JP2016024987A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents

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健太 石井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous secondary battery having both of a high energy density and a high-rate cycle characteristics by preventing the outflow of a nonaqueous electrolyte from an electrode body.SOLUTION: The present invention provides a nonaqueous secondary battery which comprises an electrode body having positive and negative electrode opposed to each other, provided that the positive electrode has a positive electrode active material layer and the negative electrode has a negative electrode active material layer. One of the positive and negative electrode active material layers is larger than the other electrode active material layer in area. The active material layer of each of the positive and negative electrodes has an opposing portion which is opposed to that of the active material layer of the other electrode. The active material layer larger in area has a non-opposing portion which is not opposed to the active material layer of the other electrode. As to the opposing portions, the apparent volume of the positive electrode active material layer is substantially equal to that of the negative electrode active material layer. In a range of SOC which is supposed in normal use of the battery, the porosity Pp (vol.%) of the positive electrode active material layer and the porosity Pn (vol.%) of the negative electrode active material layer satisfy the following condition: |Pp-Pn|≤4.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、非水電解液を備えた二次電池(非水系二次電池)に関する。   The present invention relates to a secondary battery (non-aqueous secondary battery) provided with a non-aqueous electrolyte.

非水系二次電池の典型的な構成では、正極および負極に、電荷担体を可逆的に吸蔵・放出し得る材料(活物質)を主体とする活物質層が備えられている。該活物質層には空隙が形成されており、かかる空隙に含浸された非水電解液を介して電荷担体が正負極間を行き来することにより充放電が行われる。   In a typical configuration of a nonaqueous secondary battery, an active material layer mainly composed of a material (active material) capable of reversibly occluding and releasing charge carriers is provided on a positive electrode and a negative electrode. Voids are formed in the active material layer, and charge and discharge are performed by the charge carriers moving between the positive and negative electrodes through the nonaqueous electrolytic solution impregnated in the gaps.

ところで、非水系二次電池の用途によっては、例えば2C(特には5C)以上のハイレートで瞬間的に大電流を流す充放電が繰り返される場合がある。このような電池では充放電(電荷担体の移動)に伴う活物質層の負荷が大きく、例えば活物質の膨張収縮に伴うポンプ効果によって電極体から非水電解液が押し出されることがある。かかる態様での使用を繰り返すと、一方の電極側でいわゆる液枯れが生じたり、非水電解液中の電荷担体の濃度にムラが生じたりすることがある。その結果、電荷担体の移動に伴う負荷が増大し、電池の内部抵抗が上昇することがある。
これに対処する技術として、例えば特許文献1には、正極の空隙率を30〜50%とし、且つ負極の空隙率を20〜30%とすることで、ハイレート放電時に電極で非水電解液が不足することを抑制してハイレート劣化の防止を図ることが記載されている。なお、その他、活物質の体積変化やセパレータの空隙率に関連する先行技術文献として、特許文献2、3がある。
By the way, depending on the use of the non-aqueous secondary battery, for example, charging / discharging in which a large current is instantaneously supplied at a high rate of 2C (particularly 5C) or more may be repeated. In such a battery, the load of the active material layer accompanying charge / discharge (transfer of charge carriers) is large, and the nonaqueous electrolyte solution may be pushed out of the electrode body due to, for example, a pump effect accompanying expansion and contraction of the active material. If the use in such a mode is repeated, so-called liquid withering may occur on one electrode side, or the concentration of charge carriers in the non-aqueous electrolyte may become uneven. As a result, the load accompanying the movement of the charge carriers increases, and the internal resistance of the battery may increase.
As a technique for coping with this, for example, Patent Document 1 discloses that the non-aqueous electrolyte is used at the electrode during high-rate discharge by setting the porosity of the positive electrode to 30 to 50% and the porosity of the negative electrode to 20 to 30%. It is described that the shortage is suppressed and high rate deterioration is prevented. In addition, Patent Documents 2 and 3 are other prior art documents related to the volume change of the active material and the porosity of the separator.

特開2010−225366号公報JP 2010-225366 A 特開2012−123968号公報JP 2012-123968 A 特開2013−016523号公報JP2013-016523A

しかしながら、上記技術を高エネルギー密度と高入出力密度の両立が要求される電池(例えば車載用電池)に適用する場合、更なる改善の余地が認められた。すなわち、活物質は充放電に伴って膨張収縮を繰り返すことから、活物質層の空隙率は電池の充電状態によって大きく変化し得る。このため、電池の充電率(SOC;State of Charge)を考慮しない状態で活物質層の空隙率を規定しても電極体からの非水電解液の流出を十分に防止できない場合があった。また、例えば一方の活物質層の空隙率を大きくしすぎると正負極の容量のバランスが崩れてエネルギー密度が低下することもあった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極体からの非水電解液の流出を的確に防止して、高いエネルギー密度とハイレートサイクル特性とを兼ね備える非水系二次電池を提供することにある。
However, when the above technique is applied to a battery (for example, a vehicle-mounted battery) that requires both high energy density and high input / output density, there is room for further improvement. That is, since the active material repeatedly expands and contracts with charge and discharge, the porosity of the active material layer can vary greatly depending on the state of charge of the battery. For this reason, even if the porosity of the active material layer is defined without considering the state of charge (SOC) of the battery, the outflow of the nonaqueous electrolyte from the electrode body may not be sufficiently prevented. For example, if the porosity of one of the active material layers is too large, the balance between the positive and negative electrode capacities may be lost and the energy density may be reduced.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent the outflow of the nonaqueous electrolyte from the electrode body accurately, and to combine the high energy density and the high rate cycle characteristics with a nonaqueous secondary battery. Is to provide.

本発明者は様々な角度から検討を行い、上記課題を解決するには、電池を使用するSOCの範囲にわたって正極活物質層と負極活物質層の空孔容積の差を小さく維持することが重要との結論に至った。そして、更なる鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。
すなわち、本発明により、正極活物質層を有する正極と負極活物質層を有する負極とが絶縁された状態で対向してなる電極体と、非水電解液と、を備える非水系二次電池が提供される。上記正極活物質層および上記負極活物質層のいずれか一方は他方よりも面積が広く、上記正負極の活物質層はそれぞれ相手方の活物質層と対向する対向部を有し、さらに面積の広い方の活物質層は相手方の活物質層と対向しない非対向部を有している。また、上記対向部において、上記正極活物質層の見かけ体積と上記負極活物質層の見かけ体積とが略等しい。また、電池の通常の使用において想定されるSOCの範囲において、上記正極活物質層の多孔度Pp(体積%)と上記負極活物質層の多孔度Pn(体積%)とが、次の関係式:|Pp−Pn|≦4;を満たしている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has studied to maintain the small difference in the pore volume between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer over the SOC range in which the battery is used. I came to the conclusion. Then, after further intensive studies, the present invention was completed.
That is, according to the present invention, there is provided a non-aqueous secondary battery comprising an electrode body formed by opposing a positive electrode having a positive electrode active material layer and a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a non-aqueous electrolyte. Provided. Either one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer has a larger area than the other, and each of the active material layers of the positive and negative electrodes has a facing portion facing the counterpart active material layer, and has a larger area. The other active material layer has a non-opposing portion that does not face the other active material layer. Moreover, in the said opposing part, the apparent volume of the said positive electrode active material layer and the apparent volume of the said negative electrode active material layer are substantially equal. Further, in the SOC range assumed in normal use of the battery, the porosity Pp (volume%) of the positive electrode active material layer and the porosity Pn (volume%) of the negative electrode active material layer are expressed by the following relational expression. : | Pp−Pn | ≦ 4 is satisfied.

上記構成とすることで、高容量を確保しつつ、充放電時における正負極の空孔容積(見かけ体積と多孔度の積、つまり空孔容積=見かけ体積×多孔度)の差を小さく抑えることができ、活物質の膨張に伴う正負極活物質層からの非水電解液の流出を防止することができる。その結果、ハイレート充放電を繰り返しても抵抗の増大が少なく、高いエネルギー密度とハイレートサイクル特性とを兼ね備える非水系二次電池を実現することができる。   By adopting the above configuration, the difference between the positive and negative electrode pore volumes (the product of the apparent volume and the porosity, that is, the pore volume = apparent volume × porosity) during charge / discharge can be kept small while securing a high capacity. And the outflow of the non-aqueous electrolyte from the positive and negative electrode active material layers accompanying the expansion of the active material can be prevented. As a result, a non-aqueous secondary battery having both a high energy density and high rate cycle characteristics can be realized with little increase in resistance even when high rate charge / discharge is repeated.

なお、「活物質層の見かけ体積」は、平面視での面積(cm)と厚み(cm)との積によって算出することができる。具体的には、まずSOC0%(完全放電)の状態に調整した電池を解体して電極を取り出し、打ち抜き機やカッター等で正方形や長方形に切りだす。次に、切り出した電極の活物質層部分について、平面視における面積(cm)を計測する。次に、マイクロメータや厚み計により活物質層部分の厚み(cm)を計測する。そして、これらの値を乗ずることで「活物質層の見かけ体積」を算出することができる。
また、電池のSOCが0%の状態(例えば電池構築時や完全放電状態)における「多孔度」は、上記活物質層の見かけの体積から活物質層の構成材料の全体積を差し引いて空孔容積を求め、これを上記見かけの体積で除して100倍することにより算出することができる。また、その他のSOC(充電状態)における「多孔度」は、X線結晶構造解析(XRD;X-ray diffraction)を用いて、上記SOC0%の状態(基準)からの体積増加率(変化率)を算出し、把握することができる。具体的な測定・算出方法については、実施例で詳しく述べる。
また、本明細書において「電池の通常の使用において想定されるSOCの範囲」(以下、単に「使用SOC範囲」ということがある。)とは、電池の初期充電容量を100%(すなわち満充電状態)としたときの電池のSOC(充電率)の範囲であり、典型的には、SOC0%を下回らない(例えばSOC10%を下回らない)、あるいはSOC100%を上回らない(例えばSOC90%を上回らない)範囲として、使用用途等に応じて適宜決定される。一例として、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両駆動用電源の用途では、使用SOC範囲を、例えばSOC15%〜85%とするとよい。
The “apparent volume of the active material layer” can be calculated by the product of the area (cm 2 ) and the thickness (cm) in plan view. Specifically, first, a battery adjusted to a SOC of 0% (complete discharge) is disassembled, an electrode is taken out, and cut into a square or a rectangle with a punching machine or a cutter. Next, about the active material layer part of the cut-out electrode, the area (cm < 2 >) in planar view is measured. Next, the thickness (cm) of the active material layer portion is measured with a micrometer or a thickness meter. Then, by multiplying these values, the “apparent volume of the active material layer” can be calculated.
In addition, the “porosity” in a state where the SOC of the battery is 0% (for example, when the battery is built or in a completely discharged state) It can be calculated by determining the volume and dividing this by the apparent volume and multiplying by 100. In addition, “porosity” in other SOCs (charged state) is the volume increase rate (change rate) from the SOC 0% state (reference) using X-ray crystal structure analysis (XRD; X-ray diffraction). Can be calculated and grasped. Specific measurement / calculation methods will be described in detail in Examples.
In addition, in this specification, “SOC range assumed in normal use of a battery” (hereinafter, simply referred to as “used SOC range”) means that the initial charge capacity of the battery is 100% (that is, full charge). State), typically the SOC (charge rate) range of the battery does not fall below 0% SOC (for example, does not fall below 10% SOC) or does not exceed 100% SOC (eg, does not exceed 90% SOC). ) The range is appropriately determined according to the intended use. As an example, in an application of a power source for driving a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle (PHV), the used SOC range may be, for example, SOC 15% to 85%.

