JP2014235925A - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
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の負極の負極活物質として、黒鉛系の炭素材料が広く用いられている。リチウムイオン二次電池を充電すると、負極活物質の黒鉛にリチウムイオンが挿入する。黒鉛にリチウムイオンが挿入した際の化学量論的組成は、LiC6であり、その理論容量は372mAh/gと算出できる。これに対して、シリコンにリチウムイオンが挿入した際の化学量論的組成は、Li15Si4であり、その理論容量は3571mAh/gと算出できる。このように、シリコンは、黒鉛に比べて9.6倍のリチウムを貯蔵できる魅力的な材料である。このため、近年のリチウムイオン二次電池には、シリコン粒子を含む負極活物質が用いられている。 As a negative electrode active material for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, a graphite-based carbon material is widely used. When the lithium ion secondary battery is charged, lithium ions are inserted into the negative electrode active material graphite. Stoichiometric composition when the lithium ions are inserted into the graphite is LiC 6, the theoretical capacity can be calculated to be 372 mAh / g. On the other hand, the stoichiometric composition when lithium ions are inserted into silicon is Li 15 Si 4 , and its theoretical capacity can be calculated as 3571 mAh / g. Thus, silicon is an attractive material that can store 9.6 times as much lithium as graphite. For this reason, negative electrode active materials containing silicon particles are used in recent lithium ion secondary batteries.
しかしながら、シリコン粒子は、リチウムイオンが挿入すると体積が4倍程度に膨張するため、リチウムイオンの挿入と放出を繰り返す間に力学的に破壊する。シリコン粒子が破壊することにより、破壊してできた微少粒子が電気的に孤立し、また破壊面に新しい電気化学的被覆層ができて不可逆容量が増加する。このため、シリコン粒子を含む負極活物質を用いた従来のリチウムイオン二次電池には、充電と放電(リチウムイオンの挿入と放出)を繰り返す間に充放電サイクル特性が著しく低下するという課題がある。 However, since the volume of silicon particles expands to about four times when lithium ions are inserted, the silicon particles are dynamically destroyed during repeated insertion and release of lithium ions. When the silicon particles are broken, the fine particles formed by the breaking are electrically isolated, and a new electrochemical coating layer is formed on the broken surface, thereby increasing the irreversible capacity. For this reason, the conventional lithium ion secondary battery using the negative electrode active material containing silicon particles has a problem that the charge / discharge cycle characteristics are remarkably deteriorated during repeated charging and discharging (insertion and release of lithium ions). .
特許文献1には、サイクル寿命を長くするために、ケイ素原子を含む化合物を含有する負極のリチウム挿入に伴う膨張率が1.05以上3.0以下である非水二次電池が記載されている。
上述したように、シリコン粒子を含む負極活物質を用いた従来のリチウムイオン二次電池では、シリコン粒子にリチウムイオンが挿入するとシリコン粒子が膨張して破壊するため、充放電サイクル特性が著しく低下するという課題がある。 As described above, in a conventional lithium ion secondary battery using a negative electrode active material containing silicon particles, when lithium ions are inserted into the silicon particles, the silicon particles expand and break down, so that the charge / discharge cycle characteristics are significantly reduced. There is a problem.
本発明は、シリコン粒子を含む負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池であって、シリコン粒子にリチウムイオンが挿入した際の力学的歪み強度を低減し、充放電サイクル特性がよいリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery using a negative electrode active material containing silicon particles, which reduces the mechanical strain strength when lithium ions are inserted into silicon particles and has good charge / discharge cycle characteristics. An object is to provide a secondary battery.
本発明によるリチウムイオン二次電池は、リチウム塩を含む電解液と、充電前の平均半径が280a[nm]以下0.5[nm]以上であるシリコン粒子を含む負極活物質を有する負極とを備え、時間a[時間]で満充電されることを特徴とする。 A lithium ion secondary battery according to the present invention comprises an electrolyte containing a lithium salt and a negative electrode having a negative electrode active material containing silicon particles having an average radius before charging of 280 a [nm] or less and 0.5 [nm] or more. And fully charged in time a [time].
または、本発明によるリチウムイオン二次電池は、リチウム塩を含む電解液と、シリコン粒子を含む負極活物質を有する負極とを備え、前記負極活物質は、充電時にリチウムイオンが挿入されない領域を中心に有し前記領域の平均半径が充電前の前記シリコン粒子の平均半径の20%以下である前記シリコン粒子を含むことを特徴とする。 Alternatively, a lithium ion secondary battery according to the present invention includes an electrolyte solution containing a lithium salt and a negative electrode having a negative electrode active material containing silicon particles, and the negative electrode active material is mainly in a region where lithium ions are not inserted during charging. And the silicon particles have an average radius of 20% or less of the average radius of the silicon particles before charging.
本発明によると、シリコン粒子を含む負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池において、シリコン粒子にリチウムイオンが挿入した際の力学的歪み強度を低減できるため、充放電サイクル特性を改善することができる。 According to the present invention, in a lithium ion secondary battery using a negative electrode active material containing silicon particles, the mechanical strain strength when lithium ions are inserted into the silicon particles can be reduced, so that the charge / discharge cycle characteristics can be improved. it can.
本発明によるリチウムイオン二次電池は、負極がシリコン粒子を含む負極活物質を有しており、シリコン粒子にリチウムイオンが挿入した際の力学的歪み強度を低減することで、シリコン粒子の破壊を防ぎ、充放電サイクル特性を改善する。シリコン粒子にリチウムイオンが挿入した際の力学的歪み強度を低減するために、この力学的歪み強度を計算し、リチウムイオン二次電池を充電するときの充放電速度に対して力学的歪み強度ができるだけ小さくなるようなシリコン粒子の平均半径を求めた。以下、このようなシリコン粒子の平均半径の求め方を説明する。なお、以下の説明では、シリコン粒子が球形であると仮定し、シリコン粒子の力学的歪み強度として、シリコン粒子の円周方向の応力σtを求める。シリコン粒子が破壊するか否かは、主に円周方向の応力σtによって決まるからである。また、シリコン粒子の平均半径のことを、単に「半径」と呼ぶ。 In the lithium ion secondary battery according to the present invention, the negative electrode has a negative electrode active material containing silicon particles, and the silicon particles are destroyed by reducing the mechanical strain strength when lithium ions are inserted into the silicon particles. Prevent and improve charge / discharge cycle characteristics. In order to reduce the mechanical strain strength when lithium ions are inserted into silicon particles, the mechanical strain strength is calculated, and the mechanical strain strength is calculated with respect to the charge / discharge speed when charging the lithium ion secondary battery. The average radius of silicon particles that was as small as possible was determined. Hereinafter, how to determine the average radius of such silicon particles will be described. In the following description, assuming that the silicon particles are spherical, the stress σ t in the circumferential direction of the silicon particles is obtained as the mechanical strain strength of the silicon particles. This is because whether or not silicon particles are destroyed is mainly determined by the stress σ t in the circumferential direction. The average radius of the silicon particles is simply referred to as “radius”.
