JP2014194842A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous secondary battery superior in discharge capacity and cycle characteristics.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises: a positive electrode including a positive electrode active material including at least one foreign element selected from a group consisting of W, Nb, B, Zr and V; a negative electrode having a first layer including a carbon material as an active material and formed on a negative electrode current collector surface, and a second layer including lithium titanate as an active material and formed on the first layer; a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode; and a nonaqueous electrolyte. The second layer has a thickness as large as 1-25% of the thickness of the first layer. The second layer includes a conducting agent which accounts for 3% or less in mass to 100 pts.mass of the lithium titanate.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、高容量で高エネルギー密度を有し、小型化および軽量化が容易であることから、たとえば、携帯用小型電子機器の電源として汎用されている。携帯用小型電子機器には、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯ゲーム機などがある。   Lithium ion secondary batteries have high capacity, high energy density, and are easy to reduce in size and weight, and are therefore widely used as power sources for portable small electronic devices, for example. Examples of portable small electronic devices include mobile phones, personal digital assistants (PDAs), notebook personal computers, video cameras, and portable game machines.

代表的なリチウムイオン二次電池は、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物を含有する正極、負極活物質として炭素材料を含有する負極およびポリオレフィン製多孔質膜(セパレータ)を備える。機器の小型化、軽量化に伴い、リチウムイオン二次電池の更なる高エネルギー密度化に対する需要が強まっており、従来の電池設計では、容量が頭打ちになりつつある中、リチウムイオン二次電池の長寿命・高出力・高充電電圧化へ向けた研究が広く行われている。   A typical lithium ion secondary battery includes a positive electrode containing a lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material, a negative electrode containing a carbon material as a negative electrode active material, and a polyolefin porous membrane (separator). As devices become smaller and lighter, demand for further increases in energy density of lithium ion secondary batteries is increasing. With conventional battery designs, the capacity is approaching the limit. Researches for long life, high output, and high charging voltage are widely conducted.

特許文献1では、異種元素を含む正極活物質を採用することにより、電池の放電容量が向上することが開示されている。   Patent Document 1 discloses that the discharge capacity of a battery is improved by employing a positive electrode active material containing a different element.

また、金属溶出による電池容量の低下を抑制することを目的とし、特許文献2では、負極活物質にチタン酸リチウムを採用したリチウムイオン二次電池が開示されている。   Further, for the purpose of suppressing a decrease in battery capacity due to metal elution, Patent Document 2 discloses a lithium ion secondary battery that employs lithium titanate as a negative electrode active material.

また、高容量で長寿命のリチウムイオン二次電池を提供することを目的として、特許文献3では、負極に炭素材料層と、その表面にチタン酸リチウム層とを設けた負極材料を採用したリチウムイオン二次電池が開示されている。   In addition, for the purpose of providing a high-capacity and long-life lithium ion secondary battery, Patent Document 3 discloses a lithium material employing a negative electrode material in which a carbon material layer is provided on the negative electrode and a lithium titanate layer is provided on the surface thereof. An ion secondary battery is disclosed.

特開2006−185794号公報JP 2006-185794 A 特開平6−275263号公報JP-A-6-275263 特開2010−537389号公報JP 2010-537389 A

リチウムイオン二次電池の充電電圧を高くするために、異種元素を含む正極活物質を用いると、炭素材料を負極に採用した場合、正極に含まれる異種元素が溶出し、負極表面に溶出した異種金属が析出することにより、内部短絡を引き起こし、サイクル特性が低下する問題がある。   If a positive electrode active material containing a different element is used to increase the charging voltage of a lithium ion secondary battery, the different element contained in the positive electrode is eluted when the carbon material is used for the negative electrode, and the different kind of material eluted on the negative electrode surface. When the metal is deposited, there is a problem that an internal short circuit is caused and cycle characteristics are deteriorated.

一方、負極にチタン酸リチウムを用いた場合においては、チタン酸リチウムのレドックス電位(酸化還元電位)が高いために良好な皮膜形成が不十分となり、充放電サイクル中に非水電解液が分解することによりガスが発生し、サイクル劣化が起こる。さらに、チタン酸リチウムは理論容量が低いため、電池の容量自体が低下してしまう。   On the other hand, when lithium titanate is used for the negative electrode, since the redox potential (oxidation-reduction potential) of lithium titanate is high, good film formation is insufficient, and the nonaqueous electrolyte is decomposed during the charge / discharge cycle. As a result, gas is generated and cycle deterioration occurs. Furthermore, since lithium titanate has a low theoretical capacity, the capacity of the battery itself is reduced.

本発明は、高充電電圧でサイクルさせたリチウムイオン二次電池において、電池の容量とサイクル特性とを向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to improve battery capacity and cycle characteristics in a lithium ion secondary battery cycled at a high charge voltage.

そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、正極に異種元素を含む正極材料を採用したリチウムイオン二次電池を高充電電圧でサイクルさせた場合において、負極に炭素材料層と、炭素材料層の上にチタン酸リチウム層を設けた複数層の構成を採用することにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、リチウムイオン二次電池の容量とサイクル特性が向上することを見出した。   Therefore, as a result of intensive studies, the inventors have made a carbon material layer and a carbon material layer on the negative electrode when a lithium ion secondary battery employing a positive electrode material containing a different element in the positive electrode is cycled at a high charge voltage. It has been found that by adopting a multi-layer structure in which a lithium titanate layer is provided on the surface, the redox potential of lithium titanate can be lowered, and the capacity and cycle characteristics of a lithium ion secondary battery are improved. .

そして、さらに、チタン酸リチウム層の厚みと、導電剤量とを最適化することにより、チタン酸リチウム層に異種元素を析出させることで、非水電解液の分解を抑制することができ、その結果、サイクル特性が向上することを見出した。   Further, by optimizing the thickness of the lithium titanate layer and the amount of the conductive agent, it is possible to suppress the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution by precipitating different elements in the lithium titanate layer, As a result, it was found that cycle characteristics were improved.

すなわち、本発明は、異種元素を含む正極活物質を正極に採用し、負極集電体の表面に形成された炭素材料を活物質とする第一の層と、第一の層の上にチタン酸リチウムを活物質とする第二の層を設けた負極を採用したリチウムイオン二次電池であって、異種元素はタングステン、ニオブ、ホウ素、ジルコニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも一種の異種元素を含み、第二の層は第一の層に対して1%以上25%以下の厚さを有し、第二の層に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部以下とすることにより、第二の層に異種元素を析出させ、非水電解液の分解を抑制することができ、その結果電池の高電圧充電した場合であっても、電池の容量とサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる。   That is, the present invention employs a positive electrode active material containing a different element as a positive electrode, a first layer using a carbon material formed on the surface of the negative electrode current collector as an active material, and titanium on the first layer. A lithium ion secondary battery employing a negative electrode provided with a second layer comprising lithium acid as an active material, wherein the different element is at least one kind selected from the group consisting of tungsten, niobium, boron, zirconium and vanadium The second layer has a thickness of 1% to 25% with respect to the first layer, and the amount of the conductive agent contained in the second layer is 100 parts by mass of lithium titanate. By setting the amount to 3 parts by mass or less, the dissimilar elements can be deposited in the second layer and the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed. As a result, even when the battery is charged at a high voltage, the capacity of the battery Lithium ion with excellent cycle characteristics It is possible to obtain a battery.

本発明によれば、高電圧充電したリチウムイオン二次電池において、充放電時における非水電解液の分解を抑制することができ、電池の容量とサイクル特性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the lithium ion secondary battery charged by high voltage, decomposition | disassembly of the non-aqueous electrolyte at the time of charging / discharging can be suppressed, and the capacity | capacitance and cycling characteristics of a battery can be improved.

本発明の一実施形態における負極材料の断面模式図Schematic cross-sectional view of a negative electrode material in one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態におけるリチウムイオン二次電池の断面模式図1 is a schematic cross-sectional view of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.

はじめに、本発明に用いたリチウムイオン二次電池用正極について説明する。   First, the positive electrode for a lithium ion secondary battery used in the present invention will be described.

リチウムイオン二次電池用正極は、正極集電体と、正極集電体の表面に形成された正極活物質層とを備え、正極活物質が異種添加元素を含むことを特徴とする。   A positive electrode for a lithium ion secondary battery includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on a surface of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material includes a different additive element.

正極集電体としては、リチウムイオン二次電池の正極に用いられる集電体が特に限定なく挙げられる。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金などを、箔、膜、フィルム、シートなどの形態で用いることができる。正極集電体の厚みは、通常1〜500μmであって、リチウムイオン二次電池の容量、サイズなどに応じて適宜設定することができる。   As the positive electrode current collector, a current collector used for a positive electrode of a lithium ion secondary battery is not particularly limited. Specifically, aluminum, an aluminum alloy, or the like can be used in the form of a foil, a film, a film, a sheet, or the like. The thickness of the positive electrode current collector is usually 1 to 500 μm, and can be appropriately set according to the capacity and size of the lithium ion secondary battery.

