JP2015156280A - Active material for secondary battery, electrode for secondary battery, secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric tool, and electronic apparatus - Google Patents

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壽和 安田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery capable of obtaining excellent battery characteristics.
SOLUTION: The secondary battery includes: a positive electrode; a negative electrode; and an electrolyte. The positive electrode contains a lithium-containing compound represented by Li2MnxIr1-xO3 (x satisfies 0<x≤0.6)
COPYRIGHT: (C)2015,JPO&INPIT

Description

本技術は、二次電池に用いられる活物質、その活物質を用いた電極および二次電池、ならびにその二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器に関する。   The present technology relates to an active material used for a secondary battery, an electrode and a secondary battery using the active material, a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, and an electronic device using the secondary battery.

近年、携帯電話機および携帯情報端末機器(PDA)などの多様な電子機器が広く普及していると共に、その電子機器のさらなる小型化、軽量化および長寿命化が要望されている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。   In recent years, various electronic devices such as mobile phones and personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and further downsizing, weight reduction, and long life of the electronic devices have been demanded. Accordingly, as a power source, development of a battery, in particular, a secondary battery that is small and lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress.

二次電池は、最近では、上記した電子機器に限らず、多様な用途への適用が検討されている。この用途の一例は、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パック、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システム、電動ドリルなどの電動工具である。   Recently, secondary batteries are not limited to the electronic devices described above, and are being studied for various uses. An example of this application is a battery pack that is detachably mounted on an electronic device, an electric vehicle such as an electric vehicle, an electric power storage system such as a household electric power server, and an electric tool such as an electric drill.

電池容量を得るためにさまざまな充放電原理を利用する二次電池が提案されているが、中でも、電極反応物質の吸蔵放出または電極反応物質の析出溶解を利用する二次電池が注目されている。鉛電池およびニッケルカドミウム電池などよりも高いエネルギー密度が得られるからである。   Secondary batteries using various charge / discharge principles have been proposed to obtain battery capacity. Among them, secondary batteries that use occlusion / release of electrode reactants or precipitation dissolution of electrode reactants are attracting attention. . This is because higher energy density can be obtained than lead batteries and nickel cadmium batteries.

二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えており、その正極は、充放電反応に関与する活物質(正極活物質)を含んでいる。この正極活物質の組成は、電池特性に大きな影響を及ぼすため、その正極活物質の組成に関しては、さまざまな検討がなされている。   The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode includes an active material (positive electrode active material) involved in a charge / discharge reaction. Since the composition of the positive electrode active material greatly affects the battery characteristics, various studies have been made on the composition of the positive electrode active material.

具体的には、サイクル特性などを改善するために、正極活物質として、リチウム(Li)およびイリジウム(Ir)を構成元素として含む複合酸化物が用いられている(例えば、特許文献1,2参照。)。この複合酸化物は、Li[Lix Mey z ]O2+d (Meはマンガン(Mn)等,Mはイリジウム等,x+y+z=1,0<x<0.33,0<z<0.1,0≦d≦1)で表される化合物である。また、複合酸化物は、yLi[Li1/3 Me2/3 ]O2 −(1−y)LiMe’O2 (Meはイリジウム等,Me’はマンガン等,0<y≦0.8)で表される化合物である。 Specifically, in order to improve cycle characteristics and the like, a composite oxide containing lithium (Li) and iridium (Ir) as constituent elements is used as a positive electrode active material (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .) This composite oxide is Li [Li x Me y M z ] O 2 + d (Me is manganese (Mn) or the like, M is iridium or the like, x + y + z = 1, 0 <x <0.33, 0 <z <0 .1, 0 ≦ d ≦ 1). The composite oxide is yLi [Li 1/3 Me 2/3 ] O 2- (1-y) LiMe′O 2 (Me is iridium, Me ′ is manganese, 0 <y ≦ 0.8) It is a compound represented by these.

特開2009−206100号公報JP 2009-206100 A 特許第5207714号明細書Japanese Patent No. 5207714

電子機器などは、益々、高性能化および多機能化している。これに伴い、電子機器などの使用頻度は増加しているため、二次電池は頻繁に充放電される傾向にある。よって、二次電池の電池特性に関しては、未だ改善の余地がある。   Electronic devices and the like are becoming more sophisticated and multifunctional. Accordingly, the usage frequency of electronic devices and the like is increasing, and therefore secondary batteries tend to be charged and discharged frequently. Therefore, there is still room for improvement regarding the battery characteristics of the secondary battery.

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電池特性を得ることが可能な二次電池用活物質、二次電池用電極、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器を提供することにある。   The present technology has been made in view of such problems, and the purpose thereof is an active material for a secondary battery, an electrode for a secondary battery, a secondary battery, a battery pack, and an electric vehicle capable of obtaining excellent battery characteristics. It is to provide a power storage system, a power tool, and an electronic device.

本技術の二次電池用活物質は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含むものである。   The active material for secondary batteries of this technique contains the lithium containing compound represented by Formula (1).

Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)

本技術の二次電池用電極は、上記したリチウム含有化合物を含むものである。また、本技術の二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、その正極が上記した本技術の二次電池用電極と同様の構成を有するものである。   The electrode for a secondary battery of the present technology includes the above-described lithium-containing compound. Moreover, the secondary battery of this technique is equipped with electrolyte solution with a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode has the structure similar to the electrode for secondary batteries of this technique mentioned above.

本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器のそれぞれは、二次電池を備え、その二次電池が上記した本技術の二次電池と同様の構成を有するものである。   Each of the battery pack, the electric vehicle, the power storage system, the electric tool, and the electronic device of the present technology includes a secondary battery, and the secondary battery has the same configuration as the secondary battery of the present technology described above. .

本技術の二次電池用活物質、二次電池用電極または二次電池によれば、式(1)に示したリチウム含有化合物を含んでいるので、優れた電池特性を得ることができる。また、本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器においても、同様の効果を得ることができる。   According to the active material for a secondary battery, the electrode for a secondary battery, or the secondary battery of the present technology, since the lithium-containing compound represented by the formula (1) is included, excellent battery characteristics can be obtained. Moreover, the same effect can be acquired also in the battery pack of this technique, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, or an electronic device.

本技術の一実施形態の二次電池(円筒型)の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery (cylindrical type) of one Embodiment of this technique. 図1に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body shown in FIG. 本技術の一実施形態の他の二次電池(ラミネートフィルム型)の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the other secondary battery (laminate film type) of one Embodiment of this technique. 図3に示した巻回電極体のIV−IV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line of the wound electrode body shown in FIG. 二次電池の適用例(電池パック:単電池)の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the application example (battery pack: single cell) of a secondary battery. 図5に示した電池パックの構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the battery pack shown in FIG. 二次電池の適用例(電池パック:組電池)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (battery pack: assembled battery) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電動車両)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric vehicle) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電力貯蔵システム)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric power storage system) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電動工具)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric tool) of a secondary battery. 試験用の二次電池(コイン型)の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery (coin type) for a test.

以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.二次電池用活物質
2.二次電池
2−1.リチウムイオン二次電池
2−1−1.円筒型
2−1−2.ラミネートフィルム型
2−2.リチウム金属二次電池
3.二次電池の用途
3−1.電池パック(単電池)
3−2.電池パック(組電池)
3−3.電動車両
3−4.電力貯蔵システム
3−5.電動工具
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. Active material for secondary battery Secondary battery 2-1. Lithium ion secondary battery 2-1-1. Cylindrical type 2-1-2. Laminate film type 2-2. Lithium metal secondary battery Applications of secondary battery 3-1. Battery pack (single cell)
3-2. Battery pack (assembled battery)
3-3. Electric vehicle 3-4. Electric power storage system 3-5. Electric tool

<1.二次電池用活物質>
まず、本技術の二次電池用活物質(以下、「活物質」または「本技術の活物質」という。)について説明する。
<1. Secondary battery active material>
First, an active material for a secondary battery of the present technology (hereinafter referred to as “active material” or “active material of the present technology”) will be described.

ここで説明する活物質は、例えば、リチウム二次電池などの二次電池に用いられるものである。ただし、活物質が用いられる二次電池の種類は、リチウム二次電池に限られない。また、活物質は、正極活物質として用いられてもよいし、負極活物質として用いられてもよい。   The active material demonstrated here is used for secondary batteries, such as a lithium secondary battery, for example. However, the type of secondary battery in which the active material is used is not limited to the lithium secondary battery. Moreover, an active material may be used as a positive electrode active material and may be used as a negative electrode active material.

この活物質は、式(1)で表されるリチウム含有化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。   This active material contains any one kind or two or more kinds of lithium-containing compounds represented by the formula (1).

Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)

式(1)に示したリチウム含有化合物は、リチウムと共にマンガンおよびイリジウムを構成元素として含む複合酸化物である。より具体的には、リチウム含有化合物は、イリジウム酸リチウム(Li2 IrO3 )のうち、イリジウムの一部がマンガンにより置換された化合物である。 The lithium-containing compound represented by the formula (1) is a composite oxide containing manganese and iridium as constituent elements together with lithium. More specifically, the lithium-containing compound is a compound in which a part of iridium is substituted with manganese in lithium iridate (Li 2 IrO 3 ).

ただし、マンガンの原子比、すなわちマンガンがイリジウムを置換する割合は、xが取り得る値の範囲から明らかなように、0よりも大きいと共に0.6以下の範囲内である。高いエネルギー密度が得られると共に、充放電反応を繰り返しても放電容量が低下しにくくなるからである。   However, the atomic ratio of manganese, that is, the ratio of manganese replacing iridium is larger than 0 and within 0.6 or less, as is apparent from the range of values that x can take. This is because a high energy density is obtained and the discharge capacity is not easily lowered even if the charge / discharge reaction is repeated.

詳細には、x=0である場合には、イリジウムの一部がマンガンにより置換されていないため、エネルギー密度が低いままであると共に、充放電を繰り返すと放電容量が低下しやすくなる。   Specifically, when x = 0, a part of iridium is not substituted with manganese, so that the energy density remains low and the discharge capacity is likely to decrease when charge and discharge are repeated.

一方、x>0.6である場合には、イリジウムの一部はマンガンにより置換されているが、そのイリジウムの含有量に対してマンガンの含有量が多すぎる。この場合には、リチウム含有化合物の結晶構造が不安定化すると共に、嵩密度が減少する。これにより、かえってエネルギー密度が低下する。また、活物質を含む層(後述する正極活物質層または負極活物質層)において、その活物質が剥がれ落ちやすくなるため、その活物質を含む層が物理的に不安定化する。よって、充放電を繰り返すと著しく放電容量が低下してしまう。   On the other hand, when x> 0.6, a part of iridium is substituted with manganese, but the content of manganese is too much with respect to the content of iridium. In this case, the crystal structure of the lithium-containing compound becomes unstable and the bulk density decreases. As a result, the energy density is reduced. In addition, in a layer containing an active material (a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer described later), the active material is easily peeled off, and thus the layer containing the active material is physically destabilized. Therefore, when charging and discharging are repeated, the discharge capacity is significantly reduced.

これに対して、0<x≦0.6である場合には、リチウム含有化合物の結晶構造が安定化すると共に、嵩密度が増加するため、そのリチウム含有化合物が電池特性に与える影響は特異的に向上する。これにより、エネルギー密度が高くなる。また、活物質を含む層において、その活物質が剥がれ落ちにくくなるため、その活物質を含む層が物理的に安定化する。よって、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなる。   On the other hand, when 0 <x ≦ 0.6, the crystal structure of the lithium-containing compound is stabilized and the bulk density increases, so the influence of the lithium-containing compound on the battery characteristics is specific. To improve. Thereby, an energy density becomes high. In addition, in the layer containing the active material, the active material is hardly peeled off, so that the layer containing the active material is physically stabilized. Therefore, even if charging / discharging is repeated, the discharge capacity is unlikely to decrease.

イリジウムがマンガンにより置換される割合を決定するxの値は、0<x≦0.6を満たしていれば、特に限定されない。中でも、xは、0.02≦x≦0.6を満たしていることが好ましい。より高い効果が得られるからである。   The value of x that determines the ratio of iridium being replaced by manganese is not particularly limited as long as 0 <x ≦ 0.6. Among these, x preferably satisfies 0.02 ≦ x ≦ 0.6. This is because a higher effect can be obtained.

リチウム含有化合物の具体例は、Li2 Mn0.02Ir0.983 、Li2 Mn0.2 Ir0.8 3 、Li2 Mn0.4 Ir0.6 3 およびLi2 Mn0.6 Ir0.4 3 などである。ただし、xが0<x≦0.6を満たしていれば、上記以外の組成を有するリチウム含有化合物でもよい。 Specific examples of the lithium-containing compound include Li 2 Mn 0.02 Ir 0.98 O 3 , Li 2 Mn 0.2 Ir 0.8 O 3 , Li 2 Mn 0.4 Ir 0.6 O 3 and Li 2 Mn 0.6 Ir 0.4 O 3 . However, a lithium-containing compound having a composition other than the above may be used as long as x satisfies 0 <x ≦ 0.6.

この活物質によれば、上記したリチウム含有化合物を含んでいるので、上記したように、高いエネルギー密度が得られると共に、充放電反応を繰り返しても放電容量が低下しにくくなる。よって、優れた電池特性を得ることができる。   According to this active material, since the above-described lithium-containing compound is contained, as described above, a high energy density can be obtained, and even if the charge / discharge reaction is repeated, the discharge capacity is hardly reduced. Therefore, excellent battery characteristics can be obtained.

特に、xが0.02≦x≦0.6を満たしていれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, if x satisfies 0.02 ≦ x ≦ 0.6, a higher effect can be obtained.

<2.二次電池>
次に、上記した本技術の活物質を用いた二次電池について説明する。
<2. Secondary battery>
Next, a secondary battery using the above active material of the present technology will be described.

<2−1.リチウムイオン二次電池>
ここで説明する二次電池は、例えば、電極反応物質であるリチウム(リチウムイオン)の吸蔵放出により正極21の容量が得られるリチウム二次電池(リチウムイオン二次電池)である。
<2-1. Lithium ion secondary battery>
The secondary battery described here is, for example, a lithium secondary battery (lithium ion secondary battery) in which the capacity of the positive electrode 21 is obtained by occlusion and release of lithium (lithium ions) that are electrode reactants.

<2−1−1.円筒型>
図1および図2のそれぞれは、本技術の一実施形態の二次電池の断面構成を表しており、図2では、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大している。
<2-1-1. Cylindrical type>
Each of FIGS. 1 and 2 represents a cross-sectional configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present technology. In FIG. 2, a part of the wound electrode body 20 illustrated in FIG. 1 is enlarged.

[二次電池の全体構成]
この二次電池は、例えば、いわゆる円筒型の二次電池であり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、巻回電極体20と、一対の絶縁板12,13とが収納されている。巻回電極体20は、例えば、セパレータ23を介して正極21と負極22とが積層されてから巻回されたものである。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery is, for example, a so-called cylindrical secondary battery, and a wound electrode body 20 and a pair of insulating plates 12 and 13 are accommodated in a substantially hollow cylindrical battery can 11. . The wound electrode body 20 is wound, for example, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated via the separator 23.