エネルギー密度を使用SOC範囲において上記関係式を維持する、すなわち高いエネルギー密度を維持しつつ正負極活物質層間の多孔度の差をより小さく保つには、多孔度の絶対値と、充放電に伴う多孔度の変化率と、の両方の調整が重要である。かかる観点から、
好適な一態様では、上記正極の初期充電容量Cp(Ah)に対する上記負極の初期充電容量Cn(Ah)の比(Cn/Cp)が1.25以上1.3以下である。
好適な他の一態様では、上記使用SOC範囲において、最もSOCの低い状態から最もSOCの高い状態まで変化させた際の、上記Pnの最大値と最小値の差が3体積%以下である。
好適な他の一態様では、上記非水系二次電池のSOCが0%の状態(例えば充放電前)において、上記Ppと上記Pnとが、次の関係:|Pp−Pn|≦1;を満たしている。
これらのうち1つまたは2つ以上を満たすことで、使用SOC範囲において正負極の空孔容積の差をより安定的に小さく抑えることができる。
In order to maintain the above relational expression in the SOC range in which the energy density is used, that is, to maintain a high energy density and to keep the difference in porosity between the positive and negative electrode active material layers smaller, the absolute value of the porosity and the charge / discharge It is important to adjust both the rate of change of porosity. From this point of view,
In a preferred embodiment, the ratio (Cn / Cp) of the initial charge capacity Cn (Ah) of the negative electrode to the initial charge capacity Cp (Ah) of the positive electrode is 1.25 or more and 1.3 or less.
In another preferred aspect, the difference between the maximum value and the minimum value of Pn when the SOC is changed from the lowest SOC state to the highest SOC state is 3% by volume or less.
In another preferred embodiment, when the SOC of the non-aqueous secondary battery is 0% (for example, before charge and discharge), the Pp and the Pn have the following relationship: | Pp−Pn | ≦ 1; Satisfies.
By satisfying one or more of these, it is possible to more stably suppress the difference in positive and negative electrode pore volumes in the SOC range used.

なお、「正極の初期充電容量Cp(Ah)」は、電池内に含まれる(正極の作製に使用される)正極活物質の質量(g)と、当該正極活物質の単位質量当たりの理論容量(Ah/g)との積によって算出することができる。また、正極活物質の単位質量当たりの理論容量は、例えば以下のように測定することができる。先ず、測定対象たる正極活物質を用いて正極(作用極)を作製し、金属リチウム箔(対極)と対向するように試験用セル内に配置し、そこに非水電解液を注液して二極式セルを構築する。次に、25℃の温度環境下で、作用極−対極間の電圧が4.2Vとなるまで0.1Cのレートで定電流(CC)充電を行った後、当該電圧で15時間または充電レートが0.01Cとなるまでのいずれかの条件を満たすまで定電圧(CV)充電を行う。このときのCCCV充電容量(Ah)を、セルに含まれる(正極の作製に使用される)正極活物質の質量(g)で除して、正極活物質の単位質量当たりの理論容量(Ah/g)を求めることができる。一例として、LiNi0.33Co0.33Mn0.33の単位質量当たりの理論容量は、凡そ170mAh/gである。
「負極の初期充電容量Cn(Ah)」は、上記正極の場合と同様に、電池内に含まれる(負極の作製に使用される)負極活物質の質量(g)と、当該負極活物質の単位質量当たりの理論容量(Ah/g)との積によって算出することができる。また、負極活物質の単位質量当たりの理論容量は、例えば以下のように測定することができる。先ず、測定対象たる負極活物質を用いて負極(作用極)を作製し、金属リチウム箔(対極)と対向するように試験用セル内に配置し、そこに非水電解液を注液して二極式セルを構築する。次に、25℃の温度環境下で、作用極−対極間の電圧が0.01V(10mV)となるまで0.1Cのレートで定電流(CC)充電を行った後、当該電圧で15時間または充電レートが0.01Cとなるまでのいずれかの条件を満たすまで定電圧(CV)充電を行う。このときのCCCV充電容量(Ah)を、セルに含まれる(負極の作製に使用される)負極活物質の質量(g)で除して、負極活物質の単位質量当たりの理論容量(Ah/g)を求めることができる。一例として、黒鉛系炭素材料の単位質量当たりの理論容量は、凡そ360mAh/gである。
The “positive charge capacity Cp (Ah) of the positive electrode” is the mass (g) of the positive electrode active material (used for producing the positive electrode) contained in the battery and the theoretical capacity per unit mass of the positive electrode active material. It can be calculated by the product of (Ah / g). The theoretical capacity per unit mass of the positive electrode active material can be measured, for example, as follows. First, a positive electrode (working electrode) is prepared using a positive electrode active material to be measured, placed in a test cell so as to face a metal lithium foil (counter electrode), and a nonaqueous electrolytic solution is injected therein. Build a bipolar cell. Next, under a temperature environment of 25 ° C., after performing constant current (CC) charging at a rate of 0.1 C until the voltage between the working electrode and the counter electrode becomes 4.2 V, the voltage is charged for 15 hours or charging rate. The constant voltage (CV) charging is performed until one of the conditions until the temperature reaches 0.01 C is satisfied. The CCCV charge capacity (Ah) at this time is divided by the mass (g) of the positive electrode active material (used for producing the positive electrode) contained in the cell, and the theoretical capacity per unit mass of the positive electrode active material (Ah / g) can be determined. As an example, the theoretical capacity per unit mass of LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 is approximately 170 mAh / g.
“Initial charge capacity Cn (Ah) of the negative electrode” is the same as in the case of the positive electrode described above. The mass (g) of the negative electrode active material (used for producing the negative electrode) contained in the battery and the negative electrode active material It can be calculated by the product of the theoretical capacity per unit mass (Ah / g). The theoretical capacity per unit mass of the negative electrode active material can be measured, for example, as follows. First, a negative electrode (working electrode) is prepared using a negative electrode active material to be measured, placed in a test cell so as to face a metal lithium foil (counter electrode), and a non-aqueous electrolyte is injected therein. Build a bipolar cell. Next, under a temperature environment of 25 ° C., constant current (CC) charging was performed at a rate of 0.1 C until the voltage between the working electrode and the counter electrode reached 0.01 V (10 mV), and then the voltage was applied for 15 hours. Alternatively, constant voltage (CV) charging is performed until one of the conditions until the charging rate reaches 0.01 C is satisfied. The CCCV charge capacity (Ah) at this time is divided by the mass (g) of the negative electrode active material (used for production of the negative electrode) contained in the cell, and the theoretical capacity per unit mass of the negative electrode active material (Ah / g) can be determined. As an example, the theoretical capacity per unit mass of the graphite-based carbon material is approximately 360 mAh / g.

充電時の電極体内の様子を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the mode in the electrode body at the time of charge. 一実施形態に係る非水系二次電池を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the non-aqueous secondary battery which concerns on one Embodiment. 実施例1に係る、電池の充電状態(SOC)と正負極の多孔度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the charge condition (SOC) of a battery based on Example 1, and the porosity of a positive / negative electrode. 比較例1に係る、電池の充電状態(SOC)と正負極の多孔度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the charge condition (SOC) of a battery and the porosity of positive and negative electrodes according to Comparative Example 1. 正負極の多孔度の最大差の絶対値(|Pp-Pn|)と10000サイクル後の抵抗増加率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the absolute value (| Pp-Pn |) of the maximum difference of the porosity of positive and negative electrodes, and the resistance increase rate after 10,000 cycles.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項(例えば活物質層の性状)以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けない電池の構成要素や一般的な製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. It should be noted that matters other than the matters specifically mentioned in the present specification (for example, properties of the active material layer) and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, battery components and general features that do not characterize the present invention) A simple manufacturing process) can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.

≪非水系二次電池≫
ここに開示される非水系二次電池は、正極活物質層を有する正極と負極活物質層を有する負極とが絶縁された状態で(典型的にはセパレータを介して)対向してなる電極体と、非水電解液と、を備えている。以下、各構成要素について順に説明する。
≪Non-aqueous secondary battery≫
The non-aqueous secondary battery disclosed herein is an electrode body in which a positive electrode having a positive electrode active material layer and a negative electrode having a negative electrode active material layer are opposed to each other (typically via a separator). And a non-aqueous electrolyte. Hereinafter, each component will be described in order.

<正極>
正極は、典型的には、正極集電体と該正極集電体上に固着された正極活物質層とを備える。正極集電体としては、導電性の良好な金属(例えばアルミニウム、ニッケル等)からなる導電性部材が好適である。正極活物質層には多数の微細な空孔が形成されている。該空孔には支持塩(溶媒和された電荷担体)を含んだ非水電解液が含浸されている。
<Positive electrode>
The positive electrode typically includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer fixed on the positive electrode current collector. As the positive electrode current collector, a conductive member made of a highly conductive metal (for example, aluminum, nickel, etc.) is suitable. A large number of fine pores are formed in the positive electrode active material layer. The pores are impregnated with a non-aqueous electrolyte containing a supporting salt (solvated charge carrier).

正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含んでいる。正極活物質としては、非水系二次電池の正極活物質として使用し得ることが知られている各種の材料を1種または2種以上採用することができる。好適例として、層状系やスピネル系のリチウム複合金属酸化物(例えば、LiNiO、LiCoO、LiMn、LiFeO、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.5Mn1.5等)が挙げられる。なかでも、熱安定性やエネルギー密度の観点から、次の一般式:Li1+αNiCoMnβ2で表される層状構造(典型的には層状岩塩型構造)のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(以下、「LNCM酸化物」ということもある。)が好ましい。ここで、α,x,y,z,βは、−0.05≦α≦0.2、x+y+z+β≒1、0.3≦x≦0.7、0.1≦y≦0.4、0.1≦z≦0.4、0≦β≦0.02を満たす実数である。β>0の場合、Mは、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)から選択される1種または2種以上の元素である。 The positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material. As the positive electrode active material, one kind or two or more kinds of various materials that are known to be usable as the positive electrode active material of the non-aqueous secondary battery can be adopted. Preferable examples include layered and spinel lithium composite metal oxides (for example, LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFeO 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0. 5 Mn 1.5 O 4 etc.). Among them, from the viewpoint of thermal stability and energy density, lithium having a layered structure (typically a layered rock salt structure) represented by the following general formula: Li 1 + α Ni x Co y Mn z M β O 2 Nickel cobalt manganese composite oxide (hereinafter sometimes referred to as “LNCM oxide”) is preferable. Here, α, x, y, z, and β are −0.05 ≦ α ≦ 0.2, x + y + z + β≈1, 0.3 ≦ x ≦ 0.7, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0 A real number satisfying 1 ≦ z ≦ 0.4 and 0 ≦ β ≦ 0.02. When β> 0, M is sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), zirconium (Zr), niobium One or more elements selected from (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and tungsten (W).

本発明者の検討によれば、正極活物質材料の種類や組成比(例えば上記x,y,zの比)は、正極活物質層の多孔度Ppの充放電時の変化量(変化率)に影響を与え得る。かかる観点から、上記x,y,zが概ね同程度(例えば、x,y,zの差が0.1以下)のLNCM酸化物を好適に採用することができる。   According to the study of the present inventor, the type and composition ratio of the positive electrode active material (for example, the ratio of x, y, z) is the amount of change (rate of change) during the charge / discharge of the porosity Pp of the positive electrode active material layer Can affect. From this point of view, an LNCM oxide in which the above x, y, and z are approximately the same (for example, the difference between x, y, and z is 0.1 or less) can be preferably used.

