JP2015090842A - Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解液二次電池およびその製造方法に関し、詳しくは、容量維持率の安定化により電池性能の劣化を効果的に抑制する非水電解液二次電池およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery that effectively suppresses deterioration of battery performance by stabilizing the capacity retention rate and a method for manufacturing the same. It is.
近年、携帯型PC、携帯電話、携帯情報端末(PDA)等における電子技術の進歩、発展に伴い、これら電子機器の蓄電デバイスとして、繰り返し充放電することができる二次電池等が広く用いられている。 In recent years, with the advancement and development of electronic technology in portable PCs, mobile phones, personal digital assistants (PDAs), secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged are widely used as power storage devices for these electronic devices. Yes.
二次電池のなかでも、電極活物質として正極にマンガン酸リチウムやコバルト酸リチウムのようなリチウム含有遷移金属酸化物を用い、負極にリチウムイオンを挿入・脱離し得る炭素質材料を用いる二次電池は、その充放電時に電解液中のリチウムイオン濃度が実質的に変化しない所謂ロッキングチェア型のリチウムイオン二次電池として、広く用いられている。このロッキングチェア型の二次電池は、所謂リザーブ型の二次電池に比べて、電解液量を低減することができることから小型化が可能になり、また小型でありながらも高エネルギー密度を有することから、上述した電子機器の蓄電デバイスとして広く用いられているのである。 Among secondary batteries, a secondary battery that uses a lithium-containing transition metal oxide such as lithium manganate or lithium cobaltate as an electrode active material and a carbonaceous material that can insert and desorb lithium ions as a negative electrode. Is widely used as a so-called rocking chair type lithium ion secondary battery in which the lithium ion concentration in the electrolyte does not substantially change during charging and discharging. This rocking chair type secondary battery can reduce the amount of electrolyte compared to the so-called reserve type secondary battery, and can be downsized, and has a high energy density while being small. Therefore, it is widely used as an electricity storage device for the electronic devices described above.
しかし、上記リチウムイオン二次電池は、充放電に伴う電気化学反応によって電極や電解液が劣化するため、サイクル回数が上がると、容量維持率も安定しなくなる。そのため、一般に寿命、すなわち、サイクル特性がよくない。 However, in the lithium ion secondary battery, the electrode and the electrolytic solution are deteriorated due to an electrochemical reaction accompanying charging / discharging, so that the capacity retention rate becomes unstable as the number of cycles increases. Therefore, in general, the life, that is, the cycle characteristics are not good.
そこで、上記の問題を改善するため、ドーパントを有するポリアニリンのような導電性ポリマーを正極活物質に用いる非水電解液二次電池も知られている(特許文献1)。しかしながら、一般に、導電性ポリマーを正極活物質として有する二次電池は、充電時には正極のポリマーにアニオンがドープされ、放電時にはそのアニオンが正極のポリマーから脱ドープされるアニオン移動型であるため、前述したようなロッキングチェア型の二次電池を構成することができない。したがって、導電性ポリマーを正極活物質に用いた非水電解液二次電池は、基本的に多量の電解液を必要とし、結果、電池の小型化に寄与することができないという問題がある。 Therefore, in order to improve the above problem, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a conductive polymer such as polyaniline having a dopant as a positive electrode active material is also known (Patent Document 1). However, in general, a secondary battery having a conductive polymer as a positive electrode active material is an anion transfer type in which an anion is doped into a positive electrode polymer during charging and the anion is dedoped from the positive electrode polymer during discharge. Such a rocking chair type secondary battery cannot be constructed. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a conductive polymer as a positive electrode active material basically requires a large amount of electrolyte, resulting in a problem that it cannot contribute to battery size reduction.
このような問題を解決するために、正極に、ポリビニルスルホン酸のようなポリマーアニオンをドーパントとして有する導電性ポリマーを用いて、カチオン移動型とし、電解液中のイオン濃度が実質的に変化しないようにした二次電池も提案されている(特許文献2参照)。 In order to solve such a problem, a conductive polymer having a polymer anion such as polyvinyl sulfonic acid as a dopant is used for the positive electrode to be a cation transfer type so that the ion concentration in the electrolytic solution does not substantially change. A secondary battery is also proposed (see Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献2の二次電池は、負極にリチウム等の金属を用いている。一般に、リチウムイオン二次電池においては、安全性やサイクル特性の観点から、負極にリチウムイオンを挿入・脱離し得る炭素質材料を用いることが望ましいと考えられており、このことは、正極に導電性ポリマーを用いた非水電解液二次電池の場合も同様であることから、上記特許文献2の二次電池においてはこの点が問題視されている。 However, the secondary battery of Patent Document 2 uses a metal such as lithium for the negative electrode. In general, in a lithium ion secondary battery, it is considered desirable to use a carbonaceous material that can insert and desorb lithium ions from the viewpoint of safety and cycle characteristics. Since this is the same in the case of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a conductive polymer, this point is regarded as a problem in the secondary battery of Patent Document 2.
そこで、本発明者らは、正極に導電性ポリマーを用い、負極に炭素質材料を用いた非水電解液二次電池に関する各種研究・実験を予てから行っており、その過程において、上記構造の非水電解液二次電池において問題となっている電池性能の劣化の改善に努めた。 Accordingly, the present inventors have been conducting various researches and experiments on non-aqueous electrolyte secondary batteries using a conductive polymer for the positive electrode and a carbonaceous material for the negative electrode, and in the process, Efforts were made to improve battery performance degradation, which is a problem in water electrolyte secondary batteries.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、正極に導電性ポリマーを用い、負極に炭素質材料を用いた非水電解液二次電池であって、容量維持率の安定化により電池性能の劣化を効果的に抑制することができる非水電解液二次電池およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a non-aqueous electrolyte secondary battery using a conductive polymer for a positive electrode and a carbonaceous material for a negative electrode, and the battery has a capacity retention rate stabilized. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of effectively suppressing deterioration of performance and a method for manufacturing the same.
上記の目的を達成するために、本発明は、正極と負極と、上記正極と上記負極の間に配置されたセパレータと、イオン伝導性を有する支持塩を含む電解液とを備えた非水電解液二次電池であって、上記正極が導電性ポリマーを含み、上記負極がイオンを挿入・脱離しうる炭素質材料を含み、かつ、上記電解液の支持塩が、アニオン成分のイオン半径が26pm以上のリチウム塩を含む非水電解液二次電池を第一の要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a non-aqueous electrolysis comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing a support salt having ion conductivity. In the liquid secondary battery, the positive electrode includes a conductive polymer, the negative electrode includes a carbonaceous material capable of inserting / extracting ions, and the supporting salt of the electrolytic solution has an ionic radius of 26 pm of an anionic component. A non-aqueous electrolyte secondary battery containing the above lithium salt is a first gist.
また、本発明は、上記第一の要旨である非水電解液二次電池の製造方法であって、下記(I)〜(III)の工程を備える非水電解液二次電池の製造方法を第二の要旨とする。
(I)正極と負極とを準備し、両者の間に、セパレータを配置して、正極、セパレータおよび負極からなる積層体を作製する工程。
(II)電池容器内に上記積層体を少なくとも一つ収容する工程。
(III)上記電池容器内に、電解液を注入する工程。
Moreover, this invention is a manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery which is said 1st summary, Comprising: The manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery provided with the process of following (I)-(III). This is the second gist.
(I) A step of preparing a positive electrode and a negative electrode, arranging a separator between the two, and producing a laminate composed of the positive electrode, the separator, and the negative electrode.
(II) A step of accommodating at least one of the laminates in a battery container.
(III) A step of injecting an electrolytic solution into the battery container.
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、正極に導電性ポリマーを用い、負極に炭素質材料を用いた非水電解液二次電池において、その電解液の支持塩(電解質)として、従来の六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)や四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)等のように、アニオン成分のイオン半径が小さいものではなく、アニオン成分のイオン半径が大きいリチウム塩を用いたところ、ロッキングチェア型の二次電池となり、容量維持率が安定化することを突き止めた。このようにロッキングチェア型になる理由としては、そのリチウム塩のアニオン成分の大きさに起因してアニオン成分が動きにくくなるため、カチオン成分であるリチウムイオンのみが活発に動くこととなり、結果的に、リザーブ型のようにアニオンもカチオンも動いて電解液濃度の変動差(上下動)が大きくなるのを抑えることができ(リザーブ型の要素が抑えられ)、ロッキングチェア型になったと考えられる。また、ロッキングチェア型への移行とともに、上記のように、小さなリチウムイオンのみが活発に動くことで、充放電がスムーズに行われるようになり、容量維持率が安定化するようになったと考えられる。 That is, the present inventors have intensively studied to solve the above problems. In the course of the research, conventional lithium hexafluorophosphate as a supporting salt (electrolyte) for the electrolyte in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a conductive polymer for the positive electrode and a carbonaceous material for the negative electrode When a lithium salt such as (LiPF 6 ) or lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) is used instead of a small ion radius of the anion component but a large ion radius of the anion component, a rocking chair type It became a secondary battery and found out that the capacity maintenance rate was stabilized. The reason for the rocking chair type is that the anion component is difficult to move due to the size of the anion component of the lithium salt, so that only the lithium ion that is the cation component moves actively. It can be considered that the anion and cation move as in the reserve type and the difference in fluctuation (up and down movement) in the electrolyte concentration increases (the reserve type element is suppressed), and the rocking chair type is obtained. In addition, with the shift to the rocking chair type, as described above, only small lithium ions actively move, so that charging / discharging is performed smoothly and the capacity maintenance rate is stabilized. .
