JP2014078341A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery capable of obtaining discharge capacity having less deviation and high rate characteristics even if a positive electrode containing a plurality of kinds of active materials is used.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery includes: a positive electrode 20 in which a positive electrode mixture layer 5 is formed on a current collector 6; a negative electrode; and a nonaqueous electrolyte. The positive electrode mixture layer includes a first layer 11 containing only lithium manganite as an active material, and a second layer 12 containing only a second active material having higher thermal stability than lithium manganite.

Description

本発明は、非水電解質二次電池、より詳しくは、正極活物質が複数層構造を有する非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a positive electrode active material has a multi-layer structure.

ハイブリッド電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車、電気自動車に関する研究開発は、石油資源に対するエネルギー戦略や、大気汚染やCO排出などの環境に関する問題などから、近年精力的に行なわれている。他の二次電池に比べ、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、高エネルギー密度を有する二次電池の1つであることから、ハイブリッド電気自動車やプラグインハイブリッド電気自動車等の各種電気自動車の有力な電源候補とみられている。 Research and development related to hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and electric vehicles have been energetically conducted in recent years due to energy strategies for petroleum resources and environmental problems such as air pollution and CO 2 emissions. Compared to other secondary batteries, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are one of secondary batteries having a high energy density, so that hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, etc. It is considered as a potential power source candidate for various electric vehicles.

非水電解質二次電池における正極活物質の一つであるマンガン酸リチウムは、低コストと高レート特性の面において良好な特性を有する。しかしながら、容量や熱安定性の面では課題が残る。一方、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムは、容量と熱安定性の面で良好な特性を有する。しかしながら、コストの面では課題が残る。   Lithium manganate, which is one of the positive electrode active materials in the nonaqueous electrolyte secondary battery, has good characteristics in terms of low cost and high rate characteristics. However, problems remain in terms of capacity and thermal stability. On the other hand, lithium nickel cobalt manganate has good characteristics in terms of capacity and thermal stability. However, problems remain in terms of cost.

以上のことから、容量と熱安定性、レート特性、さらには、コスト面等を総合的に考慮して、正極活物質に、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムとマンガン酸リチウムとを混合して用いることが提案されている(特許文献1参照)。   From the above, in consideration of capacity, thermal stability, rate characteristics, and cost, etc., it is necessary to use a mixture of nickel cobalt lithium manganate and lithium manganate for the positive electrode active material. It has been proposed (see Patent Document 1).

特開2007−234349号公報JP 2007-234349 A

しかしながら、正極活物質に、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムとマンガン酸リチウムとを混合して用いる場合、異なる粒径や粒子形状、密度のため、混練によって両者を均一に分散させることは難しい。その結果、正極合剤層の面内方向に正極活物質を均一に分布させることが難しく、ばらつきの少ない放電容量と高レート特性をもつ非水電解質二次電池を得ることが難しいという問題がある。   However, when nickel cobalt lithium manganate and lithium manganate are mixed and used as the positive electrode active material, it is difficult to uniformly disperse them by kneading because of different particle sizes, particle shapes, and densities. As a result, it is difficult to uniformly distribute the positive electrode active material in the in-plane direction of the positive electrode mixture layer, and there is a problem that it is difficult to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery having a discharge capacity and high rate characteristics with little variation. .

そこで、本発明は、活物質を複数種類含んだ正極を用いても、ばらつきの少ない放電容量と高レート特性を得ることができる非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can obtain a discharge capacity and high rate characteristics with little variation even when a positive electrode containing a plurality of types of active materials is used.

本発明の発明者は、正極合剤層を、それぞれ異なる活物質を含む複数層からなる積層構造を備えるように構築することで、正極活物質を混練等により混合した正極合剤層を備えた非水電解質二次電池よりも性能向上が可能となることを見出した。   The inventor of the present invention includes a positive electrode mixture layer in which the positive electrode active material is mixed by kneading or the like by constructing the positive electrode mixture layer so as to have a laminated structure including a plurality of layers each including different active materials It has been found that the performance can be improved as compared with the nonaqueous electrolyte secondary battery.