図1は、本発明において、シリコン粒子の円周方向の応力σtの大きさを計算するのに用いた計算モデルを示す図である。シリコン粒子は、充電前の半径がR0の球とし、その円周方向の応力をσtとした。また、シリコン粒子の中心部分の、リチウムイオンが挿入されない領域を球形の領域と仮定し、この球領域の平均半径をRcとし、中心をシリコン粒子の中心とした。球領域の平均半径のことを、単に「半径」と呼ぶ。 FIG. 1 is a diagram showing a calculation model used to calculate the magnitude of the stress σ t in the circumferential direction of silicon particles in the present invention. The silicon particles were spheres with a radius R 0 before charging, and the circumferential stress was σ t . Further, the region where the lithium ions are not inserted in the central portion of the silicon particle is assumed to be a spherical region, the average radius of this spherical region is R c , and the center is the center of the silicon particle. The average radius of the sphere region is simply referred to as “radius”.
リチウムイオン二次電池の充電時にシリコン粒子にリチウムイオンが挿入する際、シリコン粒子の中心部分にリチウムイオンが挿入されない領域ができることが知られている。この現象は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察することができ、参考文献1にはシリコンナノピラーの例について、参考文献2にはシリコンナノワイヤーの例について、それぞれ記載されている。
[参考文献1]Proceedings of National Academy of Sciences of the United State of America, 109, pp.4080-4085, 2012.
[参考文献2]Nano Letters, 11, pp.2251-2258, 2011.
そこで、本計算モデルにおいても、シリコン粒子の中心部分にリチウムイオンが挿入されない領域が存在するとし、この領域を半径がRcで中心がシリコン粒子の中心である球領域とした。
It is known that when lithium ions are inserted into silicon particles during charging of a lithium ion secondary battery, a region where lithium ions are not inserted is formed at the center of the silicon particles. This phenomenon can be observed using a transmission electron microscope (TEM).
[Reference 1] Proceedings of National Academy of Sciences of the United State of America, 109, pp.4080-4085, 2012.
[Reference 2] Nano Letters, 11, pp.2251-2258, 2011.
Therefore, also in this calculation model, it is assumed that there is a region where lithium ions are not inserted in the center portion of the silicon particle, and this region is a spherical region whose radius is Rc and whose center is the center of the silicon particle.
さらに、リチウムイオンが、一定のフラックスでシリコン粒子に挿入され、瞬時にシリコン粒子の内部に拡散すると仮定した。リチウムイオンは、シリコン粒子の内部に拡散するにつれて濃縮され、リチウムイオンの濃度がLi15Si4のリチウムイオンの濃度に等しくなったところで拡散が止まる。このとき、シリコン粒子の中心部分に、リチウムイオンが挿入されない球領域(半径がRcで、中心がシリコン粒子の中心)が残ると仮定した。従って、リチウムイオンは、シリコン粒子の内部で、半径Rcと半径R0の間の領域に存在する。 Furthermore, it was assumed that lithium ions were inserted into the silicon particles with a constant flux and instantly diffused into the silicon particles. The lithium ions are concentrated as they diffuse into the silicon particles, and the diffusion stops when the lithium ion concentration becomes equal to the lithium ion concentration of Li 15 Si 4 . At this time, it was assumed that a spherical region into which lithium ions are not inserted (radius is R c and the center is the center of the silicon particle) remains in the center portion of the silicon particle. Accordingly, lithium ions are present in a region between the radius R c and the radius R 0 inside the silicon particle.
図2は、本発明において、シリコン粒子の円周方向の応力σtの計算に用いた式(2−1)を示す図である。式(2−1)は、熱膨張による円周方向の応力を計算するための一般的な式を応用して、リチウムイオンの濃度から円周方向の応力を計算する式に変換したものである。式(2−1)の導出には、参考文献3に示された手法を用いた。
[参考文献3]Journal of the Electrochemical Society, 154, pp.A910-916, 2007.
なお、図2には、式(2−1)に用いた記号の説明も示している。
FIG. 2 is a diagram showing an equation (2-1) used in the calculation of the stress σ t in the circumferential direction of the silicon particles in the present invention. Formula (2-1) is a formula obtained by applying a general formula for calculating the circumferential stress due to thermal expansion to a formula for calculating the circumferential stress from the concentration of lithium ions. . The method shown in
[Reference 3] Journal of the Electrochemical Society, 154, pp. A910-916, 2007.
FIG. 2 also shows the explanation of symbols used in Expression (2-1).
図3A〜図3Dは、本発明で用いた、シリコン粒子の半径方向におけるリチウムイオンの濃度分布のモデルを示す図である。図3A〜図3Dにおいて、横軸は、シリコン粒子の中心からの半径方向の位置を示し、縦軸は、リチウムイオンの濃度を示す。図3A、図3B、図3C、図3Dの順に時間が経過している。 3A to 3D are diagrams showing models of lithium ion concentration distribution in the radial direction of silicon particles used in the present invention. 3A to 3D, the horizontal axis indicates the position in the radial direction from the center of the silicon particles, and the vertical axis indicates the concentration of lithium ions. Time elapses in the order of FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D.
図3Aに示すように、リチウムイオンが、半径方向の位置R0から一定のフラックスでシリコン粒子に挿入され、シリコン粒子の内部に拡散するにつれて、リチウムイオン濃度は、拡散距離(位置R0からの距離)の2乗の割合で高くなる。 As shown in FIG. 3A, as lithium ions are inserted into the silicon particles with a constant flux from the radial position R0 and diffuse into the silicon particles, the lithium ion concentration becomes the diffusion distance (from the position R0 ). It becomes higher at the ratio of the square of the distance.
