JP2016081707A - Negative electrode and lithium ion secondary battery using the same - Google Patents

Negative electrode and lithium ion secondary battery using the same Download PDF

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Hirobumi Nakano
博文 中野
昭信 野島
Akinobu Nojima
昭信 野島
福田 啓一
Keiichi Fukuda
啓一 福田
秀明 関
Hideaki Seki
秀明 関
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode which enables the enhancement in cycle characteristics; and a lithium ion secondary battery using such a negative electrode.SOLUTION: A negative electrode 20 comprises: a negative electrode active material layer 24 including a Si-containing negative electrode active material and a binder; and a layer on the surface of the negative electrode active material layer, which includes Si, V, C, O, P and F. In the negative electrode 20, the film thickness of the layer including Si, V, C, O, P and F is 10-100 nm. A lithium ion secondary battery 100 comprises the negative electrode 20, a positive electrode 10 and an electrolyte which are contained in a container 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、負極及びそれを用いたリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode and a lithium ion secondary battery using the negative electrode.

リチウムイオン二次電池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等と比べ、軽量、高容量であるため、携帯電子機器用電源として広く応用されている。また、ハイブリッド自動車や、電気自動車用に搭載される電源として有力な候補にもなっている。そして、近年の携帯電子機器の小型化、高機能化に伴い、これらの電源となるリチウムイオン二次電池への更なる高容量化が期待されている。 Lithium ion secondary batteries are widely applied as power sources for portable electronic devices because they are lighter and have a higher capacity than nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and the like. It is also a promising candidate as a power source for use in hybrid vehicles and electric vehicles. With the recent miniaturization and higher functionality of portable electronic devices, further increase in capacity is expected for lithium ion secondary batteries that serve as these power sources.

現在、リチウムイオン二次電池等の電気化学デバイスの負極活物質として、黒鉛等の炭素材料より充放電容量の大きいシリコンや酸化シリコン等の合金系負極活物質が数多く研究されている。しかし、負極活物質としてこのような材料を用いた場合、充放電が繰り返されることにより負極の表面にリチウム酸化物が形成される。この場合には、リチウム酸化物が非可逆性の被膜として堆積するため、充放電反応に寄与するリチウム(リチウムイオン)の絶対数が減少することにより放電容量の低下を招いてしまい長期的に充放電を繰り返すことが出来ない(サイクル特性が低い)ことが課題となっている。 Currently, many researches have been conducted on negative electrode active materials for electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries, such as silicon and silicon oxide, which have a larger charge / discharge capacity than carbon materials such as graphite. However, when such a material is used as the negative electrode active material, lithium oxide is formed on the surface of the negative electrode by repeated charge and discharge. In this case, since the lithium oxide is deposited as an irreversible film, the absolute number of lithium (lithium ions) contributing to the charge / discharge reaction is reduced, leading to a decrease in discharge capacity and long-term charge. The problem is that the discharge cannot be repeated (low cycle characteristics).

上述した課題を解決するために、負極活物質層をCoO、FeO、NiO等で被覆し、可逆性の被膜を形成することにより、リチウムの絶対数の減少を抑制することでサイクル特性の向上を図る技術が提案されている(特許文献1参照)。 In order to solve the above-described problems, the negative electrode active material layer is coated with CoO, FeO, NiO or the like, and a reversible film is formed, thereby improving cycle characteristics by suppressing a decrease in the absolute number of lithium. The technique which tries is proposed (refer patent document 1).

特開2008−153078号公報JP 2008-153078 A

しかしながら、特許文献1ではサイクル特性の向上が不十分であり、更なる向上が望まれている。 However, in Patent Document 1, the cycle characteristics are not sufficiently improved, and further improvement is desired.

本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、サイクル特性を向上することができる負極及びそれを用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a negative electrode capable of improving cycle characteristics and a lithium ion secondary battery using the negative electrode.

上記課題を解決するため、本発明にかかる負極は、Siを含む負極活物質とバインダーとを含有する負極活物質層の表面においてSi―V―C―O―P―Fから構成される層を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a negative electrode according to the present invention includes a layer composed of Si—V—C—O—P—F on the surface of a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material containing Si and a binder. It is characterized by having.

本発明によれば、価数の変化が可能なVを含む被膜を形成することで、高い容量を維持したまま長期的なサイクルをまわすことが可能となる。このメカニズムははっきりと解明出来ていないが、被膜中のVの平均価数が充電時に3〜4価まで低下し、放電時に3.5〜5価まで増加する。この機能を用い、負極活物質にLiが挿入された際に生じる電荷をVが受け取ることで、電解液との反応を抑制し、リチウム酸化物の生成を防止していると推測される。
また負極活物質層上のSi―V―C―O―P―Fから構成される被膜中にSiを含有していることで、被膜として強固になっている。この被膜は、膨張収縮に応じて追従し、負極活物質の脱離を防止するため、サイクル特性が向上すると考えられる。
According to the present invention, it is possible to rotate a long-term cycle while maintaining a high capacity by forming a film containing V capable of changing the valence. Although this mechanism has not been clearly understood, the average valence of V in the film decreases to 3 to 4 during charging and increases to 3.5 to 5 during discharging. Using this function, it is presumed that the reaction with the electrolytic solution is suppressed and the generation of lithium oxide is prevented by V receiving the charge generated when Li is inserted into the negative electrode active material.
Further, since Si is contained in the coating composed of Si—V—C—O—P—F on the negative electrode active material layer, the coating becomes strong. This coating is considered to improve cycle characteristics in order to follow the expansion and contraction and prevent detachment of the negative electrode active material.

