JP2015144104A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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正規 内山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery which has, as a positive electrode active material, a Mn-containing olivine based material including Mn as an essential constituent, and is arranged so that the capacity deterioration can be suppressed.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery comprises: a positive electrode; a negative electrode; a separator; and a nonaqueous electrolyte. The positive electrode has: a positive electrode active material including Mn and having an olivine structure; and a coating film formed the surface of the positive electrode active material and originating from a diisocyanate compound. It has been found that as to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a Mn-containing olivine based material as a positive electrode active material, Mn elution can be suppressed by reacting a diisocyanate compound with the Mn-containing olivine based material. The reaction of a diisocyanate compound can be finally realized by adding it to a nonaqueous electrolyte used in a nonaqueous electrolyte secondary battery as it is, which can be also realized by independently reacting a diisocyanate compound with the positive electrode active material.

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池の容量は、リチウムイオンなどの金属イオンを電気化学的に脱挿入する正極活物質の種類によるところが大きい。正極活物質にはLiCoOやLiMnなどの酸化物の無機粉末が用いられる。 The capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery largely depends on the type of positive electrode active material that electrochemically desorbs and inserts metal ions such as lithium ions. As the positive electrode active material, an inorganic powder of an oxide such as LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 is used.

正極活物質はその種類により容量、電池電圧、入出力特性や安全性などが異なる。そのため、正極活物質は電池の用途によって使い分けられているのが現状である。この中で、結晶構造中にXO四面体(X=P,As,Si,Mo等)を含むポリアニオン構造をもつ正極活物質は、その構造が安定していることが知られており、そのポリアニオン構造の一つをもつ、LiFePOなどのオリビン構造をもつオリビン系材料を用いる非水電解質二次電池が報告されている。 The positive electrode active material differs in capacity, battery voltage, input / output characteristics, safety, etc. depending on the type. Therefore, the current situation is that the positive electrode active material is properly used depending on the use of the battery. Among them, a positive electrode active material having a polyanion structure containing XO 4 tetrahedron (X = P, As, Si, Mo, etc.) in the crystal structure is known to have a stable structure, A non-aqueous electrolyte secondary battery using an olivine-based material having an olivine structure such as LiFePO 4 having one of polyanion structures has been reported.

ここで正極活物質の正極電位は理論的に使用する遷移金属で決定付けられるため、高電位化する手法としてLiFePOにおけるFeをMnに置換した、LiMnPOが候補に挙げられる。 Here, since the positive electrode potential of the positive electrode active material is determined by the transition metal used theoretically, LiMnPO 4 in which Fe in LiFePO 4 is substituted with Mn is a candidate for increasing the potential.

特開2007−242411号公報JP 2007-242411 A 特開2012−182131号公報JP 2012-182131 A

本発明者らはMnを必須として含有し、且つ、オリビン構造をもつMn含有オリビン系材料について種々検討を行っている。その結果、Mn含有オリビン系材料はMnの溶出抑制を行うことにより電池の容量劣化が抑制できることが分かった。   The present inventors have conducted various studies on Mn-containing olivine-based materials containing Mn as an essential component and having an olivine structure. As a result, it was found that the Mn-containing olivine-based material can suppress battery capacity deterioration by suppressing elution of Mn.

本発明は上記実情に鑑み完成されたものであり、Mnを必須とするオリビン系材料を正極活物質に有する非水電解質二次電池について容量劣化を抑制できる非水電解質二次電池を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention has been completed in view of the above circumstances, and provides a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of suppressing capacity deterioration of a non-aqueous electrolyte secondary battery having an olivine-based material essential for Mn as a positive electrode active material. Is a problem to be solved.

本発明者らは、Mn含有オリビン系材料を正極活物質にもつ非水電解質二次電池について鋭意検討を行った結果、正極活物質に対してジイソシアネート化合物を反応させることによりMnの溶出を抑制できることを見出した。なお、特許文献1及び2ではジイソシアネート化合物を添加することが開示されているが負極表面に被膜を形成することを目的としてジイソシアネート化合物を添加しており、正極活物質としてMn含有オリビン系材料を採用してその表面に被膜を形成することが想定されていないものである。   As a result of intensive studies on a non-aqueous electrolyte secondary battery having a Mn-containing olivine-based material as a positive electrode active material, the present inventors can suppress elution of Mn by reacting the positive active material with a diisocyanate compound. I found. Patent Documents 1 and 2 disclose that a diisocyanate compound is added, but a diisocyanate compound is added for the purpose of forming a film on the negative electrode surface, and a Mn-containing olivine-based material is adopted as a positive electrode active material. Thus, it is not assumed that a film is formed on the surface.

ジイソシアネート化合物の反応は最終的に非水電解質二次電池にそのまま使用される非水電解液内に添加することでも実現できるし、正極活物質に対して独立してジイソシアネート化合物を反応させることによっても実現できる。本発明は上記知見に基づき以下の(a)及び(b)の発明を完成した。本発明の非水電解質二次電池は正極と負極とセパレータと非水電解液とを備える。
(a)本発明の非水電解質二次電池における前記正極は、Mnを含むオリビン構造をもつ正極活物質と、前記正極活物質の表面に形成されたジイソシアネート化合物由来の被膜とを有する。
(b)本発明の非水電解質二次電池における前記正極は、Mnを含むオリビン構造をもつ正極活物質を有し、ジイソシアネート化合物を前記非水電解液に含有させた状態で、接触させることにより製造されうるものである。
The reaction of the diisocyanate compound can also be realized by adding it to a non-aqueous electrolyte solution that is finally used as it is in a non-aqueous electrolyte secondary battery, or by reacting the diisocyanate compound independently with respect to the positive electrode active material. realizable. The present invention has completed the following inventions (a) and (b) based on the above findings. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte.
(A) The positive electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode active material having an olivine structure containing Mn, and a film derived from a diisocyanate compound formed on the surface of the positive electrode active material.
(B) The positive electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode active material having an olivine structure containing Mn, and is brought into contact with the nonaqueous electrolyte containing a diisocyanate compound. It can be manufactured.

上述した(a)、(b)に開示した本発明の正極活物質が有するオリビン系材料は合成過程で粒子の表面にOH基が残存することが多い。そのため、ジイソシアネート化合物を接触させることにより速やかにオリビン系材料と反応して表面に被膜を形成する。ジイソシアネート化合物は反応できるイソシアネート基を1分子中にもつためオリビン系材料の表面を架橋することができオリビン系材料表面からのMnの溶出を抑制する。   In the olivine-based material of the positive electrode active material of the present invention disclosed in (a) and (b) described above, OH groups often remain on the surface of particles during the synthesis process. Therefore, when the diisocyanate compound is brought into contact, it reacts with the olivine-based material quickly to form a film on the surface. Since the diisocyanate compound has a reactive isocyanate group in one molecule, the surface of the olivine-based material can be cross-linked, and Mn elution from the surface of the olivine-based material is suppressed.