図3Bに示すように、半径方向の位置Rcにおけるリチウムイオン濃度が飽和値Csに達すると、リチウムイオンは位置Rcよりもシリコン粒子の内部(r<Rcとなる位置r)には拡散しない。なお、図3Bにおいて、濃度C0は、位置Rcでリチウムイオン濃度がCsであるときの、位置R0でのリチウムイオン濃度である。図3Aに示したようにリチウムイオン濃度は拡散距離(位置R0からの距離)の2乗の割合で高くなるので、位置Rcでのリチウムイオン濃度Csから位置R0でのリチウムイオン濃度C0を求めることができる。 As shown in FIG. 3B, when the lithium ion concentration at the radial position R c reaches the saturation value C s , the lithium ions are located inside the silicon particles (position r where r <R c ) rather than the position R c. Does not spread. In FIG. 3B, the concentration C 0 is the lithium ion concentration at the position R 0 when the lithium ion concentration is C s at the position R c . As shown in FIG. 3A, the lithium ion concentration increases at a ratio of the square of the diffusion distance (distance from position R 0 ), so the lithium ion concentration at position R 0 from the lithium ion concentration C s at position R c. C 0 can be determined.
さらにリチウムイオンがシリコン粒子に挿入されると、図3Cに示すように、リチウムイオン濃度が飽和値Csである範囲が、位置Rcから位置R0に向かって広がっていく。 Further lithium ions are inserted into the silicon particles, as shown in FIG. 3C, the range lithium ion concentration is a saturated value C s is spread toward the position R 0 from the position R c.
さらにリチウムイオンがシリコン粒子に挿入されると、図3Dに示すように、位置Rcから位置R0までの全ての範囲でリチウムイオン濃度が飽和値Csになり、リチウムイオンのシリコン粒子への挿入過程が終了する。 Further lithium ions are inserted into the silicon particles, as shown in FIG. 3D, the lithium ion concentration in the whole range from the position R c to the position R 0 is the saturation value C s, to the silicon particles of the lithium-ion The insertion process ends.
図4は、図3Cに示したシリコン粒子の半径方向におけるリチウムイオンの濃度分布のモデルと、この濃度分布を表す式(4−1)、(4−2)及び(4−3)を示す図である。シリコン粒子の半径方向の位置Riは、リチウムイオンが飽和値Csに達している範囲と達していない範囲との境界の位置である。式(4−3)は、リチウムイオン濃度c(r)が、位置Riと位置R0との間の範囲では位置rの2次式で表されると仮定して得られる。式(4−1)、(4−2)及び(4−3)を、図2の式(2−1)に代入すると、シリコン粒子の半径方向の位置rと円周方向の応力σtとの関係が求められる。r=R0とすると、シリコン粒子の表面での円周方向の応力σtが求められる(位置R0での応力σtを求めるときには、式(4−3)を式(2−1)に代入して得られた式を用いる)。 FIG. 4 is a diagram showing a model of the lithium ion concentration distribution in the radial direction of the silicon particles shown in FIG. 3C and equations (4-1), (4-2), and (4-3) representing the concentration distribution. It is. The position R i in the radial direction of the silicon particles is a boundary position between a range where the lithium ions reach the saturation value C s and a range where the lithium ion does not reach the saturation value C s . Expression (4-3) is obtained on the assumption that the lithium ion concentration c (r) is expressed by a quadratic expression at the position r in the range between the position R i and the position R 0 . When Expressions (4-1), (4-2), and (4-3) are substituted into Expression (2-1) in FIG. 2, the position r in the radial direction of the silicon particles, the stress σ t in the circumferential direction, and Is required. When r = R 0 , the stress σ t in the circumferential direction on the surface of the silicon particle is obtained (when obtaining the stress σ t at the position R 0 , Equation (4-3) is changed to Equation (2-1). Use the formula obtained by substitution).
図5は、シリコン粒子の表面における(位置R0における)円周方向の応力σtを表す式(5−1)と、式(5−1)を用いて求めた円周方向の応力σtを表すグラフとを示す図である。位置R0における円周方向の応力σtは、位置Riの関数として式(5−1)で表すことができる。図5のグラフは、横軸が位置Riを示し、縦軸が位置R0における、規格化した円周方向の応力σtを示し、R0=100nm、Rc=10nmとして求めた。リチウムイオンの飽和濃度Csは、Li15Si4のシリコンに対するリチウムのモル比として3.75とし、濃度C0は、0.0375(=Cs*(Rc/R0)2)として求めた。
Figure 5 is a formula (5-1) representing the stress sigma t of (position in R 0) circumferentially at the surface of the silicon particles, the stress in the circumferential direction obtained using Equation (5-1) sigma t It is a figure which shows the graph showing. The stress σ t in the circumferential direction at the position R 0 can be expressed by Expression (5-1) as a function of the position R i . Graph of Figure 5, the horizontal axis represents the position R i, the vertical axis at the position R 0, indicates the circumferential direction of the stress sigma t normalized, calculated
図5の計算例では、シリコン粒子の表面には、Riの値が10nmから46nmの間では引張応力がかかり、Riの値が46nmを超えると逆に圧縮応力がかかることがわかる。図5の計算例では、Ri=Rcの場合の引張応力は、Ri=R0の場合の圧縮応力よりも大きい。 In the calculation example of FIG. 5, on the surface of the silicon particles, the value of R i is consuming tensile stress between 46nm from 10 nm, the value of R i is understood that the take compressive stress on the contrary more than 46nm. In the calculation example of FIG. 5, the tensile stress when R i = R c is larger than the compressive stress when R i = R 0 .
図6は、シリコン粒子の表面における(位置R0における)円周方向の応力σtの評価パラメータとしてRc/R0を用い、σt(R0)/σt(Rc)をRc/R0の関数として計算した結果を示す図である。図6に示したグラフは、横軸がRc/R0を示し、縦軸が位置R0におけるσt(R0)/σt(Rc)を示す。 FIG. 6 shows that R c / R 0 is used as an evaluation parameter of the stress σ t in the circumferential direction (at the position R 0 ) on the surface of the silicon particle, and σ t (R 0 ) / σ t (R c ) is R c. It is a figure which shows the result calculated as a function of / R0 . In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis indicates R c / R 0 , and the vertical axis indicates σ t (R 0 ) / σ t (R c ) at the position R 0 .