本発明の負極は、Si―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚が10〜100nmであることが好ましい。 In the negative electrode of the present invention, the thickness of the layer composed of Si—V—C—O—P—F is preferably 10 to 100 nm.

上記本発明にかかる負極を用いることにより、Si―V―C―O―P―Fから構成される層が活物質の膨張収縮に追従しかつ被膜が破られない強度を持ち、より優れたものとすることができる。 By using the negative electrode according to the present invention, the layer composed of Si—V—C—O—P—F has the strength to follow the expansion and contraction of the active material and not break the coating, and more excellent It can be.

また、本発明にかかるリチウムイオン二次電池は、正極と、前記負極と、電解質と、が容器に収容された構成であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the lithium ion secondary battery concerning this invention is the structure by which the positive electrode, the said negative electrode, and the electrolyte were accommodated in the container.

この様な構成にすることにより、優れたサイクル特性のリチウムイオン二次電池として利用できる。 By adopting such a configuration, it can be used as a lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics.

本発明によれば、優れたサイクル特性を有する負極及びそれを用いたリチウムイオン二次電池を提供することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the negative electrode which has the outstanding cycling characteristics, and a lithium ion secondary battery using the same can be provided.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of the lithium ion secondary battery of this embodiment. 実施例1により得られた負極上のSi―V―C―O―P―Fから構成される層の透過型電子顕微鏡(TEM)像である。2 is a transmission electron microscope (TEM) image of a layer composed of Si—V—C—O—P—F on the negative electrode obtained in Example 1. FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.

(リチウムイオン二次電池)
図1は、本実施形態とするリチウムイオン二次電池を示す模式断面図である。図1に示すように、リチウムイオン二次電池100は、主として、積層体30、積層体30を密閉した状態で収容するケース50、及び積層体30に接続された一対のリード60、62を備えている。
(Lithium ion secondary battery)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a lithium ion secondary battery according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 100 mainly includes a laminate 30, a case 50 that accommodates the laminate 30 in a sealed state, and a pair of leads 60 and 62 connected to the laminate 30. ing.

積層体30は、一対の正極10、負極20が、セパレータ18を挟んで対向配置されたものである。正極10は、板状(膜状)の正極集電体12上に正極活物質層14が設けられたものである。負極20は、板状(膜状)の負極集電体22上に負極活物質層24が設けられたものである。正極活物質層14の主面及び負極活物質層24の主面が、セパレータ18の主面にそれぞれ接触している。正極集電体12及び負極集電体22の端部には、それぞれリード60、62が接続されており、リード60、62の端部はケース50の外部にまで延びている。   The laminated body 30 is configured such that a pair of a positive electrode 10 and a negative electrode 20 are disposed to face each other with a separator 18 interposed therebetween. The positive electrode 10 is obtained by providing a positive electrode active material layer 14 on a plate-like (film-like) positive electrode current collector 12. The negative electrode 20 is obtained by providing a negative electrode active material layer 24 on a plate-like (film-like) negative electrode current collector 22. The main surface of the positive electrode active material layer 14 and the main surface of the negative electrode active material layer 24 are in contact with the main surface of the separator 18. Leads 60 and 62 are connected to the end portions of the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22, respectively, and the end portions of the leads 60 and 62 extend to the outside of the case 50.

(正極集電体)
正極集電体12は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム又はそれらの合金、ステンレス等の金属薄板(金属箔)を用いることができる。
(Positive electrode current collector)
The positive electrode current collector 12 may be a conductive plate material, and for example, a metal thin plate (metal foil) such as aluminum, an alloy thereof, or stainless steel can be used.

(正極活物質層)
正極活物質層14は、正極活物質、バインダー、及び、必要に応じた量の導電助剤から主に構成されるものである。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer 14 is mainly composed of a positive electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent in an amount as necessary.

(正極活物質)
正極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、PF )とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質を使用できる。例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMnMaO(x+y+z+a=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦a≦1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素又はVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1)等の複合金属酸化物が挙げられる。
(Positive electrode active material)
Examples of the positive electrode active material include occlusion and release of lithium ions, desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or doping and dedoping of lithium ions and counter anions (for example, PF 6 ) of the lithium ions. The electrode is not particularly limited as long as it can be reversibly advanced, and a known electrode active material can be used. For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and the general formula: LiNi x Co y Mn z MaO 2 (x + y + z + a = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 1, and M is one or more elements selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, and Cr) Oxide, lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMPO 4 (where M is one or more elements selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, Zr, or VO) shown), and composite metal oxides of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) , LiNi x Co y Al z O 2 (0.9 <x + y + z <1.1) , etc.

