means using an adhesive material such as an adhesive as described in Patent Document 4.

しかしながら、これらの手段は、電池の製造に要する手間及びコストが増えたり、リチウムイオン二次電池に求められる他の性能を極端に低下させたり、配置のずれを十分に抑制していなかったりする。その結果、満足な解決策はいまだ見出されていない。
また、高分子電解質又は高分子ゲル電解質を用いると、電極層とセパレータや電極同士の界面接着性がある程度向上することが知られている。しかしながら、これらの電解質は充放電特性が十分ではなく、実用上はまだ改善の余地がある。
However, these means increase labor and cost required for manufacturing the battery, extremely reduce other performance required for the lithium ion secondary battery, and do not sufficiently suppress the displacement of the arrangement. As a result, no satisfactory solution has yet been found.
In addition, it is known that when a polymer electrolyte or a polymer gel electrolyte is used, the interfacial adhesion between the electrode layer and the separator or electrodes is improved to some extent. However, these electrolytes have insufficient charge / discharge characteristics, and there is still room for improvement in practical use.

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電池の製造に要する手間及びコストの増大を抑制でき、リチウムイオン二次電池に求められる電池性能を維持すると共に、セパレータと電極との接着性、及び/又は、電極同士の接着性を向上させることによって、それらが互いにずれたり剥離したりするのを十分に抑制する、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池用部品を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and can suppress an increase in labor and cost required for the production of the battery, while maintaining the battery performance required for the lithium ion secondary battery, and between the separator and the electrode. Lithium ion secondary battery manufacturing method and lithium ion secondary battery component that sufficiently suppresses displacement and peeling of each other by improving adhesion and / or adhesion between electrodes The purpose is to provide.

本発明者らは上記目的を達成すべく、様々な電池用部品を検討した結果、高分子結着剤により低分子ゲル化剤が表面上に存在する部品をセパレータ及び/又は電極として用いると、セパレータと電極との接着性、及び/又は、電極同士の接着性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of studying various battery parts to achieve the above object, the present inventors used a part in which a low molecular gelling agent is present on the surface by a polymer binder as a separator and / or an electrode. It has been found that the adhesion between the separator and the electrode and / or the adhesion between the electrodes is improved, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1]正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選択される1種以上の材料を含有する負極と、を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法であって、高分子結着剤により、前記正極及び前記負極からなる群より選ばれる1種以上の部材における少なくとも一部の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる工程と、前記正極と前記負極とを積層して、それらを含む積層体を得る工程と、前記積層体を電解液に浸漬する工程と、を含む、製造方法。
[2]セパレータと、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選択される1種以上の材料を含有する負極と、を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法であって、高分子結着剤により、前記セパレータ、前記正極及び前記負極からなる群より選ばれる1種以上の部材における少なくとも一部の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる工程と、前記セパレータを前記正極と前記負極とで挟むことにより積層して、それらを含む積層体を得る工程と、前記積層体を電解液に浸漬する工程と、を含む、製造方法。
[3]前記セパレータが有機樹脂を含む、上記製造方法。
[4]前記存在させる工程において、前記低分子ゲル化剤を、直接及び/又は前記高分子結着剤を介して前記少なくとも一部の表面に付着させる、上記製造方法。
[5]前記存在させる工程において、前記低分子ゲル化剤と前記高分子結着剤とを含む組成物を、前記部材における少なくとも一部の表面に直接接触させる、上記製造方法。
[6]前記組成物は、溶液又は分散液であり、前記分散液は、液状、ゲル状又はスラリー状である、上記製造方法。
[7]前記存在させる工程において、前記組成物に前記部材を浸漬することにより、前記部材における少なくとも一部の表面に前記組成物を直接接触させる、上記製造方法。
[8]前記存在させる工程において、前記積層体、又は、前記積層体とそれを収容した電池ケースとを備える構造体が備える前記部材における少なくとも一部の表面に、前記組成物を直接接触させる、上記製造方法。
[9]前記組成物は正極活物質を含み、前記存在させる工程において、該組成物を正極集電体又は正極の表面に直接接触させる、上記製造方法。
[10]前記組成物は負極活物質を含み、前記存在させる工程において、該組成物を負極集電体又は負極の表面に直接接触させる、上記製造方法。
[11]前記組成物はリチウム塩を更に含む、上記製造方法。
[12]前記低分子ゲル化剤が、下記一般式(1)、(2)及び(3)で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含む、上記製造方法。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
5−O−Cy−X3−Cm (3)
(式(1)及び(2)中、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合若しくは炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)及び(1g)で表される基からなる群より選ばれる2価の基を示し、L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基を示し、R2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基のうちの1種以上とが結合した1価の基を示し、R3は主鎖に酸素及び/又は硫黄原子を1つ以上有してもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。

Figure 2013254634
式(3)中、R5は主鎖の炭素数1〜20の置換又は無置換の1価の炭化水素基を示し、Cyは置換若しくは無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示し、X3は、下記式(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)、(3f)及び(3g)で表される基からなる群より選ばれる2価の基、又は、それらの2価の基のうち2種以上が結合した2価の基を示し、Cmは下記一般式(3z)で表される1価の基を示し、下記式(3z)中、複数のRaはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示す。
Figure 2013254634
Figure 2013254634

[13]前記X1及びX2が、それぞれ独立に、前記式(1a)又は前記式(1d)で表される2価の官能基である、上記製造方法。
[14]前記X1及びX2がいずれも、前記式(1d)で表される2価の基である、上記製造方法。
[15]前記高分子結着剤が、ハロゲン原子及び(メタ)アクリル基からなる群より選ばれる1種以上を有するポリマーである、上記製造方法。
[16]前記高分子結着剤が、ポリフッ化ビニリデン部位を有するポリマー、(メタ)アクリロニトリル部位を有するポリマー、及び(メタ)アクリル酸エステル部位を有するポリマーからなる群より選ばれる1種以上を含む、上記製造方法。
[17]前記電解液が、非水溶媒と、リチウム塩と、低分子ゲル化剤と、高分子結着剤と、を含む、上記製造方法。
[18]前記電解液が、所定温度以下の温度でゲルであり、その所定温度よりも高い温度でゾルである相転移型のゲル電解質溶液であり、前記所定温度が50〜150℃の範囲にある、上記製造方法。
[19]正極、負極及びセパレータからなる群より選ばれる1種以上の部材と、前記部材における少なくとも一部の表面上に存在する低分子ゲル化剤と、を含む、リチウムイオン二次電池用部品。
[20]高分子結着剤を更に含み、前記低分子ゲル化剤は、前記少なくとも一部の表面に、直接及び/又は前記高分子結着剤を介して付着している、上記リチウムイオン二次電池用部品。 That is, the present invention is as follows.
[1] A positive electrode containing one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material, and lithium ions can be inserted and extracted as a negative electrode active material And a negative electrode containing one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, and a method for producing a lithium ion secondary battery comprising a polymer binder and the positive electrode and the negative electrode. A step of allowing a low-molecular gelling agent to be present on at least a part of the surface of one or more members selected from the group consisting of: laminating the positive electrode and the negative electrode to obtain a laminate including them; Immersing the laminate in an electrolytic solution.
[2] A separator, a positive electrode containing at least one material selected from the group consisting of materials capable of occluding and releasing lithium ions as a positive electrode active material, and occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material And a negative electrode containing at least one material selected from the group consisting of metallic lithium and a lithium ion secondary battery comprising a separator, A step of causing a low-molecular gelling agent to exist on at least a part of the surface of one or more members selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode, and laminating the separator between the positive electrode and the negative electrode. And a step of obtaining a laminate including them, and a step of immersing the laminate in an electrolytic solution.
[3] The said manufacturing method in which the said separator contains organic resin.
[4] The production method as described above, wherein in the step of existing, the low-molecular gelling agent is attached to the at least a part of the surface directly and / or via the polymer binder.
[5] The production method as described above, wherein in the step of existing, the composition containing the low-molecular gelling agent and the polymer binder is brought into direct contact with at least a part of the surface of the member.
[6] The above production method, wherein the composition is a solution or a dispersion, and the dispersion is a liquid, a gel, or a slurry.
[7] The production method as described above, wherein in the step of causing the composition to exist, the composition is directly brought into contact with at least a part of the surface of the member by immersing the member in the composition.
[8] In the step of being present, the composition is directly brought into contact with at least a part of the surface of the laminate or the member provided in the structure including the laminate and a battery case containing the laminate. The above manufacturing method.
[9] The above production method, wherein the composition contains a positive electrode active material, and in the step of causing the composition to exist, the composition is brought into direct contact with the surface of the positive electrode current collector or the positive electrode.
[10] The above production method, wherein the composition contains a negative electrode active material, and in the step of causing the composition to exist, the composition is brought into direct contact with the surface of the negative electrode current collector or the negative electrode.
[11] The above production method, wherein the composition further comprises a lithium salt.
[12] The above production method, wherein the low molecular gelling agent comprises one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by the following general formulas (1), (2) and (3).
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)
R 5 -O-Cy-X 3 -Cm (3)
(In the formulas (1) and (2), Rf 1 and Rf 2 each independently represents a perfluoroalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 4 each independently represent a single bond or 1 carbon atom. To 6 divalent saturated hydrocarbon groups, wherein X 1 and X 2 are each independently the following formulas (1a), (1b), (1c), (1d), (1e), (1f) and ( 1g) represents a divalent group selected from the group consisting of groups represented by 1g), L 1 and L 2 are each independently a single bond, an alkyl group or an oxyalkylene group optionally substituted with a halogen atom, an alkyl An oxycycloalkylene group which may be substituted with a group or a halogen atom, or a divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom, and R 2 represents an alkyl group or a halogen atom ( However, A fluoroalkyl group, an aryl group or a fluoro group optionally substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom) which may be substituted with An aryl group, or a monovalent group in which one or more of these groups and one or more of divalent groups corresponding to these groups are bonded, R 3 represents oxygen and And / or a C1-C18 divalent saturated hydrocarbon group which may have one or more sulfur atoms and may be substituted with an alkyl group.
Figure 2013254634
In formula (3), R 5 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in the main chain, and Cy represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 5 to 30 nucleus atoms. It shows the family hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, X 3 is represented by the following formula (3a), (3b), (3c), (3d), (3e), (3f) and (3 g) A divalent group selected from the group consisting of the following groups, or a divalent group in which two or more of these divalent groups are bonded, and Cm is a monovalent group represented by the following general formula (3z) In the following formula (3z), a plurality of R a each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
Figure 2013254634
Figure 2013254634
)
[13] The above production method, wherein X 1 and X 2 are each independently a divalent functional group represented by the formula (1a) or the formula (1d).
[14] The above production method, wherein both of X 1 and X 2 are a divalent group represented by the formula (1d).
[15] The above production method, wherein the polymer binder is a polymer having one or more selected from the group consisting of a halogen atom and a (meth) acryl group.
[16] The polymer binder includes one or more selected from the group consisting of a polymer having a polyvinylidene fluoride moiety, a polymer having a (meth) acrylonitrile moiety, and a polymer having a (meth) acrylic ester moiety. The above manufacturing method.
[17] The above production method, wherein the electrolytic solution contains a non-aqueous solvent, a lithium salt, a low molecular gelling agent, and a polymer binder.
[18] The electrolyte solution is a phase transition type gel electrolyte solution that is a gel at a temperature equal to or lower than a predetermined temperature and is a sol at a temperature higher than the predetermined temperature, and the predetermined temperature is in a range of 50 to 150 ° C. A manufacturing method as described above.
[19] A lithium ion secondary battery component comprising at least one member selected from the group consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a low-molecular gelling agent present on at least a part of the surface of the member. .
[20] The lithium ion secondary agent further comprising a polymer binder, wherein the low molecular gelling agent is attached to the at least part of the surface directly and / or via the polymer binder. Next battery parts.

本発明によると、電池の製造に要する手間及びコストの増大を抑制でき、リチウムイオン二次電池に求められる電池性能を維持すると共に、セパレータと電極との接着性、及び/又は、電極同士の接着性を向上させることによって、それらが互いにずれたり剥離したりするのを十分に抑制する、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池用部品を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress an increase in labor and cost required for battery production, maintain battery performance required for a lithium ion secondary battery, and adherence between a separator and an electrode and / or adhesion between electrodes. By improving the properties, it is possible to provide a method for producing a lithium ion secondary battery and a component for a lithium ion secondary battery, which can sufficiently prevent them from shifting or peeling from each other.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the lithium ion secondary battery of this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本明細書における「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選択される1種以上の材料を含有する負極とを備えるリチウムイオン二次電池の製造方法であって、高分子結着剤により、正極及び負極、並びに任意にセパレータからなる群より選ばれる1種以上の部材における少なくとも一部の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる工程と、それらを積層して、それらを含む積層体を得る工程と、積層体を電解液に浸漬する工程とを含むものである。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In the present specification, “(meth) acryl” means “acryl” and “methacryl” corresponding thereto. The manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this embodiment includes a positive electrode containing at least one material selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material, and a negative electrode active material And a negative electrode containing one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium and a material capable of inserting and extracting lithium ions, and a polymer binding A step of causing a low-molecular gelling agent to exist on at least a part of the surface of one or more members selected from the group consisting of a positive electrode, a negative electrode, and optionally a separator, and laminating them; A step of obtaining a laminated body including the step of immersing the laminated body in an electrolytic solution.

<低分子ゲル化剤>
本実施形態で用いられる低分子ゲル化剤とは、単量体を重合することで得られる重合体(高分子)以外でゲル化能を有する化合物の総称である。本発明において、超分子のゲル化剤も低分子ゲル化剤に含まれる。低分子ゲル化剤は、溶液中において一次元的に自己集合して擬似的な高分子(超分子ファイバー)を形成し、更にそれらが絡まり合うことで溶媒を保持してゲルを形成する。低分子ゲル化剤の分子量は、ゲル化能とゲルのハンドリングとの観点から、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量が50〜10000であることが好ましく、100〜5000であることがより好ましい。
低分子ゲル化剤は、その取扱いの観点と電池特性の観点とから、可逆的な物理相互作用で、ゾル−ゲルの転移が可能なゲルを形成することができる相転移型のゲル化剤であることが好ましくい。ここで、物理相互作用としては、例えば、温度(熱)変化、光の照射及び圧力の印加が挙げられる。
本実施形態における低分子ゲル化剤は、特に限定されず、例えば、アミド基、ウレア基及びウレタン基のうち1つ以上の基を有する化合物、アミノ酸誘導体、「Chem.Rev.第97巻、p3133〜p3159、1997年発行」に記載されている化合物、特開平10−175901号公報に記載されている化合物、国際公開2006/82768号に記載されている化合物、特開2007−506833号公報に記載されている化合物、特開2009−155592号公報に記載されている化合物、「Chem.Mater.11巻、p649−655、1999年発行」に記載されている化合物、並びに「J.Phys.Chem.B 105巻、p12809〜12815、2001年発行」に記載されている化合物が挙げられる。
<Low molecular gelling agent>
The low molecular gelling agent used in the present embodiment is a general term for compounds having gelling ability other than a polymer (polymer) obtained by polymerizing monomers. In the present invention, supramolecular gelling agents are also included in the low-molecular gelling agents. The low-molecular gelling agent self-assembles one-dimensionally in a solution to form a pseudo polymer (supermolecular fiber), and further entangles them to hold the solvent to form a gel. The molecular weight of the low molecular weight gelling agent is preferably 50 to 10,000, more preferably 100 to 5,000, as measured by gel permeation chromatography from the viewpoint of gelation ability and gel handling. .
The low molecular weight gelling agent is a phase transition type gelling agent capable of forming a gel capable of sol-gel transition by reversible physical interaction from the viewpoint of handling and battery characteristics. Preferably there is. Here, examples of the physical interaction include temperature (heat) change, light irradiation, and pressure application.
The low molecular gelling agent in the present embodiment is not particularly limited. For example, a compound having one or more groups of an amide group, a urea group, and a urethane group, an amino acid derivative, “Chem. Rev. Vol. 97, p3133”. -P3159, issued in 1997 ", compounds described in JP-A-10-175901, compounds described in International Publication No. 2006/82768, described in JP-A-2007-506833 Compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-155592, compounds described in “Chem. Mater. 11, p649-655, 1999”, and “J. Phys. Chem. B, 105, p12809-12815, published in 2001 ”. .

低分子ゲル化剤は、充放電性能や安全性等の性能を発現させるために、複数のゲル化剤の混合物であってもよい。     The low-molecular gelling agent may be a mixture of a plurality of gelling agents in order to develop performance such as charge / discharge performance and safety.

本実施形態に用いる低分子ゲル化剤は、電気化学的安定性と電解液に対するゲル化能との観点から、下記一般式(1)、(2)及び(3)で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含むことが好ましい。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
5−O−Cy−X3−Cm (3)
The low molecular weight gelling agent used in the present embodiment is composed of compounds represented by the following general formulas (1), (2) and (3) from the viewpoint of electrochemical stability and gelling ability with respect to an electrolyte solution. It is preferable to include one or more compounds selected from the group.
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)
R 5 -O-Cy-X 3 -Cm (3)

上記一般式(1)及び(2)において、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示す。当該炭素数が2〜20であることにより、原料の入手とその化合物の合成とが容易となる。上記一般式(1)及び(2)で表される化合物(以下、「パーフルオロ化合物」とも記す。)の電解液への混合性、電解液の電気化学的特性、及びゲル化能の観点から、上記炭素数は2〜12であることが好ましい。パーフルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロエチル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、パーフルオロn−ヘキシル基、パーフルオロn−オクチル基、パーフルオロn−デシル基及びパーフルオロn−ドデシル基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), Rf 1 and Rf 2 each independently represents a C 2-20 perfluoroalkyl group. When the number of carbon atoms is 2 to 20, it is easy to obtain raw materials and synthesize the compounds. From the viewpoints of the compatibility of the compounds represented by the above general formulas (1) and (2) (hereinafter also referred to as “perfluoro compounds”) into the electrolytic solution, the electrochemical characteristics of the electrolytic solution, and the gelling ability. The carbon number is preferably 2-12. Examples of the perfluoroalkyl group include perfluoroethyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoroisopropyl group, perfluoro n-butyl group, perfluoro t-butyl group, perfluoro n-hexyl group, perfluoro n. -An octyl group, a perfluoro n-decyl group, and a perfluoro n-dodecyl group are mentioned.

上記一般式(1)及び(2)において、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、当該炭素数は2〜5であることが好ましい。上記2価の飽和炭化水素基の炭素数が3以上である場合、分岐があってもなくてもよい。このような2価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチリデン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基及びn−ブテン基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), R 1 and R 4 each independently represent a single bond or a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and the carbon number is 2 to 5. It is preferable. When the divalent saturated hydrocarbon group has 3 or more carbon atoms, it may or may not be branched. Examples of such a divalent saturated hydrocarbon group include a methylidene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, and an n-butene group.

また、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)及び(1g)で表される基からなる群より選ばれる2価の基を示す。これらの中では、電気化学的な観点から、下記式(1a)、(1b)及び(1d)で表される基からなる群より選ばれる2価の基が好ましく、下記式(1a)又は下記式(1d)で表される2価の基であることがより好ましく、下記式(1d)で表される2価の基であることが更に好ましい。 X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (1a), (1b), (1c), (1d), (1e), (1f) and (1g). The divalent group selected is shown. Among these, from an electrochemical viewpoint, a divalent group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (1a), (1b) and (1d) is preferable, and the following formula (1a) or A divalent group represented by the formula (1d) is more preferable, and a divalent group represented by the following formula (1d) is more preferable.

Figure 2013254634
Figure 2013254634

1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい(すなわち置換されていなくてもよい)オキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい(すなわち置換されていなくてもよい)オキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい(すなわち置換されていなくてもよい)2価のオキシ芳香族基(−OAr−;Arは2価の芳香族基を示す。)を示す。オキシアルキレン基としては、例えば、炭素数2〜10のオキシアルキレン基、より具体的には、オキシエチレン基(−C24O−)及びオキシプロピレン基(−C36O−)が挙げられる。オキシシクロアルキレン基としては、例えば、炭素数5〜12のオキシシクロアルキレン基、より具体的には、オキシシクロペンチレン基、オキシシクロヘキシレン基、オキシジシクロヘキシレン基が挙げられる。 L 1 and L 2 may each independently be substituted with a single bond, an alkyl group or a halogen atom (that is, may be unsubstituted) an oxyalkylene group, an alkyl group or a halogen atom. A good (ie, unsubstituted) oxycycloalkylene group, or a divalent oxyaromatic group (—OAr) optionally substituted (ie, optionally substituted) with an alkyl group or a halogen atom -; Ar represents a divalent aromatic group. Examples of the oxyalkylene group include an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, more specifically, an oxyethylene group (—C 2 H 4 O—) and an oxypropylene group (—C 3 H 6 O—). Can be mentioned. Examples of the oxycycloalkylene group include an oxycycloalkylene group having 5 to 12 carbon atoms, and more specifically, an oxycyclopentylene group, an oxycyclohexylene group, and an oxydicyclohexylene group.