位置R0におけるσt(R0)/σt(Rc)の値は、2.0以下であるのが望ましい。位置R0におけるσt(R0)/σt(Rc)の値が2.0を超えると、引張応力によりシリコン粒子が破壊すると考えられるからである。図6より、Rc/R0が20%以下の場合に、位置R0におけるσt(R0)/σt(Rc)の値が2.0以下となることがわかる。シリコン粒子の破壊をより確実に防ぐためには、位置R0におけるσt(R0)/σt(Rc)の値が1.5以下であることがさらに望ましく、これは、図6より、Rc/R0が10%以下の場合に実現可能である。 The value of σ t (R 0 ) / σ t (R c ) at the position R 0 is desirably 2.0 or less. This is because if the value of σ t (R 0 ) / σ t (R c ) at the position R 0 exceeds 2.0, it is considered that the silicon particles are broken by tensile stress. FIG. 6 shows that when R c / R 0 is 20% or less, the value of σ t (R 0 ) / σ t (R c ) at position R 0 is 2.0 or less. In order to more reliably prevent the silicon particles from being destroyed, it is more desirable that the value of σ t (R 0 ) / σ t (R c ) at the position R 0 is 1.5 or less. This can be realized when R c / R 0 is 10% or less.
なお、Rc/R0の値は、リチウムイオン二次電池の負極活物質からシリコン粒子を取り出し、取り出したシリコン粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することで、求めることができる。 In addition, the value of Rc / R0 can be calculated | required by taking out silicon particle from the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, and observing the taken-out silicon particle with a transmission electron microscope (TEM).
次に、充放電速度と、シリコン粒子の円周方向の応力σtとの関係について説明する。 Next, the relationship between the charge / discharge rate and the stress σ t in the circumferential direction of the silicon particles will be described.
図7は、充放電速度と、シリコン粒子の円周方向の応力σtとの関係を計算するのに用いた計算モデルを示す図である。この計算モデルは、基本的には、図1に示した計算モデルと同じである。すなわち、シリコン粒子は、半径がR0の球とし、その円周方向の応力をσtとした。また、シリコン粒子の中心部分の、リチウムイオンが挿入されない領域を球形の領域と仮定し、この球領域の半径をRcとし、中心をシリコン粒子の中心とした。 FIG. 7 is a diagram showing a calculation model used to calculate the relationship between the charge / discharge rate and the stress σ t in the circumferential direction of the silicon particles. This calculation model is basically the same as the calculation model shown in FIG. That is, the silicon particles are spheres having a radius R 0 and the stress in the circumferential direction is σ t . In addition, the region where the lithium ions are not inserted in the central portion of the silicon particle is assumed to be a spherical region, the radius of the spherical region is R c , and the center is the center of the silicon particle.
図7には、以下の説明で用いるパラメータpの定義を表す式(7−1)も示した。パラメータpは、Rc/R0であり、図6に示したグラフの横軸である。すなわち、パラメータpは、シリコン粒子の表面における(位置R0における)円周方向の応力σtの評価パラメータである。上述したように、パラメータp(=Rc/R0)の値は、シリコン粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することで求めることができる。 FIG. 7 also shows an expression (7-1) that represents the definition of the parameter p used in the following description. The parameter p is R c / R 0 and is the horizontal axis of the graph shown in FIG. That is, the parameter p is an evaluation parameter of the stress σ t in the circumferential direction (at the position R 0 ) on the surface of the silicon particle. As described above, the value of the parameter p (= R c / R 0 ) can be obtained by observing silicon particles with a transmission electron microscope (TEM).
図8は、充放電速度と、シリコン粒子の円周方向の応力σtとの関係を計算するための計算過程を示す図である。図8には、4つの式(8−1)〜(8−4)を示している。 FIG. 8 is a diagram showing a calculation process for calculating the relationship between the charge / discharge rate and the stress σ t in the circumferential direction of the silicon particles. FIG. 8 shows four formulas (8-1) to (8-4).
シリコン粒子において、半径方向の位置がRcからR0までの間の範囲にリチウムイオンが挿入され、Li15Si4の組成が形成されている(すなわち満充電されている)と仮定すると、充電されたリチウムイオンの量は、式(8−1)で与えられる。 In the silicon particle, assuming that lithium ions are inserted in the range of the radial position between R c and R 0 and the composition of Li 15 Si 4 is formed (that is, fully charged), the charging is performed. The amount of lithium ions formed is given by equation (8-1).
式(8−1)で与えられた量のリチウムイオンを時間a[時間]で充電する場合には、すなわち、時間a[時間]で満充電する場合には、1秒間に充電されるリチウムイオンの数は、式(8−2)で与えられる。 When the amount of lithium ions given by the equation (8-1) is charged at time a [hour], that is, when fully charged at time a [hour], lithium ion charged per second is charged. Is given by equation (8-2).
半径がRcの球領域の表面におけるシリコンの原子数は、式(8−3)で与えられる。 Radius atomic number of silicon at the surface of the sphere area of R c is given by Equation (8-3).
式(8−2)の速度で充電して、半径がRcの球領域の表面でLi15Si4が形成されると仮定すると、式(8−2)と式(8−3)から、式(8−4)の関係が得られる。 If it is assumed that Li 15 Si 4 is formed on the surface of the spherical region having a radius R c by charging at the speed of the equation (8-2), from the equations (8-2) and (8-3), The relationship of Formula (8-4) is obtained.
図9は、満充電するのにかかる時間aと、シリコン粒子の半径R0との関係を示す図である。図9には、時間a[時間]と半径R0[nm]との関係を表す式(9−1)を示している。式(9−1)は、式(8−4)と式(7−1)から導くことができる。式(9−1)の関係は、TEMで求められるパラメータp(=Rc/R0)の値に依存する。さらに図9には、pが0.1のときとpが0.2のときの半径R0の値も示している。式(9−1)より、p=0.1とするとR0=70a[nm]となり、p=0.2とするとR0=278a[nm]となる。 FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the time a required for full charge and the radius R 0 of the silicon particles. FIG. 9 shows an equation (9-1) representing the relationship between the time a [time] and the radius R 0 [nm]. Expression (9-1) can be derived from Expression (8-4) and Expression (7-1). The relationship of Expression (9-1) depends on the value of the parameter p (= R c / R 0 ) obtained by TEM. Further, FIG. 9 also shows the value of the radius R 0 when p is 0.1 and when p is 0.2. From equation (9-1), when p = 0.1, R 0 = 70a [nm], and when p = 0.2, R 0 = 278a [nm].