電池缶11は、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有しており、例えば、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)およびそれらの合金などのうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。この電池缶11の表面には、ニッケル(Ni)などが鍍金されていてもよい。一対の絶縁板12,13は、巻回電極体20を挟むと共にその巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。   The battery can 11 has a hollow structure in which one end is closed and the other end is opened. For example, any one of iron (Fe), aluminum (Al), and alloys thereof is used. Or it is formed by two or more types. Nickel (Ni) or the like may be plated on the surface of the battery can 11. The pair of insulating plates 12 and 13 are arranged so as to sandwich the wound electrode body 20 and to extend perpendicularly to the wound peripheral surface.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子(PTC素子)16がガスケット17を介してかしめられているため、その電池缶11は、密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により形成されている。安全弁機構15および熱感抵抗素子16は、いずれも電池蓋14の内側に設けられており、その安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されている。この安全弁機構15では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上になると、ディスク板15Aが反転する。これにより、電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続が切断される。大電流に起因する異常な発熱を防止するために、熱感抵抗素子16の抵抗は、温度の上昇に応じて増加する。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により形成されており、そのガスケット17の表面には、アスファルトなどが塗布されていてもよい。   Since the battery lid 14, the safety valve mechanism 15 and the heat sensitive resistance element (PTC element) 16 are caulked through the gasket 17 at the open end of the battery can 11, the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is formed of the same material as the battery can 11, for example. The safety valve mechanism 15 and the heat sensitive resistance element 16 are both provided inside the battery lid 14, and the safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16. In the safety valve mechanism 15, the disk plate 15 </ b> A is reversed when the internal pressure becomes a certain level or more due to an internal short circuit or external heating. Thereby, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut. In order to prevent abnormal heat generation due to a large current, the resistance of the heat sensitive resistor 16 increases as the temperature rises. The gasket 17 is formed of, for example, an insulating material, and asphalt or the like may be applied to the surface of the gasket 17.

巻回電極体20の中心には、例えば、センターピン24が挿入されている。ただし、センターピン24は、巻回電極体20の中心に挿入されていなくてもよい。正極21には、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成された正極リード25が接続されていると共に、負極22には、例えば、ニッケルなどの導電性材料により形成された負極リード26が接続されている。正極リード25は、安全弁機構15に溶接などされていると共に、電池蓋14と電気的に接続されている。負極リード26は、電池缶11に溶接などされており、その電池缶11と電気的に接続されている。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. However, the center pin 24 may not be inserted into the center of the wound electrode body 20. For example, a positive electrode lead 25 formed of a conductive material such as aluminum is connected to the positive electrode 21, and a negative electrode lead 26 formed of a conductive material such as nickel is connected to the negative electrode 22. ing. The positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15 and is electrically connected to the battery lid 14. The negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11 and is electrically connected to the battery can 11.

[正極]
正極21は、正極集電体21Aの片面または両面に正極活物質層21Bを有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。
[Positive electrode]
The positive electrode 21 has a positive electrode active material layer 21B on one surface or both surfaces of a positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is formed of, for example, one or more of conductive materials such as aluminum, nickel, and stainless steel.

正極活物質層21Bは、正極活物質として、リチウムを吸蔵放出可能である本技術の活物質を含んでいる。上記したように、高いエネルギー密度が得られると共に、充放電反応を繰り返しても放電容量が低下しにくくなるからである。   The positive electrode active material layer 21B contains the active material of the present technology that can occlude and release lithium as the positive electrode active material. As described above, a high energy density can be obtained, and even if the charge / discharge reaction is repeated, the discharge capacity is hardly reduced.

ただし、正極活物質層21Bは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などの他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   However, the positive electrode active material layer 21B may further include any one kind or two or more kinds of other materials such as a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent.

なお、正極活物質層21Bは、正極活物質として、本技術の活物質と共に、他の活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   In addition, the positive electrode active material layer 21B may contain any one type or two or more types of other active materials with the active material of this technique as a positive electrode active material.

他の活物質は、例えば、他の リチウム含有化合物であることが好ましく、より具体的には、リチウム含有複合酸化物およびリチウム含有リン酸化合物のうちのいずれか一方または双方であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。   The other active material is preferably, for example, another lithium-containing compound, and more specifically, preferably one or both of a lithium-containing composite oxide and a lithium-containing phosphate compound. This is because a high energy density can be obtained.

「リチウム含有複合酸化物」とは、リチウムと1または2以上の元素(以下、「他元素」という。ただし、リチウムを除く)とを構成元素として含む酸化物であり、層状岩塩型の結晶構造またはスピネル型の結晶構造を有している。「リチウム含有リン酸化合物」とは、リチウムと1または2以上の他元素とを構成元素として含むリン酸化合物であり、オリビン型の結晶構造を有している。   The “lithium-containing composite oxide” is an oxide containing lithium and one or more elements (hereinafter referred to as “other elements”, excluding lithium) as constituent elements, and has a layered rock salt type crystal structure Alternatively, it has a spinel crystal structure. The “lithium-containing phosphate compound” is a phosphate compound containing lithium and one or more other elements as constituent elements and has an olivine type crystal structure.

他元素の種類は、任意の元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。中でも、他元素は、長周期型周期表における2族〜15族に属する元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より具体的には、他元素は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)のうちのいずれか1種類または2種類以上の金属元素であることがより好ましい。高い電圧が得られるからである。   The kind of other element is not particularly limited as long as it is any one kind or two or more kinds of arbitrary elements. Especially, it is preferable that another element is any 1 type or 2 types or more of the elements which belong to 2nd group-15th group in a long-period type periodic table. More specifically, it is more preferable that the other element is any one kind or two or more kinds of metal elements among nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and iron (Fe). This is because a high voltage can be obtained.

中でも、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物は、式(2)〜式(4)のそれぞれで表される化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。   Especially, it is preferable that the lithium containing complex oxide which has a layered rock salt type crystal structure is any one type or two types or more of the compounds represented by each of Formula (2)-Formula (4).

Lia Mn(1-b-c) Nib M11c (2-d) e ・・・(2)
(M11は、コバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)のうちの少なくとも1種である。a〜eは、0.8≦a≦1.2、0<b<0.5、0≦c≦0.5、(b+c)<1、−0.1≦d≦0.2および0≦e≦0.1を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、aは完全放電状態の値である。)
Li a Mn (1-bc) Ni b M11 c O (2-d) F e ··· (2)
(M11 is cobalt (Co), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper (Cu), zinc It is at least one of (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W), and a to e are 0.8. ≦ a ≦ 1.2, 0 <b <0.5, 0 ≦ c ≦ 0.5, (b + c) <1, −0.1 ≦ d ≦ 0.2 and 0 ≦ e ≦ 0.1 are satisfied. However, the composition of lithium varies depending on the charge / discharge state, and a is the value of the fully discharged state.)

Lia Ni(1-b) M12b (2-c) d ・・・(3)
(M12は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)のうちの少なくとも1種である。a〜dは、0.8≦a≦1.2、0.005≦b≦0.5、−0.1≦c≦0.2および0≦d≦0.1を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、aは完全放電状態の値である。)
Li a Ni (1-b) M12 b O (2-c) F d (3)
(M12 is cobalt (Co), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper It is at least one of (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W), and a to d are 0.8. ≦ a ≦ 1.2, 0.005 ≦ b ≦ 0.5, −0.1 ≦ c ≦ 0.2 and 0 ≦ d ≦ 0.1, provided that the composition of lithium depends on the charge / discharge state Unlikely, a is the value of the fully discharged state.)

Lia Co(1-b) M13b (2-c) d ・・・(4)
(M13は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)のうちの少なくとも1種である。a〜dは、0.8≦a≦1.2、0≦b<0.5、−0.1≦c≦0.2および0≦d≦0.1を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、aは完全放電状態の値である。)
Li a Co (1-b) M13 b O (2-c) F d (4)
(M13 is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper It is at least one of (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W), and a to d are 0.8. ≦ a ≦ 1.2, 0 ≦ b <0.5, −0.1 ≦ c ≦ 0.2 and 0 ≦ d ≦ 0.1, provided that the composition of lithium varies depending on the charge / discharge state, a is the value of the fully discharged state.)

層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物の具体例は、LiNiO2 、LiCoO2 、LiCo0.98Al0.01Mg0.012 、LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 2 、LiNi0.8 Co0.15Al0.052 、LiNi0.33Co0.33Mn0.332 、Li1.2 Mn0.52Co0.175 Ni0.1 2 およびLi1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2 などである。 Specific examples of the lithium-containing composite oxide having a layered rock salt type crystal structure are LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2. LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , Li 1.2 Mn 0.52 Co 0.175 Ni 0.1 O 2 and Li 1.15 (Mn 0.65 Ni 0.22 Co 0.13 ) O 2 .

スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物は、式(5)で表される化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。   The lithium-containing composite oxide having a spinel crystal structure is preferably one or more of the compounds represented by formula (5).

Lia Mn(2-b) M14b c d ・・・(5)
(M14は、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)のうちの少なくとも1種である。a〜dは、0.9≦a≦1.1、0≦b≦0.6、3.7≦c≦4.1および0≦d≦0.1を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、aは完全放電状態の値である。)
Li a Mn (2-b) M14 b O c F d (5)
(M14 is cobalt (Co), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper It is at least one of (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W), and a to d are 0.9. ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.6, 3.7 ≦ c ≦ 4.1 and 0 ≦ d ≦ 0.1, provided that the composition of lithium differs depending on the charge / discharge state, and a Is the value of the fully discharged state.)

スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物の具体例は、LiMn2 4 などである。 Specific examples of the lithium-containing composite oxide having a spinel crystal structure include LiMn 2 O 4 .

オリビン型の結晶構造を有するリチウム含有リン酸化合物は、式(6)で表される化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。   The lithium-containing phosphate compound having an olivine type crystal structure is preferably any one or two or more of the compounds represented by the formula (6).

Lia M15PO4 ・・・(6)
(M15は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)およびジルコニウム(Zr)のうちの少なくとも1種である。aは、0.9≦a≦1.1を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、aは完全放電状態の値である。)
Li a M15PO 4 (6)
(M15 is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), niobium It is at least one of (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W), and zirconium (Zr). 0.9 ≦ a ≦ 1.1, where the composition of lithium varies depending on the charge / discharge state, and a is the value of the complete discharge state.)

オリビン型の結晶構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例は、LiFePO4 、LiMnPO4 、LiFe0.5 Mn0.5 PO4 およびLiFe0.3 Mn0.7 PO4 などである。 Specific examples of the lithium-containing phosphate compound having an olivine type crystal structure include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4, and LiFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 .

なお、リチウム含有複合酸化物は、式(7)で表される化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上でもよい。   Note that the lithium-containing composite oxide may be any one or two or more of the compounds represented by the formula (7).

(Li2 MnO3 x (LiMnO2 1-x ・・・(7)
(xは、0≦x≦1を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、xは完全放電状態の値である。)
(Li 2 MnO 3 ) x (LiMnO 2 ) 1-x (7)
(X satisfies 0 ≦ x ≦ 1, where the composition of lithium varies depending on the charge / discharge state, and x is the value of the complete discharge state.)

この他、他の活物質は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物および導電性高分子などのうちのいずれか1種類または2種類以上でもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンおよび硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンおよびポリチオフェンなどである。   In addition, the other active material may be, for example, any one kind or two or more kinds of oxides, disulfides, chalcogenides, conductive polymers, and the like. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include sulfur, polyaniline, and polythiophene.

正極結着剤は、例えば、合成ゴムおよび高分子材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンおよびポリイミドなどである。   The positive electrode binder contains, for example, any one or more of synthetic rubber and polymer material. Examples of the synthetic rubber include styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene. Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride and polyimide.

正極導電剤は、例えば、炭素材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケチェンブラックなどである。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料および導電性高分子などでもよい。   The positive electrode conductive agent contains, for example, any one or more of carbon materials. Examples of the carbon material include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. Note that the positive electrode conductive agent may be a metal material, a conductive polymer, or the like as long as the material has conductivity.

[負極]
負極22は、負極集電体22Aの片面または両面に負極活物質層22Bを有している。
[Negative electrode]
The negative electrode 22 has a negative electrode active material layer 22B on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 22A.

負極集電体22Aは、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料により形成されている。この負極集電体22Aの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体22Aに対する負極活物質層22Bの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層22Bと対向する領域において、負極集電体22Aの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法などである。この電解処理とは、電解槽中において電解法を用いて負極集電体22Aの表面に微粒子を形成することで、その負極集電体22Aの表面に凹凸を設ける方法である。電解法により作製された銅箔は、一般的に、電解銅箔と呼ばれている。   The negative electrode current collector 22A is formed of, for example, a conductive material such as copper, nickel, and stainless steel. The surface of the negative electrode current collector 22A is preferably roughened. This is because the so-called anchor effect improves the adhesion of the negative electrode active material layer 22B to the negative electrode current collector 22A. In this case, the surface of the negative electrode current collector 22A only needs to be roughened at least in a region facing the negative electrode active material layer 22B. The roughening method is, for example, a method of forming fine particles using electrolytic treatment. This electrolytic treatment is a method of forming irregularities on the surface of the negative electrode current collector 22A by forming fine particles on the surface of the negative electrode current collector 22A using an electrolysis method in an electrolytic cell. A copper foil produced by an electrolytic method is generally called an electrolytic copper foil.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層22Bは、さらに、負極結着剤および負極導電剤などの他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。なお、負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、正極結着剤および正極導電剤に関する詳細と同様である。   The negative electrode active material layer 22B includes any one or more of negative electrode materials capable of occluding and releasing an electrode reactant as a negative electrode active material. However, the negative electrode active material layer 22B may further include any one or more of other materials such as a negative electrode binder and a negative electrode conductive agent. Note that details regarding the negative electrode binder and the negative electrode conductive agent are the same as, for example, details regarding the positive electrode binder and the positive electrode conductive agent.

ただし、充電途中において意図せずに電極反応物質が負極22に析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は、正極21の放電容量よりも大きいことが好ましい。すなわち、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極21の電気化学当量よりも大きいことが好ましい。なお、負極22に析出する電極反応物質とは、例えば、電極反応物質がリチウムである場合には、リチウム金属である。   However, the chargeable capacity of the negative electrode material is preferably larger than the discharge capacity of the positive electrode 21 in order to prevent the electrode reactant from unintentionally depositing on the negative electrode 22 during charging. That is, it is preferable that the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing the electrode reactant is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 21. The electrode reactant deposited on the anode 22 is, for example, lithium metal when the electrode reactant is lithium.

負極材料は、例えば、炭素材料のうちのいずれか1種類または2種類以上である。電極反応物質の吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層22Bの導電性が向上するからである。   The negative electrode material is, for example, any one or more of carbon materials. This is because the crystal structure changes very little during the storage and release of the electrode reactant, so that a high energy density can be stably obtained. Moreover, since the carbon material also functions as a negative electrode conductive agent, the conductivity of the negative electrode active material layer 22B is improved.

炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛などである。ただし、難黒鉛化性炭素における(002)面の面間隔は、0.37nm以上であることが好ましいと共に、黒鉛における(002)面の面間隔は、0.34nm以下であることが好ましい。より具体的には、炭素材料は、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭およびカーボンブラック類などである。このコークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスおよび石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂およびフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成(炭素化)されたものである。この他、炭素材料は、約1000℃以下の温度で熱処理された低結晶性炭素でもよいし、非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状および鱗片状のいずれでもよい。   Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and graphite. However, the interplanar spacing of the (002) plane in non-graphitizable carbon is preferably 0.37 nm or more, and the interplanar spacing of the (002) plane in graphite is preferably 0.34 nm or less. More specifically, examples of the carbon material include pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, activated carbon, and carbon blacks. The cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing (carbonizing) a polymer compound such as a phenol resin and a furan resin at an appropriate temperature. In addition, the carbon material may be low crystalline carbon heat-treated at a temperature of about 1000 ° C. or less, or may be amorphous carbon. The shape of the carbon material may be any of a fibrous shape, a spherical shape, a granular shape, and a scale shape.

また、負極材料は、例えば、金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含む材料(金属系材料)である。高いエネルギー密度が得られるからである。   The negative electrode material is, for example, a material (metal-based material) containing any one or more of metal elements and metalloid elements as constituent elements. This is because a high energy density can be obtained.

金属系材料は、単体、合金および化合物のいずれでもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。ただし、合金には、2種類以上の金属元素からなる材料に加えて、1種類以上の金属元素と1種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、非金属元素を含んでいてもよい。この金属系材料の組織は、例えば、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物、およびそれらの2種類以上の共存物などである。   The metal-based material may be any of a simple substance, an alloy, and a compound, or two or more of them, or a material having at least one of those one or two or more phases. However, the alloy includes a material including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to a material composed of two or more metal elements. The alloy may contain a nonmetallic element. The structure of this metal material is, for example, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, and two or more kinds of coexisting materials.

上記した金属元素および半金属元素は、例えば、電極反応物質と合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上である。具体的には、例えば、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム(In)、ケイ素、ゲルマニウム(Ge)、スズ、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)および白金(Pt)などである。   The metal element and the metalloid element described above are, for example, any one kind or two or more kinds of metal elements and metalloid elements capable of forming an alloy with the electrode reactant. Specifically, for example, magnesium, boron, aluminum, gallium, indium (In), silicon, germanium (Ge), tin, lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc , Hafnium (Hf), zirconium, yttrium (Y), palladium (Pd), platinum (Pt), and the like.

中でも、ケイ素およびスズのうちの一方または双方が好ましい。電極反応物質を吸蔵放出する能力が優れているため、著しく高いエネルギー密度が得られるからである。   Among these, one or both of silicon and tin is preferable. This is because the ability to occlude and release the electrode reactant is excellent, so that a significantly high energy density can be obtained.

ケイ素およびスズのうちの一方または双方を構成元素として含む材料は、ケイ素の単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、スズの単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。なお、単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体(微量の不純物を含んでいてもよい)を意味しており、必ずしも純度100%を意味しているわけではない。   The material containing one or both of silicon and tin as a constituent element may be any of a simple substance, an alloy and a compound of silicon, or any of a simple substance, an alloy and a compound of tin. It may be a kind or more, and may be a material having at least a part of one kind or two or more kinds of phases. The simple substance means a simple substance (which may contain a small amount of impurities) in a general sense, and does not necessarily mean 100% purity.

ケイ素の合金は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ケイ素の化合物は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、炭素および酸素などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。なお、ケイ素の化合物は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、ケイ素の合金に関して説明した一連の元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The alloy of silicon is, for example, any one of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, chromium and the like as a constituent element other than silicon or Includes two or more. The compound of silicon contains, for example, one or more of carbon and oxygen as constituent elements other than silicon. In addition, the compound of silicon may contain any 1 type or 2 types or more of the series of elements demonstrated regarding the alloy of silicon as structural elements other than silicon, for example.

ケイ素の合金およびケイ素の化合物の具体例は、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、およびLiSiOなどである。なお、SiOv におけるvは、0.2<v<1.4でもよい。 Specific examples of silicon alloys and silicon compounds are SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2. MnSi 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), and LiSiO. Note that v in SiO v may be 0.2 <v <1.4.

スズの合金は、例えば、スズ以外の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。スズの化合物は、例えば、スズ以外の構成元素として、炭素および酸素などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。なお、スズの化合物は、例えば、スズ以外の構成元素として、スズの合金に関して説明した一連の元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The alloy of tin, for example, as a constituent element other than tin, any one of silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, chromium, etc. Includes two or more. The tin compound contains, for example, one or more of carbon and oxygen as constituent elements other than tin. In addition, the compound of tin may contain any 1 type in the series of elements demonstrated regarding the alloy of tin, or 2 or more types as structural elements other than tin, for example.

スズの合金およびスズの化合物の具体例は、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSnOおよびMg2 Snなどである。 Specific examples of the tin alloy and the tin compound include SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSnO, and Mg 2 Sn.

特に、スズを構成元素として含む材料は、例えば、スズ(第1構成元素)と共に第2および第3構成元素を構成元素として含む材料(Sn含有材料)であることが好ましい。第2構成元素は、例えば、コバルト、鉄、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、インジウム、セシウム(Ce)、ハフニウム(Hf)、タンタル、タングステン、ビスマスおよびケイ素などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。第3構成元素は、例えば、ホウ素、炭素、アルミニウムおよびリン(P)などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。Sn含有材料が第2および第3構成元素を含んでいると、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。   In particular, the material containing tin as a constituent element is preferably, for example, a material containing Sn (first constituent element) and the second and third constituent elements as constituent elements (Sn-containing material). The second constituent element is, for example, cobalt, iron, magnesium, titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium, molybdenum, silver, indium, cesium (Ce), hafnium (Hf), Any one or more of tantalum, tungsten, bismuth, silicon and the like are included. The third constituent element includes, for example, any one or more of boron, carbon, aluminum, phosphorus (P), and the like. This is because when the Sn-containing material contains the second and third constituent elements, a high battery capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

中でも、Sn含有材料は、スズ、コバルトおよび炭素を構成元素として含む材料(SnCoC含有材料)であることが好ましい。このSnCoC含有材料では、例えば、炭素の含有量が9.9質量%〜29.7質量%、スズおよびコバルトの含有量の割合(Co/(Sn+Co))が20質量%〜70質量%である。高いエネルギー密度が得られるからである。   Especially, it is preferable that Sn containing material is a material (SnCoC containing material) which contains tin, cobalt, and carbon as a structural element. In this SnCoC-containing material, for example, the carbon content is 9.9 mass% to 29.7 mass%, and the content ratio of tin and cobalt (Co / (Sn + Co)) is 20 mass% to 70 mass%. . This is because a high energy density can be obtained.

SnCoC含有材料は、スズ、コバルトおよび炭素を含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、電極反応物質と反応可能な反応相であるため、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この反応相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅(回折角2θ)は、特定X線としてCuKα線を用いると共に挿引速度を1°/minとした場合において、1°以上であることが好ましい。電極反応物質がより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、SnCoC含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部が含まれている相を含んでいる場合もある。   The SnCoC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and the phase is preferably low crystalline or amorphous. Since this phase is a reaction phase capable of reacting with the electrode reactant, excellent characteristics can be obtained due to the presence of the reaction phase. The half-width (diffraction angle 2θ) of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of this reaction phase is 1 ° or more when CuKα ray is used as the specific X-ray and the insertion speed is 1 ° / min. Is preferred. This is because the electrode reactant is occluded and released more smoothly and the reactivity with the electrolytic solution is reduced. In addition, the SnCoC-containing material may include a phase containing a simple substance or a part of each constituent element in addition to the low crystalline or amorphous phase.

X線回折により得られた回折ピークが電極反応物質と反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、電極反応物質との電気化学的反応の前後におけるX線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、電極反応物質との電気化学的反応の前後において回折ピークの位置が変化すれば、電極反応物質と反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが2θ=20°〜50°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を含んでおり、主に、炭素の存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。   Whether the diffraction peak obtained by X-ray diffraction corresponds to the reaction phase capable of reacting with the electrode reactant can be determined by comparing the X-ray diffraction charts before and after the electrochemical reaction with the electrode reactant. Easy to judge. For example, if the position of the diffraction peak changes before and after the electrochemical reaction with the electrode reactant, it corresponds to a reaction phase that can react with the electrode reactant. In this case, for example, a diffraction peak of a low crystalline or amorphous reaction phase is observed between 2θ = 20 ° and 50 °. Such a reaction phase contains, for example, each of the above-described constituent elements, and is considered to be low crystallized or amorphous mainly due to the presence of carbon.

SnCoC含有材料では、構成元素である炭素のうちの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。スズなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態に関しては、例えば、X線光電子分光法(XPS)を用いて確認可能である。市販の装置では、例えば、軟X線としてAl−Kα線またはMg−Kα線などが用いられる。炭素のうちの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、炭素の1s軌道(C1s)の合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる。なお、金原子の4f軌道(Au4f)のピークは、84.0eVに得られるようにエネルギー較正されているものとする。この際、通常、物質表面に表面汚染炭素が存在しているため、その表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとして、そのピークをエネルギー基準とする。XPS測定において、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形で得られる。このため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析することで、両者のピークを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element. This is because aggregation or crystallization of tin or the like is suppressed. The bonding state of the elements can be confirmed using, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In a commercially available apparatus, for example, Al—Kα ray or Mg—Kα ray is used as the soft X-ray. When at least a part of carbon is bonded to a metal element, a metalloid element, or the like, the peak of the synthetic wave of carbon 1s orbital (C1s) appears in a region lower than 284.5 eV. It is assumed that the energy calibration is performed so that the peak of the 4f orbit (Au4f) of the gold atom is obtained at 84.0 eV. At this time, since surface-contaminated carbon is usually present on the surface of the substance, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, and the peak is used as an energy reference. In the XPS measurement, the waveform of the C1s peak is obtained in a form including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. For this reason, for example, both peaks are separated by analyzing using commercially available software. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

このSnCoC含有材料は、構成元素がスズ、コバルトおよび炭素だけである材料(SnCoC)に限られない。このSnCoC含有材料は、例えば、スズ、コバルトおよび炭素に加えて、さらにケイ素、鉄、ニッケル、クロム、インジウム、ニオブ、ゲルマニウム、チタン、モリブデン、アルミニウム、リン、ガリウムおよびビスマスなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含んでいてもよい。   This SnCoC-containing material is not limited to a material (SnCoC) whose constituent elements are only tin, cobalt, and carbon. This SnCoC-containing material is, for example, any one of silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus, gallium, and bismuth in addition to tin, cobalt, and carbon One kind or two or more kinds may be included as constituent elements.

SnCoC含有材料の他、スズ、コバルト、鉄および炭素を構成元素として含む材料(SnCoFeC含有材料)も好ましい。このSnCoFeC含有材料の組成は、任意である。一例を挙げると、鉄の含有量を少なめに設定する場合は、炭素の含有量が9.9質量%〜29.7質量%、鉄の含有量が0.3質量%〜5.9質量%、スズおよびコバルトの含有量の割合(Co/(Sn+Co))が30質量%〜70質量%である。また、鉄の含有量を多めに設定する場合は、炭素の含有量が11.9質量%〜29.7質量%、スズ、コバルトおよび鉄の含有量の割合((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))が26.4質量%〜48.5質量%、コバルトおよび鉄の含有量の割合(Co/(Co+Fe))が9.9質量%〜79.5質量%である。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られるからである。なお、SnCoFeC含有材料の物性(半値幅など)は、上記したSnCoC含有材料の物性と同様である。   In addition to the SnCoC-containing material, a material containing tin, cobalt, iron and carbon as constituent elements (SnCoFeC-containing material) is also preferable. The composition of the SnCoFeC-containing material is arbitrary. For example, when the iron content is set to be small, the carbon content is 9.9 mass% to 29.7 mass%, and the iron content is 0.3 mass% to 5.9 mass%. The content ratio of tin and cobalt (Co / (Sn + Co)) is 30% by mass to 70% by mass. When the iron content is set to be large, the carbon content is 11.9% to 29.7% by mass, and the ratio of the content of tin, cobalt and iron ((Co + Fe) / (Sn + Co + Fe)) Is 26.4% by mass to 48.5% by mass, and the content ratio of cobalt and iron (Co / (Co + Fe)) is 9.9% by mass to 79.5% by mass. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range. Note that the physical properties (half-value width, etc.) of the SnCoFeC-containing material are the same as the above-described physical properties of the SnCoC-containing material.

この他、負極材料は、例えば、金属酸化物および高分子化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上でもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムおよび酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンおよびポリピロールなどである。   In addition, the negative electrode material may be any one kind or two or more kinds of metal oxides and polymer compounds, for example. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide. Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

中でも、負極材料は、以下の理由により、炭素材料および金属系材料の双方を含んでいることが好ましい。   Especially, it is preferable that the negative electrode material contains both a carbon material and a metal-type material for the following reasons.

金属系材料、特に、ケイ素およびスズのうちの一方または双方を構成元素として含む材料は、理論容量が高いという利点を有する反面、電極反応時において激しく膨張収縮しやすいという懸念点を有する。一方、炭素材料は、理論容量が低いという懸念点を有する反面、電極反応時において膨張収縮しにくいという利点を有する。よって、炭素材料および金属系材料の双方を用いることで、高い理論容量(言い替えれば電池容量)を得つつ、電極反応時の膨張収縮が抑制される。   A metal-based material, particularly a material containing one or both of silicon and tin as a constituent element has an advantage of high theoretical capacity, but has a concern that it tends to violently expand and contract during an electrode reaction. On the other hand, the carbon material has the concern that the theoretical capacity is low, but has the advantage that it is difficult to expand and contract during the electrode reaction. Therefore, by using both the carbon material and the metal-based material, expansion and contraction during the electrode reaction are suppressed while obtaining a high theoretical capacity (in other words, battery capacity).