これらの中でも、ゲル化能及び電解液の安全性向上の観点から、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基が好ましい。アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基における2価の芳香族基は、いわゆる「芳香族性」を示す環式の2価の基である。この2価の芳香族基は、単素環式(好ましくは炭素環式)の基であっても複素環式の基であってもよい。   Among these, a divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom is preferable from the viewpoint of gelling ability and safety improvement of the electrolytic solution. The divalent aromatic group in the divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom is a cyclic divalent group exhibiting so-called “aromaticity”. This divalent aromatic group may be a monocyclic (preferably carbocyclic) group or a heterocyclic group.

単素環式の基は、その核原子数が6〜30であり、上述のとおりアルキル基若しくはハロゲン原子により置換されていてもよく、置換されていなくてもよい。その具体例としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アントラニレン基、フェナンスリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、フルオランテニレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。   The monocyclic group has 6 to 30 nuclear atoms, and may be substituted with an alkyl group or a halogen atom as described above, or may not be substituted. Specific examples thereof include a divalent group having a nucleus represented by a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthylene group, an anthranylene group, a phenanthrylene group, a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a fluoranthenylene group. It is done.

複素環式の基は、その核原子数が5〜30であり、上述のとおりアルキル基若しくはハロゲン原子により置換されていてもよく、置換されていなくてもよい。その具体例としては、例えば、ピローレン基、フラニレン基、チオフェニレン基、トリアゾーレン基、オキサジアゾーレン基、ピリジレン基及びピリミジレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。これらの中でも、2価の芳香族基として、フェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基が好ましい。また、置換基である上記アルキル基としては、例えばメチル基及びエチル基が挙げられ、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。   The heterocyclic group has 5 to 30 nucleus atoms, and may be substituted with an alkyl group or a halogen atom as described above, or may not be substituted. Specific examples thereof include a divalent group having a nucleus represented by a pyrrolene group, a furylene group, a thiophenylene group, a triazolen group, an oxadiazolene group, a pyridylene group, and a pyrimidylene group. Among these, as the divalent aromatic group, a phenylene group, a biphenylene group, or a naphthylene group is preferable. Examples of the alkyl group that is a substituent include a methyl group and an ethyl group, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.

オキシシクロアルキレン基及びオキシ芳香族基には複数の環が接続されたものも含まれ、このような基としては、例えば、オキシビフェニレン基、オキシターフェニレン基及びオキシシクロアルキルフェニレン基が挙げられる。   The oxycycloalkylene group and the oxyaromatic group include those in which a plurality of rings are connected, and examples of such a group include an oxybiphenylene group, an oxyterphenylene group, and an oxycycloalkylphenylene group.

上記一般式(1)中のR2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基(例えば、アルキル基に対応するアルキレン基、アリール基に対応するアリーレン基)のうちの1種以上とが結合した1価の基(例えば、アルキレン基とアリール基とが結合したアラルキル基)を示す。R2としては、より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基及びn−デシル基に代表される炭素数1〜12のアルキル基が挙げられる。これらのアルキル基は、更にアルキル基又はハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていても、置換されていなくてもよい。 R 2 in the general formula (1) is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group, or a halogen atom (provided that it may be substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom)). A fluoroalkyl group, an aryl group or a fluoroaryl group optionally substituted with a fluorine atom, or one or more of these groups and a divalent group corresponding to these groups (for example, alkyl A monovalent group (for example, an aralkyl group in which an alkylene group and an aryl group are bonded) bonded to one or more of an alkylene group corresponding to a group and an arylene group corresponding to an aryl group. More specifically, R 2 is methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group and n-decyl. C1-C12 alkyl groups represented by group are mentioned. These alkyl groups may or may not be further substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom).

フルオロアルキル基としては、炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)若しくは炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基が好ましい。炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)及び炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基としては、具体的には、トリフルオロメチル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロn−ブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロn―ヘキシル基及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−トリデカフルオロn−デシル基が挙げられる。フルオロアルキル基は、更にアルキル基又はハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていても、置換されていなくてもよい。   As a fluoroalkyl group, a C1-C12 fluoroalkyl group (however, except a perfluoroalkyl group) or a C1-C12 perfluoroalkyl group is preferable. Specific examples of the fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms (excluding the perfluoroalkyl group) and the perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms include a trifluoromethyl group, 1,1,1, 2,2-pentafluoroethyl group, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl group, 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoron-butyl group, 1,1,2,2 , 3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluoro n-hexyl group and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6- A tridecafluoro n-decyl group is mentioned. The fluoroalkyl group may be further substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom), or may not be substituted.

アリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基及びナフチル基に代表される核原子数が6〜12のアリール基、フルオロアリール基としては、例えば、モノフルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基及びテトラフルオロフェニル基に代表される核原子数が6〜12のフルオロアリール基が挙げられる。   As an aryl group, for example, an aryl group having 6 to 12 nuclear atoms represented by a phenyl group, a biphenyl group, and a naphthyl group, and a fluoroaryl group, for example, a monofluorophenyl group, a difluorophenyl group, and a tetrafluorophenyl group. Examples thereof include a fluoroaryl group having 6 to 12 nuclear atoms represented by the group.

また、R2は、上述のアルキル基、フルオロアルキル基、アリール基及びフルオロアリール基のうちの1種以上と、それらの基に対応する2価の基、すなわち、アルキレン基、フルオロアルキレン基、アリーレン基及びフルオロアリーレン基、のうちの1種以上とが結合した1価の基であってもよい。そのような基としては、例えば、アルキレン基とパーフルオロアルキル基とが結合した基(ただし、この基はフルオロアルキル基の1種でもある。)、アルキレン基とアリール基とが結合した基(アラルキル基)、フルオロアルキル基とフルオロアリーレン基とが結合した基が挙げられる。 R 2 represents one or more of the aforementioned alkyl group, fluoroalkyl group, aryl group and fluoroaryl group, and a divalent group corresponding to these groups, that is, an alkylene group, a fluoroalkylene group, an arylene group. A monovalent group in which one or more of a group and a fluoroarylene group are bonded may be used. Examples of such a group include a group in which an alkylene group and a perfluoroalkyl group are bonded (however, this group is also a kind of fluoroalkyl group), a group in which an alkylene group and an aryl group are bonded (aralkyl). Group), a group in which a fluoroalkyl group and a fluoroarylene group are bonded to each other.

2は、本発明の効果をより有効且つ確実に奏する観点から、アルキル基又はフルオロアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)又は炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基であることがより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜10のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)であることが更に好ましい。 R 2 is preferably an alkyl group or a fluoroalkyl group from the viewpoint of more effectively and reliably achieving the effects of the present invention, and is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms (provided that Or a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms (provided that perfluoro More preferably, the alkyl group is excluded.

上記一般式(2)中のR3は、主鎖に酸素及び/又は硫黄原子を1つ以上有していても有していなくてもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもいなくてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。当該炭素数は、1〜16であることが好ましく、2〜14であることがより好ましい。R3の炭素数によってもゲル化能を制御することができる。また、合成及び原料入手の観点から、上記範囲の炭素数であることが好ましい。 R 3 in the general formula (2) may or may not have one or more oxygen and / or sulfur atoms in the main chain, and may not be substituted with an alkyl group. And a C1-C18 divalent saturated hydrocarbon group. The carbon number is preferably 1 to 16, and more preferably 2 to 14. The gelling ability can also be controlled by the number of carbon atoms in R 3 . Moreover, it is preferable that it is carbon number of the said range from a viewpoint of a synthesis | combination and raw material acquisition.

上記一般式(1)又は(2)で表される、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤としては、例えば、Rf1−R1−O−R2、Rf1−R1−S−R2、Rf1−R1−SO2−R2、Rf1−R1−OCO−R2、Rf1−R1−O−Ar−O−R2(ここで、Arは2価の芳香族基を示す。以下同様。)、Rf1−R1−SO2−Ar−O−R2、Rf1−R1−SO2−Ar−O−Rf4、Rf1−R1−SO2−Ar−O−Rf3−Rf4(ここで、Rf3はフルオロアルキレン基、Rf4はフルオロアルキル基を示す。)、Rf1−R1−SO−Ar−O−R2、Rf1−R1−S−Ar−O−R2、Rf1−R1−O−R5−O−R2(ここで、R5は、アルキレン基を示す。)、Rf1−R1−CONH−R2、Rf1−R1―SO2―Ar1−O−R3−O−Ar2−SO2−R4−Rf2(ここで、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、2価の芳香族基を示す。以下同様。)、Rf1−R1−O−Ar1−O−R3−O−Ar2―O―R4―Rf2、Rf1−R1−SO2−Ar1−O−R6−O−R7−O−Ar2−O−R4−Rf2(ここで、R6及びR7はそれぞれ独立に、アルキレン基を示す。以下同様。)の一般式で表される化合物が挙げられる。より具体的には、Rf1及びRf2がそれぞれ独立に、炭素数2〜10のパーフルオロアルキル基、R1が炭素数2〜4のアルキレン基、Arが(又はAr1及びAr2がそれぞれ独立に)p−フェニレン基又はp−ビフェニレン基、R2が炭素数4〜8のアルキル基である上記各一般式で表される化合物、並びに、その二量体構造、例えば、Rf1−R1−O−Ar−O−R2、Rf1−R1−SO2−Ar−O−R2、Rf1−R1−O−Ar1−O−R3−O−Ar2―O―R4―Rf2、Rf1−R1−SO2−Ar1−O−R6−O−R7−O−Ar2−O−R4−Rf2の一般式で表される化合物が挙げられる。 Examples of the gelling agent having a perfluoroalkyl group represented by the general formula (1) or (2) include Rf 1 -R 1 —O—R 2 and Rf 1 —R 1 —S—R 2. Rf 1 -R 1 -SO 2 -R 2 , Rf 1 -R 1 -OCO-R 2 , Rf 1 -R 1 -O-Ar-O-R 2 (where Ar is a divalent aromatic group) are shown. Similarly.), Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar-O-R 2, Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar-O-Rf 4, Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar —O—Rf 3 —Rf 4 (where Rf 3 represents a fluoroalkylene group and Rf 4 represents a fluoroalkyl group), Rf 1 —R 1 —SO—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —S—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —O—R 5 —O—R 2 (wherein R 5 represents an alkylene group), Rf 1 —R 1 —CONH—R 2 , Rf 1 -R 1— SO 2 —Ar 1 —O—R 3 —O—Ar 2 —SO 2 —R 4 —Rf 2 (wherein Ar 1 and Ar 2 each independently represent a divalent aromatic group. . Similarly), Rf 1 -R 1 -O- Ar 1 -O-R 3 -O-Ar 2 -O-R 4 -Rf 2, Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar 1 -O-R 6 - Examples include compounds represented by the general formula: O—R 7 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 (wherein R 6 and R 7 each independently represents an alkylene group; the same shall apply hereinafter). It is done. More specifically, Rf 1 and Rf 2 are each independently a perfluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, Ar is (or Ar 1 and Ar 2 are each Independently, a p-phenylene group or a p-biphenylene group, a compound represented by each of the above general formulas wherein R 2 is an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms, and a dimer structure thereof, for example, Rf 1 -R 1- O—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —O—Ar 1 —O—R 3 —O—Ar 2 —O— R 4 —Rf 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar 1 —O—R 6 —O—R 7 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 are exemplified. It is done.

上記一般式(3)において、Cyは置換又は無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示す。2価の芳香族炭化水素基は、いわゆる「芳香族性」を示す環式の2価の基である。この2価の芳香族炭化水素基は、単素環式の基であっても複素環式の基であってもよい。これらの2価の芳香族炭化水素基は、置換基により置換されていてもよく、置換されていない無置換のものであってもよい。2価の芳香族炭化水素基の置換基は、合成や原料入手の容易性という観点から選ぶこともできる。あるいは、2価の芳香族炭化水素基の置換基は、ゲル化剤の溶解温度及びゲル化能の観点から選ぶこともできる。   In the general formula (3), Cy represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group having 5 to 30 nuclear atoms. The divalent aromatic hydrocarbon group is a cyclic divalent group exhibiting so-called “aromaticity”. The divalent aromatic hydrocarbon group may be a monocyclic group or a heterocyclic group. These divalent aromatic hydrocarbon groups may be substituted with a substituent or may be an unsubstituted one that is not substituted. The substituent of the divalent aromatic hydrocarbon group can be selected from the viewpoint of synthesis and availability of raw materials. Alternatively, the substituent of the divalent aromatic hydrocarbon group can be selected from the viewpoint of the melting temperature and gelling ability of the gelling agent.

単素環式の基は、その核原子数が6〜30であり、置換基により置換されていてもよく、置換されていない無置換のものであってもよい。その具体例としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アントラニレン基、フェナンスリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基及びフルオランテニレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。
複素環式の基は、その核原子数が5〜30であり、置換基により置換されていてもよく、置換されていない無置換のものであってもよい。その具体例としては、例えば、ピローレン基、フラニレン基、チオフェニレン基、トリアゾーレン基、オキサジアゾーレン基、ピリジレン基及びピリミジレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。
The monocyclic group has 6-30 nuclear atoms, may be substituted with a substituent, or may be unsubstituted or unsubstituted. Specific examples thereof include divalent groups having a nucleus represented by a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthylene group, an anthranylene group, a phenanthrylene group, a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a fluoranthenylene group. It is done.
The heterocyclic group has 5 to 30 nuclear atoms, may be substituted with a substituent, or may be unsubstituted or unsubstituted. Specific examples thereof include a divalent group having a nucleus represented by a pyrrolene group, a furylene group, a thiophenylene group, a triazolen group, an oxadiazolene group, a pyridylene group, and a pyrimidylene group.

芳香族炭化水素基は、原料入手容易性及び合成容易性の観点並びに電解液におけるゲル化能の観点から、置換又は無置換の核原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基であることが好ましく、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、ターフェニレン基及びアントラニレン基からなる群より選ばれる基であることがより好ましい。
また、上記置換基としては、メチル基及びエチル基に代表されるアルキル基、並びにハロゲン原子が挙げられる。
The aromatic hydrocarbon group is a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 nuclear atoms from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis and gelation ability in the electrolytic solution. It is preferably a group selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, a terphenylene group and an anthranylene group.
Moreover, as said substituent, the alkyl group represented by the methyl group and the ethyl group, and a halogen atom are mentioned.

脂環式炭化水素基は、置換又は無置換の核原子数が5〜30であるものであってもよく、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロオクチル基が挙げられる。   The alicyclic hydrocarbon group may have 5 to 30 substituted or unsubstituted nucleus atoms, and examples thereof include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.

芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基は、その核原子数が上記範囲内であれば複数の基が連結したり、単素環と複素環との両者を有したり、芳香族基と脂環式基との両者を有したりしてもよい。また、芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の置換基としては、メチル基及びエチル基に代表されるアルキル基、並びにハロゲン原子が挙げられる。   An aromatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group has a combination of a plurality of groups as long as the number of core atoms is within the above range, or has both a simple ring and a heterocyclic ring, or an aromatic group And an alicyclic group. In addition, examples of the substituent of the aromatic hydrocarbon group or the alicyclic hydrocarbon group include an alkyl group typified by a methyl group and an ethyl group, and a halogen atom.

上記一般式(3)において、R5は主鎖の炭素数1〜20の置換若しくは無置換の1価の炭化水素基を示し、飽和であっても不飽和であってもよい。R5は脂肪族炭化水素基であってもよく、更に芳香族炭化水素基を有していてもよい。その脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基における炭化水素基の一部又は全部が、ハロゲン原子で置換されていてもよい。1価の炭化水素基が1価の脂肪族炭化水素基である場合、分岐していても分岐していなくてもよく、分岐鎖の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、この炭化水素基は、その鎖中に酸素原子及び/又は硫黄原子を有していてもよい。さらに、1価の炭化水素基が芳香族炭化水素基を有する場合、この芳香族炭化水素基が更に置換基を有していても有していなくてもよい。ただし、この1価の炭化水素基は、上記一般式(3)で表される化合物(以下「化合物(3)」とも表記する。)が溶媒に溶解して、その溶媒を含む電解液をゲル化させるために、ベンジル基に代表されるアラルキル基等の、化合物(3)を溶媒に容易に溶解可能にする炭化水素基であることが好ましい。また、その1価の炭化水素基の炭素数が21以上であると、原料の入手が困難となる傾向にある。R5で示される1価の炭化水素基は、本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、炭素数4〜18のアルキル基であることが好ましく、炭素数4〜14のアルキル基であることが更に好ましい。また、R5は、ゲル化能とハンドリング性との観点から、直鎖のアルキル基であると好ましい。 In the general formula (3), R 5 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in the main chain, and may be saturated or unsaturated. R 5 may be an aliphatic hydrocarbon group and may further have an aromatic hydrocarbon group. A part or all of the hydrocarbon groups in the aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom. When the monovalent hydrocarbon group is a monovalent aliphatic hydrocarbon group, it may be branched or unbranched, and part or all of the branched chain may be substituted with a halogen atom. Moreover, this hydrocarbon group may have an oxygen atom and / or a sulfur atom in its chain. Furthermore, when the monovalent hydrocarbon group has an aromatic hydrocarbon group, this aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. However, the monovalent hydrocarbon group is obtained by dissolving the compound represented by the general formula (3) (hereinafter also referred to as “compound (3)”) in a solvent, Therefore, it is preferably a hydrocarbon group that makes the compound (3) easily soluble in a solvent, such as an aralkyl group typified by a benzyl group. Moreover, when the carbon number of the monovalent hydrocarbon group is 21 or more, it tends to be difficult to obtain raw materials. The monovalent hydrocarbon group represented by R 5 is preferably an alkyl group having 4 to 18 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 4 to 14 carbon atoms, from the viewpoint of more effectively and reliably achieving the effects of the present invention. More preferably it is. R 5 is preferably a linear alkyl group from the viewpoint of gelling ability and handling properties.

上記一般式(3)において、X3は下記式(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)、(3f)及び(3g)(以下、(3a)〜(3g)と表記する。)で表される基からなる群より選ばれる2価の基、又は、下記式(3a)〜(3g)で表される基のうち2種以上が結合した2価の基を示す。これらの中でも、ゲル化能と電池の充放電特性及び長期安定性の観点から、下記式(3a)、(3e)及び(3g)で表される基からなる群より選ばれるいずれかの2価の基であることが好ましい。

Figure 2013254634
上記一般式(3)において、X3は化合物(3)をリチウムイオン二次電池に用いた際に、長期にわたって安定である点とゲル化能とから選択すると好ましい。X3が上記式(3a)で表される基である場合、そのゲル化剤を含む組成物は、非常に安定性が高いゲルとなる傾向にある。また、X3が上記式(3e)で表される基である場合、そのゲル化剤を含む組成物は、ゲル−ゾルの転移を温度調整だけではなく、光照射によっても誘起できる点で用途拡大に繋がる。 In the general formula (3), X 3 represents the following formulas (3a), (3b), (3c), (3d), (3e), (3f) and (3g) (hereinafter, (3a) to (3g) Or a divalent group in which two or more of the groups represented by the following formulas (3a) to (3g) are bonded to each other. Show. Among these, from the viewpoint of gelling ability, charge / discharge characteristics of the battery, and long-term stability, any divalent selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (3a), (3e) and (3g) The group is preferably.
Figure 2013254634
In the above general formula (3), X 3 is preferably selected from the point of being stable over a long period of time and the gelling ability when the compound (3) is used in a lithium ion secondary battery. When X 3 is a group represented by the above formula (3a), the composition containing the gelling agent tends to be a very stable gel. When X 3 is a group represented by the above formula (3e), the composition containing the gelling agent can be used in that the gel-sol transition can be induced not only by temperature adjustment but also by light irradiation. It leads to expansion.

上記一般式(3)において、Cmは下記一般式(3z)で表される1価の基(クマリン部位)を示し、下記式(3z)中、複数のRaは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示す。Raがアルキル基である場合、その炭素数は1〜6であることが好ましく、アルコキシ基である場合、その炭素数は1〜8であることが好ましい。

Figure 2013254634
In the general formula (3), Cm represents a monovalent group (coumarin moiety) represented by the following general formula (3z). In the following formula (3z), a plurality of R a are each independently a hydrogen atom. Represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom. When R a is an alkyl group, the carbon number is preferably 1 to 6, and when it is an alkoxy group, the carbon number is preferably 1 to 8.
Figure 2013254634

低分子ゲル化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A low molecular gelling agent is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本実施形態に係る低分子ゲル化剤は、常法により合成されてもよく、市販品を入手してもよい。このゲル化剤のうち、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤は、例えば、国際公開第2007/083843号、特開2007−191626号公報、特開2007−191627号公報、特開2007−191661号公報及び国際公開第2009/78268に記載の方法を参照して製造することができる。   The low molecular weight gelling agent according to this embodiment may be synthesized by a conventional method, or a commercially available product may be obtained. Among these gelling agents, those having a perfluoroalkyl group include, for example, International Publication No. 2007/083843, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-191626, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-191627, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-191661. It can manufacture with reference to the method of gazette and international publication 2009/78268.