このような正極活物質は典型的には粒子状である。正極活物質粒子の性状は特に限定されないが、平均粒径は概ね20μm以下、典型的には0.1〜20μm、例えば1〜10μmであるとよい。
また、粒子の形状は略球状、やや歪んだ球形状であるとよい。具体的には、平均アスペクト比が、概ね0.5〜1.0、典型的には0.7〜1.0、例えば0.9±0.1であり得る。
本発明者の検討によれば、このような正極活物質の性状(平均粒径、平均アスペクト比)は、正極活物質層の多孔度Ppの充放電時の変化量(変化率)に影響を与え得る。換言すれば、上記性状のうち1つまたは2つを満たす正極活物質は、任意の使用SOC範囲(典型的にはSOC0%〜100%、例えばSOC15%〜85%)において多孔度の変化が小さく、上記関係式を好適に満たし得る。
Such a positive electrode active material is typically particulate. The properties of the positive electrode active material particles are not particularly limited, but the average particle size is generally about 20 μm or less, typically 0.1 to 20 μm, for example 1 to 10 μm.
The shape of the particles is preferably a substantially spherical shape or a slightly distorted spherical shape. Specifically, the average aspect ratio can be approximately 0.5 to 1.0, typically 0.7 to 1.0, such as 0.9 ± 0.1.
According to the study of the present inventor, the properties (average particle diameter, average aspect ratio) of such a positive electrode active material have an influence on the amount of change (change rate) during charge / discharge of the porosity Pp of the positive electrode active material layer. Can give. In other words, the positive electrode active material satisfying one or two of the above properties has a small change in porosity in an arbitrary SOC range (typically SOC 0% to 100%, for example, SOC 15% to 85%). The above relational expression can be preferably satisfied.

なお、本明細書において「平均粒径」とは、一般的なレーザー回折・光散乱法に基づく粒度分布測定で測定した体積基準の粒度分布おいて、微粒子側からの累積50%に相当する粒径(D50粒径、メジアン径ともいう。)をいう。また、本明細書において「平均アスペクト比」とは、電子顕微鏡を用いて少なくとも30個(例えば30〜100個)の粒子を観察し、各々の粒子画像について外接する最小の長方形を描き、かかる長方形の短辺の長さを長辺の長さで除した値の算術平均値をいう。 In the present specification, the “average particle size” means a particle corresponding to a cumulative 50% from the fine particle side in a volume-based particle size distribution measured by a particle size distribution measurement based on a general laser diffraction / light scattering method. diameter (D 50 particle size, also called median diameter.) refers to. In the present specification, the “average aspect ratio” means that at least 30 particles (for example, 30 to 100 particles) are observed using an electron microscope, and a minimum rectangle circumscribing each particle image is drawn. The arithmetic mean value of the value obtained by dividing the short side length by the long side length.

正極活物質層は、上記正極活物質に加えて、一般的な非水系二次電池において正極活物質層の構成成分として使用され得る1種または2種以上の材料を必要に応じて含有し得る。そのような材料の例として、導電材やバインダが挙げられる。導電材としては、例えば、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラックやケッチェンブラック)、活性炭、黒鉛、炭素繊維等の炭素材料を好適に用いることができる。また、バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のハロゲン化ビニル樹脂、ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイドを好適に用いることができる。また、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、更に各種添加剤(例えば、過充電時にガスを発生させる無機化合物、分散剤、増粘剤等)を含ませることもできる。   In addition to the positive electrode active material, the positive electrode active material layer may contain one or more materials that can be used as a constituent component of the positive electrode active material layer in a general non-aqueous secondary battery as necessary. . Examples of such a material include a conductive material and a binder. As the conductive material, for example, carbon materials such as various carbon blacks (for example, acetylene black and ketjen black), activated carbon, graphite, and carbon fiber can be suitably used. As the binder, for example, a halogenated vinyl resin such as polyvinylidene fluoride (PVdF), or a polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO) can be preferably used. In addition, various additives (for example, an inorganic compound that generates gas during overcharge, a dispersant, a thickener, and the like) can be included as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.

正極活物質層全体に占める正極活物質の割合は、高エネルギー密度を実現する観点から、凡そ60質量%以上であることが適当であり、通常は凡そ80質量%以上、例えば85〜95質量%であるとよい。また、導電材を使用する場合、正極活物質層全体に占める導電材の割合は、通常凡そ1〜20質量%、例えば凡そ3〜10質量%であるとよい。これにより、正極活物質層内に良好な導電パスを保つことができ、高エネルギー密度と高入出力密度とを兼ね備えた電池を実現することができる。また、バインダを使用する場合、正極活物質層全体に占めるバインダの割合は、機械的強度(形状保持性)を確保する観点から、通常凡そ0.5〜10質量%、例えば凡そ1〜5質量%であるとよい。   The proportion of the positive electrode active material in the entire positive electrode active material layer is suitably about 60% by mass or more from the viewpoint of realizing a high energy density, and is usually about 80% by mass or more, for example, 85 to 95% by mass. It is good to be. Moreover, when using a electrically conductive material, the ratio of the electrically conductive material to the whole positive electrode active material layer is good normally about 1-20 mass%, for example, about 3-10 mass%. Thereby, a favorable conductive path can be maintained in the positive electrode active material layer, and a battery having both high energy density and high input / output density can be realized. Moreover, when using a binder, the ratio of the binder to the whole positive electrode active material layer is generally about 0.5 to 10% by mass, for example, about 1 to 5% from the viewpoint of ensuring mechanical strength (shape retention). % Is good.

好適な一態様では、正極集電体の単位面積当たりに設けられる正極活物質層の質量(目付量)が、正極集電体の両面当たり5mg/cm以上、好ましくは20mg/cm以上、より好ましくは30mg/cm以上であって、100mg/cm以下、典型的には50mg/cm以下、例えば40mg/cm以下である。
また、好適な他の一態様では、正極活物質層の平均厚みが、片面当たり20μm以上、典型的には40μm以上であって、100μm以下、典型的には80μm以下である。
また、好適な他の一態様では、正極活物質層の密度が、1.0g/cm以上、好ましくは1.5g/cm以上、より好ましくは2.0g/cm以上であって、4.5g/cm以下、典型的には4.0g/cm以下、例えば3.0g/cm以下である。
本発明者の検討によれば、正極活物質層の構成材料の比率や、目付量、平均厚み、密度等の性状は、正極活物質層の多孔度Ppの絶対値に大きな影響を与え得る。換言すれば、上記好適な性状のうち1つまたは2つ以上を満たすことで、上記関係式を安定的に満たし得る。
In a preferred embodiment, the mass (weight per unit area) of the positive electrode active material layer provided per unit area of the positive electrode current collector is 5 mg / cm 2 or more, preferably 20 mg / cm 2 or more, on both sides of the positive electrode current collector. More preferably, it is 30 mg / cm 2 or more and 100 mg / cm 2 or less, typically 50 mg / cm 2 or less, for example, 40 mg / cm 2 or less.
In another preferable embodiment, the average thickness of the positive electrode active material layer is 20 μm or more per side, typically 40 μm or more, and 100 μm or less, typically 80 μm or less.
In another preferable embodiment, the density of the positive electrode active material layer is 1.0 g / cm 3 or more, preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 2.0 g / cm 3 or more, 4.5 g / cm 3 or less, typically 4.0 g / cm 3 or less, for example 3.0 g / cm 3 or less.
According to the study by the present inventors, the proportions of constituent materials of the positive electrode active material layer, properties such as basis weight, average thickness, density, etc. can greatly affect the absolute value of the porosity Pp of the positive electrode active material layer. In other words, the relational expression can be stably satisfied by satisfying one or more of the preferable properties.

好適な一態様では、電池のSOCが0%の状態(例えば電池構築時)において、正極活物質層に占める空孔の体積割合(多孔度Pp)が、25体積%以上、好ましくは30体積%以上、より好ましくは35体積%以上である。これにより、正極活物質層内に非水電解液を十分に浸潤させることができ、電荷担体との反応場を広く確保することができる。また、より高いエネルギー密度を実現する観点からは、電池のSOCが0%の状態における多孔度Ppが、典型的には40体積%以下、例えば38体積%以下であるとよい。これにより、高エネルギー密度と高出力密度とをより高いレベルで両立することができる。   In a preferred embodiment, when the SOC of the battery is 0% (for example, when the battery is constructed), the volume ratio (porosity Pp) of pores in the positive electrode active material layer is 25% by volume or more, preferably 30% by volume. As mentioned above, More preferably, it is 35 volume% or more. Thereby, the non-aqueous electrolyte can be sufficiently infiltrated into the positive electrode active material layer, and a wide reaction field with the charge carrier can be secured. From the viewpoint of realizing a higher energy density, the porosity Pp when the SOC of the battery is 0% is typically 40% by volume or less, for example, 38% by volume or less. Thereby, high energy density and high power density can be made compatible at a higher level.

好適な他の一態様では、使用SOC範囲において、最もSOCの低い状態から最もSOCの高い状態まで変化させた際の多孔度Ppの最大値と最小値の差が2体積%以下、好ましくは1.5体積%以下、より好ましくは1体積%以下である。これによって、時間に対する多孔度の変化率(例えば横軸にSOC、縦軸に多孔度をとったグラフにおける直線の傾き)を小さくすることができ、急激な多孔度変化による非水電解液の移動を抑制することができる。その結果、上記関係式をより好適に満たし得、一層高いハイレートサイクル特性を実現することができる。   In another preferred embodiment, the difference between the maximum value and the minimum value of the porosity Pp when the SOC range is changed from the lowest SOC state to the highest SOC state is 2% by volume or less, preferably 1 .5% by volume or less, more preferably 1% by volume or less. This makes it possible to reduce the rate of change of porosity with respect to time (for example, the slope of a straight line in the graph with SOC on the horizontal axis and porosity on the vertical axis), and the movement of the nonaqueous electrolyte due to a sudden change in porosity. Can be suppressed. As a result, the above relational expression can be satisfied more suitably, and higher high-rate cycle characteristics can be realized.

<負極>
負極は、典型的には負極集電体と該負極集電体上に固着された負極活物質層とを備える。負極集電体としては、導電性の良好な金属(例えば銅、ニッケル等)からなる導電性部材が好適である。負極活物質層には、正極活物質層と同様に多数の微細な空孔が形成されている。該空孔には支持塩(溶媒和された電荷担体)を含んだ非水電解液が含浸されている。
<Negative electrode>
The negative electrode typically includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer fixed on the negative electrode current collector. As the negative electrode current collector, a conductive member made of a metal having good conductivity (for example, copper, nickel, etc.) is suitable. A large number of fine holes are formed in the negative electrode active material layer in the same manner as the positive electrode active material layer. The pores are impregnated with a non-aqueous electrolyte containing a supporting salt (solvated charge carrier).

負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含んでいる。負極活物質としては、非水系二次電池の負極活物質として使用し得ることが知られている各種の材料を1種または2種以上採用することができる。好適例として、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)、カーボンナノチューブ、これらの組み合わせからなる炭素材料が挙げられる。なかでも、高エネルギー密度の電池を実現する観点から、黒鉛系の炭素材料が好ましい。なお、「黒鉛系の炭素材料」とは、黒鉛のみからなる炭素材料と、材料全体の50質量%以上(典型的には80質量%以上、例えば90質量%以上)を黒鉛が占める炭素材料との総称である。   The negative electrode active material layer contains at least a negative electrode active material. As the negative electrode active material, one kind or two or more kinds of various materials known to be usable as a negative electrode active material of a non-aqueous secondary battery can be adopted. Preferred examples include carbon materials composed of graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon (soft carbon), carbon nanotubes, and combinations thereof. Among these, a graphite-based carbon material is preferable from the viewpoint of realizing a high energy density battery. The “graphite-based carbon material” refers to a carbon material composed of only graphite, and a carbon material in which graphite accounts for 50 mass% or more (typically 80 mass% or more, for example, 90 mass% or more) of the entire material. Is a general term.

このような負極活物質は典型的には粒子状である。負極活物質粒子の性状は特に限定されないが、平均粒径は概ね50μm以下、典型的には1〜30μm、例えば5〜20μmであるとよい。   Such a negative electrode active material is typically particulate. The properties of the negative electrode active material particles are not particularly limited, but the average particle size is preferably about 50 μm or less, typically 1 to 30 μm, for example 5 to 20 μm.