上述した(b)の非水電解質二次電池は以下の(c)に記載の構成要素を有することができる。
(c)前記ジイソシアネート化合物は前記非水電解液全体の質量を基準として0.1%〜3.0%の添加量である。ジイソシアネート化合物の含有量をこの範囲にすることでMn溶出を充分に抑制できると共に、ジイソシアネート化合物の被膜による内部抵抗を低く抑えることができる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery of (b) described above can have the components described in (c) below.
(C) The diisocyanate compound is added in an amount of 0.1% to 3.0% based on the mass of the whole nonaqueous electrolytic solution. By making the content of the diisocyanate compound within this range, elution of Mn can be sufficiently suppressed, and the internal resistance due to the film of the diisocyanate compound can be suppressed low.

上述した(a)〜(c)の非水電解質二次電池は、以下の(d)〜(h)に記載の構成要素のうちの任意の1又は2以上を有することができる。
(d)前記正極活物質は比表面積が10m/g以上である。比表面積が大きな正極活物質は電池性能を向上でき、且つ、Mnの溶出も高くなるため、ジイソシアネート化合物による被膜形成により電池性能は高く保ったままMn溶出を抑制して電池容量の劣化抑制がより効果的に可能になる。
(e)前記ジイソシアネート化合物が一般式(1):OCN−R−NCO(Rは炭素数1〜8の脂肪族炭化水素鎖。一部水素が任意の置換基にて置換されていても良い。)である。
(f)前記非水電解液は、下記一般式(2)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第1添加剤と、下記一般式(3)〜(6)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第2添加剤とを含有するか、又は、前記第1添加剤及び前記第2添加剤由来の被膜が前記正負極のうちの少なくとも一方に形成される。一般式(2)由来の被膜を形成するとその上に高耐久な被膜を形成しても内部抵抗を抑制することが可能になる。一般式(3)〜(6)の化合物は高耐久な被膜を形成できる化合物である。
The non-aqueous electrolyte secondary batteries of (a) to (c) described above can have any one or more of the components described in the following (d) to (h).
(D) The positive electrode active material has a specific surface area of 10 m 2 / g or more. A positive electrode active material with a large specific surface area can improve battery performance and also increase the elution of Mn. Therefore, by forming a film with a diisocyanate compound, the Mn elution is suppressed while keeping the battery performance high, thereby suppressing the deterioration of the battery capacity. Effectively possible.
(E) The diisocyanate compound is represented by the general formula (1): OCN-R-NCO (where R is an aliphatic hydrocarbon chain having 1 to 8 carbon atoms. Part of hydrogen may be substituted with an arbitrary substituent. ).
(F) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more first additives selected from the compounds described in the following general formula (2) and the compounds described in the following general formulas (3) to (6). One or two or more selected second additives are contained, or a film derived from the first additive and the second additive is formed on at least one of the positive and negative electrodes. When the coating derived from the general formula (2) is formed, the internal resistance can be suppressed even if a highly durable coating is formed thereon. The compounds of the general formulas (3) to (6) are compounds that can form a highly durable film.

Figure 2015144104
Figure 2015144104

一般式(6):Li[P(C)K
(式(2)中、Xは炭素数2〜4の脂肪族炭化水素鎖であり、任意の1以上の水素が任意の置換基で置換されていても良い。式(5)及び(6)中、Kは互いに独立して選択される17族元素又は水素原子である。)
(g)前記正極活物質はLiMn1−yXO(M;Co,Ni,Fe,Cu,Cr,Mg,Ca,Zn,Tiより選ばれる一種以上、X;P,As,Si,Moより選ばれる一種以上、0≦x<1.0、0<y≦1.0)である。
(h)前記負極は黒鉛とカルボキシメチルセルロースとを含有する。
General formula (6): Li [P (C 2 O 4 ) K 4 ]
(In Formula (2), X is an aliphatic hydrocarbon chain having 2 to 4 carbon atoms, and one or more arbitrary hydrogens may be substituted with any substituent. Formulas (5) and (6) In the formula, K is a group 17 element or a hydrogen atom selected independently of each other.)
(G) The positive active material is Li x Mn y M 1-y XO 4 (M; Co, Ni, Fe, Cu, Cr, Mg, Ca, Zn, one or more selected from Ti, X; P, As, One or more selected from Si and Mo, 0 ≦ x <1.0, 0 <y ≦ 1.0).
(H) The negative electrode contains graphite and carboxymethylcellulose.

コイン型電池の断面図である。It is sectional drawing of a coin-type battery. 実施例における容量維持率と抵抗との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the capacity | capacitance maintenance factor and resistance in an Example.

以下、本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池について、詳しく説明する。本明細書において「非水電解質二次電池」とは、電解質として非水電解質を採用した電池で有り、電解質イオンとしてリチウムイオン、ナトリウムイオンなどを利用し、正負極間における電解質イオンの授受に伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。一般にリチウムイオン電池(もしくはリチウムイオン二次電池)、リチウムポリマー電池、リチウム−空気電池、リチウム−硫黄電池等と称される二次電池は、本明細書における非水電解質二次電池に包含され得る。また、本明細書において「活物質」とは、正極側又は負極側において蓄電に関与する物質(化合物)をいう。すなわち、電池の充放電時において電子の吸蔵および放出に関与する物質をいう。   Hereinafter, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described in detail. In this specification, the “non-aqueous electrolyte secondary battery” is a battery that employs a non-aqueous electrolyte as an electrolyte, uses lithium ions, sodium ions, etc. as electrolyte ions, and accompanies exchange of electrolyte ions between the positive and negative electrodes. A secondary battery in which charge and discharge are realized by movement of electric charge. Secondary batteries generally referred to as lithium ion batteries (or lithium ion secondary batteries), lithium polymer batteries, lithium-air batteries, lithium-sulfur batteries, and the like can be included in the nonaqueous electrolyte secondary batteries in this specification. . Further, in this specification, the “active material” refers to a substance (compound) involved in power storage on the positive electrode side or the negative electrode side. That is, it refers to a substance that is involved in the storage and release of electrons during battery charge / discharge.

