JP2014017071A - Secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, electric tool and electronic apparatus - Google Patents

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Satoshi Fujiki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery ensuring excellent battery characteristics.SOLUTION: A positive electrode contains a lithium-containing compound. The lithium-containing compound contains at least one of LiM1POand Li(MnNiCoM2)Oand the average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05-1 μm. A separator includes a porous base material layer, and a polymer compound layer. The polymer compound layer contains a polymer material applied to at least one of a surface of the base material layer facing the positive electrode and a surface facing the negative electrode, and into which particles of an inorganic oxide are dispersed. The average primary particle size of the inorganic oxide is 0.01-5 μm.

Description

本技術は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に電解液を備えた二次電池、ならびにその二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器に関する。   The present technology relates to a secondary battery provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode opposed via a separator, and a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, and an electronic device using the secondary battery.

近年、携帯電話機または携帯情報端末機器(PDA)などの多様な電子機器が広く普及しており、その電気機器のさらなる小型化、軽量化および長寿命化が要望されている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、最近では、上記した電子機器に限らず、多様な他の用途への適用も検討されている。他の用途の代表例は、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パック、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システム、または電動ドリルなどの電動工具である。   In recent years, various electronic devices such as mobile phones and personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and further reduction in size, weight, and life of the electrical devices are desired. Accordingly, as a power source, development of a battery, in particular, a secondary battery that is small and lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress. Recently, the secondary battery is not limited to the above-described electronic device, and application to various other uses is also being studied. Typical examples of other applications are battery packs that are detachably mounted on electronic devices, electric vehicles such as electric vehicles, power storage systems such as household power servers, or electric tools such as electric drills.

電池容量を得るためにさまざまな充放電原理を利用する二次電池が提案されており、中でも、電極反応物質の吸蔵放出を利用する二次電池、または電極反応物質の析出溶解を利用する二次電池などが注目されている。鉛電池およびニッケルカドミウム電池などよりも高いエネルギー密度が得られるからである。   Secondary batteries using various charge / discharge principles have been proposed to obtain battery capacity. Among them, secondary batteries that use the storage and release of electrode reactants, or secondary batteries that use precipitation and dissolution of electrode reactants. Batteries are attracting attention. This is because higher energy density can be obtained than lead batteries and nickel cadmium batteries.

二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に電解液を備えており、その正極は、充放電反応に関与する正極活物質を含んでいる。この二次電池の構成は電池特性に大きな影響を及ぼすため、その構成についてはさまざまな検討がなされている。   The secondary battery includes an electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode facing each other via a separator, and the positive electrode includes a positive electrode active material involved in a charge / discharge reaction. Since the configuration of the secondary battery greatly affects the battery characteristics, various studies have been made on the configuration.

具体的には、大電流充放電による寿命の長期化を図るために、カーボンブラック複合体(繊維状炭素およびカーボンブラック)と共にオリビン形リン酸鉄リチウム(粒径=10nm〜150nm)を用いている(例えば、特許文献1参照。)。優れた充放電特性を得るために、一般式Lix y PO4 で表される薄片状のリチウム金属リン酸塩化合物(厚さ=10nm〜500nm)を用いている(例えば、特許文献2参照。)。式中、AはMn等であり、0<x<2および0<y≦1を満たす。 Specifically, olivine type lithium iron phosphate (particle size = 10 nm to 150 nm) is used together with the carbon black composite (fibrous carbon and carbon black) in order to prolong the life due to charging and discharging with a large current. (For example, refer to Patent Document 1). In order to obtain excellent charge / discharge characteristics, a flaky lithium metal phosphate compound (thickness = 10 nm to 500 nm) represented by the general formula Li x A y PO 4 is used (for example, see Patent Document 2). .) In the formula, A is Mn or the like and satisfies 0 <x <2 and 0 <y ≦ 1.

また、高電圧で充放電しても優れた信頼性を得るために、正極と樹脂層との間に、フッ化アルミニウムを含有する絶縁層を設けている(例えば、特許文献3参照。)。4.2Vを超える充電電圧を設定しても電池特性を向上させるために、正極と対向する側にポリフッ化ビニリデンなどの表面層を含むセパレータを用いている(例えば、特許文献4参照。)。電池特性の劣化を抑制するために、無機物を含有する樹脂層が基材層の表面に塗布形成されたセパレータを用いている(例えば、特許文献5参照。)。高温環境下において優れた安全性を得るために、耐熱性微粒子および熱可塑性樹脂を含むセパレータを用いている(例えば、特許文献6参照。)。この耐熱性微粒子は、粒子径が0.2μm以下である粒子と、粒子径が2μm以上である粒子とを含んでおり、それらの粒子の割合は、いずれも10体積%以下である。   In order to obtain excellent reliability even when charging / discharging at a high voltage, an insulating layer containing aluminum fluoride is provided between the positive electrode and the resin layer (see, for example, Patent Document 3). In order to improve battery characteristics even when a charging voltage exceeding 4.2 V is set, a separator including a surface layer such as polyvinylidene fluoride is used on the side facing the positive electrode (see, for example, Patent Document 4). In order to suppress deterioration of battery characteristics, a separator in which a resin layer containing an inorganic material is applied and formed on the surface of a base material layer is used (see, for example, Patent Document 5). In order to obtain excellent safety in a high temperature environment, a separator containing heat-resistant fine particles and a thermoplastic resin is used (for example, see Patent Document 6). The heat-resistant fine particles include particles having a particle size of 0.2 μm or less and particles having a particle size of 2 μm or more, and the ratio of these particles is 10% by volume or less.

特開2010−108889号公報JP 2010-108889 A 特許第4190930号明細書Japanese Patent No. 4190930 国際公開第WO2009/078159号パンフレットInternational Publication No. WO2009 / 078159 Pamphlet 特開2006−286531号公報JP 2006-286531 A 特開2007−188777号公報JP 2007-188777 A 国際公開第WO2009/044741号パンフレットInternational Publication No. WO2009 / 044741 Pamphlet

近年、二次電池が適用される電子機器などは益々高性能化および多機能化しており、その電子機器などの使用頻度も高まっているため、二次電池の電池特性についてさらなる改善が求められている。   In recent years, electronic devices, etc. to which secondary batteries are applied have become increasingly sophisticated and multifunctional, and the frequency of use of such electronic devices has increased, so further improvements have been demanded in the battery characteristics of secondary batteries. Yes.

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電池特性を得ることが可能な二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器を提供することにある。   The present technology has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a secondary battery, a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, and an electronic device that can obtain excellent battery characteristics. There is.

本技術の二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に電解液を備えたものである。正極はリチウム含有化合物を含む。このリチウム含有化合物は下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含むと共に、そのリチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmである。セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含む。この高分子化合物層は、基材層のうちの正極と対向する面および負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、その無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである。   The secondary battery of this technique is equipped with electrolyte solution with the positive electrode and negative electrode which were opposed through the separator. The positive electrode includes a lithium-containing compound. The lithium-containing compound includes at least one of the compound represented by the following formula (1) and the compound represented by the formula (2), and the average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm. It is. The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer. The polymer compound layer is formed by applying a polymer material in which inorganic oxide particles are dispersed and applied to at least one of a surface facing the positive electrode and a surface facing the negative electrode of the base material layer. The average primary particle size of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.

LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)

Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)

また、本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器は、上記した二次電池を備えたものである。   Moreover, the battery pack, the electric vehicle, the power storage system, the electric tool, or the electronic device of the present technology includes the above-described secondary battery.

ここで、リチウム含有化合物の「平均一次粒子径」とは、いわゆる一次粒子の平均粒径であり、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて以下の手順により算出される。最初に、粒子状(一次粒子)のリチウム含有化合物を観察して、その一次粒子の粒径(長径)を測定する。この測定時の観察倍率は、各一次粒子の外縁(輪郭)を特定可能であると共に一次粒子間の境界を識別可能である倍率であれば、任意でよい。続いて、複数の一次粒子について、上記した粒径の測定作業を繰り返す。この測定作業の回数(n数)は、統計学的な観点から300以上であることが好ましい。最後に、複数の測定値の平均値を算出して、その平均値を平均一次粒子径とする。なお、無機酸化物の「平均一次粒子径」の算出手順は、上記したリチウム含有化合物の平均一次粒子径の算出手順と同様である。   Here, the “average primary particle diameter” of the lithium-containing compound is an average particle diameter of so-called primary particles, and is calculated by the following procedure using a scanning electron microscope (SEM). First, a particulate (primary particle) lithium-containing compound is observed, and the particle size (major axis) of the primary particle is measured. The observation magnification at the time of measurement may be arbitrary as long as the outer edge (outline) of each primary particle can be specified and the boundary between the primary particles can be identified. Subsequently, the above-described particle size measurement operation is repeated for a plurality of primary particles. The number of measurement operations (number n) is preferably 300 or more from a statistical viewpoint. Finally, an average value of a plurality of measured values is calculated, and the average value is defined as an average primary particle size. The procedure for calculating the “average primary particle size” of the inorganic oxide is the same as the procedure for calculating the average primary particle size of the lithium-containing compound described above.

また、「塗布形成」とは、高分子化合物層の形成工程において、その高分子化合物層の形成材料(高分子材料および無機酸化物)が有機溶剤などに分散または溶解されたのち、その溶液が基材層の表面に塗布されてから乾燥されることを意味している。ただし、溶液中に基材層が浸漬されたのち、その基材層が溶液中から引き上げられてから乾燥されてもよい。   In addition, “coating” means that in the polymer compound layer forming process, the forming material (polymer material and inorganic oxide) of the polymer compound layer is dispersed or dissolved in an organic solvent, and then the solution is dissolved. It means that it is applied to the surface of the base material layer and then dried. However, after the base material layer is immersed in the solution, the base material layer may be dried after being pulled up from the solution.

本技術の二次電池によれば、正極は、上記した組成および平均一次粒子径を有するリチウム含有化合物を含んでいる。また、セパレータは、多孔質の基材層とその基材層に塗布形成された高分子化合物層とを含んでいると共に、その高分子化合物層は、上記した平均一次粒子径を有する無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含んでいる。よって、優れた電池特性を得ることができる。また、本技術の二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器においても同様の効果を得ることができる。   According to the secondary battery of the present technology, the positive electrode includes the lithium-containing compound having the above-described composition and average primary particle size. In addition, the separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer formed on the base material layer, and the polymer compound layer is an inorganic oxide having the above-described average primary particle size. Of the polymer material in which the particles are dispersed. Therefore, excellent battery characteristics can be obtained. Moreover, the same effect can be acquired also in the battery pack using the secondary battery of this technique, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, and an electronic device.

本技術の一実施形態の二次電池の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the composition of the rechargeable battery of one embodiment of this art. 図1に示した巻回電極体のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the winding electrode body shown in FIG. 図2に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body shown in FIG. 二次電池の適用例(電池パック)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (battery pack) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電動車両)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric vehicle) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電力貯蔵システム)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric power storage system) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電動工具)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric tool) of a secondary battery.

以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.二次電池
1−1.リチウムイオン二次電池
1−2.リチウム金属二次電池
2.二次電池の用途
2−1.電池パック
2−2.電動車両
2−3.電力貯蔵システム
2−4.電動工具
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. Secondary battery 1-1. Lithium ion secondary battery 1-2. Lithium metal secondary battery 2. Use of secondary battery 2-1. Battery pack 2-2. Electric vehicle 2-3. Electric power storage system 2-4. Electric tool

<1.二次電池>
<1−1.リチウムイオン二次電池>
図1は、本技術の一実施形態の二次電池の分解斜視構成を表している。図2は、図1に示した巻回電極体10のII−II線に沿った断面を表しており、図3は、図2に示した巻回電極体10の一部を拡大している。
<1. Secondary battery>
<1-1. Lithium ion secondary battery>
FIG. 1 illustrates an exploded perspective configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present technology. 2 shows a cross section taken along line II-II of the spirally wound electrode body 10 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a part of the spirally wound electrode body 10 shown in FIG. .

[二次電池の全体構成]
ここで説明する二次電池は、電極反応物質であるLi(リチウムイオン)の吸蔵放出により負極14の容量が得られるリチウム二次電池(リチウムイオン二次電池)である。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery described here is a lithium secondary battery (lithium ion secondary battery) in which the capacity of the negative electrode 14 can be obtained by occlusion and release of Li (lithium ion) as an electrode reactant.

この二次電池は、例えば、図1に示したように、いわゆるラミネートフィルム型であり、フィルム状の外装部材20の内部に巻回電極体10が収納されている。巻回電極体10は、例えば、図2および図3に示したように、セパレータ15および電解質層16を介して正極13と負極14とが積層(対向)されてから巻回されたものである。この巻回電極体10では、正極13に正極リード11が取り付けられていると共に、負極14に負極リード12が取り付けられている。なお、巻回電極体10の最外周部は、保護テープ17により保護されている。   For example, as shown in FIG. 1, the secondary battery is a so-called laminate film type, and a wound electrode body 10 is housed inside a film-shaped exterior member 20. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the wound electrode body 10 is wound after the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are stacked (opposed) via the separator 15 and the electrolyte layer 16. . In this wound electrode body 10, the positive electrode lead 11 is attached to the positive electrode 13 and the negative electrode lead 12 is attached to the negative electrode 14. The outermost peripheral part of the wound electrode body 10 is protected by a protective tape 17.

正極リード11および負極リード12は、例えば、外装部材20の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード11は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成されていると共に、負極リード12は、例えば、銅、ニッケルまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。これらの導電性材料は、例えば、薄板状または網目状になっている。   For example, the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are led out in the same direction from the inside of the exterior member 20 toward the outside. The positive electrode lead 11 is made of, for example, a conductive material such as aluminum, and the negative electrode lead 12 is made of, for example, a conductive material such as copper, nickel, or stainless steel. These conductive materials have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材20は、例えば、融着層、金属層および表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムである。このラミネートフィルムでは、例えば、融着層が巻回電極体10と対向するように、2枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着されている。ただし、2枚のフィルムは、接着剤などにより貼り合わされていてもよい。融着層は、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのフィルムである。金属層は、例えば、アルミニウム箔などである。表面保護層は、例えば、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートなどのフィルムである。   The exterior member 20 is a laminated film in which, for example, a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order. In this laminated film, for example, the outer peripheral edges of the fusion layers of the two films are fused so that the fusion layer faces the wound electrode body 10. However, the two films may be bonded with an adhesive or the like. The fusing layer is, for example, a film of polyethylene or polypropylene. The metal layer is, for example, an aluminum foil. The surface protective layer is, for example, a film such as nylon or polyethylene terephthalate.

中でも、外装部材20は、ポリエチレンフィルム、アルミニウム箔およびナイロンフィルムがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムであることが好ましい。ただし、外装部材20は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルムでもよいし、金属フィルムでもよい。   Especially, it is preferable that the exterior member 20 is an aluminum laminate film in which a polyethylene film, an aluminum foil, and a nylon film are laminated in this order. However, the exterior member 20 may be a laminate film having another laminated structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film.