正極活物質層は、例えば、リチウムニッケル複合酸化物と、結着剤と、分散媒と、必要に応じて導電剤などの添加剤とを混合して、正極合剤スラリーを調製した後、得られた正極合剤スラリーを正極集電体の表面に塗布して、乾燥および圧延することにより形成できる。   The positive electrode active material layer is obtained, for example, by mixing a lithium nickel composite oxide, a binder, a dispersion medium, and an additive such as a conductive agent as necessary to prepare a positive electrode mixture slurry. The obtained positive electrode mixture slurry can be applied to the surface of the positive electrode current collector, dried and rolled.

結着剤としては、リチウムイオン二次電池に用いられる結着剤を特に限定なく挙げることができる。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンおよびその変性体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリ
デン−テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ポリマー、スチレン−ブタジエンゴムなどのゴム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。導電剤としては、リチウムイオン二次電池に用いられる導電剤を特に限定なく挙げることができる。具体的には、黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などが挙げられる。
As a binder, the binder used for a lithium ion secondary battery can be mentioned without particular limitation. Specifically, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride and modified products thereof, fluorine-containing polymers such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, styrene-butadiene rubber, etc. And polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, and the like. These can be used individually by 1 type and can also be used in combination of 2 or more type. As the conductive agent, a conductive agent used for a lithium ion secondary battery can be mentioned without particular limitation. Specifically, carbon blacks such as graphites, acetylene black, ketjen black, furnace black, lamp black and thermal black, carbon fibers, metal fibers and the like can be mentioned.

異種元素としては、タングステン、ニオブ、ホウ素、ジルコニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも一種の異種元素を含む化合物である。   The different element is a compound containing at least one different element selected from the group consisting of tungsten, niobium, boron, zirconium and vanadium.

以下に、前述の異種元素の導入方法について説明する。   Below, the introduction method of the above-mentioned different element is demonstrated.

第一の方法としては、リチウムニッケル複合酸化物の表面に、異種元素を付着させる方法があげられる。   As a first method, there is a method of attaching a different element to the surface of the lithium nickel composite oxide.

例えば、異種元素を含むエトキシド化合物をエタノールなどの溶媒に溶解させることにより異種元素を含む溶液を調整した後、リチウムニッケル複合酸化物を前記異種元素を含む溶液に分散させ、加温することにより完全に溶媒を除去する。その後、得られた異種元素とリチウムニッケル複合酸化物の混合物を、加熱処理することにより、異種元素を含むリチウムニッケル複合酸化物が得られる。このときの加熱処理条件としては、300℃〜700℃、12時間〜24時間が好ましい。   For example, after preparing a solution containing a different element by dissolving an ethoxide compound containing the different element in a solvent such as ethanol, the lithium nickel composite oxide is dispersed in the solution containing the different element and heated to complete the solution. Remove the solvent. Thereafter, the obtained mixture of the different element and the lithium nickel composite oxide is heat-treated, whereby a lithium nickel composite oxide containing the different element is obtained. As heat processing conditions at this time, 300 to 700 degreeC and 12 to 24 hours are preferable.

第二の方法としては、リチウムニッケル複合酸化物の原料混合物と、異種元素化合物を混合し、焼成することにより、内添する方法があげられる。   As the second method, there is a method in which a raw material mixture of a lithium nickel composite oxide and a different element compound are mixed and baked to add them internally.

リチウムニッケル複合酸化物の原料混合物は、従来からリチウムニッケル複合酸化物の製造に用いられている各種原料が特に限定なく用いられ得る。具体的には、リチウム化合物とてして水酸化リチウム、炭酸リチウムなどが挙げられ、ニッケル化合物として水酸化ニッケル、酸化ニッケルなどが挙げられる。異種元素化合物としては、各種酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物などが上げられる。   As the raw material mixture of the lithium nickel composite oxide, various raw materials conventionally used for producing lithium nickel composite oxide can be used without any particular limitation. Specifically, examples of the lithium compound include lithium hydroxide and lithium carbonate, and examples of the nickel compound include nickel hydroxide and nickel oxide. Examples of the different element compound include various oxides, carbonates, nitrates, hydroxides and the like.

上述した原料混合物および異種元素化合物との混合は、乾式混合および湿式混合のいずれによってもよいが、簡便性の点では乾式混合が好ましい。混合装置としては、ボールミルなどが挙げられる。   The mixing of the raw material mixture and the different element compound described above may be either dry mixing or wet mixing, but dry mixing is preferred from the standpoint of simplicity. Examples of the mixing device include a ball mill.

得られた原料混合物および異種元素化合物との混合物の焼成を、大気雰囲気で焼成することにより、異種元素が内添されたリチウムニッケル複合酸化物が得られる。このときの焼成条件としては600℃〜900℃、12時間〜24時間が好ましい。   By firing the obtained raw material mixture and the mixture with the different element compound in an air atmosphere, a lithium nickel composite oxide in which the different element is internally added can be obtained. As baking conditions at this time, 600 to 900 degreeC and 12 to 24 hours are preferable.

次に、図1を参照して、本発明に用いたリチウムイオン二次電池用負極について説明する。   Next, the negative electrode for a lithium ion secondary battery used in the present invention will be described with reference to FIG.

リチウムイオン二次電池用負極は、負極集電体10と、負極集電体10の表面に形成された炭素材料を活物質とする第一の層11を備え、その上にチタン酸リチウム層を活物質とする第二の層12を設けたことを特徴とする。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery includes a negative electrode current collector 10 and a first layer 11 using a carbon material formed on the surface of the negative electrode current collector 10 as an active material, and a lithium titanate layer is formed thereon. A second layer 12 as an active material is provided.

以下、負極の製造方法について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of a negative electrode is demonstrated.

第一の方法としては、まず炭素材料と結着剤と分散媒と必要に応じて導電剤などの添加
剤とを混合して材料合剤スラリーを調製した後、得られた材料合剤スラリーを負極集電体10の表面に塗布して、乾燥および圧延する。その後、チタン酸リチウムと結着剤と分散媒と導電剤などの添加剤とを混合して調整したチタン酸リチウムスラリーを、前述の炭素材料層の表面に塗布して乾燥および圧延する。
As a first method, first, a carbon material, a binder, a dispersion medium, and an additive such as a conductive agent as necessary are mixed to prepare a material mixture slurry, and then the obtained material mixture slurry is prepared. It apply | coats to the surface of the negative electrode collector 10, and it dries and rolls. Thereafter, a lithium titanate slurry prepared by mixing lithium titanate, a binder, a dispersion medium, and an additive such as a conductive agent is applied to the surface of the carbon material layer, dried and rolled.

第二の方法としては、まず炭素材料と結着剤と分散媒と必要に応じて導電剤などの添加剤とを混合して材料合剤スラリーを調製した後、得られた材料合剤スラリーを負極集電体10の表面に塗布した後、チタン酸リチウムと結着剤と分散媒と導電剤などの添加剤とを混合して調整したチタン酸リチウムスラリーを、前述の炭素材料層の表面に塗布して、二層同時に乾燥および圧延する。   The second method is to first prepare a material mixture slurry by mixing a carbon material, a binder, a dispersion medium and, if necessary, an additive such as a conductive agent, and then preparing the obtained material mixture slurry. After coating on the surface of the negative electrode current collector 10, a lithium titanate slurry prepared by mixing lithium titanate, a binder, a dispersion medium, and an additive such as a conductive agent is formed on the surface of the carbon material layer. Apply and dry and roll two layers simultaneously.

負極集電体10としては、リチウムイオン二次電池の負極に用いられる集電体が特に限定なく挙げられる。具体的には、ステンレス鋼、ニッケル、銅などを、箔、膜、フィルム、シートなどの形態で用いることができる。また、負極集電体10の厚みは、1μm〜500μmの範囲で、リチウムイオン二次電池の容量、サイズなどに合わせて適宜設定することができる。   As the negative electrode current collector 10, a current collector used for a negative electrode of a lithium ion secondary battery is not particularly limited. Specifically, stainless steel, nickel, copper, or the like can be used in the form of a foil, a film, a film, a sheet, or the like. The thickness of the negative electrode current collector 10 can be appropriately set in the range of 1 μm to 500 μm according to the capacity, size, etc. of the lithium ion secondary battery.