本実施形態に用いるパーフルオロアルキル基を有する低分子ゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。まず、下記一般式(11a)で表されるチオール化合物を、乾燥THFなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基の存在下、下記一般式(11b)で表される化合物でスルフィド化して、下記一般式(11c)で表される化合物を得る。
HS−Ar−OH (11a)
m2m+1p2p1 (11b)
m2m+1p2p−S−Ar−OH (11c)
The low molecular gelling agent having a perfluoroalkyl group used in the present embodiment can be synthesized, for example, by the following scheme. First, a thiol compound represented by the following general formula (11a) is sulfided with a compound represented by the following general formula (11b) in the presence of a base such as triethylamine in a solvent such as dry THF. The compound represented by (11c) is obtained.
HS-Ar-OH (11a)
C m F 2m + 1 C p H 2p X 1 (11b)
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar-OH (11c)

次いで、上記一般式(11c)で表される化合物を3−ペンタノンなどの溶媒中、K2CO3などのアルカリ金属化合物の存在下、下記一般式(11d)で表される化合物でエーテル化して、下記一般式(11e)で表される化合物を得る。
12 (11d)
m2m+1p2p−S−Ar−O−R1 (11e)
Next, the compound represented by the general formula (11c) is etherified with a compound represented by the following general formula (11d) in the presence of an alkali metal compound such as K 2 CO 3 in a solvent such as 3-pentanone. To obtain a compound represented by the following general formula (11e).
R 1 X 2 (11d)
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar-O-R 1 (11e)

そして、上記一般式(11e)で表される化合物を、酢酸などの触媒の存在下で、過酸化水素などの酸化剤により酸化することで、下記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物が得られる。
m2m+1p2p−SO2−Ar−O−R1 (11j)
ここで、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物の製造スキームにおける限り、Arは置換又は無置換の核原子数8〜30の2価の芳香族基を示し、R1は飽和又は不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示し、mは2〜16の自然数を示し、pは0〜6の整数を示し、X1は、例えばヨウ素原子などのハロゲン原子を示し、X2は、例えば臭素原子などのハロゲン原子を示す。
Then, the perfluoro compound represented by the following general formula (11j) is obtained by oxidizing the compound represented by the general formula (11e) with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide in the presence of a catalyst such as acetic acid. Is obtained.
C m F 2m + 1 C p H 2p -SO 2 -Ar-O-R 1 (11j)
Here, as long as in the production scheme of the perfluoro compound represented by the general formula (11j), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 8 to 30 nuclear atoms, and R 1 is saturated or Represents an unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, m represents a natural number of 2 to 16, p represents an integer of 0 to 6, and X 1 represents a halogen atom such as an iodine atom, for example. X 2 represents a halogen atom such as a bromine atom.

かかる合成法としては、例えば、国際公開第2009/78268に記載の合成法を参照することができる。   As such a synthesis method, for example, the synthesis method described in International Publication No. 2009/78268 can be referred to.

また、Arがビフェニレン基やターフェニレン基などの複数の芳香環を単結合により結合した基である場合は、例えば下記合成法により、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物を得ることができる。まず、下記一般式(11f)で表されるチオール化合物を、乾燥THFなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基の存在下、上記一般式(11b)で表される化合物でスルフィド化して、下記一般式(11g)で表される化合物を得る。ここで、式(11f)及び(11g)中、m及びpは式(11j)におけるものと同義であり、X3は、例えば臭素原子などのハロゲン原子を示し、Ar2は、上記式(11j)におけるArを構成する2価の芳香族炭化水素基の一部を示す。
HS−Ar2−X3 (11f)
m2m+1p2p−S−Ar2−X3 (11g)
Further, when Ar is a group in which a plurality of aromatic rings such as a biphenylene group or a terphenylene group are bonded by a single bond, a perfluoro compound represented by the above general formula (11j) is obtained by the following synthesis method, for example. Can do. First, a thiol compound represented by the following general formula (11f) is sulfided with a compound represented by the above general formula (11b) in the presence of a base such as triethylamine in a solvent such as dry THF. A compound represented by (11 g) is obtained. Here, in the formulas (11f) and (11g), m and p are as defined in the formula (11j), X 3 represents a halogen atom such as a bromine atom, and Ar 2 represents the above formula (11j). ) Represents a part of the divalent aromatic hydrocarbon group constituting Ar.
HS-Ar 2 -X 3 (11f )
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar 2 -X 3 (11g)

次いで、上記一般式(11g)で表される化合物を、酢酸などの触媒の存在下で、過酸化水素などの酸化剤により酸化することで、下記化合物(11h)が得られる。ここで、式(11h)中、Ar2、X3、m及びpは、式(11g)におけるものと同義である。
m2m+1p2p−SO2−Ar2−X3 (11h)
Next, the following compound (11h) is obtained by oxidizing the compound represented by the general formula (11g) with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide in the presence of a catalyst such as acetic acid. Here, in the formula (11h), Ar 2 , X 3 , m and p are as defined in the formula (11g).
C m F 2m + 1 C p H 2p -SO 2 -Ar 2 -X 3 (11h)

そして、上記一般式(11h)で表される化合物と下記一般式(11i)で表される化合物とから、K2CO3などの塩基水溶液中、パラジウム触媒の存在下で、鈴木・宮浦カップリングにより、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物を得る。ここで、式(11i)中、R1は、上記式(11j)におけるものと同義であり、Ar3は、上記式(11j)におけるArを構成する2価の芳香族炭化水素基のAr2とは別の一部を示し、Ar2とAr3が単結合により結合したものがArとなる。
1−O−Ar3−B(OH)2 (11i)
Then, from the compound represented by the above general formula (11h) and the compound represented by the following general formula (11i), in the presence of a palladium catalyst in a basic aqueous solution such as K 2 CO 3 , Suzuki-Miyaura coupling To obtain the perfluoro compound represented by the general formula (11j). Here, in the formula (11i), R 1 has the same meaning as in the formula (11j), Ar 3 is Ar 2 a divalent aromatic hydrocarbon group constituting Ar in the formula (11j) A part different from is shown, and Ar 2 and Ar 3 bonded by a single bond is Ar.
R 1 —O—Ar 3 —B (OH) 2 (11i)

また、本実施形態に用いるパーフルオロアルキル基を有するゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。すなわち、下記一般式(Ia)で表される化合物と下記一般式(IIa)で表される化合物とから、光延反応などの脱水縮合により、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤の一種である下記一般式(IIIa)で表される化合物を合成することができる。ここで、式中、Y1及びY2はそれぞれ独立に、硫黄原子又は酸素原子である。
Rf1−R1−Y1−Z−Y2H (Ia)
Rf22OH (IIa)
Rf1−R1−Y1−Z−Y2−R2−Rf2 (IIIa)
Moreover, the gelling agent which has the perfluoroalkyl group used for this embodiment is compoundable with the following scheme, for example. That is, from the compound represented by the following general formula (Ia) and the compound represented by the following general formula (IIa), dehydration condensation such as Mitsunobu reaction is a kind of gelling agent having a perfluoroalkyl group. A compound represented by the general formula (IIIa) can be synthesized. Here, in the formula, Y 1 and Y 2 are each independently a sulfur atom or an oxygen atom.
Rf 1 -R 1 -Y 1 -Z- Y 2 H (Ia)
Rf 2 R 2 OH (IIa)
Rf 1 -R 1 -Y 1 -Z- Y 2 -R 2 -Rf 2 (IIIa)

また、上記一般式(IIIa)で表される化合物において、Y1及び/又はY2が硫黄原子である場合に、その硫黄原子を更にスルホニル化又はスルホキシド化することにより、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤の別の一種である下記一般式(IVa)で表される化合物を合成することができる。ここで、Y3及びY4の少なくとも一方は、SO基又はSO2基であり、Y3及びY4の一方がSO基又はSO2基である場合の他方は硫黄原子又は酸素原子である。
Rf1−R1−Y3−Z−Y4−R2−Rf2 (IVa)
Further, in the compound represented by the above general formula (IIIa), when Y 1 and / or Y 2 is a sulfur atom, the sulfur atom is further sulfonylated or sulfoxidized to have a perfluoroalkyl group. A compound represented by the following general formula (IVa), which is another kind of gelling agent, can be synthesized. Here, at least one of Y 3 and Y 4 is an SO group or SO 2 group, and when one of Y 3 and Y 4 is an SO group or SO 2 group, the other is a sulfur atom or an oxygen atom.
Rf 1 -R 1 -Y 3 -Z- Y 4 -R 2 -Rf 2 (IVa)

上記一般式(Ia)で表される化合物は、例えば、下記式(Va)で表される化合物の活性水素(チオール基又は水酸基の水素原子)を、アルカリ条件下で、パーフルオロアルカンハロゲン化物(例えばヨウ化物)のパーフルオロアルキル基で置換することにより合成することができる。
HY1−Z−Y2H (Va)
また、上記式(IIa)で表される化合物は、パーフルオロアルカンハロゲン化物(例えばヨウ化物)のアルケノールへの付加反応により得られるアルカノールのハロゲン化物を、更に還元することにより合成することができる。
The compound represented by the general formula (Ia) is, for example, a perfluoroalkane halide (thiol group or a hydrogen atom of a hydroxyl group) of a compound represented by the following formula (Va) under alkaline conditions ( For example, it can be synthesized by substitution with a perfluoroalkyl group of iodide.
HY 1 -ZY 2 H (Va)
The compound represented by the above formula (IIa) can be synthesized by further reducing the halide of alkanol obtained by the addition reaction of perfluoroalkane halide (for example, iodide) to alkenol.

ここで、上記一般式(IIIa)又は(IVa)で表されるパーフルオロ化合物(ゲル化剤)の製造スキームにおける限り、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、主鎖の炭素数2〜18の置換又は無置換のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR2はそれぞれ独立に、単結合又は主鎖の炭素数1〜8の置換若しくは無置換の2価の炭化水素基を示し、Zは置換又は無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示す。 Here, as long as in the production scheme of the perfluoro compound (gelator) represented by the above general formula (IIIa) or (IVa), Rf 1 and Rf 2 are each independently of 2 to 18 carbon atoms in the main chain. A substituted or unsubstituted perfluoroalkyl group, R 1 and R 2 each independently represents a single bond or a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms in the main chain; A substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group having 5 to 30 nuclear atoms is shown.

ただし、本実施形態に用いるパーフルオロアルキル基を有するゲル化剤の合成方法は上記の方法に限定されない。   However, the synthesis method of the gelling agent having a perfluoroalkyl group used in the present embodiment is not limited to the above method.

また、本実施形態に係る化合物(3)はクマリン型のゲル化剤であり、化合物(3)として、例えば、液晶討論会講演予稿集p44(2007)に記載の化合物を用いることができる。   In addition, the compound (3) according to this embodiment is a coumarin-type gelling agent, and for example, the compound described in the liquid crystal discussion conference proceedings collection p44 (2007) can be used as the compound (3).

また、アゾ基を有する化合物(3)、すなわち、X3が上記式(3e)で表される化合物(3)は、例えば、下記のような反応経路で合成することができる。

Figure 2013254634
The compound (3) having an azo group, that is, the compound (3) in which X 3 is represented by the above formula (3e) can be synthesized, for example, by the following reaction pathway.
Figure 2013254634

このように合成されるアゾ基を有する化合物(3)としては、例えば、下記式(3I)で表される化合物(以下、「化合物(3I)」とも表記する。)及び下記式(3II)で表される化合物(以下、「化合物(3II)」とも表記する。)が挙げられる。

Figure 2013254634
Examples of the compound (3) having an azo group synthesized in this way include a compound represented by the following formula (3I) (hereinafter also referred to as “compound (3I)”) and the following formula (3II). And a compound represented by the following (hereinafter also referred to as “compound (3II)”).
Figure 2013254634

以下、化合物(3I)及び(3II)の合成方法について詳細に説明する。
〔化合物(3I)の合成方法〕
(工程1:化合物(a)の合成)

Figure 2013254634
ナスフラスコに濃硝酸及び濃硫酸の混合溶液を加える。当該ナスフラスコを氷浴で冷却しながら、クマリンを、混合溶液の温度が20℃を超えないように徐々に加える。クマリンを全量加え終えたら氷浴を外し、室温で1時間攪拌して反応させる。当該反応液を水中に注ぎ、析出した固体を濾取する。濾取した固体を、トルエンで再結晶を行い、淡黄色の固体の化合物(a)を得る。 Hereinafter, a method for synthesizing the compounds (3I) and (3II) will be described in detail.
[Method for Synthesizing Compound (3I)]
(Step 1: Synthesis of Compound (a))
Figure 2013254634
Add a mixed solution of concentrated nitric acid and concentrated sulfuric acid to the eggplant flask. While cooling the eggplant flask in an ice bath, coumarin is gradually added so that the temperature of the mixed solution does not exceed 20 ° C. When all the coumarin has been added, remove the ice bath and stir at room temperature for 1 hour to react. The reaction solution is poured into water, and the precipitated solid is collected by filtration. The solid collected by filtration is recrystallized from toluene to obtain a light yellow solid compound (a).

(工程2:化合物(b)の合成)

Figure 2013254634
(Step 2: Synthesis of Compound (b))
Figure 2013254634

ナスフラスコにおいて、化合物(a)をエタノール及びトルエンの混合溶液に溶かして、Pd/Cの存在下、水素添加反応を行う。水素添加反応後、Pd/Cを濾取し、濾液をエバポレーターで濃縮する。析出した固体をトルエンで再結晶を行い、黄色固体の化合物(b)を得る。   In an eggplant flask, the compound (a) is dissolved in a mixed solution of ethanol and toluene, and a hydrogenation reaction is performed in the presence of Pd / C. After the hydrogenation reaction, Pd / C is collected by filtration, and the filtrate is concentrated by an evaporator. The precipitated solid is recrystallized from toluene to obtain a yellow solid compound (b).

(工程3:化合物(c)の合成)

Figure 2013254634
(Step 3: Synthesis of Compound (c))
Figure 2013254634

ナスフラスコにおいて、5℃の氷冷下、12Nの塩酸水溶液を調製する。当該水溶液中に、化合物(b)及び亜硝酸ナトリウム(NaNO2)を加えて、20分間攪拌する。さらに、フェノール、水酸化ナトリウム及び水の混合溶液を加えて攪拌する。析出した固体をトルエンで再結晶を行い、化合物(c)を得る。
(工程4:化合物(3I)の合成)

Figure 2013254634
In an eggplant flask, a 12N aqueous hydrochloric acid solution is prepared under ice cooling at 5 ° C. Compound (b) and sodium nitrite (NaNO 2 ) are added to the aqueous solution and stirred for 20 minutes. Further, a mixed solution of phenol, sodium hydroxide and water is added and stirred. The precipitated solid is recrystallized from toluene to obtain compound (c).
(Step 4: Synthesis of Compound (3I))
Figure 2013254634

ナスフラスコにおいて、化合物(c)を3−ペンタノンに溶解する。得られた溶液中に、1−ブロモオクタン及び炭酸カリウムを加えて15時間還流を行う。得られた固体をトルエンで再結晶させ、カラムクロマトグラフィーで精製して化合物(3I)を得る。なお、上記カラムクロマトグラフィーにおいて、充填剤としてシリカゲルを用い、展開溶媒としてクロロホルムを用いる。   In an eggplant flask, compound (c) is dissolved in 3-pentanone. 1-Bromooctane and potassium carbonate are added to the obtained solution and refluxed for 15 hours. The obtained solid is recrystallized from toluene and purified by column chromatography to obtain compound (3I). In the column chromatography, silica gel is used as a filler and chloroform is used as a developing solvent.

〔化合物(3II)の合成方法〕

Figure 2013254634
[Method for Synthesizing Compound (3II)]
Figure 2013254634

ナスフラスコにおいて、化合物(c)を3−ペンタノンに溶解する。得られた溶液中に、1−ブロモヘキサン及び炭酸カリウムを加えて15時間還流を行う。得られた固体をトルエンで再結晶を行い、カラムクロマトグラフィーで精製して化合物(3II)を得る。なお、上記カラムクロマトグラフィーにおいて、充填剤としてシリカゲルを用い、展開溶媒としてクロロホルムを用いる。   In an eggplant flask, compound (c) is dissolved in 3-pentanone. 1-Bromohexane and potassium carbonate are added to the obtained solution and refluxed for 15 hours. The obtained solid is recrystallized from toluene and purified by column chromatography to obtain compound (3II). In the column chromatography, silica gel is used as a filler and chloroform is used as a developing solvent.

ただし、化合物(3)の製造方法は、上記方法に限定されるものではない。   However, the manufacturing method of a compound (3) is not limited to the said method.

<高分子結着剤>
本実施形態の高分子結着剤(高分子バインダー)としては、粘着性のある高分子であれば様々なものを用いることができる。高分子結着剤として用いられる高分子には様々なものが知られており、例えば、溶液重合体、スラリー重合体、重縮合体及び乳化重合体が挙げられる。
<Polymer binder>
As the polymer binder (polymer binder) of the present embodiment, various materials can be used as long as they are sticky polymers. Various polymers are known as the polymer binder, and examples thereof include solution polymers, slurry polymers, polycondensates, and emulsion polymers.

本実施形態の高分子結着剤としては、例えば、ポリエーテル部位を有する重合体(ポリマー)、ポリ(メタ)アクリル酸部位を有する重合体、ポリ(メタ)アクリル酸エステル部位を有する重合体、ポリアクリロニトリル部位を有する重合体、ポリウレタン部位を有する重合体、ポリアミド部位を有する重合体、含ハロゲン重合体(例えば、ポリフッ化ビニリデン部位を有する重合体)、及び含珪素重合体が挙げられる。   As the polymer binder of the present embodiment, for example, a polymer having a polyether moiety (polymer), a polymer having a poly (meth) acrylic acid moiety, a polymer having a poly (meth) acrylic acid ester moiety, Examples include a polymer having a polyacrylonitrile moiety, a polymer having a polyurethane moiety, a polymer having a polyamide moiety, a halogen-containing polymer (for example, a polymer having a polyvinylidene fluoride moiety), and a silicon-containing polymer.

高分子結着剤は、充放電性能や電池安全性等の性能をより良好に発現させるために、複数の高分子の混合物であってもよいし、共重合体であってもよいし、ポリマーアロイであってもコンパウンド樹脂であってもよい。また、架橋部位を有するものであってもよく、天然高分子であってもよい。   The polymer binder may be a mixture of a plurality of polymers, a copolymer, a polymer, or a polymer in order to better develop performance such as charge / discharge performance and battery safety. It may be an alloy or a compound resin. Moreover, what has a bridge | crosslinking site | part may be sufficient and a natural polymer may be sufficient.

本実施形態における高分子結着剤としては、その取扱いの観点と電池特性の観点とから、ハロゲン原子及び(メタ)アクリル基からなる群より選ばれる1種以上を有するポリマーが好ましい。ハロゲン原子を有するポリマーのハロゲン原子はフッ素原子であるとより好ましい。すなわち、ハロゲン原子を有するポリマーが、フッ素原子を有するポリマーである含フッ素ポリマーであるとより好ましい。これらの高分子結着剤は、塊状や粉末状の樹脂であっても粒子状やラテックス状の樹脂であってもよく、固体状、液体状(溶液状を含む)やスラリー状などどのような形態であってもよい。   The polymer binder in the present embodiment is preferably a polymer having at least one selected from the group consisting of halogen atoms and (meth) acryl groups from the viewpoint of handling and battery characteristics. The halogen atom of the polymer having a halogen atom is more preferably a fluorine atom. That is, the polymer having a halogen atom is more preferably a fluorine-containing polymer that is a polymer having a fluorine atom. These polymer binders may be in the form of a lump or powder, or in the form of particles or latex, and may be any solid, liquid (including solution) or slurry. Form may be sufficient.

含フッ素ポリマーとしては、例えば、PTFEなどのフッ素樹脂、フッ化ビニリデンの単独重合体(ポリフッ化ビニリデン:PVdF)及びフッ素ゴムが挙げられ、それらを構成するモノマーのうち2種以上のモノマーの共重合体であってもよく、それらを構成するモノマーのうち1種以上と、その他のモノマーとの共重合体であってもよい。これらのうち、PVdF、又は、フッ化ビニリデンとその他のモノマーとの共重合体が好適に用いられる。その他のモノマーとしては、例えば、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロプロピレン、フッ化ビニル、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン及びフルオロアルキルビニルエ−テルが挙げられる。   Examples of the fluorine-containing polymer include a fluororesin such as PTFE, a homopolymer of vinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride: PVdF), and fluororubber. Copolymerization of two or more monomers among the monomers constituting them. It may be a coalescence, or may be a copolymer of at least one of the monomers constituting them and other monomers. Among these, PVdF or a copolymer of vinylidene fluoride and other monomers is preferably used. Examples of other monomers include hexafluoropropylene, trifluoropropylene, vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, and fluoroalkylvinyl ether.