外装部材20と正極リード11および負極リード12との間には、外気の侵入を防止するために密着フィルム21が挿入されている。この密着フィルム21は、正極リード11および負極リード12に対して密着性を有する材料により形成されている。この密着性の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂である。   An adhesive film 21 is inserted between the exterior member 20 and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 in order to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 21 is formed of a material having adhesion to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12. This adhesive material is, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

[正極]
正極13は、正極集電体13Aの片面または両面に正極活物質層13Bを有している。なお、図2および図3では、正極活物質層13Bが正極集電体13Aの両面に設けられている場合を示している。
[Positive electrode]
The positive electrode 13 has a positive electrode active material layer 13B on one surface or both surfaces of a positive electrode current collector 13A. 2 and 3 show the case where the positive electrode active material layer 13B is provided on both surfaces of the positive electrode current collector 13A.

正極集電体13Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。   The positive electrode current collector 13A is formed of a conductive material such as aluminum, nickel, or stainless steel, for example.

正極活物質層13Bは、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である正極材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、必要に応じて、正極結着剤または正極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。   The positive electrode active material layer 13B includes one or more positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium ions as a positive electrode active material, and a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, or the like as necessary. Other materials may be included.

正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましく、より具体的には、リチウム遷移金属複合酸化物またはリチウム遷移金属リン酸化合物であることが好ましい。エネルギー密度が向上するため、高い電池容量が得られるからである。リチウム遷移金属複合酸化物とは、Liと1または2以上の遷移金属元素とを構成元素として含む酸化物であると共に、リチウム遷移金属リン酸化合物は、Liと1または2以上の遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物である。   The positive electrode material is preferably a lithium-containing compound, and more specifically, preferably a lithium transition metal composite oxide or a lithium transition metal phosphate compound. This is because a high battery capacity can be obtained because the energy density is improved. The lithium transition metal composite oxide is an oxide containing Li and one or more transition metal elements as constituent elements, and the lithium transition metal phosphate compound is composed of Li and one or more transition metal elements. Is a phosphoric acid compound containing as a constituent element.

このリチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のいずれか一方または双方を含んでいる。他の化学的構造を有するリチウム含有化合物とは異なり、後述する平均一次粒子径の条件を満たしていることで、優れた電池特性が得られるからである。   The lithium-containing compound includes one or both of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2). This is because, unlike lithium-containing compounds having other chemical structures, excellent battery characteristics can be obtained by satisfying the condition of the average primary particle diameter described later.

LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)

Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)

式(1)に示したリチウム含有化合物は、Liと遷移金属元素(M1)とを構成元素として含むリチウム遷移金属リン酸化合物であり、いわゆるオリビン型の結晶構造を有している。M1の種類は、Fe、MnおよびCoのうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。このリチウム遷移金属リン酸化合物の具体例は、LiFePO4 、LiMnPO4 、LiCoPO4 またはLiFe0.5 Mn0.5 PO4 などであり、他の化合物でもよい。 The lithium-containing compound represented by the formula (1) is a lithium transition metal phosphate compound containing Li and a transition metal element (M1) as constituent elements, and has a so-called olivine type crystal structure. The type of M1 is not particularly limited as long as it is any one or more of Fe, Mn, and Co. Specific examples of the lithium transition metal phosphate compound include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoPO 4, and LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 , and other compounds may be used.

式(2)に示したリチウム含有化合物は、Liと遷移金属元素(Mn、NiおよびCo)と他の元素(M2)とを構成元素として含むリチウム遷移金属複合酸化物であり、いわゆる層状岩塩型の結晶構造を有している。このリチウム遷移金属複合酸化物は、特に、aが取り得る値の範囲から明らかなように、いわゆるリチウムリッチである。なお、b〜dが取り得る値の範囲から明らかように、MnおよびNiは必須の構成元素であるが、Coは必須の構成元素でない。このため、リチウム含有化合物は、必ずMnおよびNiを構成元素として含んでいるが、CoおよびM2を構成元素として含んでいてもいなくてもよい。M2の種類は、Mg、Al、Zn、TiおよびVのうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。このリチウム遷移金属複合酸化物の具体例は、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Al0.012 、Li1.13(Mn0.5 Ni0.2 Co0.3 0.87Al0.012 、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Mg0.012 、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Zn0.012 、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Ti0.012 またはLi1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.870.012 などであり、他の化合物でもよい。 The lithium-containing compound represented by the formula (2) is a lithium transition metal composite oxide containing Li, a transition metal element (Mn, Ni, and Co) and another element (M2) as constituent elements, and is a so-called layered rock salt type. It has a crystal structure of This lithium transition metal composite oxide is so-called lithium rich, as is apparent from the range of values that a can take. As is apparent from the range of values that b to d can take, Mn and Ni are essential constituent elements, but Co is not an essential constituent element. For this reason, lithium-containing compounds always contain Mn and Ni as constituent elements, but may or may not contain Co and M2 as constituent elements. The type of M2 is not particularly limited as long as it is any one or two or more of Mg, Al, Zn, Ti and V. Specific examples of this lithium transition metal composite oxide include Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Al 0.01 O 2 , Li 1.13 (Mn 0.5 Ni 0.2 Co 0.3 ) 0.87 Al 0.01 O 2 , Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Mg 0.01 O 2 , Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Zn 0.01 O 2 , Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Ti 0.01 O 2 or Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 V 0.01 O 2 etc., and other compounds may be used.

なお、上記した「他の化学的構造を有するリチウム含有化合物」とは、例えば、式(1)および式(2)に示した化学的構造を有していないリチウム含有化合物である。具体的には、例えば、スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有化合物、または層状岩塩型の結晶構造を有するがリチウムリッチでないリチウム含有化合物などである。前者のリチウム含有化合物の具体例は、LiMn2 4 などであると共に、後者のリチウム含有化合物の具体例は、LiCoO2 、LiNiO2 またはLiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 2 などである。 The above-mentioned “lithium-containing compound having another chemical structure” is, for example, a lithium-containing compound that does not have the chemical structure shown in Formula (1) and Formula (2). Specifically, for example, a lithium-containing compound having a spinel-type crystal structure, or a lithium-containing compound having a layered rock salt-type crystal structure but not lithium-rich is used. Specific examples of the former lithium-containing compound are LiMn 2 O 4 and the like, and specific examples of the latter lithium-containing compound are LiCoO 2 , LiNiO 2, and LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 .

このリチウム含有化合物の一次粒子の平均粒径(平均一次粒子径)は、一般的なリチウム含有化合物の平均一次粒子径と比較して微細であり、具体的には、約0.05μm〜1μmである。リチウム含有化合物の平均一次粒子径が適正化されるため、優れた電池特性が得られるからである。詳細には、平均一次粒子径が0.05μmよりも小さいと、表面積の増加に起因してリチウム含有化合物の反応性が高くなるため、サイクル特性が低下すると共に、二次電池が膨れやすくなる。一方、平均一次粒子径が1μmよりも大きいと、リチウムの反応速度が著しく低下するため、負荷特性が低下する。このリチウム含有化合物の「平均一次粒子径」とは、上記したように、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察結果(複数の粒径の測定結果)に基づいて算出される一次粒子の粒径(長径)の平均値である。この平均値を算出するための測定数は、300以上であることが好ましく、ここでは300とする。   The average particle size (average primary particle size) of primary particles of this lithium-containing compound is fine compared to the average primary particle size of general lithium-containing compounds, specifically about 0.05 μm to 1 μm. is there. This is because the average primary particle size of the lithium-containing compound is optimized, so that excellent battery characteristics can be obtained. Specifically, when the average primary particle diameter is smaller than 0.05 μm, the reactivity of the lithium-containing compound is increased due to the increase in the surface area, so that the cycle characteristics are deteriorated and the secondary battery is easily swelled. On the other hand, when the average primary particle size is larger than 1 μm, the reaction rate of lithium is remarkably lowered, so that load characteristics are lowered. As described above, the “average primary particle size” of the lithium-containing compound is a particle of primary particles calculated based on observation results (measurement results of a plurality of particle sizes) using a scanning electron microscope (SEM). It is an average value of the diameter (major axis). The number of measurements for calculating the average value is preferably 300 or more, and is 300 here.

なお、正極活物質層13Bは、正極活物質として上記したリチウム含有化合物を含んでいれば、必要に応じて、さらに他の種類のリチウム含有化合物を含んでいてもよい。このような他のリチウム含有化合物は、例えば、上記したスピネル型の結晶構造有するリチウム含有化合物、または層状岩塩型の結晶構造を有するがリチウムリッチでないリチウム含有化合物などである。また、他の種類のリチウム含有化合物は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどである。   In addition, as long as the positive electrode active material layer 13B contains the lithium containing compound mentioned above as a positive electrode active material, it may contain the other kind of lithium containing compound as needed. Such other lithium-containing compounds are, for example, lithium-containing compounds having the above-mentioned spinel-type crystal structure, or lithium-containing compounds having a layered rock salt-type crystal structure but not lithium-rich. Other types of lithium-containing compounds may be, for example, oxides, disulfides, chalcogenides, or conductive polymers. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include sulfur, polyaniline, and polythiophene.

正極結着剤は、例えば、合成ゴムまたは高分子材料などのいずれか1種類または2種類以上である。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリイミドなどである。   The positive electrode binder is, for example, any one kind or two kinds or more of synthetic rubber or polymer material. Examples of the synthetic rubber include styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene. The polymer material is, for example, polyvinylidene fluoride or polyimide.

正極導電剤は、例えば、炭素材料などのいずれか1種類または2種類以上である。この炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックまたはケチェンブラックなどである。なお、正極導電剤は、導電性の材料であれば、金属材料または導電性高分子などでもよい。   The positive electrode conductive agent is, for example, any one type or two or more types of carbon materials. Examples of the carbon material include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. The positive electrode conductive agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

[負極]
負極14は、負極集電体14Aの片面または両面に負極活物質層14Bを有している。なお、図2および図3では、負極活物質層14Bが負極集電体14Aの両面に設けられている場合を示している。
[Negative electrode]
The negative electrode 14 has a negative electrode active material layer 14B on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 14A. 2 and 3 show the case where the negative electrode active material layer 14B is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 14A.

負極集電体14Aは、例えば、銅、ニッケルまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。この負極集電体14Aの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体14Aに対する負極活物質層14Bの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層14Bと対向する領域において、負極集電体14Aの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法などである。この電解処理とは、電解槽中において電解法を用いて負極集電体14Aの表面に微粒子を形成して凹凸を設ける方法である。電解法により作製された銅箔は、一般的に、電解銅箔と呼ばれている。   The negative electrode current collector 14A is formed of a conductive material such as copper, nickel, or stainless steel, for example. The surface of the negative electrode current collector 14A is preferably roughened. This is because the so-called anchor effect improves the adhesion of the negative electrode active material layer 14B to the negative electrode current collector 14A. In this case, the surface of the negative electrode current collector 14A only needs to be roughened at least in a region facing the negative electrode active material layer 14B. The roughening method is, for example, a method of forming fine particles using electrolytic treatment. This electrolytic treatment is a method of providing irregularities by forming fine particles on the surface of the negative electrode current collector 14A using an electrolytic method in an electrolytic cell. A copper foil produced by an electrolytic method is generally called an electrolytic copper foil.

負極活物質層14Bは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、必要に応じて、負極結着剤または負極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、正極結着剤および正極導電剤と同様である。ただし、充電途中において負極14にリチウム金属が意図せずに析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は、正極13の放電容量よりも大きいことが好ましい。すなわち、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極13の電気化学当量よりも大きくなっていることが好ましい。   The negative electrode active material layer 14B includes any one or more of negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material, and a negative electrode binder or a negative electrode conductive agent, as necessary. Other materials may be included. Details regarding the negative electrode binder and the negative electrode conductive agent are the same as, for example, the positive electrode binder and the positive electrode conductive agent. However, the chargeable capacity of the negative electrode material is preferably larger than the discharge capacity of the positive electrode 13 in order to prevent unintentional deposition of lithium metal on the negative electrode 14 during charging. That is, it is preferable that the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium ions is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 13.

負極材料は、例えば、炭素材料である。リチウムイオンの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度および優れたサイクル特性が得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するからである。この炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、(002)面の面間隔が約0.37nm以上の難黒鉛化性炭素、または(002)面の面間隔が約0.34nm以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などである。このコークス類は、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどを含む。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂またはフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成(炭素化)されたものである。この他、炭素材料は、約1000℃以下の温度で熱処理された低結晶性炭素または非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。   The negative electrode material is, for example, a carbon material. This is because the change in crystal structure at the time of occlusion and release of lithium ions is very small, so that high energy density and excellent cycle characteristics can be obtained. Moreover, it is because a carbon material functions also as a negative electrode electrically conductive agent. Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon having a (002) plane spacing of about 0.37 nm or more, or graphite having a (002) plane spacing of about 0.34 nm or less. It is. More specifically, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, activated carbon or carbon blacks. The cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing (carbonizing) a polymer compound such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. In addition, the carbon material may be low crystalline carbon or amorphous carbon that has been heat-treated at a temperature of about 1000 ° C. or less. The shape of the carbon material may be any of a fibrous shape, a spherical shape, a granular shape, and a scale shape.

また、負極材料は、例えば、金属元素または半金属元素のいずれか1種類または2種類を構成元素として含む材料(金属系材料)である。高いエネルギー密度が得られるからである。この金属系材料は、単体、合金または化合物でもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、合金には、2種類以上の金属元素からなる材料に加えて、1種類以上の金属元素と1種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物、またはそれらの2種類以上の共存物などがある。   The negative electrode material is, for example, a material (metal material) containing any one or two of a metal element and a metalloid element as a constituent element. This is because a high energy density can be obtained. The metal-based material may be a simple substance, an alloy or a compound, or two or more of them, or one having at least a part of one or more of those phases. The alloy includes a material including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to a material composed of two or more metal elements. The alloy may contain a nonmetallic element. The structure includes a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a coexistence of two or more kinds thereof.

上記した金属元素または半金属元素は、例えば、Liと合金を形成可能である金属元素または半金属元素のいずれか1種類または2種類以上である。具体的には、例えば、Mg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、PdまたはPtなどである。中でも、SiおよびSnのうちの少なくとも一方が好ましい。リチウムイオンを吸蔵放出する能力が優れているため、高いエネルギー密度が得られるからである。   The metal element or metalloid element described above is, for example, one or more metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with Li. Specifically, for example, Mg, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Bi, Cd, Ag, Zn, Hf, Zr, Y, Pd, or Pt. Among these, at least one of Si and Sn is preferable. This is because the ability to occlude and release lithium ions is excellent, and a high energy density can be obtained.

SiおよびSnのうちの少なくとも一方を構成元素として含む材料は、SiまたはSnの単体、合金または化合物でもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体(微量の不純物を含んでいてもよい)であり、必ずしも純度100%を意味しているわけではない。   The material containing at least one of Si and Sn as a constituent element may be a simple substance, an alloy, or a compound of Si or Sn, or two or more of them, or at least one or two or more phases thereof. You may have in part. The simple substance is a simple substance in a general sense (may contain a small amount of impurities), and does not necessarily mean 100% purity.

Siの合金は、例えば、Si以外の構成元素として、Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、SbまたはCrなどのいずれか1種類または2種類以上の元素を含んでいる。Siの化合物は、例えば、Si以外の構成元素として、CまたはOなどのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。なお、Siの化合物は、例えば、Si以外の構成元素として、Siの合金について説明した元素のいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The alloy of Si is, for example, any one or two of Sn, Ni, Cu, Fe, Co, Mn, Zn, In, Ag, Ti, Ge, Bi, Sb or Cr as constituent elements other than Si. It contains the above elements. The compound of Si includes, for example, any one kind or two kinds or more such as C or O as a constituent element other than Si. Note that the Si compound may include, for example, one or more of the elements described for the Si alloy as a constituent element other than Si.