また、粒子の形状は略球状、やや歪んだ球形状であるとよい。具体的には、平均アスペクト比が、概ね0.5〜1.0、典型的には0.7〜1.0、例えば0.7±0.1であり得る。平均アスペクト比が上記範囲を大きく外れると、例えばハイレート充電時の負極活物質層の膨張方向に異方性が生じ、積層方向(正極と対向する方向)に大きく膨張することがあり得る。かかる場合、非水電解液の吐出し量が多くなることがあり得る。
粒子形状が略球状である材料の一好適例として、いわゆる球形化黒鉛が挙げられる。球形化黒鉛は、鱗片状の黒鉛に応力を加えることで黒鉛結晶のエッジ面を同心円状に折り畳み、あるいは褶曲させ作製される。このため、かかる球形化黒鉛は、いわゆる鱗片状の黒鉛に比べて六角網面構造の配向性が均質化されたものであり得る。このため、充電時において正極と対向する方向にのみ大きく膨張することを抑制することができる。さらには、負極活物質層の厚み方向の導電性を向上させることもできる。
The shape of the particles is preferably a substantially spherical shape or a slightly distorted spherical shape. Specifically, the average aspect ratio can be approximately 0.5 to 1.0, typically 0.7 to 1.0, such as 0.7 ± 0.1. If the average aspect ratio deviates significantly from the above range, for example, anisotropy may occur in the expansion direction of the negative electrode active material layer during high-rate charging, and it may expand greatly in the stacking direction (the direction facing the positive electrode). In such a case, the discharge amount of the non-aqueous electrolyte may increase.
One suitable example of the material having a substantially spherical particle shape is so-called spheroidized graphite. Spherical graphite is produced by applying stress to scaly graphite so that the edge surface of the graphite crystal is folded or bent concentrically. For this reason, such spheroidized graphite may be one in which the orientation of the hexagonal network structure is homogenized as compared with so-called scaly graphite. For this reason, it can suppress that it expand | swells largely only in the direction facing a positive electrode at the time of charge. Furthermore, the conductivity in the thickness direction of the negative electrode active material layer can be improved.

本発明者の検討によれば、このような負極活物質の性状(平均粒径、平均アスペクト比)は、負極活物質層の多孔度Pnの充放電時の変化量(変化率)に大きな影響を与え得る。換言すれば、上記性状のうち1つまたは2つを満たす負極活物質は、任意の使用SOC範囲(典型的にはSOC0%〜100%、例えばSOC15%〜85%)において多孔度の変化が小さく、上記関係式を好適に満たし得る。   According to the study of the present inventor, the properties (average particle diameter, average aspect ratio) of such a negative electrode active material have a great influence on the amount of change (change rate) during charge / discharge of the porosity Pn of the negative electrode active material layer. Can give. In other words, a negative electrode active material satisfying one or two of the above properties has a small change in porosity in any SOC range (typically SOC 0% to 100%, for example, SOC 15% to 85%). The above relational expression can be preferably satisfied.

負極活物質層は、上記負極活物質に加えて、一般的な非水系二次電池において負極活物質層の構成成分として使用され得る1種または2種以上の材料を必要に応じて含有し得る。そのような材料の例として、バインダや各種添加剤が挙げられる。バインダとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を好適に用いることができる。その他、増粘剤、分散剤、導電材等の各種添加剤を適宜使用することもできる。例えば増粘剤としてはカルボキシメチルセルロース(CMC)やメチルセルロース(MC)等のセルロース類を好適に用いることができる。   In addition to the negative electrode active material, the negative electrode active material layer can contain one or more materials that can be used as a component of the negative electrode active material layer in a general non-aqueous secondary battery as necessary. . Examples of such materials include binders and various additives. As the binder, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), or the like can be suitably used. In addition, various additives such as a thickener, a dispersant, and a conductive material can be appropriately used. For example, celluloses such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose (MC) can be suitably used as the thickener.

負極活物質層全体に占める負極活物質の割合は、高エネルギー密度を実現する観点から、凡そ60質量%以上であることが適当であり、通常は凡そ90〜98質量%、例えば95〜99質量%であるとよい。また、バインダを使用する場合、負極活物質層全体に占めるバインダの割合は、機械的強度(形状保持性)を確保する観点から、通常凡そ1〜10質量%、例えば凡そ1〜5質量%であるとよい。また、増粘剤を使用する場合、負極活物質層全体に占める増粘剤の割合は、通常凡そ1〜10質量%、例えば凡そ1〜5質量%であるとよい。   The proportion of the negative electrode active material in the entire negative electrode active material layer is suitably about 60% by mass or more from the viewpoint of realizing a high energy density, and is usually about 90 to 98% by mass, for example, 95 to 99% by mass. % Is good. Moreover, when using a binder, the ratio of the binder to the whole negative electrode active material layer is usually about 1 to 10% by mass, for example, about 1 to 5% by mass, from the viewpoint of ensuring mechanical strength (shape retention). There should be. Moreover, when using a thickener, it is good that the ratio of the thickener to the whole negative electrode active material layer is about 1-10 mass% normally, for example, about 1-5 mass%.

好適な一態様では、上記負極活物質層が黒鉛系の炭素材料を含み、さらに負極活物質層のピーク強度I110とピーク強度I004のピーク強度比(I110/I004)が、0.1以上、例えば0.1以上0.15以下である。一般に、このピ−ク強度比が小さいほど負極活物質層の配向性が高いといえる。I110/I004が0.1を大きく下回ると、充電時の膨張方向に異方性が生じ、積層方向(正極と対向する方向)に大きく膨張収縮することがあり得る。かかる場合、非水電解液の吐出し量が多くなって、負極活物質層内に液枯れや支持塩の濃度ムラが生じることがあり得る。ピーク強度比を上記範囲とすることで、かかる不都合の発生を一層高いレベルで防止することができる。
なお、負極活物質層のピーク強度(I110,I004)は、CuKα線を用いたX線回折装置(XRD)によって測定することができる。具体的には、まず電池を解体して、負極活物質層を備えた負極シートを切り出す。次に、上記負極シートに対してXRD測定を行い、得られたXRDチャートから(110)面の回折ピーク強度I110と(004)面の回折ピーク強度I004とをそれぞれ求める。そして、I110をI004で除すことにより、ピーク強度比(I110/I004)を算出することができる。
In a preferred embodiment, the negative electrode active material layer contains a graphite-based carbon material, and the peak intensity ratio (I 110 / I 004 ) between the peak intensity I 110 and the peak intensity I 004 of the negative electrode active material layer is 0.00. 1 or more, for example, 0.1 or more and 0.15 or less. In general, it can be said that the smaller the peak strength ratio, the higher the orientation of the negative electrode active material layer. If I 110 / I 004 is significantly less than 0.1, anisotropy may occur in the expansion direction during charging, and the film may expand and contract significantly in the stacking direction (the direction facing the positive electrode). In such a case, the discharge amount of the non-aqueous electrolyte may increase, and the liquid may wither or the concentration of the supporting salt may be uneven in the negative electrode active material layer. By setting the peak intensity ratio within the above range, such inconvenience can be prevented at a higher level.
Note that the peak intensity (I 110 , I 004 ) of the negative electrode active material layer can be measured by an X-ray diffractometer (XRD) using CuKα rays. Specifically, the battery is first disassembled and a negative electrode sheet provided with a negative electrode active material layer is cut out. Next, XRD measurement is performed on the negative electrode sheet, and a diffraction peak intensity I 110 on the ( 110 ) plane and a diffraction peak intensity I 004 on the (004) plane are obtained from the obtained XRD chart. Then, the peak intensity ratio (I 110 / I 004 ) can be calculated by dividing I 110 by I 004 .

好適な一態様では、負極集電体の単位面積当たりに設けられる負極活物質層の質量(目付量)が、負極集電体の両面当たり5mg/cm以上、好ましくは10mg/cm以上、より好ましくは15mg/cm以上であって、典型的には30mg/cm以下、例えば20mg/cm以下である。
また、好適な他の一態様では、負極活物質層の平均厚みが、片面当たり40μm以上、典型的には50μm以上であって、100μm以下、典型的には80μm以下である。
また、好適な他の一態様では、負極活物質層の密度が、0.5g/cm以上、好ましくは1.0g/cm以上であって、2.0g/cm以下、例えば1.5g/cm以下である。
本発明者の検討によれば、負極活物質層の構成材料の比率や、目付量、平均厚み、密度等の性状は、負極活物質層の多孔度Pnの絶対値に大きな影響を与え得る。換言すれば、上記好適な性状のうち1つまたは2つ以上を満たすことで、上記関係式を安定的に満たし得る。
In a preferred embodiment, the mass (weight per unit area) of the negative electrode active material layer provided per unit area of the negative electrode current collector is 5 mg / cm 2 or more, preferably 10 mg / cm 2 or more, on both sides of the negative electrode current collector, More preferably, it is 15 mg / cm 2 or more, and typically 30 mg / cm 2 or less, for example, 20 mg / cm 2 or less.
In another preferable embodiment, the average thickness of the negative electrode active material layer is 40 μm or more, typically 50 μm or more, and 100 μm or less, typically 80 μm or less, per side.
In another preferable embodiment, the density of the negative electrode active material layer is 0.5 g / cm 3 or more, preferably 1.0 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less, for example, 1. 5 g / cm 3 or less.
According to the study by the present inventors, the proportion of the constituent material of the negative electrode active material layer, the properties such as the basis weight, the average thickness, and the density can greatly affect the absolute value of the porosity Pn of the negative electrode active material layer. In other words, the relational expression can be stably satisfied by satisfying one or more of the preferable properties.

好適な一態様では、電池のSOCが0%の状態(例えば電池構築時)において、負極活物質層に占める空孔の体積割合(多孔度Pn)が、30体積%以上、好ましくは35体積%以上である。これにより、負極活物質層の内部まで非水電解液を十分に浸潤させることができ、負極活物質層内で液枯れや電荷担体の局所的な支持塩濃度のムラが生じることを抑制し得る。さらには、電荷担体との反応場を広く確保することができ、優れた出力特性を実現することができる。
好適な他の一態様では、電池のSOCが0%の状態において、多孔度Pnが、45体積%以下、例えば40体積%以下である。これにより、単位体積当たりの電池容量(エネルギー密度)を高めることができる。さらには、負極活物質層内に導電パス切れが生じて抵抗が増大したり、あるいは機械的強度(形状保持性)が不足したりすることを高度に防止することができる。
In a preferred embodiment, in a state where the SOC of the battery is 0% (for example, when the battery is constructed), the volume ratio (porosity Pn) of pores in the negative electrode active material layer is 30% by volume or more, preferably 35% by volume. That's it. As a result, the non-aqueous electrolyte can be sufficiently infiltrated into the negative electrode active material layer, and it is possible to suppress the occurrence of liquid withering and local uneven support salt concentration of the charge carrier in the negative electrode active material layer. . Furthermore, a wide reaction field with the charge carrier can be secured, and excellent output characteristics can be realized.
In another preferred embodiment, when the SOC of the battery is 0%, the porosity Pn is 45% by volume or less, for example, 40% by volume or less. Thereby, the battery capacity (energy density) per unit volume can be increased. Furthermore, it is possible to highly prevent the conductive path from being cut off in the negative electrode active material layer to increase the resistance or the mechanical strength (shape retention) to be insufficient.

好適な他の一態様では、使用SOC範囲において、多孔度Pnの最大値と最小値の差が3体積%以下、好ましくは2.5体積%以下である。これによって、上記関係式をより好適に満たし得、一層高いハイレートサイクル特性を実現することができる。   In another preferred embodiment, the difference between the maximum value and the minimum value of the porosity Pn is 3% by volume or less, preferably 2.5% by volume or less in the SOC range used. Thereby, the above relational expression can be satisfied more suitably, and higher high-rate cycle characteristics can be realized.