(メタ)アクリル部位を有するポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸エステル及びポリ(メタ)アクリロニトリル、並びに、それらを構成するモノマーのうち2種以上のモノマーの共重合体であってもよく、それらを構成するモノマーのうち1種以上と、その他のモノマーとの共重合体であってもよい。モノマーが(メタ)アクリル酸エステルである場合、その具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸フルオロメチル、(メタ)アクリル酸フルオロエチルが挙げられる。これらのうち、(メタ)アクリル酸メチルとその他のモノマーとの共重合体、ポリアクリロニトリル、及び、アクリロニトリルとその他のモノマーとの共重合体が好適に用いられる。その他のモノマーとしては、例えば、スチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエン及び無水マレイン酸が挙げられる。   Examples of the polymer having a (meth) acrylic moiety include poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylic ester and poly (meth) acrylonitrile, and a copolymer of two or more monomers among the monomers constituting them. It may be a polymer, or may be a copolymer of one or more of the monomers constituting them and other monomers. When the monomer is a (meth) acrylic acid ester, specific examples thereof include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. Examples include isopropyl acid, fluoromethyl (meth) acrylate, and fluoroethyl (meth) acrylate. Of these, copolymers of methyl (meth) acrylate and other monomers, polyacrylonitrile, and copolymers of acrylonitrile and other monomers are preferably used. Examples of other monomers include styrene, ethylene, propylene, butadiene, and maleic anhydride.

高分子結着剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられ、常法により合成されても、市販品として入手されてもよい。   The polymer binder is used singly or in combination of two or more, and may be synthesized by a conventional method or obtained as a commercial product.

<溶媒>
本実施形態の製造方法において、正極、負極又はセパレータの表面上に低分子ゲル化剤を存在させる場合、それらの部材が低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物としての溶液又は分散液に浸漬されることにより、その表面上に低分子ゲル化剤が存在してもよい。この場合、分散液が、液状、スラリー状又はゲル状のいずれの形態であってもよい。低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物は、好ましくは非水溶媒を含み、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とをその非水溶媒に溶解又は分散させて調製することができる。
<Solvent>
In the production method of the present embodiment, when a low molecular gelling agent is present on the surface of the positive electrode, the negative electrode, or the separator, a solution as a composition in which these members include a low molecular gelling agent and a polymer binder. Alternatively, a low molecular weight gelling agent may be present on the surface by being immersed in the dispersion. In this case, the dispersion may be in any form of liquid, slurry, or gel. The composition containing the low molecular gelling agent and the polymer binder preferably contains a nonaqueous solvent, and is prepared by dissolving or dispersing the low molecular weight gelling agent and the polymer binder in the nonaqueous solvent. can do.

非水溶媒としては、様々なものを用いることができる。その具体例としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール及びオクタノールなどのアルコール類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン,ε―カプロラクトンなどの酸エステル類;ジメチルケトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、3−ペンタノン及びアセトンなどのケトン類;ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、フルオロベンゼン及びヘキサフルオロベンゼンなどの炭化水素類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、クラウンエーテル類、グライム類、テトラヒドロフラン及び含フッ素エーテルなどのエーテル類;N,N−ジメチルアセトアミド及びN,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類、エチレンジアミン及びピリジンなどのアミン類;プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート及びメチルトリフルオロエチルカーボネートなどのカーボネート類;アセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリル、スクシノニトリル、マロノニトリル及びメトキシアセトニトリルなどのニトリル類;N−メチルピロリドン(NMP)などのラクタム類;スルホラン及び3−メチルスルホラン、エチルメチルスルホン及びジメチルスルホンなどのスルホン類;エチレンサルファイト及びブチレンサルファイトなどのスルホン酸エステル類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類;シリコンオイル及び石油などの工業オイル類;並びに、食用油が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A variety of non-aqueous solvents can be used. Specific examples thereof include, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol and octanol; methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valero Acid esters such as lactone and ε-caprolactone; ketones such as dimethyl ketone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone and acetone; pentane, hexane, octane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, fluorobenzene and hexafluorobenzene Hydrocarbons such as dimethyl ether, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, crown ethers, glymes, tetrahydrofuran and fluorine-containing ethers. Ethers such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide; amines such as ethylenediamine and pyridine; propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, Trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans-2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, vinylethylene carbonate, Trifluoromethyl ethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl iso Carbonates such as propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate and methyl trifluoroethyl carbonate; nitriles such as acetonitrile, propionitrile, adiponitrile, succinonitrile, malononitrile and methoxyacetonitrile; N -Lactams such as methyl pyrrolidone (NMP); sulfones such as sulfolane and 3-methyl sulfolane, ethyl methyl sulfone and dimethyl sulfone; sulfonic acid esters such as ethylene sulfite and butylene sulfite; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; Industrial oils such as silicone oil and petroleum; and edible oils. These are used singly or in combination of two or more.

非水溶媒として、イオン液体を用いることもできる。イオン液体とは、有機カチオンとアニオンとを組み合わせたイオンからなる液体である。
有機カチオンとしては、例えば、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン、及びジアルキルピペリジニウムイオンが挙げられる。
An ionic liquid can also be used as the non-aqueous solvent. An ionic liquid is a liquid composed of ions obtained by combining an organic cation and an anion.
Examples of the organic cation include imidazolium ions such as dialkylimidazolium cation and trialkylimidazolium cation, tetraalkylammonium ion, alkylpyridinium ion, dialkylpyrrolidinium ion, and dialkylpiperidinium ion.

これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、例えば、PF6アニオン、PF3(C253アニオン、PF3(CF33アニオン、BF4アニオン、BF2(CF32アニオン、BF3(CF3)アニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、Tf(トリフルオロメタンスルフォニル)アニオン、Nf(ノナフルオロブタンスルホニル)アニオン、ビス(フルオロスルフォニル)イミドアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルフォニル)イミドアニオン、ジシアノアミンアニオン、ハロゲン化物アニオンを用いることができる。 Examples of the anion serving as a counter for these organic cations include PF 6 anion, PF 3 (C 2 F 5 ) 3 anion, PF 3 (CF 3 ) 3 anion, BF 4 anion, and BF 2 (CF 3 ) 2 anion. BF 3 (CF 3 ) anion, bisoxalatoborate anion, Tf (trifluoromethanesulfonyl) anion, Nf (nonafluorobutanesulfonyl) anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (Pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, halide anion can be used.

これらの溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   These solvents are used alone or in combination of two or more.

本実施形態に用いる低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物中の低分子ゲル化剤の含有量は任意である。組成物が非水溶媒を含む場合、その非水溶媒に対する含有比(低分子ゲル化剤/非水溶媒)として、質量基準で、0.01〜50であると好ましく、0.1〜20であるとより好ましい。   The content of the low-molecular gelling agent in the composition containing the low-molecular gelling agent and the polymer binder used in the present embodiment is arbitrary. When the composition contains a non-aqueous solvent, the content ratio to the non-aqueous solvent (low molecular gelling agent / non-aqueous solvent) is preferably 0.01 to 50 on a mass basis, and preferably 0.1 to 20 More preferably.

低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物中の高分子結着剤の含有量も任意であるが、高分子結着剤の非水溶媒に対する含有比(高分子結着剤/非水溶媒)として、質量基準で、0.001〜200であると好ましく、0.01〜100であるとより好ましい。
低分子ゲル化剤及び高分子結着剤のいずれかの含有量、好ましくは両方の含有量が上記範囲内にあることにより、電極やセパレータの接着性を容易に高めることができると共に、電池特性もより優れるものとなる。
The content of the polymer binder in the composition containing the low-molecular gelling agent and the polymer binder is arbitrary, but the content ratio of the polymer binder to the nonaqueous solvent (polymer binder) / Non-aqueous solvent) is preferably 0.001 to 200 and more preferably 0.01 to 100 on a mass basis.
The content of either the low-molecular gelling agent or the polymer binder, preferably the content of both being within the above range, can easily improve the adhesion of the electrode and separator, and battery characteristics. Will be even better.

本実施形態に係る低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物は、更にリチウム塩を含んでもよい。これにより、リチウムイオン二次電池中でのリチウム塩の分散性がより良好となる。なお、リチウム塩及びその濃度は、後述の電解液におけるものと同様であればよいので、ここでは詳細な説明は省略する。   The composition containing the low molecular gelling agent and the polymer binder according to the present embodiment may further contain a lithium salt. Thereby, the dispersibility of the lithium salt in the lithium ion secondary battery becomes better. Since the lithium salt and its concentration may be the same as those in the electrolyte solution described later, detailed description thereof is omitted here.

<正極>
本実施形態のリチウムイオン二次電池において、正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する。そのような材料としては、例えば、下記一般式(6a)及び(6b)で表される複合酸化物、トンネル構造及び層状構造の金属カルコゲン化物及び金属酸化物、オリビン型リン酸化合物が挙げられる。
LixMO2 (6a)
Liy24 (6b)
ここで、式中、Mは遷移金属から選ばれる1種以上の金属を示し、xは0〜1の数、yは0〜2の数を示す。
<Positive electrode>
In the lithium ion secondary battery of this embodiment, the positive electrode contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as the positive electrode active material. Examples of such materials include composite oxides represented by the following general formulas (6a) and (6b), metal chalcogenides and metal oxides having a tunnel structure and a layered structure, and olivine-type phosphate compounds.
Li x MO 2 (6a)
Li y M 2 O 4 (6b)
Here, in the formula, M represents one or more metals selected from transition metals, x represents a number from 0 to 1, and y represents a number from 0 to 2.

より具体的には、例えば、LiCoO2に代表されるリチウムコバルト酸化物;LiMnO2、LiMn24、Li2Mn24に代表されるリチウムマンガン酸化物;LiNiO2に代表されるリチウムニッケル酸化物;LizMO2(MはNi、Mn、Co、Al及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示し、zは0.9超1.2未満の数を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物;LiFePO4で表されるリン酸鉄オリビンが挙げられる。また、正極活物質として、例えば、S、MnO2、FeO2、FeS2、V25、V613、TiO2、TiS2、MoS2及びNbSe2に代表されるリチウム以外の金属の酸化物なども例示される。さらには、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリピロールに代表される導電性高分子も正極活物質として例示される。
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極が、正極活物質として、リチウム含有化合物を含むことが好ましい。
More specifically, for example, lithium cobalt oxide typified by LiCoO 2 ; lithium manganese oxide typified by LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 ; lithium nickel typified by LiNiO 2 Oxide; represented by Li z MO 2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al, and Mg, and z represents a number greater than 0.9 and less than 1.2). And lithium-containing composite metal oxide; and iron phosphate olivine represented by LiFePO 4 . Further, as the positive electrode active material, for example, a metal other than lithium represented by S, MnO 2 , FeO 2 , FeS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS 2 , MoS 2 and NbSe 2 is used. An oxide etc. are also illustrated. Furthermore, conductive polymers represented by polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole are also exemplified as the positive electrode active material.
In the lithium ion secondary battery of this embodiment, the positive electrode preferably includes a lithium-containing compound as a positive electrode active material.

また、正極活物質としてリチウム含有化合物を用いると、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、リチウムを含有するものであればよく、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物及びリチウムと遷移金属元素とを含むケイ酸金属化合物(例えばLituSiO4、Mは上記式(6a)と同義であり、tは0〜1の数、uは0〜2の数を示す。)が挙げられる。より高い電圧を得る観点から、特に、リチウムと、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)及びチタン(Ti)からなる群より選ばれる1種以上の遷移金属元素とを含む複合酸化物並びにリン酸化合物が好ましい。 Further, it is preferable to use a lithium-containing compound as the positive electrode active material because a high voltage and a high energy density tend to be obtained. As such a lithium-containing compound, any compound containing lithium may be used. For example, a composite oxide containing lithium and a transition metal element, a phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and lithium and a transition metal element (For example, Li t Mu SiO 4 , where M is as defined in the above formula (6a), t is a number from 0 to 1, and u is a number from 0 to 2). . From the viewpoint of obtaining a higher voltage, lithium, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), chromium (Cr), vanadium ( V) and composite oxides containing at least one transition metal element selected from the group consisting of titanium (Ti) and phosphate compounds are preferred.

より具体的には、かかるリチウム含有化合物としてリチウムを有する金属酸化物、リチウムを有する金属カルコゲン化物及びリチウムを有するリン酸金属化合物が好ましく、例えば、それぞれ下記一般式(7a)、(7b)で表される化合物が挙げられる。
LivI2 (7a)
LiwIIPO4 (7b)
ここで、式中、MI及びMIIはそれぞれ1種以上の遷移金属元素を示し、v及びwの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常vは0.05〜1.10、wは0.05〜1.10の数を示す。
More specifically, the lithium-containing compound is preferably a metal oxide having lithium, a metal chalcogenide having lithium, and a metal phosphate compound having lithium. For example, the lithium-containing compounds are represented by the following general formulas (7a) and (7b), respectively. The compound which is made is mentioned.
Li v M I O 2 (7a )
Li w M II PO 4 (7b)
Here, in the formula, M I and M II each represent one or more transition metal elements, and the values of v and w vary depending on the charge / discharge state of the battery, but usually v is 0.05 to 1.10, w Indicates a number from 0.05 to 1.10.

上記一般式(7a)で表される化合物は一般に層状構造を有し、上記一般式(7b)で表される化合物は一般にオリビン構造を有する。これらの化合物において、構造を安定化させる等の目的から、遷移金属元素の一部をAl、Mg、その他の遷移金属元素で置換したり結晶粒界に含ませたりしたもの、酸素原子の一部をフッ素原子等で置換したものも挙げられる。更に、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したものも挙げられる。   The compound represented by the general formula (7a) generally has a layered structure, and the compound represented by the general formula (7b) generally has an olivine structure. In these compounds, for the purpose of stabilizing the structure, a part of the transition metal element is substituted with Al, Mg, other transition metal elements or included in the crystal grain boundary, a part of the oxygen atom And those substituted with a fluorine atom or the like. Furthermore, what coat | covered the other positive electrode active material to at least one part of the positive electrode active material surface is mentioned.

正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A positive electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

正極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.05μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。正極活物質の数平均粒子径は湿式の粒子径測定装置(例えば、レーザー回折/散乱式粒度分布計、動的光散乱式粒度分布計)により測定することができる。あるいは、透過型電子顕微鏡にて観察した粒子100個をランダムに抽出し、画像解析ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製の画像解析ソフト、商品名「A像くん」)で解析し、その相加平均を算出することでも得られる。この場合、同じ試料に対して、測定方法間で数平均粒子径が異なる場合は、標準試料を対象として作成した検量線を用いてもよい。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the positive electrode active material is preferably 0.05 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the positive electrode active material can be measured by a wet particle size measuring device (for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution meter, a dynamic light scattering particle size distribution meter). Alternatively, 100 particles observed with a transmission electron microscope are randomly extracted and analyzed with image analysis software (for example, image analysis software manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., trade name “A Image-kun”). It can also be obtained by calculating an average. In this case, when the number average particle diameter differs between measurement methods for the same sample, a calibration curve created for the standard sample may be used.

正極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記正極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤や結着剤等を加えて混合した正極合剤を溶剤に分散させて正極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この正極合剤含有ペーストを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、正極が作製される。
ここで、正極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。
正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
The positive electrode is obtained, for example, as follows. That is, first, a positive electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a positive electrode mixture obtained by adding a conductive additive, a binder, or the like to the positive electrode active material as necessary. Next, this positive electrode mixture-containing paste is applied to a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a positive electrode.
Here, the solid content concentration in the positive electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.
The positive electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil or a stainless steel foil.

本実施形態における部材の1つは、セパレータと正極との間の接着性、あるいは、負極と正極との間の接着性を向上させる観点から、正極と、その少なくとも一部の表面上に存在する低分子ゲル化剤とを含む部品である。この部品において、正極の表面に低分子ゲル化剤が直接付着してもよく、高分子結着剤を介して付着してもよく、それらが混在していてもよい。そのように付着した低分子ゲル化剤は、正極の全体の表面積に対して0.01%以上40%以下の面積の表面に付着していると、電池特性と接着性とを高いレベルで両立することができるので好ましい。低分子ゲル化剤の存在状態は、多数のゲル化剤分子が会合したネットワーク状であってもよく、少数のゲル化剤の会合体、あるいは単分子ごとに分散した状態であってもよい。また、高分子結着剤と低分子ゲル化剤とが互いに融着していてもよい。   One of the members in the present embodiment is present on the positive electrode and at least a part of its surface from the viewpoint of improving the adhesion between the separator and the positive electrode or the adhesion between the negative electrode and the positive electrode. A part containing a low molecular gelling agent. In this part, the low molecular gelling agent may be directly attached to the surface of the positive electrode, may be attached via a polymer binder, or they may be mixed. When the low molecular gelling agent attached in such a manner is attached to the surface having an area of 0.01% to 40% with respect to the entire surface area of the positive electrode, both battery characteristics and adhesiveness are achieved at a high level. This is preferable. The presence state of the low-molecular gelling agent may be a network in which a large number of gelling agent molecules are associated, or may be an aggregate of a small number of gelling agent molecules or a dispersed state for each single molecule. Moreover, the high molecular binder and the low molecular gelling agent may be fused together.

低分子ゲル化剤を正極表面上に存在させる方法は特に限定されないが、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を、正極の少なくとも一部の表面に直接接触させると好ましい。より具体的には、存在させる方法として、例えば、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を正極上にキャスト塗工する方法、バー、ブレード及びローラーなどを用いて塗工する方法、フロー塗工する方法が挙げられる。
また、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物中に正極活物質及び/又は正極合剤をも更に含有させたものを正極に塗工し、正極活物質及び/又は正極合剤の塗工と低分子ゲル化剤の存在とを同時に行うこともできる。更に、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物、又は低分子ゲル化剤と高分子結着剤と正極活物質又は正極合剤とを含む組成物に正極を浸漬する方法も挙げられる。これらの方法によると、正極の表面上のみでなく、正極の内部にも低分子ゲル化剤を存在させることも可能である。あるいは、リチウムイオン二次電池の電解液に低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを混合することにより、結果として、リチウムイオン二次電池において、正極表面上にゲル化剤を存在させることもできる。特に正極を、上記組成物、あるいは、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを混合した電解液に浸漬する方法により、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを正極に含浸することが可能になるため、正極内部に低分子ゲル化剤を存在させることがより容易になる。正極内部にも低分子ゲル化剤が存在すると、低分子ゲル化剤と正極との密着性や親和性がより強固になるという観点から有利である。低分子ゲル化剤については既に説明したので、ここではその詳細な説明を省略する。
The method for allowing the low molecular gelling agent to be present on the surface of the positive electrode is not particularly limited, but it is preferable that the composition containing the low molecular gelling agent and the polymer binder is brought into direct contact with at least a part of the surface of the positive electrode. . More specifically, as a method for making it exist, for example, a method of cast-coating a composition containing a low-molecular gelling agent and a polymer binder on the positive electrode, coating using a bar, a blade, a roller, or the like And a flow coating method.
In addition, a positive electrode active material and / or a positive electrode obtained by further adding a positive electrode active material and / or a positive electrode mixture to a composition containing a low molecular gelling agent and a polymer binder is applied to the positive electrode. Application of the mixture and the presence of the low-molecular gelling agent can be carried out simultaneously. Furthermore, a method of immersing the positive electrode in a composition comprising a low molecular gelling agent and a polymer binder, or a composition comprising a low molecular gelling agent, a polymer binder and a positive electrode active material or a positive electrode mixture Also mentioned. According to these methods, it is possible to make the low molecular gelling agent exist not only on the surface of the positive electrode but also inside the positive electrode. Alternatively, by mixing a low-molecular gelling agent and a polymer binder in the electrolyte of the lithium ion secondary battery, as a result, in the lithium ion secondary battery, the gelling agent should be present on the positive electrode surface. You can also. In particular, the positive electrode is impregnated with the low-molecular gelling agent and the high-molecular binder by the method of immersing the positive electrode in the above composition or an electrolytic solution in which the low-molecular gelling agent and the high-molecular binder are mixed. Therefore, it is easier to make the low molecular gelling agent present inside the positive electrode. The presence of a low-molecular gelling agent inside the positive electrode is advantageous from the viewpoint that the adhesion and affinity between the low-molecular gelling agent and the positive electrode become stronger. Since the low molecular gelling agent has already been described, the detailed description thereof is omitted here.

<負極>
本実施形態のリチウムイオン二次電池において、負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する。本実施形態のリチウムイオン二次電池において、負極は、負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。そのような材料としては、金属リチウムの他、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラックに代表される炭素材料が挙げられる。これらのうち、コークスとしては、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスが挙げられる。また、有機高分子化合物の焼成体は、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものである。なお、本実施形態においては、負極活物質に金属リチウムを採用した電池もリチウムイオン二次電池に含めるものとする。
<Negative electrode>
In the lithium ion secondary battery of the present embodiment, the negative electrode contains at least one material selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium. In the lithium ion secondary battery of this embodiment, the negative electrode is one type selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound as a negative electrode active material. It is preferable to contain the above materials. Examples of such materials include lithium metal, hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbeads. Carbon materials represented by carbon fiber, activated carbon, graphite, carbon colloid, and carbon black. Among these, examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Further, the fired body of the organic polymer compound is obtained by firing and polymerizing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. In the present embodiment, a battery employing metallic lithium as the negative electrode active material is also included in the lithium ion secondary battery.