Siの合金または化合物は、例えば、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、またはLiSiOなどである。なお、SiOv におけるvは、0.2<v<1.4でもよい。 Examples of the Si alloy or compound include SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2 , MnSi 2. NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), LiSiO, or the like. Note that v in SiO v may be 0.2 <v <1.4.

Snの合金は、例えば、Sn以外の構成元素として、Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、SbまたはCrなどの元素のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。Snの化合物は、例えば、Sn以外の構成元素として、CまたはOなどのいずれか1種類または2種類以上の構成元素として含んでいる。なお、Snの化合物は、例えば、Sn以外の構成元素として、Snの合金について説明した元素のいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。Snの合金または化合物は、例えば、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSnOまたはMg2 Snなどである。 The alloy of Sn is, for example, any one of elements such as Si, Ni, Cu, Fe, Co, Mn, Zn, In, Ag, Ti, Ge, Bi, Sb or Cr as a constituent element other than Sn or Includes two or more. The Sn compound contains, for example, any one or more constituent elements such as C or O as constituent elements other than Sn. The Sn compound may contain, for example, one or more of the elements described for the Sn alloy as a constituent element other than Sn. Examples of the alloy or compound of Sn include SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSnO, and Mg 2 Sn.

また、Snを含む材料は、例えば、Snを第1構成元素とし、それに加えて第2および第3構成元素を含む材料であることが好ましい。第2構成元素は、例えば、Co、Fe、Mg、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、BiまたはSiなどのいずれか1種類または2種類以上である。第3構成元素は、例えば、B、C、AlおよびPなどのいずれか1種類または2種類以上である。第2および第3構成元素を含むことで、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。   Moreover, it is preferable that the material containing Sn is, for example, a material containing Sn as the first constituent element and additionally containing the second and third constituent elements. The second constituent element is, for example, Co, Fe, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Ce, Hf, Ta, W, Bi or Any one or more of Si and the like. The third constituent element is, for example, any one type or two or more types such as B, C, Al, and P. This is because high battery capacity and excellent cycle characteristics can be obtained by including the second and third constituent elements.

中でも、Sn、CoおよびCを構成元素として含む材料(SnCoC含有材料)が好ましい。SnCoC含有材料の組成としては、例えば、Cの含有量が9.9質量%〜29.7質量%、SnおよびCoの含有量の割合(Co/(Sn+Co))が20質量%〜70質量%である。高いエネルギー密度が得られるからである。   Among these, a material containing Sn, Co, and C as constituent elements (SnCoC-containing material) is preferable. As the composition of the SnCoC-containing material, for example, the C content is 9.9 mass% to 29.7 mass%, and the Sn and Co content ratio (Co / (Sn + Co)) is 20 mass% to 70 mass%. It is. This is because a high energy density can be obtained.

このSnCoC含有材料は、Sn、CoおよびCを含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、Liと反応可能な反応相であり、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定X線としてCuKα線を用いると共に挿引速度を1°/minとした場合、回折角2θで1°以上であることが好ましい。リチウムイオンがより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液に対する反応性が低減するからである。なお、SnCoC含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部を含む相を含んでいる場合もある。   This SnCoC-containing material has a phase containing Sn, Co, and C, and the phase is preferably low crystalline or amorphous. This phase is a reaction phase capable of reacting with Li, and excellent characteristics can be obtained due to the presence of the reaction phase. The half width of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of this phase is preferably 1 ° or more at a diffraction angle 2θ when CuKα ray is used as the specific X-ray and the drawing speed is 1 ° / min. This is because lithium ions are occluded and released more smoothly and the reactivity to the electrolyte is reduced. Note that the SnCoC-containing material may include a phase containing a simple substance or a part of each constituent element in addition to the low crystalline or amorphous phase.

X線回折により得られた回折ピークがLiと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、Liとの電気化学的反応の前後におけるX線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、Liとの電気化学的反応の前後で回折ピークの位置が変化すれば、Liと反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが2θ=20°〜50°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を有しており、主に、Cの存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。   Whether a diffraction peak obtained by X-ray diffraction corresponds to a reaction phase capable of reacting with Li can be easily determined by comparing X-ray diffraction charts before and after electrochemical reaction with Li. . For example, if the position of the diffraction peak changes before and after the electrochemical reaction with Li, it corresponds to a reaction phase capable of reacting with Li. In this case, for example, a diffraction peak of a low crystalline or amorphous reaction phase is observed between 2θ = 20 ° and 50 °. Such a reaction phase has, for example, each of the above-described constituent elements, and is considered to be low crystallization or amorphous mainly due to the presence of C.

SnCoC含有材料では、構成元素であるCの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。Snなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態については、例えば、X線光電子分光法(XPS)で確認できる。市販の装置では、例えば、軟X線としてAl−Kα線またはMg−Kα線などが用いられる。Cの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、Cの1s軌道(C1s)の合成波のピークは284.5eVよりも低い領域に現れる。なお、Au原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正されているものとする。この際、通常、物質表面には表面汚染炭素が存在しているため、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、それをエネルギー基準とする。XPS測定では、C1sのピークの波形が表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形で得られるため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析して、両者のピークを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of C that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element. This is because aggregation or crystallization of Sn or the like is suppressed. The bonding state of elements can be confirmed by, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In a commercially available apparatus, for example, Al—Kα ray or Mg—Kα ray is used as the soft X-ray. When at least a part of C is bonded to a metal element, a metalloid element, or the like, the peak of the synthesized wave of C 1s orbital (C1s) appears in a region lower than 284.5 eV. It is assumed that energy calibration is performed so that a peak of 4f orbit (Au4f) of Au atoms is obtained at 84.0 eV. At this time, since the surface contamination carbon usually exists on the surface of the substance, the C1s peak of the surface contamination carbon is set to 284.8 eV, which is used as the energy standard. In XPS measurement, the waveform of the C1s peak is obtained in a form that includes the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. Isolate. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

なお、SnCoC含有材料は、構成元素がSn、CoおよびCだけである材料(SnCoC)に限られない。すなわち、SnCoC含有材料は、例えば、必要に応じて、さらにSi、Fe、Ni、Cr、In、Nb、Ge、Ti、Mo、Al、P、GaまたはBiなどのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含んでいてもよい。   The SnCoC-containing material is not limited to a material (SnCoC) whose constituent elements are only Sn, Co, and C. That is, for example, the SnCoC-containing material may be any one or more of Si, Fe, Ni, Cr, In, Nb, Ge, Ti, Mo, Al, P, Ga, Bi, etc., if necessary. May be included as a constituent element.

このSnCoC含有材料の他、Sn、Co、FeおよびCを構成元素として含む材料(SnCoFeC含有材料)も好ましい。このSnCoFeC含有材料の組成は、任意である。一例を挙げると、Feの含有量を少なめに設定する場合の組成は、以下の通りである。Cの含有量は9.9質量%〜29.7質量%、Feの含有量は0.3質量%〜5.9質量%、SnおよびCoの含有量の割合(Co/(Sn+Co))は30質量%〜70質量%である。また、Feの含有量を多めに設定する場合の組成は、以下の通りである。Cの含有量は11.9質量%〜29.7質量%、Sn、CoおよびFeの含有量の割合((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))は26.4質量%〜48.5質量%、CoおよびFeの含有量の割合(Co/(Co+Fe))は9.9質量%〜79.5質量%である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。このSnCoFeC含有材料の物性(半値幅など)は、上記したSnCoC含有材料と同様である。   In addition to this SnCoC-containing material, a material containing Sn, Co, Fe and C as constituent elements (SnCoFeC-containing material) is also preferable. The composition of the SnCoFeC-containing material is arbitrary. For example, the composition when the Fe content is set to be small is as follows. The content of C is 9.9 mass% to 29.7 mass%, the content of Fe is 0.3 mass% to 5.9 mass%, and the ratio of the content of Sn and Co (Co / (Sn + Co)) is 30% by mass to 70% by mass. Moreover, the composition in the case where the Fe content is set to be large is as follows. The content of C is 11.9 mass% to 29.7 mass%, and the ratio of the content of Sn, Co and Fe ((Co + Fe) / (Sn + Co + Fe)) is 26.4 mass% to 48.5 mass%, Co The ratio of the Fe content (Co / (Co + Fe)) is 9.9 mass% to 79.5 mass%. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range. The physical properties (half width, etc.) of this SnCoFeC-containing material are the same as those of the above-described SnCoC-containing material.

この他、負極材料は、例えば、金属酸化物または高分子化合物などでもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。   In addition, the negative electrode material may be, for example, a metal oxide or a polymer compound. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide. Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

負極活物質層14Bは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法または焼成法(焼結法)、あるいはそれらの2種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子(粉末)状の負極活物質を負極結着剤などと混合したのち、有機溶剤などの溶媒に分散させてから負極集電体14Aに塗布する方法である。気相法は、例えば、物理堆積法または化学堆積法などである。より具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長、化学気相成長(CVD)法またはプラズマ化学気相成長法などである。液相法は、例えば、電解鍍金法または無電解鍍金法などである。溶射法とは、溶融状態または半溶融状態の負極活物質を負極集電体14Aに噴き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法を用いて負極集電体14Aに塗布したのち、負極結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。この焼成法としては、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法などの公知の手法を用いることができる。   The negative electrode active material layer 14B is formed by, for example, a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method (sintering method), or two or more kinds thereof. The coating method is, for example, a method in which a negative electrode active material in the form of particles (powder) is mixed with a negative electrode binder or the like and then dispersed in a solvent such as an organic solvent before being applied to the negative electrode current collector 14A. The vapor phase method is, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method. More specifically, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal chemical vapor deposition, a chemical vapor deposition (CVD) method, or a plasma chemical vapor deposition method. The liquid phase method is, for example, an electrolytic plating method or an electroless plating method. The thermal spraying method is a method of spraying a molten or semi-molten negative electrode active material onto the negative electrode current collector 14A. The firing method is, for example, a method of applying a heat treatment at a temperature higher than the melting point of the negative electrode binder or the like after being applied to the negative electrode current collector 14A using a coating method. As the firing method, for example, a known method such as an atmosphere firing method, a reaction firing method, or a hot press firing method can be used.

この二次電池では、上記したように、充電途中において負極14にリチウム金属が意図せずに析出することを防止するために、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は正極の電気化学当量よりも大きくなっていることが好ましい。また、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が4.25V以上であると、4.2Vである場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりのリチウムイオンの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られるようになっている。   In this secondary battery, as described above, in order to prevent unintentional deposition of lithium metal on the negative electrode 14 during charging, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium ions is It is preferably larger than the electrochemical equivalent. In addition, when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) at the time of full charge is 4.25 V or more, lithium ions are released per unit mass even when the same positive electrode active material is used as compared with the case of 4.2 V. Since the amount increases, the amounts of the positive electrode active material and the negative electrode active material are adjusted accordingly. Thereby, a high energy density can be obtained.

[セパレータ]
セパレータ15は、正極13と負極14とを隔離して、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ15は、図3に示したように、多孔質の基材層15Aと、その基材層15Aの片面または両面に塗布形成された高分子化合物層15Bとを含んでいる。正極13および負極14に対するセパレータ15の密着性が向上するため、巻回電極体10の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に、基材層15Aに含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても抵抗が上昇しにくくなると共に、二次電池が膨れにくくなる。
[Separator]
The separator 15 separates the positive electrode 13 and the negative electrode 14 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As shown in FIG. 3, the separator 15 includes a porous base material layer 15A and a polymer compound layer 15B applied and formed on one or both surfaces of the base material layer 15A. This is because the adhesion of the separator 15 to the positive electrode 13 and the negative electrode 14 is improved, so that the distortion of the wound electrode body 10 is suppressed. As a result, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed, and the leakage of the electrolytic solution impregnated in the base material layer 15A is also suppressed. Therefore, the resistance is not easily increased even after repeated charging and discharging, and the secondary battery Becomes difficult to swell.

上記した「片面」とは、基材層15Aのうちの正極13と対向する面、または負極14と対向する面のうちのいずれか一方であり、「両面」とは、正極13と対向する面、および負極14と対向する面の双方である。なお、図3では、高分子化合物層15Bが基材層15Aの両面に設けられている場合を示している。   The above-mentioned “single side” is one of the surface of the base material layer 15 </ b> A facing the positive electrode 13 or the surface facing the negative electrode 14, and “both surfaces” is the surface facing the positive electrode 13. , And the surface facing the negative electrode 14. FIG. 3 shows a case where the polymer compound layer 15B is provided on both surfaces of the base material layer 15A.

基材層15Aは、例えば、合成樹脂またはセラミックなどの多孔質膜であり、2種類以上の多孔質膜が積層された積層膜でもよい。合成樹脂の種類は、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィンなどの高分子材料のいずれか1種類または2種類以上である。このポリオレフィンは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリテトラフルオロエチレンなどであり、他の高分子材料でもよい。   The base material layer 15A is, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may be a laminated film in which two or more kinds of porous films are laminated. Although the kind of synthetic resin is not specifically limited, For example, it is any 1 type or 2 types or more of polymeric materials, such as polyolefin. The polyolefin is, for example, polyethylene, polypropylene or polytetrafluoroethylene, and may be other polymer material.

高分子化合物層15Bは、上記したように、基材層15Aの表面に塗布形成されている。高分子化合物層15Bの形成工程において、溶解状態または分散状態にある高分子化合物層15Bの形成材料(後述する高分子材料)が多孔質の基材層15Aに含浸するため、基材層15Aに対する高分子化合物層15Bの密着性などが向上するからである。この「塗布形成」とは、上記したように、高分子化合物層15Bの形成材料(後述する高分子材料および無機酸化物)が有機溶剤などに分散または溶解されたのち、その溶液が基材層15Aの表面に塗布されてから乾燥されることを意味している。ただし、溶液中に基材層15Aが浸漬されたのち、その基材層15Aが溶液中から引き上げられてから乾燥されてもよい。   The polymer compound layer 15B is applied and formed on the surface of the base material layer 15A as described above. In the forming step of the polymer compound layer 15B, the porous material layer 15A is impregnated with the material for forming the polymer compound layer 15B in a dissolved state or dispersed state (a polymer material described later). This is because the adhesion of the polymer compound layer 15B is improved. As described above, this “coating formation” means that after the material for forming the polymer compound layer 15B (polymer material and inorganic oxide described later) is dispersed or dissolved in an organic solvent or the like, the solution is the base material layer. It means that it is applied to the surface of 15A and then dried. However, after the base material layer 15A is immersed in the solution, the base material layer 15A may be dried after being pulled up from the solution.

この高分子化合物層15Bは、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含んでいる。無機酸化物の粒子が分散されていない場合と比較して、サイクル特性および電池膨れ特性などがより向上するからである。   The polymer compound layer 15B includes a polymer material in which inorganic oxide particles are dispersed. This is because the cycle characteristics, battery swelling characteristics, and the like are further improved as compared with the case where the inorganic oxide particles are not dispersed.

高分子材料の種類は、特に限定されないが、中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルホルマール、ポリアクリル酸エステルまたはメタクリル酸メチルなどのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子材料は、上記以外の材料でもよい。   The type of the polymer material is not particularly limited, but among them, one or more of polyvinylidene fluoride, polyvinyl formal, polyacrylic acid ester, methyl methacrylate, and the like are preferable. This is because it has excellent physical strength and is electrochemically stable. However, the polymer material may be a material other than the above.