上記を踏まえ、本発明は、集電体上に正極合剤層が形成された正極と、負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池において、前記正極合剤層が、活物質としてマンガン酸リチウムのみ含有する第一層と、活物質として、マンガン酸リチウムよりも熱安定性の高い第二の活物質のみを含有する第二層とを備えることを特徴とする。   Based on the above, the present invention provides a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer formed on a current collector, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, wherein the positive electrode mixture layer comprises an active material. A first layer containing only lithium manganate, and a second layer containing only a second active material having higher thermal stability than lithium manganate as an active material.

前記第二の活物質は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムであってもよい。   The second active material may be lithium nickel cobalt manganate.

前記正極合剤層におけるマンガン酸リチウムと前記第二の活物質との重量比が、マンガン酸リチウム30以上90以下に対し、前記第二の活物質10以上70以下であってもよい。   The weight ratio of lithium manganate to the second active material in the positive electrode mixture layer may be from 10 to 70 for the second active material with respect to 30 to 90 for the lithium manganate.

前記第一層および前記第二層は、導電助剤を含有し、前記第一層に含まれる導電助剤と前記第二層に含まれる導電助剤との重量比が、前記第一層の導電助剤10以上40以下に対し、前記第二層の導電助剤60以上90以下であってもよい。   The first layer and the second layer contain a conductive assistant, and the weight ratio of the conductive assistant contained in the first layer to the conductive assistant contained in the second layer is that of the first layer. The conductive aid of the second layer may be 60 or more and 90 or less with respect to 10 or more and 40 or less.

本発明の非水電解質二次電池によれば、活物質を複数種類含んだ正極を用いても、ばらつきの少ない放電容量と高レート特性を得ることができる。   According to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, even when a positive electrode containing a plurality of types of active materials is used, a discharge capacity and high rate characteristics with little variation can be obtained.

本発明の一実施形態の非水電解質二次電池を分解して示す模式図である。It is a schematic diagram which decomposes | disassembles and shows the nonaqueous electrolyte secondary battery of one Embodiment of this invention. 同非水電解質二次電池の正極を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the positive electrode of the same nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明の一実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態の非水電解質二次電池50を分解して示す模式図である。非水電解質二次電池50は、正極合剤層5および集電体6を有する正極20と、負極合剤層3および集電体2を有する負極30と、正極20と負極30との間に介装されて電子を伝導させずイオンのみを伝導させるセパレータ4と、これらを封止する外装体40とを備えている。外装体40は正極缶9と負極缶1に別れており、正極缶9と負極缶1とがポリプロピレン等で形成されたパッキン8を挟んで密閉状態に固定される。また、ギャップおよびスタック圧の調整のために、必要に応じてステンレススペーサ7およびウェブワッシャ10が配置されてもよい。外装体40の内部空間には、図示しない電解液(非水電解質)が満たされている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is an exploded schematic view showing the nonaqueous electrolyte secondary battery 50 of the present embodiment. The nonaqueous electrolyte secondary battery 50 includes a positive electrode 20 having the positive electrode mixture layer 5 and the current collector 6, a negative electrode 30 having the negative electrode mixture layer 3 and the current collector 2, and the positive electrode 20 and the negative electrode 30. It is provided with a separator 4 that is interposed and conducts only ions without conducting electrons, and an exterior body 40 that seals them. The outer package 40 is divided into a positive electrode can 9 and a negative electrode can 1, and the positive electrode can 9 and the negative electrode can 1 are fixed in a sealed state with a packing 8 formed of polypropylene or the like. Further, a stainless steel spacer 7 and a web washer 10 may be arranged as necessary for adjusting the gap and the stack pressure. The interior space of the exterior body 40 is filled with an electrolyte solution (not shown) (not shown).