なお、本発明における非水電解質二次電池は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できる。また、以下の実施形態ではリチウムイオンを採用した電池について記載しているが、本発明の特長はMnを含むオリビン系材料をもつ正極活物質にあるため、その他のイオン(ナトリウムイオンなど)を採用した正極活物質についても適用可能である。
[リチウム二次電池]
非水電解質二次電池としてのリチウム二次電池は正極、負極、正負極間に介装されるセパレータ、非水電解質としての非水電解液、ケース、その他必要な部材を有する。
In addition, the nonaqueous electrolyte secondary battery in this invention is not limited to what was shown to the following embodiment, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement. In the following embodiments, a battery using lithium ions is described. However, since the feature of the present invention is a positive electrode active material having an olivine-based material containing Mn, other ions (such as sodium ions) are used. The present invention can also be applied to the positive electrode active material.
[Lithium secondary battery]
A lithium secondary battery as a nonaqueous electrolyte secondary battery has a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between positive and negative electrodes, a nonaqueous electrolyte as a nonaqueous electrolyte, a case, and other necessary members.

以下に構成の一例としてコイン型電池について図1を用いて説明する。図1に示すように、コイン型電池10は、正極1、負極2、非水電解液3、正負極間に介装されるセパレータ7、ケース(正極ケース4と負極ケース5から構成されている)とをもつ。正極1は正極集電体1aに合材層が形成されており、負極2は正極集電体2aに合材層が形成されている。正極ケース4と負極ケース5とは正極端子と負極端子とを兼ねている。正極ケース4と負極ケース5との間にはポリプロピレン製のガスケット6を介装することで密閉性と正極ケース4と負極ケース5との間の絶縁性を担保する。
(正極)
正極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・脱離し得る正極活物質と、導電材及び結着材からなる正極合材を適用な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製することができる。
A coin-type battery will be described below with reference to FIG. 1 as an example of the configuration. As shown in FIG. 1, a coin-type battery 10 includes a positive electrode 1, a negative electrode 2, a non-aqueous electrolyte 3, a separator 7 interposed between positive and negative electrodes, and a case (a positive electrode case 4 and a negative electrode case 5). ) In the positive electrode 1, a composite material layer is formed on the positive electrode current collector 1 a, and in the negative electrode 2, a composite material layer is formed on the positive electrode current collector 2 a. The positive electrode case 4 and the negative electrode case 5 serve as a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. A gasket 6 made of polypropylene is interposed between the positive electrode case 4 and the negative electrode case 5, thereby ensuring sealing and insulation between the positive electrode case 4 and the negative electrode case 5.
(Positive electrode)
The positive electrode is obtained by suspending and mixing a positive electrode active material capable of reversibly occluding and desorbing lithium ions and a positive electrode mixture composed of a conductive material and a binder in an appropriate solvent to form a slurry. It can be produced by applying to one side or both sides and drying.

正極活物質は、Mnを含むオリビン構造をもつMn含有オリビン系材料を有する。Mn含有オリビン系材料はLiMn1−yXO(M;Co,Ni,Fe,Cu,Cr,Mg,Ca,Zn,Tiより選ばれる一種以上、X;P,As,Si,Moより選ばれる一種以上、0≦x<1.0、0<y≦1.0)が例示できる。特にLiαFeMn1−xPO(0<α≦1、0≦x<1)が例示できる。Mn含有オリビン系材料は炭素が複合化されていても良い。 The positive electrode active material has a Mn-containing olivine-based material having an olivine structure containing Mn. Mn-containing olivine-based material Li x Mn y M 1-y XO 4 (M; Co, Ni, Fe, Cu, Cr, Mg, Ca, Zn, one or more selected from Ti, X; P, As, Si, One or more types selected from Mo, 0 ≦ x <1.0, 0 <y ≦ 1.0) can be exemplified. In particular Li α Fe x Mn 1-x PO 4 (0 <α ≦ 1,0 ≦ x <1) can be exemplified. The Mn-containing olivine-based material may be combined with carbon.

また、カーボンからなる被膜(シェル)がMn含有オリビン系材料(コア)の周囲に形成されているコアシェル構造を持つものであっても良い。コアシェル構造を持つ場合におけるコア部とシェル部との質量比は特に限定しない。例えばコア部:シェル部は質量比で、99:1程度から90:10程度までの範囲にすることが出来る。シェル部はカーボンを有する。カーボンとは炭素単体である炭素材料を含んでおり、炭素材料そのものであることが望ましい。   Moreover, the film (shell) made of carbon may have a core-shell structure in which the Mn-containing olivine-based material (core) is formed. The mass ratio between the core part and the shell part in the case of having a core-shell structure is not particularly limited. For example, the core portion: shell portion can be in a range of about 99: 1 to about 90:10 by mass ratio. The shell portion has carbon. Carbon includes a carbon material that is a simple substance of carbon, and is desirably the carbon material itself.

正極活物質の粒径は特に限定しないが、一次粒子の体積平均粒径が30nm〜200nm、二次粒子の体積平均粒径が0.5μm〜40μm程度にすることが望ましい。また、正極活物質の比表面積は10m/g以上であることが望ましい。 The particle size of the positive electrode active material is not particularly limited, but it is preferable that the primary particles have a volume average particle size of 30 nm to 200 nm and the secondary particles have a volume average particle size of about 0.5 μm to 40 μm. The specific surface area of the positive electrode active material is desirably 10 m 2 / g or more.

本実施形態の正極は以下の(A)又は(B)の少なくとも一方の構成を採用する。(A)正極活物質の表面にはジイソシアネート化合物由来の被膜が形成されている。(B)正極はジイソシアネート化合物に接触させられている。   The positive electrode of this embodiment employs at least one of the following configurations (A) or (B). (A) A film derived from a diisocyanate compound is formed on the surface of the positive electrode active material. (B) The positive electrode is brought into contact with the diisocyanate compound.

(A)、(B)共に正極活物質の表面などに存するOH基にイソシアネート基が反応して化学結合を形成しているものと推測される。特に(B)では正極全体としての表面にジイソシアネート化合物の被膜が形成されていることが推測される。   It is estimated that both (A) and (B) form a chemical bond by reacting an isocyanate group with an OH group present on the surface of the positive electrode active material. In particular, in (B), it is presumed that a film of a diisocyanate compound is formed on the surface of the whole positive electrode.

ジイソシアネート化合物由来の被膜はジイソシアネート化合物を何らかの溶媒に溶解させた溶液や、液体状態のジイソシアネート化合物そのものや、気化させたジイソシアネート化合物を気体状態で、などの特に限定されない方法により正極活物質を接触させることにより製造できる。また、後述する非水電解液中にジイソシアネート化合物を溶解させることにより電池を製造したときに反応を進行させることも出来る。   The coating film derived from the diisocyanate compound is obtained by bringing the positive electrode active material into contact with a solution in which the diisocyanate compound is dissolved in some solvent, the liquid diisocyanate compound itself, or the vaporized diisocyanate compound in a gas state by a method that is not particularly limited. Can be manufactured. Moreover, reaction can also be advanced when a battery is manufactured by dissolving the diisocyanate compound in the nonaqueous electrolyte solution mentioned later.