<電極体の構成>
ここに開示される技術では、電池のSOCが0%の状態(例えば電池構築時や完全放電状態)において、正極活物質層と負極活物質層とが対向する領域での正極活物質層の見かけ体積Vpと負極活物質層の見かけ体積Vnとが略等しい。より具体的には、Vn/Vpが、凡そ0.95以上、例えば0.98以上であって、凡そ1.15以下、典型的には1.1以下、例えば1.05以下を満たしている。Vn/Vpが0.95未満であると、Vpに対してVnが小さすぎるために、例えば正極側の容量が減少してエネルギー密度が低下傾向となったり、正極活物質層の保液性が低下したりすることがある。また、これとは逆に、Vn/Vpが1.15を超えると、Vpに対してVnが大きすぎるために、例えば負極容量が減少したり正負極の容量バランス(Cn/Cp)が崩れたりしてエネルギー密度が低下傾向となることがある。正負極の活物質層で見かけ体積を略等しくすることにより、安定して高エネルギー密度を実現することができる。
なお、活物質層の見かけ体積は、例えば集電体上に塗布する活物質層の質量(目付量)の調整や、活物質層のプレス条件の調整によって好適に制御することができる。
<Configuration of electrode body>
In the technique disclosed here, the appearance of the positive electrode active material layer in the region where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other in a state where the SOC of the battery is 0% (for example, when the battery is constructed or in a completely discharged state). The volume Vp and the apparent volume Vn of the negative electrode active material layer are substantially equal. More specifically, Vn / Vp is about 0.95 or more, for example 0.98 or more, and satisfies about 1.15 or less, typically 1.1 or less, for example 1.05 or less. . When Vn / Vp is less than 0.95, Vn is too small with respect to Vp. For example, the capacity on the positive electrode side decreases and the energy density tends to decrease, or the liquid retention property of the positive electrode active material layer is low. It may decrease. On the other hand, if Vn / Vp exceeds 1.15, Vn is too large with respect to Vp. For example, the negative electrode capacity decreases or the positive / negative electrode capacity balance (Cn / Cp) collapses. As a result, the energy density may tend to decrease. By making the apparent volume substantially equal between the active material layers of the positive and negative electrodes, a high energy density can be stably realized.
The apparent volume of the active material layer can be suitably controlled, for example, by adjusting the mass (weight per unit area) of the active material layer applied on the current collector or adjusting the press conditions of the active material layer.

好適な一態様では、上記正極の初期充電容量Cpに対する上記負極の初期充電容量Cnの比(Cn/Cp)が、1.2以上(好ましくは1.25以上)であって、1.35以下(好ましくは1.3以下)である。これによって、正負極の空孔容積の差をより安定的に小さく抑えることができ、ここに開示される電池構成を好適に実現することができる。
また、正負極の容量比(Cn/Cp)を1.2以上とすることで、例えばハイレート充放電を繰り返した場合であっても電荷担体が金属となって負極に析出することを高度に防止することができ、電池の耐久性や信頼性を一段と向上することができる。さらに、正負極の容量比(Cn/Cp)を1.35以下とすることで、正負極の容量バランスがとれて、高いエネルギー密度を安定的に実現することができる。
In a preferred embodiment, the ratio of the initial charge capacity Cn of the negative electrode to the initial charge capacity Cp of the positive electrode (Cn / Cp) is 1.2 or more (preferably 1.25 or more), and is 1.35 or less. (Preferably 1.3 or less). As a result, the difference in pore volume between the positive and negative electrodes can be more stably suppressed and the battery configuration disclosed herein can be suitably realized.
In addition, by setting the positive / negative electrode capacity ratio (Cn / Cp) to 1.2 or more, for example, even when high-rate charge / discharge is repeated, the charge carrier is highly prevented from being deposited on the negative electrode as a metal. The durability and reliability of the battery can be further improved. Further, by setting the positive / negative electrode capacity ratio (Cn / Cp) to 1.35 or less, the capacity balance between the positive and negative electrodes can be maintained, and a high energy density can be stably realized.

ここに開示される技術では、電池の使用SOC範囲において、上記正極活物質層の多孔度Pp(体積%)と上記負極活物質層の多孔度Pn(体積%)との差が小さく維持されている。具体的には、Pp−Pnの絶対値が4体積%以下、典型的には0〜4体積%、例えば3体積%以下を満たしている。換言すれば、少なくとも上記関係式を満たしている。
この効果について、以下に詳しく説明する。
In the technology disclosed herein, the difference between the porosity Pp (volume%) of the positive electrode active material layer and the porosity Pn (volume%) of the negative electrode active material layer is kept small in the SOC range of the battery. Yes. Specifically, the absolute value of Pp-Pn satisfies 4% by volume or less, typically 0 to 4% by volume, for example, 3% by volume or less. In other words, at least the above relational expression is satisfied.
This effect will be described in detail below.

図1は、充電時の電極体30の内部の様子を示している。すなわち、図1(a)に示すように、充電時には大量の電荷担体(ここではリチウムイオン)が正極10から(セパレータ40を通過して)負極20へと移動する。この電荷担体の移動に伴って、正極活物質16は収縮し、逆に負極活物質26は膨張するといった体積変化が生じる。図1(b)に示すように、かかる負極活物質26の膨張によって負極活物質層24の空孔からは非水電解液が押し出される。このとき、正極活物質層14の多孔度が小さいと、負極活物質層24から押し出された非水電解液が収容しきれずに、電極体30から溢れ出ることとなる。また、これとは逆に、放電時には、負極活物質層24の多孔度が小さいと、正極活物質層14から非水電解液が溢れ出ることとなる。かかる充放電を繰り返すことで、例えば、一方の活物質層で液枯れが生じたり、あるいは徐々に非水電解液中の支持塩濃度に局所的なムラが生じたりすることがある。   FIG. 1 shows the inside of the electrode body 30 during charging. That is, as shown in FIG. 1A, a large amount of charge carriers (here, lithium ions) move from the positive electrode 10 (through the separator 40) to the negative electrode 20 during charging. As the charge carriers move, the positive electrode active material 16 contracts, and conversely, the negative electrode active material 26 expands. As shown in FIG. 1B, the non-aqueous electrolyte is pushed out from the pores of the negative electrode active material layer 24 by the expansion of the negative electrode active material 26. At this time, if the porosity of the positive electrode active material layer 14 is small, the non-aqueous electrolyte extruded from the negative electrode active material layer 24 cannot be accommodated and overflows from the electrode body 30. On the other hand, at the time of discharging, if the porosity of the negative electrode active material layer 24 is small, the non-aqueous electrolyte overflows from the positive electrode active material layer 14. By repeating such charging / discharging, for example, liquid erosion may occur in one active material layer, or local unevenness may gradually occur in the concentration of the supporting salt in the non-aqueous electrolyte.

そこで、ここに開示される技術では、充放電を行うSOCの範囲(使用SOC範囲)において、正負極の空孔容積の差を小さく維持する。本発明者が新たに得た知見では、これにより、電極体内で活物質層の膨張収縮のバランスをとることができる。すなわち、充電時には負極活物質層24から押し出された非水電解液を正極活物質層14内に好適に収めることができる。また、放電時には正極活物質層14から押し出された非水電解液を負極活物質層24内に好適に収めることができる。したがって、例えば大電流で一気に充電や放電を行った場合であっても、電極体30外に非水電解液が流出することを高度に防止することができる。その結果、電池使用時において、正極活物質層14および負極活物質層24の空孔に非水電解液が含浸された状態を好適に維持することができる。また、非水電解液の支持塩濃度にムラが生じることを高度に抑制することができる。ここに開示される技術はこのようなメカニズムを有し得ることから、上記|Pp−Pn|は4体積%以下(0〜4体積%)であればよく、例えば0〜3体積%であってもよい。   Therefore, in the technique disclosed herein, the difference in the pore volume between the positive and negative electrodes is kept small in the SOC range (used SOC range) in which charging / discharging is performed. According to the knowledge newly obtained by the present inventors, it is possible to balance the expansion and contraction of the active material layer in the electrode body. That is, the nonaqueous electrolytic solution extruded from the negative electrode active material layer 24 during charging can be suitably stored in the positive electrode active material layer 14. In addition, the nonaqueous electrolytic solution extruded from the positive electrode active material layer 14 during discharge can be suitably stored in the negative electrode active material layer 24. Therefore, for example, even when charging or discharging is performed at a stretch with a large current, it is possible to highly prevent the nonaqueous electrolyte from flowing out of the electrode body 30. As a result, when the battery is used, it is possible to suitably maintain a state in which the pores of the positive electrode active material layer 14 and the negative electrode active material layer 24 are impregnated with the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, it can suppress highly that a nonuniformity arises in the support salt density | concentration of a non-aqueous electrolyte. Since the technology disclosed herein may have such a mechanism, the above | Pp-Pn | may be 4% by volume or less (0 to 4% by volume), for example, 0 to 3% by volume. Also good.

好適な一態様では、電池のSOCが0%の状態(例えば電池構築時)において、上記Pp(体積%)と上記Pn(体積%)とが、次の関係:|Pp−Pn|≦1;を満たしている。充電時には、正極活物質から電荷担体が放出され、正極活物質が収縮する。このため、正極の多孔度Ppは、SOCの値が大きくなるにつれて大きくなる傾向にある。対して、負極では、負極活物質に電荷担体が吸蔵され、負極活物質が膨張する。このため、負極の多孔度Pnは、SOCの値が大きくなるにつれて小さくなる傾向にある。したがって、完全放電状態において正負極の多孔度をほぼ同等としておくことで、上記関係式をより安定的に満たし得る。   In a preferred embodiment, when the SOC of the battery is 0% (for example, when the battery is constructed), the Pp (volume%) and the Pn (volume%) have the following relationship: | Pp−Pn | ≦ 1; Meet. During charging, charge carriers are released from the positive electrode active material, and the positive electrode active material contracts. For this reason, the porosity Pp of the positive electrode tends to increase as the SOC value increases. On the other hand, in the negative electrode, charge carriers are occluded in the negative electrode active material, and the negative electrode active material expands. For this reason, the porosity Pn of the negative electrode tends to decrease as the SOC value increases. Therefore, the above relational expression can be satisfied more stably by keeping the porosity of the positive and negative electrodes substantially equal in the complete discharge state.

<セパレータ>
正負極間に介在されるセパレータとしては、正極活物質層と負極活物質層を絶縁するとともに非水電解液の保持機能やシャットダウン機能を有するものであればよい。好適例として、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から成る多孔質樹脂シート(フィルム)が挙げられる。なかでも、ポリオレフィン系の多孔質樹脂シート(例えばPEやPP)が好ましい。
セパレータの性状は特に限定されないが、例えば透気度(ガーレー値)は、JIS P8117(2009)に規定された方法で測定される値が、通常250秒/100mL以下、例えば100〜250秒/100mLであるとよい。これにより、電荷担体がセパレータ内でスムーズに移動できるようになり、例えばハイレート充放電を繰り返した場合であっても、一層高いレベルで抵抗の増大を抑制することができる。
<Separator>
The separator interposed between the positive and negative electrodes may be any separator that insulates the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer and has a function of holding a non-aqueous electrolyte and a shutdown function. Preferable examples include porous resin sheets (films) made of a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, and polyamide. Among these, polyolefin-based porous resin sheets (for example, PE and PP) are preferable.
The properties of the separator are not particularly limited. For example, the air permeability (Gurley value) is a value measured by the method defined in JIS P8117 (2009), usually 250 seconds / 100 mL or less, for example, 100 to 250 seconds / 100 mL. It is good to be. As a result, the charge carriers can move smoothly in the separator. For example, even when high-rate charge / discharge is repeated, an increase in resistance can be suppressed at a higher level.

なお、セパレータは、単層構造であってもよく、材質や性状の異なる2種以上の多孔質樹脂シートが積層された構造であってもよい。多層構造のものとしては、例えば、ポリエチレン(PE)層の両面にポリプロピレン(PP)層が積層された三層構造(すなわちPP/PE/PPの三層構造)のものが好適である。また、内部短絡の防止等を目的として、上記多孔性樹脂シートの片面または両面に無機化合物粒子(無機フィラー)を含む多孔質な耐熱層を備えていてもよい。   The separator may have a single-layer structure or a structure in which two or more porous resin sheets having different materials and properties are laminated. As the multilayer structure, for example, a three-layer structure in which a polypropylene (PP) layer is laminated on both sides of a polyethylene (PE) layer (that is, a three-layer structure of PP / PE / PP) is suitable. In addition, for the purpose of preventing an internal short circuit or the like, a porous heat-resistant layer containing inorganic compound particles (inorganic filler) may be provided on one side or both sides of the porous resin sheet.

