JP2016072116A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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秀美 山本
Hidemi Yamamoto
秀美 山本
茂樹 山手
Shigeki Yamate
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a nonaqueous electrolyte which enables the materialization of a nonaqueous electrolyte secondary battery arranged so that the rise in direct current in the case of repetition of charge and discharge is suppressed; and a nonaqueous electrolyte battery arranged by use of such a nonaqueous electrolyte.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte comprising sugar alcohol such as sorbitol is used. The inventors surmise as follows. Part of the sugar alcohol contributes to the formation of a coating on a negative electrode. While there are various kinds of materials as a material contributing to the formation of a coating on the negative electrode, sugar alcohol contributes to the formation of a low-resistance coating. Sugar alcohol forms a complex so as to take a very small amount of transition metal ions eluted from a positive electrode, especially Mn ions therein. It is considered that in this way the effect of transition metal ions, making a cause for the rise in DC resistance in a battery, on the negative electrode can be suppressed. From the point of view, it is considered to be preferable that the sugar alcohol is one which can act as a multidentate ligand. Also, it is considered to be preferable that the sugar alcohol is one which has, in its molecule, many oxygen-containing functional groups.SELECTED DRAWING: None

Description

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

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度が高いことから、携帯電話に代表されるモバイル機器用の電源として広く普及している。   Nonaqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are widely used as power sources for mobile devices represented by mobile phones because of their high energy density.

非水電解質二次電池は、電力貯蔵用、電気自動車用及びハイブリッド自動車用等の用途への展開がされ始めている。例えば、HEV(ハイブリッド電気自動車)やPHEV(プラグインハイブリッド電気自動車)等に使用されているリチウムイオン二次電池では、これに蓄積された電力を放電することで電動機の駆動用電力(始動・加速時のアシスト)として用いられている。また、この電動機の回生電力や発電機の発電による電力などをこの二次電池に充電することによって、電力を蓄えることができる。そして、当該二次電池の抵抗が大きくなると、この二次電池から出力できる電力が低下して、アシストとしての出力特性の低下や、当該電動機からの回生エネルギーとして蓄電することができる入力特性(充電受入性)の低下といった問題が生じてしまう。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries are beginning to be used for applications such as power storage, electric vehicles, and hybrid vehicles. For example, in lithium ion secondary batteries used in HEVs (hybrid electric vehicles), PHEVs (plug-in hybrid electric vehicles), etc., electric power for driving the motors (starting / acceleration) is discharged by discharging the electric power accumulated therein. It is used as a time assist). Moreover, electric power can be stored by charging the secondary battery with regenerative electric power of the electric motor or electric power generated by the electric generator. When the resistance of the secondary battery increases, the power that can be output from the secondary battery decreases, and the output characteristics as assist decreases, or the input characteristics (charging) that can be stored as regenerative energy from the motor. A problem such as a decrease in acceptability occurs.

即ち、これらの自動車用電池には、電池を繰り返し使用しても入出力特性及び放電容量の低下が小さいこと、即ち、繰り返し充放電に対する直流抵抗上昇が小さい非水電解質電池が求められている。   That is, these automobile batteries are required to be non-aqueous electrolyte batteries that have a small decrease in input / output characteristics and discharge capacity even when the batteries are repeatedly used, that is, a small increase in DC resistance against repeated charging and discharging.

特許文献1には、非水電解液二次電池の内部抵抗の上昇を抑制するために、多価アルコールとして、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール又はグリセリンを添加剤として含有する非水電解液を用いたことが記載されている。   Patent Document 1 discloses a non-aqueous solution containing, as a polyhydric alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, or glycerin as an additive in order to suppress an increase in internal resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. It describes that an electrolytic solution was used.

特許文献2には、酸化チタン等の顔料を用いるエレクトロデポジション方式又はエレクトロクロミック方式の表示素子のコントラストの低下を抑制するために、トリメチロールプロパンを添加した電解液を用いたことが記載されている。トリメチロールプロパンと同様のOH基を3つ以上含む多価アルコール化合物として、グリセリン、トリメチロールエタン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、クオドロール、およびこれらの重合付加物が記載されている。   Patent Document 2 describes that an electrolytic solution to which trimethylolpropane is added is used to suppress a decrease in contrast of an electrodeposition type or electrochromic type display element using a pigment such as titanium oxide. Yes. As polyhydric alcohol compounds containing three or more OH groups similar to trimethylolpropane, glycerin, trimethylolethane, erythritol, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, quadrol, and their polymerization adducts are described.

特許文献3には、非水電解質電池の高温での充放電サイクル性能を優れたものとするために、モノース、ジオース、オクトース、セロビオース、パノース、レバン、キチン等の糖類を含む電解液を用いたことが記載されている。   Patent Document 3 uses an electrolyte containing a saccharide such as monose, diose, octose, cellobiose, panose, levan, chitin, etc., in order to make the non-aqueous electrolyte battery excellent in charge / discharge cycle performance at high temperatures. It is described.

特開2001−118599号公報JP 2001-118599 A 特開2011−85622号公報JP 2011-85622 A 特開2000−21443号公報JP 2000-21443 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、繰り返し充放電に対する抵抗上昇が抑制された非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the nonaqueous electrolyte secondary battery by which the resistance raise with respect to repeated charging / discharging was suppressed.

本発明は、炭素数が5以上10以下である糖アルコールを含有する非水電解質二次電池用非水電解質である。また、糖アルコールを含む非水電解質二次電池及び、糖アルコールを用いて製造された非水電解質二次電池の製造方法である。具体的には、鎖状構造を有する糖アルコールは化1で表される。

(但し、nは3〜8の整数)
The present invention is a nonaqueous electrolyte for a nonaqueous electrolyte secondary battery containing a sugar alcohol having 5 to 10 carbon atoms. Moreover, it is the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery containing sugar alcohol, and the nonaqueous electrolyte secondary battery manufactured using sugar alcohol. Specifically, a sugar alcohol having a chain structure is represented by Chemical Formula 1.

(Where n is an integer from 3 to 8)

本発明に係る非水電解質二次電池用非水電解質によれば、充放電を繰り返した場合の抵抗上昇が抑制された非水電解質二次電池とすることのできる非水電解質を提供できる。
According to the nonaqueous electrolyte for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte that can be a nonaqueous electrolyte secondary battery in which an increase in resistance is suppressed when charging and discharging are repeated.