ジイソシアネート化合物を非水電解液中に含有させる場合には非水電解液全体の質量を基準として下限が0.1%、0.5%程度、上限が3.0%、1.5%程度のそれぞれを任意に組み合わせることが出来る。ジイソシアネート化合物をこの下限以上に含有させることにより正極活物質を充分に保護できるだけの被膜を形成できる。またこの上限以下に含有させることにより正極活物質以外の他の構成要素にジイソシアネート化合物が反応して予期せぬ作用を発現しないようにできる。正極活物質以外の他の構成要素への作用が許容できるか、又は、望ましいものである場合にはこの上限よりも多い量のジイソシアネート化合物を添加することができることは言う迄も無い。   When the diisocyanate compound is contained in the non-aqueous electrolyte, the lower limit is about 0.1%, about 0.5%, and the upper limit is about 3.0%, about 1.5% based on the total mass of the non-aqueous electrolyte. Each can be combined arbitrarily. By containing the diisocyanate compound at the lower limit or more, a film capable of sufficiently protecting the positive electrode active material can be formed. Moreover, by making it contain below this upper limit, it is possible to prevent the diisocyanate compound from reacting with other constituents other than the positive electrode active material, thereby preventing unexpected effects. Needless to say, an amount of diisocyanate compound larger than this upper limit can be added if the action on other components other than the positive electrode active material is acceptable or desirable.

ジイソシアネート化合物としては特に限定しない。上述の一般式(1)の化合物が例示できる。一般式(1)の化合物としてはRの炭素数が6のヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、Rの炭素数が7のヘプタンジイルジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、Rの炭素数が8のm−キシリレンジイソシアナート、シクロヘキサンジイルビスメチレンジイソシアネートが例示できる。これらの化合物のRの部分における水素がハロゲンなどの置換基にて置換可能である。   It does not specifically limit as a diisocyanate compound. The compound of the above-mentioned general formula (1) can be illustrated. The compound of the general formula (1) includes hexamethylene diisocyanate having 6 carbon atoms in R, cyclohexanediyl diisocyanate, phenylene diisocyanate, heptane diyl diisocyanate having 7 carbon atoms in R, methylcyclohexylene diisocyanate, toluene diisocyanate, carbon number in R. And m-xylylene diisocyanate having 8 and cyclohexanediyl bismethylene diisocyanate. Hydrogen in the R portion of these compounds can be substituted with a substituent such as halogen.

Mn含有オリビン系材料は、水熱法、湿式固相法、共沈法などの方法により合成できる。一般的には合成するMn含有オリビン系材料の組成に応じた元素をもつ原料を混合して合成を行う。上述したLiMn1−yXOであればLi源、Mn源、M源、X源を適正な比(例えば組成比と同じにする)にて混合して合成反応を行う。炭素が複合されている場合には炭素源も混合する。それぞれの原料はMn含有オリビン系材料を構成する元素を含む塩(硫酸塩など)や酸化物などが挙げられる。炭素源は焼成により炭化する化合物であり、例えば高分子化合物(カルボキシメチルセルロース(CMC)などの可溶性のセルロース、ポリビニルアルコール(PVAなど)などの合成高分子)である。 The Mn-containing olivine-based material can be synthesized by a method such as a hydrothermal method, a wet solid phase method, or a coprecipitation method. In general, the synthesis is performed by mixing raw materials having elements corresponding to the composition of the Mn-containing olivine material to be synthesized. In the case of Li x Mn y M 1-y XO 4 described above, the Li source, Mn source, M source, and X source are mixed at an appropriate ratio (for example, the same as the composition ratio) to perform the synthesis reaction. When carbon is compounded, a carbon source is also mixed. Examples of the raw materials include salts (sulfates, etc.) and oxides containing elements constituting the Mn-containing olivine material. The carbon source is a compound that is carbonized by firing, and is, for example, a polymer compound (soluble cellulose such as carboxymethyl cellulose (CMC) or synthetic polymer such as polyvinyl alcohol (PVA)).

コア部を形成した後に炭素源と共に焼成することによりコア部の表面にシェル部を配設できる。炭素源としてCMCなどの多糖類、PVAなどの合成高分子などが挙げられる。焼成は炭素源に含まれる炭素が酸化されないように不活性雰囲気にて行うか、又は、還元雰囲気(水素など)にて行う。焼成の温度は特に限定しないが、500℃から800℃程度の範囲にて行うことが望ましい。   A shell part can be arrange | positioned on the surface of a core part by baking with a carbon source after forming a core part. Examples of the carbon source include polysaccharides such as CMC and synthetic polymers such as PVA. Firing is performed in an inert atmosphere so that carbon contained in the carbon source is not oxidized, or in a reducing atmosphere (hydrogen or the like). The firing temperature is not particularly limited, but it is desirable to perform the firing in a range of about 500 ° C to 800 ° C.

正極には正極活物質として上述したMn含有オリビン系材料に加えて、更に必要に応じて、一般的に用いられる正極活物質を混合して用いても良い。例えば、種々の酸化物、硫化物、リチウム含有酸化物、導電性高分子などを用いることができる。例えば、MnO、TiS、TiS、MoS、FeS、Li1−xMnO、Li1−xMn、Li1−xCoO、Li1−xNiO、LiV、V、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリチオフェン、ポリピロール、及びそれらの誘導体、安定ラジカル化合物、が挙げられる。なお、これらの正極活物質におけるxは0〜1の数を示す。各々にLi、Mg、Al、またはCo、Ti、Nb、Cr等の遷移金属を添加または置換した材料等であってもよい。また、これらのリチウム−金属複合酸化物を単独で用いるばかりでなくこれらを複数種類混合して用いることもできる。このなかでもリチウム−金属複合酸化物としては、層状構造またはスピネル構造のリチウムマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケル含有複合酸化物及びリチウムコバルト含有複合酸化物のうちの1種以上であることが好ましい。 In addition to the Mn-containing olivine-based material described above as the positive electrode active material, the positive electrode may further be mixed with a commonly used positive electrode active material as necessary. For example, various oxides, sulfides, lithium-containing oxides, conductive polymers, and the like can be used. For example, MnO 2 , TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , FeS 2 , Li 1-x MnO 2 , Li 1-x Mn 2 O 4 , Li 1-x CoO 2 , Li 1-x NiO 2 , LiV 2 O 3 , V 2 O 5 , polyaniline, polyparaphenylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polythiophene, polypyrrole, derivatives thereof, and stable radical compounds. In addition, x in these positive electrode active materials shows the number of 0-1. A material obtained by adding or substituting a transition metal such as Li, Mg, Al, or Co, Ti, Nb, or Cr may be used. Moreover, not only these lithium-metal composite oxides are used alone, but also a plurality of them can be mixed and used. Among these, the lithium-metal composite oxide is preferably at least one of a lithium manganese-containing composite oxide having a layered structure or a spinel structure, a lithium nickel-containing composite oxide, and a lithium cobalt-containing composite oxide.