負極活物質層22Bは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法(焼結法)などのうちのいずれか1種類または2種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子(粉末)状の負極活物質を負極結着剤などと混合したのち、その混合物を有機溶剤などの溶媒に分散させてから負極集電体22Aに塗布する方法である。気相法は、例えば、物理堆積法および化学堆積法などである。より具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長、化学気相成長(CVD)法およびプラズマ化学気相成長法などである。液相法は、例えば、電解鍍金法および無電解鍍金法などである。溶射法とは、溶融状態または半溶融状態の負極活物質を負極集電体22Aに噴き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法を用いて、溶媒に分散された混合物を負極集電体22Aに塗布したのち、負極結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。この焼成法としては、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法およびホットプレス焼成法などを用いることができる。   The negative electrode active material layer 22B is formed by any one method or two or more methods among, for example, a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spray method, and a firing method (sintering method). The coating method is, for example, a method in which a particulate (powder) negative electrode active material is mixed with a negative electrode binder and the mixture is dispersed in a solvent such as an organic solvent and then applied to the negative electrode current collector 22A. is there. Examples of the vapor phase method include a physical deposition method and a chemical deposition method. More specifically, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal chemical vapor deposition, a chemical vapor deposition (CVD) method, and a plasma chemical vapor deposition method. Examples of the liquid phase method include an electrolytic plating method and an electroless plating method. The thermal spraying method is a method of spraying a molten or semi-molten negative electrode active material onto the negative electrode current collector 22A. The firing method is, for example, a method in which a mixture dispersed in a solvent is applied to the negative electrode current collector 22A using a coating method and then heat-treated at a temperature higher than the melting point of the negative electrode binder or the like. As the firing method, for example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, a hot press firing method, or the like can be used.

この二次電池では、上記したように、充電途中において負極22に電極反応物質が意図せずに析出することを防止するために、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極の電気化学当量よりも大きい。また、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が4.25V以上であると、4.20Vである場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりの電極反応物質の放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られる。   In this secondary battery, as described above, in order to prevent unintentional deposition of the electrode reactant on the negative electrode 22 during charging, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing the electrode reactant is Greater than the electrochemical equivalent of the positive electrode. In addition, when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) at the time of full charge is 4.25 V or more, compared with the case where it is 4.20 V, even if the same positive electrode active material is used, the electrode reactant per unit mass Since the release amount increases, the amounts of the positive electrode active material and the negative electrode active material are adjusted accordingly. Thereby, a high energy density is obtained.

[セパレータ]
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離すると共に、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、合成樹脂またはセラミックなどの多孔質膜であり、2種類以上の多孔質膜が積層された積層膜でもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどである。
[Separator]
The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current caused by contact between the two electrodes. The separator 23 is, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may be a laminated film in which two or more kinds of porous films are laminated. The synthetic resin is, for example, polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene.

特に、セパレータ23は、例えば、上記した多孔質膜(基材層)と、その基材層の片面または両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいてもよい。正極21および負極22に対するセパレータ23の密着性が向上するため、巻回電極体20の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に、基材層に含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても抵抗が上昇しにくくなると共に、電池膨れが抑制される。   In particular, the separator 23 may include, for example, the above-described porous film (base material layer) and a polymer compound layer provided on one or both surfaces of the base material layer. This is because the adhesion of the separator 23 to the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is improved, so that the distortion of the wound electrode body 20 is suppressed. As a result, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed, and the leakage of the electrolytic solution impregnated in the base material layer is also suppressed. Therefore, the resistance is not easily increased even if charging and discharging are repeated, and the battery swelling is also suppressed. Is done.

高分子化合物層は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン以外の他の材料でもよい。この高分子化合物層を形成する場合には、例えば、高分子材料が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。   The polymer compound layer includes, for example, a polymer material such as polyvinylidene fluoride. This is because it has excellent physical strength and is electrochemically stable. However, the polymer material may be a material other than polyvinylidene fluoride. In the case of forming the polymer compound layer, for example, a solution in which a polymer material is dissolved is applied to the substrate layer, and then the substrate layer is dried. In addition, after immersing a base material layer in a solution, the base material layer may be dried.

[電解液]
巻回電極体20には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、溶媒および電解質塩を含んでいる。ただし、電解液は、さらに、添加剤などの他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。
[Electrolyte]
The wound electrode body 20 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. This electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt. However, the electrolytic solution may further include any one or more of other materials such as additives.

溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。非水溶媒を含む電解液は、いわゆる非水電解液である。   The solvent contains any one or more of nonaqueous solvents such as organic solvents. The electrolytic solution containing the nonaqueous solvent is a so-called nonaqueous electrolytic solution.

この溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステルおよびニトリルなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。環状炭酸エステルは、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレンおよび炭酸ブチレンなどであり、鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸メチルプロピルなどである。ラクトンは、例えば、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどである。カルボン酸エステルは、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。ニトリルは、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリルおよび3−メトキシプロピオニトリルなどである。   Examples of the solvent include a cyclic carbonate ester, a chain carbonate ester, a lactone, a chain carboxylate ester, and a nitrile. This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, and examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl propyl carbonate. Examples of the lactone include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. Examples of the carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, and ethyl trimethyl acetate. Examples of nitriles include acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, and 3-methoxypropionitrile.

この他、溶媒は、例えば、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチルおよびジメチルスルホキシドなどでもよい。同様の利点が得られるからである。   In addition, examples of the solvent include 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4 -Dioxane, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N'-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate and dimethyl sulfoxide may be used. This is because similar advantages can be obtained.

中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちのいずれか1種類または2種類以上が好ましい。より優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。この場合には、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば比誘電率ε≧30)と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒(例えば粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。   Among these, any one or two or more of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. This is because better battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained. In this case, high viscosity (high dielectric constant) solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate (for example, dielectric constant ε ≧ 30) and low viscosity solvents such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPas). -A combination with s) is more preferred. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.

特に、溶媒は、不飽和環状炭酸エステル、ハロゲン化炭酸エステル、スルトン(環状スルホン酸エステル)および酸無水物などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性が向上するからである。不飽和環状炭酸エステルとは、1または2以上の不飽和結合(炭素間二重結合)を有する環状炭酸エステルであり、例えば、炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンおよび炭酸メチレンエチレンなどである。ハロゲン化炭酸エステルとは、1または2以上のハロゲンを構成元素として含む環状または鎖状の炭酸エステルである。環状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよび4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどである。鎖状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス(フルオロメチル)および炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。スルトンは、例えば、プロパンスルトンおよびプロペンスルトンなどである。酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水エタンジスルホン酸および無水スルホ安息香酸などである。ただし、溶媒は、上記以外の材料でもよい。   In particular, the solvent may contain any one kind or two or more kinds of unsaturated cyclic carbonate, halogenated carbonate, sultone (cyclic sulfonate) and acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved. The unsaturated cyclic carbonate is a cyclic carbonate having one or more unsaturated bonds (carbon-carbon double bonds), and examples thereof include vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and methylene ethylene carbonate. The halogenated carbonate is a cyclic or chain carbonate containing one or more halogens as a constituent element. Examples of the cyclic halogenated carbonate include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. Examples of the chain halogenated carbonate include fluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, and difluoromethyl methyl carbonate. Examples of sultone include propane sultone and propene sultone. Examples of the acid anhydride include succinic anhydride, ethanedisulfonic anhydride, and anhydrous sulfobenzoic acid. However, the solvent may be a material other than the above.

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの塩のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、例えば、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。このリチウム以外の塩は、例えば、リチウム以外の軽金属の塩などである。   The electrolyte salt includes, for example, any one kind or two or more kinds of salts such as a lithium salt. However, the electrolyte salt may contain a salt other than the lithium salt, for example. Examples of the salt other than lithium include salts of light metals other than lithium.

リチウム塩は、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、テトラフェニルホウ酸リチウム(LiB(C6 5 4 )、メタンスルホン酸リチウム(LiCH3 SO3 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、テトラクロロアルミン酸リチウム(LiAlCl4 )、六フッ化ケイ酸二リチウム(Li2 SiF6 )、塩化リチウム(LiCl)および臭化リチウム(LiBr)などである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。 Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and tetraphenyl. Lithium borate (LiB (C 6 H 5 ) 4 ), lithium methanesulfonate (LiCH 3 SO 3 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), hexafluoride Examples include dilithium silicate (Li 2 SiF 6 ), lithium chloride (LiCl), and lithium bromide (LiBr). This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained.

中でも、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 およびLiAsF6 のうちのいずれか1種類または2種類以上が好ましく、LiPF6 がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。ただし、電解質塩は、上記以外の塩でもよい。 Among these, any one or two or more of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 are preferable, and LiPF 6 is more preferable. This is because a higher effect can be obtained because the internal resistance is lowered. However, the electrolyte salt may be a salt other than the above.

電解質塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、溶媒に対して0.3mol/kg〜3.0mol/kgであることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。   Although content of electrolyte salt is not specifically limited, Especially, it is preferable that they are 0.3 mol / kg-3.0 mol / kg with respect to a solvent. This is because high ionic conductivity is obtained.

[二次電池の動作]
この二次電池は、例えば、以下のように動作する。
[Operation of secondary battery]
This secondary battery operates as follows, for example.

充電時には、正極21からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して負極22に吸蔵される。一方、放電時には、負極22からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して正極21に吸蔵される。   At the time of charging, lithium ions are released from the positive electrode 21, and the lithium ions are occluded in the negative electrode 22 through the electrolytic solution. On the other hand, at the time of discharging, lithium ions are released from the negative electrode 22, and the lithium ions are occluded in the positive electrode 21 through the electrolytic solution.

[二次電池の製造方法]
この二次電池は、例えば、以下の手順により製造される。
[Method for producing secondary battery]
This secondary battery is manufactured by the following procedure, for example.

正極21を作製する場合には、最初に、本技術の活物質を含む正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを混合して、正極合剤とする。続いて、正極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層21Bを形成する。続いて、必要に応じて正極活物質層21Bを加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層21Bを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。   When producing the positive electrode 21, first, a positive electrode active material including the active material of the present technology and, if necessary, a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent are mixed to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, after applying the positive electrode mixture slurry to both surfaces of the positive electrode current collector 21A, the positive electrode mixture slurry is dried to form the positive electrode active material layer 21B. Subsequently, the positive electrode active material layer 21B is compression-molded using a roll press or the like while heating the positive electrode active material layer 21B as necessary. In this case, compression molding may be repeated a plurality of times.

負極22を作製する場合には、上記した正極21と同様の手順により、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成する。具体的には、負極活物質と、負正極結着剤および負極導電剤などとを混合して、負極合剤としたのち、その負極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体22Aの両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させて、負極活物質層22Bを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層22Bを圧縮成型する。   When the negative electrode 22 is manufactured, the negative electrode active material layer 22B is formed on the negative electrode current collector 22A by the same procedure as that of the positive electrode 21 described above. Specifically, a negative electrode active material, a negative positive electrode binder, a negative electrode conductive agent, and the like are mixed to form a negative electrode mixture, and then the negative electrode mixture is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like negative electrode A mixture slurry is obtained. Subsequently, after applying the negative electrode mixture slurry to both surfaces of the negative electrode current collector 22A, the negative electrode mixture slurry is dried to form the negative electrode active material layer 22B. Finally, the negative electrode active material layer 22B is compression molded using a roll press or the like.

正極21および負極22を用いて二次電池を組み立てる場合には、溶接法などを用いて正極集電体21Aに正極リード25を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体22Aに負極リード26を取り付ける。続いて、セパレータ23を介して正極21と負極22とを積層してから巻回させて巻回電極体20を作製したのち、その巻回電極体20の中心にセンターピン24を挿入する。続いて、一対の絶縁板12,13で巻回電極体20を挟みながら、その巻回電極体20を電池缶11の内部に収納する。この場合には、溶接法などを用いて正極リード25の先端部を安全弁機構15に取り付けると共に、溶接法などを用いて負極リード26の先端部を電池缶11に取り付ける。続いて、電池缶11の内部に電解液を注入して、その電解液をセパレータ23に含浸させる。続いて、ガスケット17を介して電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16をかしめる。   When the secondary battery is assembled using the positive electrode 21 and the negative electrode 22, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A using a welding method or the like, and the negative electrode lead is connected to the negative electrode current collector 22A using a welding method or the like. 26 is attached. Subsequently, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked via the separator 23 and wound to produce the wound electrode body 20, the center pin 24 is inserted into the center of the wound electrode body 20. Subsequently, the spirally wound electrode body 20 is accommodated in the battery can 11 while the spirally wound electrode body 20 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13. In this case, the tip of the positive electrode lead 25 is attached to the safety valve mechanism 15 using a welding method or the like, and the tip of the negative electrode lead 26 is attached to the battery can 11 using a welding method or the like. Subsequently, an electrolytic solution is injected into the battery can 11 and the separator 23 is impregnated with the electrolytic solution. Subsequently, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are caulked to the opening end portion of the battery can 11 through the gasket 17.

[二次電池の作用および効果]
この円筒型のリチウムイオン二次電池によれば、正極21が正極活物質として本技術の活物質を含んでいるので、高いエネルギー密度が得られると共に、充放電反応を繰り返しても放電容量が低下しにくくなる。よって、優れた電池特性を得ることができる。これ以外の作用および効果は、本技術の活物質と同様である。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this cylindrical lithium ion secondary battery, since the positive electrode 21 contains the active material of the present technology as the positive electrode active material, a high energy density is obtained, and the discharge capacity is reduced even if the charge / discharge reaction is repeated. It becomes difficult to do. Therefore, excellent battery characteristics can be obtained. Other operations and effects are the same as those of the active material of the present technology.

<2−1−2.ラミネートフィルム型>
図3は、本技術の一実施形態の他の二次電池の分解斜視構成を表しており、図4は、図3に示した巻回電極体30のIV−IV線に沿った断面を拡大している。以下では、既に説明した円筒型の二次電池の構成要素を随時引用する。
<2-1-2. Laminate film type>
FIG. 3 illustrates an exploded perspective configuration of another secondary battery according to an embodiment of the present technology, and FIG. 4 illustrates an enlarged cross section taken along line IV-IV of the spirally wound electrode body 30 illustrated in FIG. 3. doing. In the following, the components of the cylindrical secondary battery already described will be referred to as needed.

[二次電池の全体構成]
ここで説明する二次電池は、例えば、いわゆるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池である。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery described here is, for example, a so-called laminate film type lithium ion secondary battery.

この二次電池では、例えば、図3および図4に示したように、フィルム状の外装部材40の内部に巻回電極体30が収納されている。この巻回電極体30は、セパレータ35および電解質層36を介して正極33と負極34とが積層されてから巻回されたものである。正極33には、正極リード31が取り付けられていると共に、負極34には、負極リード32が取り付けられている。巻回電極体30の最外周部は、保護テープ37により保護されている。   In this secondary battery, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, the wound electrode body 30 is housed inside a film-shaped exterior member 40. The wound electrode body 30 is wound after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and the electrolyte layer 36. A positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33, and a negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode 34. The outermost peripheral part of the wound electrode body 30 is protected by a protective tape 37.