図2は、正極20を拡大して示す図である。正極合剤層5は、活物質としてマンガン酸リチウムのみを含有する第一層11と、活物質として、マンガン酸リチウムよりも熱安定性に優れたニッケルコバルトマンガン酸リチウム(第二の活物質)のみを含有する第二層12とを有する。これにより、正極合剤層5は、それぞれの層で含有する活物質が異なる二層構造とされている。
集電体6としては、例えばアルミニウム箔等の公知の各種材料を用いることができる。
FIG. 2 is an enlarged view showing the positive electrode 20. The positive electrode mixture layer 5 includes a first layer 11 containing only lithium manganate as an active material, and a nickel cobalt lithium manganate (second active material) superior in thermal stability to lithium manganate as an active material. And the second layer 12 containing only. Thereby, the positive mix layer 5 is made into the two-layer structure from which the active material contained in each layer differs.
As the current collector 6, various known materials such as aluminum foil can be used.

第二層12は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムと導電助剤とを、NMP(N−メチル−2−ピロリドン、N−methylpyrrolidone)を含むバインダー溶液中に加えて混合して得られたスラリを、集電体6上に塗布、乾燥して形成されている。塗布および乾燥の方法には特に制限はなく、公知の各種方法を用いることができる。
第二層12の、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムと導電助剤、およびバインダーの混合比率は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムが70〜93重量%、カーボン粒子が5〜20重量%、バインダーが2〜10重量%となる範囲内で適宜設定することができる。
The second layer 12 is a slurry obtained by adding nickel cobalt lithium manganate and a conductive additive to a binder solution containing NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and mixing them. It is formed by applying and drying on the electric body 6. There is no restriction | limiting in particular in the method of application | coating and drying, A well-known various method can be used.
The mixing ratio of the nickel cobalt lithium manganate, the conductive additive, and the binder in the second layer 12 is 70 to 93 wt% for nickel cobalt lithium manganate, 5 to 20 wt% for carbon particles, and 2 to 10 wt% for the binder. % Can be set as appropriate within the range of%.

第二層12に含有させる第二の活物質としては、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムの他に、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム等を用いることができる。また、正極合剤層におけるマンガン酸リチウムと第二の活物質との比率は、非水電解質二次電池に求める容量、熱安定性、レート特性、コスト等の各種要素を考慮して適宜設定することができるが、重量比で、マンガン酸リチウム30以上90以下に対し、前記第二の活物質10以上70以下となる範囲で調節されるのが好ましい。   As a 2nd active material contained in the 2nd layer 12, nickel cobalt lithium aluminum oxide etc. other than nickel cobalt lithium manganate can be used. The ratio of lithium manganate to the second active material in the positive electrode mixture layer is appropriately set in consideration of various factors such as capacity, thermal stability, rate characteristics, and cost required for the non-aqueous electrolyte secondary battery. However, it is preferable to adjust the weight ratio so that the second active material is 10 to 70 with respect to the lithium manganate 30 to 90.

第一層11は、マンガン酸リチウムと導電助剤とをNMPを含むバインダー溶液中に加えて混合して得られたスラリを、第二層12上に塗布、乾燥して形成されている。塗布および乾燥の方法には特に制限はなく、公知の各種方法を用いることができる。また、導電助剤およびバインダーとしては、第二層と同様の物を用いることができる。
第一層11の、マンガン酸リチウムと導電助剤、およびバインダーの混合比率は、マンガン酸リチウムが85〜93重量%、カーボン粒子が2〜10重量%、バインダーが5〜10重量%である。
The first layer 11 is formed by applying and drying a slurry obtained by adding lithium manganate and a conductive additive to a binder solution containing NMP and mixing them on the second layer 12 and drying. There is no restriction | limiting in particular in the method of application | coating and drying, A well-known various method can be used. Moreover, as a conductive support agent and a binder, the thing similar to a 2nd layer can be used.
The mixing ratio of the lithium manganate, the conductive additive, and the binder in the first layer 11 is 85 to 93% by weight of lithium manganate, 2 to 10% by weight of carbon particles, and 5 to 10% by weight of binder.