更に、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としては、リチウムと合金を形成可能な元素を含む材料も挙げられる。この材料は金属又は半金属の単体であっても合金であっても化合物であってもよく、また、これらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものであってもよい。   Further, examples of the material capable of inserting and extracting lithium ions include a material containing an element capable of forming an alloy with lithium. This material may be a single metal or a semi-metal, an alloy or a compound, and may have at least a part of one or more of these phases. Good.

なお、本明細書において、「合金」には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを有するものも含める。また、合金が、その全体として金属の性質を有するものであれば非金属元素を有していてもよい。その合金の組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの2種以上が共存する。   In the present specification, the “alloy” includes an alloy having one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. In addition, the alloy may have a nonmetallic element as long as the alloy has metallic properties as a whole. In the alloy structure, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of these coexist.

このような金属元素及び半金属元素としては、例えば、チタン(Ti)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。   Examples of such metal elements and metalloid elements include titanium (Ti), tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), and antimony (Sb). Bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr) and yttrium (Y).

これらの中でも、長周期型周期表における4族又は14族の金属元素及び半金属元素が好ましく、特に好ましいのはチタン、ケイ素及びスズである。   Among these, metal elements and metalloid elements of Group 4 or 14 in the long-period periodic table are preferable, and titanium, silicon, and tin are particularly preferable.

スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、マグネシウム(Mg)、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム(Cr)からなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   As an alloy of tin, for example, as a second constituent element other than tin, silicon, magnesium (Mg), nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, Examples thereof include those having one or more elements selected from the group consisting of antimony and chromium (Cr).

ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムからなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   Examples of the silicon alloy include, as the second constituent element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, and chromium. Those having one or more elements selected from the above are listed.

チタンの化合物、スズの化合物及びケイ素の化合物としては、例えば酸素(O)又は炭素(C)を有するものが挙げられ、チタン、スズ又はケイ素に加えて、上述の第2の構成元素を有していてもよい。
また、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としてリチウム含有化合物も挙げられる。リチウム含有化合物としては、正極材料として例示したものと同じものを用いることができる。
Examples of the titanium compound, the tin compound, and the silicon compound include those having oxygen (O) or carbon (C), and in addition to titanium, tin, or silicon, the second constituent element described above is included. It may be.
Moreover, a lithium containing compound is also mentioned as a material which can occlude and release lithium ions. As the lithium-containing compound, the same compounds as those exemplified as the positive electrode material can be used.

負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A negative electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

負極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。負極活物質の数平均粒子径は、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the negative electrode active material is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material.

負極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記負極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤や結着剤等を加えて混合した負極合剤を溶剤に分散させて負極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この負極合剤含有ペーストを負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、負極が作製される。
ここで、負極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。
負極集電体は、例えば、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
A negative electrode is obtained as follows, for example. That is, first, a negative electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a negative electrode mixture prepared by adding a conductive additive, a binder, or the like to the negative electrode active material as necessary. Next, the negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a negative electrode.
Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.
The negative electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

本実施形態における部品の別の1つは、セパレータと負極との間の接着性、あるいは、正極と負極との間の接着性を向上させる観点から、負極と、その少なくとも一部の表面上に存在する低分子ゲル化剤とを含む部品である。この部品において、負極の表面に低分子ゲル化剤が直接付着してもよく、高分子結着剤を介して付着してもよく、それらが混在していてもよい。そのように付着した低分子ゲル化剤は、負極の全体の表面積に対して0.01%以上40%以下の面積の表面に付着していると、電池特性と接着性とを高いレベル両立することができるので好ましい。低分子ゲル化剤の存在状態は、多数のゲル化剤分子が会合したネットワーク状であってもよく、少数のゲル化剤の会合体、あるいは単分子ごとに分散状態であってもよい。また、高分子結着剤と低分子ゲル化剤とが互いに融着していてもよい。   Another one of the components in the present embodiment is that on the negative electrode and at least a part of the surface thereof, from the viewpoint of improving the adhesion between the separator and the negative electrode or the adhesion between the positive electrode and the negative electrode. It is a part containing the low molecular gelling agent which exists. In this component, the low molecular gelling agent may be directly attached to the surface of the negative electrode, may be attached via a polymer binder, or they may be mixed. When the low molecular gelling agent adhered in such a manner adheres to the surface having an area of 0.01% or more and 40% or less with respect to the entire surface area of the negative electrode, both battery characteristics and adhesiveness are achieved at a high level. This is preferable. The presence state of the low-molecular gelling agent may be a network in which a large number of gelling agent molecules are associated, or may be an aggregate of a small number of gelling agent molecules or a dispersed state for each single molecule. Moreover, the high molecular binder and the low molecular gelling agent may be fused together.

低分子ゲル化剤を負極表面上に存在させる方法は特に限定されないが、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を、負極の少なくとも一部の表面に直接接触させると好ましい。より具体的には、存在させる方法として、例えば、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を負極上にキャスト塗工する方法、バー、ブレード及びローラーなどを用いて塗工する方法、フロー塗工する方法が挙げられる。
また、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物中に負極活物質及び/又は負極合剤をも更に含有させたものを負極に塗工し、負極活物質及び/又は負極合剤の塗工と低分子ゲル化剤の存在とを同時に行うこともできる。更に、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物、又は、低分子ゲル化剤と高分子結着剤と負極活物質又は負極合剤とを含む組成物に負極を浸漬する方法も挙げられる。これらの方法によると、負極の表面上のみでなく、負極の内部にも低分子ゲル化剤を存在させることも可能である。あるいは、リチウムイオン二次電池の電解液に低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを混合することにより、結果として、リチウムイオン二次電池において、負極表面上にゲル化剤を存在させることもできる。特に負極を、上記組成物、あるいは、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを混合した電解液に浸漬する方法により、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を負極に含浸することが可能になるため、負極内部に低分子ゲル化剤を存在させることがより容易になる。負極内部にも低分子ゲル化剤が存在すると、低分子ゲル化剤と負極との密着性や親和性がより強固になるという観点から有利である。低分子ゲル化剤については既に説明したので、ここではその詳細な説明を省略する。
The method for allowing the low molecular gelling agent to be present on the negative electrode surface is not particularly limited, but it is preferable that the composition containing the low molecular gelling agent and the polymer binder is brought into direct contact with at least a part of the surface of the negative electrode. . More specifically, as a method of making it exist, for example, a method of casting a composition containing a low molecular gelling agent and a polymer binder on the negative electrode, coating using a bar, a blade, a roller or the like And a flow coating method.
In addition, a negative electrode active material and / or a negative electrode material, which further contains a negative electrode active material and / or a negative electrode mixture in a composition containing a low molecular gelling agent and a polymer binder, is applied to the negative electrode. Application of the mixture and the presence of the low-molecular gelling agent can be carried out simultaneously. Furthermore, the negative electrode is immersed in a composition containing a low molecular gelling agent and a polymer binder, or a composition containing a low molecular gelling agent, a polymer binder and a negative electrode active material or a negative electrode mixture. A method is also mentioned. According to these methods, it is possible to make the low molecular gelling agent exist not only on the surface of the negative electrode but also inside the negative electrode. Alternatively, a low molecular gelling agent and a polymer binder are mixed in the electrolyte of the lithium ion secondary battery, and as a result, in the lithium ion secondary battery, the gelling agent is present on the negative electrode surface. You can also. In particular, a composition containing a low molecular weight gelling agent and a high molecular weight binder is obtained by immersing the negative electrode in the above composition or an electrolytic solution in which a low molecular weight gelling agent and a high molecular weight binder are mixed. Since the negative electrode can be impregnated, it is easier to make the low molecular gelling agent present inside the negative electrode. The presence of the low molecular gelling agent also in the negative electrode is advantageous from the viewpoint that the adhesion and affinity between the low molecular gelling agent and the negative electrode become stronger. Since the low molecular gelling agent has already been described, the detailed description thereof is omitted here.

なお、リチウムイオン二次電池を製造する過程において、正極及び負極の両方の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる場合、それらの低分子ゲル化剤及び高分子結着剤は互いに同じものであっても異なるものであってもよい。   In the process of manufacturing a lithium ion secondary battery, when a low molecular gelling agent is present on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode, the low molecular gelling agent and the polymer binder are the same as each other. It may or may not be different.

正極及び負極並びにそれらをそれぞれ含む上記部品の作製にあたって、必要に応じて用いられる導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmであり、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデンを含有する共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルを含有する共重合体、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム及びセルロース部位を有するポリマーが挙げられる。   In the production of the positive electrode and the negative electrode and the above-described components each containing them, examples of the conductive aid used as necessary include carbon black typified by graphite, acetylene black and ketjen black, and carbon fibers. The number average particle size (primary particle size) of the conductive assistant is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, and is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer containing polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, and a copolymer containing polyacrylic acid ester. A polymer, a styrene butadiene rubber, a fluoro rubber, and a polymer having a cellulose moiety are exemplified.

<セパレータ>
本実施形態のリチウムイオン二次電池において、正負極の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極と負極との間にセパレータを備えることもできる。セパレータは、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。
本実施形態に用いるセパレータの材質は、例えば、セラミック、ガラス、樹脂及びセルロースが挙げられる。樹脂としては、合成樹脂であっても天然樹脂(天然高分子)であってもよく、また、有機樹脂であっても無機樹脂であってもよいが、セパレータとしての性能に優れている観点から、有機樹脂であると好ましい。有機樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、並びに、液晶ポリエステル及びアラミドなどの耐熱樹脂が挙げられる。セパレータの材質は、高い耐熱性の観点から、セラミック及びガラスが好ましく、ハンドリング性及び耐熱性の観点から、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリエステル、アラミド、及びセルロースが好ましい。また、セパレータの材質は、コスト及び加工性の観点から、ポリオレフィンが好ましい。これらの材質のうち、樹脂を採用する場合、単独重合体である樹脂を用いてもよく、共重合樹脂を用いてもよく、また、複数種の樹脂の混合体及びアロイを用いてもよい。また、セパレータは、複数の材質の膜を積層した積層体であってもよい。セパレータが積層体の場合、各層の材質が互いに同じものであっても異なるものであってもよい。積層体のセパレータを作製する場合、ある層を別の層上に形成することを繰り返すことで順に積層して、すなわち逐次多層化して作製してもよく、それぞれ別に作製した複数の膜を張り合わせることで積層体を作製してもよい。
<Separator>
In the lithium ion secondary battery of this embodiment, a separator may be provided between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of providing safety such as prevention of short circuit between the positive and negative electrodes and shutdown. The separator is preferably an insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength.
Examples of the material of the separator used in this embodiment include ceramic, glass, resin, and cellulose. The resin may be a synthetic resin or a natural resin (natural polymer), and may be an organic resin or an inorganic resin, but from the viewpoint of excellent performance as a separator. An organic resin is preferable. Examples of the organic resin include polyolefin, polyester, polyamide, and heat resistant resins such as liquid crystal polyester and aramid. The material of the separator is preferably ceramic and glass from the viewpoint of high heat resistance, and polyester, polyamide, liquid crystal polyester, aramid, and cellulose are preferable from the viewpoint of handling properties and heat resistance. The separator material is preferably polyolefin from the viewpoint of cost and processability. Among these materials, when a resin is employed, a resin that is a homopolymer may be used, a copolymer resin may be used, or a mixture of a plurality of types of resins and an alloy may be used. Further, the separator may be a laminated body in which films made of a plurality of materials are laminated. When the separator is a laminate, the material of each layer may be the same or different. In the case of manufacturing a separator of a laminated body, it may be manufactured by sequentially stacking a certain layer on another layer, that is, by sequentially multilayering, and a plurality of separate films may be bonded together. Thus, a laminate may be produced.

本実施形態に用いるセパレータの形態は、例えば、合成樹脂を製膜して製造した合成樹脂性微多孔膜、合成樹脂又は天然高分子を紡糸した繊維、ガラス繊維又はセラミック繊維を加工した織布、不織布、編布、抄紙、並びに、合成樹脂及びガラスの微粒子を配列して作製した膜が挙げられる。
セパレータは、複数の製法で作製した複数の膜を重ねることで得られてもよく、複数の製法で逐次多層化することで得られてもよい。
本実施形態のセパレータは、膜の補強、充放電の補助、耐熱性向上などの観点から、上記以外の成分、例えば、有機フィラー、無機フィラー、有機粒子又は無機粒子をセパレータの表面及び/又は内部に含んでもよい。
The form of the separator used in this embodiment is, for example, a synthetic resin microporous film produced by forming a synthetic resin, a fiber spun from a synthetic resin or a natural polymer, a woven fabric processed from glass fiber or ceramic fiber, Nonwoven fabrics, knitted fabrics, papermaking, and films prepared by arranging fine particles of synthetic resin and glass can be mentioned.
The separator may be obtained by stacking a plurality of films produced by a plurality of production methods, or may be obtained by sequentially multilayering a plurality of production methods.
The separator according to the present embodiment is made of a component other than the above, for example, an organic filler, an inorganic filler, an organic particle, or an inorganic particle on the surface and / or inside of the separator from the viewpoints of film reinforcement, charge / discharge assist, heat resistance improvement, and the like. May be included.

本実施形態における部品の更に別の1つは、セパレータを介して正極と負極との間、セパレータと正極との間、又は、セパレータと負極との間の接着性を向上させる観点から、セパレータと、その少なくとも一部の表面上に存在する低分子ゲル化剤とを含む部品である。この部品において、セパレータの表面に低分子ゲル化剤が直接付着してもよく、高分子結着剤を介して付着してもよく、それらが混在してもよいが、少なくとも高分子結着剤を介して付着すると好ましい。そのように付着した低分子ゲル化剤は、セパレータの全体の表面積に対して0.01%以上99.9%以下の面積の表面に付着していると、高い接着性を実現できるので好ましい。低分子ゲル化剤の存在状態は、多数のゲル化剤分子が会合したネットワーク状であってもよく、少数のゲル化剤の会合体、あるいは単分子ごとに分散状態であってもよい。また、高分子結着剤と低分子ゲル化剤とが互いに融着していてもよい。上記組成物は、溶液であってもよく、分散液であってもよく、さらに分散液は、液状であってもゲル状であってもスラリー状であってもよい。   Another one of the components in the present embodiment is the separator between the positive electrode and the negative electrode through the separator, between the separator and the positive electrode, or from the viewpoint of improving the adhesion between the separator and the negative electrode. And a low molecular gelling agent present on at least a part of the surface thereof. In this part, the low molecular gelling agent may be directly attached to the surface of the separator, may be attached via a polymer binder, or they may be mixed, but at least the polymer binder It is preferable to adhere via. It is preferable that the low-molecular gelling agent so attached is attached to the surface having an area of 0.01% or more and 99.9% or less with respect to the entire surface area of the separator because high adhesiveness can be realized. The presence state of the low-molecular gelling agent may be a network in which a large number of gelling agent molecules are associated, or may be an aggregate of a small number of gelling agent molecules or a dispersed state for each single molecule. Moreover, the high molecular binder and the low molecular gelling agent may be fused together. The composition may be a solution or a dispersion, and the dispersion may be liquid, gel, or slurry.

低分子ゲル化剤をセパレータ表面上に存在させる方法は特に限定されないが、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を、セパレータの少なくとも一部の表面に直接接触させると好ましい。より具体的には、存在させる方法として、例えば、セパレータ上にキャスト塗工する方法、バー、ブレード及びローラーなどを用いて塗工する方法、フロー塗工する方法、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物にセパレータを浸漬する方法が挙げられる。これらの方法によると、セパレータの表面上のみでなく、セパレータの内部にも低分子ゲル化剤を存在させることも可能である。特にセパレータを浸漬する方法により、低分子ゲル化剤を含む組成物をセパレータに含浸することになるため、セパレータ内部に低分子ゲル化剤を存在させることがより容易になる。セパレータ内部(孔を含む)にも低分子ゲル化剤が存在すると、セパレータの孔径、及び孔径分布の不均一性を改善することができ、充放電の安定化に寄与するという観点から有利である。また、セパレータ内部(孔を含む)に低分子ゲル化剤が多く存在するほど、より高い接着性を実現できるので好ましい。一方で、セパレータ内部(孔を含む)における低分子ゲル化剤の存在量が少ないほど、充放電容量、シャットダウン特性などのセパレータが本来有する機能を保持しやすい観点から好ましい。   The method for allowing the low-molecular gelling agent to be present on the separator surface is not particularly limited, but it is preferable that the composition containing the low-molecular gelling agent and the polymer binder is directly brought into contact with the surface of at least a part of the separator. . More specifically, examples of the existing method include a method of cast coating on a separator, a method of coating using a bar, a blade and a roller, a method of flow coating, a low molecular gelling agent and a polymer. The method of immersing a separator in the composition containing a binder is mentioned. According to these methods, it is possible to make the low-molecular gelling agent exist not only on the surface of the separator but also inside the separator. In particular, since the separator is impregnated with the composition containing the low-molecular gelling agent by the method of immersing the separator, it is easier to make the low-molecular gelling agent present inside the separator. The presence of a low-molecular gelling agent inside the separator (including pores) is advantageous from the viewpoint of improving the non-uniformity of the pore size and pore size distribution of the separator and contributing to stabilization of charge and discharge. . Further, the more low-molecular gelling agent is present in the separator (including the pores), the higher adhesiveness can be realized, which is preferable. On the other hand, the smaller the amount of the low-molecular gelling agent in the separator (including the pores), the more preferable from the viewpoint of easily maintaining the functions inherent to the separator such as charge / discharge capacity and shutdown characteristics.

セパレータ内部での低分子ゲル化剤及び高分子結着剤の存在量は、例えば、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを存在させたセパレータを電子顕微鏡で観察し、その観察画像を画像処理することで求めることができる。   The amount of the low-molecular gelling agent and the high-molecular binder present in the separator can be determined by, for example, observing the separator in which the low-molecular gelling agent and the high-molecular binder are present with an electron microscope. It can be obtained by image processing.

なお、リチウムイオン二次電池を製造する過程において、正極、負極及びセパレータのいずれか2つ以上の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる場合、それらの低分子ゲル化剤及び高分子結着剤は互いに同じものであっても異なるものであってもよい。   In the process of manufacturing a lithium ion secondary battery, when a low molecular gelling agent is present on any two or more surfaces of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the low molecular gelling agent and the polymer binder The agents may be the same as or different from each other.

<電解液>
本実施形態において用いられる電解液は、(I)非水溶媒と、(II)リチウム塩とを含有すると好ましい。
(I)非水溶媒としては、様々なものを用いることができる。その具体例としては、例えば、非プロトン性溶媒が挙げられる。リチウムイオン二次電池の電解液として用いる場合、その充放電に寄与する電解質であるリチウム塩の電離度を高めるために、非プロトン性極性溶媒が好ましい。その具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネートに代表される環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、ε―カプロラクトン、δ―バレロラクトン及びγ−バレロラクトンに代表されるラクトン;スルホラン、3−メチルスルホランに代表される環状スルホン;プロパンスルトン及びブタンスルトンに代表される環状スルホン酸エステル;テトラヒドロフラン、クラウンエーテル及びジオキサンに代表される環状エーテル;メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート及びメチルトリフルオロエチルカーボネートに代表される鎖状カーボネート;アセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリル、マロノニトリル及びスクシノニトリルに代表されるニトリル;ジメチルエーテル、ジメトキシエタン、グライム、含フッ素エーテルに代表される鎖状エーテル;プロピオン酸メチルに代表される鎖状カルボン酸エステル;鎖状エーテルカーボネート化合物、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
<Electrolyte>
The electrolytic solution used in this embodiment preferably contains (I) a nonaqueous solvent and (II) a lithium salt.
(I) Various non-aqueous solvents can be used. Specific examples thereof include an aprotic solvent. When used as an electrolyte solution for a lithium ion secondary battery, an aprotic polar solvent is preferable in order to increase the ionization degree of a lithium salt that is an electrolyte that contributes to the charge and discharge. Specific examples thereof include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, and trans-2,3. A cyclic carbonate represented by pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, trifluoromethyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate; γ-butyrolactone, Lactones represented by ε-caprolactone, δ-valerolactone and γ-valerolactone; cyclic sulfones represented by sulfolane and 3-methylsulfolane; propane sultone and butane sultone Cyclic sulfonic acid ester represented; Cyclic ether represented by tetrahydrofuran, crown ether and dioxane; methyl ethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, Chain carbonates typified by ethylpropyl carbonate and methyltrifluoroethyl carbonate; nitriles typified by acetonitrile, propionitrile, adiponitrile, malononitrile and succinonitrile; typified by dimethyl ether, dimethoxyethane, glyme and fluorine-containing ether Chain ether; chain carboxylic acid ester represented by methyl propionate; chain ether Examples thereof include a carbonate compound, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like. These are used singly or in combination of two or more.