炭素材料としては、リチウムイオン二次電池に用いられるリチウムの吸蔵および放出が可能な炭素材料が特に限定なく挙げられる。具体的には、グラファイト、非晶質カーボンなどの炭素材料、などが挙げられる。結着剤としては、リチウムイオン二次電池の負極に用いられるものが特に限定なく用いられる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;スチレン−ブタジエンゴム(SBR)およびその変性体、などが挙げられる。これらは1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。導電剤としては、正極活物質層に用いる導電剤として例示したものと同様のものが挙げられる。   As the carbon material, a carbon material capable of inserting and extracting lithium used in a lithium ion secondary battery is not particularly limited. Specific examples include carbon materials such as graphite and amorphous carbon. As a binder, what is used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery is used without limitation. Specific examples include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; styrene-butadiene rubber (SBR) and modified products thereof. These can be used individually by 1 type and can also be used in combination of 2 or more type. Examples of the conductive agent include those exemplified as the conductive agent used for the positive electrode active material layer.

チタン酸リチウムは、リチウム化合物、チタン化合物を混合した後、焼成することによって得られる、例えば化学式がLi3+3xTi6−3x−yMy12であるチタン酸リチウムであり、ここで、xとyはモル比を表し、0≦x≦1/3、0≦y≦0.25であり、MはFe、Al、Ca、Co、B、Cr、Ni、Mg、Zr、Ga、V、MnおよびZnからなる群より選択される少なくとも一つを含む。リチウム化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウムなどが挙げられ、チタン化合物としては、酸化チタンなどが挙げられる。 Lithium titanate is obtained by mixing a lithium compound and a titanium compound and then firing, for example, lithium titanate having a chemical formula of Li 3 + 3x Ti 6-3x-y My 12 where x and y are Represents a molar ratio, 0 ≦ x ≦ 1/3, 0 ≦ y ≦ 0.25, M is Fe, Al, Ca, Co, B, Cr, Ni, Mg, Zr, Ga, V, Mn and Zn At least one selected from the group consisting of. Examples of the lithium compound include lithium hydroxide and lithium carbonate, and examples of the titanium compound include titanium oxide.

上述のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の導電剤の含有率は、導電剤を含まない場合においては電極活性を示さないが、チタン酸リチウム100質量部に対して、3質量%を超える場合においては、電解液の抑制が十分に行えずサイクル特性が低下してしまう傾向がある点から、3質量%以下、さらには3質量%であることが望ましい。   The content ratio of the conductive agent of the second layer 12 using lithium titanate as an active material does not show electrode activity when the conductive agent is not included, but is 3 masses with respect to 100 parts by mass of lithium titanate. In the case where it exceeds 50%, the electrolyte solution is not sufficiently suppressed, and the cycle characteristics tend to be lowered.

また、上述のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚さは、上述の炭素材料を活物質とする第一の層11の厚さに対して、1%未満の場合においては、正極活物質に含まれる異種元素が溶出し、負極に析出する総量が、チタン酸リチウムに析出させることのできる量よりも多くなり、非水電解液の分解が抑制できずサイクル特性が低下してしまう傾向があり、25%を超える場合においては、理論容量の低いチタン酸リチウムの影響が顕著になり、電池の容量が低下してしまう傾向がある点から、25%以上の場合においては電池の容量が低下する点から1%以上、25%以下であることが望ましい。   In addition, in the case where the thickness of the second layer 12 using the lithium titanate as an active material is less than 1% with respect to the thickness of the first layer 11 using the carbon material as an active material, The total amount of the different elements contained in the positive electrode active material eluted and deposited on the negative electrode is larger than the amount that can be deposited on lithium titanate, and the decomposition of the non-aqueous electrolyte cannot be suppressed, resulting in poor cycle characteristics. When it exceeds 25%, the influence of lithium titanate having a low theoretical capacity becomes prominent, and the capacity of the battery tends to decrease. It is desirable that it is 1% or more and 25% or less from the point that the capacity of the battery decreases.

上述の負極集電体の表面に形成された、炭素材料を活物質とする第一の層11の合剤密度は、1.4g/ccを未満の場合であると、単位面積あたりのエネルギー密度が低下する傾向があり、一方、2.8g/ccを超える場合であると、第一の層11への非水電解
液のしみ込みが不十分となり、電池特性が低下してしまう傾向がある点から、1.4g/cc以上、2.8g/cc以下であることがより望ましい。
When the mixture density of the first layer 11 made of a carbon material as an active material formed on the surface of the negative electrode current collector is less than 1.4 g / cc, the energy density per unit area On the other hand, if it exceeds 2.8 g / cc, the penetration of the non-aqueous electrolyte into the first layer 11 becomes insufficient, and the battery characteristics tend to deteriorate. From the point, it is more desirable that it is 1.4 g / cc or more and 2.8 g / cc or less.

また、前記チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の合剤密度は、1.3g/cc未満の場合であると、単位面積あたりのエネルギー密度低下してしまう傾向があり、一方、1.8g/ccを超える場合であると、第二の層12への非水電解液のしみ込みが不十分となり、電池特性が低下してしまう傾向がある点から、1.3g/cc以上、1.8g/cc以下であることがより望ましい。   Moreover, the mixture density of the second layer 12 using the lithium titanate as an active material tends to decrease the energy density per unit area when it is less than 1.3 g / cc, If it exceeds 1.8 g / cc, the penetration of the non-aqueous electrolyte into the second layer 12 becomes insufficient, and the battery characteristics tend to be reduced. More preferably, it is 1.8 g / cc or less.

また、チタン酸リチウムのBET比表面積は、2m/g未満の場合であると、レート特性が低下してしまう傾向があり、一方8m/gを超える場合であると、導電剤や結着剤の添加量を増やす必要があり、単位面積あたりのエネルギー密度が低下してしまう傾向がある点から、2m/g以上、8m/g以下であることがより望ましい。 Further, if the BET specific surface area of lithium titanate is less than 2 m 2 / g, the rate characteristics tend to be lowered, whereas if it exceeds 8 m 2 / g, the conductive agent and the binder It is more desirable that the amount is 2 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less from the viewpoint that the addition amount of the agent needs to be increased and the energy density per unit area tends to decrease.

また、チタン酸リチウムの平均粒径は0.5μm未満の場合であると、活物質の表面積が大きくなるために、導電剤や結着量の添加量を増やす必要があり、エネルギー密度が低下してしまう傾向があり、一方、平均粒径が10μmを超えるとレート特性が低下してしまう傾向がある点から、0.5μm以上、10μm以下であることがより望ましい。   In addition, when the average particle size of lithium titanate is less than 0.5 μm, the surface area of the active material becomes large, so it is necessary to increase the addition amount of a conductive agent and a binding amount, and the energy density decreases. On the other hand, when the average particle size exceeds 10 μm, the rate characteristic tends to be lowered, so that it is more preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less.

また、チタン酸リチウムの吸油量は、20g/100g以下にすることにより、サイクル特性は向上するが、50g/100g以上にすることにより、レート特性が向上する点から、20g/100g以上、50g/100g以下であることがより望ましい。   Moreover, although the cycle characteristics are improved by setting the oil absorption of lithium titanate to 20 g / 100 g or less, the rate characteristics are improved by setting it to 50 g / 100 g or more. More desirably, it is 100 g or less.

また、非水電解液としてフルオロエチレンカーボネート、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロベンゼン、フルオロエチルメチルカーボネートおよびフルオロジメチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも一種であるフッ化溶媒を含むと、負極表面に良好な被膜を形成することができる点から好ましい。   In addition, if the nonaqueous electrolyte contains at least one fluorinated solvent selected from the group consisting of fluoroethylene carbonate, methyl fluoropropionate, fluorobenzene, fluoroethyl methyl carbonate, and fluorodimethylene carbonate, the surface of the negative electrode is good. It is preferable from the point that a thick film can be formed.

次に、本発明に係るリチウムイオン二次電池について説明する。   Next, the lithium ion secondary battery according to the present invention will be described.

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、上述の異種元素を含むリチウムニッケル複合酸化物に採用した正極と、負極集電体10の表面に形成された炭素材料を活物質とする第一の層11とチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12からなる負極と、正極および負極の間に配したセパレータと、非水電解液とを備えることを特徴とする。   The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode employed in the above-described lithium nickel composite oxide containing different elements, and a first layer using a carbon material formed on the surface of the negative electrode current collector 10 as an active material. 11 and a second layer 12 comprising lithium titanate as an active material, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.