無機酸化物の種類は、特に限定されないが、中でも、酸化アルミニウム、酸化ケイ素または酸化チタンなどのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高い効果が得られるからである。この無機酸化物の粒子を含む高分子化合物層15Bを形成するためには、例えば、上記した塗布用または浸漬用の溶液中に無機酸化物の粒子を分散させればよい。なお、高分子化合物層15B中における無機酸化物の含有量は、任意でよい。   The kind of the inorganic oxide is not particularly limited, but among them, it is preferable that any one kind or two kinds or more of aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, and the like be used. This is because a higher effect can be obtained. In order to form the polymer compound layer 15B including the inorganic oxide particles, for example, the inorganic oxide particles may be dispersed in the above-described coating or dipping solution. The content of the inorganic oxide in the polymer compound layer 15B may be arbitrary.

この無機酸化物の一次粒子の平均粒径(平均一次粒子径)は、約0.01μm〜5μmである。平均一次粒子径が範囲外である場合と比較して、電池膨れ特性がより向上するからである。なお、無機酸化物の「平均一次粒子径」とは、いわゆる一次粒子の平均粒径であり、その測定手順は、上記したリチウム含有化合物の平均一次粒子径の測定手順と同様である。   The average particle size (average primary particle size) of primary particles of the inorganic oxide is about 0.01 μm to 5 μm. This is because the battery swelling characteristics are further improved as compared with the case where the average primary particle diameter is out of the range. The “average primary particle size” of the inorganic oxide is the average particle size of so-called primary particles, and the measurement procedure is the same as the measurement procedure of the average primary particle size of the lithium-containing compound described above.

[電解質層]
電解質層16は、高分子化合物により電解液が保持されたものであり、いわゆるゲル状の電解質である。高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。この電解質層16は、必要に応じて、添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer 16 is a so-called gel electrolyte in which an electrolytic solution is held by a polymer compound. This is because high ionic conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) is obtained and leakage of the electrolytic solution is prevented. The electrolyte layer 16 may include other materials such as additives as necessary.

高分子化合物は、高分子材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この高分子材料は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、またはポリカーボネートなどであり、この他、共重合体でもよい。この共重合体は、例えば、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などである。中でも、ポリフッ化ビニリデン、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体が好ましく、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。電気化学的に安定だからである。   The polymer compound includes any one or more of polymer materials. This polymeric material is, for example, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinyl fluoride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly Examples thereof include methyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, and polycarbonate. In addition, a copolymer may be used. This copolymer is, for example, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene. Among these, polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene is preferable, and polyvinylidene fluoride is more preferable. This is because it is electrochemically stable.

電解液は、溶媒および電解質塩を含んでおり、必要に応じて、添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。   The electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt, and may contain other materials such as additives as necessary.

溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この非水溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステルまたはニトリルなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。環状炭酸エステルは、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレンまたは炭酸ブチレンなどであり、鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸メチルプロピルなどである。ラクトンは、例えば、γ−ブチロラクトンまたはγ−バレロラクトンなどである。カルボン酸エステルは、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルまたはトリメチル酢酸エチルなどである。ニトリルは、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリルまたは3−メトキシプロピオニトリルなどである。   The solvent contains one or more of nonaqueous solvents such as organic solvents. This non-aqueous solvent is, for example, a cyclic carbonate, a chain carbonate, a lactone, a chain carboxylic acid ester, or a nitrile. This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained. The cyclic carbonate is, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, or butylene carbonate, and the chain carbonate is, for example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or methyl propyl carbonate. The lactone is, for example, γ-butyrolactone or γ-valerolactone. Examples of the carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, and ethyl trimethyl acetate. Examples of the nitrile include acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, and 3-methoxypropionitrile.

この他、非水溶媒は、例えば、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル、またはジメチルスルホキシドなどでもよい。同様の利点が得られるからである。   In addition, examples of the non-aqueous solvent include 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1 , 4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, or dimethyl sulfoxide. This is because similar advantages can be obtained.

中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちの少なくとも1種が好ましい。より優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。この場合には、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば比誘電率ε≧30)と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒(例えば粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。   Among these, at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. This is because better battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained. In this case, a high viscosity (high dielectric constant) solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate (for example, a relative dielectric constant ε ≧ 30) and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPas). -A combination with s) is more preferred. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.

特に、溶媒は、不飽和環状炭酸エステルのいずれか1種類または2種類以上を含んでいることが好ましい。充放電時において主に負極14の表面に安定な保護膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。この不飽和環状炭酸エステルとは、1または2以上の不飽和炭素結合(炭素間二重結合)を有する環状炭酸エステルである。不飽和環状炭酸エステルの具体例は、炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンまたは炭酸メチレンエチレンなどであり、これ以外の化合物でもよい。溶媒中における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、0.01重量%〜10重量%である。   In particular, the solvent preferably contains any one or more of unsaturated cyclic carbonates. This is because a stable protective film is formed mainly on the surface of the negative electrode 14 during charge and discharge, and thus the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed. This unsaturated cyclic carbonate is a cyclic carbonate having one or more unsaturated carbon bonds (carbon-carbon double bonds). Specific examples of the unsaturated cyclic carbonate include vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, methylene ethylene carbonate, and the like, and other compounds may be used. Although content of unsaturated cyclic carbonate in a solvent is not specifically limited, For example, they are 0.01 weight%-10 weight%.

また、溶媒は、ハロゲン化炭酸エステルのいずれか1種類または2種類以上を含んでいることが好ましい。充放電時において主に負極14の表面に安定な保護膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。このハロゲン化炭酸エステルは、1または2以上のハロゲンを構成元素として含む環状または鎖状の炭酸エステルである。環状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンまたは4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどである。鎖状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス(フルオロメチル)または炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。ただし、ハロゲン化炭酸エステルの具体例は、上記以外の化合物でもよい。溶媒中におけるハロゲン化炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、0.01重量%〜50重量%である。   Moreover, it is preferable that the solvent contains any 1 type or 2 types or more of halogenated carbonates. This is because a stable protective film is formed mainly on the surface of the negative electrode 14 during charge and discharge, and thus the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed. This halogenated carbonate is a cyclic or chain carbonate containing one or more halogens as a constituent element. Examples of the cyclic halogenated carbonate include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. Examples of chain halogenated carbonates include fluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, and difluoromethyl methyl carbonate. However, specific examples of the halogenated carbonate may be compounds other than those described above. Although content of halogenated carbonate in a solvent is not specifically limited, For example, they are 0.01 weight%-50 weight%.

また、溶媒は、スルトン(環状スルホン酸エステル)を含んでいることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。このスルトンは、例えば、プロパンスルトンまたはプロペンスルトンなどであり、これ以外の化合物でもよい。溶媒中におけるスルトンの含有量は、特に限定されないが、例えば、0.5重量%〜5重量%である。   Moreover, it is preferable that the solvent contains sultone (cyclic sulfonate ester). This is because the chemical stability of the electrolytic solution is further improved. This sultone is, for example, propane sultone or propene sultone, and other compounds may be used. Although content of sultone in a solvent is not specifically limited, For example, it is 0.5 weight%-5 weight%.

さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。この酸無水物は、例えば、例えば、カルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物、またはカルボン酸スルホン酸無水物などである。カルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸または無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸または無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸スルホン酸無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸または無水スルホ酪酸などである。ただし、酸無水物の具体例は、上記以外の化合物でもよい。溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、0.5重量%〜5重量%である。   Furthermore, it is preferable that the solvent contains an acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is further improved. Examples of the acid anhydride include a carboxylic acid anhydride, a disulfonic acid anhydride, and a carboxylic acid sulfonic acid anhydride. Examples of the carboxylic acid anhydride include succinic anhydride, glutaric anhydride, and maleic anhydride. Examples of the disulfonic anhydride include ethanedisulfonic anhydride and propanedisulfonic anhydride. Examples of the carboxylic acid sulfonic acid anhydride include anhydrous sulfobenzoic acid, anhydrous sulfopropionic acid, and anhydrous sulfobutyric acid. However, specific examples of the acid anhydride may be compounds other than those described above. Although content of the acid anhydride in a solvent is not specifically limited, For example, they are 0.5 weight%-5 weight%.

ここで、ゲル状の電解質である電解質層16において、電解液の溶媒とは、液状の溶媒だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   Here, in the electrolyte layer 16 which is a gel electrolyte, the solvent of the electrolytic solution is a wide concept including not only a liquid solvent but also a material having ion conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Therefore, when using a polymer compound having ion conductivity, the polymer compound is also included in the solvent.

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの塩のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、例えば、リチウム塩以外の他の塩(例えばリチウム塩以外の軽金属塩)を含んでいてもよい。   The electrolyte salt includes, for example, any one kind or two or more kinds of salts such as a lithium salt. However, the electrolyte salt may contain, for example, a salt other than the lithium salt (for example, a light metal salt other than the lithium salt).

このリチウム塩は、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、テトラフェニルホウ酸リチウム(LiB(C6 5 4 )、メタンスルホン酸リチウム(LiCH3 SO3 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、テトラクロロアルミン酸リチウム(LiAlCl4 )、六フッ化ケイ酸二リチウム(Li2 SiF6 )、塩化リチウム(LiCl)、または臭化リチウム(LiBr)であり、これ以外の化合物でもよい。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。 This lithium salt includes, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), tetra Lithium phenylborate (LiB (C 6 H 5 ) 4 ), lithium methanesulfonate (LiCH 3 SO 3 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), hexafluoride Dilithium silicate (Li 2 SiF 6 ), lithium chloride (LiCl), or lithium bromide (LiBr), and other compounds may be used. This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained.

中でも、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 およびLiAsF6 のうちの少なくとも1種類が好ましく、LiPF6 がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。 Among these, at least one of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 is preferable, and LiPF 6 is more preferable. This is because a higher effect can be obtained because the internal resistance is lowered.

電解質塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、溶媒に対して0.3mol/kg〜3.0mol/kgであることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。   Although content of electrolyte salt is not specifically limited, Especially, it is preferable that they are 0.3 mol / kg-3.0 mol / kg with respect to a solvent. This is because high ionic conductivity is obtained.

なお、ゲル状の電解質層16に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液がセパレータ15に含浸される。   In place of the gel electrolyte layer 16, an electrolytic solution may be used as it is. In this case, the electrolytic solution is impregnated in the separator 15.

[二次電池の動作]
この二次電池では、例えば、充電時において、正極13から放出されたリチウムイオンが電解質層16を介して負極14に吸蔵されると共に、放電時において、負極14から放出されたリチウムイオンが電解質層16を介して正極13に吸蔵される。
[Operation of secondary battery]
In this secondary battery, for example, at the time of charging, lithium ions released from the positive electrode 13 are occluded by the negative electrode 14 via the electrolyte layer 16, and at the time of discharging, lithium ions released from the negative electrode 14 are absorbed by the electrolyte layer. 16 is occluded in the positive electrode 13 through the electrode 16.

[二次電池の製造方法]
ゲル状の電解質層16を備えた二次電池は、例えば、以下の3種類の手順により製造される。
[Method for producing secondary battery]
The secondary battery including the gel electrolyte layer 16 is manufactured by, for example, the following three types of procedures.

第1手順では、最初に、正極13を作製する。上記した組成および平均一次粒子径を有するリチウム含有化合物を含む正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを混合して、正極合剤とする。続いて、有機溶剤などに正極合剤を分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体13Aの両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて、正極活物質層13Bを形成する。続いて、必要に応じて加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層13Bを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。   In the first procedure, first, the positive electrode 13 is manufactured. A positive electrode active material containing a lithium-containing compound having the above composition and average primary particle size is mixed with a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like as necessary to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the positive electrode current collector 13A and then dried to form the positive electrode active material layer 13B. Subsequently, the positive electrode active material layer 13B is compression-molded using a roll press machine or the like while being heated as necessary. In this case, compression molding may be repeated a plurality of times.

また、上記した正極13と同様の手順により、負極14を作製する。負極活物質と、必要に応じて負極結着剤および負極導電剤などとが混合された負極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体14Aの両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層14Bを形成したのち、必要に応じて負極活物質層14Bを圧縮成型する。   In addition, the negative electrode 14 is produced by the same procedure as that of the positive electrode 13 described above. A negative electrode mixture in which a negative electrode active material and, if necessary, a negative electrode binder and a negative electrode conductive agent are mixed is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the negative electrode current collector 14A and dried to form the negative electrode active material layer 14B, and then the negative electrode active material layer 14B is compression molded as necessary.

また、セパレータ15を形成する。高分子材料を有機溶剤などに溶解させたのち、その溶液中に無機酸化物の粒子を分散させて、ペースト状の高分子スラリーとする。続いて、基材層15Aの両面に高分子スラリーを塗布してから乾燥させて、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含む高分子化合物層15Bを形成する。   Further, the separator 15 is formed. After the polymer material is dissolved in an organic solvent or the like, inorganic oxide particles are dispersed in the solution to obtain a paste-like polymer slurry. Subsequently, a polymer slurry is applied to both surfaces of the base material layer 15A and then dried to form a polymer compound layer 15B including a polymer material in which inorganic oxide particles are dispersed.

また、電解液と、高分子化合物と、有機溶剤などとを含む前駆溶液を調製したのち、その前駆溶液を正極13および負極14に塗布して、ゲル状の電解質層16を形成する。続いて、溶接法などを用いて正極集電体13Aに正極リード11を取り付けると共に、同様に溶接法などを用いて負極集電体14Aに負極リード12を取り付ける。続いて、正極13と負極14とをセパレータ15を介して積層してから巻回させて巻回電極体10を作製したのち、その最外周部に保護テープ17を貼り付ける。続いて、2枚のフィルム状の外装部材20の間に巻回電極体10を挟み込んだのち、熱融着法などを用いて外装部材20の外周縁部同士を接着させて、その外装部材20の内部に巻回電極体10を封入する。この場合には、正極リード11および負極リード12と外装部材20との間に密着フィルム21を挿入する。   Moreover, after preparing the precursor solution containing electrolyte solution, a high molecular compound, an organic solvent, etc., the precursor solution is apply | coated to the positive electrode 13 and the negative electrode 14, and the gel electrolyte layer 16 is formed. Subsequently, the positive electrode lead 11 is attached to the positive electrode current collector 13A using a welding method or the like, and the negative electrode lead 12 is similarly attached to the negative electrode current collector 14A using a welding method or the like. Subsequently, after the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are laminated via the separator 15 and wound to produce the wound electrode body 10, the protective tape 17 is attached to the outermost periphery. Subsequently, after sandwiching the wound electrode body 10 between the two film-shaped exterior members 20, the outer peripheral edge portions of the exterior member 20 are bonded to each other using a heat fusion method or the like. The spirally wound electrode body 10 is sealed inside. In this case, the adhesion film 21 is inserted between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the exterior member 20.