正極リード31および負極リード32のそれぞれは、例えば、外装部材40の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード31は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。負極リード32は、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。これらの導電性材料は、例えば、薄板状または網目状である。   Each of the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 is led out in the same direction from the inside of the exterior member 40 toward the outside, for example. The positive electrode lead 31 is formed of any one type or two or more types of conductive materials such as aluminum. The negative electrode lead 32 is formed of any one type or two or more types of conductive materials such as copper, nickel, and stainless steel. These conductive materials have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、図3に示した矢印Rの方向に折り畳み可能な1枚のフィルムであり、その外装部材40の一部には、巻回電極体30を収納するための窪みが設けられている。この外装部材40は、例えば、融着層と、金属層と、表面保護層とがこの順に積層されたラミネートフィルムである。二次電池の製造工程では、融着層同士が巻回電極体30を介して対向するように外装部材40が折り畳まれたのち、その融着層の外周縁部同士が融着される。ただし、外装部材40は、2枚のラミネートフィルムが接着剤などを介して貼り合わされたものでもよい。融着層は、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのうちのいずれか1種類または2種類以上のフィルムである。金属層は、例えば、アルミニウム箔などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。表面保護層は、例えば、ナイロンおよびポリエチレンテレフタレートなどのうちのいずれか1種類または2種類以上のフィルムである。   The exterior member 40 is, for example, a single film that can be folded in the direction of the arrow R shown in FIG. 3, and a recess for accommodating the wound electrode body 30 is provided in a part of the exterior member 40. It has been. The exterior member 40 is, for example, a laminate film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order. In the manufacturing process of the secondary battery, after the exterior member 40 is folded so that the fusion layers face each other with the wound electrode body 30 therebetween, the outer peripheral edges of the fusion layers are fused. However, the exterior member 40 may be one in which two laminated films are bonded together with an adhesive or the like. The fusion layer is, for example, any one kind or two or more kinds of films such as polyethylene and polypropylene. The metal layer is, for example, one or more of aluminum foils. The surface protective layer is, for example, any one film or two or more films selected from nylon and polyethylene terephthalate.

中でも、外装部材40は、ポリエチレンフィルムと、アルミニウム箔と、ナイロンフィルムとがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムであることが好ましい。ただし、外装部材40は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルムでもよいし、金属フィルムでもよい。   Especially, it is preferable that the exterior member 40 is an aluminum laminate film in which a polyethylene film, an aluminum foil, and a nylon film are laminated in this order. However, the exterior member 40 may be a laminate film having another laminated structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film.

外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するために密着フィルム41が挿入されている。この密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料により形成されている。この密着性を有する材料は、例えば、ポリオレフィン樹脂などであり、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   An adhesion film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 in order to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is formed of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32. The material having this adhesion is, for example, a polyolefin resin, and more specifically, any one or more of polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, modified polypropylene, and the like.

正極33は、例えば、正極集電体33Aの片面または両面に正極活物質層33Bを有していると共に、負極34は、例えば、負極集電体34Aの片面または両面に負極活物質層34Bを有している。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34Aおよび負極活物質層34Bのそれぞれの構成は、例えば、それぞれ正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22Aおよび負極活物質層22Bのそれぞれの構成と同様である。セパレータ35の構成は、例えば、セパレータ23の構成と同様である。   The positive electrode 33 has, for example, a positive electrode active material layer 33B on one side or both sides of the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode 34 has, for example, a negative electrode active material layer 34B on one side or both sides of the negative electrode current collector 34A. Have. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B are, for example, the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, the negative electrode current collector 22A, and The configuration is the same as that of each of the negative electrode active material layers 22B. The configuration of the separator 35 is the same as that of the separator 23, for example.

電解質層36は、電解液および高分子化合物を含んでおり、その電解液は、高分子化合物により保持されている。この電解質層36は、いわゆるゲル状の電解質である。高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。この電解質層36は、さらに、添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound, and the electrolyte solution is held by the polymer compound. The electrolyte layer 36 is a so-called gel electrolyte. This is because high ionic conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) is obtained and leakage of the electrolytic solution is prevented. The electrolyte layer 36 may further contain other materials such as additives.

高分子化合物は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンおよびポリカーボネートなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この他、高分子化合物は、共重合体でもよい。この共重合体は、例えば、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などである。中でも、単独重合体としては、ポリフッ化ビニリデンが好ましいと共に、共重合体としては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体が好ましい。電気化学的に安定だからである。   Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinyl fluoride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethacryl It includes any one or more of methyl acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene and polycarbonate. In addition, the polymer compound may be a copolymer. This copolymer is, for example, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene. Among these, as the homopolymer, polyvinylidene fluoride is preferable, and as the copolymer, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene is preferable. This is because it is electrochemically stable.

電解液の構成は、例えば、円筒型の二次電池に用いられる電解液の構成と同様である。ただし、ゲル状の電解質である電解質層36において、電解液の溶媒とは、液状の材料だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   The configuration of the electrolytic solution is the same as the configuration of the electrolytic solution used in, for example, a cylindrical secondary battery. However, in the electrolyte layer 36 which is a gel electrolyte, the solvent of the electrolytic solution is a wide concept including not only a liquid material but also a material having ion conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Therefore, when using a polymer compound having ion conductivity, the polymer compound is also included in the solvent.

なお、ゲル状の電解質層36に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液が巻回電極体30に含浸される。   Instead of the gel electrolyte layer 36, the electrolytic solution may be used as it is. In this case, the wound electrode body 30 is impregnated with the electrolytic solution.

[二次電池の動作]
この二次電池は、例えば、以下のように動作する。
[Operation of secondary battery]
This secondary battery operates as follows, for example.

充電時には、正極33からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解質層36を介して負極34に吸蔵される。一方、放電時には、負極34からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解質層36を介して正極33に吸蔵される。   At the time of charging, lithium ions are released from the positive electrode 33, and the lithium ions are occluded in the negative electrode 34 through the electrolyte layer 36. On the other hand, during discharge, lithium ions are released from the negative electrode 34 and the lithium ions are occluded in the positive electrode 33 through the electrolyte layer 36.

[二次電池の製造方法]
ゲル状の電解質層36を備えた二次電池は、例えば、以下の3種類の手順により製造される。
[Method for producing secondary battery]
The secondary battery provided with the gel electrolyte layer 36 is manufactured, for example, by the following three types of procedures.

第1手順では、正極21および負極22と同様の作製手順により、正極33および負極34を作製する。すなわち、正極33を作製する場合には、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成すると共に、負極34を作製する場合には、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成する。続いて、電解液と、高分子化合物と、溶媒などとを混合して、前駆溶液を調製する。この溶媒は、例えば、有機溶剤などである。続いて、正極33および負極34のそれぞれに前駆溶液を塗布したのち、その前駆溶液を乾燥させて、ゲル状の電解質層36を形成する。続いて、溶接法などを用いて正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。続いて、セパレータ35を介して正極33と負極34とを積層してから巻回させて巻回電極体30を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付ける。続いて、巻回電極体30を挟むように外装部材40を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材40の外周縁部同士を接着させて、その外装部材59の内部に巻回電極体30を封入する。この場合には、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に密着フィルム41を挿入する。   In the first procedure, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are manufactured by the same manufacturing procedure as that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22. That is, when the positive electrode 33 is produced, the positive electrode active material layer 33B is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 33A, and when the negative electrode 34 is produced, the negative electrode active material layer is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 34A. 34B is formed. Subsequently, a precursor solution is prepared by mixing an electrolytic solution, a polymer compound, a solvent, and the like. This solvent is, for example, an organic solvent. Subsequently, after applying a precursor solution to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the precursor solution is dried to form a gel electrolyte layer 36. Subsequently, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode current collector 33A using a welding method or the like, and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode current collector 34A using a welding method or the like. Subsequently, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated via the separator 35 and wound to produce the wound electrode body 30, a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion thereof. Subsequently, after folding the exterior member 40 so as to sandwich the wound electrode body 30, the outer peripheral edge portions of the exterior member 40 are bonded to each other by using a heat fusion method or the like, and wound around the interior of the exterior member 59. The electrode body 30 is encapsulated. In this case, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40.

第2手順では、正極33に正極リード31を取り付けると共に、負極34に負極リード52を取り付ける。続いて、セパレータ35を介して正極33と負極34とを積層してから巻回させて、巻回電極体30の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付ける。続いて、巻回電極体30を挟むように外装部材40を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材40のうちの一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材40の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを混合して、電解質用組成物を調製する。続いて、袋状の外装部材40の内部に電解質用組成物を注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材40を密封する。続いて、モノマーを熱重合させて、高分子化合物を形成する。これにより、ゲル状の電解質層36が形成される。   In the second procedure, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33 and the negative electrode lead 52 is attached to the negative electrode 34. Subsequently, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound to produce a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30, and then a protective tape 37 is provided on the outermost peripheral portion thereof. Paste. Subsequently, after folding the exterior member 40 so as to sandwich the spirally wound electrode body 30, the remaining outer peripheral edge portion excluding the outer peripheral edge portion of one side of the exterior member 40 is bonded using a heat fusion method or the like. Thus, the wound body is housed inside the bag-shaped exterior member 40. Subsequently, an electrolyte solution is prepared by mixing the electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary. Subsequently, after the electrolyte composition is injected into the bag-shaped exterior member 40, the exterior member 40 is sealed using a heat fusion method or the like. Subsequently, the monomer is thermally polymerized to form a polymer compound. Thereby, the gel electrolyte layer 36 is formed.

第3手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ35を用いることを除き、上記した第2手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材40の内部に収納する。このセパレータ35に塗布される高分子化合物は、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体(単独重合体、共重合体または多元共重合体)などである。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の1種類または2種類以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材40の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材40の開口部を密封する。続いて、外装部材40に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ35を正極33および負極34に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸すると共に、その高分子化合物がゲル化するため、電解質層36が形成される。   In the third procedure, a wound body is produced and stored in the bag-shaped exterior member 40 in the same manner as in the second procedure described above except that the separator 35 coated with the polymer compound on both sides is used. The polymer compound applied to the separator 35 is, for example, a polymer (homopolymer, copolymer or multi-component copolymer) containing vinylidene fluoride as a component. Specifically, polyvinylidene fluoride, binary copolymers containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components, and ternary copolymers containing vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene as components. Such as coalescence. In addition to the polymer containing vinylidene fluoride as a component, one or more other polymer compounds may be used. Subsequently, after the electrolytic solution is prepared and injected into the exterior member 40, the opening of the exterior member 40 is sealed using a thermal fusion method or the like. Subsequently, the exterior member 40 is heated while applying a load, and the separator 35 is brought into close contact with the positive electrode 33 and the negative electrode 34 through the polymer compound. As a result, the electrolytic solution is impregnated into the polymer compound and the polymer compound gels, so that the electrolyte layer 36 is formed.

この第3手順では、第1手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第3手順では、第2手順と比較して、溶媒および高分子化合物の原料であるモノマーなどが電解質層36中にほとんど残存しないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極33、負極34およびセパレータ35と電解質層36とが十分に密着する。   In the third procedure, the swelling of the secondary battery is suppressed more than in the first procedure. Further, in the third procedure, compared to the second procedure, the solvent and the monomer that is the raw material of the polymer compound hardly remain in the electrolyte layer 36, so that the formation process of the polymer compound is well controlled. For this reason, the positive electrode 33, the negative electrode 34, the separator 35, and the electrolyte layer 36 are sufficiently adhered.

[二次電池の作用および効果]
このラミネートフィルム型の二次電池によれば、正極33が正極活物質として本技術の活物質を含んでいるので、円筒型のリチウム二次電池と同様の作用および効果を得ることができる。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this laminated film type secondary battery, since the positive electrode 33 contains the active material of the present technology as the positive electrode active material, the same operation and effect as the cylindrical lithium secondary battery can be obtained.

<2−2.リチウム金属二次電池>
ここで説明する二次電池は、リチウム金属の析出溶解により負極22の容量が表される円筒型のリチウム二次電池(リチウム金属二次電池)である。この二次電池は、負極活物質層22Bがリチウム金属により形成されていることを除き、上記したリチウムイオン二次電池(円筒型)と同様の構成を有していると共に、同様の手順により製造される。
<2-2. Lithium metal secondary battery>
The secondary battery described here is a cylindrical lithium secondary battery (lithium metal secondary battery) in which the capacity of the negative electrode 22 is expressed by precipitation and dissolution of lithium metal. This secondary battery has the same configuration as the above-described lithium ion secondary battery (cylindrical type) except that the negative electrode active material layer 22B is formed of lithium metal, and is manufactured by the same procedure. Is done.

この二次電池では、負極活物質としてリチウム金属が用いられているため、高いエネルギー密度が得られる。負極活物質層22Bは、組み立て時から既に存在してもよいが、組み立て時には存在しておらず、充電時に析出したリチウム金属により形成されてもよい。また、集電体として負極活物質層22Bを利用して、負極集電体22Aを省略してもよい。   In this secondary battery, since lithium metal is used as the negative electrode active material, a high energy density can be obtained. The negative electrode active material layer 22B may already exist from the time of assembly, but does not exist at the time of assembly, and may be formed of lithium metal deposited during charging. Further, the negative electrode current collector 22A may be omitted by using the negative electrode active material layer 22B as a current collector.

この二次電池は、例えば、以下のように動作する。充電時には、正極21からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して負極集電体22Aの表面にリチウム金属となって析出する。放電時には、負極活物質層22Bからリチウム金属がリチウムイオンとなって電解液中に溶出すると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して正極21に吸蔵される。   This secondary battery operates as follows, for example. At the time of charging, lithium ions are released from the positive electrode 21, and the lithium ions are deposited as lithium metal on the surface of the negative electrode current collector 22A through the electrolytic solution. At the time of discharge, lithium metal is eluted from the negative electrode active material layer 22B as lithium ions into the electrolytic solution, and the lithium ions are occluded in the positive electrode 21 through the electrolytic solution.

この円筒型のリチウム金属二次電池によれば、正極21が正極活物質として本技術の活物質を含んでいるので、リチウムイオン二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。   According to this cylindrical lithium metal secondary battery, since the positive electrode 21 contains the active material of the present technology as the positive electrode active material, excellent battery characteristics can be obtained for the same reason as the lithium ion secondary battery. it can.

なお、ここで説明したリチウム金属二次電池の構成は、円筒型の二次電池に限らず、ラミネートフィルム型の二次電池に適用されてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。   Note that the configuration of the lithium metal secondary battery described here is not limited to the cylindrical secondary battery, and may be applied to a laminate film type secondary battery. In this case, the same effect can be obtained.

<3.二次電池の用途>
次に、上記した二次電池の適用例について説明する。
<3. Applications of secondary batteries>
Next, application examples of the above-described secondary battery will be described.

二次電池の用途は、その二次電池を駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして利用可能な機械、機器、器具、装置およびシステム(複数の機器などの集合体)などであれば、特に限定されない。電源として使用される二次電池は、主電源(優先的に使用される電源)でもよいし、補助電源(主電源に代えて、または主電源から切り換えて使用される電源)でもよい。二次電池を補助電源として使用する場合には、主電源の種類は二次電池に限られない。   The secondary battery can be used for machines, devices, instruments, devices, and systems (a collection of multiple devices) that can use the secondary battery as a power source for driving or a power storage source for storing power. There is no particular limitation. The secondary battery used as a power source may be a main power source (a power source used preferentially) or an auxiliary power source (a power source used in place of the main power source or switched from the main power source). When the secondary battery is used as an auxiliary power source, the type of the main power source is not limited to the secondary battery.