第一層11および第二層12の形成に用いる導電助剤は、正極20の電気伝導性を改善するために用いられるものであり、カーボンブラックや天然黒鉛、人造黒鉛、酸化チタンや酸化ルテニウムなどの金属酸化物、金属ファイバーなどを使用することができる。中でもストラクチャー構造を呈するカーボンブラックが好ましく、特にその一種であるファーネスブラックやケッチェンブラック、アセチレンブラック等が好ましく用いられる。尚、カーボンブラックとその他の導電剤、例えば黒鉛、との混合系も好ましく用いられる。   The conductive aid used for forming the first layer 11 and the second layer 12 is used to improve the electrical conductivity of the positive electrode 20, and includes carbon black, natural graphite, artificial graphite, titanium oxide, ruthenium oxide, and the like. Metal oxides, metal fibers, and the like can be used. Among them, carbon black having a structure structure is preferable, and furnace black, ketjen black, acetylene black, etc., which are one of them, are particularly preferably used. A mixed system of carbon black and other conductive agent such as graphite is also preferably used.

バインダーとしては、非水系のバインダーであるポリフッ化ビニリデンを好適に用いることができる。スチレンブタジエンラテックス等の水系バインダーを用いることも可能であるが、その場合は、分散剤として、カルボキシメチルセルロース等を用いるのが好ましい。   As the binder, polyvinylidene fluoride which is a non-aqueous binder can be suitably used. Although an aqueous binder such as styrene butadiene latex can be used, in that case, it is preferable to use carboxymethyl cellulose or the like as a dispersant.

負極合剤層3は、負極活物質とバインダー、さらに分散剤を水の中に加え、攪拌して得られたスラリを集電体2上に塗布、乾燥して形成されている。
負極活物質としては、天然黒鉛やコークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、人造黒鉛、非晶質黒鉛等の各種カーボン粒子を用いることができる。負極30の集電体2としては、例えば銅箔等を用いることができる。
負極合剤層3における負極活物質、バインダー、および分散剤の混合比率は、例えば負極活物質が96〜99重量%、バインダーが0.1〜2重量%、分散剤が0.1〜2重量%である。一般にカーボン粒子は、活物質と導電助剤の両方の機能を発揮するが、活物質と導電助剤をそれぞれ異なったカーボン粒子としてもよい。
The negative electrode mixture layer 3 is formed by adding a negative electrode active material, a binder, and a dispersant to water, and applying and drying a slurry obtained by stirring on the current collector 2.
As the negative electrode active material, various carbon particles such as natural graphite, coke, graphitized carbon, carbon fiber, spherical carbon, artificial graphite, and amorphous graphite can be used. As the current collector 2 of the negative electrode 30, for example, a copper foil or the like can be used.
The mixing ratio of the negative electrode active material, the binder, and the dispersant in the negative electrode mixture layer 3 is, for example, 96 to 99 wt% for the negative electrode active material, 0.1 to 2 wt% for the binder, and 0.1 to 2 wt% for the dispersant. %. In general, the carbon particles exhibit both functions of the active material and the conductive additive, but the active material and the conductive additive may be different carbon particles.

外装体の内部を満たす電解液の溶媒としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの低粘度の鎖状炭酸エステルと、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの高誘電率の環状炭酸エステル、γ‐ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンメチルアセテート、メチルプロピオネート、ビニレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、スルホランおよびこれらの混合溶媒等を挙げることができる。
また、電解液に含まれる電解質には、特に制限がなく、LiClO、LiBF、LiAsF、LiPF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiI、LiAlCl等およびそれらの混合物等が挙げられる。好ましくは、LiBF、LiPFのうちの1種または2種以上を混合したリチウム塩がよい。
Solvents for the electrolyte solution that fills the interior of the outer package include low-viscosity chain carbonates such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, and high-permittivity cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, and γ-butyrolactone. 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one methyl acetate, methyl propionate, vinylene carbonate, dimethylformamide, sulfolane, and mixed solvents thereof. it can.
Further, the electrolyte contained in the electrolyte solution, not particularly limited, LiClO 4, LiBF 4, LiAsF 6, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiI, LiAlCl 4 , etc. and their A mixture etc. are mentioned. Preferably, a lithium salt obtained by mixing one or more of LiBF 4 and LiPF 6 is preferable.