第2手順では、正極13に正極リード11を取り付けると共に、負極14に負極リード12を取り付ける。続いて、セパレータ15を介して正極13および負極14を積層してから巻回させて、巻回電極体10の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ17を貼り付ける。続いて、2枚のフィルム状の外装部材20の間に巻回体を挟み込んだのち、熱融着法などを用いて一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材20の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材20の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材20を密封する。続いて、モノマーを熱重合させて、高分子化合物を形成する。これにより、ゲル状の電解質層16が形成される。   In the second procedure, the positive electrode lead 11 is attached to the positive electrode 13 and the negative electrode lead 12 is attached to the negative electrode 14. Subsequently, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are stacked via the separator 15 and wound to produce a wound body that is a precursor of the wound electrode body 10, and then a protective tape 17 is attached to the outermost peripheral portion thereof. paste. Subsequently, after sandwiching the wound body between the two film-shaped exterior members 20, the remaining outer peripheral edge except for the outer peripheral edge on one side is bonded using a thermal fusion method or the like, and the bag The wound body is housed inside the shaped exterior member 20. Subsequently, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared to form a bag-shaped exterior member. After injecting into the inside of the exterior member 20, the exterior member 20 is sealed using a heat fusion method or the like. Subsequently, the monomer is thermally polymerized to form a polymer compound. Thereby, the gel electrolyte layer 16 is formed.

第3手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ15を用いることを除き、上記した第2手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材20の内部に収納する。このセパレータ15に塗布する高分子化合物は、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体(単独重合体、共重合体または多元共重合体)などである。具体的には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体、またはフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の1種類または2種類以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材20の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材20の開口部を密封する。続いて、外装部材20に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ15を正極13および負極14に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸するため、その高分子化合物がゲル化して電解質層16が形成される。   In the third procedure, a wound body is produced and stored in the bag-shaped exterior member 20 in the same manner as in the second procedure described above except that the separator 15 coated with the polymer compound on both sides is used. The polymer compound applied to the separator 15 is, for example, a polymer (homopolymer, copolymer or multi-component copolymer) containing vinylidene fluoride as a component. Specifically, a binary copolymer comprising polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components, or a ternary copolymer comprising vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene as components. Etc. In addition to the polymer containing vinylidene fluoride as a component, one or more other polymer compounds may be used. Then, after preparing electrolyte solution and inject | pouring inside the exterior member 20, the opening part of the exterior member 20 is sealed using a heat sealing | fusion method etc. FIG. Subsequently, the exterior member 20 is heated while applying a load, and the separator 15 is brought into close contact with the positive electrode 13 and the negative electrode 14 through the polymer compound. Thereby, since the electrolytic solution is impregnated into the polymer compound, the polymer compound is gelled to form the electrolyte layer 16.

[二次電池の作用および効果]
このリチウムイオン二次電池によれば、正極13は、上記した組成および平均一次粒子径を有するリチウム含有化合物を含んでいる。また、セパレータ15は、多孔質の基材層15Aと、その基材層15Aに塗布形成された高分子化合物層15Bとを含んでおり、その高分子化合物層15Bは、上記した平均一次粒子径を有する無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含んでいる。この場合には、上記したように、リチウム含有化合物の組成および平均一次粒子径が適正化されると共に、無機酸化物の平均一次粒子径が適正化されるため、高いエネルギー密度が得られると共に、サイクル特性および負荷特性が向上する。しかも、基材層15Aに対する高分子化合物層15Bの密着性が向上するため、サイクル特性などがより向上すると共に、充放電を繰り返しても二次電池が膨れにくくなる。よって、優れた電池特性を得ることができる。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this lithium ion secondary battery, the positive electrode 13 includes a lithium-containing compound having the above-described composition and average primary particle size. The separator 15 includes a porous base material layer 15A and a polymer compound layer 15B applied and formed on the base material layer 15A. The polymer compound layer 15B has the above-described average primary particle diameter. A polymer material in which particles of an inorganic oxide having s are dispersed. In this case, as described above, the composition and average primary particle size of the lithium-containing compound are optimized, and the average primary particle size of the inorganic oxide is optimized, so that a high energy density is obtained, Cycle characteristics and load characteristics are improved. In addition, since the adhesion of the polymer compound layer 15B to the base material layer 15A is improved, the cycle characteristics and the like are further improved, and the secondary battery is not easily swollen even after repeated charge and discharge. Therefore, excellent battery characteristics can be obtained.

特に、高分子化合物層15Bの高分子材料がポリフッ化ビニリデンなどであり、または無機酸化物が酸化アルミニウムなどであれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, when the polymer material of the polymer compound layer 15B is polyvinylidene fluoride or the like, or the inorganic oxide is aluminum oxide or the like, higher effects can be obtained.

なお、正極13、負極14、セパレータ15および電解液がフィルム状の外装部材20の内部に収納されているラミネートフィルム型の二次電池では、電解液の分解反応時などに発生するガスに起因して、電池膨れがより顕在化しやすい傾向にある。よって、電池膨れ特性が向上する観点において、ラミネートフィルム型の二次電池ではより高い効果を得ることができる。   In the laminated film type secondary battery in which the positive electrode 13, the negative electrode 14, the separator 15, and the electrolytic solution are housed in the film-shaped exterior member 20, the positive electrode 13, the negative electrode 14, the separator 15, and the separator 15 As a result, battery swelling tends to be more apparent. Therefore, in the viewpoint of improving the battery swell characteristic, a higher effect can be obtained with a laminate film type secondary battery.

<1−2.リチウム金属二次電池>
ここで説明する二次電池は、負極の容量がリチウム金属の析出および溶解により表されるリチウム二次電池(リチウム金属二次電池)である。この二次電池は、負極活物質層14Bがリチウム金属により構成されていることを除き、上記したリチウムイオン二次電池と同様の構成を有していると共に、同様の手順により製造される。ただし、セパレータ15には、液状の電解質である電解液が含浸されている。
<1-2. Lithium metal secondary battery>
The secondary battery described here is a lithium secondary battery (lithium metal secondary battery) in which the capacity of the negative electrode is expressed by precipitation and dissolution of lithium metal. This secondary battery has the same configuration as the above-described lithium ion secondary battery except that the negative electrode active material layer 14B is made of lithium metal, and is manufactured by the same procedure. However, the separator 15 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte.

この二次電池は、負極活物質としてリチウム金属を用いているため、高いエネルギー密度が得られるようになっている。負極活物質層14Bは、組み立て時から既に存在するようにしてもよいが、組み立て時には存在せず、充電時に析出したリチウム金属により構成されるようにしてもよい。また、負極活物質層14Bを集電体としても利用して、負極集電体14Aを省略してもよい。   Since this secondary battery uses lithium metal as the negative electrode active material, a high energy density can be obtained. The negative electrode active material layer 14 </ b> B may already exist from the time of assembly, but may not be present at the time of assembly and may be composed of lithium metal deposited during charging. Further, the negative electrode current collector 14A may be omitted by using the negative electrode active material layer 14B as a current collector.

この二次電池では、例えば、充電時において、正極13からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極集電体14Aの表面にリチウム金属となって析出する。また、例えば、放電時において、負極活物質層14Bからリチウム金属がリチウムイオンとなって溶出し、電解液を介して正極13に吸蔵される。   In this secondary battery, for example, at the time of charging, lithium ions are released from the positive electrode 13 and deposited as lithium metal on the surface of the negative electrode current collector 14A through the electrolytic solution. Further, for example, during discharge, lithium metal elutes as lithium ions from the negative electrode active material layer 14B and is occluded in the positive electrode 13 through the electrolytic solution.

このリチウム金属二次電池によれば、正極13およびセパレータ15が上記したリチウムイオン二次電池と同様の構成を有しているので、そのリチウムイオン二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。これ以外の作用および効果は、リチウムイオン二次電池と同様である。   According to this lithium metal secondary battery, since the positive electrode 13 and the separator 15 have the same configuration as the above-described lithium ion secondary battery, excellent battery characteristics are obtained for the same reason as the lithium ion secondary battery. Can be obtained. Other operations and effects are the same as those of the lithium ion secondary battery.

<2.二次電池の用途>
次に、上記した二次電池の適用例について説明する。
<2. Applications of secondary batteries>
Next, application examples of the above-described secondary battery will be described.

二次電池の用途は、その二次電池を駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして使用可能な機械、機器、器具、装置またはシステム(複数の機器などの集合体)などであれば、特に限定されない。なお、電源として使用される二次電池は、主電源(優先的に使用される電源)でもよいし、補助電源(主電源に代えて、または主電源から切り換えて使用される電源)でもよい。二次電池を補助電源として使用する場合、主電源の種類は二次電池に限られない。   The secondary battery can be used for a machine, device, instrument, device or system (an assembly of multiple devices) that can use the secondary battery as a power source for driving or a power storage source for storing power. There is no particular limitation. Note that the secondary battery used as a power source may be a main power source (a power source used preferentially) or an auxiliary power source (a power source used in place of or switched from the main power source). When a secondary battery is used as an auxiliary power source, the type of main power source is not limited to a secondary battery.

二次電池の用途は、例えば、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビまたは携帯用情報端末などの電子機器(携帯用電子機器を含む)である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源またはメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルまたは電動鋸などの電動工具である。着脱可能な電源としてノート型パソコンなどに用いられる電池パックである。ペースメーカまたは補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。もちろん、上記以外の用途でもよい。   Applications of the secondary battery are as follows, for example. Electronic devices (including portable electronic devices) such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, notebook computers, cordless phones, headphone stereos, portable radios, portable televisions, and portable information terminals. It is a portable living device such as an electric shaver. A storage device such as a backup power supply or a memory card. An electric tool such as an electric drill or an electric saw. It is a battery pack used for a notebook computer or the like as a detachable power source. A medical electronic device such as a pacemaker or hearing aid. An electric vehicle such as an electric vehicle (including a hybrid vehicle). It is an electric power storage system such as a home battery system that stores electric power in case of an emergency. Of course, applications other than those described above may be used.

中でも、二次電池は、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器などに適用されることが有効である。優れた電池特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることで、有効に性能向上を図ることができるからである。なお、電池パックは、二次電池を用いた電源であり、いわゆる組電池などである。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動(走行)する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車(ハイブリッド自動車など)でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されており、その電力が必要に応じて消費されるため、家庭用の電気製品などが使用可能になる。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部(例えばドリルなど)が可動する工具である。電子機器は、二次電池を駆動用の電源(電力供給源)として各種機能を発揮する機器である。   Among them, it is effective that the secondary battery is applied to a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, an electronic device, or the like. This is because, since excellent battery characteristics are required, the performance can be effectively improved by using the secondary battery of the present technology. The battery pack is a power source using a secondary battery, and is a so-called assembled battery. An electric vehicle is a vehicle that operates (runs) using a secondary battery as a driving power source, and may be an automobile (such as a hybrid automobile) that includes a drive source other than the secondary battery as described above. The power storage system is a system that uses a secondary battery as a power storage source. For example, in a household power storage system, power is stored in a secondary battery that is a power storage source, and the power is consumed as necessary, so that household electrical products can be used. An electric power tool is a tool in which a movable part (for example, a drill etc.) moves, using a secondary battery as a driving power source. An electronic device is a device that exhibits various functions using a secondary battery as a driving power source (power supply source).

ここで、二次電池のいくつかの適用例について具体的に説明する。なお、以下で説明する各適用例の構成はあくまで一例であるため、適宜変更可能である。   Here, some application examples of the secondary battery will be specifically described. In addition, since the structure of each application example demonstrated below is an example to the last, it can change suitably.

<2−1.電池パック>
図4は、電池パックのブロック構成を表している。この電池パックは、例えば、プラスチック材料などにより形成された筐体60の内部に、制御部61と、電源62と、スイッチ部63と、電流測定部64と、温度検出部65と、電圧検出部66と、スイッチ制御部67と、メモリ68と、温度検出素子69と、電流検出抵抗70と、正極端子71および負極端子72とを備えている。
<2-1. Battery Pack>
FIG. 4 shows a block configuration of the battery pack. This battery pack includes, for example, a control unit 61, a power source 62, a switch unit 63, a current measurement unit 64, a temperature detection unit 65, and a voltage detection unit inside a housing 60 formed of a plastic material or the like. 66, a switch control unit 67, a memory 68, a temperature detection element 69, a current detection resistor 70, a positive terminal 71 and a negative terminal 72.

制御部61は、電池パック全体の動作(電源62の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、中央演算処理装置(CPU)などを含んでいる。電源62は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この電源62は、例えば、2以上の二次電池を含む組電池であり、それらの二次電池の接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。一例を挙げると、電源62は、2並列3直列となるように接続された6つの二次電池を含んでいる。   The control unit 61 controls the operation of the entire battery pack (including the usage state of the power supply 62), and includes, for example, a central processing unit (CPU). The power source 62 includes one or more secondary batteries (not shown). The power source 62 is, for example, an assembled battery including two or more secondary batteries, and the connection form of these secondary batteries may be in series, in parallel, or a mixture of both. For example, the power source 62 includes six secondary batteries connected in two parallel three series.

スイッチ部63は、制御部61の指示に応じて電源62の使用状態(電源62と外部機器との接続の可否)を切り換えるものである。このスイッチ部63は、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオード(いずれも図示せず)などを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(MOSFET)などの半導体スイッチである。   The switch unit 63 switches the usage state of the power source 62 (whether or not the power source 62 can be connected to an external device) according to an instruction from the control unit 61. The switch unit 63 includes, for example, a charge control switch, a discharge control switch, a charging diode, a discharging diode (all not shown), and the like. The charge control switch and the discharge control switch are semiconductor switches such as a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor, for example.

電流測定部64は、電流検出抵抗70を用いて電流を測定して、その測定結果を制御部61に出力するものである。温度検出部65は、温度検出素子69を用いて温度を測定して、その測定結果を制御部61に出力するようになっている。この温度測定結果は、例えば、異常発熱時に制御部61が充放電制御を行う場合や、制御部61が残容量の算出時に補正処理を行うために用いられる。電圧検出部66は、電源62中における二次電池の電圧を測定して、その測定電圧アナログ−デジタル(AD)変換して制御部61に供給するものである。   The current measurement unit 64 measures current using the current detection resistor 70 and outputs the measurement result to the control unit 61. The temperature detection unit 65 measures the temperature using the temperature detection element 69 and outputs the measurement result to the control unit 61. This temperature measurement result is used, for example, when the control unit 61 performs charge / discharge control during abnormal heat generation, or when the control unit 61 performs correction processing when calculating the remaining capacity. The voltage detector 66 measures the voltage of the secondary battery in the power source 62, converts the measured voltage from analog to digital (AD), and supplies the converted voltage to the controller 61.

スイッチ制御部67は、電流測定部64および電圧測定部66から入力される信号に応じて、スイッチ部63の動作を制御するものである。   The switch control unit 67 controls the operation of the switch unit 63 according to signals input from the current measurement unit 64 and the voltage measurement unit 66.

このスイッチ制御部67は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部63(充電制御スイッチ)を切断して、電源62の電流経路に充電電流が流れないように制御する。これにより、電源62では、放電用ダイオードを介して放電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部67は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断するようになっている。   For example, when the battery voltage reaches the overcharge detection voltage, the switch control unit 67 disconnects the switch unit 63 (charge control switch) and controls the charging current not to flow through the current path of the power source 62. . As a result, the power source 62 can only discharge through the discharging diode. The switch control unit 67 is configured to cut off the charging current when a large current flows during charging, for example.

また、スイッチ制御部67は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部63(放電制御スイッチ)を切断して、電源62の電流経路に放電電流が流れないように制御する。これにより、電源62では、充電用ダイオードを介して充電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部67は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断するようになっている。   Further, the switch control unit 67 controls the switch unit 63 (discharge control switch) to be disconnected so that the discharge current does not flow through the current path of the power source 62 when the battery voltage reaches the overdischarge detection voltage, for example. To do. As a result, the power source 62 can only be charged via the charging diode. For example, the switch control unit 67 is configured to cut off the discharge current when a large current flows during discharging.