<非水電解液>
非水電解液は、典型的には、非水溶媒中に少なくとも支持塩を含んでいる。非水電解液は常温(例えば25℃)で液状を呈し、好ましい一態様では電池の使用環境下(例えば−30〜60℃の温度環境下)で常に液状を呈する。
非水溶媒としては、一般的な非水系二次電池の非水電解液に用いられる各種の有機溶媒、例えば、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等を用いることができる。具体例として、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等が挙げられる。このような非水溶媒は、1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
好適な一態様では、高誘電率の溶媒と低粘性の溶媒とを混合して用いる。かかる混合溶媒を用いることで、高い電気伝導性や広範な温度域での使用が可能となる。高誘電率溶媒としてはECが、低粘性溶媒としてはDMCやEMCが、それぞれ例示される。一例として、1種または2種以上のカーボネート類を含み、それらカーボネート類の合計体積が非水溶媒の体積全体の60体積%以上(より好ましくは75体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上であり、実質的に100体積%であってもよい。)を占める非水溶媒が好ましい。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution typically contains at least a supporting salt in a nonaqueous solvent. The non-aqueous electrolyte is in a liquid state at normal temperature (for example, 25 ° C.), and in a preferred embodiment, the non-aqueous electrolyte is always in a liquid state in a battery use environment (for example, in a temperature environment of −30 to 60 ° C.).
As the non-aqueous solvent, various organic solvents used for non-aqueous electrolytes of general non-aqueous secondary batteries, for example, carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, lactones, etc. should be used. Can do. Specific examples include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC). Such a non-aqueous solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types as appropriate.
In a preferred embodiment, a high dielectric constant solvent and a low viscosity solvent are mixed and used. By using such a mixed solvent, high electric conductivity and use in a wide temperature range are possible. Examples of the high dielectric constant solvent include EC, and examples of the low viscosity solvent include DMC and EMC. As an example, it includes one or more carbonates, and the total volume of these carbonates is 60% by volume or more (more preferably 75% by volume or more, and further preferably 90% by volume or more) of the total volume of the nonaqueous solvent. A non-aqueous solvent occupying substantially 100% by volume) is preferred.

支持塩としては、電荷担体(例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン等。リチウムイオン二次電池ではリチウムイオン。)を含むものであれば、一般的な非水系二次電池と同様のものを1種または2種以上選択して使用することができる。例えば電荷担体をリチウムイオンとする場合は、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、Li(CFSON、LiCFSO等のリチウム塩が例示される。このような支持塩は、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。特に好ましい支持塩としてLiPFが挙げられる。また、支持塩の濃度は、非水電解液全体に対して0.7〜1.3mol/Lとすることが好ましい。 The supporting salt is the same as a general non-aqueous secondary battery as long as it contains a charge carrier (for example, lithium ion, sodium ion, magnesium ion, etc., lithium ion in a lithium ion secondary battery). One or more types can be selected and used. For example, when the charge carrier is lithium ion, lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiCF 3 SO 3 are exemplified. Such a supporting salt can be used singly or in combination of two or more. LiPF 6 may be mentioned as particularly preferred support salt. Moreover, it is preferable that the density | concentration of supporting salt shall be 0.7-1.3 mol / L with respect to the whole nonaqueous electrolyte.

なお、非水電解液中には、本発明の効果を著しく損なわない限度で、上記成分に加えてさらに各種添加剤を必要に応じて含ませることができる。かかる添加剤は、例えば、電池のサイクル特性の向上や、高温保存特性の向上、初期充放電効率の向上、入出力性能の向上、過充電耐性の向上等の1または2以上の目的で使用され得る。具体例として、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、リチウムビス(オキサラト)ボレート(Li[B(C])等の皮膜形成剤;ビフェニル(BP)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等のガス発生剤;分散剤;増粘剤;等が挙げられる。 In addition, in addition to the said component, various additives can be further included in the non-aqueous electrolyte as necessary, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Such additives are used for one or more purposes such as, for example, improvement of battery cycle characteristics, improvement of high-temperature storage characteristics, improvement of initial charge / discharge efficiency, improvement of input / output performance, and improvement of overcharge resistance. obtain. As specific examples, film forming agents such as vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), lithium bis (oxalato) borate (Li [B (C 2 O 4 ) 2 ]); biphenyl (BP), cyclohexylbenzene ( Gas generating agents such as CHB); dispersants; thickeners; and the like.

≪非水系二次電池の一実施形態≫
特に限定することを意図したものではないが、本発明の一実施形態概略構成として、図2に模式的に示す非水系二次電池(単電池)を例に説明する。以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。
<< One Embodiment of Nonaqueous Secondary Battery >>
Although not intended to be particularly limited, as a schematic configuration of one embodiment of the present invention, a nonaqueous secondary battery (unit cell) schematically shown in FIG. 2 will be described as an example. In the following drawings, members / parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified. The dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each figure does not necessarily reflect the actual dimensional relationship.

図2は、非水系二次電池100の断面構造を模式的に示す縦断面図である。この形態では、長尺状の正極シート10と長尺状の負極シート20とが長尺状のセパレータシート40を介して扁平に捲回された形態の電極体(捲回電極体)80が、非水電解液(図示せず)とともに扁平な箱型形状の電池ケース50に収容されている。   FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the non-aqueous secondary battery 100. In this embodiment, an electrode body (winding electrode body) 80 in which the long positive electrode sheet 10 and the long negative electrode sheet 20 are wound flatly via the long separator sheet 40, It is housed in a flat box-shaped battery case 50 together with a non-aqueous electrolyte (not shown).

電池ケース50は、上端が開放された扁平な直方体形状(箱型)の電池ケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備えている。電池ケースの材質には、放熱性向上やエネルギー密度を高める目的から、比較的軽量な金属(例えばアルミニウムやアルミニウム合金)を好ましく用いることができる。電池ケース50の上面(すなわち蓋体54)には、捲回電極体80の正極と電気的に接続する外部接続用の正極端子70、および捲回電極体80の負極と電気的に接続する負極端子72が設けられている。蓋体54にはまた、従来の非水系二次電池の電池ケースと同様に、電池ケース50の内部で発生したガスをケース50の外部に排出するための安全弁55が備えられている。   The battery case 50 includes a flat rectangular parallelepiped (box-shaped) battery case main body 52 having an open upper end, and a lid 54 that closes the opening. As the material of the battery case, a relatively light metal (for example, aluminum or aluminum alloy) can be preferably used for the purpose of improving heat dissipation and increasing energy density. On the upper surface of the battery case 50 (that is, the lid 54), a positive terminal 70 for external connection that is electrically connected to the positive electrode of the wound electrode body 80 and a negative electrode that is electrically connected to the negative electrode of the wound electrode body 80. A terminal 72 is provided. The lid 54 is also provided with a safety valve 55 for discharging the gas generated inside the battery case 50 to the outside of the case 50, as in the case of the battery case of the conventional non-aqueous secondary battery.

電池ケース50の内部には、扁平形状の捲回電極体80が図示しない非水電解液(図示せず)とともに収容されている。捲回電極体80は、長尺シート状の正極(正極シート)10と、長尺シート状の負極(負極シート)20とを備えている。正極シート10は、長尺状の正極集電体と、その少なくとも一方の表面(典型的には両面)に長手方向に沿って形成された正極活物質層14とを備えている。負極シート20は、長尺状の負極集電体と、その少なくとも一方の表面(典型的には両面)に長手方向に沿って形成された負極活物質層24とを備えている。また、正極活物質層14と負極活物質層24との間には、両者の直接接触を防ぐ絶縁層として2枚の長尺シート状のセパレータ40が配置されている。   Inside the battery case 50, a flat wound electrode body 80 is accommodated together with a non-aqueous electrolyte solution (not shown). The wound electrode body 80 includes a long sheet-like positive electrode (positive electrode sheet) 10 and a long sheet-like negative electrode (negative electrode sheet) 20. The positive electrode sheet 10 includes a long positive electrode current collector and a positive electrode active material layer 14 formed on at least one surface (typically both surfaces) along the longitudinal direction. The negative electrode sheet 20 includes a long negative electrode current collector and a negative electrode active material layer 24 formed on at least one surface (typically both surfaces) along the longitudinal direction. Between the positive electrode active material layer 14 and the negative electrode active material layer 24, two long sheet-like separators 40 are disposed as an insulating layer that prevents direct contact between the two.

捲回電極体80の捲回軸方向の一の端部から他の一の端部に向かう方向として規定される幅方向において、その中央部分には、正極集電体の表面に形成された正極活物質層14と負極集電体の表面に形成された負極活物質層24とが重なり合って密に積層された捲回コア部分が形成されている。また、捲回電極体80の捲回軸方向の両端部では、正極シート10の正極活物質層非形成部および負極シート20の負極活物質層非形成部が、それぞれ捲回コア部分から外方にはみ出ている。そして、正極側はみ出し部分には正極集電板が、負極側はみ出し部分には負極集電板が、それぞれ付設され、正極端子70および上記負極端子72とそれぞれ電気的に接続されている。   A positive electrode formed on the surface of the positive electrode current collector in the width direction defined as a direction from one end portion of the wound electrode body 80 toward the other end portion in the winding axis direction. A wound core portion is formed in which the active material layer 14 and the negative electrode active material layer 24 formed on the surface of the negative electrode current collector overlap and are densely stacked. Further, at both ends of the wound electrode body 80 in the winding axis direction, the positive electrode active material layer non-formed portion of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode active material layer non-formed portion of the negative electrode sheet 20 are respectively outward from the wound core portion. It sticks out. A positive electrode current collector plate is attached to the positive electrode side protruding portion, and a negative electrode current collector plate is attached to the negative electrode side protruding portion, and is electrically connected to the positive electrode terminal 70 and the negative electrode terminal 72, respectively.

≪非水系二次電池の用途≫
ここに開示される電池では、電極体内に安定的に非水電解液を保持することができ、大電流で充放電を繰り返した場合であっても液枯れや支持塩の濃度ムラが発生することを高度に抑制することができる。したがって、活物質の膨張収縮によるポンプ効果の影響が大きくなり得る場合(例えば、活物質として膨張収縮の激しい材料を使用する場合や、活物質層を比較的厚めに形成する場合、大電流で充放電を繰り返す場合等)には、ここに開示される技術の適用が特に効果的である。すなわち、ここに開示される技術の好ましい適用対象として、理論容量が5Ah以上、例えば10Ah以上、特には20Ah以上の大容量型の電池;単位体積当たりの理論容量が10Ah/L以上、例えば20Ah/L以上、特には100Ah/L以上の高エネルギー密度の電池;2C以上(例えば2〜50C)、または5C以上、さらには10C以上、特には20C以上(例えば20〜50C)のハイレート充放電を繰り返す用途で使用され得る電池;が例示される。
≪Uses of non-aqueous secondary batteries≫
In the battery disclosed herein, the non-aqueous electrolyte can be stably held in the electrode body, and even when charging and discharging are repeated with a large current, liquid drainage and uneven concentration of the supporting salt occur. Can be highly suppressed. Therefore, when the effect of the pumping effect due to the expansion and contraction of the active material can be large (for example, when a material with a large expansion and contraction is used as the active material, or when the active material layer is formed relatively thick, it is charged with a large current. The application of the technique disclosed herein is particularly effective when the discharge is repeated. That is, as a preferable application target of the technology disclosed herein, a large capacity type battery having a theoretical capacity of 5 Ah or more, for example, 10 Ah or more, particularly 20 Ah or more; a theoretical capacity per unit volume of 10 Ah / L or more, for example, 20 Ah / A battery having a high energy density of L or more, particularly 100 Ah / L or more; 2C or more (for example, 2 to 50 C), 5 C or more, further 10 C or more, particularly 20 C or more (for example, 20 to 50 C) are repeatedly repeated at a high rate. Examples of batteries that can be used in applications.