二次電池の用途は、例えば、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビおよび携帯用情報端末などの電子機器(携帯用電子機器を含む)である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。着脱可能な電源としてノート型パソコンなどに用いられる電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。もちろん、上記以外の用途でもよい。   Applications of the secondary battery are as follows, for example. Electronic devices (including portable electronic devices) such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, notebook computers, cordless phones, headphone stereos, portable radios, portable televisions, and portable information terminals. It is a portable living device such as an electric shaver. Storage devices such as backup power supplies and memory cards. Electric tools such as electric drills and electric saws. It is a battery pack used for a notebook computer or the like as a detachable power source. Medical electronic devices such as pacemakers and hearing aids. An electric vehicle such as an electric vehicle (including a hybrid vehicle). It is an electric power storage system such as a home battery system that stores electric power in case of an emergency. Of course, applications other than those described above may be used.

中でも、二次電池は、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器などに適用されることが有効である。優れた電池特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることで、有効に性能向上を図ることができるからである。なお、電池パックは、二次電池を用いた電源であり、いわゆる組電池などである。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動(走行)する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車(ハイブリッド自動車など)でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されているため、その電力を利用して家庭用の電気製品などを使用可能になる。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部(例えばドリルなど)が可動する工具である。電子機器は、二次電池を駆動用の電源(電力供給源)として各種機能を発揮する機器である。   Especially, it is effective that a secondary battery is applied to a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, an electronic device, and the like. This is because, since excellent battery characteristics are required, the performance can be effectively improved by using the secondary battery of the present technology. The battery pack is a power source using a secondary battery, and is a so-called assembled battery. An electric vehicle is a vehicle that operates (runs) using a secondary battery as a driving power source, and may be an automobile (such as a hybrid automobile) that includes a drive source other than the secondary battery as described above. The power storage system is a system that uses a secondary battery as a power storage source. For example, in a household power storage system, power is stored in a secondary battery, which is a power storage source, so that it is possible to use household electrical products using the power. An electric power tool is a tool in which a movable part (for example, a drill etc.) moves, using a secondary battery as a driving power source. An electronic device is a device that exhibits various functions using a secondary battery as a driving power source (power supply source).

ここで、二次電池のいくつかの適用例について具体的に説明する。なお、以下で説明する各適用例の構成は、あくまで一例であるため、その構成は、適宜変更可能である。   Here, some application examples of the secondary battery will be specifically described. In addition, since the structure of each application example demonstrated below is an example to the last, the structure can be changed suitably.

<3−1.電池パック(単電池)>
図5は、単電池を用いた電池パックの斜視構成を表しており、図6は、図5に示した電池パックのブロック構成を表している。なお、図5では、電池パックが分解された状態を示している。
<3-1. Battery pack (single cell)>
FIG. 5 shows a perspective configuration of a battery pack using single cells, and FIG. 6 shows a block configuration of the battery pack shown in FIG. FIG. 5 shows a state where the battery pack is disassembled.

ここで説明する電池パックは、1つの二次電池を用いた簡易型の電池パック(いわゆるソフトパック)であり、例えば、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。この電池パックは、例えば、図5に示したように、ラミネートフィルム型の二次電池である電源111と、その電源111に接続される回路基板116とを備えている。この電源111には、正極リード112および負極リード113が取り付けられている。   The battery pack described here is a simple battery pack (so-called soft pack) using one secondary battery, and is mounted, for example, on an electronic device typified by a smartphone. For example, as shown in FIG. 5, the battery pack includes a power supply 111 that is a laminate film type secondary battery, and a circuit board 116 connected to the power supply 111. A positive electrode lead 112 and a negative electrode lead 113 are attached to the power source 111.

電源111の両側面には、一対の粘着テープ118,119が貼り付けられている。回路基板116には、保護回路(PCM:Protection・Circuit・Module )が形成されている。この回路基板116は、タブ114を介して正極112に接続されていると共に、タブ115を介して負極リード113に接続されている。また、回路基板116は、外部接続用のコネクタ付きリード線117に接続されている。なお、回路基板116が電源111に接続された状態において、その回路基板116は、ラベル120および絶縁シート121により上下から保護されている。このラベル120が貼り付けられることで、回路基板116および絶縁シート121などは固定されている。   A pair of adhesive tapes 118 and 119 are attached to both side surfaces of the power source 111. A protection circuit (PCM: Protection, Circuit, Module) is formed on the circuit board 116. The circuit board 116 is connected to the positive electrode 112 through the tab 114 and is connected to the negative electrode lead 113 through the tab 115. The circuit board 116 is connected to a lead wire 117 with a connector for external connection. In the state where the circuit board 116 is connected to the power supply 111, the circuit board 116 is protected from above and below by the label 120 and the insulating sheet 121. By attaching the label 120, the circuit board 116, the insulating sheet 121, and the like are fixed.

また、電池パックは、例えば、図6に示しているように、電源111と、回路基板116とを備えている。回路基板116は、例えば、制御部121と、スイッチ部122と、PTC123と、温度検出部124とを備えている。電源111は、正極端子125および負極端子127を介して外部と接続可能であるため、その電源111は、正極端子125および負極端子127を介して充放電される。温度検出部124は、温度検出端子(いわゆるT端子)126を用いて温度を検出可能である。   Further, the battery pack includes a power source 111 and a circuit board 116 as shown in FIG. 6, for example. The circuit board 116 includes, for example, a control unit 121, a switch unit 122, a PTC 123, and a temperature detection unit 124. Since the power source 111 can be connected to the outside via the positive electrode terminal 125 and the negative electrode terminal 127, the power source 111 is charged / discharged via the positive electrode terminal 125 and the negative electrode terminal 127. The temperature detector 124 can detect the temperature using a temperature detection terminal (so-called T terminal) 126.

制御部121は、電池パック全体の動作(電源111の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、中央演算処理装置(CPU)およびメモリなどを含んでいる。   The control unit 121 controls the operation of the entire battery pack (including the usage state of the power supply 111), and includes, for example, a central processing unit (CPU) and a memory.

この制御部121は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達すると、スイッチ部122を切断させることで、電源111の電流経路に充電電流が流れないようにする。また、制御部121は、例えば、充電時において大電流が流れると、スイッチ部122を切断させて、充電電流を遮断する。   For example, when the battery voltage reaches the overcharge detection voltage, the control unit 121 disconnects the switch unit 122 so that the charging current does not flow through the current path of the power supply 111. For example, when a large current flows during charging, the control unit 121 disconnects the charging current by cutting the switch unit 122.

この他、制御部121は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達すると、スイッチ部122を切断させることで、電源111の電流経路に放電電流が流れないようにする。また、制御部121は、例えば、放電時において大電流が流れると、スイッチ部122を切断させて、放電電流を遮断する。   In addition, for example, when the battery voltage reaches the overdischarge detection voltage, the control unit 121 disconnects the switch unit 122 so that the discharge current does not flow in the current path of the power supply 111. For example, when a large current flows during discharging, the control unit 121 cuts off the switch unit 122 and cuts off the discharging current.

なお、二次電池の過充電検出電圧は、例えば、4.20V±0.05Vであると共に、過放電検出電圧は、例えば、2.4V±0.1Vである。   The overcharge detection voltage of the secondary battery is, for example, 4.20V ± 0.05V, and the overdischarge detection voltage is, for example, 2.4V ± 0.1V.

スイッチ部122は、制御部121の指示に応じて、電源111の使用状態(電源111と外部機器との接続の可否)を切り換えるものである。このスイッチ部122は、例えば、充電制御スイッチおよび放電制御スイッチなどを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチのそれぞれは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(MOSFET)などの半導体スイッチである。なお、充放電電流は、例えば、スイッチ部122のON抵抗に基づいて検出される。   The switch unit 122 switches the usage state of the power source 111 (whether the power source 111 can be connected to an external device) in accordance with an instruction from the control unit 121. The switch unit 122 includes, for example, a charge control switch and a discharge control switch. Each of the charge control switch and the discharge control switch is, for example, a semiconductor switch such as a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor. The charge / discharge current is detected based on, for example, the ON resistance of the switch unit 122.

温度検出部124は、電源111の温度を測定して、その測定結果を制御部121に出力するものであり、例えば、サーミスタなどの温度検出素子を含んでいる。なお、温度検出部124による測定結果は、異常発熱時において制御部121が充放電制御を行う場合や、制御部121が残容量の算出時において補正処理を行う場合などに用いられる。   The temperature detection unit 124 measures the temperature of the power supply 111 and outputs the measurement result to the control unit 121. For example, the temperature detection unit 124 includes a temperature detection element such as a thermistor. The measurement result by the temperature detection unit 124 is used when the control unit 121 performs charge / discharge control during abnormal heat generation, or when the control unit 121 performs correction processing when calculating the remaining capacity.

なお、回路基板116は、PTC123を備えていなくてもよい。この場合には、別途、回路基板116にPTC素子が付設されていてもよい。   The circuit board 116 may not include the PTC 123. In this case, a PTC element may be attached to the circuit board 116 separately.

<3−2.電池パック(組電池)>
図7は、組電池を用いた電池パックのブロック構成を表している。この電池パックは、例えば、プラスチック材料などにより形成された筐体60の内部に、制御部61と、電源62と、スイッチ部63と、電流測定部64と、温度検出部65と、電圧検出部66と、スイッチ制御部67と、メモリ68と、温度検出素子69と、電流検出抵抗70と、正極端子71および負極端子72とを備えている。
<3-2. Battery Pack (Battery)>
FIG. 7 shows a block configuration of a battery pack using an assembled battery. The battery pack includes, for example, a control unit 61, a power source 62, a switch unit 63, a current measurement unit 64, a temperature detection unit 65, and a voltage detection unit in a housing 60 formed of a plastic material. 66, a switch control unit 67, a memory 68, a temperature detection element 69, a current detection resistor 70, a positive terminal 71 and a negative terminal 72.

制御部61は、電池パック全体の動作(電源62の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源62は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この電源62は、例えば、2以上の二次電池を含む組電池であり、それらの二次電池の接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。一例を挙げると、電源62は、2並列3直列となるように接続された6つの二次電池を含んでいる。   The control unit 61 controls the operation of the entire battery pack (including the usage state of the power supply 62), and includes, for example, a CPU. The power source 62 includes one or more secondary batteries (not shown). The power source 62 is, for example, an assembled battery including two or more secondary batteries, and the connection form of these secondary batteries may be in series, in parallel, or a mixture of both. For example, the power source 62 includes six secondary batteries connected in two parallel three series.

スイッチ部63は、制御部61の指示に応じて電源62の使用状態(電源62と外部機器との接続の可否)を切り換えるものである。このスイッチ部63は、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオード(いずれも図示せず)などを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(MOSFET)などの半導体スイッチである。   The switch unit 63 switches the usage state of the power source 62 (whether or not the power source 62 can be connected to an external device) according to an instruction from the control unit 61. The switch unit 63 includes, for example, a charge control switch, a discharge control switch, a charging diode, a discharging diode (all not shown), and the like. The charge control switch and the discharge control switch are semiconductor switches such as a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor, for example.

電流測定部64は、電流検出抵抗70を用いて電流を測定して、その測定結果を制御部61に出力するものである。温度検出部65は、温度検出素子69を用いて温度を測定して、その測定結果を制御部61に出力する。この温度測定結果は、例えば、異常発熱時において制御部61が充放電制御を行う場合や、制御部61が残容量の算出時において補正処理を行う場合などに用いられる。電圧検出部66は、電源62中における二次電池の電圧を測定して、その測定電圧をアナログ−デジタル変換して制御部61に供給するものである。   The current measurement unit 64 measures current using the current detection resistor 70 and outputs the measurement result to the control unit 61. The temperature detection unit 65 measures the temperature using the temperature detection element 69 and outputs the measurement result to the control unit 61. This temperature measurement result is used, for example, when the control unit 61 performs charge / discharge control during abnormal heat generation, or when the control unit 61 performs correction processing when calculating the remaining capacity. The voltage detector 66 measures the voltage of the secondary battery in the power source 62, converts the measured voltage from analog to digital, and supplies the converted voltage to the controller 61.

スイッチ制御部67は、電流測定部64および電圧検出部66から入力される信号に応じて、スイッチ部63の動作を制御するものである。   The switch control unit 67 controls the operation of the switch unit 63 in accordance with signals input from the current measurement unit 64 and the voltage detection unit 66.

このスイッチ制御部67は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部63(充電制御スイッチ)を切断して、電源62の電流経路に充電電流が流れないように制御する。これにより、電源62では、放電用ダイオードを介して放電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部67は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断する。   For example, when the battery voltage reaches the overcharge detection voltage, the switch control unit 67 disconnects the switch unit 63 (charge control switch) and controls the charging current not to flow through the current path of the power source 62. . As a result, the power source 62 can only discharge through the discharging diode. Note that the switch control unit 67 cuts off the charging current when a large current flows during charging, for example.

また、スイッチ制御部67は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部63(放電制御スイッチ)を切断して、電源62の電流経路に放電電流が流れないようにする。これにより、電源62では、充電用ダイオードを介して充電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部67は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断する。   Further, the switch control unit 67 disconnects the switch unit 63 (discharge control switch) so that the discharge current does not flow in the current path of the power source 62 when the battery voltage reaches the overdischarge detection voltage, for example. . As a result, the power source 62 can only be charged via the charging diode. In addition, the switch control part 67 interrupts | blocks a discharge current, for example, when a big current flows at the time of discharge.

なお、二次電池では、例えば、過充電検出電圧は4.20V±0.05Vであり、過放電検出電圧は2.4V±0.1Vである。   In the secondary battery, for example, the overcharge detection voltage is 4.20 V ± 0.05 V, and the overdischarge detection voltage is 2.4 V ± 0.1 V.

メモリ68は、例えば、不揮発性メモリであるEEPROMなどである。このメモリ68には、例えば、制御部61により演算された数値や、製造工程段階で測定された二次電池の情報(例えば、初期状態の内部抵抗など)などが記憶されている。なお、メモリ68に二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部61が残容量などの情報を把握可能になる。   The memory 68 is, for example, an EEPROM that is a nonvolatile memory. The memory 68 stores, for example, numerical values calculated by the control unit 61, secondary battery information (for example, internal resistance in an initial state) measured in the manufacturing process stage, and the like. If the full charge capacity of the secondary battery is stored in the memory 68, the control unit 61 can grasp information such as the remaining capacity.

温度検出素子69は、電源62の温度を測定すると共にその測定結果を制御部61に出力するものであり、例えば、サーミスタなどである。   The temperature detection element 69 measures the temperature of the power source 62 and outputs the measurement result to the control unit 61, and is, for example, a thermistor.

正極端子71および負極端子72は、電池パックを用いて稼働される外部機器(例えばノート型のパーソナルコンピュータなど)や、電池パックを充電するために用いられる外部機器(例えば充電器など)などに接続される端子である。電源62の充放電は、正極端子71および負極端子72を介して行われる。   The positive electrode terminal 71 and the negative electrode terminal 72 are connected to an external device (for example, a notebook personal computer) operated using a battery pack, an external device (for example, a charger) used to charge the battery pack, or the like. Terminal. Charging / discharging of the power source 62 is performed via the positive terminal 71 and the negative terminal 72.