なお、二次電池では、例えば、過充電検出電圧は4.20V±0.05Vであり、過放電検出電圧は2.4V±0.1Vである。   In the secondary battery, for example, the overcharge detection voltage is 4.20 V ± 0.05 V, and the overdischarge detection voltage is 2.4 V ± 0.1 V.

メモリ68は、例えば、不揮発性メモリであるEEPROMなどである。このメモリ68には、例えば、制御部61により演算された数値や、製造工程段階で測定された二次電池の情報(例えば、初期状態の内部抵抗など)が記憶されている。なお、メモリ68に二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部10が残容量などの情報を把握できる。   The memory 68 is, for example, an EEPROM that is a nonvolatile memory. The memory 68 stores, for example, numerical values calculated by the control unit 61 and information (for example, internal resistance in an initial state) of the secondary battery measured in the manufacturing process stage. If the full charge capacity of the secondary battery is stored in the memory 68, the control unit 10 can grasp information such as the remaining capacity.

温度検出素子69は、電源62の温度を測定して、その測定結果を制御部61に出力するものであり、例えば、サーミスタなどである。   The temperature detection element 69 measures the temperature of the power supply 62 and outputs the measurement result to the control unit 61, and is, for example, a thermistor.

正極端子71および負極端子72は、電池パックを用いて稼働される外部機器(例えばノート型のパーソナルコンピュータなど)や、電池パックを充電するために用いられる外部機器(例えば充電器など)に接続される端子である。電源62の充放電は、正極端子71および負極端子72を介して行われる。   The positive electrode terminal 71 and the negative electrode terminal 72 are connected to an external device (eg, a notebook personal computer) that is operated using a battery pack or an external device (eg, a charger) that is used to charge the battery pack. Terminal. Charging / discharging of the power source 62 is performed via the positive terminal 71 and the negative terminal 72.

<2−2.電動車両>
図5は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。この電動車両は、例えば、金属製の筐体73の内部に、制御部74と、エンジン75と、電源76と、駆動用のモータ77と、差動装置78と、発電機79と、トランスミッション80およびクラッチ81と、インバータ82,83と、各種センサ84とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置78およびトランスミッション80に接続された前輪用駆動軸85および前輪86と、後輪用駆動軸87および後輪88とを備えている。
<2-2. Electric vehicle>
FIG. 5 shows a block configuration of a hybrid vehicle which is an example of an electric vehicle. This electric vehicle includes, for example, a control unit 74, an engine 75, a power source 76, a driving motor 77, a differential device 78, a generator 79, and a transmission 80 inside a metal casing 73. And a clutch 81, inverters 82 and 83, and various sensors 84. In addition, the electric vehicle includes, for example, a front wheel drive shaft 85 and a front wheel 86 connected to the differential device 78 and the transmission 80, and a rear wheel drive shaft 87 and a rear wheel 88.

この電動車両は、エンジン75またはモータ77のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン75は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン75を動力源とする場合、エンジン75の駆動力(回転力)は、例えば、駆動部である差動装置78、トランスミッション80およびクラッチ81を介して前輪86または後輪88に伝達される。なお、エンジン75の回転力は発電機79にも伝達され、その回転力により発電機79が交流電力を発生させると共に、その交流電力はインバータ83を介して直流電力に変換され、電源76に蓄積される。一方、変換部であるモータ77を動力源とする場合、電源76から供給された電力(直流電力)がインバータ82を介して交流電力に変換され、その交流電力によりモータ77が駆動する。このモータ77により電力から変換された駆動力(回転力)は、例えば、駆動部である差動装置78、トランスミッション80およびクラッチ81を介して前輪86または後輪88に伝達される。   This electric vehicle can run using either the engine 75 or the motor 77 as a drive source. The engine 75 is a main power source, such as a gasoline engine. When the engine 75 is used as a power source, the driving force (rotational force) of the engine 75 is transmitted to the front wheels 86 or the rear wheels 88 via, for example, a differential device 78 that is a driving unit, a transmission 80, and a clutch 81. The rotational force of the engine 75 is also transmitted to the generator 79. The generator 79 generates AC power by the rotational force, and the AC power is converted into DC power via the inverter 83 and stored in the power source 76. Is done. On the other hand, when the motor 77 serving as a conversion unit is used as a power source, the power (DC power) supplied from the power source 76 is converted into AC power via the inverter 82, and the motor 77 is driven by the AC power. The driving force (rotational force) converted from electric power by the motor 77 is transmitted to the front wheels 86 or the rear wheels 88 via, for example, a differential device 78, a transmission 80, and a clutch 81, which are driving units.

なお、図示しない制動機構を介して電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ77に回転力として伝達され、その回転力によりモータ77が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ82を介して直流電力に変換され、その直流回生電力は電源76に蓄積されることが好ましい。   When the electric vehicle decelerates via a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration may be transmitted as a rotational force to the motor 77, and the motor 77 may generate AC power by the rotational force. This AC power is preferably converted into DC power via the inverter 82, and the DC regenerative power is preferably stored in the power source 76.

制御部74は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源76は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この電源76は、外部電源と接続され、その外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積可能になっていてもよい。各種センサ84は、例えば、エンジン75の回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御するために用いられる。この各種センサ84は、例えば、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどを含んでいる。   The control unit 74 controls the operation of the entire electric vehicle, and includes, for example, a CPU. The power source 76 includes one or more secondary batteries (not shown). The power source 76 may be connected to an external power source and can store power by receiving power supply from the external power source. The various sensors 84 are used, for example, to control the rotational speed of the engine 75 or to control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown). The various sensors 84 include, for example, a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.

なお、上記では電動車両としてハイブリッド自動車について説明したが、電動車両は、エンジン75を用いずに電源76およびモータ77だけを用いて作動する車両(電気自動車)でもよい。   In the above description, the hybrid vehicle is described as the electric vehicle. However, the electric vehicle may be a vehicle (electric vehicle) that operates using only the power source 76 and the motor 77 without using the engine 75.

<2−3.電力貯蔵システム>
図6は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。この電力貯蔵システムは、例えば、一般住宅または商業用ビルなどの家屋89の内部に、制御部90と、電源91と、スマートメータ92と、パワーハブ93とを備えている。
<2-3. Power storage system>
FIG. 6 shows a block configuration of the power storage system. This power storage system includes, for example, a control unit 90, a power source 91, a smart meter 92, and a power hub 93 inside a house 89 such as a general house or a commercial building.

ここでは、電源91は、例えば、家屋89の内部に設置された電気機器94に接続されていると共に、家屋89の外部に停車された電動車両96に接続可能になっている。また、電源91は、例えば、家屋89に設置された自家発電機95にパワーハブ93を介して接続されていると共に、スマートメータ92およびパワーハブ93を介して外部の集中型電力系統97に接続可能になっている。   Here, the power source 91 is connected to, for example, an electric device 94 installed inside the house 89 and can be connected to an electric vehicle 96 stopped outside the house 89. The power source 91 is connected to, for example, a private generator 95 installed in a house 89 via a power hub 93 and can be connected to an external centralized power system 97 via the smart meter 92 and the power hub 93. It has become.

なお、電気機器94は、例えば、1または2以上の家電製品を含んでおり、その家電製品は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビまたは給湯器などである。自家発電機95は、例えば、太陽光発電機または風力発電機などの1種類または2種類以上である。電動車両96は、例えば、電気自動車、電気バイクまたはハイブリッド自動車などの1種類または2種類以上である。集中型電力系統97は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所または風力発電所などの1種類または2種類以上である。   Note that the electric device 94 includes, for example, one or more home appliances, and the home appliances are, for example, a refrigerator, an air conditioner, a television, or a water heater. The private power generator 95 is, for example, one type or two or more types such as a solar power generator or a wind power generator. The electric vehicle 96 is, for example, one type or two or more types such as an electric vehicle, an electric motorcycle, or a hybrid vehicle. The centralized power system 97 is, for example, one type or two or more types such as a thermal power plant, a nuclear power plant, a hydroelectric power plant, or a wind power plant.

制御部90は、電力貯蔵システム全体の動作(電源91の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源91は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。スマートメータ92は、例えば、電力需要側の家屋89に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信可能になっている。これに伴い、スマートメータ92は、例えば、必要に応じて外部と通信しながら、家屋89における需要・供給のバランスを制御し、効率的で安定したエネルギー供給を可能にするようになっている。   The control unit 90 controls the operation of the entire power storage system (including the usage state of the power supply 91), and includes, for example, a CPU. The power source 91 includes one or more secondary batteries (not shown). The smart meter 92 is, for example, a network-compatible power meter installed in a house 89 on the power demand side, and can communicate with the power supply side. Accordingly, for example, the smart meter 92 controls the balance between supply and demand in the house 89 while communicating with the outside as necessary, thereby enabling efficient and stable energy supply.

この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統97からスマートメータ92およびパワーハブ93を介して電源91に電力が蓄積されると共に、独立電源である太陽光発電機95からパワーハブ93を介して電源91に電力が蓄積される。この電源91に蓄積された電力は、制御部90の指示に応じて、必要に応じて電気機器94または電動車両96に供給されるため、その電気機器94が稼働可能になると共に、電動車両96が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源91を用いて、家屋89内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。   In this power storage system, for example, power is accumulated in the power source 91 from the centralized power system 97 that is an external power source via the smart meter 92 and the power hub 93, and the power hub 93 is connected from the solar power generator 95 that is an independent power source. Power is accumulated in the power source 91 through the power source 91. The electric power stored in the power supply 91 is supplied to the electric device 94 or the electric vehicle 96 as required according to an instruction from the control unit 90, so that the electric device 94 can be operated and the electric vehicle 96 is operated. Can be charged. In other words, the power storage system is a system that makes it possible to store and supply power in the house 89 using the power source 91.

電源91に蓄積された電力は、任意に利用可能である。このため、例えば、電気使用量が安い深夜に集中型電力系統97から電源91に電力を蓄積しておき、その電源91に蓄積しておいた電力を電気使用量が高い日中に用いることができる。   The power stored in the power supply 91 can be used arbitrarily. For this reason, for example, power is stored in the power source 91 from the centralized power system 97 at midnight when the amount of electricity used is low, and the power stored in the power source 91 is used during the day when the amount of electricity used is high. it can.

なお、上記した電力貯蔵システムは、1戸(1世帯)ごとに設置されていてもよいし、複数戸(複数世帯)ごとに設置されていてもよい。   The power storage system described above may be installed for each house (one household), or may be installed for each of a plurality of houses (multiple households).

<2−4.電動工具>
図7は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体98の内部に、制御部99と、電源100とを備えている。この工具本体98には、例えば、可動部であるドリル部101が稼働(回転)可能に取り付けられている。
<2-4. Electric tool>
FIG. 7 shows a block configuration of the electric power tool. This electric tool is, for example, an electric drill, and includes a control unit 99 and a power supply 100 inside a tool main body 98 formed of a plastic material or the like. For example, a drill portion 101 which is a movable portion is attached to the tool body 98 so as to be operable (rotatable).

制御部99は、電動工具全体の動作(電源100の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源100は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この制御物99は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、必要に応じて電源100からドリル部101に電力を供給して可動させるようになっている。   The control part 99 controls operation | movement (including the use condition of the power supply 100) of the whole electric tool, and contains CPU etc., for example. The power supply 100 includes one or more secondary batteries (not shown). This controlled object 99 is moved by supplying electric power from the power supply 100 to the drill unit 101 as necessary in accordance with operation of an operation switch (not shown).

本技術の具体的な実施例について、詳細に説明する。   Specific examples of the present technology will be described in detail.

(実験例1〜43)
以下の手順により、図1〜図3に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Experimental Examples 1 to 43)
The laminate film type lithium ion secondary battery shown in FIGS. 1 to 3 was produced by the following procedure.

正極13を作製する場合には、最初に、後述する合成手順により、表1〜表3に示した組成および平均一次粒子径(μm)を有するリチウム含有化合物を準備した。このリチウム含有化合物の平均一次粒子径の算出手順(n数=300)は、上記した通りである。続いて、正極活物質(リチウム含有化合物)90質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン(PVDF))5質量部と、正極導電剤(黒鉛)5質量部とを混練(混練時間=1時間)して、正極合剤とした。続いて、正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン(NMP))に分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体13A(20μm厚のアルミニウム箔)の両面に正極合剤スラリーを均一に塗布してから乾燥させて、正極活物質層13Bを形成した。最後に、正極活物質層13Bが形成された正極集電体13Aを帯状に切断したのち、真空乾燥(乾燥温度=100℃)した。   When producing the positive electrode 13, first, lithium-containing compounds having the compositions and average primary particle diameters (μm) shown in Tables 1 to 3 were prepared by a synthesis procedure described later. The procedure for calculating the average primary particle size of this lithium-containing compound (n number = 300) is as described above. Subsequently, 90 parts by mass of the positive electrode active material (lithium-containing compound), 5 parts by mass of the positive electrode binder (polyvinylidene fluoride (PVDF)) and 5 parts by mass of the positive electrode conductive agent (graphite) were kneaded (kneading time = 1). Time) to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)) to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied on both surfaces of the positive electrode current collector 13A (20 μm thick aluminum foil) using a coating apparatus, and then dried to form the positive electrode active material layer 13B. Finally, the positive electrode current collector 13A on which the positive electrode active material layer 13B was formed was cut into a strip shape and then vacuum-dried (drying temperature = 100 ° C.).

負極14を作製する場合には、最初に、負極活物質(黒鉛)97質量部と、負極結着剤(PVDF)3質量部とを混合して、負極合剤とした。続いて、負極合剤を有機溶剤(NMP)に分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体14A(15μm厚の電解銅箔)の両面に負極合剤スラリーを均一に塗布してから乾燥させて、負極活物質層14Bを形成した。最後に、負極活物質層14Bが形成された負極集電体14Aを帯状に切断したのち、真空乾燥(乾燥温度=100℃)した。   When producing the negative electrode 14, first, 97 parts by mass of a negative electrode active material (graphite) and 3 parts by mass of a negative electrode binder (PVDF) were mixed to obtain a negative electrode mixture. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in an organic solvent (NMP) to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector 14A (15 μm thick electrolytic copper foil) using a coating apparatus and then dried to form the negative electrode active material layer 14B. Finally, the negative electrode current collector 14A on which the negative electrode active material layer 14B was formed was cut into a strip shape and then vacuum-dried (drying temperature = 100 ° C.).

電解液を調製する場合には、溶媒に電解質塩(LiPF6 )を溶解させた。この溶媒は、炭酸エチレン(EC)と、炭酸エチルメチル(EMC)と、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)とを混合した混合溶媒である。この場合には、溶媒の混合比(質量比)をEC:EMC:FEC=39:60:1、溶媒と電解質塩との混合比(質量比)を溶媒:電解質塩=86:14とした。 When preparing an electrolytic solution, an electrolyte salt (LiPF 6 ) was dissolved in a solvent. This solvent is a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC), and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) are mixed. In this case, the mixing ratio (mass ratio) of the solvent was EC: EMC: FEC = 39: 60: 1, and the mixing ratio (mass ratio) of the solvent and the electrolyte salt was solvent: electrolyte salt = 86: 14.