図6を用いて説明したように、シリコン粒子の表面における(位置R0における)円周方向の応力σtを極力小さくしてシリコン粒子の破壊を防ぐためには、p(=Rc/R0)が0.2以下であることが望ましく、pが0.1以下であることがさらに望ましい。すなわち、時間a[時間]で満充電したときにシリコン粒子の破壊を防ぐためには、シリコン粒子の半径R0は278a[nm]以下であることが望ましく、さらには70a[nm]以下であることが望ましい。 As described with reference to FIG. 6, in order to minimize the stress σ t in the circumferential direction (at the position R 0 ) on the surface of the silicon particle and prevent the silicon particle from being destroyed, p (= R c / R 0 ) Is preferably 0.2 or less, and more preferably p is 0.1 or less. That is, in order to prevent destruction of silicon particles when fully charged at time a [time], the radius R 0 of the silicon particles is preferably 278 a [nm] or less, and more preferably 70 a [nm] or less. Is desirable.
また、時間a[時間]で満充電したときにシリコン粒子の破壊を防ぐためのシリコン粒子の半径R0には、数nm程度の変動があってもよい。従って、時間a[時間]で満充電したときにシリコン粒子の破壊を防ぐためには、シリコン粒子の半径R0は280a[nm]以下であってもよい。 Further, the radius R 0 of the silicon particles for preventing the silicon particles from being destroyed when fully charged at time a [time] may vary by about several nm. Accordingly, in order to prevent the silicon particles from being destroyed when fully charged at time a [time], the radius R 0 of the silicon particles may be 280 a [nm] or less.
ただし、半径R0が0.5[nm]未満のシリコン粒子は作製するのが困難であるので、シリコン粒子の半径R0は0.5[nm]以上であるのが望ましい。 However, since the silicon particles of the radius R 0 of less than 0.5 [nm] are difficult to prepare, the radius R 0 of the silicon particles is desirably at 0.5 [nm] or more.
なお、リチウムイオン二次電池を満充電するのにかかる時間a[時間]の値は、リチウムイオン二次電池の仕様や使用条件によって異なるが、0.1[時間]以上10[時間]以下の範囲に定めるのが一般的である。 The value of time a [hour] required to fully charge the lithium ion secondary battery varies depending on the specifications and use conditions of the lithium ion secondary battery, but is not less than 0.1 [hour] and not more than 10 [hour]. It is common to set a range.
なお、シリコン粒子の半径R0の値は、シリコン粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することで、求めることができる。 Note that the value of the radius R 0 of the silicon particles can be obtained by observing the silicon particles with a transmission electron microscope (TEM).
上記の詳細な計算により、シリコン粒子にリチウムイオンを挿入した際の、シリコン粒子の円周方向の応力をできるだけ小さくするために必要な、シリコン粒子の半径を明確にすることができた。本発明の実施例によるリチウムイオン二次電池は、負極活物質に、このような半径を持つシリコン粒子が用いられる。シリコン粒子の半径の具体的な値は、満充電するのにかかる時間a[時間]、すなわち充放電速度を予め定めておくことで求めることができる。充放電速度を1/a[C]とすると、満充電するのにかかる時間はa[時間]であるので、このaの値を用いて、望ましいシリコン粒子の半径の値を求めることができる。 From the above detailed calculation, it was possible to clarify the radius of the silicon particles necessary for minimizing the stress in the circumferential direction of the silicon particles when lithium ions were inserted into the silicon particles. In the lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention, silicon particles having such a radius are used as the negative electrode active material. The specific value of the radius of the silicon particles can be obtained by determining in advance the time a [time] required for full charge, that is, the charge / discharge rate. If the charge / discharge rate is 1 / a [C], the time required for full charge is a [time]. Therefore, the desired value of the radius of the silicon particles can be obtained using the value of a.
以下、実施例1〜実施例3で、本発明の実施例によるリチウムイオン二次電池の負極構造を説明する。実施例4で、本発明の実施例によるリチウムイオン二次電池の内部構造を説明し、実施例5で、本発明の実施例によるリチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性について説明する。 Hereinafter, the negative electrode structure of the lithium ion secondary battery according to the example of the present invention will be described in Examples 1 to 3. Example 4 describes the internal structure of a lithium ion secondary battery according to an example of the present invention, and Example 5 describes charge / discharge cycle characteristics of a lithium ion secondary battery according to an example of the present invention.