そして、上記のような容量維持率の安定化が得られるリチウム塩は、本発明者らが各種実験を重ねた結果、そのアニオン成分のイオン半径が少なくとも26ピコメートル(pm)を示す必要があることを見いだし、本発明に到達した。 The lithium salt capable of stabilizing the capacity retention rate as described above needs to have an ionic radius of an anionic component of at least 26 picometers (pm) as a result of repeated experiments by the present inventors. As a result, the present invention has been reached.
このように、本発明の非水電解液二次電池は、正極と負極と、上記正極と上記負極の間に配置されたセパレータと、イオン伝導性を有する支持塩を含む電解液とを備えた非水電解液二次電池であって、上記正極が導電性ポリマーを含み、上記負極がイオンを挿入・脱離しうる炭素質材料を含み、かつ、上記電解液の支持塩が、アニオン成分のイオン半径が26pm以上のリチウム塩を含む。したがって、容量維持率の安定化により電池性能の劣化を効果的に抑制することができる。 Thus, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing a support salt having ion conductivity. A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode includes a conductive polymer, the negative electrode includes a carbonaceous material capable of inserting / extracting ions, and the supporting salt of the electrolyte includes ions of anion components A lithium salt having a radius of 26 pm or more is included. Therefore, deterioration of battery performance can be effectively suppressed by stabilizing the capacity maintenance rate.
特に、上記電解液の支持塩が、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiTFS)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)およびリチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiBETI)からなる群から選ばれた少なくとも一つであると、より容量維持率が安定し、電池性能の劣化を効果的に抑制することができる。 In particular, the supporting salt of the electrolytic solution was selected from the group consisting of lithium trifluoromethanesulfonate (LiTFS), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (LiBETI). When it is at least one, the capacity retention rate is more stable, and deterioration of battery performance can be effectively suppressed.
また、上記正極を構成する導電性ポリマーが、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリピロール、およびポリピロール誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一つであると、重量エネルギー密度等の電池性能の一層の向上が得られるようになる。 Further, when the conductive polymer constituting the positive electrode is at least one selected from the group consisting of polyaniline, polyaniline derivative, polypyrrole, and polypyrrole derivative, battery performance such as weight energy density can be further improved. It becomes like this.
そして、上記正極が、さらに下記(a)成分を含むと、さらなる重量エネルギー密度等の電池性能の向上が得られるようになる。
(a)ポリカルボン酸およびポリカルボン酸金属塩の少なくとも一方。
And when the said positive electrode contains the following (a) component further, the improvement of battery performance, such as a weight energy density, will come to be obtained.
(A) At least one of polycarboxylic acid and polycarboxylic acid metal salt.
また、上記(a)のポリカルボン酸が、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニル安息香酸、ポリアリル安息香酸、ポリメタリル安息香酸、ポリマレイン酸、ポリフマル酸、ポリアスパラギン酸、およびポリグルタミン酸からなる群から選ばれた少なくとも一つであると、より一層の重量エネルギー密度の向上が得られるようになる。 The polycarboxylic acid (a) is selected from the group consisting of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyvinylbenzoic acid, polyallylbenzoic acid, polymethallylbenzoic acid, polymaleic acid, polyfumaric acid, polyaspartic acid, and polyglutamic acid. If it is at least one, it is possible to obtain a further improvement in weight energy density.
そして、上記非水電解液二次電池の製造方法であって、下記(I)〜(III)の工程を備える製造方法であると、容量維持率の安定化により電池性能の劣化が少ない非水電解液二次電池が効率よく得られるようになる。
(I)正極と負極とを準備し、両者の間に、セパレータを配置して、正極、セパレータおよび負極からなる積層体を作製する工程。
(II)電池容器内に上記積層体を少なくとも一つ収容する工程。
(III)上記電池容器内に、電解液を注入する工程。
And when it is a manufacturing method of the said nonaqueous electrolyte secondary battery, Comprising: It is a manufacturing method provided with the process of following (I)-(III), non-aqueous with little deterioration of battery performance by stabilization of a capacity | capacitance maintenance factor An electrolyte secondary battery can be obtained efficiently.
(I) A step of preparing a positive electrode and a negative electrode, arranging a separator between the two, and producing a laminate composed of the positive electrode, the separator, and the negative electrode.
(II) A step of accommodating at least one of the laminates in a battery container.
(III) A step of injecting an electrolytic solution into the battery container.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する説明は、本発明の実施態様の一例であり、本発明は、以下の内容に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description described below is an example of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following contents.
本発明の非水電解液二次電池は、正極と負極と、上記正極と上記負極の間に配置されたセパレータと、イオン伝導性を有する支持塩を含む電解液とを備えた非水電解液二次電池であって、上記正極が導電性ポリマーを含み、上記負極がイオンを挿入・脱離しうる炭素質材料を含み、かつ、上記電解液の支持塩が、アニオン成分のイオン半径が26pm以上のリチウム塩を含むことを特徴とする。ここで、「イオン半径」とは、イオンを球状とみなしたときにおける、その半径のことを言い、本発明においては、シャノンの有効イオン半径のことをいう。 A nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte containing a support salt having ionic conductivity. A secondary battery, wherein the positive electrode includes a conductive polymer, the negative electrode includes a carbonaceous material capable of inserting / extracting ions, and the electrolyte supporting salt has an ionic radius of 26 pm or more of the anion component It is characterized by including the lithium salt. Here, the “ion radius” refers to the radius when an ion is considered to be spherical, and in the present invention refers to the effective ion radius of Shannon.
以下、上記各部材および使用材料等について順を追って説明する。 Hereinafter, the respective members and materials used will be described in order.
<正極について>
〔導電性ポリマー〕
上記のように、本発明の非水電解液二次電池の正極は、導電性ポリマーを含有する。本発明における導電性ポリマーとは、ポリマー主鎖の酸化反応または還元反応によって生成し、または消失する電荷の変化を補償するために、イオン種がポリマーに挿入し、またはポリマーから脱離することによって、ポリマー自身の導電性が変化する一群のポリマーをいう。
<About positive electrode>
[Conductive polymer]
As described above, the positive electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a conductive polymer. In the present invention, the conductive polymer means that an ionic species is inserted into or desorbed from a polymer in order to compensate for a change in charge generated or lost by an oxidation reaction or reduction reaction of the polymer main chain. A group of polymers in which the conductivity of the polymer itself changes.
このようなポリマーにおいて、導電性が高い状態をドープ状態といい、低い状態を脱ドープ状態という。導電性を有するポリマーが酸化反応または還元反応によって導電性を失い、絶縁性(すなわち、脱ドープ状態)となっても、そのようなポリマーは、酸化還元反応によって再度、可逆的に導電性を有することができるので、このように脱ドープ状態にある絶縁性のポリマーも、本発明においては、導電性ポリマーの範疇に入れることとする。 In such a polymer, a state with high conductivity is referred to as a doped state, and a state with low conductivity is referred to as a dedope state. Even if a polymer having conductivity loses conductivity by an oxidation reaction or a reduction reaction and becomes insulative (that is, in a dedoped state), such a polymer is reversibly conductive again by the oxidation-reduction reaction. Therefore, the insulating polymer in such a dedope state is also included in the category of the conductive polymer in the present invention.
また、好ましい本発明の導電性ポリマーの一つとしては、無機酸アニオン、脂肪酸スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、ポリマースルホン酸アニオンおよびポリビニル硫酸アニオンからなる群から選ばれた少なくとも一つのプロトン酸アニオンをドーパントとして有するポリマーである。また、本発明において好ましい別の導電性ポリマーとしては、上記導電性ポリマーを脱ドープした脱ドープ状態のポリマーである。 Further, as one of the preferred conductive polymers of the present invention, at least one proton acid selected from the group consisting of inorganic acid anions, fatty acid sulfonate anions, aromatic sulfonate anions, polymer sulfonate anions and polyvinyl sulfate anions is preferable. A polymer having an anion as a dopant. Further, another conductive polymer preferable in the present invention is a polymer in a dedope state obtained by dedoping the conductive polymer.