セパレータ15を作製する場合には、最初に、表1〜表3に示した高分子材料(平均分子量=150000)を有機溶剤(NMP)に溶解させて、高分子スラリーとした。この高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルホルマール(PVF)、ポリアクリル酸エステル(PMA)またはメタクリル酸メチル(MM)である。この場合には、混合比(質量比)を高分子材料:有機溶剤=10:90とした。なお、必要に応じて、表1〜表3に示した平均一次粒子径を有する無機酸化物の粒子を高分子スラリー中に分散させた。この無機酸化物は、酸化アルミニウム(Al2 3 )、酸化ケイ素(SiO2 )または酸化チタン(TiO2 )である。この場合には、混合比(質量比)を高分子材料:無機酸化物=1:2とした。この無機酸化物の平均一次粒子径(μm)の算出手順(n数=300)は、上記した通りである。続いて、卓上コータを用いて、基材層15A(9μm厚の多孔質ポリエチレン(PE))の両面に高分子スラリーを塗布(塗布厚さ=2μm)した。最後に、水浴を用いて塗布膜を相分離させたのち、熱風乾燥して、多孔質の高分子化合物層15B(厚さ=4μm)を形成した。なお、比較のために、基材層15Aの両面に高分子化合物層15Bを形成せずに、その基材層15Aをそのままセパレータ15の代わりに用いた。また、基材層15Aの両面に、無機酸化物の粒子が分散されていない高分子化合物層15Bを形成した。 In the case of producing the separator 15, first, the polymer materials (average molecular weight = 150,000) shown in Tables 1 to 3 were dissolved in an organic solvent (NMP) to obtain a polymer slurry. The polymer material is polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl formal (PVF), polyacrylate (PMA), or methyl methacrylate (MM). In this case, the mixing ratio (mass ratio) was set to polymer material: organic solvent = 10: 90. In addition, the inorganic oxide particles having the average primary particle sizes shown in Tables 1 to 3 were dispersed in the polymer slurry as necessary. This inorganic oxide is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), or titanium oxide (TiO 2 ). In this case, the mixing ratio (mass ratio) was set to polymer material: inorganic oxide = 1: 2. The procedure for calculating the average primary particle diameter (μm) of this inorganic oxide (n number = 300) is as described above. Subsequently, a polymer slurry was applied to both surfaces of the base material layer 15A (9 μm thick porous polyethylene (PE)) using a desktop coater (application thickness = 2 μm). Finally, the coating film was phase-separated using a water bath, and then dried with hot air to form a porous polymer compound layer 15B (thickness = 4 μm). For comparison, the base material layer 15A was used in place of the separator 15 without forming the polymer compound layer 15B on both surfaces of the base material layer 15A. In addition, a polymer compound layer 15B in which inorganic oxide particles were not dispersed was formed on both surfaces of the base material layer 15A.

二次電池を組み立てる場合には、最初に、正極集電体13Aの一端にアルミニウム製の正極リード11を溶接すると共に、負極集電体14Aの一端にニッケル製の負極リード12を溶接した。続いて、正極13と、セパレータ15と、負極14と、セパレータ15とをこの順に積層してから長手方向に巻回させたのち、保護テープ17(粘着テープ)で巻き終わり部分を固定して、巻回電極体10の前駆体である巻回体を形成した。続いて、外装部材20の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺を除く外縁部同士を熱融着して、袋状の外装部材20の内部に巻回体を収納した。この外装部材20は、外側から、ナイロンフィルム(厚さ=30μm)と、Al箔(厚さ=40μm)と、無延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ=30μm)とが積層された3層構造のラミネートフィルム(総厚=100μm)である。最後に、外装部材20の開口部から電解液2gを注入してセパレータ15に含浸させた。これにより、ラミネートフィルム型の二次電池が完成した。なお、二次電池を作製する場合には、満充電時においてリチウム金属が負極14に析出しないように正極活物質層13Bの厚さを調節した。   When assembling the secondary battery, first, the positive electrode lead 11 made of aluminum was welded to one end of the positive electrode current collector 13A, and the negative electrode lead 12 made of nickel was welded to one end of the negative electrode current collector 14A. Subsequently, after the positive electrode 13, the separator 15, the negative electrode 14, and the separator 15 are laminated in this order and wound in the longitudinal direction, the winding end portion is fixed with a protective tape 17 (adhesive tape), A wound body that is a precursor of the wound electrode body 10 was formed. Subsequently, after the wound body was sandwiched between the exterior members 20, the outer edge portions except for one side were heat-sealed, and the wound body was housed inside the bag-shaped exterior member 20. The exterior member 20 is a three-layer laminate film in which a nylon film (thickness = 30 μm), an Al foil (thickness = 40 μm), and an unstretched polypropylene film (thickness = 30 μm) are laminated from the outside. (Total thickness = 100 μm). Finally, 2 g of electrolyte solution was injected from the opening of the exterior member 20 to impregnate the separator 15. Thereby, a laminated film type secondary battery was completed. In the case of manufacturing a secondary battery, the thickness of the positive electrode active material layer 13B was adjusted so that lithium metal did not deposit on the negative electrode 14 at the time of full charge.

ここで、正極13を作製するために用いたリチウム含有化合物の合成手順は、以下の通りである。正極13を作製する場合には、比較のために、層状岩塩型の結晶構造を有するがリチウムリッチでないリチウム遷移金属リン酸化合物であるLiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 2 を用いた。また、層状岩塩型以外の結晶構造(スピネル型の結晶構造)を有するリチウム遷移金属複合酸化物であるLiMn2 4 も用いた。なお、表3では、LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 2 を「LinRiO」と示している。 Here, the synthesis procedure of the lithium-containing compound used to produce the positive electrode 13 is as follows. When the positive electrode 13 was produced, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , which is a lithium transition metal phosphate compound having a layered rock salt type crystal structure but not lithium-rich, was used for comparison. Further, LiMn 2 O 4 which is a lithium transition metal composite oxide having a crystal structure other than the layered rock salt type (spinel type crystal structure) was also used. In Table 3, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 is indicated as “LinRiO”.

LiFePO4 を合成する場合には、最初に、リン酸リチウム(Li3 PO4 )の粉末とリン酸鉄(II)・8水和物(Fe3 (PO4 2 ・8H2 O)の粉末とを50g秤量した。この場合には、モル比がLi:Fe:P=1:1:1となるように原料粉末の配合比を調整した。続いて、混合物を純水200ccに投入してから攪拌して原料スラリーとした。続いて、原料スラリーにマルトース5gを加えてタンク内で攪拌したのち、メカノケミカル(MC)法を用いて十分に混合粉砕(粉砕時間=12時間)して粉砕スラリーを得た。このMC法では、遊星ボールミルを用いた。続いて、スプレードライ法(吸気温度=200℃)を用いて粉砕スラリーを乾燥造粒して前駆体の粉末を得た。最後に、不活性ガス雰囲気中(100%N2 )において前駆体を焼成(焼成温度=600℃,焼成時間=3時間)して、LiFePO4 を得た。 When synthesizing LiFePO 4 , first, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder and iron (II) phosphate octahydrate (Fe 3 (PO 4 ) 2 .8H 2 O) powder Was weighed 50 g. In this case, the mixing ratio of the raw material powder was adjusted so that the molar ratio was Li: Fe: P = 1: 1: 1. Subsequently, the mixture was poured into 200 cc of pure water and stirred to obtain a raw material slurry. Subsequently, 5 g of maltose was added to the raw slurry and stirred in the tank, and then sufficiently mixed and pulverized using a mechanochemical (MC) method (pulverization time = 12 hours) to obtain a pulverized slurry. In this MC method, a planetary ball mill was used. Subsequently, the pulverized slurry was dried and granulated using a spray drying method (intake air temperature = 200 ° C.) to obtain a precursor powder. Finally, the precursor was calcined in an inert gas atmosphere (100% N 2 ) (calcining temperature = 600 ° C., calcining time = 3 hours) to obtain LiFePO 4 .

LiFe0.5 Mn0.5 PO4 を合成する場合には、Li3 PO4 の粉末と、リン酸マンガン(II)・3水和物(Mn3 (PO4 2 ・3H2 O)の粉末と、Fe3 (PO4 2 ・8H2 Oの粉末とをモル比でLi:Mn:Fe:P=1:0.5:0.5:1となるように混合したことを除き、LiFePO4 を合成する場合と同様の手順を経た。 When synthesizing LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 , Li 3 PO 4 powder, manganese (II) phosphate trihydrate (Mn 3 (PO 4 ) 2 3H 2 O) powder, Fe LiFePO 4 was synthesized except that 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O powder was mixed at a molar ratio of Li: Mn: Fe: P = 1: 0.5: 0.5: 1. The same procedure was followed.

LiMnPO4 を合成する場合には、Li3 PO4 の粉末と、Mn3 (PO4 2 ・3H2 Oの粉末とをモル比でLi:Mn:P=1:1:1となるように混合したことを除き、LiFePO4 を合成する場合と同様の手順を経た。 When synthesizing LiMnPO 4 , the molar ratio of Li 3 PO 4 powder and Mn 3 (PO 4 ) 2 .3H 2 O powder is Li: Mn: P = 1: 1: 1. Except for mixing, the same procedure as in the synthesis of LiFePO 4 was performed.

Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Al0.012 を合成する場合には、硫酸ニッケル(NiSO4 )の粉末と、硫酸コバルト(CoSO4 )の粉末と、硫酸マンガン(MnSO4 )の粉末と、アルミン酸ナトリウム(NaAlO2 )の粉末とを混合してから水に溶解させた。続いて、十分に攪拌しながら水溶液に水酸化ナトリウム(NaOH)を加えて、共沈物(Mn−Ni−Co−Al複合共沈水酸化物)を得た。この場合には、モル比がMn:Ni:Co=60:20:20になると共にAl:(Mn+Ni+Co)=1:86となるように原料粉末の配合比を調整した。続いて、共沈物を水洗してから乾燥させたのち、水酸化リチウム・1水和塩を(LiOH・H2 O)加えて前駆体を得た。この場合には、モル比がLi:(Mn+Ni+Co+Al)=113:87となるように配合比を調整した。続いて、大気中において前駆体を焼成(焼成温度=800℃,焼成時間=10時間)してから室温まで冷却して、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Al0.012 を得た。なお、表1〜表3では、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Al0.012 を「LiRiO1」と示している。 When Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Al 0.01 O 2 is synthesized, nickel sulfate (NiSO 4 ) powder, cobalt sulfate (CoSO 4 ) powder, and manganese sulfate (MnSO 4 ) powder And sodium aluminate (NaAlO 2 ) powder were mixed and dissolved in water. Subsequently, sodium hydroxide (NaOH) was added to the aqueous solution with sufficient stirring to obtain a coprecipitate (Mn—Ni—Co—Al composite coprecipitate hydroxide). In this case, the mixing ratio of the raw material powders was adjusted so that the molar ratio was Mn: Ni: Co = 60: 20: 20 and Al: (Mn + Ni + Co) = 1: 86. Subsequently, the coprecipitate was washed with water and dried, and then lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was added to obtain a precursor. In this case, the blending ratio was adjusted so that the molar ratio was Li: (Mn + Ni + Co + Al) = 113: 87. Subsequently, the precursor was calcined in the atmosphere (calcination temperature = 800 ° C., calcining time = 10 hours) and then cooled to room temperature to obtain Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Al 0.01 O 2 . . In Tables 1 to 3, Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Al 0.01 O 2 is indicated as “LiRiO1”.

Li1.13(Mn0.5 Ni0.2 Co0.3 0.87Al0.012 を合成する場合には、モル比がMn:Ni:Co=50:20:30となるように原料粉末の配合比を調整したことを除き、Li1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Al0.012 を合成する場合と同様の手順を経た。なお、表1および表2では、Li1.13(Mn0.5 Ni0.2 Co0.3 0.87Al0.012 を「LiRiO2」と示している。 When synthesizing Li 1.13 (Mn 0.5 Ni 0.2 Co 0.3 ) 0.87 Al 0.01 O 2 , the mixing ratio of the raw material powder was adjusted so that the molar ratio was Mn: Ni: Co = 50: 20: 30. Except for this, the same procedure as in the case of synthesizing Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Al 0.01 O 2 was performed. In Tables 1 and 2, Li 1.13 (Mn 0.5 Ni 0.2 Co 0.3 ) 0.87 Al 0.01 O 2 is indicated as “LiRiO 2 ”.

二次電池の電池特性(電池容量、サイクル特性、負荷特性、保存特性および電池膨れ特性)を調べたところ、表1〜表3に示した結果が得られた。   When the battery characteristics (battery capacity, cycle characteristics, load characteristics, storage characteristics, and battery swelling characteristics) of the secondary battery were examined, the results shown in Tables 1 to 3 were obtained.

電池容量および負荷特性を調べる場合には、常温環境中(環境温度=23℃、以下同様)において二次電池を1サイクル充電させたのち、同環境中において二次電池を放電させて初期放電容量(mAh)を測定した。この場合には、充電時において、1Cの電流で上限電圧4.2Vまで3時間充電すると共に、放電時において、0.2Cの電流で終止電圧2.5Vまで放電した。続いて、同環境中において二次電池を充放電させて、負荷放電容量(mAh)を測定した。この場合には、充電時において、1Cの電流で上限電圧4.2Vまで3時間充電すると共に、放電時には、3Cの電流で終止電圧2.5Vまで放電した。なお、0.2C、1Cまたは3Cとは、それぞれ電池容量(理論容量)を5時間、1時間または10/3時間で放電しきる電流値である。   When examining the battery capacity and load characteristics, after charging the secondary battery for one cycle in a normal temperature environment (environmental temperature = 23 ° C., the same applies hereinafter), the secondary battery is discharged in the same environment to obtain an initial discharge capacity. (MAh) was measured. In this case, at the time of charging, the battery was charged with a current of 1 C to an upper limit voltage of 4.2 V for 3 hours, and at the time of discharging, the battery was discharged with a current of 0.2 C to a final voltage of 2.5 V. Subsequently, the secondary battery was charged and discharged in the same environment, and the load discharge capacity (mAh) was measured. In this case, at the time of charging, the battery was charged with a current of 1 C to an upper limit voltage of 4.2 V for 3 hours, and at the time of discharging, the battery was discharged with a current of 3 C to a final voltage of 2.5 V. In addition, 0.2C, 1C, or 3C is a current value that can discharge the battery capacity (theoretical capacity) in 5 hours, 1 hour, or 10/3 hours, respectively.

サイクル特性を調べる場合には、常温環境中において二次電池を1サイクル充放電させて放電容量を測定したのち、サイクル数の合計が500サイクルになるまで充放電を繰り返してから放電容量を測定した。この測定結果から、容量維持率(%)=(500サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100を算出した。充電時には、1Cの電流で上限電圧4.2Vまで3時間充電すると共に、放電時には、1Cの電流で終止電圧2.5Vまで放電した。   When investigating the cycle characteristics, after charging and discharging the secondary battery in a room temperature environment and measuring the discharge capacity, the charge capacity was repeated until the total number of cycles reached 500 cycles, and then the discharge capacity was measured. . From this measurement result, capacity retention ratio (%) = (discharge capacity at 500th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100 was calculated. During charging, the battery was charged with a current of 1 C to an upper limit voltage of 4.2 V for 3 hours, and during discharging, the battery was discharged with a current of 1 C to a final voltage of 2.5 V.