導電材は、通常リチウム二次電池に用いられるものであれば特に限定されず、必要に応じて混合される。例えば、炭素材料、金属粉、導電性ポリマー等を用いることができる。導電性と安定性の観点から、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック等の炭素材料を使用することが好ましい。   The conductive material is not particularly limited as long as it is usually used for a lithium secondary battery, and is mixed as necessary. For example, a carbon material, a metal powder, a conductive polymer, or the like can be used. From the viewpoint of conductivity and stability, it is preferable to use a carbon material such as acetylene black, ketjen black, or carbon black.

結着材は、通常リチウム二次電池に用いられるものであれば特に限定されない。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素樹脂共重合体(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体等)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレン・マレイン酸樹脂、ポリアクリル酸塩、カルボキシルメチルセルロース(CMC)等を用いることができる。   The binder is not particularly limited as long as it is usually used for a lithium secondary battery. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluororesin copolymer (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer, etc.), styrene butadiene rubber (SBR), acrylic rubber, fluorine Rubber, polyvinyl alcohol (PVA), styrene / maleic acid resin, polyacrylate, carboxymethyl cellulose (CMC) and the like can be used.

正極を製造する際に、正極活物質等を分散する溶媒は、通常結着材を溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン、水などを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてPTFEなどで活物質をスラリー化する場合もある。   When manufacturing the positive electrode, an organic solvent that normally dissolves the binder is used as a solvent for dispersing the positive electrode active material and the like. For example, N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, water and the like can be mentioned. However, it is not limited to these. In some cases, the active material is slurried with PTFE or the like by adding a dispersant, a thickener or the like to water.

集電体は、通常リチウム二次電池に用いられるものであれば特に限定されない。例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等のように導電性の良い金属を主体に構成された部材を使用することができる。集電体の形状は、得られた電極を用いて構築される電池の形状等に応じて異なり得るため特に限定されず、棒状、板状、箔状、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等を用いることができる。   The current collector is not particularly limited as long as it is normally used for a lithium secondary battery. For example, a member mainly composed of a metal having good conductivity such as copper, aluminum, nickel, titanium, and stainless steel can be used. The shape of the current collector is not particularly limited because it may vary depending on the shape of the battery constructed using the obtained electrode, and is not limited to a rod shape, plate shape, foil shape, net shape, punching metal shape, expanded metal shape, etc. Can be used.

正極には、上述した一般式(2)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第1添加剤と、上述した一般式(3)〜(6)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第2添加剤とに由来する被膜が形成されていることが望ましい。この被膜はジイソシアネート化合物由来の被膜よりも外側に形成されることが好ましい。一般式(2)の化合物としてはXが−CHCH−、−CH=CH−、−CHCHCH−、−CHCHCHCH−、−CHCH=CH−、−CHCHCH=CH−、−CH=CHCH=CH−、−CHCHCH−、−CH=C(CH)−などが例示される。これらの基のうち任意の数の水素原子が置換可能である。例えばFなどのハロゲンにより置換された化合物が例示できる。一般式(3)、(5)及び(6)におけるKは水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が例示できる。
(負極)
負極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・脱離し得る負極活物質と、必要に応じて混合される導電材及び結着材を含む負極合材を適切な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製することができる。
For the positive electrode, one or more first additives selected from the compounds described in the general formula (2) described above and 1 selected from the compounds described in the general formulas (3) to (6) described above. Alternatively, it is desirable that a film derived from two or more second additives is formed. This coating is preferably formed outside the coating derived from the diisocyanate compound. As the compound of the general formula (2), X is —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, —CH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH═CH -, - CH 2 CH 2 CH = CH -, - CH = CHCH = CH -, - CH 2 CHCH 3 -, - CH = C (CH 3) - , etc. are exemplified. Any number of these atoms can be substituted. For example, a compound substituted with a halogen such as F can be exemplified. Examples of K in the general formulas (3), (5) and (6) include hydrogen, fluorine, chlorine, bromine and iodine.
(Negative electrode)
The negative electrode is obtained by suspending and mixing a negative electrode active material capable of reversibly occluding and desorbing lithium ions and a negative electrode mixture containing a conductive material and a binder mixed as necessary in a suitable solvent. This can be prepared by applying to one or both sides of the current collector and drying.

負極活物質は、炭素材料から構成されている。炭素材料は難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)、黒鉛(グラファイト)等が用いられ得るが、特に黒鉛が好ましい。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソカーボンマイクロビーズを始めとして、ピッチ系、ポリアクリロニトリル系、メソフェーズピッチ系、気相成長系の黒鉛化炭素繊維を粉末状に加工したものも用いることができる。また、単体でも、これら二種以上を混合して用いてもよい。   The negative electrode active material is composed of a carbon material. As the carbon material, non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon (soft carbon), graphite (graphite) and the like can be used, and graphite is particularly preferable. For graphite, natural graphite, artificial graphite, graphitized mesocarbon microbeads, pitch-based, polyacrylonitrile-based, mesophase pitch-based, and vapor-phase-grown graphitized carbon fibers should also be used. Can do. These may be used alone or in combination of two or more.

負極活物質の炭素材料は、表面が改質処理されている表面改質黒鉛とすることが望ましい。炭素材料表面を改質処理することにより、炭素材料表面は電解液に濡れやすくなり、良好なSEI被膜を生成することができる。ゆえに、高温サイクル特性やエネルギー密度が向上する。負極活物質である炭素材料表面の改質方法は、フッ素処理、酸処理、アルカリ処理、プラズマ処理等、特に限定されない。   The carbon material of the negative electrode active material is desirably surface-modified graphite whose surface is modified. By modifying the surface of the carbon material, the surface of the carbon material is easily wetted with the electrolytic solution, and a good SEI film can be generated. Therefore, high temperature cycle characteristics and energy density are improved. The method for modifying the surface of the carbon material that is the negative electrode active material is not particularly limited, such as fluorine treatment, acid treatment, alkali treatment, and plasma treatment.

導電材、結着材、負極活物質等が分散する溶媒、集電体は、それぞれ正極で例示したものから適宜選択することができる。負極活物質として黒鉛を採用し、結着材としてCMCを採用した上で、非水電解液中にジイソシアネート化合物を含有させることにより負極の表面にも電池の耐久性を向上できる被膜が形成できる。   The solvent in which the conductive material, the binder, the negative electrode active material, and the like are dispersed, and the current collector can be appropriately selected from those exemplified for the positive electrode. By adopting graphite as the negative electrode active material and CMC as the binder, a film capable of improving the durability of the battery can be formed on the surface of the negative electrode by incorporating a diisocyanate compound in the non-aqueous electrolyte.