上記導電性ポリマーの具体例としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリアズレン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)等や、これらの種々の誘導体があげられる。なかでも、電気化学的容量の大きなポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリピロール、およびポリピロール誘導体が好ましく用いられ、ポリアニリンおよびポリアニリン誘導体がさらに好ましく用いられる。 Specific examples of the conductive polymer include, for example, polyacetylene, polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyfuran, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyazulene, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene). And various derivatives thereof. Of these, polyaniline, polyaniline derivatives, polypyrrole, and polypyrrole derivatives having a large electrochemical capacity are preferably used, and polyaniline and polyaniline derivatives are more preferably used.
本発明において、上記ポリアニリンとは、アニリンを電解重合させ、または化学酸化重合させて得られるポリマーをいい、ポリアニリンの誘導体とは、例えば、アニリンの誘導体を電解重合させ、または化学酸化重合させて得られるポリマーをいう。 In the present invention, the polyaniline means a polymer obtained by electrolytic polymerization or chemical oxidative polymerization of aniline, and the polyaniline derivative is obtained by electrolytic polymerization or chemical oxidative polymerization of an aniline derivative, for example. Refers to the polymer produced.
ここでアニリンの誘導体としてより詳しくは、アニリンの4位以外の位置にアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルコキシアルキル基等の置換基を少なくとも一つ有するものを例示することができる。好ましい具体例としては、例えば、o−メチルアニリン、o−エチルアニリン、o−フェニルアニリン、o−メトキシアニリン、o−エトキシアニリン等のo−置換アニリン、m−メチルアニリン、m−エチルアニリン、m−メトキシアニリン、m−エトキシアニリン、m−フェニルアニリン等のm−置換アニリンがあげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。また本発明においては、4位に置換基を有するものでも、p−フェニルアミノアニリンは、酸化重合によってポリアニリンが得られるので、アニリン誘導体として好適に用いることができる。 More specifically, as a derivative of aniline, a substituent such as an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an alkylaryl group, an arylalkyl group, or an alkoxyalkyl group is provided at a position other than the 4-position of aniline. What has at least one can be illustrated. Preferable specific examples include, for example, o-substituted anilines such as o-methylaniline, o-ethylaniline, o-phenylaniline, o-methoxyaniline, o-ethoxyaniline, m-methylaniline, m-ethylaniline, m And m-substituted anilines such as -methoxyaniline, m-ethoxyaniline, m-phenylaniline and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, p-phenylaminoaniline having a substituent at the 4-position can be suitably used as an aniline derivative because polyaniline is obtained by oxidative polymerization.
以下、本発明において、「アニリンまたはその誘導体」を単に「アニリン」ということがあり、また、「ポリアニリンおよびポリアニリン誘導体の少なくとも一方」を単に「ポリアニリン」ということがある。したがって、導電性ポリマーを構成するポリマーがアニリン誘導体から得られる場合であっても、「導電性ポリアニリン」ということがある。 Hereinafter, in the present invention, “aniline or a derivative thereof” may be simply referred to as “aniline”, and “at least one of polyaniline and a polyaniline derivative” may be simply referred to as “polyaniline”. Therefore, even when the polymer constituting the conductive polymer is obtained from an aniline derivative, it may be referred to as “conductive polyaniline”.
また、本発明の非水電解液二次電池に係る正極では、上記導電性ポリマーに加え、さらに窒素を有することが好ましい。ここで、「窒素を有する」とは、導電性ポリマーの分子構造中にN原子を備えている場合だけでなく、別途、窒素源となるものを材料中に加える場合も含む意味である。上記のように、正極材料に窒素を含有することにより、電解液中に生成する酸などを正極材料がより効果的に吸着するようになる。また一方、正極では、さらにポリカルボン酸およびポリカルボン酸金属塩の少なくとも一方(a)を有することも好ましい。 Moreover, in the positive electrode which concerns on the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention, it is preferable to have nitrogen further in addition to the said conductive polymer. Here, “having nitrogen” means not only when the molecular structure of the conductive polymer has an N atom, but also when adding a nitrogen source separately to the material. As described above, by containing nitrogen in the positive electrode material, the positive electrode material can more effectively adsorb acid generated in the electrolytic solution. On the other hand, the positive electrode preferably further has at least one (a) of polycarboxylic acid and polycarboxylic acid metal salt.
本発明において、導電性ポリアニリンは、既によく知られているように、適宜の溶媒中、アニリンをプロトン酸の存在下に電解重合し、又は酸化剤を用いて化学酸化重合させることによって得ることができるが、好ましくは、適宜の溶媒中、プロトン酸の存在下にアニリンを酸化剤にて酸化重合させることによって得ることができる。上記溶媒としては、通常、水が用いられるが、水溶性有機溶媒と水との混合溶媒や、また、水と非極性有機溶媒との混合溶媒も用いられる。この場合には、界面活性剤等を併用することもある。 In the present invention, the conductive polyaniline can be obtained by electrolytic polymerization of aniline in the presence of a protonic acid or chemical oxidative polymerization using an oxidizing agent in an appropriate solvent, as is well known. However, it can be preferably obtained by oxidative polymerization of aniline with an oxidizing agent in the presence of a protonic acid in an appropriate solvent. As the solvent, water is usually used, but a mixed solvent of a water-soluble organic solvent and water or a mixed solvent of water and a nonpolar organic solvent is also used. In this case, a surfactant or the like may be used in combination.
水を溶媒としてアニリンを酸化重合する場合を例にとって、より詳しく説明すれば、アニリンの化学酸化重合は、水中、プロトン酸の存在下に化学酸化剤を用いて行われる。用いる化学酸化剤は、水溶性、水不溶性のいずれでもよい。 For example, the oxidative polymerization of aniline using water as a solvent will be described in more detail. The chemical oxidative polymerization of aniline is performed in water using a chemical oxidant in the presence of a protonic acid. The chemical oxidant used may be either water-soluble or water-insoluble.
好ましい酸化剤として、例えば、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、重クロム酸カリウム、過マンガン酸カリウム、塩素酸ナトリウム、硝酸セリウムアンモニウム、ヨウ素酸ナトリウム、塩化鉄等を挙げることができる。 Preferred examples of the oxidizing agent include ammonium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, potassium dichromate, potassium permanganate, sodium chlorate, cerium ammonium nitrate, sodium iodate, and iron chloride.
アニリンの酸化重合のために用いる酸化剤の量は、生成する導電性ポリアニリンの収率に関係し、用いたアニリンを定量的に反応させるには、用いたアニリンのモル数の(2.5/n)倍モルの酸化剤を用いることが好ましい。但し、nは、酸化剤自身1分子が還元されるときに必要とする電子の数を表す。従って、例えば、ペルオキソ二硫酸アンモニウムの場合には、下記の反応式から理解されるように、nは2である。 The amount of oxidant used for the oxidative polymerization of aniline is related to the yield of conductive polyaniline produced, and in order to quantitatively react the aniline used, the number of moles of aniline used (2.5 / n) It is preferable to use a double mole of oxidizing agent. However, n represents the number of electrons required when one molecule of the oxidizing agent itself is reduced. Therefore, for example, in the case of ammonium peroxodisulfate, n is 2 as understood from the following reaction formula.
(NH4)2S2O8+ 2e ⇒ 2NH4 ++2SO4 2− (NH 4 ) 2 S 2 O 8 + 2e ⇒ 2NH 4 + + 2SO 4 2−
しかし、ポリアニリンが過酸化状態になるのを抑制するために、用いるアニリンのモル数の(2.5/n)倍モルよりも若干少なくして、上記アニリンのモル数の(2.5/n)倍モル量に対して、30〜80%の割合を用いる場合もある。 However, in order to suppress the polyaniline from becoming a peroxidized state, it is slightly less than (2.5 / n) times the number of moles of aniline to be used (2.5 / n). ) A ratio of 30 to 80% may be used with respect to the molar amount.
導電性ポリアニリンの製造において、プロトン酸は、生成するポリアニリンをドーピングして、導電性にすると共に、アニリンを水中で塩にして水に溶解させるためと、重合反応系のpHを好ましくは1以下の強酸性に保つために用いられる。従って、導電性ポリアニリンの製造において、用いるプロトン酸の量は、上記目的を達成することができれば、特に限定されるものではないが、通常は、アニリンのモル数の1.1〜5倍モルの範囲で用いられる。しかし、用いるプロトン酸の量が多すぎるときは、アニリンの酸化重合の後処理において、廃液処理のための費用が不必要に嵩むことから、好ましくは、1.1〜2倍モルの範囲で用いられる。かくして、プロトン酸としては、強酸性を有するものが好ましく、好ましくは、酸解離定数pKa値が3.0未満のプロトン酸が好適に用いられる。 In the production of the conductive polyaniline, the proton acid is doped with the produced polyaniline to make it conductive, and the aniline is salted in water and dissolved in water. The pH of the polymerization reaction system is preferably 1 or less. Used to maintain strong acidity. Accordingly, in the production of the conductive polyaniline, the amount of the protonic acid used is not particularly limited as long as the above object can be achieved, but usually 1.1 to 5 times the number of moles of aniline. Used in a range. However, when the amount of the protonic acid used is too large, the cost for waste liquid treatment is unnecessarily increased in the post-treatment of the aniline oxidative polymerization, so that it is preferably used in the range of 1.1 to 2 moles. It is done. Thus, as the protonic acid, one having strong acidity is preferable, and a protonic acid having an acid dissociation constant pKa value of less than 3.0 is preferably used.