図2に示されるように、リチウムイオン二次電池20は、正極21と、負極22と、正極21および負極22の間に介在された微多孔性のセパレータ23とが渦巻状に捲回された電極群24を備えている。電極群24は、捲回軸方向における一方の端部に正極側絶縁板25を備えており、他方の端部に負極側絶縁板26を備えている。電極群24は、負極端子を兼ねた電池ケース27内に、非水電解液とともに収容されている。電池ケース27は封口板28によって密封されている。電池ケース27は、負極リード29を介して負極22と電気的に接続しており、封口板28の正極端子30は、正極リード31を介して正極21と電気的に接続している。   As shown in FIG. 2, in the lithium ion secondary battery 20, a positive electrode 21, a negative electrode 22, and a microporous separator 23 interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound in a spiral shape. An electrode group 24 is provided. The electrode group 24 includes a positive-side insulating plate 25 at one end in the winding axis direction, and a negative-side insulating plate 26 at the other end. The electrode group 24 is housed together with a non-aqueous electrolyte in a battery case 27 that also serves as a negative electrode terminal. The battery case 27 is sealed with a sealing plate 28. The battery case 27 is electrically connected to the negative electrode 22 via the negative electrode lead 29, and the positive terminal 30 of the sealing plate 28 is electrically connected to the positive electrode 21 via the positive electrode lead 31.

以下、正極21および負極22以外の構成要素について説明するが、上記リチウムイオン二次電池において正極21および負極22以外の構成要素は特に制限されず、リチウムイオン二次電池として公知の構成を適宜用いることができる。   Hereinafter, although components other than the positive electrode 21 and the negative electrode 22 will be described, the components other than the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are not particularly limited in the lithium ion secondary battery, and a known configuration is appropriately used as the lithium ion secondary battery. be able to.

セパレータ23は、正極と負極との間に介在する。セパレータ23としては、イオン透過度が大きく、機械的強度が充分な微多孔性薄膜、織布および不織布が挙げられる。セパ
レータ23の材質は、耐久性に優れ、過熱時にシャットダウン機能を発揮できるという観点から、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが好ましい。セパレータの厚さは一般に10μm〜300μmであるが、10μm〜40μmが好ましい。セパレータは、1種の材料からなる単層膜であってもよく、2種以上の材料からなる複合膜または多層膜であってもよい。セパレータの空孔率は30%〜70%が好ましく、35%〜60%がより好ましい。空孔率とは、セパレータ全体の体積に占める孔部の体積の割合を示す。
The separator 23 is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Examples of the separator 23 include microporous thin films, woven fabrics, and non-woven fabrics that have high ion permeability and sufficient mechanical strength. The material of the separator 23 is preferably a polyolefin such as polypropylene or polyethylene from the viewpoint that it has excellent durability and can exhibit a shutdown function when overheated. The thickness of the separator is generally 10 μm to 300 μm, preferably 10 μm to 40 μm. The separator may be a single layer film made of one kind of material, or a composite film or a multilayer film made of two or more kinds of materials. The porosity of the separator is preferably 30% to 70%, more preferably 35% to 60%. The porosity indicates the ratio of the volume of the hole portion to the total volume of the separator.

非水電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解されるリチウム塩とを含む。   The nonaqueous electrolytic solution includes a nonaqueous solvent and a lithium salt dissolved in the nonaqueous solvent.

非水溶媒としては、リチウムイオン二次電池の非水電解液に用いられる各種の非水溶媒を用いることができる。具体的には、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環状炭酸エステル溶媒、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソランなどの環状エーテル溶媒、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタンなどの鎖状エーテル溶媒、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル溶媒、酢酸メチルなどの鎖状エステル溶媒、フルオロエチレンカーボネート、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロベンゼン、フルオロエチルメチルカーボネートおよびフルオロジメチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも一種であるフッ化溶媒を用いることができる。また、これらは1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。   As the non-aqueous solvent, various non-aqueous solvents used for the non-aqueous electrolyte of the lithium ion secondary battery can be used. Specifically, cyclic carbonate solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, chain carbonate solvents such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane Cyclic ether solvents such as 1, 2-dimethoxyethane, chain ether solvents such as 1,2-diethoxyethane, cyclic ester solvents such as γ-butyrolactone, chain ester solvents such as methyl acetate, fluoroethylene carbonate, fluoro A fluorinated solvent that is at least one selected from the group consisting of methyl propionate, fluorobenzene, fluoroethyl methyl carbonate, and fluorodimethylene carbonate can be used. Moreover, these can be used individually by 1 type and can also be used in combination of 2 or more type.

リチウム塩としては、リチウムイオン二次電池の非水電解液に溶質として用いられる各種のリチウム塩が挙げられる。具体的には、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCFなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。リチウム塩の濃度は0.5mol/L〜2mol/Lが好ましい。 Examples of the lithium salt include various lithium salts used as a solute in the non-aqueous electrolyte of a lithium ion secondary battery. Specifically, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiSO 3 CF 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) ( SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 and the like. These can be used individually by 1 type and can also be used in combination of 2 or more type. The concentration of the lithium salt is preferably 0.5 mol / L to 2 mol / L.

上記の説明では、リチウムイオン二次電池の具体的な実施形態として、捲回式の円筒型電池を例示したが、リチウムイオン二次電池の形状はこれに限定されない。リチウムイオン二次電池は、その用途などに合わせて、円筒型だけでなく、コイン型、角型、シート型、ボタン型、扁平型、積層型などの形状を適宜選択することができる。   In the above description, a wound cylindrical battery is illustrated as a specific embodiment of the lithium ion secondary battery, but the shape of the lithium ion secondary battery is not limited thereto. The lithium ion secondary battery can be appropriately selected not only in a cylindrical shape but also in a shape such as a coin shape, a square shape, a sheet shape, a button shape, a flat shape, and a stacked shape, depending on the application.

(実施例1)
(1)異種元素を含むリチウムニッケル複合酸化物の作製
タングステンエトキシドを、脱水エタノール中に溶解した。得られた溶液中にリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.16Al0.04:NCA)を分散させた。次に、撹拌しながら過熱することにより、溶媒を完全に除去した。得られた混合物を、大気雰囲気において300℃で12時間焼成することにより、タングステン化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物(W−NCA)を得た。タングステン化合物は、リチウムニッケル複合酸化物に対して0.5モル%含んでいた。
Example 1
(1) Preparation of lithium nickel composite oxide containing different elements Tungsten ethoxide was dissolved in dehydrated ethanol. Lithium nickel composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.16 Al 0.04 O 2 : NCA) was dispersed in the obtained solution. Next, the solvent was completely removed by heating with stirring. The obtained mixture was baked at 300 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a lithium nickel composite oxide (W-NCA) containing a tungsten compound. The tungsten compound contained 0.5 mol% with respect to the lithium nickel composite oxide.

(2)正極の作製
正極活物質粒子90質量部と、導電剤3質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の2−メチルピロリドン(NMP)溶液87.5質量部(PVDFの濃度8質量部、PVDFの固形分7質量部)と、を混合することにより正極合剤スラリーを得た。得られた正極合剤スラリーを厚み10μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延することにより、正極活物質層を備えた総厚140μmの正極を得た。
(2) Production of positive electrode 90 parts by mass of positive electrode active material particles, 3 parts by mass of a conductive agent, 87.5 parts by mass of a 2-methylpyrrolidone (NMP) solution of polyvinylidene fluoride (PVDF) (concentration of 8 parts by mass of PVDF, The positive electrode mixture slurry was obtained by mixing the solid content of PVDF (7 parts by mass). The obtained positive electrode mixture slurry was applied to both sides of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a positive electrode having a total thickness of 140 μm provided with a positive electrode active material layer.

(3)負極の作製
人造黒鉛(C)粉末93.5質量部と、変性スチレンブタジエンゴム12.5質量部(固形分40質量部))カルボキシメチルセルロースナトリウム1.5質量部と、を混合することにより、人造黒鉛合剤スラリーを得た。次に、チタン酸リチウム(LiTi12:LTO)90質量部と、導電剤3質量部と、PVDFのNMP溶液50質量部(PVDFの濃度8質量%、PVDFの固形分4質量部)と、を混合することにより、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を得た。
(3) Production of negative electrode 93.5 parts by mass of artificial graphite (C) powder and 12.5 parts by mass of modified styrene-butadiene rubber (solid content 40 parts by mass)) 1.5 parts by mass of sodium carboxymethylcellulose Thus, an artificial graphite mixture slurry was obtained. Next, 90 parts by mass of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 : LTO), 3 parts by mass of a conductive agent, and 50 parts by mass of an NMP solution of PVDF (PVDF concentration of 8% by mass, PVDF solid content of 4 parts by mass) And lithium titanate mixture slurry was obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate.