セパレータ4としては、公知の各種の物を用いることができる。また、非水電解質二次電池50の基本構造は、特に制限されず、円筒型や角型など、用途に応じて適宜選択することができる。正極20及び負極30の層数も、単層でも複数層でもよい。また、複数層の重ね方は、積層型や巻回型でもよい。   Various known materials can be used as the separator 4. Further, the basic structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery 50 is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the application, such as a cylindrical shape or a rectangular shape. The number of layers of the positive electrode 20 and the negative electrode 30 may be a single layer or a plurality of layers. Further, the method of stacking a plurality of layers may be a stacked type or a wound type.

上記のように構成された本実施形態の非水電解質二次電池50では、正極合剤層5が第一層11および第二層12を有し、それぞれの層は、互いに異なる1種類の活物質のみを含有している。したがって、各層を形成するスラリを別々に調製することができるため、異なる2種の正極活物質を混合したスラリで単層構造の正極合剤層を形成する場合よりも、スラリを塗布した塗膜中における各活物質の分布バラつき、特に面内方向(塗膜の厚さ方向)における分布のバラつきを抑えることができる。その結果、第一層11および第二層12のいずれにおいても活物質を均一に分散させて正極合剤層を形成することができ、複数種類の活物質を用いつつも、放電容量のバラつきを抑えることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery 50 of the present embodiment configured as described above, the positive electrode mixture layer 5 includes the first layer 11 and the second layer 12, and each layer has one type of active material different from each other. Contains only substances. Therefore, since the slurry for forming each layer can be prepared separately, the coating film to which the slurry is applied rather than the case where the positive electrode mixture layer having a single layer structure is formed with the slurry in which two different types of positive electrode active materials are mixed. The distribution variation of each active material in the inside, particularly the distribution variation in the in-plane direction (thickness direction of the coating film) can be suppressed. As a result, the active material can be uniformly dispersed in both the first layer 11 and the second layer 12 to form a positive electrode mixture layer, and the discharge capacity varies while using multiple types of active materials. Can be suppressed.

また、第二層の活物質として、マンガン酸リチウムよりも熱安定性に優れた物質を用いることにより、コストと熱安定性等のバランスが良い正極を構成することができる。
ここで、第二層の活物質としてニッケルコバルトマンガン酸リチウムを用いる場合は、第一層11よりも高い混合比で導電助剤をスラリに混合することにより、第二層の電気抵抗を効率よく低下させて、正極全体の性能を効率よく向上させることができる。第一層11に含まれる導電助剤と第二層12に含まれる導電助剤との比率(重量比)は、第一層11中の導電助剤10以上40以下に対し、第二層12中の導電助剤60以上90以下となるような範囲で適宜調節するのが好ましい。なお、第一層の導電助剤と第二層の導電助剤とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Further, by using a material having better thermal stability than lithium manganate as the second layer active material, a positive electrode having a good balance between cost and thermal stability can be formed.
Here, when nickel cobalt lithium manganate is used as the active material of the second layer, the electrical resistance of the second layer can be efficiently reduced by mixing the conductive additive into the slurry at a higher mixing ratio than the first layer 11. It is possible to improve the performance of the whole positive electrode by reducing the efficiency. The ratio (weight ratio) between the conductive auxiliary agent contained in the first layer 11 and the conductive auxiliary agent contained in the second layer 12 is in the second layer 12 with respect to the conductive auxiliary agent 10 to 40 in the first layer 11. It is preferable to adjust appropriately in the range which is set to 60 or more and 90 or less. Note that the conductive aid for the first layer and the conductive aid for the second layer may be the same or different.

本実施形態の非水電解質二次電池について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
(実施例1)
正極の集電体として、厚さ15μmのアルミ箔を使用した。正極活物質にニッケルコバルトマンガン酸リチウムを用いたスラリを6.1mg/cmの目付量になるように、集電体上にドクターブレードにて塗布し、120℃で30分加熱乾燥して第二層となる層を形成した。次に、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いたスラリを14.2mg/cmの目付量になるように、第二層上に塗布し、120℃で30分加熱乾燥して第一層となる層を形成した。これを、密度が2.4g/cmになるようプレスして、第一層および第二層を有する正極合剤層を形成し、正極を作製した。
The nonaqueous electrolyte secondary battery of this embodiment will be described in more detail using examples.
Example 1
An aluminum foil having a thickness of 15 μm was used as a positive electrode current collector. A slurry using nickel cobalt lithium manganate as the positive electrode active material was applied onto the current collector with a doctor blade so as to have a basis weight of 6.1 mg / cm 2 , dried by heating at 120 ° C. for 30 minutes. Two layers were formed. Next, a slurry using lithium manganate as the positive electrode active material was applied on the second layer so as to have a basis weight of 14.2 mg / cm 2 , and dried by heating at 120 ° C. for 30 minutes. A layer was formed. This was pressed to a density of 2.4 g / cm 3 to form a positive electrode mixture layer having a first layer and a second layer, and a positive electrode was produced.