このような酸解離定数pKa値が3.0未満のプロトン酸として、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、ヨウ化水素酸等の無機酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の芳香族スルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸等の脂肪族スルホン酸(又はアルカンスルホン酸)等が好ましく用いられる。また、分子中にスルホン酸基を有するポリマー、即ち、ポリマースルホン酸も用いることができる。このようなポリマースルホン酸としては、例えば、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリ(アクリルアミドt−ブチルスルホン酸)、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂、ナフィオン(登録商標)に代表されるパーフルオロスルホン酸等を挙げることができる。本発明においては、ポリビニル硫酸もプロトン酸として用いることができる。 Examples of such protic acids having an acid dissociation constant pKa value of less than 3.0 include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid, tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, hydrofluoric acid, hydroiodic acid, and the like. Inorganic acids, aromatic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid, and aliphatic sulfonic acids (or alkanesulfonic acids) such as methanesulfonic acid and ethanesulfonic acid are preferably used. A polymer having a sulfonic acid group in the molecule, that is, a polymer sulfonic acid can also be used. Examples of such polymer sulfonic acids include polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, poly (acrylamide t-butyl sulfonic acid), phenol sulfonic acid novolak resin, and perfon represented by Nafion (registered trademark). A fluorosulfonic acid etc. can be mentioned. In the present invention, polyvinyl sulfate can also be used as a protonic acid.
しかし、上述した以外にも、例えば、ピクリン酸のようなある種のフェノール類、m−ニトロ安息香酸のようなある種の芳香族カルボン酸、ジクロロ酢酸、マロン酸等のようなある種の脂肪族カルボン酸も酸解離定数pKa値が3.0未満であるので、導電性ポリアニリンの製造において、プロトン酸として用いられる。 However, in addition to the above, for example, certain phenols such as picric acid, certain aromatic carboxylic acids such as m-nitrobenzoic acid, certain fats such as dichloroacetic acid, malonic acid, etc. Since the group carboxylic acid also has an acid dissociation constant pKa value of less than 3.0, it is used as a protonic acid in the production of conductive polyaniline.
上述した種々のプロトン酸のなかでも、テトラフルオロホウ酸やヘキサフルオロリン酸は、非水電解液二次電池における非水電解液の電解質塩の卑金属塩と同じアニオン種を含むプロトン酸であり、例えば、リチウム二次電池の場合であれば、リチウム二次電池における非水電解液の電解質塩のリチウム塩と同じアニオン種を含むプロトン酸であるので、好ましく用いられる。 Among the various protic acids described above, tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid are protonic acids containing the same anionic species as the base metal salt of the electrolyte salt of the nonaqueous electrolyte solution in the nonaqueous electrolyte secondary battery, For example, in the case of a lithium secondary battery, since it is a protonic acid containing the same anionic species as the lithium salt of the electrolyte salt of the non-aqueous electrolyte in the lithium secondary battery, it is preferably used.
また、導電性ポリピロールは、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのようなアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムやアントラキノンスルホン酸ナトリウムのような有機スルホン酸塩を含むピロールの水溶液中において、適当な化学酸化剤を用いてピロールを化学酸化重合させることによって粉末として得ることができ、また、上記アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムや有機スルホン酸塩を含むピロールの水溶液中において、ステンレス電極を用いるピロールの電解酸化重合によって、陽極に薄膜として得ることができる。このような製造方法において、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムや有機スルホン酸塩は電解質として作用すると共に、アルキルベンゼンスルホン酸アニオンや有機スルホン酸アニオンは、生成したポリピロールのドーパントとして機能して、ポリピロールに導電性を付与する。 In addition, conductive polypyrrole can be obtained by using a suitable chemical oxidizing agent in an aqueous solution of pyrrole containing an organic sulfonate such as sodium alkylbenzene sulfonate such as sodium dodecylbenzene sulfonate or sodium anthraquinone sulfonate. Is obtained as a thin film on the anode by electrolytic oxidation polymerization of pyrrole using a stainless steel electrode in an aqueous solution of pyrrole containing sodium alkylbenzenesulfonate or organic sulfonate. be able to. In such a production method, sodium alkylbenzene sulfonate or organic sulfonate acts as an electrolyte, and the alkylbenzene sulfonate anion or organic sulfonate anion functions as a dopant for the generated polypyrrole to impart conductivity to polypyrrole. To do.
本発明においては、導電性ポリマーは、前述したように、プロトン酸アニオンにてドーピングされたポリマーであってもよく、また、このように上記プロトン酸アニオンにてドーピングされたポリマーを脱ドープ処理して得られる脱ドープ状態のポリマーであってもよい。必要に応じて、上記脱ドープ状態のポリマーを更に還元処理してもよい。 In the present invention, as described above, the conductive polymer may be a polymer doped with a proton acid anion, and the polymer doped with the proton acid anion is dedoped as described above. It may be a polymer in a dedoped state obtained in this way. If necessary, the dedoped polymer may be further reduced.
導電性ポリマーを脱ドープ処理する方法として、例えば、プロトン酸アニオンにてドーピングされてなる導電性ポリマーをアルカリにて中和処理する方法を挙げることができ、また、プロトン酸アニオンにてドーピングされてなる導電性ポリマーを脱ドープ処理した後、還元処理する方法として、例えば、プロトン酸アニオンにてドーピングされてなる導電性ポリマーをアルカリにて中和処理して脱ドープし、かくして、得られた脱ドープされたポリマーを還元剤にて還元処理する方法を挙げることができる。 Examples of a method for dedoping a conductive polymer include a method of neutralizing a conductive polymer doped with a proton acid anion with an alkali. For example, the conductive polymer doped with protonic acid anions is neutralized with alkali to be dedoped, and the resulting depolymerization is performed. A method of reducing the doped polymer with a reducing agent can be mentioned.
プロトン酸アニオンにてドーピングされている導電性ポリマーをアルカリにて中和処理する場合、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水等のアルカリ水溶液中に導電性ポリマーを投入して、室温下に、又は必要に応じて、50〜80℃程度の加温下に、撹拌すればよい。加温下にアルカリ処理することによって、導電性ポリマーの脱ドープ反応を促進して、短時間で脱ドープすることができる。 When the conductive polymer doped with the proton acid anion is neutralized with an alkali, for example, the conductive polymer is put into an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, or aqueous ammonia, What is necessary is just to stir under room temperature or under the heating of about 50-80 degreeC as needed. By conducting the alkali treatment under heating, the dedoping reaction of the conductive polymer can be promoted and dedoping can be performed in a short time.
一方、上述したように、脱ドープしたポリマーを還元処理するには、この脱ドープしたポリマーをヒドラジン一水和物水溶液、フェニルヒドラジン/アルコール溶液、亜二チオン酸ナトリウム水溶液、亜硫酸ナトリウム水溶液等の還元剤溶液中に投入し、室温下、又は必要に応じて、50〜80℃程度の加温下に撹拌すればよい。 On the other hand, as described above, in order to reduce the dedoped polymer, the dedoped polymer is reduced to hydrazine monohydrate aqueous solution, phenylhydrazine / alcohol solution, sodium dithionite aqueous solution, sodium sulfite aqueous solution or the like. What is necessary is just to throw in in an agent solution and to stir under room temperature or the heating of about 50-80 degreeC as needed.
〔ポリカルボン酸およびポリカルボン酸金属塩の少なくとも一方(a)について〕
本発明において、上記ポリカルボン酸とは、分子中にカルボキシル基を有するポリマーをいう。上記ポリカルボン酸としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニル安息香酸、ポリアリル安息香酸、ポリメタリル安息香酸、ポリマレイン酸、ポリフマル酸、ポリアスパラギン酸、およびポリグルタミン酸が好ましく用いられ、なかでもポリアクリル酸およびポリメタクリル酸がより好ましく用いられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
[About at least one of polycarboxylic acid and polycarboxylic acid metal salt (a)]
In the present invention, the polycarboxylic acid refers to a polymer having a carboxyl group in the molecule. As the polycarboxylic acid, for example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyvinylbenzoic acid, polyallylbenzoic acid, polymethallylbenzoic acid, polymaleic acid, polyfumaric acid, polyaspartic acid, and polyglutamic acid are preferably used. Acrylic acid and polymethacrylic acid are more preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
また、上記ポリカルボン酸金属塩は、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩をいい、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。アルカリ金属塩は、好ましくは、リチウム塩やナトリウム塩であり、上記アルカリ土類金属塩は、好ましくは、マグネシウム塩やカルシウム塩である。 Moreover, the said polycarboxylic acid metal salt says an alkali metal salt and an alkaline-earth metal salt, for example, These are used individually or in combination of 2 or more types. The alkali metal salt is preferably a lithium salt or a sodium salt, and the alkaline earth metal salt is preferably a magnesium salt or a calcium salt.