(4)非水電解液の調製
フルオロエチレンカーボネート(FEC)と、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、を1:1:6の体積比で混合して非水溶媒を得た。こうして得られた非水溶媒にLiPFを濃度1.0mol/Lになるように溶解させることにより非水電解液(F/E/E)を調製した。
(4) Preparation of non-aqueous electrolyte Fluoroethylene carbonate (FEC), ethylene carbonate (EC), and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1: 1: 6 to obtain a non-aqueous solvent. It was. A non-aqueous electrolyte (F / E / E) was prepared by dissolving LiPF 6 in the non-aqueous solvent thus obtained to a concentration of 1.0 mol / L.

(5)リチウムイオン二次電池の作製
正極と負極と正極および負極の間に介挿された微多孔性セパレータ(ポリエチレンとポリプロピレンとの複合フィルム、セルガード(株)製の品番「2300」、厚さ25μm)からなる積層体を渦巻状に捲回することにより電極群を得た。そして、正極集電体の一部にアルミニウム製の正極リードを溶接し、負極集電体の一部にニッケル製の負極リードを溶接した。このような電極群を、直径18mm、高さ65mmの有底略円筒形の電池ケースに収容した。そして、電池ケース内に非水電解液5.2mLを注液した。
(5) Fabrication of lithium ion secondary battery Microporous separator (Polyethylene and polypropylene composite film, product number “2300” manufactured by Celgard Co., Ltd.), thickness inserted between the positive electrode, the negative electrode, the positive electrode, and the negative electrode An electrode group was obtained by winding a laminate of 25 μm in a spiral shape. Then, an aluminum positive electrode lead was welded to a part of the positive electrode current collector, and a nickel negative electrode lead was welded to a part of the negative electrode current collector. Such an electrode group was accommodated in a battery case having a bottomed substantially cylindrical shape having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm. And 5.2 mL of nonaqueous electrolyte solution was inject | poured in the battery case.

(6)電池の評価
得られたリチウムイオン二次電池のサイクル特性を以下の方法に従って評価した。
(6) Evaluation of battery The cycle characteristics of the obtained lithium ion secondary battery were evaluated according to the following methods.

<初期放電容量>
リチウムイオン二次電池を、充電終止電圧を4.4Vに設定して、1Cのレートで充電させた後、放電終止電圧を2.5Vに設定して、0.2Cのレートで放電させた。このとき得られた放電容量を、初期放電容量とした。
<Initial discharge capacity>
The lithium ion secondary battery was charged at a rate of 1 C with the end-of-charge voltage set to 4.4 V, and then discharged at a rate of 0.2 C with the end-of-discharge voltage set to 2.5 V. The discharge capacity obtained at this time was defined as the initial discharge capacity.

<サイクル特性>
リチウムイオン二次電池に対して、下記の条件による充放電サイクルを繰り返した。充放電時の環境温度は25℃に設定した。最初に最大電流値を2.5Aとして、電圧が4.4Vになるまで定電流充電をした後、電流値が50mAに低下するまで4.2Vで定電圧充電をした。次いで、放電終止電圧を2.5Vとして、0.2Cのレートで定電流放電をした。充電と放電との間の休止時間は30分間とした。この充放電サイクルを1サイクルとして、充放電を100サイクル繰り返した。上記充放電サイクルにおける100サイクル目の放電容量を100%とみなし、100サイクルを経過した時の放電容量を容量維持率として百分率で表すことにより、サイクル特性を評価した。結果を表1に示す。
<Cycle characteristics>
The charge / discharge cycle under the following conditions was repeated for the lithium ion secondary battery. The environmental temperature at the time of charging / discharging was set to 25 degreeC. First, the maximum current value was set to 2.5 A, and constant current charging was performed until the voltage reached 4.4 V, and then constant voltage charging was performed at 4.2 V until the current value decreased to 50 mA. Next, the discharge end voltage was set to 2.5 V, and constant current discharge was performed at a rate of 0.2 C. The pause time between charging and discharging was 30 minutes. This charge / discharge cycle was taken as one cycle, and charge / discharge was repeated 100 cycles. The discharge capacity at the 100th cycle in the charge / discharge cycle was regarded as 100%, and the cycle characteristics were evaluated by expressing the discharge capacity when 100 cycles passed as a percentage as the capacity retention rate. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1と同様にして、人造黒鉛スラリーとチタン酸リチウムスラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚190μmの負極を得た。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二
次電池を作製し、評価した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite slurry and a lithium titanate slurry were obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 190 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(実施例3)
実施例1と同様にして、人造黒鉛スラリーとチタン酸リチウムスラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚162μmの負極を得た。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite slurry and a lithium titanate slurry were obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. The negative electrode with a total thickness of 162 μm provided with the negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(実施例4)
実施例1と同様にして、人造黒鉛合剤スラリーを得た。次に、チタン酸リチウム90質量部と、導電剤2質量部と、PVDFのNMP溶液100質量部(PVDFの濃度8質量部、PVDFの固形分8質量部)と、を混合することにより、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を得た。
Example 4
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite mixture slurry was obtained. Next, 90 parts by mass of lithium titanate, 2 parts by mass of a conductive agent, and 100 parts by mass of PVDF NMP solution (PVDF concentration 8 parts by mass, PVDF solid content 8 parts by mass) were mixed to form titanium. A lithium acid mixture slurry was obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate.

(実施例5)
実施例1と同様にして、人造黒鉛合剤スラリーを得た。次に、チタン酸リチウム90質量部と、導電剤1質量部と、PVDFのNMP溶液112.5質量部(PVDFの濃度8質量部、PVDFの固形分9質量部)と、を混合することにより、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を得た。
(Example 5)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite mixture slurry was obtained. Next, by mixing 90 parts by weight of lithium titanate, 1 part by weight of a conductive agent, and 112.5 parts by weight of a PVDF NMP solution (8 parts by weight of PVDF, 9 parts by weight of PVDF solid content) A lithium titanate mixture slurry was obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate.

(実施例6)
ニオブエトキシドを、脱水エタノール中に溶解した。得られた溶液中にリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.16Al0.04:NCA)を分散させた。次に、撹拌しながら過熱することにより、溶媒を完全に除去した。得られた混合物を、大気雰囲気において300℃で12時間焼成することにより、リチウムニッケル複合参加物に対して、ニオブ化合物を0.5モル%含むリチウムニッケル複合酸化物(Nb−NCA)を得た。得られた正極活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Example 6)
Niobium ethoxide was dissolved in dehydrated ethanol. Lithium nickel composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.16 Al 0.04 O 2 : NCA) was dispersed in the obtained solution. Next, the solvent was completely removed by heating with stirring. The obtained mixture was baked at 300 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a lithium nickel composite oxide (Nb—NCA) containing 0.5 mol% of a niobium compound with respect to the lithium nickel composite participant. . A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

(実施例7)
ホウ素エトキシドを、脱水エタノール中に溶解した。得られた溶液中にリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.16Al0.04:NCA)を分散させた。次に、撹拌しながら過熱することにより、溶媒を完全に除去した。得られた混合物を、大気雰囲気において300℃で12時間焼成することにより、リチウムニッケル複合参加物に対して、ホウ素化合物を0.5モル%含むリチウムニッケル複合酸化物(B−NCA)を得た。得られた正極活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Example 7)
Boron ethoxide was dissolved in dehydrated ethanol. Lithium nickel composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.16 Al 0.04 O 2 : NCA) was dispersed in the obtained solution. Next, the solvent was completely removed by heating with stirring. The obtained mixture was baked at 300 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a lithium nickel composite oxide (B-NCA) containing 0.5 mol% of a boron compound with respect to the lithium nickel composite participant. . A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

(実施例8)
ジルコニウムエトキシドを、脱水エタノール中に溶解した。得られた溶液中にリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.16Al0.04:NCA)を分散させた。次に、撹拌しながら過熱することにより、溶媒を完全に除去した。得られた混合物
を、大気雰囲気において300℃で12時間焼成することにより、リチウムニッケル複合参加物に対して、ジルコニウム化合物を0.5モル%含むリチウムニッケル複合酸化物(Zr−NCA)を得た。得られた正極活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Example 8)
Zirconium ethoxide was dissolved in dehydrated ethanol. Lithium nickel composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.16 Al 0.04 O 2 : NCA) was dispersed in the obtained solution. Next, the solvent was completely removed by heating with stirring. The obtained mixture was baked at 300 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a lithium nickel composite oxide (Zr—NCA) containing 0.5 mol% of a zirconium compound with respect to the lithium nickel composite participant. . A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

(実施例9)
バナジウムエトキシドを、脱水エタノール中に溶解した。得られた溶液中にリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.16Al0.04:NCA)を分散させた。次に、撹拌しながら過熱することにより、溶媒を完全に除去した。得られた混合物を、大気雰囲気において300℃で12時間焼成することにより、リチウムニッケル複合参加物に対して、バナジウム化合物を0.5モル%含むリチウムニッケル複合酸化物(V−NCA)を得た。得られた正極活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
Example 9
Vanadium ethoxide was dissolved in dehydrated ethanol. Lithium nickel composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.16 Al 0.04 O 2 : NCA) was dispersed in the obtained solution. Next, the solvent was completely removed by heating with stirring. The obtained mixture was baked at 300 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a lithium nickel composite oxide (V-NCA) containing 0.5 mol% of a vanadium compound with respect to the lithium nickel composite participant. . A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

(実施例10)
非水電解液に、ECとEMCとを1:3の体積比で混合して非水溶媒を得た。こうして得られた非水溶媒にLiPFを濃度1.0mol/Lになるように溶解させることにより非水電解液(E/E)を調整した。得られた非水電解液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Example 10)
EC and EMC were mixed with the non-aqueous electrolyte at a volume ratio of 1: 3 to obtain a non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolyte (E / E) was prepared by dissolving LiPF 6 in the non-aqueous solvent thus obtained to a concentration of 1.0 mol / L. A lithium ion secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained nonaqueous electrolytic solution was used.