本発明に係る非水電解質二次電池の一実施形態を示す外観斜視図1 is an external perspective view showing an embodiment of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. 本発明に係る非水電解質二次電池を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図Schematic showing a power storage device configured by assembling a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries according to the present invention 炭素数と直流抵抗の上昇率との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the number of carbon atoms and the rate of increase in DC resistance

本発明の構成及び作用効果について、技術思想を交えて説明する。但し、作用機構については推定を含んでおり、その正否は、本発明を制限するものではない。なお、本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、後述の実施の形態若しくは実験例は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。   The configuration and operational effects of the present invention will be described with the technical idea. However, the action mechanism includes estimation, and the correctness does not limit the present invention. It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. For this reason, the following embodiments or experimental examples are merely examples in all respects and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

糖アルコールとしては、D−ソルビトール、L−ソルビトール、D−マンニトール、L−マンニトール、D−ガラクチトール、L−ガラクチトール、D−キシリトール、L−キシリトール、D−ボレミトール、L−ボレミトール、D−ペルセイトール、L−ペルセイトール、D−エリトロ−D−ガラクト−オクチトール等が挙げられる。   Examples of sugar alcohols include D-sorbitol, L-sorbitol, D-mannitol, L-mannitol, D-galactitol, L-galactitol, D-xylitol, L-xylitol, D-boretitol, L-boretitol, D-perceitol. , L-perceitol, D-erythro-D-galacto-octitol and the like.

糖アルコールは、炭素数が3以下であると分解されやすく、抵抗上昇抑制の効果は十分に得られない。糖アルコールの炭素数が5以上であることにより、顕著な抵抗上昇抑制効果が得られる。これは、炭素鎖の間の炭素と結合するヒドロキシル基が3つ以上となり、金属イオンと錯形成を行うのに有利な位置にヒドロキシル基が配置される確率が高まることによると考えられる。一方、炭素数が12以上になると電解液に溶解しにくいため、抵抗上昇抑制の効果はほとんど得られない。糖アルコールの炭素数が10以下であることにより、電解液に対する溶解度が優れるという点も相まって、本発明の効果を奏することができる。なかでも、炭素数が5又は6である糖アルコールが、分解しにくく電解液中に溶解されるので好ましい。   Sugar alcohol is easily decomposed when the number of carbon atoms is 3 or less, and the effect of suppressing increase in resistance cannot be sufficiently obtained. When the sugar alcohol has 5 or more carbon atoms, a remarkable resistance increase suppressing effect can be obtained. This is considered to be because the number of hydroxyl groups bonded to carbon between the carbon chains becomes three or more, and the probability that the hydroxyl group is arranged at a position advantageous for complexing with the metal ion is increased. On the other hand, when the number of carbon atoms is 12 or more, it is difficult to dissolve in the electrolytic solution, so that the effect of suppressing the resistance increase is hardly obtained. When the number of carbon atoms of the sugar alcohol is 10 or less, the effect of the present invention can be achieved in combination with excellent solubility in the electrolytic solution. Among these, sugar alcohols having 5 or 6 carbon atoms are preferable because they are hardly decomposed and are dissolved in the electrolytic solution.

また、糖アルコールの炭素鎖の炭素を平面上に配置したときに、炭素を並べた平面を境界としたときに3つ以上のヒドロキシル基が同じ側に存在する糖アルコールを含有することは、好ましい。糖アルコールが金属イオンと錯形成を行うのに有利な位置にヒドロキシル基が配置されていると考えられるからである。なお、炭素鎖の末端の炭素に結合しているヒドロキシル基は、同じ側に存在するヒドロキシル基に数えない。特に、D−キシリトール、L−キシリトール、D−ソルビトール又はL−ソルビトールが好ましい。   Further, when the carbon of the carbon chain of the sugar alcohol is arranged on a plane, it is preferable that the sugar alcohol contains three or more hydroxyl groups on the same side when the plane of the carbon is used as a boundary. . This is because it is considered that the hydroxyl group is arranged at a position advantageous for the sugar alcohol to complex with the metal ion. In addition, the hydroxyl group couple | bonded with carbon of the terminal carbon chain is not counted in the hydroxyl group which exists in the same side. In particular, D-xylitol, L-xylitol, D-sorbitol or L-sorbitol is preferable.

本発明の作用機構については必ずしも明らかではないが、本発明者らは次のように推察している。糖アルコールは、一部が負極上での皮膜形成に寄与する。負極上での皮膜形成に寄与する材料としては多種多様なものがあるが、糖アルコールは低抵抗の皮膜形成に寄与する。また、糖アルコールは、正極から溶出する微量の遷移金属イオン、特にMnイオンを取り込むように錯形成する。このようにして、電池の抵抗を上昇させる原因となる遷移金属イオンの負極への作用を抑制するものと考えられる。これらの観点から、糖アルコールは、多座配位子として作用しうるものが望ましく、また分子中に含酸素官能基を多く備えたものであることが好ましいと考えられる。   Although the mechanism of action of the present invention is not necessarily clear, the present inventors presume as follows. Part of the sugar alcohol contributes to the formation of a film on the negative electrode. There are a wide variety of materials that contribute to film formation on the negative electrode, but sugar alcohols contribute to film formation with low resistance. In addition, the sugar alcohol is complexed so as to take in a small amount of transition metal ions, particularly Mn ions, eluted from the positive electrode. In this way, it is considered that the action of the transition metal ions that cause the resistance of the battery to increase is suppressed on the negative electrode. From these viewpoints, the sugar alcohol is desirably one that can act as a multidentate ligand, and it is considered preferable that the sugar alcohol has many oxygen-containing functional groups in the molecule.

電解液に含有する糖アルコールは、一部が負極上での皮膜形成に寄与することから、これを用いて製造された非水電解質二次電池が備える非水電解質が含有する糖アルコールの量は、製造時に用いた非水電解質に添加された量に比べて減少していることが考えられる。しかしながら、非水電解質二次電池が備える非水電解質が含有する糖アルコールの量が微量であっても、LC−MS分析により検出することができる。   Since the sugar alcohol contained in the electrolyte partly contributes to the film formation on the negative electrode, the amount of sugar alcohol contained in the nonaqueous electrolyte provided in the nonaqueous electrolyte secondary battery produced using this is It is conceivable that the amount is reduced as compared with the amount added to the nonaqueous electrolyte used at the time of manufacture. However, even if the amount of sugar alcohol contained in the nonaqueous electrolyte included in the nonaqueous electrolyte secondary battery is very small, it can be detected by LC-MS analysis.