〔正極の外形について〕
本発明の非水電解液二次電池に係る正極は、通常、前記導電性ポリマーと、前記(a)成分とからなる複合体からなり、好ましくは多孔質シートに形成される。通常、正極の厚みは、1〜500μmであることが好ましく、10〜300μmであることがさらに好ましい。
[About the external shape of the positive electrode]
The positive electrode according to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually composed of a composite composed of the conductive polymer and the component (a), and is preferably formed into a porous sheet. Usually, the thickness of the positive electrode is preferably 1 to 500 μm, and more preferably 10 to 300 μm.
上記正極の厚みは、正極を先端形状が直径5mmの平板であるダイヤルゲージ(尾崎製作所社製)を用いて測定し、電極の面に対して10点の測定値の平均をもとめることにより得られる。集電体上に正極(多孔質層)が設けられ複合化している場合には、その複合化物の厚みを、上記と同様に測定し、測定値の平均をもとめ、集電体の厚みを差し引いて計算することにより正極の厚みが得られる。 The thickness of the positive electrode is obtained by measuring the positive electrode using a dial gauge (manufactured by Ozaki Mfg. Co., Ltd.) whose tip shape is a flat plate having a diameter of 5 mm, and obtaining the average of 10 measured values with respect to the surface of the electrode. . When a positive electrode (porous layer) is provided on the current collector and is composited, the thickness of the composite is measured in the same manner as described above, the average of the measured values is obtained, and the thickness of the current collector is subtracted. Thus, the thickness of the positive electrode can be obtained.
〔正極の作製について〕
本発明の非水電解液二次電池に係る正極は、例えば、つぎのようにして作製される。例えば、前記(a)成分を水に溶解させ、または分散させ、これに導電性ポリマー粉末と、必要に応じて、導電性カーボンブラックのような導電助剤を加え、これを充分に分散させて、溶液粘度が0.1〜50Pa・s程度であるペーストを調製する。これを集電体上に塗布した後、水を蒸発させることによって、集電体上に上記導電性ポリマーと、前記(a)成分と、必要に応じて導電助剤を含有する正極活物質含有層を有する複合体(多孔質シート)としてシート電極を得ることができる。
[Production of positive electrode]
The positive electrode according to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is produced, for example, as follows. For example, the component (a) is dissolved or dispersed in water, and a conductive polymer powder and, if necessary, a conductive aid such as conductive carbon black are added thereto, and this is sufficiently dispersed. A paste having a solution viscosity of about 0.1 to 50 Pa · s is prepared. After coating this on the current collector, the positive electrode active material containing the conductive polymer, the component (a), and, if necessary, a conductive auxiliary agent on the current collector by evaporating water A sheet electrode can be obtained as a composite (porous sheet) having layers.
上記導電助剤は、導電性に優れるとともに、電池の活物質間の電気抵抗を低減するために有効であり、さらに、電池の放電時に印加する電位によって性状の変化しない導電性材料であることが望ましい。通常、導電性カーボンブラック、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等や、炭素繊維、カーボンナノチューブ等の繊維状炭素材料が用いられる。 The conductive auxiliary agent is excellent in conductivity, is effective for reducing electrical resistance between battery active materials, and is a conductive material whose properties do not change depending on the potential applied during battery discharge. desirable. Usually, conductive carbon black, for example, acetylene black, ketjen black and the like, and fibrous carbon materials such as carbon fiber and carbon nanotube are used.
本発明の非水電解液二次電池に係る正極の形成材料において、前記(a)成分は、導電性ポリマー100重量部に対して、通常、1〜100重量部、好ましくは、2〜70重量部、最も好ましくは、5〜40重量部の範囲で用いられる。すなわち、上記導電性ポリマーに対する前記(a)成分の量が少な過ぎると、重量エネルギー密度に優れる非水電解液二次電池を得ることができない傾向にあり、逆に、前記(a)成分の量が多過ぎると、正極活物質以外の部材重量が増大することによる正極重量の増大によって、電池全体の重量を考慮した時、高エネルギー密度の非水電解液二次電池を得ることができない傾向にあるからである。 In the positive electrode forming material according to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the component (a) is usually 1 to 100 parts by weight, preferably 2 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive polymer. Parts, most preferably in the range of 5 to 40 parts by weight. That is, if the amount of the component (a) with respect to the conductive polymer is too small, a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in weight energy density tends not to be obtained. Conversely, the amount of the component (a) If there is too much, the weight of the positive electrode due to the increase in the weight of the member other than the positive electrode active material tends to make it impossible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery with a high energy density when considering the weight of the entire battery. Because there is.
<負極について>
本発明の非水電解液二次電池に係る負極としては、イオンを挿入・脱離しうる炭素質材料を含む材料から構成され、リチウムイオン二次電池の負極活物質として用いられている公知の炭素質材料を使用できる。具体的には、コークス、ピッチ、フェノール樹脂、ポリイミド、セルロース等の焼成体、人造黒鉛、天然黒鉛等があげられ、なかでも好ましくは、人造黒鉛、天然黒鉛があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
<About negative electrode>
The negative electrode according to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a known carbon that is made of a material containing a carbonaceous material that can insert and desorb ions and is used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. Quality material can be used. Specific examples include calcined bodies such as coke, pitch, phenol resin, polyimide, and cellulose, artificial graphite, and natural graphite. Among these, artificial graphite and natural graphite are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
また、上記炭素質材料は、負極材料の主成分として用いられることが好ましい。ここで、主成分とは、全体の過半を示す成分のことをいい、全体が主成分のみからなる場合も含む意味である。 The carbonaceous material is preferably used as a main component of the negative electrode material. Here, the main component means a component indicating the majority of the whole, and includes the case where the whole consists of only the main component.
<集電体>
上記集電体の材料としては、例えば、ニッケル、アルミ、ステンレス、銅等の金属箔や、メッシュ等があげられる。なお、正極集電体と負極集電体とは、同じ材料で構成されていても、異なる材料で構成されていても差し支えない。
<Current collector>
Examples of the material for the current collector include metal foils such as nickel, aluminum, stainless steel, and copper, and meshes. Note that the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be formed of the same material or different materials.
<電解液について>
上記電解液は、溶媒中に支持塩(電解質)が溶解されたものである。本発明では、上記電解液の支持塩が、アニオン成分のイオン半径が26pm以上のリチウム塩を含むものであり、上記支持塩全体に対する上記特定リチウム塩の割合は、80〜100重量%であることが好ましい。すなわち、上記支持塩の全てが上記特定リチウム塩であることが、本発明の作用効果である容量維持率の安定化の観点では最適であるが、上記特定リチウム塩の割合が上記範囲内であれば、その作用効果が充分に認められるからである。なお、本発明における上記特定リチウム塩のアニオン成分のイオン半径は、先に述べたように、シャノンの有効イオン半径のことを示す。
<About electrolyte>
The electrolytic solution is obtained by dissolving a supporting salt (electrolyte) in a solvent. In the present invention, the supporting salt of the electrolytic solution contains a lithium salt having an ionic radius of 26 pm or more of the anion component, and the ratio of the specific lithium salt to the entire supporting salt is 80 to 100% by weight. Is preferred. That is, it is optimal from the viewpoint of stabilizing the capacity retention rate that is the effect of the present invention that all of the supporting salt is the specific lithium salt, but the ratio of the specific lithium salt is within the above range. This is because the effects are sufficiently recognized. In addition, the ionic radius of the anion component of the specific lithium salt in the present invention indicates the effective ionic radius of Shannon as described above.
そして、上記特定リチウム塩のアニオン成分のイオン半径は、好ましくは32〜36pmの範囲である。すなわち、上記アニオン成分のイオン半径が小さすぎると、本発明の作用効果である容量維持率の安定化が得られなくなるからであり、逆に、上記アニオン成分のイオン半径が大きすぎると、溶媒に対する支持塩の溶解性が劣るようになるからである。 And the ionic radius of the anion component of the specific lithium salt is preferably in the range of 32 to 36 pm. That is, if the ionic radius of the anionic component is too small, stabilization of the capacity retention rate, which is the effect of the present invention, cannot be obtained. Conversely, if the ionic radius of the anionic component is too large, This is because the solubility of the supporting salt becomes poor.
上記特定リチウム塩としては、具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiTFS)(27.0pm)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)(32.5pm)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiBETI)(36.2pm以上)等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なお、上記( )内の数値は、リチウム塩におけるアニオン成分のイオン半径(シャノンの有効イオン半径)を示す。 Specific examples of the specific lithium salt include lithium trifluoromethanesulfonate (LiTFS) (27.0 pm), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) (32.5 pm), lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl). ) Imido (LiBETI) (36.2 pm or more). These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the numerical value in said () shows the ion radius (an effective ion radius of Shannon) of the anion component in lithium salt.