(I)非水溶媒は、リチウム塩の電離度を高めるために環状の非プロトン性極性溶媒を1種類以上含むことが好ましい。同様の観点から、(I)非水溶媒は、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートに代表される環状カーボネートを1種類以上含むことがより好ましい。環状の化合物は誘電率が高く、リチウム塩の電離を助けると共にゲル化能を高める。   (I) The non-aqueous solvent preferably contains one or more cyclic aprotic polar solvents in order to increase the ionization degree of the lithium salt. From the same viewpoint, (I) the nonaqueous solvent more preferably contains one or more cyclic carbonates typified by ethylene carbonate and propylene carbonate. The cyclic compound has a high dielectric constant, helps ionization of the lithium salt, and enhances the gelation ability.

(I)非水溶媒として、イオン液体を用いることもできる。イオン液体とは、有機カチオンとアニオンとを組み合わせたイオンからなる液体である。
有機カチオンとしては、例えば、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン、及びジアルキルピペリジニウムイオンが挙げられる。
(I) An ionic liquid can also be used as the non-aqueous solvent. An ionic liquid is a liquid composed of ions obtained by combining an organic cation and an anion.
Examples of the organic cation include imidazolium ions such as dialkylimidazolium cation and trialkylimidazolium cation, tetraalkylammonium ion, alkylpyridinium ion, dialkylpyrrolidinium ion, and dialkylpiperidinium ion.

これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、例えば、PF6アニオン、PF3(C253アニオン、PF3(CF33アニオン、BF4アニオン、BF2(CF32アニオン、BF3(CF3)アニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、Tf(トリフルオロメタンスルフォニル)アニオン、Nf(ノナフルオロブタンスルホニル)アニオン、ビス(フルオロスルフォニル)イミドアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルフォニル)イミドアニオン、ジシアノアミンアニオン、ハロゲン化物アニオンを用いることができる。 Examples of the anion serving as a counter for these organic cations include PF 6 anion, PF 3 (C 2 F 5 ) 3 anion, PF 3 (CF 3 ) 3 anion, BF 4 anion, and BF 2 (CF 3 ) 2 anion. BF 3 (CF 3 ) anion, bisoxalatoborate anion, Tf (trifluoromethanesulfonyl) anion, Nf (nonafluorobutanesulfonyl) anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (Pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, halide anion can be used.

これらの非水溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   These non-aqueous solvents are used alone or in combination of two or more.

電解質として使用される(II)リチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2k2k+1〔kは1〜8の整数〕、LiN(SO2k2k+12〔kは1〜8の整数〕、LiPFn(Ck2k+16-n〔nは1〜5の整数、kは1〜8の整数〕、LiBFn((Ck2k+14-n〔nは1〜3の整数、kは1〜8の整数〕、LiB(C242で表されるリチウムビス(オキサレート)ボレート、LiBF2(C24)で表されるリチウムジフルオロ(オキサレート)ボレート、LiPF3(C24)で表されるリチウムトリフルオロ(オキサレート)フォスフェートが挙げられる。 Specific examples of the (II) lithium salt used as the electrolyte include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F 2k + 1 [k is 1 to 8. Integer], LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [k is an integer of 1 to 8], LiPF n (C k F 2k + 1 ) 6-n [n is an integer of 1 to 5, k is 1 ˜8], LiBF n ((C k F 2k + 1 ) 4-n [n is an integer of 1 to 3, k is an integer of 1 to 8], LiB (C 2 O 4 ) 2 Examples thereof include lithium bis (oxalate) borate, lithium difluoro (oxalate) borate represented by LiBF 2 (C 2 O 4 ), and lithium trifluoro (oxalate) phosphate represented by LiPF 3 (C 2 O 4 ).

また、下記一般式(a)、(b)又は(c)で表されるリチウム塩を電解質として用いることもできる。
LiC(SO211)(SO212)(SO213) (a)
LiN(SO2OR14)(SO2OR15) (b)
LiN(SO216)(SO2OR17) (c)
ここで、式中、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を示す。
Moreover, the lithium salt represented by the following general formula (a), (b), or (c) can also be used as an electrolyte.
LiC (SO 2 R 11 ) (SO 2 R 12 ) (SO 2 R 13 ) (a)
LiN (SO 2 OR 14 ) (SO 2 OR 15 ) (b)
LiN (SO 2 R 16 ) (SO 2 OR 17 ) (c)
Here, in the formula, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 may be the same or different from each other, and are a C 1-8 perfluoroalkyl group. Indicates.

これらの電解質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの電解質のうち、電池特性や電池安定性に加え、ゲル化能を高める観点から、LiPF6、LiBF4及びLiN(SO2k2k+12〔kは1〜8の整数〕が好ましい。 These electrolytes are used singly or in combination of two or more. Among these electrolytes, LiPF 6 , LiBF 4 and LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [k is an integer of 1 to 8] from the viewpoint of enhancing gelation ability in addition to battery characteristics and battery stability. Is preferred.

電解質の濃度は任意であり特に限定されないが、電解質は、電解液中に好ましくは0.1〜3モル/リットル、より好ましくは0.5〜2モル/リットルの濃度で含有される。   The concentration of the electrolyte is arbitrary and is not particularly limited, but the electrolyte is preferably contained in the electrolytic solution at a concentration of 0.1 to 3 mol / liter, more preferably 0.5 to 2 mol / liter.

本実施形態において用いられる電解液は、低分子ゲル化剤を含むことが好ましい。電解液が低分子ゲル化剤を含むと、リチウムイオン二次電池で求められる電池安全性と電池特性とを満足することに特に優れるので、リチウムイオン二次電池において好適に用いられる。また、電解液が低分子ゲル化剤と高分子結着剤との両者を含んでもよく、その場合、その電解液は、上記低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物としての役割を兼ねてもよい。   The electrolytic solution used in the present embodiment preferably contains a low molecular gelling agent. When the electrolytic solution contains a low-molecular gelling agent, it is particularly excellent in satisfying battery safety and battery characteristics required for a lithium ion secondary battery, and therefore, it is preferably used in a lithium ion secondary battery. Further, the electrolytic solution may contain both a low molecular gelling agent and a polymer binder, and in that case, the electrolytic solution is a composition containing the low molecular gelling agent and the polymer binder. It may also serve as a role.

低分子ゲル化剤の含有量は任意であるが、非水溶媒との含有比として、質量基準で、低分子ゲル化剤:非水溶媒が0.1:99.9〜10:90であると好ましく、0.3:99.7〜5:95であるとより好ましい。これらの成分の含有比が上記範囲内にあることにより、上記電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、特に高い電池特性を示す。また、ゲル化能とハンドリング性とを共に良好にすることができる。なお、ゲル化剤の電解液への含有量が多いほど、電解液は相転移点が高く強固なゲルとなり、ゲル化剤の含有量が少ないほど、電解液の粘度が低く取り扱いやすくなる。低分子ゲル化剤は上述したものと同様であればよいので、ここではその詳細な説明を省略する。   The content of the low molecular weight gelling agent is arbitrary, but the content ratio of the low molecular weight gelling agent: nonaqueous solvent is 0.1: 99.9 to 10:90 on a mass basis as the content ratio with the nonaqueous solvent. And preferably 0.3: 99.7 to 5:95. When the content ratio of these components is within the above range, the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution exhibits particularly high battery characteristics. Moreover, both gelling ability and handling property can be improved. In addition, as the content of the gelling agent in the electrolytic solution is larger, the electrolytic solution has a higher phase transition point and becomes a firm gel. As the content of the gelling agent is smaller, the viscosity of the electrolytic solution is lower and easier to handle. Since the low molecular gelling agent may be the same as described above, detailed description thereof is omitted here.

本実施形態に用いる、低分子ゲル化剤を含有する電解液は、可逆的な物理相互作用でゾル−ゲルの転移が起こる相転移型電解質用液であると好ましい。例えば、所定温度以下の温度でゲルであり、その所定温度よりも高い温度でゾルであるゲル電解質溶液であると好ましい。本実施形態のリチウムイオン二次電池において、電解液がそのようなゲル電解質溶液であると、注液等のハンドリング性に優れると共に、漏液低減などの安全性が高いレベルで確保できる傾向にある。そのような観点から、物理変化が温度変化である場合、上記所定温度、すなわちゲルとゾルとの相転移温度が50〜150℃の範囲にあるとより好ましい。   The electrolyte solution containing a low-molecular gelling agent used in this embodiment is preferably a phase transition electrolyte solution in which sol-gel transition occurs due to reversible physical interaction. For example, a gel electrolyte solution that is a gel at a temperature equal to or lower than a predetermined temperature and is a sol at a temperature higher than the predetermined temperature is preferable. In the lithium ion secondary battery of the present embodiment, when the electrolytic solution is such a gel electrolyte solution, the handling properties such as liquid injection are excellent, and there is a tendency that safety such as liquid leakage reduction can be secured at a high level. . From such a viewpoint, when the physical change is a temperature change, the predetermined temperature, that is, the phase transition temperature between the gel and the sol is more preferably in the range of 50 to 150 ° C.

高分子結着剤の含有量は任意であるが、非水溶媒との含有比として、質量基準で、高分子結着剤:非水溶媒が0.5:99.5〜50:50であると好ましく、1:99〜30:70であるとより好ましい。これらの成分の含有比が上記範囲内にあることにより、更に高い電池特性及び接着性を示す。高分子結着剤は上述したものと同様であればよいので、ここではその詳細な説明を省略する。   The content of the polymer binder is arbitrary, but the content ratio of the polymer binder to the nonaqueous solvent is 0.5: 99.5 to 50:50 on a mass basis. And preferably 1:99 to 30:70. When the content ratio of these components is within the above range, higher battery characteristics and adhesiveness are exhibited. Since the polymer binder may be the same as described above, a detailed description thereof is omitted here.

電解液が、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを更に含む場合、非水溶媒と電解質であるリチウム塩と低分子ゲル化剤と高分子結着剤との混合比は目的に応じて選択できる。電解質の濃度、低分子ゲル化剤及び高分子結着剤の含有量のいずれもが上述の好ましい範囲、さらにはより好ましい範囲にあると望ましい。このような組成で電解液を作製することにより、電池特性及び取扱い性を更に良好なものとすることができる。   When the electrolyte further contains a low molecular gelling agent and a polymer binder, the mixing ratio of the non-aqueous solvent and the lithium salt that is the electrolyte, the low molecular gelling agent, and the polymer binder depends on the purpose. Can be selected. It is desirable that the electrolyte concentration, the low-molecular gelling agent, and the content of the polymer binder are all within the above-mentioned preferred range, and more preferred range. By producing an electrolytic solution with such a composition, battery characteristics and handleability can be further improved.

本実施形態における電解液には、必要に応じて他の添加剤を含有させることができる。添加剤としては、例えば、熱安定剤、難燃剤、熱暴走抑制剤、過充電抑制添加剤、増粘剤、乳化剤、強化剤、及び電極保護皮膜形成用の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、固体(塊状)、粉末状及び液体状のいずれであってもよく、また、電解液に溶解するものであっても、溶解しないものであってもよい。   The electrolyte solution in the present embodiment can contain other additives as necessary. Examples of the additive include a heat stabilizer, a flame retardant, a thermal runaway inhibitor, an overcharge suppression additive, a thickener, an emulsifier, a reinforcing agent, and an additive for forming an electrode protective film. These additives may be solid (bulk), powder, or liquid, and may be dissolved or not dissolved in the electrolytic solution.

電解液における添加剤の含有量は、本発明の目的の達成を阻害せず、かつ、添加剤の使用目的を達成できる範囲において選択されるものである。良好な電池特性と添加剤による効果との両立の観点から、添加剤の含有量は、非水溶媒と電解質との総量100質量部に対して、0.05質量部〜20質量部であることが好ましく、0.1質量部〜10質量部であることがより好ましい。   The content of the additive in the electrolytic solution is selected within a range that does not hinder the achievement of the object of the present invention and can achieve the purpose of using the additive. From the viewpoint of achieving both good battery characteristics and the effect of the additive, the content of the additive is 0.05 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the nonaqueous solvent and the electrolyte. Is preferable, and it is more preferable that it is 0.1 mass part-10 mass parts.

本実施形態に用いる電解液の調製方法は、上記各成分を混合する方法であれば特に限定されず、電解質と非水溶媒と低分子ゲル化剤と高分子結着剤との混合順は問わない。例えば、所定量の電解質と非水溶媒とを混合して予備電解液を調製した後、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とをその予備電解液に混合して本実施形態に用いる電解液を得ることができる。あるいは、全ての成分を所定量で同時に混合して本実施形態に用いる電解液を得ることも可能である。低分子ゲル化剤を含む電解液を一度加熱して、混合物中の各成分が均一になった状態で室温に冷却すると好ましい。   The method for preparing the electrolytic solution used in the present embodiment is not particularly limited as long as the above components are mixed, and the order of mixing the electrolyte, the nonaqueous solvent, the low molecular gelling agent, and the polymer binder is not limited. Absent. For example, after preparing a preliminary electrolyte by mixing a predetermined amount of electrolyte and a non-aqueous solvent, the low-molecular gelling agent and the polymer binder are mixed in the preliminary electrolyte and used in this embodiment. A liquid can be obtained. Alternatively, it is possible to obtain an electrolytic solution used in the present embodiment by simultaneously mixing all the components in a predetermined amount. It is preferable to heat the electrolytic solution containing the low-molecular gelling agent once and cool it to room temperature in a state where each component in the mixture is uniform.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、例えば、図1に概略的に断面図を示すリチウムイオン二次電池である。図1に示されるリチウムイオン二次電池100は、セパレータ110と、そのセパレータ110を両側から挟む正極120と負極130と、さらにそれらの積層体を挟む正極集電体140(正極の外側に配置)と、負極集電体150(負極の外側に配置)と、それらを収容する電池外装である電池ケース160とを備える。正極120とセパレータ110と負極130とを積層した積層体は、上述した電解液に含浸されている。これらの各部材としては上述のものを用いることができ、上述で説明していない部材は、従来のリチウムイオン二次電池に備えられるものと同様のものを用いることができる。また、図1に明示していないが、正極120とセパレータ110との間、及び/又は、負極130とセパレータ110との間には低分子ゲル化剤が存在しており、その低分子ゲル化剤により、正極120及びセパレータ110、並びに/又は、負極130及びセパレータ110が接着されている。   The lithium ion secondary battery of the present embodiment is, for example, a lithium ion secondary battery that schematically shows a cross-sectional view in FIG. A lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a separator 110, a positive electrode 120 and a negative electrode 130 that sandwich the separator 110 from both sides, and a positive electrode current collector 140 that sandwiches a laminate thereof (arranged outside the positive electrode). And a negative electrode current collector 150 (arranged outside the negative electrode), and a battery case 160 that is a battery exterior housing them. A laminate in which the positive electrode 120, the separator 110, and the negative electrode 130 are laminated is impregnated with the above-described electrolytic solution. As these members, those described above can be used, and those not described above can be the same as those provided in a conventional lithium ion secondary battery. Although not clearly shown in FIG. 1, a low molecular gelling agent exists between the positive electrode 120 and the separator 110 and / or between the negative electrode 130 and the separator 110, and the low molecular gelation is performed. The positive electrode 120 and the separator 110 and / or the negative electrode 130 and the separator 110 are bonded by the agent.

以下、本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法における各工程について、より詳細に説明する。本実施形態の製造方法は、下記の各工程を有する以外は、特に限定されず、従来のリチウムイオン二次電池の製造方法と同様であってもよい。   Hereafter, each process in the manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this embodiment is demonstrated in detail. The manufacturing method of this embodiment is not specifically limited except having the following steps, and may be the same as the manufacturing method of a conventional lithium ion secondary battery.

<工程(1)低分子ゲル化剤を存在させる工程>
この工程(1)では、低分子ゲル化剤を、正極及び負極、並びに任意にセパレータからなる群より選ばれる1種以上の部材における少なくとも一部の表面上に存在させる。存在させる方法は、例えば、上述のとおりである。好ましくは、その部材表面に低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物に直接接触させ、より好ましくは、その部材を上記組成物に浸漬する。特に部材がセパレータである場合、セパレータを組成物に浸漬することにより、セパレータの表面全体が組成物で濡れるのはもちろんのこと、組成物がセパレータに含浸し、セパレータが内部に有する孔の一部又は全部にまで組成物が浸み込むことが可能となる。
<Step (1) step of allowing a low-molecular gelling agent to exist>
In this step (1), the low-molecular gelling agent is present on at least a part of the surface of one or more members selected from the group consisting of a positive electrode, a negative electrode, and optionally a separator. The method of making it exist is as above-mentioned, for example. Preferably, the surface of the member is directly contacted with a composition containing a low-molecular gelling agent and a polymer binder, and more preferably, the member is immersed in the composition. In particular, when the member is a separator, by immersing the separator in the composition, the entire surface of the separator is wetted by the composition, the composition is impregnated into the separator, and a part of the holes that the separator has inside Or, the composition can penetrate all the way.

組成物をセパレータに含浸させる方法としては、例えば、セパレータを組成物が収容されている槽内で、その組成物に浸漬させるディップ法、セパレータ上に組成物を配置して含浸させる方法が挙げられる。組成物がゲル状である場合、その組成物の膜を予め作製しておき、セパレータ上にその膜を配置して含浸することもできる。含浸させる際に加熱、加圧又は減圧を施すと含浸させやすく、より短時間で含浸できる傾向にある。また、含浸後に組成物に含まれ得る溶媒の一部又は全部を揮発させて、低分子ゲル化剤及び溶媒の含浸量を調整してもよい。   Examples of the method for impregnating the separator with the composition include a dip method in which the separator is immersed in the composition in a tank in which the composition is contained, and a method in which the composition is placed on the separator and impregnated. . When the composition is in a gel form, a film of the composition can be prepared in advance, and the film can be placed on a separator and impregnated. When impregnation is performed, heating, pressurization, or reduced pressure tends to facilitate impregnation and tends to impregnate in a shorter time. Further, the impregnation amount of the low molecular weight gelling agent and the solvent may be adjusted by volatilizing a part or all of the solvent that can be contained in the composition after impregnation.

なお、電極(正極及び負極)、並びに任意にセパレータを積層した後述の積層体の状態で、低分子ゲル化剤を上記部材の少なくとも一部の表面上に存在させる処理を施してもよく、積層体を電池ケースに収容した状態で、低分子ゲル化剤を上記部材の少なくとも一部の表面上に存在させる処理を施してもよい。これらの処理において、低分子ゲル化剤を上記部材の少なくとも一部の表面上に存在させるには、例えば、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物に積層体を浸漬する方法、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を積層体に吹き付ける方法、積層体にその断面方向から低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を注入する方法、並びに、積層体近傍に低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物を配置して積層体全体に拡散させることで存在させる方法が挙げられる。   In addition, in the state of an electrode (positive electrode and negative electrode) and a laminate described later in which separators are optionally laminated, a treatment for allowing a low-molecular gelling agent to exist on at least a part of the surface of the above member may be performed. You may perform the process which makes a low molecular gelling agent exist on the surface of at least one part of the said member in the state which accommodated the body in the battery case. In these treatments, in order to allow the low molecular gelling agent to be present on the surface of at least a part of the member, for example, the laminate is immersed in a composition containing the low molecular gelling agent and the polymer binder. Method, a method of spraying a composition containing a low-molecular gelling agent and a polymer binder on a laminate, and a composition containing a low-molecular gelling agent and a polymer binder from the cross-sectional direction of the laminate. And a method in which a composition containing a low-molecular gelling agent and a polymer binder is disposed near the laminate and diffused throughout the laminate.

低分子ゲル化剤を電極の少なくとも一部の表面上に存在させる方法としては、電極合剤中に低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含有させ、電極集電体上に塗工したり、吹き付けたりすることもできる。このような工程により低分子ゲル化剤を存在させると、電極の作製と低分子ゲル化剤を存在させる操作とを同時に行うことができるため、工程を簡素化させると共に、低分子ゲル化剤を系中に均一に存在させることが可能となるので好ましい。   The low molecular gelling agent can be present on at least a part of the surface of the electrode by including a low molecular gelling agent and a polymer binder in the electrode mixture and coating on the electrode current collector. And can be sprayed. When the low molecular gelling agent is present in such a process, the preparation of the electrode and the operation of allowing the low molecular gelling agent to be performed can be performed simultaneously. This is preferable because it can be uniformly present in the system.