糖アルコールの添加量は、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましい、また、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がさらに好ましい。添加量を0.05質量%以上とすることにより、本発明の効果を確実に奏させることができる。また、添加量1.0質量%以下とすることにより、電池ふくれが増加しすぎる虞を低減できる。   The addition amount of the sugar alcohol is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, further preferably 0.05% by mass or more, and preferably 5.0% by mass or less, 3.0 The mass% or less is more preferable, and 1.0 mass% or less is more preferable. By making the addition amount 0.05% by mass or more, the effect of the present invention can be surely exhibited. Moreover, the possibility that the battery bulge increases excessively can be reduced by setting the addition amount to 1.0 mass% or less.

本発明に係る非水電解質に用いる正極活物質としては特に制限はなく、リチウムなどのアルカリ金属イオンを可逆に吸蔵あるいは放出することができる種々の材料を適宜使用できる。例えば、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、LiMn等で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物、LiNi1/2Mn3/2等で表されるスピネル型リチウムニッケルマンガン酸化物等に代表されるスピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物や、LiCoO、LiNiO、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.8Co0.15Al0.05、Li1.1Co2/3Ni1/6Mn1/6等に代表されるα−NaFeO構造を有するLiMeO型(Meは遷移金属)リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。中でも、Mn元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物を含むことが好ましく、特にスピネル型リチウムマンガン酸化物を含むことが好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as a positive electrode active material used for the nonaqueous electrolyte which concerns on this invention, The various materials which can occlude or discharge | release alkali metal ions, such as lithium, reversibly can be used suitably. For example, lithium transition metal complex oxide is mentioned. Representative lithium transition metal composite oxides include spinel type lithium manganese oxide represented by LiMn 2 O 4 and the like, spinel type lithium nickel manganese oxide represented by LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 and the like. Lithium transition metal oxide having a spinel crystal structure, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , Li 1.1 Co 2/3 Ni 1/6 Mn 1/6 O 2 and the like, LiMeO 2 type (Me is a transition metal) lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO 2 structure typified by, for example. Among these, it is preferable to include a lithium transition metal composite oxide containing Mn element, and it is particularly preferable to include a spinel type lithium manganese oxide.

正極活物質はMn元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極を備える非水電解質二次電池において、本発明の非水電解質を適用することによる充放電を繰り返した場合の抵抗上昇を抑制する効果は大きい。正極活物質が、リチウム遷移金属複合酸化物であって、遷移金属中のMn元素の割合が30%以上の活物質を含む正極を備える非水電解質二次電池に本発明の非水電解質を適用することが好ましく、Mn元素の割合が50%以上の活物質を含む正極を備える非水電解質二次電池に本発明の非水電解質を適用することがさらに好ましい。   The positive electrode active material suppresses an increase in resistance when charging / discharging is repeated by applying the nonaqueous electrolyte of the present invention in a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode including a lithium transition metal composite oxide containing Mn element. The effect is great. The nonaqueous electrolyte of the present invention is applied to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material that is a lithium transition metal composite oxide and includes a positive electrode containing an active material in which the proportion of Mn element in the transition metal is 30% or more. It is preferable to apply the nonaqueous electrolyte of the present invention to a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode containing an active material having an Mn element ratio of 50% or more.

リチウム遷移金属複合酸化物として、Li1+αMe1−α(MeはNi、Co及びMnを含み、Mn/Me>0.5、α>0)と表記可能な材料を用いてもよい。ここで、Li/Me比は1.25〜1.6が好ましい。リチウム遷移金属複合酸化物を構成する遷移金属元素を構成するCo、Ni及びMn等の元素の比率は、求められる特性に応じて任意に選択することができるが、放電容量が大きく、初期充放電効率が優れた非水電解質二次電池を得ることができるという点で、遷移金属元素Meに対するCoのモル比Co/Meは、0.05〜0.40が好ましく、0.10〜0.30がより好ましい。また、放電容量が大きく、初期充放電効率が優れた非水電解質二次電池を得ることができるという点で、遷移金属元素Meに対するMnのモル比Mn/Meは0.6以上が好ましく、0.65〜0.75がより好ましい。 As the lithium transition metal composite oxide, a material that can be expressed as Li 1 + α Me 1-α O 2 (Me includes Ni, Co, and Mn, and Mn / Me> 0.5, α> 0) may be used. Here, the Li / Me ratio is preferably 1.25 to 1.6. The ratio of elements such as Co, Ni and Mn constituting the transition metal element constituting the lithium transition metal composite oxide can be arbitrarily selected according to the required characteristics, but the discharge capacity is large and the initial charge / discharge is large. The molar ratio Co / Me of Co to the transition metal element Me is preferably 0.05 to 0.40, and preferably 0.10 to 0.30 in that a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent efficiency can be obtained. Is more preferable. In addition, the molar ratio Mn / Mn of the transition metal element Me is preferably 0.6 or more in that a nonaqueous electrolyte secondary battery having a large discharge capacity and excellent initial charge / discharge efficiency can be obtained. .65 to 0.75 is more preferable.

正極活物質は、α−NaFeO構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極を備える非水電解質二次電池において、非水電解質が糖アルコールを含有することが好ましい。さらに、正極活物質は、α−NaFeO構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を90質量%以上含む正極を備えることが好ましい。これにより、充放電サイクル経過のともなう電池の放電容量の低下を抑制することができる。これは、非水電解質に含有する糖アルコールが正極に被膜を形成することで、α−NaFeO構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含む場合に起こる、充放電サイクル経過のともなう電池の放電容量の急激な低下を抑制できるためと考えられる。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery in which the positive electrode active material includes a positive electrode including a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO 2 structure, the nonaqueous electrolyte preferably contains a sugar alcohol. Furthermore, the positive electrode active material preferably includes a positive electrode containing 90% by mass or more of a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO 2 structure. Thereby, the fall of the discharge capacity of a battery accompanying charging / discharging cycle progress can be suppressed. This is because the sugar alcohol contained in the non-aqueous electrolyte forms a film on the positive electrode, which occurs when the lithium transition metal composite oxide having the α-NaFeO 2 structure is included, and the discharge capacity of the battery with the progress of the charge / discharge cycle This is thought to be due to the fact that it is possible to suppress a rapid drop in the temperature.