負極には、上述した一般式(2)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第1添加剤と、上述した一般式(3)〜(6)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第2添加剤とに由来する被膜が形成されていることが望ましい。この被膜はジイソシアネート化合物由来の被膜よりも外側に形成されることが好ましい。
(非水電解液)
非水電解液は、一般に使用される非水系溶媒に電解質を溶解したものを用いることができ、特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)等の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)等の鎖状カーボネートとの混合溶媒や、環状カーボネートと1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン等のエーテル系溶媒との混合溶媒を使用することができる。
For the negative electrode, 1 or 2 or more first additives selected from the compounds described in the general formula (2) and 1 selected from the compounds described in the general formulas (3) to (6). Alternatively, it is desirable that a film derived from two or more second additives is formed. This coating is preferably formed outside the coating derived from the diisocyanate compound.
(Nonaqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, a solution in which an electrolyte is dissolved in a generally used non-aqueous solvent can be used, and there is no particular limitation. For example, a cyclic carbonate such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), or butylene carbonate (BC) and a chain carbonate such as dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), or diethyl carbonate (DEC). A mixed solvent or a mixed solvent of a cyclic carbonate and an ether solvent such as 1,2-dimethoxyethane or 1,2-diethoxyethane can be used.

電解質は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF、LiBF、LiClO及びLiAsFから選ばれる無機塩、これらの無機塩の誘導体、LiSOCF、LiC(SOCF及びLiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが望ましい。これらの電解質は、電池性能をさらに優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においてもさらに高く維持することができる。電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、電解質及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。 The type of the electrolyte is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , derivatives of these inorganic salts, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 3 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and organic salts thereof It is desirable that it is at least one of the derivatives. These electrolytes can further improve the battery performance, and can maintain the battery performance even higher in a temperature range other than room temperature. The concentration of the electrolyte is not particularly limited, and it is preferable to appropriately select the electrolyte and the organic solvent in consideration of the use.

非水電解液中には先述したジイソシアネート化合物を含有させることが出来る。添加量の好ましい範囲は先述した通りである。   The above-mentioned diisocyanate compound can be contained in the non-aqueous electrolyte. A preferable range of the addition amount is as described above.

非水電解液には、上述した一般式(2)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第1添加剤と、上述した一般式(3)〜(6)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第2添加剤とを含有することが出来る。これらの第1及び第2添加剤は電池形成後の充放電の進行により正負極のうちの少なくとも一方の表面に被膜を形成することができる。第1及び第2添加剤は被膜を形成する電位が異なるため、形成される被膜は厚み方向で組成が変化することになる。
(セパレータ)
セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。なおセパレータの大きさは、正極と負極との絶縁を担保するため、正極及び負極よりもさらに大きいものとするのが好ましい。
The non-aqueous electrolyte is selected from one or more first additives selected from the compounds described in the general formula (2) and the compounds described in the general formulas (3) to (6). 1 or 2 or more second additives to be contained. These first and second additives can form a film on the surface of at least one of the positive and negative electrodes by the progress of charge and discharge after battery formation. Since the first and second additives have different potentials for forming a film, the composition of the formed film changes in the thickness direction.
(Separator)
The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used. The size of the separator is preferably larger than that of the positive electrode and the negative electrode in order to ensure insulation between the positive electrode and the negative electrode.

本発明のリチウム二次電池は、上記の要素以外に、その他必要に応じた要素とからなる。本発明のリチウム二次電池は、その形状には特に制限を受けず、コイン型、円筒型、角型等、種々の形状の電池として使用できる。また、本発明のリチウム二次電池のケースについても限定されるものではなく、金属製あるいは樹脂製のその外形を保持できるケース、ラミネートパック等の軟質のケース等、種々の形態の電池として使用できる。
(コンディショニング)
このようなリチウム二次電池は初期充電を行うことにより活性化されコンディショニングがなされる。初期充電条件としてはリチウム二次電池の欄にて述べた条件以外は、特に限定されない。正負極間の電位差が、活物質の種類や電解液などにより適正に決定される上限電位(例えば4.1V以上)に至るまで充電を行うことができる。充電は定電流充電、定電圧充電、定電流−定電圧充電など一般的な充電方法が採用できる。そして、初期充電は一回で終了させなくても放電操作を加えて2回以上繰り返すこともできる。初期充電を2回以上行う場合には充電操作毎にリチウム源を正極内に添加することもできる。初期充電を行った後に電池内に存在するガス(リチウム源由来のもの)を除去するために電池内外を連通させたり、電池を封止する前の状態にて初期充電を行ったりすることができる。封止前に充電を行ったり、充電後に電池内外を連通させる場合には低湿度雰囲気にて行ったりすることが望ましい。
The lithium secondary battery of the present invention comprises other elements as needed in addition to the above elements. The lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited in its shape, and can be used as a battery having various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape. Further, the case of the lithium secondary battery of the present invention is not limited, and can be used as various types of batteries such as a metal or resin case that can retain its outer shape, a soft case such as a laminate pack, and the like. .
(conditioning)
Such a lithium secondary battery is activated and conditioned by performing initial charging. The initial charging condition is not particularly limited except for the condition described in the column of the lithium secondary battery. Charging can be performed until the potential difference between the positive and negative electrodes reaches an upper limit potential (for example, 4.1 V or more) that is appropriately determined depending on the type of the active material, the electrolytic solution, and the like. For charging, a general charging method such as constant current charging, constant voltage charging, or constant current-constant voltage charging can be employed. And even if it does not complete | finish an initial stage charge once, it can also add discharge operation and it can also repeat twice or more. When the initial charging is performed twice or more, a lithium source can be added into the positive electrode every charging operation. In order to remove the gas (derived from the lithium source) present in the battery after the initial charging, the inside and outside of the battery can be communicated, or the initial charging can be performed in a state before the battery is sealed. . It is desirable to perform charging before sealing, or to perform communication in a low-humidity atmosphere when communicating inside and outside the battery after charging.