ここで、上記特定リチウム塩におけるアニオン成分のイオン半径を明瞭にするため、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムの化学構造式を下記式(1)に示し、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの化学構造式を下記式(2)に示し、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドの化学構造式を下記式(3)に示す。 Here, in order to clarify the ionic radius of the anion component in the specific lithium salt, the chemical structural formula of lithium trifluoromethanesulfonate is shown in the following formula (1), and the chemical structural formula of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide is The chemical structural formula of lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide is shown in the following formula (3).
これに対して、アニオン成分のイオン半径が26pm未満であるリチウム塩として挙げられる、六フッ化リン酸リチウム(25.4pm)の化学構造式を下記式(4)に示し、四フッ化ホウ酸リチウム(22.9pm)の化学構造式を下記式(5)に示す。上記式(1)〜(3)と比較することにより、式(4)および(5)のイオン半径が小さいことが明らかである。 On the other hand, the chemical structural formula of lithium hexafluorophosphate (25.4 pm), which is mentioned as a lithium salt having an ionic radius of an anion component of less than 26 pm, is shown in the following formula (4), and tetrafluoroboric acid The chemical structural formula of lithium (22.9 pm) is shown in the following formula (5). By comparing with the above formulas (1) to (3), it is clear that the ionic radii of formulas (4) and (5) are small.
つぎに、上記電解液を構成する溶媒としては、例えば、カーボネート類、ニトリル類、アミド類、エーテル類等の少なくとも1種の非水溶媒、すなわち、有機溶媒が用いられる。このような有機溶媒の具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、アセトニトリル、プロピオニトリル、N,N'−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン等をあげることができる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。 Next, as the solvent constituting the electrolytic solution, for example, at least one nonaqueous solvent such as carbonates, nitriles, amides, ethers, that is, an organic solvent is used. Specific examples of such an organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, acetonitrile, propionitrile, N, N'-dimethylacetamide, N-methyl-2- Examples include pyrrolidone, dimethoxyethane, diethoxyethane, and γ-butyrolactone. These may be used alone or in combination of two or more.
上記電解液中の特定リチウム塩の濃度は、0.5〜2mol/Lの範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜2mol/Lの範囲である。すなわち、上記特定リチウム塩の濃度が低すぎると、本発明の作用効果である容量維持率の安定化がなされず、さらに所望の重量エネルギー密度が得られないといった問題があり、逆に、上記特定リチウム塩の濃度が高すぎると、電解液の粘度が高くなりすぎて、製造時の電解液注入工程で多くの時間を要するため、生産効率が低下するからである。 The concentration of the specific lithium salt in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.5 to 2 mol / L, more preferably in the range of 1 to 2 mol / L. That is, if the concentration of the specific lithium salt is too low, there is a problem in that the capacity retention rate, which is the effect of the present invention, is not stabilized, and a desired weight energy density cannot be obtained. This is because if the concentration of the lithium salt is too high, the viscosity of the electrolytic solution becomes too high, and a lot of time is required in the electrolytic solution injection process at the time of production, so that the production efficiency is lowered.
なお、本発明の非水電解液二次電池において、その作用効果である容量維持率の安定化が損なわれない程度であれば、必要に応じ、上記特定リチウム塩ととともに、アニオン成分のイオン半径が26pm未満のリチウム塩や従来公知の支持塩、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCl等を若干量併用することを、本発明は妨げるものではない。 In addition, in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the ion radius of the anion component together with the specific lithium salt, if necessary, as long as the stability of the capacity maintenance rate that is the function and effect is not impaired. The present invention does not preclude the use of a slight amount of a lithium salt having a pH of less than 26 pm or a conventionally known supporting salt such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCl, etc.
また、本発明の非水電解液二次電池においてセパレータを用いる場合、セパレータは、これを挟んで対向して配設される正極と負極の間の電気的な短絡を防ぐことができ、さらに、電気化学的に安定であり、イオン透過性が大きく、ある程度の機械強度を有する絶縁性の多孔質シートであればよい。したがって、例えば、紙、不織布や、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド等の樹脂からなる多孔性のフィルムが好ましく用いられ、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。 Further, when a separator is used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the separator can prevent an electrical short circuit between the positive electrode and the negative electrode arranged to face each other, Any insulating porous sheet that is electrochemically stable, has a large ion permeability, and has a certain degree of mechanical strength may be used. Accordingly, for example, a porous film made of a resin such as paper, nonwoven fabric, polypropylene, polyethylene, or polyimide is preferably used, and these may be used alone or in combination of two or more.
<非水電解液二次電池の製造方法について>
上記材料を用いた本発明の非水電解液二次電池の製造方法としては、下記(I)〜(III)の工程を備えることを特徴とする。以下、この製造方法について詳述する。
(I)正極と負極とを準備し、両者の間に、セパレータを配置して、正極、セパレータおよび負極からなる積層体を作製する工程。
(II)電池容器内に上記積層体を少なくとも一つ収容する工程。
(III)上記電池容器内に、電解液を注入する工程。
<About the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery>
The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention using the above material comprises the following steps (I) to (III). Hereinafter, this manufacturing method will be described in detail.
(I) A step of preparing a positive electrode and a negative electrode, arranging a separator between the two, and producing a laminate composed of the positive electrode, the separator, and the negative electrode.
(II) A step of accommodating at least one of the laminates in a battery container.
(III) A step of injecting an electrolytic solution into the battery container.
具体的には、上述した正極と負極との間にセパレータが配置されるように積層し、積層体を作製する。つぎに、この積層体をアルミニウムラミネートパッケージ等の電池容器内に入れた後、真空乾燥する。ついで、真空乾燥した電池容器内に電解液を注入する。最後に、電池容器であるパッケージを封口して、本発明の非水電解液二次電池が完成する。 Specifically, lamination is performed so that a separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode described above, thereby producing a laminate. Next, this laminate is placed in a battery container such as an aluminum laminate package and then dried in a vacuum. Next, an electrolytic solution is poured into the vacuum-dried battery container. Finally, the package that is the battery container is sealed to complete the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
<非水電解液二次電池について>
本発明の非水電解液二次電池は、上記ラミネートセル以外に、フィルム型、シート型、角型、円筒型、ボタン型等種々の形状に形成される。
<About non-aqueous electrolyte secondary batteries>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is formed into various shapes such as a film type, a sheet type, a square type, a cylindrical type, and a button type in addition to the laminate cell.
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。 Next, examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
まず、実施例,比較例となる非水電解液二次電池の作製に先立ち、以下に示す材料および構成部材の、調製・作製・準備を行った。 First, prior to the production of non-aqueous electrolyte secondary batteries as examples and comparative examples, the following materials and components were prepared, produced, and prepared.
[導電性ポリマー1の調製]
導電性ポリマー1として、テトラフルオロホウ酸をドーパントとする導電性ポリアニリン粉末を下記のように調製した。
[Preparation of Conductive Polymer 1]
As the conductive polymer 1, a conductive polyaniline powder having tetrafluoroboric acid as a dopant was prepared as follows.
すなわち、まず、イオン交換水138gを入れた300mL容量のガラス製ビーカーに、42重量%濃度のテトラフルオロホウ酸水溶液(和光純薬工業社製、試薬特級)84.0g(0.402mol)を加え、磁気スターラーにて撹拌しながら、これにアニリン10.0g(0.107mol)を加えた。テトラフルオロホウ酸水溶液にアニリンを加えた当初は、アニリンは、テトラフルオロホウ酸水溶液に油状の液滴として分散していたが、その後、数分以内に水に溶解し、均一で透明なアニリン水溶液になった。このようにして得られたアニリン水溶液を、低温恒温槽を用いて−4℃以下に冷却した。 That is, first, 84.0 g (0.402 mol) of 42 wt% aqueous tetrafluoroboric acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade) was added to a glass beaker having a capacity of 138 g of ion-exchanged water. While stirring with a magnetic stirrer, 10.0 g (0.107 mol) of aniline was added thereto. When aniline was added to the tetrafluoroboric acid aqueous solution, the aniline was dispersed as oily droplets in the tetrafluoroboric acid aqueous solution, but then dissolved in water within a few minutes, and the uniform and transparent aniline aqueous solution. Became. The aniline aqueous solution thus obtained was cooled to −4 ° C. or lower using a low-temperature thermostatic bath.
つぎに、酸化剤として二酸化マンガン粉末(和光純薬工業社製、試薬1級)11.63g(0.134mol)を、上記アニリン水溶液中に少量ずつ加えて、ビーカー内の混合物の温度が−1℃を超えないようにした。このようにして、アニリン水溶液に酸化剤を加えることによって、アニリン水溶液は直ちに黒緑色に変化した。その後、しばらく撹拌を続けたとき、黒緑色の固体が生成し始めた。 Next, 11.63 g (0.134 mol) of manganese dioxide powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) as an oxidizing agent is added little by little to the aniline aqueous solution, and the temperature of the mixture in the beaker is −1. The temperature was not exceeded. Thus, by adding an oxidizing agent to the aniline aqueous solution, the aniline aqueous solution immediately turned black-green. Thereafter, when stirring was continued for a while, a black-green solid started to be formed.