図10は、本発明の実施例1によるリチウムイオン二次電池の負極の構造を示す図である。本実施例のリチウムイオン二次電池の負極は、負極集電体1003と、負極集電体1003の上に配置されたナノ薄膜グラファイト1001と、ナノ薄膜グラファイト1001の表面に担持されたシリコン粒子1002とを備える。ナノ薄膜グラファイト1001は、導電材であり、シリコン粒子1002を担持するための炭素材料である。ナノ薄膜グラファイト1001にシリコン粒子1002を担持させた複合材料が、本実施例での負極活物質である。負極活物質には、充放電速度を1/a[C]とすると、半径R0が280a[nm]以下であるシリコン粒子1002を用い、より望ましくは、半径R0が70a[nm]以下であるシリコン粒子1002を用いる。
FIG. 10 is a diagram showing the structure of the negative electrode of the lithium ion secondary battery according to Example 1 of the present invention. The negative electrode of the lithium ion secondary battery of this example includes a negative electrode
ナノ薄膜グラファイト1001は、直径10μm〜500μmのフレーク状グラファイトを、濃硫酸、硝酸ナトリウム及び過マンガン酸カリウム中に数日間浸漬して撹拌する、いわゆるHummers法により酸化し、さらにアルゴン雰囲気で、600℃で1時間発泡処理を行うことにより作製した。ナノ薄膜グラファイト1001のC軸方向の膜厚は、1.0nm〜50.0nmであり、酸化条件及び発泡処理条件を変えることにより、ある程度調整することが可能である。あるいは、ナノ薄膜グラファイト1001は、フレーク状グラファイトと過酸化ベンゾイルの粉末とを混ぜて、110℃で10分間熱処理することにより酸化し、さらにアルゴン雰囲気で、600℃で1時間発泡処理を行うことにより作製することもできる。
Nano-
未処理のフレーク状グラファイトが直径100μmの円盤状で、C軸方向の厚さが10μmであると仮定すると、フレーク状グラファイトの比表面積は、0.11m2/gとなる。ただし、グラファイトの真密度を2.26g/cm3として計算した。これに対し、ナノ薄膜グラファイト1001のC軸方向の厚さが10nmであると仮定すると、ナノ薄膜グラファイトグラファイトの比表面積は、1000倍の110m2/gとなる。
Assuming that the untreated flaky graphite has a disk shape with a diameter of 100 μm and the thickness in the C-axis direction is 10 μm, the specific surface area of the flaky graphite is 0.11 m 2 / g. However, the calculation was performed assuming that the true density of graphite was 2.26 g / cm 3 . On the other hand, assuming that the thickness of the nano
次に、ナノ薄膜グラファイト1001の表面に、シリコン粒子1002を担持させる方法を述べる。石英炉の内部にナノ薄膜グラファイト1001を配置し、水素とアルゴンをそれぞれ40mL/minと360mL/minの流量で用いてバブリングしてオルトケイ酸テトラエチルを石英炉の内部に導入し、ナノ薄膜グラファイト1001を600℃で1時間加熱した。このような熱気相成長法により、ナノ薄膜グラファイト1001の表面に、シリコン粒子1002を担持させた。この場合、オルトケイ酸テトラエチルはシリコン材料源であり、水素は還元剤として作用する。シリコン粒子1002の平均半径は、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して求めると、20nmである。また、シリコン粒子1002とナノ薄膜グラファイト1001との重量比は10:90である。
Next, a method for supporting
この熱気相成長法においては、シリコン材料源として、オルトケイ酸テトラエチル以外に、シランガスや四塩化シリコン等を用いることが可能である。四塩化シリコンは、室温で液体であるため、オルトケイ酸テトラエチルと同様に、バブリングにより石英炉の内部に導入する必要がある。 In this thermal vapor deposition method, it is possible to use silane gas, silicon tetrachloride, or the like as a silicon material source in addition to tetraethyl orthosilicate. Since silicon tetrachloride is a liquid at room temperature, it needs to be introduced into the quartz furnace by bubbling, like tetraethyl orthosilicate.
シリコン粒子1002をナノ薄膜グラファイト1001の表面に担持させる方法としては、上記以外に、ケイ酸ナトリウム水溶液のナトリウムイオンを水素イオン交換した後、この溶液とナノ薄膜グラファイト1001とを混合し、混合物に超音波処理を行って担持させる方法も可能である。この場合、ケイ酸ナトリウム以外に、ケイ酸カリウムやケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩を用いることも可能である。
In addition to the method described above, the
シリコン粒子1002が半径20nmの半球状で、その球断面がナノ薄膜グラファイト1001に接触していると仮定すると、0.1gのシリコン粒子の全接触面積は3.2m2である。また、0.9gのナノ薄膜グラファイト1001の比表面積は99m2(=110×0.9)であるので、シリコン粒子1002によるナノ薄膜グラファイト1001表面の被覆率は、3.2/99=3.2%である。この被覆率はかなり小さい値であるため、シリコン粒子1002をナノ薄膜グラファイト1001にさらに多く担持させることが充分に可能である。
Assuming that the
図11は、本発明の実施例2によるリチウムイオン二次電池の負極の構造を示す図である。図11において、図10と同一の符号は図10と同一または共通する構成要素を示し、これらの構成要素については説明を省略する。本実施例のリチウムイオン二次電池の負極が実施例1のものと異なる点は、シリコン粒子1002を担持するための炭素材料として、ナノ薄膜グラファイトの替わりに、カーボンナノチューブ1101を用いた点である。導電材であるカーボンナノチューブ1101にシリコン粒子1002を担持させた複合材料が、本実施例での負極活物質である。負極活物質には、実施例1で述べたように、充放電速度を1/a[C]とすると、半径R0が280a[nm]以下であるシリコン粒子1002を用い、より望ましくは、半径R0が70a[nm]以下であるシリコン粒子1002を用いる。
FIG. 11 is a diagram showing the structure of the negative electrode of the lithium ion secondary battery according to Example 2 of the present invention. 11, the same reference numerals as those in FIG. 10 denote the same or common components as those in FIG. 10, and the description of these components will be omitted. The difference of the negative electrode of the lithium ion secondary battery of this example from that of Example 1 is that
カーボンナノチューブ1101としては、シングルウォールカーボンナノチューブとマルチウォールカーボンナノチューブのうち少なくとも一方を用いることができる。シングルウォールカーボンナノチューブは、直径が0.7nm〜2.0nmで、長さが1μm以上であることが望ましい。また、マルチウォールカーボンナノチューブは、直径が1nm〜30nmで、長さが1μm以上であることが望ましい。カーボンナノチューブ1101は、熱気相成長法やアーク放電法等の任意の方法で作製したものを用いることができる。カーボンナノチューブ1101へシリコン粒子1002を担持させる方法としては、実施例1と同様の方法を用いることができる。
As the
図12は、本発明の実施例3によるリチウムイオン二次電池の負極の構造を示す図である。図12において、図10と同一の符号は図10と同一または共通する構成要素を示し、これらの構成要素については説明を省略する。本実施例のリチウムイオン二次電池の負極が実施例1のものと異なる点は、シリコン粒子1002を担持するための炭素材料として、ナノ薄膜グラファイトの替わりに、グラフェンシート1201を用いた点である。導電材であるグラフェンシート1201にシリコン粒子1002を担持させた複合材料が、本実施例での負極活物質である。負極活物質には、実施例1で述べたように、充放電速度を1/a[C]とすると、半径R0が280a[nm]以下であるシリコン粒子1002を用い、より望ましくは、半径R0が70a[nm]以下であるシリコン粒子1002を用いる。
FIG. 12 is a diagram showing the structure of the negative electrode of the lithium ion secondary battery according to Example 3 of the present invention. 12, the same reference numerals as those in FIG. 10 indicate the same or common components as those in FIG. 10, and description of these components is omitted. The difference of the negative electrode of the lithium ion secondary battery of this example from that of Example 1 is that a
グラフェンシート1201は、実施例1に記載した、フレーク状グラファイトからナノ薄膜グラファイトを作製する方法において、さらに強い酸化条件を用いることにより、作製することが可能である。また、グラフェンシート1201は、アルミナを基板とした熱気相成長法によっても作製可能である。例えば、石英炉の内部にアルミナ基板を配置し、プロピレンとアルゴンをそれぞれ50mL/minと250mL/minの流量で石英炉の内部に流し、800℃で2時間の成長を行うことにより、アルミナ基板上にグラフェンシート1201を作製することが可能である。グラフェンシート1201へシリコン粒子1002を担持させる方法としては、実施例1と同様の方法を用いることができる。
The
以上の実施例1〜3では、シリコン粒子を担持する材料として、ナノ薄膜グラファイト、カーボンナノチューブ、及びグラフェンシートを用いた場合について説明したが、これら3つの担持材料から複数の担持材料を選んで混合したものを担持材料として使用することも可能である。また、これら3つ以外の導電性の炭素材料を担持材料として利用することも可能である。 In Examples 1 to 3 described above, the case where nano-thin graphite, carbon nanotubes, and graphene sheets are used as materials for supporting silicon particles has been described, but a plurality of supporting materials are selected and mixed from these three supporting materials. It is also possible to use the above as a support material. It is also possible to use a conductive carbon material other than these three as the support material.