(比較例1)
実施例1と同様にして、人造黒鉛スラリーとチタン酸リチウムスラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚220μmの負極を得た。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite slurry and a lithium titanate slurry were obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 220 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(比較例2)
実施例1と同様にして、人造黒鉛スラリーとチタン酸リチウムスラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚161μmの負極を得た。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite slurry and a lithium titanate slurry were obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. The negative electrode with a total thickness of 161 μm provided with the negative electrode active material layer was obtained by applying, drying and rolling onto the negative electrode. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(比較例3)
実施例1と同様にして、人造黒鉛合剤スラリーを得た。次に、チタン酸リチウム90質量部と、導電剤5質量部と、PVDFのNMP溶液40質量部(PVDFの濃度8質量%、PVDFの固形分5質量部)と、を混合することにより、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を得た。
(Comparative Example 3)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite mixture slurry was obtained. Next, by mixing 90 parts by mass of lithium titanate, 5 parts by mass of a conductive agent, and 40 parts by mass of an NMP solution of PVDF (8% by mass of PVDF, 5 parts by mass of solid content of PVDF), titanium was mixed. A lithium acid mixture slurry was obtained. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate.

(比較例4)
実施例1と同様にして、人造黒鉛合剤スラリーを得た。次に、チタン酸リチウム90質量部と、PVDFのNMP溶液80質量部(PVDFの濃度8質量%、PVDFの固形分10質量部)と、を混合することにより、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛合剤スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥
および圧延し、総厚160μmの負極を得た後、チタン酸リチウムスラリーを、人造黒鉛層の上に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を得た。
(Comparative Example 4)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite mixture slurry was obtained. Next, 90 parts by mass of lithium titanate and 80 parts by mass of NDF solution of PVDF (PVDF concentration of 8% by mass, PVDF solid content of 10 parts by mass) are mixed to obtain a lithium titanate mixture slurry. It was. The obtained artificial graphite mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to obtain a negative electrode having a total thickness of 160 μm, and then the lithium titanate slurry was added to the artificial graphite layer. A negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer was obtained by coating, drying and rolling on the substrate.

(比較例5)
正極活物質にタングステン化合物を含まないリチウムニッケル複合酸化物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 5)
A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a lithium nickel composite oxide containing no tungsten compound was used as the positive electrode active material.

(比較例6)
実施例1と同様にして、人造黒鉛合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を作製した。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 6)
In the same manner as in Example 1, an artificial graphite mixture slurry was obtained. The obtained artificial graphite slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to prepare a negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(比較例7)
実施例1と同様にして、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られたチタン酸リチウムスラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を作製した。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 7)
In the same manner as in Example 1, a lithium titanate mixture slurry was obtained. The obtained lithium titanate slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and rolled to prepare a negative electrode having a total thickness of 180 μm including a negative electrode active material layer. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(比較例8)
正極活物質にタングステン化合物を含まないリチウムニッケル複合酸化物を用いた。また、実施例1と同様にして、人造黒鉛合剤スラリーを得た。得られた人造黒鉛スラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を作製した。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 8)
A lithium nickel composite oxide containing no tungsten compound was used as the positive electrode active material. Further, an artificial graphite mixture slurry was obtained in the same manner as in Example 1. The obtained artificial graphite slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried and rolled to prepare a negative electrode having a total thickness of 180 μm provided with a negative electrode active material layer. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

(比較例9)
正極活物質にタングステン化合物元素を含まないリチウムニッケル複合酸化物を用いた。また、実施例1と同様にして、チタン酸リチウム合剤スラリーを得た。得られたチタン酸リチウムスラリーを、厚み10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥および圧延することにより、負極活物質層を備えた総厚180μmの負極を作製した。得られた負極を用いたこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
(Comparative Example 9)
A lithium nickel composite oxide containing no tungsten compound element was used as the positive electrode active material. Moreover, it carried out similarly to Example 1, and obtained the lithium titanate mixture slurry. The obtained lithium titanate slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and rolled to prepare a negative electrode having a total thickness of 180 μm including a negative electrode active material layer. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained negative electrode was used.

実施例1の電池は、初期放電容量が良好であった。これは、タングステン化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。   The battery of Example 1 had good initial discharge capacity. This is because the lithium nickel composite oxide containing a tungsten compound was used as the positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material was modified, the discharge capacity showed a good value, and the lithium titanate of the negative electrode was used as the active material. By controlling the thickness of the second layer 12 to be 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence on the decrease in battery capacity of lithium titanate having a small theoretical capacity can be suppressed. This is thought to be due to the fact that

さらに、実施例1は100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とする第一の層11とチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制できサイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, Example 1 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the negative electrode potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as an active material and the second layer 12 using lithium titanate as an active material. It is considered that the gas generation due to the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by the formation of a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, it is considered that the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed and cycle characteristics are improved.

また、実施例2の電池は、初期放電容量が良好であった。これは、タングステン化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質されて初期放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し20%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。しかしながら、実施例1よりも初期放電容量が小さな値となっているが、これは理論容量の低いチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みが実施例1よりも大きくなったことにより、電池の容量低下への影響が顕著になったことによると考えられる。   Further, the battery of Example 2 had a good initial discharge capacity. This is because the surface of the positive electrode active material is modified by using a lithium nickel composite oxide containing a tungsten compound as the positive electrode active material, and the initial discharge capacity shows a good value. By setting the thickness of the second layer 12 to 20% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, it is possible to suppress the influence on the decrease in battery capacity of lithium titanate having a small theoretical capacity. It is thought that it was made. However, although the initial discharge capacity is smaller than that of Example 1, the thickness of the second layer 12 using lithium titanate having a low theoretical capacity as the active material is larger than that of Example 1. This is considered to be due to the remarkable influence on the battery capacity reduction.

さらに、実施例2の電池は100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負
極に人造黒鉛を活物質とる第一の層11とチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。
Furthermore, the battery of Example 2 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as the active material and the second layer 12 using lithium titanate as the active material. It is considered that gas generation due to decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by forming a good film of fluoroethylene carbonate on the surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the cycle characteristics are considered improved.

実施例3の電池は、初期放電容量が良好であった。これは、タングステン化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し1.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。   The battery of Example 3 had good initial discharge capacity. This is because the lithium nickel composite oxide containing a tungsten compound was used as the positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material was modified, the discharge capacity showed a good value, and the lithium titanate of the negative electrode was used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 1.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the effect of lithium titanate having a small theoretical capacity on battery capacity reduction is reduced. It is thought that it was possible to suppress.

さらに、実施例3の電池は100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とる第一の層11とチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。しかしながら、実施例1と比較して100サイクル後の容量維持率は低い値となっているが、これは正極活物質に含まれる異種元素が溶出し、負極に析出する総量が、チタン酸リチウムに析出させることのできる量よりも多くなり、非水電解液の分解が抑制できずサイクル特性が低下したことによると考えられる。   Furthermore, the battery of Example 3 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as the active material and the second layer 12 using lithium titanate as the active material. It is considered that gas generation due to decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by forming a good film of fluoroethylene carbonate on the surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the cycle characteristics are considered improved. However, the capacity retention rate after 100 cycles is lower than that of Example 1, but this is because the different elements contained in the positive electrode active material are eluted and the total amount deposited on the negative electrode is in the lithium titanate. It is considered that the amount is larger than the amount that can be deposited, and the decomposition of the non-aqueous electrolyte cannot be suppressed and the cycle characteristics are deteriorated.