第二層を形成するためのスラリは、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム92.6重量%、導電助剤としてのアセチレンブラック4.6重量%、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン2.8重量%を混合し、NMPを加えて、固形分が60%となるように調製して作製した。
第一層を形成するためのスラリは、マンガン酸リチウム92.6重量%、アセチレンブラック4.6重量%、ポリフッ化ビニリデン2.8重量%で混合し、NMPを加えて、固形分が60%となるように調製して作製した。
The slurry for forming the second layer is a mixture of 92.6% by weight of nickel cobalt lithium manganate, 4.6% by weight of acetylene black as a conductive additive, and 2.8% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, NMP was added to prepare a solid content of 60%.
The slurry for forming the first layer was mixed with 92.6% by weight of lithium manganate, 4.6% by weight of acetylene black and 2.8% by weight of polyvinylidene fluoride, and NMP was added to obtain a solid content of 60%. It prepared so that it might become.

得られた正極を直径15mmの円形に打ち抜き、直径16mmの円板に打ち抜いたLi箔を負極としてコインセルを作製し、実施例1の非水電解質二次電池とした。セパレータとしては、セルガード社製の型番2200を用い、電解液は、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の3:7(v/v)の混合溶液に、LiPFを1Mとなるように加えたものを使用した。
実施例1の正極において、活物質の重量比は、第一層のマンガン酸リチウム70に対して、第二層のニッケルコバルトマンガン酸リチウム30であった。
The obtained positive electrode was punched into a circle having a diameter of 15 mm, and a coin cell was manufactured using a Li foil punched into a disk having a diameter of 16 mm as a negative electrode, whereby a nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 1 was obtained. As the separator, model number 2200 manufactured by Celgard was used, and the electrolyte was a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) 3: 7 (v / v), and LiPF 6 was 1M. What was added was used.
In the positive electrode of Example 1, the weight ratio of the active material was the second layer nickel cobalt lithium manganate 30 to the first layer lithium manganate 70.

(実施例2)
第二層を形成するためのスラリは、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム75.5重量%、アセチレンブラック15.1重量%、ポリフッ化ビニリデン9.4重量%を混合し、NMPを加えて、固形分が60%となるように調製して作製した。第一層を形成するためのスラリは、実施例1と同一のものを用いた。
(Example 2)
The slurry for forming the second layer was prepared by mixing 75.5% by weight of nickel cobalt lithium manganate, 15.1% by weight of acetylene black, and 9.4% by weight of polyvinylidene fluoride, adding NMP, It was prepared and prepared so as to be 60%. The same slurry as in Example 1 was used as the slurry for forming the first layer.

実施例1と同様の集電体上に、第二層を形成するためのスラリを7.0mg/cmの目付量になるように塗布し、120℃で30分加熱乾燥して第二層となる層を形成した。次に、第一層を形成するためのスラリを13.3mg/cmの目付量になるように、第二層上に塗布し、120℃で30分加熱乾燥して第一層となる層を形成した。 A slurry for forming the second layer was applied on the same current collector as in Example 1 so that the basis weight was 7.0 mg / cm 2 , and dried by heating at 120 ° C. for 30 minutes. A layer was formed. Next, a slurry for forming the first layer is applied on the second layer so as to have a basis weight of 13.3 mg / cm 2 , and is heated and dried at 120 ° C. for 30 minutes to become the first layer. Formed.