このようにして、80分間かけて酸化剤を加えた後、生成した反応生成物を含む反応混合物を冷却しながら、さらに、100分間、撹拌した。その後、ブフナー漏斗と吸引瓶を用いて、得られた固体をNo.2濾紙にて吸引濾過して、粉末を得た。この粉末を約2mol/Lのテトラフルオロホウ酸水溶液中にて磁気スターラーを用いて撹拌洗浄した。ついで、アセトンにて数回、撹拌洗浄し、これを減圧濾過した。得られた粉末を室温(25℃)で10時間真空乾燥することにより、テトラフルオロホウ酸をドーパントとする導電性ポリアニリン(導電性ポリマー1)12.5gを得た。この導電性ポリアニリンは鮮やかな緑色粉末であった。 Thus, after adding an oxidizing agent over 80 minutes, it stirred for further 100 minutes, cooling the reaction mixture containing the produced | generated reaction product. Then, using a Buchner funnel and a suction bottle, the obtained solid was No. The powder was obtained by suction filtration with 2 filter papers. The powder was stirred and washed in an aqueous solution of about 2 mol / L tetrafluoroboric acid using a magnetic stirrer. Then, the mixture was washed with stirring several times with acetone and filtered under reduced pressure. The obtained powder was vacuum-dried at room temperature (25 ° C.) for 10 hours to obtain 12.5 g of conductive polyaniline (conductive polymer 1) having tetrafluoroboric acid as a dopant. The conductive polyaniline was a bright green powder.
(導電性ポリマー1の電導度)
上記導電性ポリアニリン粉末130mgを瑪瑙製乳鉢で粉砕した後、赤外スペクトル測定用KBr錠剤成形器を用い、75MPaの圧力下に10分間真空加圧成形して、直径13mm、厚み720μmの導電性ポリアニリンのディスクを得た。ファン・デル・ポー法による4端子法電導度測定にて測定した上記ディスクの電導度は、19.5S/cmであった。
(Conductivity of conductive polymer 1)
After pulverizing 130 mg of the above conductive polyaniline powder in a smoked mortar, vacuum pressure molding was performed for 10 minutes under a pressure of 75 MPa using a KBr tablet molding machine for infrared spectrum measurement, and conductive polyaniline having a diameter of 13 mm and a thickness of 720 μm. Got the disc. The conductivity of the disk measured by the 4-terminal method conductivity measurement by the Van der Pau method was 19.5 S / cm.
(脱ドープ状態の導電性ポリマー1の調製)
上記により得られたドープ状態である導電性ポリアニリン粉末を、2mol/L水酸化ナトリウム水溶液中に入れ、3Lセパラブルフラスコ中にて30分間撹拌し、中和反応によりドーパントのテトラフルオロホウ酸を脱ドープした。濾液が中性になるまで脱ドープしたポリアニリンを水洗した後、アセトン中で撹拌洗浄し、ブフナー漏斗と吸引瓶を用いて減圧濾過し、No.2濾紙上に、脱ドープしたポリアニリン粉末を得た。これを室温下、10時間真空乾燥して、茶色の脱ドープ状態のポリアニリン粉末を得た。
(Preparation of conductive polymer 1 in a dedope state)
The conductive polyaniline powder in the doped state obtained above is placed in a 2 mol / L aqueous sodium hydroxide solution and stirred in a 3 L separable flask for 30 minutes, and the tetrafluoroboric acid as a dopant is removed by a neutralization reaction. Doped. The dedoped polyaniline was washed with water until the filtrate became neutral, then stirred and washed in acetone, and filtered under reduced pressure using a Buchner funnel and a suction bottle to obtain a dedoped polyaniline powder on No. 2 filter paper. . This was vacuum-dried at room temperature for 10 hours to obtain a brown undoped polyaniline powder.
(還元脱ドープ状態の導電性ポリマー1の調製)
つぎに、フェニルヒドラジンのメタノール水溶液中に、この脱ドープ状態のポリアニリン粉末を入れ、撹拌下30分間還元処理を行った。ポリアニリン粉末の色は、還元により、茶色から灰色に変化した。反応後、メタノール洗浄、アセトン洗浄し、濾別後、室温下真空乾燥し、還元脱ドープ状態のポリアニリンを得た。
(Preparation of Conductive Polymer 1 in Reduced Dedoped State)
Next, this dedope polyaniline powder was put into a methanol solution of phenylhydrazine and subjected to reduction treatment for 30 minutes with stirring. The color of the polyaniline powder changed from brown to gray by reduction. After the reaction, it was washed with methanol, washed with acetone, filtered, and vacuum dried at room temperature to obtain polyaniline in a reduced and dedoped state.
(還元脱ドープ状態の導電性ポリマー1の電導度)
上記還元脱ドープ状態のポリアニリン粉末130mgを瑪瑙製乳鉢で粉砕した後、赤外スペクトル測定用KBr錠剤成形器を用い、75MPaの圧力下に10分間真空加圧成形して、厚み720μmの還元脱ドープ状態のポリアニリンのディスクを得た。ファン・デル・ポー法による4端子法電導度測定にて測定した上記ディスクの電導度は、5.8×10-3S/cmであった。これより、ポリアニリン化合物は、イオンの挿入・脱離により導電性の変化する活物質化合物であるといえる。
(Conductivity of conductive polymer 1 in a reduced and dedoped state)
After pulverizing 130 mg of the above polyaniline powder in the reduced dedope state in a smoked mortar, vacuum reduced pressure molding was performed for 10 minutes under a pressure of 75 MPa using a KBr tablet molding machine for infrared spectrum measurement, and a reduced dedope having a thickness of 720 μm. A polyaniline disk in state was obtained. The electric conductivity of the disk measured by the 4-terminal conductivity measurement by the Van der Pau method was 5.8 × 10 −3 S / cm. Thus, it can be said that the polyaniline compound is an active material compound whose conductivity is changed by ion insertion / extraction.
[ポリカルボン酸およびポリカルボン酸金属塩の少なくとも一方(a)の準備]
ポリアクリル酸(和光純薬工業社製、重量平均分子量100万)4.4gをイオン交換水95.6gに加え、一夜静置して膨潤させた。この後、超音波式ホモジナイザーを用いて1分間処理して溶解させ、4.4重量%濃度の粘稠なポリアクリル酸水溶液100gを得た。ついで、得られたポリアクリル酸水溶液100gに、ポリアクリル酸の有するカルボキシル基の量の半分をリチウム塩化する量の水酸化リチウム粉末0.73gを加えて、ポリアクリル酸の半リチウム塩水溶液を調製し、準備した。
[Preparation of at least one of polycarboxylic acid and polycarboxylic acid metal salt (a)]
4.4 g of polyacrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., weight average molecular weight 1,000,000) was added to 95.6 g of ion-exchanged water, and allowed to stand overnight to swell. Then, it processed for 1 minute and melt | dissolved using the ultrasonic homogenizer, and 100 g of viscous polyacrylic acid aqueous solution with a 4.4 weight% density | concentration was obtained. Next, 0.73 g of lithium hydroxide powder is added to 100 g of the resulting polyacrylic acid aqueous solution so that half of the amount of carboxyl groups of polyacrylic acid is lithium-chlorinated, thereby preparing a polylithic acid half-lithium salt aqueous solution. And prepared.
[正極の作製]
前記調製した還元脱ドープ状態の導電性ポリマー1粉末4gと導電性カーボンブラック(電気化学工業社製、デンカブラック)粉末0.5gとを混合した後、これを前記4.4重量%濃度のポリアクリル酸の半リチウム塩水溶液20.4g中に加え、スパチュラでよく練った。これを、超音波式ホモジナイザーにて1分間超音波処理を施した後、フィルミックス40−40型(プライミックス社製)を用いて高剪断力を加えてマイルド分散させ、流動性を有するペーストを得た。このペーストをさらに真空吸引鐘とロータリーポンプを用いて脱泡した。
[Production of positive electrode]
4 g of the prepared conductive polymer 1 powder in the reduced and dedope state and 0.5 g of conductive carbon black (Denka Black, Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) powder were mixed, and then mixed with the 4.4 wt% poly In addition to 20.4 g of an aqueous solution of a half lithium salt of acrylic acid, the mixture was well kneaded with a spatula. This is subjected to ultrasonic treatment for 1 minute with an ultrasonic homogenizer, and then mildly dispersed by applying a high shear force using Fillmix 40-40 (manufactured by Primix) to produce a paste having fluidity. Obtained. This paste was further defoamed using a vacuum suction bell and a rotary pump.