図13は、本発明の実施例4によるリチウムイオン二次電池の内部構造を示す図である。本実施例のリチウムイオン二次電池は、正極1310、セパレータ1311、負極1312、電池缶1313、正極集電タブ1314、負極集電タブ1315、内蓋1316、内圧開放弁1317、ガスケット1318、正温度係数(PTC:Positive temperature coefficient)抵抗素子1319、及び電池蓋1320を備える。電池蓋1320は、内蓋1316、内圧開放弁1317、ガスケット1318、及び正温度係数抵抗素子1319からなる一体化部品である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an internal structure of a lithium ion secondary battery according to Example 4 of the present invention. The lithium ion secondary battery of this example includes a
正極1310は、以下の手順により作製した。正極活物質には、LiMn2O4を用いた。85.0wt%の正極活物質に、導電材として、7.0wt%の黒鉛粉末と2.0wt%のアセチレンブラックを添加した。さらに、結着剤として、6.0wt%のポリフッ化ビニリデン(以下、「PVDF」と表記する)を1−メチル−2−ピロリドン(以下、「NMP」と表記する)に溶解した溶液を加えて、プラネタリーミキサーで混合してスラリーを作成した。この後、真空下でこのスラリー中の気泡を除去して、均質な正極合剤スラリーを調製した。この正極合剤スラリーを、塗布機を用いて厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に均一かつ均等に塗布した。このアルミニウム箔が正極集電体である。正極合剤スラリーを塗布したアルミニウム箔を、ロールプレス機により電極密度が2.55g/cm3になるように圧縮して成形した。圧縮成形したアルミニウム箔を切断機で裁断し、厚さ100μm、長さ900mm、幅54mmの正極1310を作製した。
The
なお、上のように作製した正極1310には、正極集電体に正極合剤スラリーが塗布されていない部分(集電板露出面)がある。
Note that the
負極1312は、以下の手順により作製した。負極活物質には、実施例1に記載した、ナノ薄膜グラファイト1001にシリコン粒子1002を担持させた複合材料を用いた。95.0wt%の負極活物質に、結着剤として、5.0wt%のPVDFをNMPに溶解した溶液を加えて、プラネタリーミキサーで混合してスラリーを作成した。この後、真空下でこのスラリー中の気泡を除去して、均質な負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを、塗布機を用いて厚さ10μmの圧延銅箔の両面に均一かつ均等に塗布した。この圧延銅箔が負極集電体1003である。負極合剤スラリーを塗布した圧延銅箔を、ロールプレス機により電極密度が1.3g/cm3となるように圧縮して成形した。圧縮成形した圧延銅箔を切断機で裁断し、厚さ110μm、長さ950mm、幅56mmの負極1312を作製した。
The
負極1312は、2種類を作製した。1つは平均半径R0が20[nm]であるシリコン粒子を、もう1つは平均半径R0が40[nm]であるシリコン粒子を、それぞれ負極活物質に含まれるシリコン粒子1002として用いた負極1312である。なお、充放電速度を3.5[C]、すなわちa=2/7[時間]とすると、シリコン粒子の望ましい平均半径は83(=280a)[nm]以下である。従って、本実施例のリチウムイオン二次電池は、充放電速度3.5[C](a=2/7[時間])で満充電すると、充電前の平均半径R0が280a[nm]以下であるシリコン粒子を含む負極活物質を負極に用いていることになる。
Two types of
なお、上のように作製した負極1312には、負極集電体1003に負極合剤スラリーが塗布されていない部分(集電板露出面)がある。
Note that the
上のように作製した正極1310と負極1312の集電板露出面に、それぞれ正極集電タブ1314と負極集電タブ1315とを超音波溶接機により接続した。正極集電タブ1314にはアルミニウム製リード片を用い、負極集電タブ1315にはニッケル製リード片を用いた。その後、厚さ30μmの多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータ1311を、正極1310と負極1312との間に挿入し、正極1310、セパレータ1311、及び負極1312を捲回して捲回体を作成した。この捲回体を電池缶1313に収納し、負極集電タブ1315を電池缶1313の缶底に抵抗溶接機により接続し、正極集電タブ1314を内蓋1316の底面に超音波溶接機により接続した。
The positive electrode
電池蓋1320を電池缶1313に取り付ける前に、電池缶1313に非水電解液を注入した。電解液の溶媒は、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とジエチルカーボネート(DEC)からなり、体積比を1:1:1とした。電解質は、濃度1mol/L(約0.8mol/kg)のLiPF6である。リチウム塩を含むこのような非水電解液を電極群(捲回体)の上から滴下して電池缶1313に注入し、電池蓋1320を電池缶1313にかしめて密封し、リチウムイオン二次電池を得た。
Before attaching the
リチウムイオン二次電池は、2種類を作製した。1つは、平均半径R0が20[nm]であるシリコン粒子を用いた負極活物質を用いて作製した負極を備えるリチウムイオン二次電池(リチウムイオン二次電池A)であり、もう1つは、平均半径R0が40[nm]であるシリコン粒子を用いた負極活物質を用いて作製した負極を備えるリチウムイオン二次電池(リチウムイオン二次電池B)である。 Two types of lithium ion secondary batteries were produced. One is a lithium ion secondary battery (lithium ion secondary battery A) including a negative electrode manufactured using a negative electrode active material using silicon particles having an average radius R 0 of 20 [nm]. Is a lithium ion secondary battery (lithium ion secondary battery B) including a negative electrode manufactured using a negative electrode active material using silicon particles having an average radius R 0 of 40 [nm].