実施例4の電池は、初期放電容量が良好であった。これは、タングステン化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。しかしながら、実施例1よりも初期放電容量は低い値となった。これは、第二の層12に含まれる導電剤の量が実施例1よりも少なかったために、実施例1と比較すると十分な電池特性を発現することができなかったことによると考えられる。   The battery of Example 4 had good initial discharge capacity. This is because the lithium nickel composite oxide containing a tungsten compound was used as the positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material was modified, the discharge capacity showed a good value, and the lithium titanate of the negative electrode was used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence of lithium titanate having a small theoretical capacity on the decrease in battery capacity is reduced. It is thought that it was possible to suppress. However, the initial discharge capacity was lower than that in Example 1. This is presumably because the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 was smaller than that in Example 1, and therefore, sufficient battery characteristics could not be expressed as compared with Example 1.

さらに、実施例4の電池は、100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とする第一の層11と、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して2質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, the battery of Example 4 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as an active material and the second layer 12 using lithium titanate as an active material. It is considered that gas generation due to decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by forming a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is set to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution can be suppressed, and the cycle characteristics are considered to be improved.

実施例5の電池は初期放電容量が良好であった。これは、タングステン化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑えることができたことに
よると考えられる。しかしながら、実施例1および2よりも初期放電容量は低い値となっているが、これは、第二の層12に含まれる導電剤の量が実施例1よりも少なかったために、実施例1および2と比較すると十分な電池特性を発現することができなかったことによると考えられる。
The battery of Example 5 had a good initial discharge capacity. This is because the lithium nickel composite oxide containing a tungsten compound was used as the positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material was modified, the discharge capacity showed a good value, and the lithium titanate of the negative electrode was used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence of lithium titanate having a small theoretical capacity on the decrease in battery capacity is reduced. It is thought that it was possible to suppress. However, the initial discharge capacity is lower than in Examples 1 and 2, but this is because the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 was smaller than that in Example 1, so Compared to 2, it is considered that sufficient battery characteristics could not be expressed.

さらに、実施例5の電池は、100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とる第一の層11と、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して1質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, the battery of Example 5 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as the active material and the second layer 12 using lithium titanate as the active material. It is considered that the gas generation due to the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by the formation of a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is set to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution can be suppressed, and the cycle characteristics are considered to be improved.

実施例6の電池は、実施例1と同等の良好な初期放電容量を示した。これは、ニオブ化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。   The battery of Example 6 exhibited a good initial discharge capacity equivalent to that of Example 1. This is because, by using a lithium nickel composite oxide containing a niobium compound as the positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material is modified, the discharge capacity shows a good value, and the lithium titanate of the negative electrode is used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence of lithium titanate having a small theoretical capacity on the decrease in battery capacity is reduced. It is thought that it was possible to suppress.

さらに、実施例6の電池は、100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とする第一の層11と、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, the battery of Example 6 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as an active material and the second layer 12 using lithium titanate as an active material. It is considered that gas generation due to decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by forming a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the cycle characteristics are considered improved.

実施例7の電池は、実施例1と同等の良好な初期放電容量を示した。これは、ホウ素化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。   The battery of Example 7 exhibited a good initial discharge capacity equivalent to that of Example 1. This is because, by using a lithium nickel composite oxide containing a boron compound as a positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material is modified, the discharge capacity shows a good value, and the lithium titanate of the negative electrode is used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence of lithium titanate having a small theoretical capacity on the decrease in battery capacity is reduced. It is thought that it was possible to suppress.

さらに、実施例7は、100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とる第一の層11と、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, in Example 7, the capacity retention rate after 100 cycles was good. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as the active material and the second layer 12 using lithium titanate as the active material. It is considered that the gas generation due to the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by the formation of a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the cycle characteristics are considered improved.

実施例8の電池は、実施例1と同等の良好な初期放電容量を示した。これは、ジルコニウム化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑える
ことができたことによると考えられる。
The battery of Example 8 exhibited a good initial discharge capacity equivalent to that of Example 1. This is because, by using a lithium nickel composite oxide containing a zirconium compound as the positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material is modified, the discharge capacity shows a good value, and the lithium titanate of the negative electrode is used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence of lithium titanate having a small theoretical capacity on the decrease in battery capacity is reduced. It is thought that it was possible to suppress.

さらに、実施例8の電池は、100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とる第一の層11と、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, the battery of Example 8 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as the active material and the second layer 12 using lithium titanate as the active material. It is considered that the gas generation due to the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by the formation of a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the cycle characteristics are considered improved.

実施例9の電池は、実施例1と同等の良好な初期放電容量を示した。これは、バナジウム化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたことにより、正極活物質の表面が改質され、放電容量が良好な値を示し、負極のチタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し13.3%としたことにより、理論容量の小さなチタン酸リチウムの、電池容量の低下への影響を抑えることができたことによると考えられる。   The battery of Example 9 exhibited a good initial discharge capacity equivalent to that of Example 1. This is because, by using a lithium nickel composite oxide containing a vanadium compound as a positive electrode active material, the surface of the positive electrode active material is modified, the discharge capacity shows a good value, and the lithium titanate of the negative electrode is used as the active material. By setting the thickness of the second layer 12 to 13.3% with respect to the first layer 11 made of artificial graphite as an active material, the influence of lithium titanate having a small theoretical capacity on the decrease in battery capacity is reduced. It is thought that it was possible to suppress.

さらに、実施例9の電池は、100サイクル後の容量維持率が良好であった。これは、負極に人造黒鉛を活物質とる第一の層11と、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12を設けたことにより、チタン酸リチウムのレドックス電位を低くすることができ、負極表面でのフルオロエチレンカーボネートによる良好な皮膜が形成されたことにより、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制されたことによると考えられる。さらに、第二の層12に含まれる導電剤量を、チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部としたことにより非水電解液の分解が抑制でき、サイクル特性が向上したと考えられる。   Furthermore, the battery of Example 9 had a good capacity retention rate after 100 cycles. This is because the redox potential of lithium titanate can be lowered by providing the negative electrode with the first layer 11 using artificial graphite as the active material and the second layer 12 using lithium titanate as the active material. It is considered that the gas generation due to the decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent was suppressed by the formation of a good film of fluoroethylene carbonate on the negative electrode surface. Furthermore, the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the cycle characteristics are considered improved.

実施例10の電池は良好な電池特性が得られているものの、実施例1の電池と比較すると、初期放電容量および100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。このことから、非水電解液にFECを含むことにより、負極表面における良好な皮膜の形成がされ易くなり、電池特性が向上したと考えられる。   Although the battery of Example 10 had good battery characteristics, the initial discharge capacity and the capacity retention after 100 cycles showed lower values than the battery of Example 1. From this, it can be considered that the inclusion of FEC in the non-aqueous electrolyte facilitates the formation of a good film on the negative electrode surface and improves the battery characteristics.

また、比較例1の電池は、実施例1〜実施例9の電池と比較して、初期放電容量は低い値を示した。これは、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し25%よりも厚くしたことにより、理論容量の低いチタン酸リチウムの電池容量の低下への影響が顕著に現れたことによると考えられる。   In addition, the battery of Comparative Example 1 showed a lower initial discharge capacity than the batteries of Examples 1 to 9. This is because the thickness of the second layer 12 using lithium titanate as an active material is greater than 25% of the thickness of the first layer 11 using artificial graphite as an active material, so that lithium titanate having a low theoretical capacity is obtained. This is considered to be due to the remarkable influence on the decrease in battery capacity.

一方、比較例2の電池は、実施例1〜実施例9の電池と比較して、100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。これは、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12の厚みを、人造黒鉛を活物質とする第一の層11に対し1%未満としたことにより、正極活物質に含まれる異種元素が溶出し、負極に析出する総量が、チタン酸リチウムに析出させることのできる量よりも多くなり、非水電解液の分解が抑制できずサイクル特性が低下したことによると考えられる。   On the other hand, the battery of Comparative Example 2 showed a lower capacity retention rate after 100 cycles than the batteries of Examples 1 to 9. This is because the thickness of the second layer 12 using lithium titanate as an active material is less than 1% with respect to the first layer 11 using artificial graphite as an active material, so that the different element contained in the positive electrode active material This is considered to be because the total amount of leached and deposited on the negative electrode is larger than the amount that can be deposited on lithium titanate, and the decomposition of the non-aqueous electrolyte cannot be suppressed, resulting in a decrease in cycle characteristics.

また、比較例3の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較して100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。これは、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12に含まれる導電剤量が、チタン酸リチウム100質量部に対して5質量%としたことにより、非水電解液の分解が抑制できなったことによると考えられる。   Moreover, the battery of Comparative Example 3 showed a lower value of the capacity retention rate after 100 cycles than the batteries of Examples 1 to 9. This is because the amount of the conductive agent contained in the second layer 12 containing lithium titanate as an active material is 5% by mass with respect to 100 parts by mass of lithium titanate, so that the decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed. It is thought that it became.