卓上型自動塗工装置(テスター産業社製)を用い、マイクロメーター付きドクターブレ−ド式アプリケータによって、溶液塗工厚みを360μmに調整し、塗布速度10mm/秒にて、上記脱泡ペーストを電気二重層キャパシタ用エッチングアルミニウム箔(宝泉社製、30CB)上に塗布した。ついで、室温(25℃)で45分間放置した後、温度100℃のホットプレート上で乾燥した。この後、真空プレス機(北川精機社製、KVHC)を用いて、15cm角のステンレス板に挟んで、温度140℃、圧力1.5MPaで5分間プレスして、2.7cm×2.7cmにカットすることにより、多孔質のポリアニリンシート電極(正極)を作製した。 Using a tabletop automatic coating device (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.), using a doctor blade type applicator with a micrometer, the solution coating thickness is adjusted to 360 μm, and the defoamed paste is applied at a coating speed of 10 mm / second. It apply | coated on the etching aluminum foil (The Hosen company make, 30CB) for electric double layer capacitors. Subsequently, after leaving at room temperature (25 degreeC) for 45 minutes, it dried on the hotplate with a temperature of 100 degreeC. Then, using a vacuum press (Kitagawa Seiki Co., Ltd., KVHC), sandwiched between 15 cm square stainless steel plates and pressed at a temperature of 140 ° C. and a pressure of 1.5 MPa for 5 minutes to 2.7 cm × 2.7 cm. By cutting, a porous polyaniline sheet electrode (positive electrode) was produced.
[セパレータの準備]
セパレータとしては、厚さ25μm、空孔率38%、通気度620秒/100cm3のポリプロピレン多孔質膜(セルガード社製、Celgard2400)を、3.5cm×3.5cmにカットしたものを用いた。
[Preparation of separator]
As the separator, a polypropylene porous membrane (Celgard 2400, manufactured by Celgard) having a thickness of 25 μm, a porosity of 38%, and an air permeability of 620 seconds / 100 cm 3 was cut into 3.5 cm × 3.5 cm.
[負極の準備]
炭素質材料を含む負極としては、活物質として天然球状グラファイトを含む負極シート(パイオトレック社製、0.8mAh/cm2)を、2.9cm×2.9cmにカットしたものを用いた。
[Preparation of negative electrode]
As the negative electrode containing a carbonaceous material, a negative electrode sheet (0.8 mAh / cm 2 manufactured by Piotrek Co., Ltd.) containing natural spherical graphite as an active material was cut to 2.9 cm × 2.9 cm.
[電解液iの準備]
電解液iとして、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを1:1の体積比で含む溶媒に、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiBETI)(アニオン成分のイオン半径:36.2pm以上)を1mol/Lの濃度で溶解させたものを準備した。
[Preparation of electrolyte solution i]
As an electrolytic solution i, lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (LiBETI) (ionic radius of anionic component: 36.2 pm or more) is 1 mol / liter in a solvent containing ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. A solution dissolved at a concentration of L was prepared.
[電解液iiの準備]
電解液iiとして、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを1:1の体積比で含む溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)(アニオン成分のイオン半径:25.4pm)を1mol/Lの濃度で溶解させたものを準備した。
[Preparation of electrolyte ii]
A concentration of 1 mol / L of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) (ionic radius of anion component: 25.4 pm) in a solvent containing ethylene carbonate and dimethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 as the electrolytic solution ii What was dissolved in was prepared.
〔実施例1〕
<ラミネートセルの作製>
正極、負極およびセパレータを用いて積層体を組み立てた。具体的には、上述した正極と負極の間にセパレータ2枚が配置されるように積層し、積層体を得た。積層体をアルミニウムラミネートパッケージに入れた後、真空乾燥機にて80℃で2時間、真空乾燥した。ついで、真空乾燥したパッケージに、前記準備した電解液iを0.3mL注入した。最後に、パッケージを封口して、実施例1の非水電解液二次電池を得た。なお、パッケージへの注液は、グローブボックス中、超高純度アルゴンガス雰囲気下にて行った。グローブボックス内の露点は−90℃以下であった。このようにして、ラミネートセル(非水電解液二次電池)を得た。
[Example 1]
<Production of laminate cell>
A laminate was assembled using a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Specifically, the laminate was obtained such that two separators were disposed between the positive electrode and the negative electrode described above. After putting the laminate in an aluminum laminate package, it was vacuum dried at 80 ° C. for 2 hours in a vacuum dryer. Next, 0.3 mL of the prepared electrolytic solution i was injected into the vacuum-dried package. Finally, the package was sealed to obtain the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 1. In addition, the liquid injection to the package was performed in a glove box in an ultrahigh purity argon gas atmosphere. The dew point in the glove box was −90 ° C. or lower. In this way, a laminate cell (non-aqueous electrolyte secondary battery) was obtained.
〔比較例1〕
電解液iに代えて、前記準備した電解液iiを用いた。それ以外は、実施例1と同様の材料で、実施例1と同様にして、ラミネートセル(非水電解液二次電池)を作製した。
[Comparative Example 1]
Instead of the electrolytic solution i, the prepared electrolytic solution ii was used. Other than that, a laminate cell (non-aqueous electrolyte secondary battery) was produced in the same manner as in Example 1 using the same materials as in Example 1.
このようにして得られた実施例および比較例の非水電解液二次電池に関し、下記の基準に従い、容量維持率の測定を行った。その結果を後記の表1に併せて示す。 Regarding the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples and Comparative Examples thus obtained, the capacity retention rate was measured according to the following criteria. The results are also shown in Table 1 below.
≪容量維持率の測定≫
非水電解液二次電池を25℃の恒温槽内に静置し、電池充放電装置(北斗電工社製、SD8)を用いて、定電流一定電圧充電/定電流放電モードにて測定を行った。充電終止電圧は3.8Vとし、定電流充電により電圧が3.8Vに到達した後は、3.8Vの定電圧充電を電流値が定電流充電時の電流値に対して20%の値になるまで行い、得られた容量を充電容量とした。その後、放電終止電圧2.0Vまで定電流放電を行って、これらを1充放電サイクルとした。
一般的に、上記充放電サイクルが5サイクル目以降に充電容量が安定しだすと考えられていることから、5サイクル目の充電容量を基準(100%)とし、これに対する5サイクル目以降の充電容量[容量維持率(%)]を測定した。
≪Measurement of capacity maintenance ratio≫
The nonaqueous electrolyte secondary battery is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and measurement is performed in a constant current / constant voltage charge / constant current discharge mode using a battery charge / discharge device (Hokuto Denko, SD8). It was. The end-of-charge voltage is 3.8V, and after the voltage reaches 3.8V by constant current charging, the constant voltage charging of 3.8V is set to 20% of the current value during constant current charging. The obtained capacity was defined as the charge capacity. Then, constant current discharge was performed to the discharge end voltage 2.0V, and these were made into 1 charge / discharge cycle.
In general, since it is considered that the charge capacity starts to stabilize after the 5th cycle of the charge / discharge cycle, the charge capacity at the 5th cycle is set as a reference (100%), and the charge capacity after the 5th cycle is the same. [Capacity maintenance rate (%)] was measured.
上記表1の結果をグラフに示したものが、図1のグラフである。上記表1およびグラフからも明らかなように、実施例1の非水電解液二次電池は、経時による容量維持率の減少が少なく、安定していることがわかる。これに対し、比較例1の非水電解液二次電池は、サイクル毎の容量維持率の変動差(上下動)が大きく、安定しておらず、さらに、経時による容量維持率も、実施例1に比べ大きく減少していることがわかる。 The result of Table 1 is shown in the graph of FIG. As is apparent from Table 1 and the graph, it can be seen that the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 1 is stable with little decrease in capacity retention rate over time. On the other hand, the non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 has a large capacity maintenance rate variation difference (vertical movement) for each cycle and is not stable. It can be seen that it is greatly reduced compared to 1.
本発明の非水電解液二次電池は、リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池として好適に使用できる。また、本発明の非水電解液二次電池は、従来の二次電池と同様の用途に使用でき、例えば、携帯型PC、携帯電話、携帯情報端末(PDA)等の携帯用電子機器や、ハイブリッド電気自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の駆動用電源に広く用いられる。 The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be suitably used as a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for the same applications as conventional secondary batteries. For example, portable electronic devices such as portable PCs, cellular phones, and personal digital assistants (PDAs), Widely used in driving power sources for hybrid electric vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles and the like.
Claims (7)
(a)ポリカルボン酸およびポリカルボン酸金属塩の少なくとも一方。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the positive electrode further includes the following component (a).
(A) At least one of polycarboxylic acid and polycarboxylic acid metal salt.
(I)正極と負極とを準備し、両者の間に、セパレータを配置して、正極、セパレータおよび負極からなる積層体を作製する工程。
(II)電池容器内に上記積層体を少なくとも一つ収容する工程。
(III)上記電池容器内に、電解液を注入する工程。 A method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, comprising the following steps (I) to (III): Battery manufacturing method.
(I) A step of preparing a positive electrode and a negative electrode, arranging a separator between the two, and producing a laminate composed of the positive electrode, the separator, and the negative electrode.
(II) A step of accommodating at least one of the laminates in a battery container.
(III) A step of injecting an electrolytic solution into the battery container.
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