正極活物質の粉体は、平均粒子サイズ100μm以下であることが望ましい。特に、正極活物質の粉体は、非水電解質電池の高出力特性を向上する目的で40μm以下であることが望ましい。粉体を所定の形状で得るためには粉砕機や分級機が用いられる。例えば乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、旋回気流型ジェットミルや篩等が用いられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、特に限定はなく、篩や風力分級機などが、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。   The positive electrode active material powder desirably has an average particle size of 100 μm or less. In particular, the positive electrode active material powder is desirably 40 μm or less for the purpose of improving the high output characteristics of the nonaqueous electrolyte battery. In order to obtain the powder in a predetermined shape, a pulverizer or a classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, a jet mill, a counter jet mill, a swirling air flow type jet mill, a sieve, or the like is used. At the time of pulverization, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as hexane may be used. There is no particular limitation on the classification method, and a sieve, an air classifier, or the like is used as needed for both dry and wet methods.

本発明に係る非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、限定されるものではなく、一般にリチウム電池等への使用が提案されているものが使用可能である。非水電解質に用いる非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状炭酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル類;テトラヒドロフラン又はその誘導体;1、3−ジオキサン、1、4−ジオキサン、1、2−ジメトキシエタン、1、4−ジブトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ジオキソラン又はその誘導体;エチレンスルフィド、スルホラン、スルトン又はその誘導体等の単独又はそれら2種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   The nonaqueous electrolyte used for the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is not limited, and those generally proposed for use in lithium batteries and the like can be used. Nonaqueous solvents used for the nonaqueous electrolyte include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate and vinylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; dimethyl carbonate, Chain carbonates such as diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; chain esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl butyrate; tetrahydrofuran or derivatives thereof; 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxy Ethers such as ethane, 1,4-dibutoxyethane and methyldiglyme; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Dioxolane or derivatives thereof; Ethylene sulfide, sulfolane, sultone or derivatives thereof These may be used alone or as a mixture of two or more thereof, but are not limited thereto.

非水電解質に用いる電解質塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiSCN、LiBr、LiI、LiSO、Li1.0Cl1.0、NaClO、NaI、NaSCN、NaBr、KClO、KSCN等のリチウム(Li)、ナトリウム(Na)又はカリウム(K)の1種を含む無機イオン塩、LiN(FSO、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO、LiC(CSO、(CHNBF、(CHNBr、(CNClO、(CNI、(CNBr、(n−C、NClO、(n−CNI、(CN−maleate、(CN−benzoate、(CN−phtalate、ステアリルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機イオン塩等が挙げられ、これらのイオン性化合物を単独、あるいは2種類以上混合して用いることが可能である。また、非水電解質として常温溶融塩やイオン液体を用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt used for the non-aqueous electrolyte include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 1.0 Cl 1.0 , NaClO 4 , NaI. , NaSCN, NaBr, KClO 4 , KSCN, and other inorganic ion salts containing one of lithium (Li), sodium (Na), or potassium (K), LiN (FSO 2 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiC (C 2 F 5 SO 2) 3, (CH 3) 4 NBF 4, (CH 3) 4 NBr, (C 2 H 5) 4 NClO 4, (C 2 H 5) 4 NI, (C 3 H 7 4 NBr, (n-C 4 H 9) 4, NClO 4, (n-C 4 H 9) 4 NI, (C 2 H 5) 4 N-maleate, (C 2 H 5) 4 N-benzoate, ( Organic ion salts such as C 2 H 5 ) 4 N-phtalate, lithium stearyl sulfonate, lithium octyl sulfonate, lithium dodecylbenzene sulfonate, etc., and these ionic compounds may be used alone or in combination of two or more. It is possible to use. Moreover, you may use normal temperature molten salt and an ionic liquid as a nonaqueous electrolyte.

負極材料としては、限定されるものではなく、リチウムなどのアルカリ金属イオンを可逆に吸蔵あるいは放出することができる種々の材料であればどれを選択してもよい。例えば、Li[Li1/3Ti5/3]Oに代表されるスピネル型結晶構造を有するチタン酸リチウム等のチタン系材料、SiやSb、Sn系などの合金系材料リチウム金属、リチウム合金(リチウム−シリコン、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−スズ、リチウム−アルミニウム−スズ、リチウム−ガリウム及びウッド合金等のリチウム金属含有合金)、リチウム複合酸化物(リチウム−チタン)、酸化珪素の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えばグラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)等が挙げられる。とくに、エネルギー密度と寿命の観点から黒鉛の使用が望ましい。 The negative electrode material is not limited, and any material can be selected as long as it is capable of reversibly occluding or releasing alkali metal ions such as lithium. For example, titanium-based materials such as lithium titanate having a spinel crystal structure typified by Li [Li 1/3 Ti 5/3 ] O 4 , alloy-based materials such as Si, Sb, and Sn-based lithium metal, lithium alloys (Lithium metal-containing alloys such as lithium-silicon, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium and wood alloys), lithium composite oxide (lithium-titanium), silicon oxide In addition, an alloy capable of inserting and extracting lithium, a carbon material (for example, graphite, hard carbon, low-temperature fired carbon, amorphous carbon, etc.) and the like can be given. In particular, it is desirable to use graphite from the viewpoint of energy density and life.

負極材料の粉体は、平均粒子サイズ100μm以下であることが望ましい。粉体を所定の形状で得るためには粉砕機や分級機が用いられる。例えば乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、旋回気流型ジェットミルや篩等が用いられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、特に限定はなく、篩や風力分級機などが、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。   The powder of the negative electrode material desirably has an average particle size of 100 μm or less. In order to obtain the powder in a predetermined shape, a pulverizer or a classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, a jet mill, a counter jet mill, a swirling air flow type jet mill, a sieve, or the like is used. At the time of pulverization, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as hexane may be used. There is no particular limitation on the classification method, and a sieve, an air classifier, or the like is used as needed for both dry and wet methods.

以上、正極及び負極の主要構成成分である正極活物質及び負極材料について詳述したが、正極及び負極には、主要構成成分の他に、導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等が、他の構成成分として添加されてもよい。   As described above, the positive electrode active material and the negative electrode material, which are the main components of the positive electrode and the negative electrode, have been described in detail. In addition to the main components, the positive electrode and the negative electrode include a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, and the like. , May be added as another component.