以下、本発明の非水電解質二次電池について実施例に基づき詳細に説明する。ただし、下記実施例は、本発明の説明を目的としており本発明の範囲を限定するものではない。
[非水電解質二次電池の製造]
・非水電解液
EC:DMC:EMC=3:3:4の質量比に混合した溶媒に、電解質としてLiPFを添加し、1.0MのLiPF溶液である非水電解液を製造した。添加剤として表1に示す化合物を表1に示す量だけ添加した。この添加量は非水電解液全体を基準として百分率で示す値である。
Hereinafter, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are for the purpose of illustrating the present invention and do not limit the scope of the present invention.
[Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary batteries]
-Non-aqueous electrolyte LiPF 6 was added as an electrolyte to a solvent mixed in a mass ratio of EC: DMC: EMC = 3: 3: 4 to produce a non-aqueous electrolyte that was a 1.0 M LiPF 6 solution. As an additive, the compounds shown in Table 1 were added in the amounts shown in Table 1. This addition amount is a value expressed as a percentage based on the whole non-aqueous electrolyte.

ここで、化合物1とはm−キシリレンジイソシアナートであり、化合物2はヘキサメチレンジイソシアネートである。VCは一般式(2)におけるXが−CH=CH−である化合物、FECとは一般式(2)におけるXが−CHCHF−である化合物、LiFOBは一般式(3)におけるKが双方共にフッ素である化合物、LiBOBは一般式(4)の化合物、LiPFOは一般式(5)におけるKがフッ素である化合物である。ここで、添加剤Aはジイソシアネート化合物に、添加剤Bは第1添加剤に、添加剤Cは第2添加剤にそれぞれ対応する。
・正極
正極活物質としてのMn含有オリビン系材料としてのLiMnPO(比表面積20m/g)を80質量部、導電材としてのアセチレンブラックを10質量部と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を10質量部とを水に分散させてスラリーとした。このスラリーをアルミニウム製の正極集電体(厚み0.05mm)表面に塗布し正極活物質層を形成した。乾燥後、プレス成型して、正極板とした。集電体上の活物質層は0.3mg/mmであり、密度が 2.0g/cmであった。この正極板を所定の大きさにカットして正極集電体に正極活物質層が形成されたシート状正極を作製した。
・負極
負極活物質としてのグラファイトを98質量部、結着材としてのCMC及びSBRをそれぞれ1質量部ずつとを水に分散させてスラリーとした。このスラリーを銅製の負極集電体(厚み0.05mm)表面に塗布し負極活物質層を形成した。乾燥後、プレス成型して、負極板とした。集電体上の活物質層は0.2mg/mmであり、密度が1.5g/cmであった。この負極板を所定の大きさにカットして負極集電体に負極活物質層が形成されたシート状負極を作製した。
・組立
作成した正負極をセパレータとしてのポリエチレン製の多孔質膜を介して積層し前述の非水電解液と共にラミネート容器中に封入して各試験例の試験電池とした。なお、試験例9の試験電池については結着材をCMC及びSBRより変更してPVdFを2質量部として製造した。
Here, Compound 1 is m-xylylene diisocyanate, and Compound 2 is hexamethylene diisocyanate. VC is a compound in which X in the general formula (2) is —CH═CH—, FEC is a compound in which X in the general formula (2) is —CH 2 CHF—, LiFOB is K in the general formula (3). A compound in which both are fluorine, LiBOB is a compound of the general formula (4), and LiPFO is a compound in which K in the general formula (5) is fluorine. Here, additive A corresponds to the diisocyanate compound, additive B corresponds to the first additive, and additive C corresponds to the second additive.
-Positive electrode 80 parts by mass of LiMnPO 4 (specific surface area 20 m 2 / g) as a Mn-containing olivine-based material as a positive electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride as a binder ( 10 parts by mass of PVDF) was dispersed in water to form a slurry. This slurry was applied to the surface of an aluminum positive electrode current collector (thickness 0.05 mm) to form a positive electrode active material layer. After drying, it was press-molded to obtain a positive electrode plate. The active material layer on the current collector was 0.3 mg / mm 2 and the density was 2.0 g / cm 3 . This positive electrode plate was cut into a predetermined size to produce a sheet-like positive electrode in which a positive electrode active material layer was formed on a positive electrode current collector.
-Negative electrode 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material and 1 part by mass of CMC and SBR as binders were dispersed in water to form a slurry. This slurry was applied to the surface of a copper negative electrode current collector (thickness 0.05 mm) to form a negative electrode active material layer. After drying, it was press-molded to obtain a negative electrode plate. The active material layer on the current collector was 0.2 mg / mm 2 and the density was 1.5 g / cm 3 . This negative electrode plate was cut into a predetermined size to produce a sheet-like negative electrode in which a negative electrode active material layer was formed on a negative electrode current collector.
-Assembly The prepared positive and negative electrodes were laminated through a polyethylene porous membrane as a separator and sealed in a laminate container together with the non-aqueous electrolyte described above to obtain test batteries for each test example. In addition, about the test battery of Test Example 9, the binder was changed from CMC and SBR, and PVdF was manufactured at 2 parts by mass.

各試験例の試験電池について1/10C、2〜4.5Vの充放電を3回行いコンディショニングを行った。   The test batteries of each test example were conditioned by charging and discharging at 1/10 C and 2 to 4.5 V three times.

その後、充電時にはCC−CV(4Vまで)、放電時にはCC(2Vまで)でCC時には2Cの条件における充放電を500サイクル繰り返した後の容量と内部抵抗とを測定した。結果を表1及び図2に示す。電池容量及び内部抵抗については試験例1の電池の500サイクル後の値を100として算出した相対値で示した。   Thereafter, the capacity and the internal resistance were measured after 500 cycles of charging and discharging under conditions of CC-CV (up to 4V) during charging, CC (up to 2V) during discharging, and 2C during CC. The results are shown in Table 1 and FIG. The battery capacity and internal resistance are shown as relative values calculated with the value after 500 cycles of the battery of Test Example 1 as 100.

Figure 2015144104
Figure 2015144104

表1より明らかなように、試験例1と添加剤Aを添加していない試験例10との比較から、添加剤Aの効果として容量維持率を向上できることと抵抗を増やす効果とが存在することが分かった。更に、添加剤Aを添加している試験例2〜9は添加剤Aを添加していない試験例10との比較において、すべて容量維持率を向上する効果が認められた。従って、添加剤Aを添加することにより容量維持率が向上することが明らかになった。   As is clear from Table 1, from the comparison between Test Example 1 and Test Example 10 in which additive A is not added, the effect of additive A is that the capacity retention rate can be improved and the resistance can be increased. I understood. Further, in Test Examples 2 to 9 in which the additive A was added, in comparison with Test Example 10 in which the additive A was not added, the effect of improving the capacity retention rate was recognized. Therefore, it has been clarified that the capacity retention rate is improved by adding the additive A.