<3−3.電動車両>
図8は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。この電動車両は、例えば、金属製の筐体73の内部に、制御部74と、エンジン75と、電源76と、駆動用のモータ77と、差動装置78と、発電機79と、トランスミッション80およびクラッチ81と、インバータ82,83と、各種センサ84とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置78およびトランスミッション80に接続された前輪用駆動軸85および前輪86と、後輪用駆動軸87および後輪88とを備えている。
<3-3. Electric vehicle>
FIG. 8 shows a block configuration of a hybrid vehicle which is an example of an electric vehicle. This electric vehicle includes, for example, a control unit 74, an engine 75, a power source 76, a driving motor 77, a differential device 78, a generator 79, and a transmission 80 inside a metal casing 73. And a clutch 81, inverters 82 and 83, and various sensors 84. In addition, the electric vehicle includes, for example, a front wheel drive shaft 85 and a front wheel 86 connected to the differential device 78 and the transmission 80, and a rear wheel drive shaft 87 and a rear wheel 88.

この電動車両は、例えば、エンジン75またはモータ77のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン75は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン75を動力源とする場合、そのエンジン75の駆動力(回転力)は、例えば、駆動部である差動装置78、トランスミッション80およびクラッチ81を介して前輪86または後輪88に伝達される。なお、エンジン75の回転力は発電機79にも伝達され、その回転力を利用して発電機79が交流電力を発生させると共に、その交流電力はインバータ83を介して直流電力に変換され、電源76に蓄積される。一方、変換部であるモータ77を動力源とする場合、電源76から供給された電力(直流電力)がインバータ82を介して交流電力に変換され、その交流電力を利用してモータ77が駆動する。このモータ77により電力から変換された駆動力(回転力)は、例えば、駆動部である差動装置78、トランスミッション80およびクラッチ81を介して前輪86または後輪88に伝達される。   This electric vehicle can run, for example, using either the engine 75 or the motor 77 as a drive source. The engine 75 is a main power source, such as a gasoline engine. When the engine 75 is used as a power source, the driving force (rotational force) of the engine 75 is transmitted to the front wheels 86 or the rear wheels 88 via, for example, a differential device 78, a transmission 80, and a clutch 81 which are driving units. . The rotational force of the engine 75 is also transmitted to the generator 79, and the generator 79 generates AC power using the rotational force. The AC power is converted into DC power via the inverter 83, and the power source 76. On the other hand, when the motor 77 which is the conversion unit is used as a power source, the power (DC power) supplied from the power source 76 is converted into AC power via the inverter 82, and the motor 77 is driven using the AC power. . The driving force (rotational force) converted from electric power by the motor 77 is transmitted to the front wheels 86 or the rear wheels 88 via, for example, a differential device 78, a transmission 80, and a clutch 81, which are driving units.

なお、図示しない制動機構を介して電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ77に回転力として伝達され、その回転力を利用してモータ77が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ82を介して直流電力に変換され、その直流回生電力は電源76に蓄積されることが好ましい。   When the electric vehicle decelerates via a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration is transmitted as a rotational force to the motor 77, and the motor 77 generates AC power using the rotational force. Good. This AC power is preferably converted into DC power via the inverter 82, and the DC regenerative power is preferably stored in the power source 76.

制御部74は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源76は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この電源76は、外部電源と接続され、その外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積可能になっていてもよい。各種センサ84は、例えば、エンジン75の回転数を制御すると共に、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御するために用いられる。この各種センサ84は、例えば、速度センサ、加速度センサおよびエンジン回転数センサなどを含んでいる。   The control unit 74 controls the operation of the entire electric vehicle, and includes, for example, a CPU. The power source 76 includes one or more secondary batteries (not shown). The power source 76 may be connected to an external power source and can store power by receiving power supply from the external power source. The various sensors 84 are used, for example, to control the rotational speed of the engine 75 and to control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown). The various sensors 84 include, for example, a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.

なお、電動車両がハイブリッド自動車である場合について説明したが、その電動車両は、エンジン75を用いずに電源76およびモータ77だけを用いて作動する車両(電気自動車)でもよい。   Although the case where the electric vehicle is a hybrid vehicle has been described, the electric vehicle may be a vehicle (electric vehicle) that operates using only the power source 76 and the motor 77 without using the engine 75.

<3−4.電力貯蔵システム>
図9は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。この電力貯蔵システムは、例えば、一般住宅および商業用ビルなどの家屋89の内部に、制御部90と、電源91と、スマートメータ92と、パワーハブ93とを備えている。
<3-4. Power storage system>
FIG. 9 shows a block configuration of the power storage system. This power storage system includes, for example, a control unit 90, a power source 91, a smart meter 92, and a power hub 93 in a house 89 such as a general house and a commercial building.

ここでは、電源91は、例えば、家屋89の内部に設置された電気機器94に接続されていると共に、家屋89の外部に停車された電動車両96に接続可能である。また、電源91は、例えば、家屋89に設置された自家発電機95にパワーハブ93を介して接続されていると共に、スマートメータ92およびパワーハブ93を介して外部の集中型電力系統97に接続可能である。   Here, the power source 91 is connected to, for example, an electric device 94 installed in the house 89 and can be connected to an electric vehicle 96 stopped outside the house 89. The power source 91 is connected to, for example, a private generator 95 installed in a house 89 via a power hub 93 and can be connected to an external centralized power system 97 via a smart meter 92 and the power hub 93. is there.

なお、電気機器94は、例えば、1または2以上の家電製品を含んでおり、その家電製品は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビおよび給湯器などである。自家発電機95は、例えば、太陽光発電機および風力発電機などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。電動車両96は、例えば、電気自動車、電気バイクおよびハイブリッド自動車などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。集中型電力系統97は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所および風力発電所などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   The electrical device 94 includes, for example, one or more home appliances, and the home appliances are, for example, a refrigerator, an air conditioner, a television, and a water heater. The private generator 95 is, for example, any one type or two types or more of a solar power generator and a wind power generator. The electric vehicle 96 is, for example, any one type or two or more types of electric vehicles, electric motorcycles, hybrid vehicles, and the like. The centralized power system 97 is, for example, any one type or two or more types among a thermal power plant, a nuclear power plant, a hydroelectric power plant, and a wind power plant.

制御部90は、電力貯蔵システム全体の動作(電源91の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源91は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。スマートメータ92は、例えば、電力需要側の家屋89に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信可能である。これに伴い、スマートメータ92は、例えば、外部と通信しながら、家屋89における需要・供給のバランスを制御することで、効率的で安定したエネルギー供給を可能とする。   The control unit 90 controls the operation of the entire power storage system (including the usage state of the power supply 91), and includes, for example, a CPU. The power source 91 includes one or more secondary batteries (not shown). The smart meter 92 is, for example, a network-compatible power meter installed in a house 89 on the power demand side, and can communicate with the power supply side. Accordingly, for example, the smart meter 92 enables efficient and stable energy supply by controlling the balance between supply and demand in the house 89 while communicating with the outside.

この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統97からスマートメータ92およびパワーハブ93を介して電源91に電力が蓄積されると共に、独立電源である自家発電機95からパワーハブ93を介して電源91に電力が蓄積される。この電源91に蓄積された電力は、制御部91の指示に応じて電気機器94および電動車両96に供給されるため、その電気機器94が稼働可能になると共に、電動車両96が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源91を用いて、家屋89内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。   In this power storage system, for example, power is accumulated in the power source 91 from the centralized power system 97 that is an external power source via the smart meter 92 and the power hub 93, and from the private power generator 95 that is an independent power source via the power hub 93. Thus, electric power is accumulated in the power source 91. Since the electric power stored in the power supply 91 is supplied to the electric device 94 and the electric vehicle 96 in accordance with an instruction from the control unit 91, the electric device 94 can be operated and the electric vehicle 96 can be charged. . In other words, the power storage system is a system that makes it possible to store and supply power in the house 89 using the power source 91.

電源91に蓄積された電力は、任意に利用可能である。このため、例えば、電気使用料が安い深夜に集中型電力系統97から電源91に電力を蓄積しておき、その電源91に蓄積しておいた電力を電気使用料が高い日中に用いることができる。   The power stored in the power supply 91 can be used arbitrarily. For this reason, for example, power is stored in the power source 91 from the centralized power system 97 at midnight when the electricity usage fee is low, and the power stored in the power source 91 is used during the day when the electricity usage fee is high. it can.

なお、上記した電力貯蔵システムは、1戸(1世帯)ごとに設置されていてもよいし、複数戸(複数世帯)ごとに設置されていてもよい。   The power storage system described above may be installed for each house (one household), or may be installed for each of a plurality of houses (multiple households).

<3−5.電動工具>
図10は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体98の内部に、制御部99と、電源100とを備えている。この工具本体98には、例えば、可動部であるドリル部101が稼働(回転)可能に取り付けられている。
<3-5. Electric tool>
FIG. 10 shows a block configuration of the electric power tool. This electric tool is, for example, an electric drill, and includes a control unit 99 and a power supply 100 inside a tool main body 98 formed of a plastic material or the like. For example, a drill portion 101 which is a movable portion is attached to the tool body 98 so as to be operable (rotatable).

制御部99は、電動工具全体の動作(電源100の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源100は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この制御部99は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、電源100からドリル部101に電力を供給する。   The control part 99 controls operation | movement (including the use condition of the power supply 100) of the whole electric tool, and contains CPU etc., for example. The power supply 100 includes one or more secondary batteries (not shown). The control unit 99 supplies power from the power supply 100 to the drill unit 101 in response to an operation switch (not shown).

本技術の具体的な実施例について、詳細に説明する。   Specific examples of the present technology will be described in detail.

(実験例1〜6)
以下の手順により、試験用の二次電池として、図11に示したコイン型のリチウムイオン二次電池を作製した。この二次電池では、試験極51(正極)と対極53(負極)とがセパレータ55を介して積層されていると共に、試験極51が収容された外装缶52と対極53が収容された外装カップ54とがガスケット56を介してかしめられている。
(Experimental Examples 1-6)
The coin-type lithium ion secondary battery shown in FIG. 11 was produced as a test secondary battery by the following procedure. In this secondary battery, a test electrode 51 (positive electrode) and a counter electrode 53 (negative electrode) are laminated via a separator 55, and an outer can 52 in which the test electrode 51 is accommodated and an outer cup in which the counter electrode 53 is accommodated. 54 is caulked through a gasket 56.

試験極51を作製する場合には、最初に、原料として、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と、酸化イリジウム(IrO2 )と、酸化マンガン(MnO2 )とを準備した。続いて、原料を秤量したのち、その秤量物をエタノール湿式混合して、前駆体を得た。続いて、大気開放下において前駆体を焼成(950℃)したのち、その焼成物を炉内で徐冷した。この場合には、昇温速度=200℃/時間および保持時間=10時間とした。続いて、焼成物を粉砕して、リチウム含有化合物(Li2 Mnx Ir1-x 3 )を得た。このリチウム含有化合物の具体的な組成(xの値)は、表1に示した通りである。 In producing the test electrode 51, first, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), iridium oxide (IrO 2 ), and manganese oxide (MnO 2 ) were prepared as raw materials. Subsequently, after the raw materials were weighed, the weighed product was wet mixed with ethanol to obtain a precursor. Subsequently, after the precursor was fired (950 ° C.) under open air, the fired product was gradually cooled in a furnace. In this case, the heating rate was set to 200 ° C./hour and the holding time was set to 10 hours. Subsequently, the fired product was pulverized to obtain a lithium-containing compound (Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 ). The specific composition (value of x) of this lithium-containing compound is as shown in Table 1.

なお、リチウム含有化合物を得る場合には、最終的に得られるリチウム含有化合物の組成に応じて、原料の混合比(モル比)を調整した。Li2 IrO3 (x=0)を得る場合には、Li2 CO3 :IrO2 =1.05:1とした。Li2 Mn0.02Ir0.983 (x=0.02)を得る場合には、Li2 CO3 :IrO2 :MnO2 =1.05:0.98:0.02とした。Li2 Mn0.2 Ir0.8 3 (x=0.2)を得る場合には、Li2 CO3 :IrO2 :MnO2 =1.05:0.8:0.2とした。Li2 Mn0.4 Ir0.6 3 (x=0.4)を得る場合には、Li2 CO3 :IrO2 :MnO2 =1.05:0.6:0.4とした。Li2 Mn0.6 Ir0.4 3 (x=0.6)を得る場合には、Li2 CO3 :IrO2 :MnO2 =1.05:0.4:0.6とした。Li2 Mn0.8 Ir0.2 3 (x=0.8)を得る場合には、Li2 CO3 :IrO2 :MnO2 =1.05:0.2:0.8とした。 In addition, when obtaining a lithium containing compound, the mixing ratio (molar ratio) of the raw material was adjusted according to the composition of the lithium containing compound finally obtained. When Li 2 IrO 3 (x = 0) was obtained, Li 2 CO 3 : IrO 2 = 1.05: 1 was set. When Li 2 Mn 0.02 Ir 0.98 O 3 (x = 0.02) was obtained, Li 2 CO 3 : IrO 2 : MnO 2 = 1.05: 0.98: 0.02. When Li 2 Mn 0.2 Ir 0.8 O 3 (x = 0.2) was obtained, Li 2 CO 3 : IrO 2 : MnO 2 = 1.05: 0.8: 0.2 was set. When Li 2 Mn 0.4 Ir 0.6 O 3 (x = 0.4) was obtained, Li 2 CO 3 : IrO 2 : MnO 2 = 1.05: 0.6: 0.4 was set. In the case of obtaining Li 2 Mn 0.6 Ir 0.4 O 3 (x = 0.6), Li 2 CO 3 : IrO 2 : MnO 2 = 1.05: 0.4: 0.6 was set. In the case of obtaining Li 2 Mn 0.8 Ir 0.2 O 3 (x = 0.8), Li 2 CO 3 : IrO 2 : MnO 2 = 1.05: 0.2: 0.8.

SEM(走査型電子顕微鏡)/EDX(エネルギー分散型X線分光法)およびXRD(X線回折法)を用いて、上記した一連のリチウム含有化合物を分析した。この結果、SEM/EDX像およびXRDパターンから、各リチウム含有化合物は実質的に上記した組成を有する単一相であることが確認された。また、リチウム含有化合物の嵩密度を測定したところ、表1に示した結果が得られた。表1では、実験例3(x=0.2)のリチウム含有化合物の嵩密度を100として換算した値(換算値)を示している。なお、嵩密度の測定方法は、JIS K 1469に準拠する。   The series of lithium-containing compounds described above was analyzed using SEM (scanning electron microscope) / EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy) and XRD (X-ray diffraction). As a result, it was confirmed from the SEM / EDX image and the XRD pattern that each lithium-containing compound is substantially a single phase having the above-described composition. Moreover, when the bulk density of the lithium-containing compound was measured, the results shown in Table 1 were obtained. In Table 1, the value (converted value) converted into the bulk density of the lithium-containing compound of Experimental Example 3 (x = 0.2) as 100 is shown. In addition, the measuring method of a bulk density is based on JISK1469.