導電剤としては、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば限定されないが、通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等)、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金等)粉、金属繊維、導電性セラミックス材料等の導電性材料を1種又はそれらの混合物として含ませることができる。   The conductive agent is not limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect battery performance. Usually, natural graphite (such as scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite), artificial graphite, carbon black, acetylene black, A conductive material such as ketjen black, carbon whisker, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) powder, metal fiber, and conductive ceramic material can be included as one type or a mixture thereof. .

これらの中で、導電剤としては、電子伝導性及び塗工性の観点よりアセチレンブラックが望ましい。導電剤の添加量は、正極又は負極の総質量に対して0.1質量%〜50質量%が好ましく、特に0.5質量%〜10質量%が好ましい。特にアセチレンブラックを0.1〜0.5μmの超微粒子に粉砕して用いると必要炭素量を削減できるため望ましい。これらの混合方法は、物理的な混合であり、その理想とするところは均一混合である。そのため、V型混合機、S型混合機、擂かい機、ボールミル、遊星ボールミルといったような粉体混合機を乾式、あるいは湿式で混合することが可能である。また、黒鉛のように導電性の優れた材料を活物質として用いる場合は、導電剤として鱗片状黒鉛が望ましい。   Among these, as the conductive agent, acetylene black is desirable from the viewpoints of electron conductivity and coatability. The addition amount of the conductive agent is preferably 0.1% by mass to 50% by mass, and particularly preferably 0.5% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the positive electrode or the negative electrode. In particular, it is desirable to use acetylene black by pulverizing into ultrafine particles of 0.1 to 0.5 μm because the required carbon amount can be reduced. These mixing methods are physical mixing, and the ideal is uniform mixing. Therefore, powder mixers such as V-type mixers, S-type mixers, crackers, ball mills, and planetary ball mills can be mixed dry or wet. Moreover, when using the material excellent in electroconductivity like graphite as an active material, scaly graphite is desirable as a electrically conductive agent.

結着剤としては、通常、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)、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマーを1種又は2種以上の混合物として用いることができる。結着剤の添加量は、正極又は負極の総質量に対して1〜50質量%が好ましく、特に1〜10質量%が好ましい。   As the binder, thermoplastic resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, and polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, and styrene butadiene rubber are usually used. A polymer having rubber elasticity such as (SBR) or fluoro rubber can be used as one kind or a mixture of two or more kinds. The added amount of the binder is preferably 1 to 50% by mass, particularly preferably 1 to 10% by mass with respect to the total mass of the positive electrode or the negative electrode.

フィラーとしては、電池性能に悪影響を及ぼさない材料であれば何でも良い。通常、ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、無定形シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が用いられる。フィラーの添加量は、正極又は負極の総質量に対して添加量は30質量%以下が好ましい。   As the filler, any material that does not adversely affect the battery performance may be used. Usually, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, amorphous silica, alumina, zeolite, glass, carbon and the like are used. The addition amount of the filler is preferably 30% by mass or less with respect to the total mass of the positive electrode or the negative electrode.

正極及び負極は、主要構成成分(正極においては正極活物質、負極においては負極材料)及びその他の材料を混練し合剤とし、N−メチルピロリドン、トルエン等の有機溶媒又は水に混合させた後、得られた混合液を下記に詳述する集電体の上に塗布し又は圧着して乾燥することにより好適に作製される。必要に応じて熱真空乾燥をすることができる。塗布方法については、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、スピンコーティング、バーコータ等の手段を用いて任意の厚さ及び任意の形状に塗布することが望ましいが、これらに限定されるものではない。   The positive electrode and the negative electrode are obtained by kneading main constituents (positive electrode active material in the positive electrode, negative electrode material in the negative electrode) and other materials into a mixture and mixing them in an organic solvent such as N-methylpyrrolidone and toluene or water. The obtained liquid mixture is preferably produced by applying on a current collector described in detail below, or by pressure bonding and drying. Thermal vacuum drying can be performed as necessary. As for the application method, for example, it is desirable to apply to any thickness and any shape using means such as roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, etc. Is not to be done.

セパレータとしては、優れた高率放電性能を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。非水電解質電池用セパレータを構成する材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。   As the separator, it is preferable to use a porous film or a non-woven fabric exhibiting excellent high rate discharge performance alone or in combination. Examples of the material constituting the separator for nonaqueous electrolyte batteries include polyolefin resins typified by polyethylene and polypropylene, polyester resins typified by polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, and vinylidene fluoride-hexa. Fluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluorovinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene copolymer, fluorine Vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride - tetrafluoroethylene - hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride - ethylene - can be mentioned tetrafluoroethylene copolymer.

セパレータの空孔率は強度の観点から98体積%以下が好ましい。また、充放電特性の観点から空孔率は20体積%以上が好ましい。   The porosity of the separator is preferably 98% by volume or less from the viewpoint of strength. Further, the porosity is preferably 20% by volume or more from the viewpoint of charge / discharge characteristics.

また、セパレータとしては、例えばアクリロニトリル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、メチルメタアクリレート、ビニルアセテート、ビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等のポリマーと電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。非水電解質を上記のようにゲル状態で用いると、漏液を防止する効果がある点で好ましい。   Further, as the separator, for example, a polymer gel composed of a polymer such as acrylonitrile, ethylene oxide, propylene oxide, methyl methacrylate, vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, and polyvinylidene fluoride and an electrolyte may be used. Use of the non-aqueous electrolyte in the gel state as described above is preferable in that it has an effect of preventing leakage.

さらに、セパレータは、上述したような多孔膜や不織布等とポリマーゲルを併用して用いると、電解質の保液性が向上するため望ましい。即ち、ポリエチレン微孔膜の表面及び微孔壁面に厚さ数μm以下の親溶媒性ポリマーを被覆したフィルムを形成し、フィルムの微孔内に電解質を保持させることで、親溶媒性ポリマーがゲル化する。   Furthermore, it is desirable that the separator be used in combination with the above-described porous film, nonwoven fabric, or the like and a polymer gel because the liquid retention of the electrolyte is improved. That is, a film having a thickness of several μm or less coated with a solvophilic polymer is formed on the surface of the polyethylene microporous membrane and the microporous wall, and the electrolyte is held in the micropores of the film, whereby the solvophilic polymer is gelled. Turn into.