<工程(2)積層体の作製工程>
この工程(2)では、正極と負極と、任意にセパレータとを積層して、それらを含む積層体を得る。積層体を作製する方法は、公知の方法により行うことができる。例えば、正極と負極とを、その間に必要に応じてセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体に成形したり、それらを折り曲げや複数層の積層などによって、交互に積層した複数の正極と負極との間にセパレータが介在する積層体に成形したりしてもよい。積層体を構成するセパレータ、正極及び負極は、それぞれ独立に、少なくとも一部の表面に低分子ゲル化剤が存在するものであってもよく、存在しないものであってもよい。例えば、工程(1)で得られた、少なくとも一部の表面に低分子ゲル化剤が存在するセパレータを、表面に低分子ゲル化剤が存在しない正極と負極とで挟み、上記方法により積層してもよい。
<Process (2) Laminate production process>
In this step (2), a positive electrode, a negative electrode, and optionally a separator are laminated to obtain a laminate including them. The method for producing the laminate can be performed by a known method. For example, the positive electrode and the negative electrode are wound in a laminated state with a separator interposed between them, and formed into a laminated body of a wound structure, or they are alternately laminated by bending or laminating multiple layers. It may be formed into a laminate in which a separator is interposed between the plurality of positive electrodes and negative electrodes. The separator, the positive electrode, and the negative electrode constituting the laminate may each independently have a low-molecular gelling agent present on at least a part of the surface, or may not exist. For example, the separator obtained in step (1) having a low-molecular gelling agent on at least a part of the surface is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode having no low-molecular gelling agent on the surface, and laminated by the above method. May be.

工程(2)では、低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物から形成されたゲル状の膜を予め作製しておき、その膜を正極と負極とで挟み、折り曲げや積層によって積層体を形成すると同時に、低分子ゲル化剤を電極内部に含浸させることもできる。あるいは、上記ゲル状の膜とセパレータとを重ね合わせ、低分子ゲル化剤をセパレータ内部に含浸させてもよい複合膜を予め作製しておき、その複合膜を上記と同様にして積層体を形成したり、さらに低分子ゲル化剤を電極内部に含浸させてもよい。複合膜では、セパレータの両面にゲル状の膜を存在させることもでき、セパレータの片面にのみゲル状の膜を存在させることもできる。セパレータの両面にゲル状の膜が存在すると、低分子ゲル化剤によりもたらされる効果が高いので好ましい。   In step (2), a gel-like film formed from a composition containing a low-molecular gelling agent and a polymer binder is prepared in advance, and the film is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode, and folded or laminated. At the same time as forming a laminate, the electrode can be impregnated with a low molecular gelling agent. Alternatively, a composite film in which the gel film and the separator are overlapped and a low molecular gelling agent may be impregnated inside the separator is prepared in advance, and the composite film is formed in the same manner as described above. Alternatively, a low molecular gelling agent may be impregnated inside the electrode. In the composite film, a gel-like film can be present on both sides of the separator, or a gel-like film can be present only on one side of the separator. The presence of a gel-like film on both sides of the separator is preferable because the effect brought about by the low-molecular gelling agent is high.

工程(1)及び工程(2)は、それらの順序が工程(1)の後に工程(2)であってもよく、工程(2)の後に工程(1)であってもよく、それらの工程を交互に繰り返してもよい。   Step (1) and step (2) may be step (2) after step (1), step (1) after step (2), and those steps. May be alternately repeated.

<工程(3)電解液への浸漬工程>
工程(3)では、工程(1)及び工程(2)を経て得られた積層体を電解液に浸漬する。この工程(3)において、電池ケース(外装)内にて、積層体を電解液に浸漬してもよい。この場合、電解液を電池ケース内部に注液し、上記積層体を電解液に浸漬して封印することによって、リチウムイオン二次電池を作製することもできる。
<Step (3) Immersion step in electrolyte>
In the step (3), the laminate obtained through the step (1) and the step (2) is immersed in an electrolytic solution. In this step (3), the laminate may be immersed in the electrolytic solution in the battery case (exterior). In this case, a lithium ion secondary battery can also be produced by injecting an electrolytic solution into the battery case and immersing and sealing the laminate in the electrolytic solution.

また、工程(2)を経て得られた、正極、負極及びセパレータのいずれの表面上にも低分子ゲル化剤が存在しない積層体を、工程(1)を経て、すなわち低分子ゲル化剤と高分子結着剤とを含む組成物(ただし電解質を含まない。)に浸漬して、積層体における各部材の少なくとも一部の表面上に低分子ゲル化剤を存在させた後、浸漬した組成物に電解質(例えばリチウム塩)、並びに、必要に応じてその他の添加剤及び非水溶媒を添加して、電解液を作製することにより、積層体を電解液に浸漬してもよい。このような方法によると、工程(1)では、セパレータの内部(孔を含む)に浸み込みやすい組成を有するように調製した低分子ゲル化剤を含む組成物を用いることができ、工程(3)では、電解液として最適な組成に調整することもできるので、好ましい。   Moreover, the laminated body which does not have a low molecular gelling agent on the surface of any of a positive electrode, a negative electrode, and a separator obtained through the step (2) is passed through the step (1), that is, with a low molecular gelling agent. A composition in which a low molecular gelling agent is present on at least a part of the surface of each member in the laminate after being immersed in a composition containing a polymer binder (but not including an electrolyte). The laminate may be immersed in the electrolytic solution by adding an electrolyte (for example, a lithium salt) to the product and, if necessary, other additives and a non-aqueous solvent to prepare an electrolytic solution. According to such a method, in the step (1), a composition containing a low-molecular gelling agent prepared to have a composition that easily penetrates into the inside of the separator (including pores) can be used. 3) is preferable because it can be adjusted to an optimum composition as the electrolytic solution.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形及びラミネート形などが好適に採用される。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, and for example, a cylindrical shape, an elliptical shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, and a laminated shape are suitably employed.

本実施形態によると、電池の製造に要する手間及びコストの増大を抑制でき、リチウムイオン二次電池に求められる電池性能を維持すると共に、セパレータと電極との接着性、及び/又は、電極同士の接着性を向上させることによって、それらが互いにずれたり剥離したりするのを十分に抑制する、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池用部品を提供することできる。特に、電池の作製工程から電池の輸送運搬、充放電での使用にわたる各工程において、電池の部材間(例えば、電極とセパレータとの間、及び、電極間)で、ずれたり剥離したりするのを十分に抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to suppress an increase in labor and cost required for manufacturing a battery, maintain battery performance required for a lithium ion secondary battery, and adhesion between a separator and an electrode and / or between electrodes. By improving the adhesiveness, it is possible to provide a method for manufacturing a lithium ion secondary battery and a component for a lithium ion secondary battery, which sufficiently suppress the displacement and peeling of each other. In particular, in each process ranging from the battery manufacturing process to the transportation and transportation of the battery and the use in charging and discharging, the battery members are displaced or separated between the battery members (for example, between the electrode and the separator and between the electrodes). Can be sufficiently suppressed.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、リチウムイオン二次電池用部品及びリチウムイオン二次電池の各種特性は下記のようにして測定、評価された。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Various characteristics of the lithium ion secondary battery component and the lithium ion secondary battery were measured and evaluated as follows.

(i)接着性評価
電池ケース内に、負極又は負極と低分子ゲル化剤とを含む部品と、セパレータ又はセパレータと低分子ゲル化剤とを含む部品と、正極又は正極と低分子ゲル化剤とを含む部品とをこの順に積層した積層体を収容し、そこに更に電解液を加え、電極直径が16mmの小型電池を作製して評価した。上記積層体の積層方向に5kgf/cm2の力が加わるように押さえ部材を配置して電池を作製し、25℃環境下でこの電池の充放電を100サイクル行った。なお、充放電の条件は、1Cで4.2VまでのCC−CV充電、及び1Cで3.0VまでのCC放電の条件とし、充電と放電とを1回ずつ実施すると1サイクルと数えることとした。100サイクルの充放電を実施した後の電池を放電状態で解体し、セパレータと電極との間、又は電極同士の接着性を評価した。評価は5個の電池を作製して実施し、結果は下記のように判断した。
A:いずれの電池においても十分に接着しており、押さえ部材を取り除いても部材間に気泡や空隙は認められない。また、各部材をスムーズに剥離することができない。
B:いずれの電池においても十分に接着しており、押さえ部材を取り除いても部材間に気泡や空隙は認められない。しかし、各部材をスムーズに剥離することができる。
C:全てではないがいくつかの電池において接着性が不十分であり、押さえ部材を取り除くと部材間にずれが生じるものがある。
D:いずれの電池においても接着性は不十分であり、押さえ部材を取り除くと、部材間でずれが生じる。
(I) Adhesive evaluation In a battery case, a part containing a negative electrode or a negative electrode and a low molecular gelling agent, a part containing a separator or separator and a low molecular gelling agent, a positive electrode or a positive electrode and a low molecular gelling agent The laminated body which laminated | stacked the components containing these in this order was accommodated, electrolyte solution was further added there, and the small battery with an electrode diameter of 16 mm was produced and evaluated. A pressing member was arranged so that a force of 5 kgf / cm 2 was applied in the stacking direction of the laminate, and a battery was produced. The battery was charged and discharged 100 cycles in a 25 ° C. environment. The charging / discharging conditions are CC-CV charging up to 4.2V at 1C and CC discharging conditions up to 3.0V at 1C. When charging and discharging are performed once, one cycle is counted. did. The battery after 100 cycles of charge and discharge were disassembled in a discharged state, and the adhesion between the separator and the electrodes or between the electrodes was evaluated. Evaluation was carried out by producing five batteries, and the results were judged as follows.
A: All batteries are sufficiently bonded, and even if the pressing member is removed, no bubbles or voids are observed between the members. Moreover, each member cannot be smoothly peeled off.
B: Adherent enough in any battery, and even if the pressing member is removed, no bubbles or voids are observed between the members. However, each member can be peeled smoothly.
C: Adhesiveness is insufficient in some but not all of the batteries, and when the pressing member is removed, there may be a deviation between the members.
D: Adhesiveness is insufficient in any battery, and when the pressing member is removed, deviation occurs between the members.

(ii)電池の充放電特性評価
電池ケース内に、負極又は負極と低分子ゲル化剤とを含む部品と、セパレータ又はセパレータと低分子ゲル化剤とを含む部品と、正極又は正極と低分子ゲル化剤とを含む部品とをこの順に積層した積層体を収容し、そこに更に電解液を加え、電極直径が16mmの小型電池を作製して評価した。50℃環境下でこの電池の充放電を100サイクル行った。なお、充放電の条件は、1Cで4.2VまでのCC−CV充電、及び1Cで3.0VまでのCC放電の条件とし、充電と放電とを1回ずつ実施すると1サイクルと数えることとした。2サイクル目に対する100サイクル目の放電容量を放電容量維持率として算出した。
(Ii) Evaluation of charge / discharge characteristics of battery In a battery case, a part containing a negative electrode or a negative electrode and a low molecular gelling agent, a part containing a separator or separator and a low molecular gelling agent, a positive electrode or a positive electrode and a low molecular weight A laminate in which components including a gelling agent were laminated in this order was accommodated, and an electrolyte was further added thereto to produce and evaluate a small battery having an electrode diameter of 16 mm. The battery was charged and discharged 100 cycles in a 50 ° C. environment. The charging / discharging conditions are CC-CV charging up to 4.2V at 1C and CC discharging conditions up to 3.0V at 1C. When charging and discharging are performed once, one cycle is counted. did. The discharge capacity at the 100th cycle relative to the second cycle was calculated as the discharge capacity retention rate.

(iii)電池の漏液試験
電池ケース内に、負極又は負極と低分子ゲル化剤とを含む部品と、セパレータ又はセパレータと低分子ゲル化剤とを含む部品と、正極又は正極と低分子ゲル化剤とを含む部品とをこの順に積層した積層体を収容し、そこに更に電解液を加え、電極サイズが35mm×40mmとなる単層型ラミネート型電池を作製して評価した。この電池に0.2mmφの孔を表裏それぞれ5箇所ずつ形成し、20Gの遠心力を印加し、印加前後のセルの重量から保液率を求めた。
(Iii) Battery leakage test In a battery case, a part containing a negative electrode or a negative electrode and a low-molecular gelling agent, a part containing a separator or separator and a low-molecular gelling agent, a positive electrode or a positive electrode, and a low-molecular gel A laminated body in which components including an agent were laminated in this order was accommodated, and an electrolytic solution was further added thereto to produce and evaluate a single-layer laminated battery having an electrode size of 35 mm × 40 mm. The battery was formed with five 0.2 mmφ holes on the front and back sides, 20 G centrifugal force was applied, and the liquid retention rate was determined from the weight of the cell before and after application.

(合成例1)
低分子ゲル化剤として下記構造式(イ)で表される化合物(以下「化合物(イ)」とも表記する。)を以下のとおり合成した。合成は国際公開2010/095572号公報に記載の方法に従って行った。

Figure 2013254634
(Synthesis Example 1)
A compound represented by the following structural formula (I) (hereinafter also referred to as “compound (I)”) as a low-molecular gelling agent was synthesized as follows. The synthesis was performed according to the method described in International Publication No. 2010/095572.
Figure 2013254634

(合成例2)
低分子ゲル化剤として下記構造式(ロ)で表される化合物(以下「化合物(ロ)」と表記する。)を、上記合成例1と同様の方法により合成した。

Figure 2013254634
(Synthesis Example 2)
A compound represented by the following structural formula (b) (hereinafter referred to as “compound (b)”) as a low-molecular gelling agent was synthesized by the same method as in Synthesis Example 1.
Figure 2013254634

(合成例3)
低分子ゲル化剤として下記構造式(ハ)で表される化合物(以下「化合物(ハ)」と表記する。)を、Mol.Cryst.Liq.Cryst.Vol.439、p209−220に記載の合成法に従って合成した。

Figure 2013254634
(Synthesis Example 3)
As a low molecular weight gelling agent, a compound represented by the following structural formula (c) (hereinafter referred to as “compound (c)”) is referred to Mol. Cryst. Liq. Cryst. Vol. 439, p209-220.
Figure 2013254634

(ゲル化剤含有溶液の調製例1)
N−メチル−2−ピロリドン100質量部に対して、低分子ゲル化剤として上記合成例1で合成した化合物(イ)を5質量部、高分子結着剤としてフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF−HFP共重合体、ARKEMA社製、商品名「KYNARシリーズ」)を5質量部添加し、95℃に加熱して均一に混合した後、25℃に降温して組成物であるゲル化剤含有溶液(a)を得た。
(ゲル化剤含有溶液の調製例2)
ゲル化剤として合成例2で合成した化合物(ロ)を用いた以外はゲル化剤含有液の調製例1と同様にして、ゲル化剤含有溶液(b)を得た。
(ゲル化剤含有溶液の調製例3)
ゲル化剤として合成例3で合成した化合物(ハ)を用いた以外はゲル化剤含有液の調製例1と同様にして、ゲル化剤含有溶液(c)を得た。
(Preparation Example 1 of Gelator-Containing Solution)
For 100 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone, 5 parts by mass of the compound (i) synthesized in Synthesis Example 1 as a low molecular gelling agent, and vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as polymer binders 5 parts by weight of a copolymer (PVdF-HFP copolymer, trade name “KYNAR series”) added to the mixture, heated to 95 ° C., uniformly mixed, then cooled to 25 ° C. A gelling agent-containing solution (a) was obtained.
(Preparation example 2 of gelling agent-containing solution)
A gelling agent-containing solution (b) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 of a gelling agent-containing liquid except that the compound (b) synthesized in Synthesis Example 2 was used as the gelling agent.
(Preparation Example 3 of Gelator-Containing Solution)
A gelling agent-containing solution (c) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 of the gelling agent-containing liquid, except that the compound (c) synthesized in Synthesis Example 3 was used as the gelling agent.

(ゲル化剤含有溶液の調製例4)
高分子結着剤であるPVdF−HFP共重合体を用いない以外はゲル化剤含有液の調製例1と同様にして、ゲル化剤含有液(d)を得た。
(ゲル化剤含有溶液の調製例5)
高分子結着剤であるPVdF−HFP共重合体を用いない以外はゲル化剤含有液の調製例2と同様にして、ゲル化剤含有液(e)を得た。
(ゲル化剤含有溶液の調製例6)
高分子結着剤であるPVdF−HFP共重合体を用いない以外はゲル化剤含有液の調製例3と同様にして、ゲル化剤含有液(f)を得た。
(ゲル化剤含有液の調製例7)
高分子結着剤として、PVdF−HFP共重合体に代えて、モノマーとしてアクリロニトリルとメタクリル酸メチルとを90:10で有する共重合体(PAN−MMA)を用いた以外はゲル化剤含有液の調製例1と同様にして、ゲル化剤含有液(g)を得た。
(Preparation Example 4 of Gelator-Containing Solution)
A gelling agent-containing liquid (d) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 of a gelling agent-containing liquid, except that PVdF-HFP copolymer as a polymer binder was not used.
(Preparation Example 5 of Gelator-Containing Solution)
A gelling agent-containing liquid (e) was obtained in the same manner as in Preparation Example 2 of the gelling agent-containing liquid, except that PVdF-HFP copolymer, which is a polymer binder, was not used.
(Preparation Example 6 of Gelator-Containing Solution)
A gelling agent-containing liquid (f) was obtained in the same manner as in Preparation Example 3 of the gelling agent-containing liquid except that the PVdF-HFP copolymer that is a polymer binder was not used.
(Preparation Example 7 of Gelator-Containing Liquid)
A gelling agent-containing liquid except that a copolymer (PAN-MMA) having 90:10 acrylonitrile and methyl methacrylate as monomers was used instead of the PVdF-HFP copolymer as the polymer binder. In the same manner as in Preparation Example 1, a gelling agent-containing liquid (g) was obtained.

(正極の作製1)
正極活物質として数平均粒子径11μmのリチウムのニッケル、マンガン及びコバルト混合酸化物と、導電助剤として数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末及び数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末と、PVdFとを、混合酸化物:グラファイト炭素粉末:アセチレンブラック粉末:PVdF=100:4.2:1.8:4.6の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドンを固形分68質量%となるように投入して更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを所定サイズに打ち抜いて正極(α)を得た。
(Production of positive electrode 1)
Lithium nickel, manganese and cobalt mixed oxide having a number average particle diameter of 11 μm as a positive electrode active material, graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm and acetylene black powder having a number average particle diameter of 48 nm as a conductive auxiliary agent, PVdF Were mixed at a mass ratio of mixed oxide: graphite carbon powder: acetylene black powder: PVdF = 100: 4.2: 1.8: 4.6. N-methyl-2-pyrrolidone was added to the obtained mixture so as to have a solid content of 68% by mass and further mixed to prepare a slurry solution. This slurry-like solution was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and the solvent was dried and removed, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a predetermined size to obtain a positive electrode (α).

(正極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製1)
正極(α)の活物質が塗布されている面にゲル化剤含有溶液(a)を0.1mL塗布した。次いで、その塗布後のものを80℃に加温したホットプレート上に10分間静置して、正極の表面に低分子ゲル化剤を均一に付着させ、さらに80℃に設定した真空乾燥機で1時間加熱してN−メチル−2−ピロリドンを除去し、部品(α−2)を得た。
(Production of parts including positive electrode and low-molecular gelling agent 1)
0.1 mL of the gelling agent-containing solution (a) was applied to the surface of the positive electrode (α) on which the active material was applied. Next, the coated product is allowed to stand for 10 minutes on a hot plate heated to 80 ° C., and a low molecular gelling agent is uniformly attached to the surface of the positive electrode. Further, with a vacuum dryer set at 80 ° C. N-methyl-2-pyrrolidone was removed by heating for 1 hour to obtain a part (α-2).

(正極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製2)
正極活物質として数平均粒子径11μmのリチウムのニッケル、マンガン及びコバルト混合酸化物と、導電助剤として数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末及び数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末と、PVdF−HFPと化合物(ロ)とを、混合酸化物:グラファイト炭素粉末:アセチレンブラック粉末:PVdF−HFP:化合物(ロ)=100:4.2:1.8:4.6:4.6の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドンを固形分68質量%となるように投入して更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを所定サイズに打ち抜いて部品(α−3)を得た。
(Production of parts including positive electrode and low-molecular gelling agent 2)
Lithium nickel, manganese and cobalt mixed oxide having a number average particle diameter of 11 μm as a positive electrode active material, graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm and acetylene black powder having a number average particle diameter of 48 nm as a conductive auxiliary agent, PVdF -HFP and compound (b) are mixed oxide: graphite carbon powder: acetylene black powder: PVdF-HFP: compound (b) = 100: 4.2: 1.8: 4.6: 4.6 Mixed in ratio. N-methyl-2-pyrrolidone was added to the obtained mixture so as to have a solid content of 68% by mass and further mixed to prepare a slurry solution. This slurry-like solution was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and the solvent was dried and removed, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a predetermined size to obtain a part (α-3).

(正極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製3)
ゲル化剤含有液(a)に代えてゲル化剤含有液(d)を塗布した以外は正極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製1と同様にして、部品(α―4)を得た。
(Production of parts including positive electrode and low-molecular gelling agent 3)
The component (α-4) was prepared in the same manner as in Production 1 of the component containing the positive electrode and the low-molecular gelling agent except that the gelling agent-containing liquid (d) was applied instead of the gelling agent-containing liquid (a). Obtained.