さらに、比較例4の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較して、初期放電容量は大き
く低下した。これは、チタン酸リチウムを活物質とする第二の層12に導電剤を含まなかったことにより、第二の層12の導電性が不十分であり電極活性が出現しなかったことによると考えられる。
Furthermore, the battery of Comparative Example 4 had a greatly reduced initial discharge capacity as compared with the batteries of Examples 1 to 9. This is considered to be because the second layer 12 containing lithium titanate as an active material did not contain a conductive agent, so that the conductivity of the second layer 12 was insufficient and no electrode activity appeared. It is done.

また、比較例5の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較すると、初期放電容量および100サイクル後の容量維持率ともに低い値を示した。これは、異種元素を含まない正極活物質を用いたことによると考えられる。   Further, the battery of Comparative Example 5 showed a low value for both the initial discharge capacity and the capacity retention rate after 100 cycles as compared with the batteries of Examples 1 to 9. This is considered to be due to the use of a positive electrode active material that does not contain different elements.

一方、比較例6の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較すると、100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。これは、負極にチタン酸リチウムを含まなかったことにより、溶出した正極に含まれる異種元素が負極表面に析出することで非水電解液の分解が抑制されず、サイクル特性が低下したことによると考えられる。   On the other hand, when compared with the batteries of Examples 1 to 9, the battery of Comparative Example 6 showed a low capacity retention rate after 100 cycles. This is because, because the negative electrode did not contain lithium titanate, the dissimilar elements contained in the eluted positive electrode were deposited on the negative electrode surface, so that decomposition of the non-aqueous electrolyte was not suppressed and cycle characteristics were reduced. Conceivable.

さらに、比較例7の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較して、初期放電容量および100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。これは、負極に理論容量の低いチタン酸リチウム単層を用いたことにより、電池の容量が低下したことおよび、チタン酸リチウムのレドックス電位が高いために、チタン酸リチウム表面における皮膜の形成が不十分であり、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制できず、サイクル特性が低下したことによると考えられる。   Furthermore, the battery of Comparative Example 7 showed lower values for the initial discharge capacity and the capacity retention after 100 cycles than the batteries of Examples 1 to 9. This is because the use of a lithium titanate monolayer having a low theoretical capacity for the negative electrode resulted in a decrease in battery capacity and a high redox potential of lithium titanate, which prevented the formation of a film on the lithium titanate surface. This is considered to be sufficient because gas generation due to decomposition of the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorinated solvent could not be suppressed, and the cycle characteristics deteriorated.

また、比較例8の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較すると、初期放電容量および100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。これは、異種元素を含まない正極活物質を用いたことによることおよび、負極にチタン酸リチウムを含まなかったことにより、溶出した正極に含まれる異種元素が負極表面に析出することで非水電解液の分解が抑制されず、サイクル特性が低下したことによると考えられる。   Further, the battery of Comparative Example 8 showed a low value for the initial discharge capacity and the capacity retention after 100 cycles as compared with the batteries of Examples 1 to 9. This is due to the use of a positive electrode active material that does not contain foreign elements, and because the negative electrode does not contain lithium titanate, so that the foreign elements contained in the eluted positive electrode are deposited on the surface of the negative electrode. It is considered that the decomposition of the liquid was not suppressed and the cycle characteristics were deteriorated.

また、比較例9の電池は実施例1〜実施例9の電池と比較して、初期放電容量および100サイクル後の容量維持率は低い値を示した。これは、異種元素を含まない正極活物質を用いたことによることおよび、チタン酸リチウムのレドックス電位が高いために、チタン酸リチウム表面における皮膜の形成が不十分であり、フッ化溶媒を含む非水電解液の分解によるガス発生が抑制できず、サイクル特性が低下したことによると考えられる。   Further, the battery of Comparative Example 9 showed lower values for the initial discharge capacity and the capacity retention after 100 cycles than the batteries of Examples 1 to 9. This is due to the use of a positive electrode active material that does not contain foreign elements, and because the redox potential of lithium titanate is high, the formation of a film on the lithium titanate surface is insufficient, and a non-fluorinated solvent is contained. It is considered that gas generation due to decomposition of the water electrolyte could not be suppressed and cycle characteristics were deteriorated.

本発明のリチウムイオン二次電池は、高電圧で充電した場合においても放電容量が大きく、また充放電サイクル中における非水電解液の分解を抑制することができ、サイクル特性が良好である。それゆえ、本発明のリチウムイオン二次電池は、携帯電話、PDA、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯ゲーム機などの各種携帯用電子機器の電源として有用である。また、電気自動車、ハイブリッド自動車などの駆動用電源の用途にも応用することができる。   The lithium ion secondary battery of the present invention has a large discharge capacity even when charged at a high voltage, can suppress the decomposition of the non-aqueous electrolyte during the charge / discharge cycle, and has good cycle characteristics. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention is useful as a power source for various portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, notebook personal computers, digital cameras, and portable game machines. Further, it can be applied to the use of a driving power source for an electric vehicle, a hybrid vehicle and the like.

10 負極集電体
11 第一の層
12 第二の層
20 リチウムイオン二次電池
21 正極
22 負極
23 セパレータ
24 電極群
25 正極側絶縁板
26 負極側絶縁板
27 電池ケース
28 封口板
29 負極リード
30 正極端子
31 正極リード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Negative electrode collector 11 1st layer 12 2nd layer 20 Lithium ion secondary battery 21 Positive electrode 22 Negative electrode 23 Separator 24 Electrode group 25 Positive electrode side insulating plate 26 Negative electrode side insulating plate 27 Battery case 28 Sealing plate 29 Negative electrode lead 30 Positive terminal 31 Positive lead

Claims (7)

正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、前記正極および前記負極の間に配されたセパレータと、非水電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極活物質は、異種元素を含むリチウムニッケル複合酸化物であって、前記異種元素はタングステン、ニオブ、ホウ素、ジルコニウムおよびバナジウムからなる群より選択される少なくとも一種の異種元素であり、
前記負極活物質は、集電体上に形成された第一の層と、前記第一の層上に形成された第二の層とからなり、
前記第一の層は、炭素材料と増粘剤と結着剤とを含む層であり、
前記第二の層は、チタン酸リチウムと導電剤と結着剤とを含む層であり、
前記第二の層は、前記第一の層の厚さに対して1%以上25%以下の厚さを有し、前記第二の層に含まれる導電剤は、前記チタン酸リチウム100質量部に対して3質量部以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery comprising: a positive electrode including a positive electrode active material; a negative electrode including a negative electrode active material; a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode; and a non-aqueous electrolyte.
The positive electrode active material is a lithium nickel composite oxide containing a different element, and the different element is at least one kind of different element selected from the group consisting of tungsten, niobium, boron, zirconium and vanadium,
The negative electrode active material comprises a first layer formed on a current collector and a second layer formed on the first layer,
The first layer is a layer containing a carbon material, a thickener, and a binder,
The second layer is a layer containing lithium titanate, a conductive agent and a binder,
The second layer has a thickness of 1% to 25% with respect to the thickness of the first layer, and the conductive agent contained in the second layer is 100 parts by mass of the lithium titanate. The lithium ion secondary battery is characterized by being 3 parts by mass or less with respect to.
前記第一の層は、1.4g/cc以上、2.8g/cc以下の合剤密度を有する請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the first layer has a mixture density of 1.4 g / cc or more and 2.8 g / cc or less. 前記第二の層は、1.3g/cc以上、1.8g/cc以下の合剤密度を有する請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。   3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the second layer has a mixture density of 1.3 g / cc or more and 1.8 g / cc or less. 前記チタン酸リチウムは、2m/g以上、8m/g以下のBET比表面積を有する請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium titanate has a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less. 前記チタン酸リチウムは、0.5μm以上、10μm以下の平均粒径を有する請求項1〜4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium titanate has an average particle size of 0.5 μm or more and 10 μm or less. 前記チタン酸リチウムは、20g/100g以上、50g/100g以下の吸油量を有する請求項1〜5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium titanate has an oil absorption of 20 g / 100 g or more and 50 g / 100 g or less. 前記非水電解液は、フルオロエチレンカーボネート、フルオロプロピオン酸メチル、フルオロベンゼン、フルオロエチルメチルカーボネートおよびフルオロジメチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも一種であるフッ化溶媒を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。   The non-aqueous electrolyte includes a fluorinated solvent that is at least one selected from the group consisting of fluoroethylene carbonate, methyl fluoropropionate, fluorobenzene, fluoroethyl methyl carbonate, and fluorodimethylene carbonate. Item 7. The lithium ion secondary battery according to any one of Items 1 to 6.
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