保存特性および電池膨れ特性を調べる場合には、常温環境中において二次電池を充電させて電池厚さ(mm)を測定したのち、その充電状態の二次電池を高温環境中(環境温度=80℃)に12時間保存してから再び電池厚さ(mm)を測定した。この測定結果から、膨れ(mm)=保存後の電池厚さ−保存前の電池厚さを算出した。続いて、保存後の二次電池を常温環境中(23℃)に12時間静置したのち、同環境中において二次電池を放電させてから再び充放電させて保存放電容量(mAh)を測定した。放電時には、0.2Cの電流で終止電圧2.5Vまで放電すると共に、その後の充放電時には、1Cの電流で上限電圧4.2Vまで3時間充電したのち、0.2Cの電流で終止電圧2.5Vまで放電した。   When investigating storage characteristics and battery swell characteristics, the secondary battery is charged in a room temperature environment and the battery thickness (mm) is measured, and then the charged secondary battery is placed in a high temperature environment (environment temperature = 80). The battery thickness (mm) was measured again after storage at 12 ° C. for 12 hours. From this measurement result, swelling (mm) = battery thickness after storage−battery thickness before storage was calculated. Subsequently, after storing the secondary battery in a room temperature environment (23 ° C.) for 12 hours, the secondary battery is discharged in the same environment and then charged and discharged again to measure the storage discharge capacity (mAh). did. At the time of discharging, the battery is discharged at a current of 0.2 C to a final voltage of 2.5 V. At the time of subsequent charging and discharging, the battery is charged at a current of 1 C to an upper limit voltage of 4.2 V for 3 hours, and then at a current of 0.2 C, a final voltage of 2 Discharged to 5V.

Figure 2014017071
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正極活物質として用いるリチウム含有化合物の構成(種類、組成および平均一次粒子径など)およびセパレータ15の構成(高分子化合物層の有無、無機酸化物の有無およびその無機酸化物の平均一次粒子径など)に応じて、電池特性が特異的な傾向を示した。   Composition (type, composition, average primary particle size, etc.) of the lithium-containing compound used as the positive electrode active material and composition of the separator 15 (presence / absence of polymer compound layer, presence / absence of inorganic oxide, average primary particle diameter of the inorganic oxide, etc.) ), The battery characteristics showed a specific tendency.

詳細には、リチウム含有化合物がオリビン型の結晶構造を有する場合(LiFePO4 など)には、スピネル型の結晶構造を有する場合(LiMn2 4 )と比較して、初期放電容量および負荷放電容量が高くなった。このような傾向は、リチウム含有化合物がリチウムリッチである層状岩塩型の結晶構造を有する場合(LiRiO1など)と、層状岩塩型の結晶構造を有するがリチウムリッチでない場合(LinRiO)との比較においても同様であった。 Specifically, when the lithium-containing compound has an olivine type crystal structure (such as LiFePO 4 ), the initial discharge capacity and the load discharge capacity are compared with those when it has a spinel type crystal structure (LiMn 2 O 4 ). Became high. Such a tendency is also observed in the comparison between the case where the lithium-containing compound has a layered rock salt type crystal structure that is rich in lithium (such as LiRiO1) and the case where it has a layered rock salt type crystal structure but is not lithium rich (LinRiO). It was the same.

また、オリビン型の結晶構造を有するリチウム含有化合物などを用いた場合には、平均一次粒子径が0.05μm〜1μmであると、その範囲外である場合と比較して、負荷放電容量が高くなると共に、膨れが小さくなった。この場合には、セパレータ15が基材層15Aと共に高分子化合物層15Bを含んでいると、その高分子化合物層15Bを含んでいない場合と比較して、容量維持率および保存放電容量が高くなると共に、膨れが小さくなった。   Further, when a lithium-containing compound having an olivine type crystal structure or the like is used, the load discharge capacity is higher when the average primary particle diameter is 0.05 μm to 1 μm than when the average primary particle diameter is out of the range. As it became, the swelling decreased. In this case, when the separator 15 includes the polymer compound layer 15B together with the base material layer 15A, the capacity retention ratio and the storage discharge capacity are higher than when the separator 15 does not include the polymer compound layer 15B. At the same time, the swelling decreased.

しかも、セパレータ15が高分子化合物層15Bを含む場合には、その高分子化合物層15Bが無機酸化物の粒子を含んでいると共に平均一次粒子径が0.01μm〜5μmであると、その無機酸化物の粒子を含んでいない場合と比較して、膨れがより小さくなった。   In addition, when the separator 15 includes the polymer compound layer 15B, the polymer compound layer 15B includes inorganic oxide particles and has an average primary particle diameter of 0.01 μm to 5 μm. Compared with the case where the particles of the object were not included, the swelling was smaller.

特に、高分子材料がPVDF、PVF、PMAまたはMMであると共に、無機酸化物がAl2 3 、SiO2 またはTiO2 であると、良好な結果が得られた。 In particular, good results were obtained when the polymer material was PVDF, PVF, PMA or MM and the inorganic oxide was Al 2 O 3 , SiO 2 or TiO 2 .

表1〜表3の結果から、正極がリチウム含有化合物を含むと共に、セパレータが基材層およびそれに塗布形成された高分子化合物層を含み、そのリチウム含有化合物および高分子化合物層が上記した条件を満たしていると、優れた電池特性が得られた。   From the results of Tables 1 to 3, the positive electrode contains a lithium-containing compound, the separator contains a base material layer and a polymer compound layer coated and formed thereon, and the lithium-containing compound and polymer compound layer satisfy the above-described conditions. If the condition is satisfied, excellent battery characteristics were obtained.

以上、実施形態および実施例を挙げて本技術について説明したが、本技術は実施形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、電池構造がラミネートフィルム型であると共に、電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本技術の二次電池は、円筒型、角型、コイン型またはボタン型などの他の電池構造を有する場合や、電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合についても、同様に適用可能である。   As described above, the present technology has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present technology is not limited to the aspects described in the embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, the case where the battery structure is a laminate film type and the battery element has a winding structure has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The secondary battery of the present technology can be similarly applied to a case where it has another battery structure such as a cylindrical type, a square type, a coin type or a button type, or a case where the battery element has another structure such as a laminated structure. It is.

また、電極反応物質としてLiを用いる場合について説明したが、これに限られない。この電極反応物質は、例えば、NaまたはKなどの他の1族元素でもよいし、MgまたはCaなどの2族元素でもよいし、Alなどの他の軽金属でもよい。本技術の効果は、電極反応物質の種類に依存せずに得られるはずであるため、その電極反応物質の種類を変更しても同様の効果を得ることができる。   Moreover, although the case where Li was used as an electrode reaction material was demonstrated, it is not restricted to this. The electrode reactant may be, for example, another group 1 element such as Na or K, a group 2 element such as Mg or Ca, or another light metal such as Al. Since the effect of the present technology should be obtained without depending on the type of the electrode reactant, the same effect can be obtained even if the type of the electrode reactant is changed.

また、リチウム含有化合物の平均一次粒子径について、実施例の結果から導き出された適正範囲を説明している。しかしながら、その説明は、平均一次粒子径が上記した範囲外となる可能性を完全に否定するものではない。すなわち、上記した適正範囲は、あくまで本技術の効果を得る上で特に好ましい範囲であるため、本技術の効果が得られるのであれば、上記した範囲から平均一次粒子径が多少外れてもよい。このことは、無機酸化物の平均一次粒子径についても同様である。   Moreover, about the average primary particle diameter of a lithium containing compound, the appropriate range derived | led-out from the result of the Example is demonstrated. However, the explanation does not completely deny the possibility that the average primary particle diameter is outside the above-mentioned range. In other words, the appropriate range described above is a particularly preferable range for obtaining the effects of the present technology. Therefore, the average primary particle diameter may slightly deviate from the ranges described above as long as the effects of the present technology can be obtained. The same applies to the average primary particle diameter of the inorganic oxide.

なお、本技術は、以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極は、下記の式(1)および式(2)で表されるリチウム含有化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
二次電池。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
(2)
前記基材層はポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレンのうちの少なくとも1種を含み、
前記高分子材料はポリフッ化ビニリデン、ポリビニルホルマール、ポリアクリル酸エステルおよびメタクリル酸メチルのうちの少なくとも1種を含み、
前記無機酸化物は酸化アルミニウム、酸化ケイ素および酸化チタンのうちの少なくとも1種を含む、
上記(1)に記載の二次電池。
(3)
前記正極、負極、セパレータおよび電解液はフィルム状の外装部材の内部に収納されている、
上記(1)または(2)に記載の二次電池。
(4)
リチウム二次電池である、
上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の二次電池。
(5)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池の使用状態を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と
を備えた、電池パック。
(6)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の使用状態を制御する制御部と
を備えた、電動車両。
(7)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される1または2以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備えた、電力貯蔵システム。
(8)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備えた、電動工具。
(9)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池を電力供給源として備えた、電子機器。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
Along with a positive electrode and a negative electrode facing each other through a separator, an electrolyte is provided,
The positive electrode includes at least one of lithium-containing compounds represented by the following formula (1) and formula (2):
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Secondary battery.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
(2)
The base material layer includes at least one of polyethylene, polypropylene, and polytetrafluoroethylene,
The polymer material includes at least one of polyvinylidene fluoride, polyvinyl formal, polyacrylate, and methyl methacrylate,
The inorganic oxide includes at least one of aluminum oxide, silicon oxide, and titanium oxide.
The secondary battery as described in said (1).
(3)
The positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolytic solution are housed inside a film-shaped exterior member.
The secondary battery according to (1) or (2) above.
(4)
Lithium secondary battery,
The secondary battery according to any one of (1) to (3).
(5)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
A control unit for controlling the usage state of the secondary battery;
A battery pack comprising: a switch unit that switches a usage state of the secondary battery in accordance with an instruction from the control unit.
(6)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
A converter that converts electric power supplied from the secondary battery into driving force;
A drive unit that drives according to the driving force;
An electric vehicle comprising: a control unit that controls a usage state of the secondary battery.
(7)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
One or more electric devices supplied with power from the secondary battery;
And a control unit that controls power supply from the secondary battery to the electrical device.
(8)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
And a movable part to which electric power is supplied from the secondary battery.
(9)
An electronic device comprising the secondary battery according to any one of (1) to (4) as a power supply source.

10…巻回電極体、11…正極リード、12…負極リード、13…正極、13A…正極集電体、13B…正極活物質層、14…負極、14A…負極集電体、14B…負極活物質層、15…セパレータ、15A…基材層、15B…高分子化合物層、16…電解質層、20…外装部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Winding electrode body, 11 ... Positive electrode lead, 12 ... Negative electrode lead, 13 ... Positive electrode, 13A ... Positive electrode collector, 13B ... Positive electrode active material layer, 14 ... Negative electrode, 14A ... Negative electrode collector, 14B ... Negative electrode active Material layer, 15 ... separator, 15A ... base material layer, 15B ... polymer compound layer, 16 ... electrolyte layer, 20 ... exterior member.

Claims (9)

セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極はリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
二次電池。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
Along with a positive electrode and a negative electrode facing each other through a separator, an electrolyte is provided,
The positive electrode includes a lithium-containing compound;
The lithium-containing compound includes at least one of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2),
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Secondary battery.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
前記基材層はポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレンのうちの少なくとも1種を含み、
前記高分子材料はポリフッ化ビニリデン、ポリビニルホルマール、ポリアクリル酸エステルおよびメタクリル酸メチルのうちの少なくとも1種を含み、
前記無機酸化物は酸化アルミニウム、酸化ケイ素および酸化チタンのうちの少なくとも1種を含む、
請求項1記載の二次電池。
The base material layer includes at least one of polyethylene, polypropylene, and polytetrafluoroethylene,
The polymer material includes at least one of polyvinylidene fluoride, polyvinyl formal, polyacrylate, and methyl methacrylate,
The inorganic oxide includes at least one of aluminum oxide, silicon oxide, and titanium oxide.
The secondary battery according to claim 1.
前記正極、前記負極、前記セパレータおよび前記電解液はフィルム状の外装部材の内部に収納されている、
請求項1記載の二次電池。
The positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolytic solution are housed in a film-shaped exterior member.
The secondary battery according to claim 1.
リチウム二次電池である、
請求項1記載の二次電池。
Lithium secondary battery,
The secondary battery according to claim 1.
二次電池と、
その二次電池の使用状態を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極はリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
電池パック。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
A secondary battery,
A control unit for controlling the usage state of the secondary battery;
A switch unit for switching the usage state of the secondary battery according to an instruction of the control unit,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode opposed via a separator,
The positive electrode includes a lithium-containing compound;
The lithium-containing compound includes at least one of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2),
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Battery pack.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の使用状態を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極はリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
電動車両。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
A secondary battery,
A converter that converts electric power supplied from the secondary battery into driving force;
A drive unit that drives according to the driving force;
A control unit for controlling the usage state of the secondary battery,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode opposed via a separator,
The positive electrode includes a lithium-containing compound;
The lithium-containing compound includes at least one of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2),
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Electric vehicle.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される1または2以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極はリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
電力貯蔵システム。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
A secondary battery,
One or more electric devices supplied with power from the secondary battery;
A control unit for controlling power supply from the secondary battery to the electrical device,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode opposed via a separator,
The positive electrode includes a lithium-containing compound;
The lithium-containing compound includes at least one of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2),
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Power storage system.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極はリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
電動工具。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
A secondary battery,
A movable part to which electric power is supplied from the secondary battery,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode opposed via a separator,
The positive electrode includes a lithium-containing compound;
The lithium-containing compound includes at least one of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2),
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Electric tool.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は、セパレータを介して対向された正極および負極と共に、電解液を備え、
前記正極はリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物は、下記の式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物のうちの少なくとも一方を含み、
前記リチウム含有化合物の平均一次粒子径は0.05μm〜1μmであり、
前記セパレータは、多孔質の基材層と、高分子化合物層とを含み、
前記高分子化合物層は、前記基材層のうちの前記正極と対向する面および前記負極と対向する面のうちの少なくとも一方に塗布形成されていると共に、無機酸化物の粒子が分散された高分子材料を含み、
前記無機酸化物の平均一次粒子径は0.01μm〜5μmである、
電子機器。
LiM1PO4 ・・・(1)
(M1はFe、MnおよびCoのうちの少なくとも1種である。)
Li1+a (Mnb Nic Co1-b-c-d M2d 1-e 2 ・・・(2)
(M2はMg、Al、Zn、TiおよびVのうちの少なくとも1種であり、a〜eは0.05≦a<0.25、0.5≦b<0.7、0≦c<1−b、0.001≦d<0.05および−0.1≦e≦0.2を満たす。)
A secondary battery is provided as a power supply source,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode opposed via a separator,
The positive electrode includes a lithium-containing compound;
The lithium-containing compound includes at least one of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the formula (2),
The average primary particle size of the lithium-containing compound is 0.05 μm to 1 μm,
The separator includes a porous base material layer and a polymer compound layer,
The polymer compound layer is coated and formed on at least one of the surface facing the positive electrode and the surface facing the negative electrode in the base material layer, and the high molecular compound layer in which inorganic oxide particles are dispersed. Including molecular materials,
The average primary particle diameter of the inorganic oxide is 0.01 μm to 5 μm.
Electronics.
LiM1PO 4 (1)
(M1 is at least one of Fe, Mn and Co.)
Li 1 + a (Mn b Ni c Co 1-bcd M2 d ) 1-e O 2 (2)
(M2 is at least one of Mg, Al, Zn, Ti and V, and a to e are 0.05 ≦ a <0.25, 0.5 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1. -B, 0.001 ≦ d <0.05 and −0.1 ≦ e ≦ 0.2 are satisfied.)
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