親溶媒性ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンの他、エチレンオキシド基やエステル基等を有するアクリレートモノマー、エポキシモノマー、イソシアナート基を有するモノマー等が架橋したポリマー等が挙げられる。該モノマーは、ラジカル開始剤を併用して加熱や紫外線(UV)を用いたり、電子線(EB)等の活性光線等を用いて架橋反応を行わせることが可能である。

Examples of the solvophilic polymer include polyvinylidene fluoride, an acrylate monomer having an ethylene oxide group or an ester group, an epoxy monomer, a polymer having a monomer having an isocyanate group, and the like crosslinked. The monomer can be subjected to a crosslinking reaction using a radical initiator in combination with heating or ultraviolet rays (UV), or using an actinic ray such as an electron beam (EB).

図1に、本発明に係る非水電解質二次電池の一実施形態である矩形状の非水電解質二次電池1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質二次電池1は、電極群2が電池容器3に収納されている。電極群2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。   FIG. 1 is a schematic view of a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery 1 which is an embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. In the figure, the inside of the container is seen through. In the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1, an electrode group 2 is housed in a battery container 3. The electrode group 2 is formed by winding a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material via a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4 ′, and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5 ′.

非水電解質二次電池の構成については特に限定されるものではなく、正極、負極及びロール状のセパレータを有する円筒型電池、角型電池、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の非水電解質二次電池を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質二次電池1を備えている。前記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。   The configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery having a positive electrode, a negative electrode, and a roll separator, a square battery, and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above non-aqueous electrolyte secondary batteries. One embodiment of a power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for vehicles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV).

(実施例1)
エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを1.0mol/lの濃度で溶解させた電解液を作製し、電解液に対して、0.1質量%のソルビトール(和光純薬工業製、D−ソルビトール)を添加して溶解させた。これを実施例1に係る非水電解質とする。
Example 1
An electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 was prepared. Mass% sorbitol (Wako Pure Chemical Industries, D-sorbitol) was added and dissolved. This is the nonaqueous electrolyte according to Example 1.

(実施例2及び3)
0.1質量%のソルビトールに代えて、表1に示す量のソルビトールを添加したこと以外は実施例1と同様にして、電解液に対して溶解させた。これらを、実施例2及び3に係る非水電解質とする。
(Examples 2 and 3)
It was made to melt | dissolve with respect to electrolyte solution like Example 1 except having replaced with 0.1 mass% sorbitol and having added the quantity of sorbitol shown in Table 1. These are the nonaqueous electrolytes according to Examples 2 and 3.

(実施例4)
ソルビトールに代えて、キシリトールを添加したこと以外は実施例1と同様にして、電解液に対して溶解させた。これらを、実施例4に係る非水電解質とする。
Example 4
It was made to melt | dissolve with respect to electrolyte solution like Example 1 except having replaced with sorbitol and having added xylitol. These are the nonaqueous electrolytes according to Example 4.

(実施例5)
ソルビトールに代えて、マンニトールを添加して撹拌し、50℃で5h放置後の上澄み液を採取したこと以外は実施例1と同様にして、電解液に対して溶解させた。これらを、実施例5に係る非水電解質とする。
(Example 5)
Instead of sorbitol, mannitol was added and stirred, and dissolved in the electrolytic solution in the same manner as in Example 1 except that the supernatant was collected after being left at 50 ° C. for 5 hours. These are the nonaqueous electrolytes according to Example 5.

(比較例1)
エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを1.0mol/lの濃度で溶解させた電解液を比較例1に係る非水電解質とする。
(Comparative Example 1)
An electrolytic solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a volume ratio of 3: 7 is used as the nonaqueous electrolyte according to Comparative Example 1.

(比較例2)
エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを1.0mol/lの濃度で溶解させた電解液を作製し、電解液に対して、0.1質量%のグリセリンを添加した。これを比較例2に係る非水電解質とする。
(Comparative Example 2)
An electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 was prepared. Mass% glycerin was added. This is the nonaqueous electrolyte according to Comparative Example 2.

(比較例3)
ソルビトールに代えて、マルチトールを添加して撹拌し、50℃で5h放置後の上澄み液を採取したこと以外は実施例1と同様にして、電解液に対して溶解させた。これらを、比較例3に係る非水電解質とする。
(Comparative Example 3)
Instead of sorbitol, maltitol was added and stirred, and dissolved in the electrolytic solution in the same manner as in Example 1 except that the supernatant was collected after leaving at 50 ° C. for 5 hours. These are the nonaqueous electrolytes according to Comparative Example 3.

(非水電解質二次電池の作製)
これらの非水電解質をそれぞれ用いて、次の手順にて非水電解質二次電池を作製した。以下の実施例では、α−NaFeO型結晶構造を有しLiNi1/3Mn1/3Co1/3で表されるリチウム遷移金属複合酸化物と、スピネル型結晶構造を有しLiMnで表されるリチウムマンガン酸化物を7:3の質量比で混合したものを正極活物質として用いた。
(Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery)
Using each of these non-aqueous electrolytes, non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced by the following procedure. In the following examples, a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO 2 type crystal structure and represented by LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , and a spinel type crystal structure and LiMn A mixture of lithium manganese oxide represented by 2 O 4 at a mass ratio of 7: 3 was used as the positive electrode active material.

正極活物質、アセチレンブラック(AB)及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を質量比94:3:3の割合(固形分換算)で混合し、N−メチルピロリドン(NMP)を溶剤とする正極ペーストを作製し、厚さ20μmの帯状のアルミニウム箔集電体の両面に塗布した。該正極をローラープレス機により加圧成型して正極活物質層を成型した後、100℃で14時間真空乾燥して、極板中の水分を除去した。このようにして正極板を作製した。   A positive electrode active material, acetylene black (AB) and polyvinylidene fluoride (PVdF) are mixed at a mass ratio of 94: 3: 3 (in terms of solid content) to produce a positive electrode paste using N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent. And it apply | coated on both surfaces of the 20-micrometer-thick strip | belt-shaped aluminum foil electrical power collector. The positive electrode was pressure-molded with a roller press to form a positive electrode active material layer, and then vacuum dried at 100 ° C. for 14 hours to remove moisture in the electrode plate. In this way, a positive electrode plate was produced.

黒鉛、スチレン−ブタジエン・ゴム(SBR)及びカルボキシメチルセルロース(CMC)を質量比97:2:1の割合(固形分換算)で混合し、水を溶剤とする負極ペーストを作製し、厚さ10μmの帯状の銅箔集電体の両面に塗布した。該負極をローラープレス機により加圧成型して負極活物質層を成型した後、100℃で12時間真空乾燥して、極板中の水分を除去した。このようにして負極板を作製した。   Graphite, styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) were mixed at a mass ratio of 97: 2: 1 (in terms of solid content) to prepare a negative electrode paste using water as a solvent, and having a thickness of 10 μm. It apply | coated to both surfaces of a strip | belt-shaped copper foil collector. The negative electrode was pressure-molded with a roller press to form a negative electrode active material layer, and then vacuum-dried at 100 ° C. for 12 hours to remove moisture in the electrode plate. In this way, a negative electrode plate was produced.