なお、負極活物質には、実施例2に記載した、カーボンナノチューブ1101にシリコン粒子1002を担持させた複合材料を用いてもよく、実施例3に記載した、グラフェンシート1201にシリコン粒子1002を担持させた複合材料を用いてもよい。
As the negative electrode active material, the composite material described in Example 2 in which
図14は、リチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性を示す図である。図14のグラフは、満充電するのにかかる時間aを2/7[時間]としたとき、すなわち3.5[C]の充放電速度で充放電した場合のサイクル特性であり、横軸はサイクル数を示し、縦軸は容量維持率を示す。 FIG. 14 is a diagram showing charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery. The graph of FIG. 14 shows cycle characteristics when the time a required for full charge is 2/7 [hours], that is, when charge / discharge is performed at a charge / discharge rate of 3.5 [C]. The number of cycles is shown, and the vertical axis shows the capacity maintenance rate.
グラフ中の「●」は、実施例4で作製したリチウムイオン二次電池Aの充放電サイクル特性である。リチウムイオン二次電池Aの負極活物質に含まれるシリコン粒子の平均半径R0は20[nm]である。リチウムイオン二次電池Aは、充放電を50回繰り返しても、90%という高い容量維持率を得ることができた。 “●” in the graph represents the charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery A produced in Example 4. The average radius R 0 of the silicon particles contained in the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery A is 20 [nm]. The lithium ion secondary battery A was able to obtain a high capacity retention rate of 90% even after repeated charging and discharging 50 times.
グラフ中の「▲」は、実施例4で作製したリチウムイオン二次電池Bの充放電サイクル特性である。リチウムイオン二次電池Bの負極活物質に含まれるシリコン粒子の平均半径R0は40[nm]である。リチウムイオン二次電池Bは、充放電を50回繰り返しても、75%という良好な容量維持率を得ることができた。 “▲” in the graph represents the charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery B produced in Example 4. The average radius R 0 of the silicon particles contained in the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery B is 40 [nm]. The lithium ion secondary battery B was able to obtain a good capacity maintenance rate of 75% even when charging and discharging were repeated 50 times.
グラフ中の「■」は、比較例として作製したリチウムイオン二次電池Cの充放電サイクル特性である。リチウムイオン二次電池Cは、平均半径R0が100[nm]であるシリコン粒子を用いた負極活物質を用いて作製した負極を備えるリチウムイオン二次電池であり、実施例4で述べたのと同様の方法で作製した。リチウムイオン二次電池Bは、充放電を50回繰り返すと、容量維持率が20%以下と著しく低下した。 “■” in the graph is a charge / discharge cycle characteristic of a lithium ion secondary battery C produced as a comparative example. The lithium ion secondary battery C is a lithium ion secondary battery including a negative electrode manufactured using a negative electrode active material using silicon particles having an average radius R 0 of 100 [nm], as described in Example 4. It was produced by the same method. In the lithium ion secondary battery B, when the charge and discharge were repeated 50 times, the capacity retention rate was significantly reduced to 20% or less.
図14から、本実施例のリチウムイオン二次電池A、Bは、比較例として作製したリチウムイオン二次電池Cと比べて、容量維持率が高く、充放電サイクル特性が大幅に改善されていることがわかる。以上のように、本実施例によるリチウムイオン二次電池は、平均半径が充放電速度を考慮して求められたシリコン粒子を負極活物質に用いることにより、シリコン粒子にリチウムイオンが挿入した際のシリコン粒子の円周方向の応力を低減できるため、充放電サイクル特性を大幅に改善することができる。 From FIG. 14, the lithium ion secondary batteries A and B of the present example have a higher capacity retention rate and significantly improved charge / discharge cycle characteristics as compared with the lithium ion secondary battery C produced as a comparative example. I understand that. As described above, the lithium ion secondary battery according to the present example uses the silicon particles whose average radius is determined in consideration of the charge / discharge speed as the negative electrode active material, so that lithium ions are inserted into the silicon particles. Since the stress in the circumferential direction of the silicon particles can be reduced, the charge / discharge cycle characteristics can be greatly improved.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to said Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments are described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an aspect including all the configurations described.
1001…ナノ薄膜グラファイト、1002…シリコン粒子、1003…負極集電体、1101…カーボンナノチューブ、1201…グラフェンシート、1310…正極、1311…セパレータ、1312…負極、1313…電池缶、1314…正極集電タブ、1315…負極集電タブ、1316…内蓋、1317…内圧開放弁、1318…ガスケット、1319…正温度係数抵抗素子、1320…電池蓋。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
充電前の平均半径が280a[nm]以下0.5[nm]以上であるシリコン粒子を含む負極活物質を有する負極とを備え、
時間a[時間]で満充電される、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。 An electrolyte containing a lithium salt;
A negative electrode having a negative electrode active material containing silicon particles having an average radius before charging of 280a [nm] or less and 0.5 [nm] or more,
Fully charged at time a [hour],
The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned.
シリコン粒子を含む負極活物質を有する負極とを備え、
前記負極活物質は、充電時にリチウムイオンが挿入されない領域を中心に有し前記領域の平均半径が充電前の前記シリコン粒子の平均半径の20%以下である前記シリコン粒子を含む、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。 An electrolyte containing a lithium salt;
Comprising a negative electrode having a negative electrode active material containing silicon particles,
The negative electrode active material includes the silicon particles having a region in which lithium ions are not inserted at the time of charging, the average radius of the region being 20% or less of the average radius of the silicon particles before charging,
The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned.
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