その他の点は実施例1と同様の手順でコインセルを作製し、実施例2の非水電解質二次電池とした。
実施例2の正極において、活物質の重量比は、実施例1と同一であった。また、各層が含有する導電助剤の重量比は、第二層63に対して第一層37であった。
In other respects, a coin cell was produced in the same procedure as in Example 1, and the nonaqueous electrolyte secondary battery in Example 2 was obtained.
In the positive electrode of Example 2, the weight ratio of the active material was the same as that of Example 1. The weight ratio of the conductive assistant contained in each layer was the first layer 37 with respect to the second layer 63.

(比較例)
正極合剤層を、2種類の活物質を含む単層構造として比較例の非水電解質二次電池を作製した。
正極合剤層を形成するためのスラリは、マンガン酸リチウム64.8重量%、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム27.8重量%、アセチレンブラック4.6重量%、ポリフッ化ビニリデン2.8重量%を混合し、NMPを加えて、固形分が60%となるように調製して作製した。
このスラリを、実施例1と同様の集電体上に20.3 mg/cmの目付量になるように、アルミ箔上に塗布し、120℃で30分加熱乾燥した。加熱乾燥後、密度が2.4g/cmになるようプレスして正極合剤層を形成した。
その他の点は実施例1と同様の手順でコインセルを作製し、比較例の非水電解質二次電池とした。比較例の正極において、活物質の重量比は、実施例1と同一であった。
(Comparative example)
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the comparative example was produced by making the positive electrode mixture layer into a single layer structure containing two types of active materials.
The slurry for forming the positive electrode mixture layer is a mixture of 64.8% by weight of lithium manganate, 27.8% by weight of nickel cobalt lithium manganate, 4.6% by weight of acetylene black, and 2.8% by weight of polyvinylidene fluoride. NMP was added to prepare a solid content of 60%.
This slurry was applied onto an aluminum foil so as to have a basis weight of 20.3 mg / cm 2 on the same current collector as in Example 1, and dried by heating at 120 ° C. for 30 minutes. After drying by heating, the mixture was pressed to a density of 2.4 g / cm 3 to form a positive electrode mixture layer.
In other respects, a coin cell was produced in the same procedure as in Example 1, and a non-aqueous electrolyte secondary battery of a comparative example was obtained. In the positive electrode of the comparative example, the weight ratio of the active material was the same as in Example 1.

(充放電試験)
充放電は、3.0V〜4.25Vのサイクルで行い、4段階の異なる電流密度(0.2C、1.0C、2.0C、4.0C)において放電容量を評価した。
結果を表1に示す。なお、表1における数値は平均値であり、カッコ内の数字は標準偏差を示す。
(Charge / discharge test)
Charging / discharging was performed in a cycle of 3.0 V to 4.25 V, and the discharge capacity was evaluated at four different current densities (0.2 C, 1.0 C, 2.0 C, 4.0 C).
The results are shown in Table 1. In addition, the numerical value in Table 1 is an average value, and the number in parenthesis shows a standard deviation.

Figure 2014078341
Figure 2014078341

表1に示すように、実施例1の電池では、0.2Cでの放電容量が115.9mAh/gであったのに対し、比較例の電池では、0.2Cでの放電容量が112.2mAh/gであり、大きな差は見られなかった。しかし、標準偏差は、実施例1で0.56であり、比較例1で1.11であった。このことにより、本発明が、放電容量のばらつき抑制に効果があることが確認された。   As shown in Table 1, the battery of Example 1 had a discharge capacity at 0.2C of 115.9 mAh / g, whereas the battery of the comparative example had a discharge capacity of 0.2. It was 2 mAh / g, and no significant difference was observed. However, the standard deviation was 0.56 in Example 1 and 1.11 in Comparative Example 1. Thus, it was confirmed that the present invention is effective in suppressing variation in discharge capacity.