(実施例2−1から2−4、比較例2−1)
実施例2−1から2−4、比較例2−1では、正極活物質にα−NaFeO型結晶構造を有しLiNi1/3Mn1/3Co1/3で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を用いたこと以外は実施例1から4、比較例1と同様にして、非水電解質電池を作製した。
(Examples 2-1 to 2-4, Comparative Example 2-1)
In Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Example 2-1, the positive electrode active material has an α-NaFeO 2 type crystal structure and is represented by LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 A nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 except that the transition metal composite oxide was used.

<組立工程>
ポリエチレン製の多孔膜からなるセパレータを介して正極板と負極板を積層し、扁平形状に巻回して発電要素を作製し、アルミニウム製の角型電槽缶に収納し、正負極端子を取り付けた。この容器内部に非水電解質を注入したのちに封口した。このようにして設計容量800mAh(1CmA=800mAh)の非水電解質電池を組み立てた。
<Assembly process>
A positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated through a separator made of a polyethylene porous membrane, wound in a flat shape to produce a power generation element, housed in an aluminum square battery case, and attached with positive and negative electrode terminals . The container was sealed after injecting a nonaqueous electrolyte into the container. In this way, a nonaqueous electrolyte battery having a design capacity of 800 mAh (1 CmA = 800 mAh) was assembled.

<初期充放電工程>
次に、25℃にて、2サイクルの初期充放電工程に供した。電圧制御は、全て、正負極端子間電圧に対して行った。1サイクル目の充電は、電流0.2CmA、電圧4.2V、8時間の定電流定電圧充電とし、放電は、電流0.2CmA、終止電圧2.75Vの定電流放電とした。2サイクル目の充電は、電流1.0CmA、電圧4.2V、3時間の定電流定電圧充電とし、放電は、電流1.0CmA、終止電圧2.75Vの定電流放電とした。全てのサイクルにおいて、充電後及び放電後に、10分の休止時間を設定した。
<Initial charge / discharge process>
Next, it was subjected to an initial charge / discharge process of 2 cycles at 25 ° C. All voltage control was performed on the voltage between the positive and negative terminals. The first cycle charge was a constant current constant voltage charge with a current of 0.2 CmA and a voltage of 4.2 V for 8 hours, and the discharge was a constant current discharge with a current of 0.2 CmA and a final voltage of 2.75 V. Charging in the second cycle was constant current constant voltage charging with a current of 1.0 CmA and a voltage of 4.2 V for 3 hours, and discharging was constant current discharging with a current of 1.0 CmA and a final voltage of 2.75 V. In all cycles, a 10 minute rest period was set after charging and discharging.

<充放電サイクル試験>
上記初期充放電工程を経て完成した非水電解質二次電池について、45℃にて、800サイクルの充放電サイクル試験を行った。電圧制御は、全て、正負極端子間電圧に対して行った。充電は、電流1.0CmA、電圧4.2V、3時間の定電流定電圧充電とし、放電は、電流1.0CmA、終止電圧2.75Vの定電流放電とした。全てのサイクルにおいて、充電後及び放電後に、10分の休止時間を設定した。ここで、正負極端子間電圧が4.2Vであるとき、正極電位は4.3V(vs.Li/Li)であることがわかっている。また、随時、−20℃もしくは25℃にて、SOC50%状態での電池の直流抵抗を次の方法によって求めた。まず、電流0.2CmA、0.5CmA、1.0CmAの順で30秒間放電した。つぎに、そのときの放電電流と10秒目の電圧の関係をプロットし、得られた直線の傾きより直流抵抗を求めた。なお、上昇率は{(試験後の直流抵抗−試験前の直流抵抗)/試験前の直流抵抗}の式で求められる。
<Charge / discharge cycle test>
About the nonaqueous electrolyte secondary battery completed through the said initial stage charging / discharging process, the charge / discharge cycle test of 800 cycles was done at 45 degreeC. All voltage control was performed on the voltage between the positive and negative terminals. Charging was performed at a constant current and constant voltage with a current of 1.0 CmA and a voltage of 4.2 V for 3 hours, and discharging was performed at a constant current of 1.0 CmA and a final voltage of 2.75 V. In all cycles, a 10 minute rest period was set after charging and discharging. Here, it is known that when the voltage between the positive and negative terminals is 4.2 V, the positive electrode potential is 4.3 V (vs. Li / Li + ). In addition, the DC resistance of the battery in the SOC 50% state was determined by the following method at -20 ° C or 25 ° C as needed. First, discharge was performed for 30 seconds in the order of current 0.2 CmA, 0.5 CmA, and 1.0 CmA. Next, the relationship between the discharge current at that time and the voltage at 10 seconds was plotted, and the DC resistance was obtained from the slope of the obtained straight line. The rate of increase is determined by the formula {(DC resistance after test−DC resistance before test) / DC resistance before test}.

実施例1から5及び比較例1、2、3に係る非水電解質電池について、−20℃にて求めた、充放電サイクルの「試験前の直流抵抗」、上記充放電サイクル試験前の直流抵抗に対する800サイクル目の直流抵抗を「上昇率」として表1に示す。また、「サイクル前放電容量」として、充放電サイクル試験前の2サイクル目の放電容量を、「800サイクル後の容量維持率」として、2サイクル目の放電容量に対する800サイクル目の放電容量の割合を表1に示す。   For the nonaqueous electrolyte batteries according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1, 2, and 3, “DC resistance before test” of charge / discharge cycle, DC resistance before charge / discharge cycle test, obtained at −20 ° C. Table 1 shows the DC resistance at 800th cycle as “increase rate”. Further, the discharge capacity at the second cycle before the charge / discharge cycle test is used as the “discharge capacity before cycle”, and the ratio of the discharge capacity at the 800th cycle to the discharge capacity at the second cycle is used as the “capacity maintenance ratio after 800 cycles”. Is shown in Table 1.