ここに開示される非水系二次電池は、上述のような性質を活かして、車両を駆動するモーター等の駆動源用の電源として好適に利用することができる。車両の種類は特に限定されないが、例えばプラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)、電気トラック、電動スクーター、電動アシスト自転車、電動車いす、電気鉄道等が挙げられる。   The non-aqueous secondary battery disclosed herein can be suitably used as a power source for a driving source such as a motor for driving a vehicle, utilizing the above-described properties. Although the kind of vehicle is not specifically limited, For example, a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV), an electric truck, an electric scooter, an electric assist bicycle, an electric wheelchair, an electric railway etc. are mentioned.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。   Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to the specific examples.

[正極シート]
正極活物質として、平均粒径が6μm、アスペクト比が0.9のLiNi0.33Co0.33Mn0.33(LNCM酸化物)を準備した。次に、このLNCM酸化物と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、これら材料の質量比率がLNCM酸化物:AB:PVdF=90:8:2となるよう混練機に投入し、少量のN−メチルピロリドン(NMP)で粘度を調整しながら混練して正極スラリーを調製した。このスラリーを厚み15μmの長尺状のアルミニウム箔(正極集電体)の両面に、両面当たりの目付量が表1に示す値となるように塗布し、溶媒成分を乾燥除去した後、表1に示す活物質層密度となるようプレスの条件(設定圧力とプレス時間)を制御して圧延プレスし、正極集電体上に正極活物質層を有する正極シート(実施例1,2、比較例1〜3)を作製した。
[Positive electrode sheet]
As the positive electrode active material, LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 (LNCM oxide) having an average particle diameter of 6 μm and an aspect ratio of 0.9 was prepared. Next, this LNCM oxide, acetylene black (AB) as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder have a mass ratio of these materials of LNCM oxide: AB: PVdF = 90: 8: The positive electrode slurry was prepared by charging into a kneader so as to be 2, and kneading with a small amount of N-methylpyrrolidone (NMP) while adjusting the viscosity. This slurry was applied to both surfaces of a 15 μm thick aluminum foil (positive electrode current collector) so that the basis weight per surface was the value shown in Table 1, and the solvent component was removed by drying. A positive electrode sheet having a positive electrode active material layer on a positive electrode current collector (Examples 1 and 2 and Comparative Example), which is rolled and controlled by controlling the press conditions (set pressure and press time) so that the active material layer density shown in FIG. 1-3) were produced.

上記作製した正極シートの多孔度(体積%)を算出した。具体的には、活物質層の見かけの体積V1から活物質層の構成材料の体積V2を差し引いて空孔容積を求め、これを見かけの体積V1で除して100倍すること、すなわち、(V1−V2)/V1×100により、充放電前の(SOCが0%の状態の)多孔度を算出した。なお、見かけの体積V1は、平面視での面積(cm)と厚み(cm)の積から算出した。また、構成材料の体積V2は、次式:正極活物質の体積+導電材の体積+バインダの体積=(LNCM酸化物の質量(g)/LNCM酸化物の真比重(g/cm))+(ABの質量(g)/ABの真比重(g/cm))+(PVdFの質量(g)/PVdFの真比重(g/cm));から算出した。なお、各材料の真比重は一般的な定容積膨張法(気体置換型ピクノメータ法)によって測定した。結果を表1の該当欄に示す。 The porosity (volume%) of the produced positive electrode sheet was calculated. Specifically, the pore volume is obtained by subtracting the volume V2 of the constituent material of the active material layer from the apparent volume V1 of the active material layer, and this is divided by the apparent volume V1 and multiplied by 100, that is, ( The porosity before charging / discharging (in a state where the SOC is 0%) was calculated from V1-V2) / V1 × 100. The apparent volume V1 was calculated from the product of the area (cm 2 ) and the thickness (cm) in plan view. The volume V2 of the constituent material is expressed by the following formula: positive electrode active material volume + conductive material volume + binder volume = (mass of LNCM oxide (g) / true specific gravity of LNCM oxide (g / cm 3 )) + (Mass of AB (g) / true specific gravity of AB (g / cm 3 )) + (mass of PVdF (g) / true specific gravity of PVdF (g / cm 3 )); The true specific gravity of each material was measured by a general constant volume expansion method (gas displacement pycnometer method). The results are shown in the corresponding column of Table 1.

[負極シート]
負極活物質として、平均粒径が20μm、アスペクト比が0.7の球形化黒鉛(C)を準備した。次に、この球形化黒鉛(C)と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これら材料の質量比がC:SBR:CMC=98:1:1となるよう混練機に投入し少量のイオン交換水で粘度を調整しながら混練して、負極スラリーを調製した。このスラリーを、厚み10μmの長尺状の銅箔(負極集電体)の両面に、両面当たりの目付量が表1に示す値となるように塗布し、水分を乾燥除去した後、表1に示す活物質層密度となるようプレスの条件(設定圧力とプレス時間)を制御して圧延プレスし、負極集電体上に負極活物質層を有する負極シート(実施例1,2、比較例1〜3)を作製した。
[Negative electrode sheet]
Spherical graphite (C) having an average particle diameter of 20 μm and an aspect ratio of 0.7 was prepared as a negative electrode active material. Next, this spheroidized graphite (C), styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener have a mass ratio of these materials of C: SBR: CMC = 98: The mixture was put into a kneader so as to be 1: 1, and kneaded while adjusting the viscosity with a small amount of ion-exchanged water to prepare a negative electrode slurry. This slurry was applied to both surfaces of a long copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 10 μm so that the basis weight per both surfaces became the value shown in Table 1, and water was removed by drying. A negative electrode sheet (Examples 1, 2 and Comparative Examples) having a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector that is rolled and pressed under controlled press conditions (set pressure and press time) so that the active material layer density shown in FIG. 1-3) were produced.

上記作製した負極シートの多孔度(体積%)を算出した。具体的には、構成材料の体積V2を、次式:負極活物質の体積+バインダの体積+増粘剤の体積=(球形化黒鉛の質量(g)/球形化黒鉛の真比重(g/cm))+(SBRの質量(g)/SBRの真比重(g/cm))+(CMCの質量(g)/CMCの真比重(g/cm));から算出したこと以外は上記正極の場合と同様に、充放電前の(SOCが0%の状態の)多孔度を算出した。結果を表1の該当欄に示す。 The porosity (volume%) of the prepared negative electrode sheet was calculated. Specifically, the volume V2 of the constituent material is expressed by the following formula: negative electrode active material volume + binder volume + thickening agent volume = (mass of spheroidized graphite (g) / true specific gravity of spheroidized graphite (g / cm 3 )) + (SBR mass (g) / SBR true specific gravity (g / cm 3 )) + (CMC mass (g) / CMC true specific gravity (g / cm 3 )) As in the case of the positive electrode, the porosity before charging / discharging (in a state where the SOC is 0%) was calculated. The results are shown in the corresponding column of Table 1.

Figure 2016024987
Figure 2016024987

[非水系二次電池]
上記で作製した正極シートと負極シートとを表2に示す対向容量比(Cn/Cp)となるようそれぞれ切り出して、2枚のセパレータシートとともに捲回し、扁平形状の捲回電極体を作製した。なお、セパレータシートとしては、ポリエチレン(PE)の両面にポリプロピレン(PP)が積層された三層構造の市販品を使用した。なお、この電極体の正極活物質層と負極活物質層とが対向する領域では、活物質層の見かけ体積がほぼ等しくなっている。表2に正極活物質層の見かけ体積Vpに対する負極活物質層の見かけ体積Vnの比(Vn/Vp)を示す。
[Non-aqueous secondary battery]
The positive electrode sheet and the negative electrode sheet prepared above were cut out so as to have a facing capacity ratio (Cn / Cp) shown in Table 2, and wound together with two separator sheets to produce a flat wound electrode body. As the separator sheet, a commercial product having a three-layer structure in which polypropylene (PP) was laminated on both sides of polyethylene (PE) was used. In addition, in the area | region where the positive electrode active material layer and negative electrode active material layer of this electrode body oppose, the apparent volume of an active material layer is substantially equal. Table 2 shows the ratio (Vn / Vp) of the apparent volume Vn of the negative electrode active material layer to the apparent volume Vp of the positive electrode active material layer.

次に、電池ケースの蓋体に正極端子および負極端子を取り付け、これらの端子を、捲回電極体の端部に露出した正極集電体および負極集電体にそれぞれ溶接した。蓋体と連結された捲回電極体を、CIDを備えた角型の電池ケースの開口部からその内部に収容し、開口部と蓋体を溶接した。そして、蓋体に設けられた電解液注入孔から非水電解液を注入した。非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とをEC:DMC:EMC=30:40:30の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPFを1.1mol/Lの濃度で溶解させ、さらにガス発生剤としてのシクロヘキシルベンゼン(CHB)を4質量%とビフェニル(BP)を1質量%の割合で含有させたものを用いた。
このようにして、電極の性状が異なる非水系二次電池(定格容量:24Ah、実施例1,2、比較例1〜3)を構築した。
Next, a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were attached to the lid of the battery case, and these terminals were welded to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector exposed at the ends of the wound electrode body, respectively. The wound electrode body connected to the lid was housed inside the rectangular battery case provided with the CID, and the opening and the lid were welded. And the non-aqueous electrolyte solution was inject | poured from the electrolyte solution injection hole provided in the cover body. As a non-aqueous electrolyte, a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) in a volume ratio of EC: DMC: EMC = 30: 40: 30 is used as a supporting salt. LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.1 mol / L, and further, 4% by mass of cyclohexylbenzene (CHB) as a gas generating agent and 1% by mass of biphenyl (BP) were used.
In this way, non-aqueous secondary batteries (rated capacity: 24 Ah, Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3) having different electrode properties were constructed.

[活性化]
25℃の環境下において、上記得られた電池を1/3Cの定電流で正負極端子間の電圧が3.95Vに到達するまで定電流充電(CC充電)した後、電流値が0.02Cとなるまで定電圧充電(CV充電)した。かかる充電処理後の電池を、温度60℃の恒温槽内に24時間放置し、エージングを行った。
[activation]
In an environment of 25 ° C., the battery obtained above was subjected to constant current charging (CC charging) at a constant current of 1/3 C until the voltage between the positive and negative terminals reached 3.95 V, and then the current value was 0.02 C. Constant voltage charging (CV charging) was performed until The battery after such a charging treatment was left in a thermostatic bath at a temperature of 60 ° C. for 24 hours for aging.

[矩形波試験]
25℃の環境下において、上記エージング後の電池をSOC60%の状態に調整し、この電池に対して0.6Cの定電流で10秒間の放電を行い、電圧降下量を測定した。かかる電圧降下量(V)を対応する電流値(A)で除して初期のIV抵抗を算出した。
次に、電池をSOC80%の状態に調整し、この電池に対して5Cの定電流で、10秒間のハイレートパルス充放電を10000回繰り返した。そして、初期のIV抵抗と同様にパルス充放電試験後のIV抵抗を算出した。パルス充放電試験後のIV抵抗と初期のIV抵抗から、次式:抵抗増加率(%)=(パルス充放電試験後のIV抵抗−初期のIV抵抗)/初期のIV抵抗×100;により、抵抗増加率を算出した。結果を表2の該当欄に示す。また、図5には正負極の多孔度の最大差の絶対値(|Pp−Pn|)と抵抗増加率との関係を示している。
[Square wave test]
Under the environment of 25 ° C., the battery after aging was adjusted to a state of SOC 60%, and the battery was discharged at a constant current of 0.6 C for 10 seconds, and the amount of voltage drop was measured. The initial IV resistance was calculated by dividing the voltage drop (V) by the corresponding current value (A).
Next, the battery was adjusted to an SOC of 80%, and high-rate pulse charge / discharge for 10 seconds was repeated 10,000 times with a constant current of 5C. Then, the IV resistance after the pulse charge / discharge test was calculated in the same manner as the initial IV resistance. From the IV resistance after the pulse charge / discharge test and the initial IV resistance, the following formula: resistance increase rate (%) = (IV resistance after the pulse charge / discharge test−initial IV resistance) / initial IV resistance × 100; The resistance increase rate was calculated. The results are shown in the corresponding column of Table 2. FIG. 5 shows the relationship between the absolute value (| Pp−Pn |) of the maximum difference in porosity between the positive and negative electrodes and the resistance increase rate.