また、比較例では、高レートの4.0Cになると放電容量が62.8mAh/gと大きく低下したのに対し、実施例1および実施例2では、4.0Cでも90mAh/g台の放電容量が保持され、優れたレート特性を示した。
ここで、実施例2の電池では、4.0Cでの放電容量が95.8mAh/gであったのに対し、実施例1の電池では、4.0Cでの放電容量が91.9mAh/gであった。標準偏差は、実施例2で3.53であり、実施例1で4.52であった。このことから、本発明では第二層に第一層よりも多くの導電助剤を混合することにより、さらにレート特性を向上させることができることが確認された。
In the comparative example, the discharge capacity was greatly reduced to 62.8 mAh / g when the high rate was 4.0 C, whereas in Examples 1 and 2, the discharge capacity was in the order of 90 mAh / g even at 4.0 C. Was maintained and showed excellent rate characteristics.
Here, in the battery of Example 2, the discharge capacity at 4.0 C was 95.8 mAh / g, whereas in the battery of Example 1, the discharge capacity at 4.0 C was 91.9 mAh / g. Met. The standard deviation was 3.53 in Example 2 and 4.52 in Example 1. From this, in the present invention, it was confirmed that the rate characteristics can be further improved by mixing more conductive assistant in the second layer than in the first layer.

以上、本発明について、実施形態および実施例を用いて説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態および実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment and an Example, the technical scope of this invention is not limited to the content of the said embodiment and Example, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, Various changes can be added to or deleted from the components.

例えば、本発明において、正極合剤層の第一層および第二層は、いずれが集電体上に形成されてもよい。すなわち、第一層が集電体上に形成され、第二層が第一層上に形成されてもよい。
また、正極合剤層は集電体の両面に形成されてもよい。
For example, in the present invention, any of the first layer and the second layer of the positive electrode mixture layer may be formed on the current collector. That is, the first layer may be formed on the current collector and the second layer may be formed on the first layer.
The positive electrode mixture layer may be formed on both sides of the current collector.

さらに、第一層および第二層のいずれとも異なる活物質を一種類のみ含有する第三層を備えるように正極合剤層を構成してもよい。   Further, the positive electrode mixture layer may be configured to include a third layer containing only one type of active material different from both the first layer and the second layer.

1 負極缶
2 集電体(負極の)
3 負極合剤層
4 セパレータ
5 正極合剤層
6 集電体(正極の)
7 ステンレススペーサ
8 パッキン
9 正極缶
10 ウェブワッシャ
11 第一層
12 第二層
20 正極
30 負極
50 非水電解質二次電池
1 Negative electrode can 2 Current collector (of negative electrode)
3 Negative electrode mixture layer 4 Separator 5 Positive electrode mixture layer 6 Current collector (for positive electrode)
7 Stainless steel spacer 8 Packing 9 Positive electrode can 10 Web washer 11 First layer 12 Second layer 20 Positive electrode 30 Negative electrode 50 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Claims (4)

集電体上に正極合剤層が形成された正極と、負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池において、
前記正極合剤層が、活物質としてマンガン酸リチウムのみ含有する第一層と、活物質として、マンガン酸リチウムよりも熱安定性の高い第二の活物質のみを含有する第二層とを備えることを特徴とする非水電解質二次電池。
In a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer formed on a current collector, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode mixture layer includes a first layer containing only lithium manganate as an active material, and a second layer containing only a second active material having higher thermal stability than lithium manganate as an active material. A non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記第二の活物質は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムであることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the second active material is nickel cobalt lithium manganate. 前記正極合剤層におけるマンガン酸リチウムと前記第二の活物質との重量比が、マンガン酸リチウム30以上90以下に対し、前記第二の活物質10以上70以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。   The weight ratio of lithium manganate to the second active material in the positive electrode mixture layer is 10 to 70 for the second active material with respect to 30 to 90 for lithium manganate. Item 3. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to Item 1 or 2. 前記第一層および前記第二層は、導電助剤を含有し、前記第一層に含まれる導電助剤と前記第二層に含まれる導電助剤との重量比が、前記第一層の導電助剤10以上40以下に対し、前記第二層の導電助剤60以上90以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The first layer and the second layer contain a conductive assistant, and the weight ratio of the conductive assistant contained in the first layer to the conductive assistant contained in the second layer is that of the first layer. 4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the second layer of the conductive auxiliary is 60 to 90 with respect to the conductive auxiliary of 10 to 40. 5.
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