表1からわかるように、糖アルコールを添加した非水電解質を用いた実施例1に係る非水電解質電池は、糖アルコールを添加していない非水電解質を用いた比較例1に係る非水電解質電池に比べて、直流抵抗の上昇が抑制されていることがわかる。   As can be seen from Table 1, the nonaqueous electrolyte battery according to Example 1 using the nonaqueous electrolyte to which the sugar alcohol is added is the nonaqueous electrolyte according to Comparative Example 1 using the nonaqueous electrolyte to which the sugar alcohol is not added. It can be seen that an increase in DC resistance is suppressed as compared with the battery.

グリセリンを添加した非水電解質を用いた比較例2に係る非水電解質電池に比べ、炭素数が5以上である糖アルコールを用いた実施例では、図3に示すように顕著に直流抵抗上昇が抑制されていることがわかる。従って、本発明によれば、充放電を繰り返しても入出力特性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。   Compared with the nonaqueous electrolyte battery according to Comparative Example 2 using the nonaqueous electrolyte to which glycerin was added, in the example using the sugar alcohol having 5 or more carbon atoms, the direct current resistance was remarkably increased as shown in FIG. It turns out that it is suppressed. Therefore, according to the present invention, a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in input / output characteristics can be obtained even when charging and discharging are repeated.

正極活物質にLiNi1/3Mn1/3Co1/3で表されるリチウム遷移金属複合酸化物をもちいた、実施例2−1から2−4及び比較例2−1に係る非水電解質電池について、−20℃にて求めた、充放電サイクルの「試験前の直流抵抗」、上記充放電サイクル試験前の直流抵抗に対する800サイクル目の直流抵抗を「上昇率」として表2に示す。また、充放電サイクル試験前の2サイクル目の放電容量を「サイクル前放電容量」として、2サイクル目の放電容量に対する800サイクル目の放電容量の割合を「800サイクル後の容量維持率」として、表2に示す。 Non-related to Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Example 2-1 using a lithium transition metal composite oxide represented by LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 as a positive electrode active material Table 2 shows the “DC resistance before the test” of the charge / discharge cycle and the DC resistance at the 800th cycle with respect to the DC resistance before the charge / discharge cycle test, obtained at −20 ° C. Show. In addition, the discharge capacity of the second cycle before the charge / discharge cycle test is “pre-cycle discharge capacity”, and the ratio of the discharge capacity of the 800th cycle to the discharge capacity of the second cycle is “capacity maintenance ratio after 800 cycles” It shows in Table 2.

表1と表2を比べると、LiMnで表されるリチウムマンガン酸化物を含む正極を備える実施例1から4において、充放電を繰り返した場合の抵抗上昇を抑制する効果は大きいことが分かる。 When Table 1 and Table 2 are compared, in Examples 1 to 4 including the positive electrode including the lithium manganese oxide represented by LiMn 2 O 4 , the effect of suppressing an increase in resistance when charging and discharging are repeated is large. I understand.

表2のサイクル容量維持率から、正極活物質にLiNi1/3Mn1/3Co1/3で表されるリチウム遷移金属複合酸化物をもちいた実施例2−1から2−4では、糖アルコールが添加された非水電解質二次電池はサイクル容量維持率が大きいことが分かる。糖アルコールの添加量を増やすと、サイクル容量維持率は向上した。 In Examples 2-1 to 2-4, from the cycle capacity retention rate of Table 2, the positive electrode active material used a lithium transition metal composite oxide represented by LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 It can be seen that the non-aqueous electrolyte secondary battery to which sugar alcohol is added has a large cycle capacity maintenance rate. Increasing the amount of sugar alcohol added improved the cycle capacity retention rate.

また、実施例2−1から2−4及び比較例2−1に係る非水電解質電池について、25℃にて電池の直流抵抗を求めた結果を、充放電サイクルの「試験前の直流抵抗」、上記充放電サイクル試験前の直流抵抗に対する800サイクル目の直流抵抗を「直流抵抗上昇率」として表3に示す。   Moreover, about the nonaqueous electrolyte battery which concerns on Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Example 2-1, the result of having calculated | required the direct current | flow resistance of the battery at 25 degreeC is "DC resistance before a test" of a charging / discharging cycle. The DC resistance at the 800th cycle relative to the DC resistance before the charge / discharge cycle test is shown in Table 3 as “DC resistance increase rate”.

糖アルコールを添加した非水電解質を用いた実施例2−1から2−4に係る非水電解質電池は、糖アルコールを添加していない非水電解質を用いた比較例2−1に係る非水電解質電池に比べて、直流抵抗の上昇が抑制されていることがわかる。   The non-aqueous electrolyte batteries according to Examples 2-1 to 2-4 using the non-aqueous electrolyte added with the sugar alcohol are non-aqueous according to Comparative Example 2-1 using the non-aqueous electrolyte not added with the sugar alcohol. It can be seen that the increase in DC resistance is suppressed compared to the electrolyte battery.

(符号の説明)
1 非水電解質二次電池
2 電極群
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
(Explanation of symbols)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 2 Electrode group 3 Battery container 4 Positive electrode terminal 4 'Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 5' Negative electrode lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (6)

炭素数が5以上10以下である糖アルコールを含有する非水電解質二次電池用非水電解質。 A non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a sugar alcohol having 5 to 10 carbon atoms. 前記糖アルコールは、炭素鎖の炭素を平面上に配置したときに、3個以上のヒロドキシル基が同じ側に配置されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池用非水電解質。   The non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the sugar alcohol has three or more hydroxyl groups arranged on the same side when the carbon of the carbon chain is arranged on a plane. 前記糖アルコールがソルビトール又はキシリトールである請求項2記載の非水電解質二次電池用非水電解質。   The non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the sugar alcohol is sorbitol or xylitol. 請求項1から3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用非水電解質と、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極とを備える、非水電解質二次電池。   A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising: the nonaqueous electrolyte for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1; a positive electrode including a positive electrode active material; and a negative electrode including a negative electrode active material. 前記正極活物質は、遷移金属中のMn元素の割合が50%以上のリチウム遷移金属複合酸化物を含む、請求項4に記載の非水電解質二次電池。   5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the positive electrode active material includes a lithium transition metal composite oxide in which a ratio of Mn element in the transition metal is 50% or more. 請求項1から3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用非水電解質を用いた、非水電解質二次電池の製造方法。
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the nonaqueous electrolyte for nonaqueous electrolyte secondary batteries of any one of Claim 1 to 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020064817A (en) * 2018-10-19 2020-04-23 株式会社リコー Power storage element
WO2023181912A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery

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