[多孔度の測定]
上記角型の電池と同様の構成で各例につき6つのラミネートセルを作製して、電池のSOC(充電率)と活物質層の多孔度の関係を確認した。具体的には、まず充放電装置を用いて、6つの電池を、SOCが0%、15%、40%、60%、85%、100%の状態に調整した。この電池を解体して、短絡しないよう注意深く電極体を取り出し、正極シートと負極シートの一部を切り出した。そして、X線回折装置(株式会社リガク製の型式「Ultima IV」)を用いて以下の条件で配向性を測定した。
・ターゲット:Cu(Kα線)黒鉛モノクロメーター
・スリット:発散スリット=1°、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1°
本試験例で正極活物質として使用したLNCM酸化物は、充電によってa軸長およびc軸長が変化(膨張収縮)するため、正極シートについては(003)面および(101)面の面指数(ピーク位置)からa軸長とc軸長を求め、a軸長×c軸長を計算して、SOC0%の状態と比較し、各SOCにおける体積増加率(変化率)Px(%)を算出した。そして、SOC0%の状態の多孔度(上記表1に示したPp)を基準として、下式:
SOC x%の多孔度(%)=100−{(100−Pp)×(100+体積増加率Px)/100}; から、各SOCにおける正極の多孔度を求めた。
また、本試験例で負極活物質としてとして使用した黒鉛系炭素材料は、充電によって層間距離d(002)が変化するため、負極シートについては(002)面の面間隔(ピーク位置)をSOC0%の状態と比較し、各SOCにおける体積増加率(変化率)Py(%)を算出した。そして、SOC0%の状態の多孔度(上記表1に示したPn)を基準として、下式:
SOC y%の多孔度(%)=100−{(100−Pn)×(100+体積増加率Py)/100}; から、各SOCにおける負極の多孔度を求めた。
一例として、実施例1に係る測定結果を図3に、比較例1に係る測定結果を図4にそれぞれ示す。また、車両駆動用電池の使用SOC範囲としてSOC15%〜85%の範囲における多孔度の最大差の絶対値(|Pp−Pn|)を表2の該当欄に示す。
[Measurement of porosity]
Six laminate cells were prepared for each example with the same configuration as the prismatic battery, and the relationship between the SOC (charge rate) of the battery and the porosity of the active material layer was confirmed. Specifically, first, by using a charging / discharging device, the six batteries were adjusted to SOC states of 0%, 15%, 40%, 60%, 85%, and 100%. This battery was disassembled, and the electrode body was carefully taken out so as not to short-circuit, and a part of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet was cut out. And orientation was measured under the following conditions using an X-ray diffractometer (Model “Ultima IV” manufactured by Rigaku Corporation).
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit: Diverging slit = 1 °, Receiving slit = 0.1 mm, Scattering slit = 1 °
In the LNCM oxide used as the positive electrode active material in this test example, the a-axis length and the c-axis length are changed (expanded / contracted) by charging. Therefore, the surface index of the (003) plane and (101) plane for the positive electrode sheet ( Calculate the a-axis length and c-axis length from the peak position), calculate the a-axis length x c-axis length, compare with the SOC 0% state, and calculate the volume increase rate (change rate) Px (%) in each SOC did. And, based on the porosity (Pp shown in Table 1 above) in the SOC 0% state, the following formula:
The porosity of the SOC x% (%) = 100 − {(100−Pp) × (100 + volume increase rate Px) / 100}; The porosity of the positive electrode in each SOC was determined.
Further, the graphite-based carbon material used as the negative electrode active material in this test example changes the interlayer distance d (002) by charging, and therefore the negative electrode sheet has a (002) plane spacing (peak position) of SOC 0%. The volume increase rate (rate of change) Py (%) in each SOC was calculated. And based on the porosity (Pn shown in Table 1 above) in the SOC 0% state, the following formula:
The porosity of the SOC y% (%) = 100 − {(100−Pn) × (100 + volume increase rate Py) / 100}; The porosity of the negative electrode in each SOC was determined.
As an example, the measurement result according to Example 1 is shown in FIG. 3, and the measurement result according to Comparative Example 1 is shown in FIG. Further, the absolute value (| Pp−Pn |) of the maximum difference in porosity in the SOC range of 15% to 85% as the used SOC range of the vehicle driving battery is shown in the corresponding column of Table 2.

Figure 2016024987
Figure 2016024987

表2および図5に示すように、比較例1〜3では抵抗増加率が大きかったのに対して、実施例1,2では10000サイクルのハイレート充放電後も抵抗の増大がほぼ認められなかった。この理由としては、電池の使用SOC範囲において正負極の多孔度の最大差の絶対値を4体積%以下(例えば3体積%以下)とすることで、充放電時の正負極の体積変化を緩和することができ、電極体外への非水電解液の流出を防止できたことが考えられる。
上述の通り、上記関係式を満たすことで、充放電時における正負極の空孔容積の差を小さく抑えることができ、電極体からの非水電解液の流出を防止することができる。すなわち、充電時には、負極活物質の膨張に伴って負極から押し出された非水電解液を正極の空孔(空隙)内に的確に収めることができる。逆に、放電時には、正極活物質の膨張に伴って正極から押し出された非水電解液を負極の空孔内に的確に収めることができる。これにより、一方の電極から押し出される非水電解液の量が他方の電極が受け取れるキャパシティを超えることが無くなり、電極体外への非水電解液の流出を高度に防止することができる。さらに、使用SOC範囲において正負極に存在する非水電解液量を概ね同等とすることができ、非水電解液の絶対的な移動量を低減することもできる。したがって、高いエネルギー密度とハイレートサイクル特性とを兼ね備える非水系二次電池を実現することができる。かかる結果は本発明の技術的意義を示している。
As shown in Table 2 and FIG. 5, in Comparative Examples 1 to 3, the resistance increase rate was large, while in Examples 1 and 2, almost no increase in resistance was observed after 10,000 cycles of high-rate charge / discharge. . The reason for this is that the volume difference between the positive and negative electrodes during charge and discharge is alleviated by setting the absolute value of the maximum difference in porosity between the positive and negative electrodes to 4% by volume or less (eg 3% by volume or less) in the SOC range of the battery. It is possible that the non-aqueous electrolyte was prevented from flowing out of the electrode body.
As described above, by satisfying the above relational expression, it is possible to suppress a difference in the pore volume of the positive and negative electrodes during charging and discharging, and to prevent the nonaqueous electrolyte from flowing out from the electrode body. That is, at the time of charging, the nonaqueous electrolytic solution pushed out from the negative electrode along with the expansion of the negative electrode active material can be accurately stored in the pores (voids) of the positive electrode. On the other hand, at the time of discharge, the nonaqueous electrolytic solution pushed out from the positive electrode with the expansion of the positive electrode active material can be accurately stored in the pores of the negative electrode. As a result, the amount of the non-aqueous electrolyte pushed out from one electrode does not exceed the capacity that the other electrode can receive, and the outflow of the non-aqueous electrolyte outside the electrode body can be highly prevented. Furthermore, the amount of the non-aqueous electrolyte present in the positive and negative electrodes in the SOC range used can be made substantially equal, and the absolute amount of movement of the non-aqueous electrolyte can be reduced. Therefore, a non-aqueous secondary battery having both high energy density and high rate cycle characteristics can be realized. Such results indicate the technical significance of the present invention.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここに開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said embodiment and Example are only illustrations and what changed and modified the above-mentioned specific example is included in the invention disclosed here.

10 正極シート(正極)
14 正極活物質層
16 正極活物質
20 負極シート(負極)
24 負極活物質層
26 負極活物質
30 電極体
40 セパレータシート(セパレータ)
50 電池ケース
52 電池ケース本体
54 蓋体
55 安全弁
70 正極端子
72 負極端子
80 捲回電極体
100 非水系二次電池
10 Positive electrode sheet (positive electrode)
14 Positive electrode active material layer 16 Positive electrode active material 20 Negative electrode sheet (negative electrode)
24 Negative electrode active material layer 26 Negative electrode active material 30 Electrode body 40 Separator sheet (separator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Battery case 52 Battery case main body 54 Cover body 55 Safety valve 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 80 Winding electrode body 100 Non-aqueous secondary battery

Claims (5)

正極活物質層を有する正極と負極活物質層を有する負極とが絶縁された状態で対向してなる電極体と、
非水電解液と、
を備える非水系二次電池であって、
前記正極活物質層および前記負極活物質層のいずれか一方は他方よりも面積が広く、
前記正負極の活物質層はそれぞれ相手方の活物質層と対向する対向部を有し、さらに面積の広い方の活物質層は相手方の活物質層と対向しない非対向部を有し、
前記対向部において、前記正極活物質層の見かけ体積と前記負極活物質層の見かけ体積とが略等しく、
電池の通常の使用において想定されるSOCの範囲において、前記正極活物質層の多孔度Pp(体積%)と前記負極活物質層の多孔度Pn(体積%)とが、以下の関係式:
|Pp−Pn|≦4 ;を満たす、非水系二次電池。
An electrode body formed by opposing a positive electrode having a positive electrode active material layer and a negative electrode having a negative electrode active material layer in an insulated state;
A non-aqueous electrolyte,
A non-aqueous secondary battery comprising:
Either one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer has a larger area than the other,
Each of the positive and negative electrode active material layers has a facing portion that faces the counterpart active material layer, and the active material layer having a larger area has a non-facing portion that does not face the counterpart active material layer,
In the facing portion, the apparent volume of the positive electrode active material layer and the apparent volume of the negative electrode active material layer are substantially equal,
In the range of SOC assumed in normal use of the battery, the porosity Pp (volume%) of the positive electrode active material layer and the porosity Pn (volume%) of the negative electrode active material layer are expressed by the following relational expression:
Non-aqueous secondary battery satisfying | Pp−Pn | ≦ 4;
前記正極の初期充電容量Cp(Ah)に対する前記負極の初期充電容量Cn(Ah)の比(Cn/Cp)が1.25以上1.3以下である、請求項1に記載の非水系二次電池。   2. The non-aqueous secondary according to claim 1, wherein a ratio (Cn / Cp) of an initial charge capacity Cn (Ah) of the negative electrode to an initial charge capacity Cp (Ah) of the positive electrode is 1.25 or more and 1.3 or less. battery. 前記電池の通常の使用において想定されるSOCの範囲において、最もSOCの低い状態から最もSOCの高い状態まで変化させた際の、前記Pnの最大値と最小値の差が3体積%以下である、請求項1または2に記載の非水系二次電池。   The difference between the maximum value and the minimum value of Pn when the SOC is changed from the lowest SOC state to the highest SOC state in the SOC range assumed in normal use of the battery is 3% by volume or less. The non-aqueous secondary battery according to claim 1 or 2. 前記非水系二次電池のSOCが0%の状態において、前記Ppと前記Pnとが、次の関係:|Pp−Pn|≦1;を満たす、請求項1から3のいずれか一項に記載の非水系二次電池。   4. The state according to claim 1, wherein the Pp and the Pn satisfy the following relationship: | Pp−Pn | ≦ 1 in a state where the SOC of the non-aqueous secondary battery is 0%. Non-aqueous secondary battery. 前記電池の通常の使用において想定されるSOCの範囲が、SOC15%〜85%である、請求項1から4のいずれか一項に記載の非水系二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein a range of SOC assumed in normal use of the battery is SOC 15% to 85%.
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