次に、添加剤Aの量のみを変化させた試験例6〜8の結果を検討すると、添加剤Aの添加量に応じて、容量維持率は高くなり、抵抗は大きくなることが分かった。そのため添加剤A(ジイソシアネート化合物)を添加する量としては、最終的に製造されることが望まれている非水電解質二次電池の性能に応じて適正な範囲が存在することが示唆された。   Next, when the results of Test Examples 6 to 8 in which only the amount of the additive A was changed were examined, it was found that the capacity retention ratio increased and the resistance increased according to the amount of additive A added. Therefore, it was suggested that there is an appropriate range for the amount of additive A (diisocyanate compound) to be added depending on the performance of the nonaqueous electrolyte secondary battery that is desired to be finally produced.

試験例6〜8の結果と添加剤Aを加えていない試験例10とを比較すると、添加剤Aは0.2%の添加であっても容量維持率及び抵抗の双方共に優れた値を示すことが分かった。また、抵抗の値を試験例10程度に留めても良いならば試験例6のように添加剤Aを1%添加すると容量維持率が99と飛躍的に向上することができた。   Comparing the results of Test Examples 6 to 8 with Test Example 10 in which additive A was not added, additive A showed excellent values for both capacity retention and resistance even when 0.2% was added. I understood that. Further, if the resistance value may be kept at about Test Example 10, the capacity retention rate could be drastically improved to 99 when 1% of Additive A was added as in Test Example 6.

試験例1とLiBOBを添加した試験例2との比較から、添加剤CとしてLiBOBを添加することにより容量維持率の向上の程度は僅かに低下するものの抵抗を小さくできることが分かった。   From a comparison between Test Example 1 and Test Example 2 to which LiBOB was added, it was found that by adding LiBOB as additive C, the degree of improvement in capacity retention rate was slightly reduced, but the resistance could be reduced.

添加剤Cの種類を変化させた試験例3〜5の結果から、容量維持率及び抵抗の値に求められる値に応じて望ましい添加剤Cの種類が存在することが示唆された。   From the results of Test Examples 3 to 5 in which the type of the additive C was changed, it was suggested that there are desirable types of the additive C depending on the values required for the capacity retention ratio and the resistance value.

試験例1と負極の結着材をPVdFに変更した試験例9との比較から、結着材をPVdFにすることにより容量維持率は低下するものの抵抗は小さくできることが分かった。   From a comparison between Test Example 1 and Test Example 9 in which the negative electrode binder was changed to PVdF, it was found that by using PVdF as the binder, the capacity retention rate was reduced, but the resistance could be reduced.

1:正極 1a:正極集電体 1b:正極活物質
2:負極 2a:負極集電体 2b:負極活物質
3:電解液
4:正極ケース
5:負極ケース
6:ガスケット
7:セパレータ
10:コイン型電池
1: Positive electrode 1a: Positive electrode current collector 1b: Positive electrode active material 2: Negative electrode 2a: Negative electrode current collector 2b: Negative electrode active material 3: Electrolytic solution 4: Positive electrode case 5: Negative electrode case 6: Gasket 7: Separator 10: Coin type battery

Claims (8)

正極と負極とセパレータと非水電解液とを備え、
前記正極は、Mnを含むオリビン構造をもつ正極活物質と、前記正極活物質の表面に形成されたジイソシアネート化合物由来の被膜とを有する非水電解質二次電池。
A positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte;
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode has a positive electrode active material having an olivine structure containing Mn and a coating film derived from a diisocyanate compound formed on the surface of the positive electrode active material.
正極と負極とセパレータと非水電解液とを備える非水電解質二次電池であって、
前記正極は、Mnを含むオリビン構造をもつ正極活物質を有し、ジイソシアネート化合物を前記非水電解液に含有させた状態で、接触させることにより製造されうるものである非水電解質二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte,
The said positive electrode has a positive electrode active material with the olivine structure containing Mn, The non-aqueous electrolyte secondary battery which can be manufactured by making it contact in the state which contained the diisocyanate compound in the said non-aqueous electrolyte.
前記ジイソシアネート化合物は前記非水電解液全体の質量を基準として0.1%〜3.0%の添加量である請求項2に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the diisocyanate compound is added in an amount of 0.1% to 3.0% based on the mass of the entire non-aqueous electrolyte. 前記正極活物質は比表面積が10m/g以上である請求項1〜3のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material has a specific surface area of 10 m 2 / g or more. 前記ジイソシアネート化合物が一般式(1):OCN−R−NCO(Rは炭素数1〜8の脂肪族炭化水素鎖。一部水素が任意の置換基にて置換されていても良い。)である請求項1〜4のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。   The diisocyanate compound is represented by the general formula (1): OCN-R-NCO (where R is an aliphatic hydrocarbon chain having 1 to 8 carbon atoms. Hydrogen may be partially substituted with an arbitrary substituent). The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4. 前記非水電解液は、下記一般式(2)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第1添加剤と、下記一般式(3)〜(6)に記載の化合物から選択される1又は2以上の第2添加剤とを含有するか、又は、前記第1添加剤及び前記第2添加剤由来の被膜が前記正負極のうちの少なくとも一方に形成される請求項1〜5のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。
Figure 2015144104
一般式(6):Li[P(C)K
(式(2)中、Xは炭素数2〜4の脂肪族炭化水素鎖であり、任意の1以上の水素が任意の置換基で置換されていても良い。式(5)及び(6)中、Kは互いに独立して選択される17族元素又は水素原子である。)
The non-aqueous electrolyte is selected from one or more first additives selected from the compounds described in the following general formula (2) and the compounds described in the following general formulas (3) to (6). The 1st or 2 or more 2nd additive is contained, The film derived from the said 1st additive and the said 2nd additive is formed in at least one of the said positive and negative electrodes of Claims 1-5 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of the above.
Figure 2015144104
General formula (6): Li [P (C 2 O 4 ) K 4 ]
(In Formula (2), X is an aliphatic hydrocarbon chain having 2 to 4 carbon atoms, and one or more arbitrary hydrogens may be substituted with any substituent. Formulas (5) and (6) In the formula, K is a group 17 element or a hydrogen atom selected independently of each other.)
前記正極活物質はLiMn1−yXO(M;Co,Ni,Fe,Cu,Cr,Mg,Ca,Zn,Tiより選ばれる一種以上、X;P,As,Si,Moより選ばれる一種以上、0≦x<1.0、0<y≦1.0)である請求項1〜6のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。 The positive active material is Li x Mn y M 1-y XO 4 (M; Co, Ni, Fe, Cu, Cr, Mg, Ca, Zn, one or more selected from Ti, X; P, As, Si, Mo The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one selected from the group consisting of 0 ≦ x <1.0 and 0 <y ≦ 1.0. 前記負極は黒鉛とカルボキシメチルセルロースとを含有する請求項1〜7のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode contains graphite and carboxymethyl cellulose.
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