(負極の作製1)
負極活物質として数平均粒子径12.7μmのグラファイト炭素粉末(I)及び数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末(II)と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース溶液(固形分濃度1.83質量%)と、ジエン系ゴム(ガラス転移温度:−5℃、乾燥時の数平均粒子径:120nm、分散媒:水、固形分濃度40質量%)とを、グラファイト炭素粉末(I):グラファイト炭素粉末(II):カルボキシメチルセルロース溶液:ジエン系ゴム=90:10:1.44:1.76の固形分質量比で全体の固形分濃度が45質量%になるように混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを所定サイズに打ち抜いて負極(β)を得た。
(Preparation of negative electrode 1)
Graphite carbon powder (I) having a number average particle diameter of 12.7 μm and graphite carbon powder (II) having a number average particle diameter of 6.5 μm as a negative electrode active material, and a carboxymethyl cellulose solution (solid content concentration: 1.83 mass%) as a binder And diene rubber (glass transition temperature: −5 ° C., number average particle size upon drying: 120 nm, dispersion medium: water, solid content concentration 40% by mass), graphite carbon powder (I): graphite carbon powder ( II): Carboxymethylcellulose solution: Diene rubber = 90: 10: 1.44: 1.76 The solid content is mixed so that the total solid content concentration is 45% by mass, and the slurry solution is mixed. Prepared. The slurry solution was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, and the solvent was removed by drying, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a predetermined size to obtain a negative electrode (β).

(負極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製1)
負極(β)の活物質が塗布されている面にゲル化剤含有溶液(b)を0.1mL塗布した。次いで、その塗布後のものを80℃に加温したホットプレートに10分間静置して、負極の表面に低分子ゲル化剤を均一に付着させ、さらに80℃に設定した真空乾燥機で1時間加熱してN−メチル−2−ピロリドンを除去し、部品(β−2)を得た。
(Production of parts including negative electrode and low-molecular gelling agent 1)
0.1 mL of the gelling agent-containing solution (b) was applied to the surface of the negative electrode (β) on which the active material was applied. Next, the coated product was allowed to stand on a hot plate heated to 80 ° C. for 10 minutes to uniformly attach the low molecular weight gelling agent to the surface of the negative electrode, and further 1 in a vacuum dryer set at 80 ° C. Heating for a period of time removed N-methyl-2-pyrrolidone to obtain part (β-2).

(負極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製2)
負極活物質として数平均粒子径12.7μmのグラファイト炭素粉末(I)及び数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末(II)と、PVdF−HFPと化合物(ハ)とを、グラファイト炭素粉末(I):グラファイト炭素粉末(II):PVdF−HFP:化合物(ハ)=90:10:3.2:3.2の固形分質量比で全体の固形分濃度が45質量%になるように混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを所定サイズに打ち抜いて部品(β−3)を得た。
(Production of parts including negative electrode and low-molecular gelling agent 2)
As a negative electrode active material, graphite carbon powder (I) having a number average particle diameter of 12.7 μm, graphite carbon powder (II) having a number average particle diameter of 6.5 μm, PVdF-HFP and a compound (C) are mixed with graphite carbon powder ( I): Graphite carbon powder (II): PVdF-HFP: Compound (C) = 90: 10: 3.2: Mixing so that the total solid content concentration is 45% by mass in the solid content mass ratio Thus, a slurry solution was prepared. The slurry solution was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, and the solvent was removed by drying, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a predetermined size to obtain a part (β-3).

(負極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製3)
ゲル化剤含有液(b)に代えてゲル化剤含有液(e)を塗布した以外は負極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製1と同様にして部品(β−4)を得た。
(Production of part containing negative electrode and low-molecular gelling agent 3)
A part (β-4) was obtained in the same manner as in Production of a part containing a negative electrode and a low molecular weight gelling agent except that the gelling agent-containing liquid (e) was applied instead of the gelling agent-containing liquid (b). It was.

(負極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製4)
ゲル化剤含有液(b)に代えてゲル化剤含有液(g)を塗布した以外は負極と低分子ゲル化剤とを含む部品の作製1と同様にして部品(β−5)を得た。
(Production of parts including negative electrode and low molecular gelling agent 4)
A part (β-5) is obtained in the same manner as in Production of a part 1 containing a negative electrode and a low molecular weight gelling agent, except that the gelling agent-containing liquid (g) is applied instead of the gelling agent-containing liquid (b). It was.

(セパレータの作製1)
ポリエチレンからなる微多孔膜(膜厚25μm、空孔率50%、孔径0.1μm〜1μm)を所定サイズに打ち抜いてセパレータ(γ)を得た。
(Preparation of separator 1)
A microporous membrane (thickness 25 μm, porosity 50%, pore diameter 0.1 μm to 1 μm) made of polyethylene was punched into a predetermined size to obtain a separator (γ).

(セパレータと低分子ゲル化剤とを含む部品の作製1)
セパレータ(γ)をゲル化剤含有液(a)に浸漬して、セパレータ(γ)にゲル化剤含有液(a)を含浸させた後、溶剤を十分に除去して部品(γ−2)を得た。
(Production of parts including separator and low-molecular gelling agent 1)
After the separator (γ) is immersed in the gelling agent-containing liquid (a) and the separator (γ) is impregnated with the gelling agent-containing liquid (a), the solvent is sufficiently removed and the component (γ-2) Got.

(セパレータと低分子ゲル化剤とを含む部品の作製2)
セパレータ(γ)をゲル化剤含有液(b)に浸漬して、セパレータ(γ)にゲル化剤含有液(b)を含浸させた後、溶剤を十分に除去して部品(γ−3)を得た。
(Production of parts including a separator and a low-molecular gelling agent 2)
After the separator (γ) is immersed in the gelling agent-containing liquid (b) and the separator (γ) is impregnated with the gelling agent-containing liquid (b), the solvent is sufficiently removed and the component (γ-3) Got.

(電解液の調製1)
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを体積比で1:2になるように混合し、混合液を得た。この混合液に、LiPF6を1モル/Lになるよう添加してゲル化されていない電解液(X)を作製した(以下、ゲル化剤添加前の電解液を「母電解液」という。)。この母電解液(X)100質量部に対して、ゲル化剤として上記合成例1で合成した化合物(イ)を1質量部添加し、95℃に加熱して均一に混合した後、25℃に降温して電解液(a)を得た。
(Preparation of electrolyte 1)
Ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2 to obtain a mixed solution. LiPF 6 was added to this mixed solution so as to have a concentration of 1 mol / L to prepare a non-gelled electrolytic solution (X) (hereinafter, the electrolytic solution before addition of the gelling agent is referred to as “mother electrolytic solution”). ). 1 part by mass of the compound (I) synthesized in Synthesis Example 1 above as a gelling agent is added to 100 parts by mass of this mother electrolyte (X), heated to 95 ° C. and uniformly mixed, and then 25 ° C. The electrolyte solution (a) was obtained.

(電解液の調製2)
母電解液(X)100質量部に対して、ゲル化剤として上記合成例3で合成した化合物(ハ)を2質量部添加し、80℃に加熱して均一に混合した後、25℃に降温して電解液(b)を得た。
(Preparation of electrolyte 2)
2 parts by mass of the compound (C) synthesized in Synthesis Example 3 above as a gelling agent is added to 100 parts by mass of the mother electrolyte (X), heated to 80 ° C. and uniformly mixed, and then heated to 25 ° C. The temperature was lowered to obtain an electrolytic solution (b).

(製造例1)
正極と低分子ゲル化剤とを含む部品(α−2)、負極(β)、セパレータ(γ)及び電解液(X)を用いて小型及び単層ラミネート型のリチウムイオン二次電池(ア)を作製した。
(Production Example 1)
Compact and single-layer laminate type lithium ion secondary battery using a component (α-2), a negative electrode (β), a separator (γ) and an electrolyte solution (X) containing a positive electrode and a low-molecular gelling agent (A) Was made.

(製造例2〜製造例15)
正極又は正極と低分子ゲル化剤とを含む部品、負極又は負極と低分子ゲル化剤とを含む部品、セパレータ又はセパレータと低分子ゲル化剤とを含む部品、並びに電解液を表1に示すように変更した以外は製造例1と同様にして、小型及び単層ラミネート型のリチウムイオン二次電池(イ)〜(ソ)を作製した。
(Production Example 2 to Production Example 15)
Table 1 shows a positive electrode or a part containing a positive electrode and a low-molecular gelling agent, a negative electrode or a part containing a negative electrode and a low-molecular gelling agent, a separator or a part containing a separator and a low-molecular gelling agent, and an electrolyte. Except for the above changes, small and single-layer laminate type lithium ion secondary batteries (A) to (SO) were produced in the same manner as in Production Example 1.

Figure 2013254634
Figure 2013254634

(実施例1)
製造例1の小型電池(ア)を用いて「(i)各部材の接着性評価」及び「(ii)電池の充放電特性評価」を行った。結果を表2に示す。
Example 1
Using the small battery (A) of Production Example 1, “(i) Evaluation of adhesion of each member” and “(ii) Evaluation of charge / discharge characteristics of battery” were performed. The results are shown in Table 2.

(実施例2〜12、比較例1〜3)
電池を表2に記載の小型電池(イ)〜(ソ)に変更した以外は実施例1と同様にして、「(i)各部材の接着性評価」及び「(ii)電池の充放電特性評価」を実施した。評価結果を表2に示す。
(Examples 2 to 12, Comparative Examples 1 to 3)
Except that the batteries were changed to the small batteries (A) to (SO) shown in Table 2, the same as in Example 1, "(i) Evaluation of adhesion of each member" and "(ii) Charging / discharging characteristics of the battery" Evaluation "was carried out. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2013254634
Figure 2013254634

(実施例13)
製造例1の単層ラミネート型電池(ア)を用いて「(iii)電池の漏液試験」を行った。結果を表3に示す。
(Example 13)
Using the single-layer laminated battery (A) of Production Example 1, “(iii) Battery leakage test” was performed. The results are shown in Table 3.

Figure 2013254634
Figure 2013254634

(実施例14〜24、比較例4〜6)
電池を表3に記載の小型電池(イ)〜(ソ)に変更した以外は実施例1と同様にして、「(iii)電池の漏液試験」を実施した。評価結果を表3に示す。
(Examples 14 to 24, Comparative Examples 4 to 6)
“(Iii) Battery leakage test” was carried out in the same manner as in Example 1 except that the batteries were changed to the small batteries (A) to (SO) shown in Table 3. The evaluation results are shown in Table 3.

上記実施例に示すように、低分子ゲル化剤を高分子結着剤と共に用いると、高い接着性が認められ、電池特性や安全性向上にも寄与する。   As shown in the above examples, when a low-molecular gelling agent is used together with a polymer binder, high adhesiveness is recognized, which contributes to improving battery characteristics and safety.

本発明は、電池の製造に要する手間及びコストの増大を抑制でき、リチウムイオン二次電池に求められる電池性能を維持すると共に、セパレータと電極との接着性、及び/又は、電極同士の接着性を向上させることによって、それらが互いにずれたり剥離したりするのを十分に抑制する、リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池用部品が求められるような分野において、産業上の利用可能性がある。   The present invention can suppress increase in labor and cost required for battery production, maintain battery performance required for a lithium ion secondary battery, and adhesion between a separator and an electrode and / or adhesion between electrodes. In a field where a method for manufacturing a lithium ion secondary battery and a component for a lithium ion secondary battery are required, which sufficiently suppresses them from shifting or peeling from each other there is a possibility.

Claims (20)

正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選択される1種以上の材料を含有する負極と、を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
高分子結着剤により、前記正極及び前記負極からなる群より選ばれる1種以上の部材における少なくとも一部の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる工程と、
前記正極と前記負極とを積層して、それらを含む積層体を得る工程と、
前記積層体を電解液に浸漬する工程と、
を含む、製造方法。
A positive electrode containing at least one material selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material; a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material; and A negative electrode containing one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, and a method for producing a lithium ion secondary battery,
A step of causing a low molecular gelling agent to exist on at least a part of the surface of one or more members selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode by a polymer binder;
Laminating the positive electrode and the negative electrode to obtain a laminate including them;
Immersing the laminate in an electrolytic solution;
Manufacturing method.
セパレータと、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選択される1種以上の材料を含有する負極と、を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
高分子結着剤により、前記セパレータ、前記正極及び前記負極からなる群より選ばれる1種以上の部材における少なくとも一部の表面上に低分子ゲル化剤を存在させる工程と、
前記セパレータを前記正極と前記負極とで挟むことにより積層して、それらを含む積層体を得る工程と、
前記積層体を電解液に浸漬する工程と、
を含む、製造方法。
Capable of containing a separator, a positive electrode containing at least one material selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material, and inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material And a negative electrode containing at least one material selected from the group consisting of lithium and metallic lithium, and a method for producing a lithium ion secondary battery comprising:
A step of causing a low-molecular gelling agent to exist on at least a part of the surface of one or more members selected from the group consisting of the separator, the positive electrode, and the negative electrode with a polymer binder;
Laminating by sandwiching the separator between the positive electrode and the negative electrode to obtain a laminate including them;
Immersing the laminate in an electrolytic solution;
Manufacturing method.
前記セパレータが有機樹脂を含む、請求項2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 2 with which the said separator contains organic resin. 前記存在させる工程において、前記低分子ゲル化剤を、直接及び/又は前記高分子結着剤を介して前記少なくとも一部の表面に付着させる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。   The said existing process WHEREIN: The said low molecular gelling agent is made to adhere to the said at least one part surface directly and / or via the said polymer binder. Production method. 前記存在させる工程において、前記低分子ゲル化剤と前記高分子結着剤とを含む組成物を、前記部材における少なくとも一部の表面に直接接触させる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。   5. The method according to claim 1, wherein in the step of presenting, the composition containing the low-molecular gelling agent and the polymer binder is brought into direct contact with at least a part of the surface of the member. The manufacturing method as described. 前記組成物は、溶液又は分散液であり、前記分散液は、液状、ゲル状又はスラリー状である、請求項5に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 5, wherein the composition is a solution or a dispersion, and the dispersion is in a liquid, gel, or slurry form. 前記存在させる工程において、前記組成物に前記部材を浸漬することにより、前記部材における少なくとも一部の表面に前記組成物を直接接触させる、請求項5又は6に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein in the step of presenting, the composition is directly brought into contact with at least a part of the surface of the member by immersing the member in the composition. 前記存在させる工程において、前記積層体、又は、前記積層体とそれを収容した電池ケースとを備える構造体が備える前記部材における少なくとも一部の表面に、前記組成物を直接接触させる、請求項5〜7のいずれか1項に記載の製造方法。   The composition is directly brought into contact with at least a part of a surface of the member included in the laminate or a structure including the laminate and a battery case containing the laminate in the step of presenting. The manufacturing method of any one of -7. 前記組成物は正極活物質を含み、前記存在させる工程において、該組成物を正極集電体又は正極の表面に直接接触させる、請求項5〜8のいずれか1項に記載の製造方法。   The said composition contains a positive electrode active material, The manufacturing method of any one of Claims 5-8 which makes this composition contact the positive electrode collector or the surface of a positive electrode directly in the step to make it exist. 前記組成物は負極活物質を含み、前記存在させる工程において、該組成物を負極集電体又は負極の表面に直接接触させる、請求項5〜9のいずれか一項に記載の製造方法。   The said composition contains a negative electrode active material, The manufacturing method as described in any one of Claims 5-9 which makes the said composition contact the negative electrode collector or the surface of a negative electrode directly in the step to make it exist. 前記組成物はリチウム塩を更に含む、請求項5〜10のいずれか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 5, wherein the composition further contains a lithium salt. 前記低分子ゲル化剤が、下記一般式(1)、(2)及び(3)で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
5−O−Cy−X3−Cm (3)
(式(1)及び(2)中、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合若しくは炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)及び(1g)で表される基からなる群より選ばれる2価の基を示し、L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基を示し、R2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基のうちの1種以上とが結合した1価の基を示し、R3は主鎖に酸素及び/又は硫黄原子を1つ以上有してもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。
Figure 2013254634
式(3)中、R5は主鎖の炭素数1〜20の置換又は無置換の1価の炭化水素基を示し、Cyは置換若しくは無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示し、X3は、下記式(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)、(3f)及び(3g)で表される基からなる群より選ばれる2価の基、又は、それらの2価の基のうち2種以上が結合した2価の基を示し、Cmは下記一般式(3z)で表される1価の基を示し、下記式(3z)中、複数のRaはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示す。
Figure 2013254634
Figure 2013254634
The low molecular gelling agent includes one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by the following general formulas (1), (2), and (3). The production method according to item.
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)
R 5 -O-Cy-X 3 -Cm (3)
(In the formulas (1) and (2), Rf 1 and Rf 2 each independently represents a perfluoroalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 4 each independently represent a single bond or 1 carbon atom. To 6 divalent saturated hydrocarbon groups, wherein X 1 and X 2 are each independently the following formulas (1a), (1b), (1c), (1d), (1e), (1f) and ( 1g) represents a divalent group selected from the group consisting of groups represented by 1g), L 1 and L 2 are each independently a single bond, an alkyl group or an oxyalkylene group optionally substituted with a halogen atom, an alkyl An oxycycloalkylene group which may be substituted with a group or a halogen atom, or a divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom, and R 2 represents an alkyl group or a halogen atom ( However, A fluoroalkyl group, an aryl group or a fluoro group optionally substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom) which may be substituted with An aryl group, or a monovalent group in which one or more of these groups and one or more of divalent groups corresponding to these groups are bonded, R 3 represents oxygen and And / or a C1-C18 divalent saturated hydrocarbon group which may have one or more sulfur atoms and may be substituted with an alkyl group.
Figure 2013254634
In formula (3), R 5 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in the main chain, and Cy represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 5 to 30 nucleus atoms. It shows the family hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, X 3 is represented by the following formula (3a), (3b), (3c), (3d), (3e), (3f) and (3 g) A divalent group selected from the group consisting of the following groups, or a divalent group in which two or more of these divalent groups are bonded, and Cm is a monovalent group represented by the following general formula (3z) In the following formula (3z), a plurality of R a each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
Figure 2013254634
Figure 2013254634
)
前記X1及びX2が、それぞれ独立に、前記式(1a)又は前記式(1d)で表される2価の官能基である、請求項12に記載の製造方法。 The production method according to claim 12, wherein X 1 and X 2 are each independently a divalent functional group represented by the formula (1a) or the formula (1d). 前記X1及びX2がいずれも、前記式(1d)で表される2価の基である、請求項11又は13に記載の製造方法。 The production method according to claim 11 or 13, wherein both of X 1 and X 2 are a divalent group represented by the formula (1d). 前記高分子結着剤が、ハロゲン原子及び(メタ)アクリル基からなる群より選ばれる1種以上を有するポリマーである、請求項1〜14のいずれか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method of any one of Claims 1-14 whose said polymer binder is a polymer which has 1 or more types chosen from the group which consists of a halogen atom and a (meth) acryl group. 前記高分子結着剤が、ポリフッ化ビニリデン部位を有するポリマー、(メタ)アクリロニトリル部位を有するポリマー、及び(メタ)アクリル酸エステル部位を有するポリマーからなる群より選ばれる1種以上を含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の製造方法。   The polymer binder includes at least one selected from the group consisting of a polymer having a polyvinylidene fluoride moiety, a polymer having a (meth) acrylonitrile moiety, and a polymer having a (meth) acrylate moiety. The manufacturing method of any one of 1-15. 前記電解液が、非水溶媒と、リチウム塩と、低分子ゲル化剤と、高分子結着剤と、を含む、請求項1〜16のいずれか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method of any one of Claims 1-16 in which the said electrolyte solution contains a nonaqueous solvent, lithium salt, a low molecular gelling agent, and a polymer binder. 前記電解液が、所定温度以下の温度でゲルであり、その所定温度よりも高い温度でゾルである相転移型のゲル電解質溶液であり、
前記所定温度が50〜150℃の範囲にある、請求項17に記載の製造方法。
The electrolyte solution is a gel at a temperature below a predetermined temperature, and is a phase transition type gel electrolyte solution that is a sol at a temperature higher than the predetermined temperature,
The manufacturing method of Claim 17 which exists in the range whose said predetermined temperature is 50-150 degreeC.
正極、負極及びセパレータからなる群より選ばれる1種以上の部材と、前記部材における少なくとも一部の表面上に存在する低分子ゲル化剤と、を含む、リチウムイオン二次電池用部品。   A component for a lithium ion secondary battery, comprising at least one member selected from the group consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a low-molecular gelling agent present on at least a part of the surface of the member. 高分子結着剤を更に含み、
前記低分子ゲル化剤は、前記少なくとも一部の表面に、直接及び/又は前記高分子結着剤を介して付着している、請求項19に記載のリチウムイオン二次電池用部品。
Further comprising a polymeric binder;
The lithium ion secondary battery component according to claim 19, wherein the low-molecular gelling agent is attached to the at least part of the surface directly and / or via the polymer binder.
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