続いて、正極活物質(リチウム含有化合物)60質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)10質量部と、正極導電剤(黒鉛)30質量部とを混合して、正極合剤とした。ポリフッ化ビニリデンとしては、株式会社クレハ製#1300を用いると共に、黒鉛としては、ティムカル・グラファイト・アンド・カーボン社製SuperPを用いた。続いて、正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)に分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体(20μm厚の帯状アルミニウム箔)の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層を形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層を圧縮成型した。   Subsequently, 60 parts by mass of a positive electrode active material (lithium-containing compound), 10 parts by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride), and 30 parts by mass of a positive electrode conductive agent (graphite) were mixed to obtain a positive electrode mixture. . As polyvinylidene fluoride, # 1300 manufactured by Kureha Co., Ltd. was used, and SuperP manufactured by Timcal Graphite & Carbon Co. was used as graphite. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone) to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, a positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of a positive electrode current collector (20 μm-thick striped aluminum foil) using a coating apparatus, and then the positive electrode mixture slurry was dried to form a positive electrode active material layer. Finally, the positive electrode active material layer was compression molded using a roll press.

対極53としては、リチウム金属板を用いた。   As the counter electrode 53, a lithium metal plate was used.

電解液を調製する場合には、炭酸エチレン(EC)と炭酸ジメチル(DMC)との混合溶媒に電解質塩(LiPF6 )を溶解させた。この場合には、混合溶媒の混合比(体積比)をEC:DMC=30:70とすると共に、電解質塩の含有量を混合溶媒に対して1mol/kgとした。 In preparing the electrolytic solution, an electrolyte salt (LiPF 6 ) was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC). In this case, the mixing ratio (volume ratio) of the mixed solvent was EC: DMC = 30: 70, and the content of the electrolyte salt was 1 mol / kg with respect to the mixed solvent.

二次電池を組み立てる場合には、試験極51をペレット状に打ち抜いたのち、その試験極51を外装缶52に収容した。続いて、対極53をペレット状に打ち抜いたのち、その対極53を外装カップ54に収容した。続いて、セパレータ55(23μm厚の微多孔質ポリプロピレン微多孔質フィルム)を介して、外装缶52に収容された試験極51と外装カップ54に収容された対極53とを積層させたのち、ガスケット56を介して外装缶52および外装カップ54をかしめた。これにより、コイン型の二次電池が完成した。   When assembling the secondary battery, the test electrode 51 was punched into a pellet and the test electrode 51 was accommodated in an outer can 52. Subsequently, after punching the counter electrode 53 into a pellet, the counter electrode 53 was accommodated in the exterior cup 54. Subsequently, the test electrode 51 accommodated in the outer can 52 and the counter electrode 53 accommodated in the outer cup 54 are laminated via a separator 55 (a microporous polypropylene microporous film having a thickness of 23 μm), and then a gasket. The outer can 52 and the outer cup 54 were caulked through 56. Thereby, a coin-type secondary battery was completed.

この二次電池の電池特性として、初回容量特性およびサイクル特性を調べたところ、表1に示した結果が得られた。   As the battery characteristics of the secondary battery, the initial capacity characteristics and the cycle characteristics were examined. The results shown in Table 1 were obtained.

初回容量特性を調べる場合には、最初に、電池状態を安定化させるために、常温環境中(23℃)において二次電池を1サイクル充放電させた。続いて、同環境中において再び二次電池を充放電させて、2サイクル目の放電容量(初回容量:mAh)を測定した。なお、充電時には、0.47mA/cm2 の電流密度で電池電圧が4.35Vに到達するまで充電したのち、その電池電圧のままで電流密度が0.047mA/cm2 に到達するまで充電した。放電時には、0.47mA/cm2 の電流密度で電池電圧が2Vに到達するまで放電した。 When examining the initial capacity characteristics, first, in order to stabilize the battery state, the secondary battery was charged and discharged in one cycle in a normal temperature environment (23 ° C.). Subsequently, the secondary battery was charged and discharged again in the same environment, and the discharge capacity at the second cycle (initial capacity: mAh) was measured. At the time of charging, then the battery voltage at a current density of 0.47mA / cm 2 was charged until it reaches the 4.35V, was charged until the current density remains the battery voltage reaches 0.047mA / cm 2 . During discharging, discharging was performed at a current density of 0.47 mA / cm 2 until the battery voltage reached 2V.

サイクル特性を調べる場合には、上記した初回容量特性を調べる場合と同様の手順により、2サイクル目の放電容量を測定したのち、同環境中において同充放電条件でサイクル数の合計が25サイクルに到達するまで二次電池を充放電させて、25サイクル目の放電容量を測定した。これらの測定結果から、容量維持率(%)=(25サイクル放電容量/2サイクル目の放電容量)×100を算出した。   When examining the cycle characteristics, the discharge capacity at the second cycle is measured by the same procedure as that for examining the initial capacity characteristics described above, and then the total number of cycles is 25 cycles under the same charge / discharge conditions in the same environment. The secondary battery was charged and discharged until it reached, and the discharge capacity at the 25th cycle was measured. From these measurement results, capacity retention ratio (%) = (25th cycle discharge capacity / second cycle discharge capacity) × 100 was calculated.

Figure 2015156280
Figure 2015156280

初回容量および容量維持率は、リチウム含有化合物の組成に応じて大きく変動した。   The initial capacity and capacity retention ratio varied greatly depending on the composition of the lithium-containing compound.

詳細には、リチウム含有化合物がマンガンを構成元素として含んでいない場合(実験例1)には、初回容量および容量維持率がいずれも低くなった。   Specifically, when the lithium-containing compound did not contain manganese as a constituent element (Experimental Example 1), both the initial capacity and the capacity retention rate were low.

また、リチウム含有化合物がマンガンを構成元素として含んでいても、そのマンガンの含有量が多すぎる場合(実験例6)には、初回容量が低くなるだけでなく、容量維持率が激減した。   Further, even when the lithium-containing compound contains manganese as a constituent element, when the manganese content is too large (Experimental Example 6), not only the initial capacity is lowered, but also the capacity retention rate is drastically reduced.

これに対して、リチウム含有化合物がマンガンを構成元素として含んでおり、そのマンガンの含有量が適量である場合(実験例2〜5)には、初回容量およびサイクル容量がいずれも高くなった。このマンガンの含有量が適量である場合とは、xが0<x≦0.6を満たす場合であり、好ましくは0.02≦x≦0.6を満たす場合であった。   On the other hand, when the lithium-containing compound contains manganese as a constituent element and the manganese content is appropriate (Experimental Examples 2 to 5), both the initial capacity and the cycle capacity were high. The case where the manganese content is an appropriate amount is a case where x satisfies 0 <x ≦ 0.6, and preferably a case where 0.02 ≦ x ≦ 0.6.

なお、xが0<x≦0.6を満たしていると、高い嵩密度が得られ、より具体的には、x=0の場合と同等の嵩密度が維持された。   When x satisfies 0 <x ≦ 0.6, a high bulk density is obtained, and more specifically, a bulk density equivalent to that when x = 0 is maintained.

表1の結果から、正極がLi2 Mnx Ir1-x 3 (0<x≦0.6)で表されるリチウム含有化合物を含んでいると、初回容量特性およびサイクル特性が改善された。よって、優れた電池特性が得られた。 From the results in Table 1, when the positive electrode contains a lithium-containing compound represented by Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (0 <x ≦ 0.6), the initial capacity characteristics and the cycle characteristics are improved. . Therefore, excellent battery characteristics were obtained.

以上、実施形態および実施例を挙げながら本技術を説明したが、本技術は実施形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。   As mentioned above, although this technique was demonstrated, giving an embodiment and an Example, this technique is not limited to the aspect demonstrated in embodiment and an Example, A various deformation | transformation is possible.

例えば、電池構造が円筒型およびラミネートフィルム型である場合を例に挙げると共に、電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これらに限られない。本技術の二次電池は、角型、コイン型およびボタン型などの他の電池構造を有する場合や、電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合に関しても、同様に適用可能である。   For example, the case where the battery structure is a cylindrical type and the laminate film type is described as an example, and the case where the battery element has a winding structure is described as an example, but the present invention is not limited thereto. The secondary battery according to the present technology can be similarly applied to a case where other battery structures such as a square shape, a coin shape, and a button shape are provided, and a case where a battery element has another structure such as a laminated structure.

また、例えば、電極反応物質は、ナトリウム(Na)およびカリウム(K)などの他の1族元素でもよいし、マグネシウムおよびカルシウムなどの2族元素でもよいし、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。本技術の効果は、電極反応物質の種類に依存せずに得られるはずであるため、その電極反応物質の種類を変更しても同様の効果を得ることができる。   Further, for example, the electrode reactant may be another group 1 element such as sodium (Na) and potassium (K), a group 2 element such as magnesium and calcium, or another light metal such as aluminum. Since the effect of the present technology should be obtained without depending on the type of the electrode reactant, the same effect can be obtained even if the type of the electrode reactant is changed.

なお、本技術は、以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
二次電池。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
(2)
前記xは、0.02≦x≦0.6を満たす、
上記(1)に記載の二次電池。
(3)
前記リチウム含有化合物は、Li2 Mn0.02Ir0.983 、Li2 Mn0.2 Ir0.8 3 、Li2 Mn0.4 Ir0.6 3 およびLi2 Mn0.6 Ir0.4 3 のうちの少なくとも1種を含む、
上記(1)または(2)に記載の二次電池。
(4)
リチウム二次電池である、
上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の二次電池。
(5)
式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
二次電池用電極。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
(6)
式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
二次電池用活物質。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
(7)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池の動作を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備えた、電池パック。
(8)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備えた、電動車両。
(9)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される1または2以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備えた、電力貯蔵システム。
(10)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備えた、電動工具。
(11)
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池を電力供給源として備えた、電子機器。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
An electrolyte is provided together with the positive electrode and the negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Secondary battery.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
(2)
X satisfies 0.02 ≦ x ≦ 0.6.
The secondary battery as described in said (1).
(3)
The lithium-containing compound includes at least one of Li 2 Mn 0.02 Ir 0.98 O 3 , Li 2 Mn 0.2 Ir 0.8 O 3 , Li 2 Mn 0.4 Ir 0.6 O 3 and Li 2 Mn 0.6 Ir 0.4 O 3 .
The secondary battery according to (1) or (2) above.
(4)
Lithium secondary battery,
The secondary battery according to any one of (1) to (3).
(5)
Including a lithium-containing compound represented by formula (1),
Secondary battery electrode.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
(6)
Including a lithium-containing compound represented by formula (1),
Active material for secondary batteries.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
(7)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
A control unit for controlling the operation of the secondary battery;
A battery pack comprising: a switch unit that switches the operation of the secondary battery in accordance with an instruction from the control unit.
(8)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
A converter that converts electric power supplied from the secondary battery into driving force;
A drive unit that drives according to the driving force;
An electric vehicle comprising: a control unit that controls the operation of the secondary battery.
(9)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
One or more electric devices supplied with power from the secondary battery;
And a control unit that controls power supply from the secondary battery to the electrical device.
(10)
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above;
And a movable part to which electric power is supplied from the secondary battery.
(11)
An electronic device comprising the secondary battery according to any one of (1) to (4) as a power supply source.

11…電池缶、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、36…電解質層、40…外装部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode collection Electrical body, 22B, 34B ... negative electrode active material layer, 23, 35 ... separator, 36 ... electrolyte layer, 40 ... exterior member.

Claims (11)

正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
二次電池。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
An electrolyte is provided together with the positive electrode and the negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Secondary battery.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
前記xは、0.02≦x≦0.6を満たす、
請求項1記載の二次電池。
X satisfies 0.02 ≦ x ≦ 0.6.
The secondary battery according to claim 1.
前記リチウム含有化合物は、Li2 Mn0.02Ir0.983 、Li2 Mn0.2 Ir0.8 3 、Li2 Mn0.4 Ir0.6 3 およびLi2 Mn0.6 Ir0.4 3 のうちの少なくとも1種を含む、
請求項1記載の二次電池。
The lithium-containing compound includes at least one of Li 2 Mn 0.02 Ir 0.98 O 3 , Li 2 Mn 0.2 Ir 0.8 O 3 , Li 2 Mn 0.4 Ir 0.6 O 3 and Li 2 Mn 0.6 Ir 0.4 O 3 .
The secondary battery according to claim 1.
リチウム二次電池である、
請求項1記載の二次電池。
Lithium secondary battery,
The secondary battery according to claim 1.
式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
二次電池用電極。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
Including a lithium-containing compound represented by formula (1),
Secondary battery electrode.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
二次電池用活物質。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
Including a lithium-containing compound represented by formula (1),
Active material for secondary batteries.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
二次電池と、
その二次電池の動作を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
電池パック。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
A secondary battery,
A control unit for controlling the operation of the secondary battery;
A switch unit for switching the operation of the secondary battery according to an instruction of the control unit,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Battery pack.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
電動車両。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
A secondary battery,
A converter that converts electric power supplied from the secondary battery into driving force;
A drive unit that drives according to the driving force;
A control unit for controlling the operation of the secondary battery,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Electric vehicle.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される1または2以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
電力貯蔵システム。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
A secondary battery,
One or more electric devices supplied with power from the secondary battery;
A control unit for controlling power supply from the secondary battery to the electrical device,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Power storage system.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
電動工具。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
A secondary battery,
A movable part to which electric power is supplied from the secondary battery,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Electric tool.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極は、式(1)で表されるリチウム含有化合物を含む、
電子機器。
Li2 Mnx Ir1-x 3 ・・・(1)
(xは、0<x≦0.6を満たす。)
A secondary battery is provided as a power supply source,
The secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode includes a lithium-containing compound represented by the formula (1).
Electronics.
Li 2 Mn x Ir 1-x O 3 (1)
(X satisfies 0 <x ≦ 0.6)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017191662A (en) * 2016-04-11 2017-10-19 ソニー株式会社 Secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, electric power tool and electronic device
JPWO2017094381A1 (en) * 2015-12-03 2018-07-05 株式会社村田製作所 Secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, electric tool and electronic device
CN115057416A (en) * 2022-06-14 2022-09-16 国网湖北省电力有限公司黄石供电公司 LiIrSeO electrode material and preparation method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017094381A1 (en) * 2015-12-03 2018-07-05 株式会社村田製作所 Secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, electric tool and electronic device
JP2017191662A (en) * 2016-04-11 2017-10-19 ソニー株式会社 Secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, electric power tool and electronic device
CN115057416A (en) * 2022-06-14 2022-09-16 国网湖北省电力有限公司黄石供电公司 LiIrSeO electrode material and preparation method thereof
CN115057416B (en) * 2022-06-14 2024-03-26 国网湖北省电力有限公司黄石供电公司 LiIrSeO electrode material and preparation method thereof

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