(正極バインダー)
バインダーは、正極活物質同士を結合すると共に、正極活物質と集電体12とを結合している。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、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)等のフッ素樹脂が挙げられる。更に、上記の他に、バインダーとして、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いてもよい。また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電助剤粒子の機能も発揮するので導電助剤を添加しなくてもよい。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、リチウムイオン等のイオンの伝導性を有するものを使用することができ、例えば、高分子化合物(ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物、ポリフォスファゼン等)のモノマーと、LiClO、LiBF、LiPF等のリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。複合化に使用する重合開始剤としては、例えば、上記のモノマーに適合する光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。
(Positive electrode binder)
The binder binds the positive electrode active materials and the current collector 12 together with the positive electrode active materials. The binder is not particularly limited as long as the above-described bonding is possible, and examples thereof include fluorine resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE). In addition to the above, for example, cellulose, styrene / butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, polyimide resin, polyamideimide resin, or the like may be used as the binder. Alternatively, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used as the binder. Examples of the electron conductive conductive polymer include polyacetylene. In this case, since the binder also exhibits the function of the conductive assistant particles, it is not necessary to add the conductive assistant. As the ion-conductive conductive polymer, for example, those having ion conductivity such as lithium ion can be used. For example, polymer compounds (polyether-based polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide) , Polyphosphazene, etc.) and a lithium salt such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , or an alkali metal salt mainly composed of lithium, and the like. Examples of the polymerization initiator used for the combination include a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator that is compatible with the above-described monomer.

正極活物質層14中のバインダーの含有量は特に限定されないが、正極活物質、導電助剤及びバインダーの質量の和を基準にして、1〜10質量%であることが好ましい。正極活物質とバインダーの含有量を上記範囲とすることにより、得られた正極活物質層14において、バインダーの量が少なすぎて強固な正極活物質層を形成できなくなる傾向を抑制できる。また、電気容量に寄与しないバインダーの量が多くなり、十分な体積エネルギー密度を得ることが困難となる傾向も抑制できる。 Although content of the binder in the positive electrode active material layer 14 is not specifically limited, It is preferable that it is 1-10 mass% on the basis of the sum of the mass of a positive electrode active material, a conductive support agent, and a binder. By making content of a positive electrode active material and a binder into the said range, in the obtained positive electrode active material layer 14, the amount of binders is too small and the tendency which cannot form a strong positive electrode active material layer can be suppressed. In addition, the amount of the binder that does not contribute to the electric capacity increases, and the tendency that it is difficult to obtain a sufficient volume energy density can be suppressed.

(正極導電助剤)
導電助剤も、正極活物質層14の導電性を良好にするものであれば特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、黒鉛、カーボンブラック等の炭素系材料や、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。
(Positive electrode conductive aid)
The conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it improves the conductivity of the positive electrode active material layer 14, and a known conductive auxiliary agent can be used. Examples thereof include carbon-based materials such as graphite and carbon black, metal fine powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, a mixture of carbon materials and metal fine powders, and conductive oxides such as ITO.

正極活物質層14中の導電助剤の含有量も特に限定されないが、添加する場合には正極活物質の質量に対して0.5〜5質量%であることが好ましい。 The content of the conductive additive in the positive electrode active material layer 14 is not particularly limited, but when added, it is preferably 0.5 to 5% by mass with respect to the mass of the positive electrode active material.

(負極集電体)
負極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、銅、ニッケル、ステンレス又はそれらの合金の金属薄板(金属箔)を用いることができる。
(Negative electrode current collector)
The negative electrode current collector 22 may be any conductive plate material, and for example, a metal thin plate (metal foil) of copper, nickel, stainless steel, or an alloy thereof can be used.

(負極活物質層)
負極活物質層24は、負極活物質、バインダー、及び、必要に応じた量の導電助剤から主に構成されるものである。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer 24 is mainly composed of a negative electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent in an amount as required.

本実施形態の負極は、Siを含む負極活物質とバインダーとを含有する負極活物質層の表面においてSi―V―C―O―P―Fから構成される層を有することを特徴とするものである。   The negative electrode of the present embodiment has a layer composed of Si—V—C—O—P—F on the surface of a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material containing Si and a binder. It is.

上記負極活物質層上に、価数の変化が可能なVを含む被膜を形成することで、高い容量を維持したまま長期的なサイクルをまわすことが可能となる。このメカニズムははっきりと解明出来ていないが、被膜中のVの平均価数が充電時に3〜4価まで低下し、放電時に3.5〜5価まで増加する。この機能を用い負極活物質にLiが挿入された際に生じる電荷をVが受け取ることで、電解液との反応を抑制し、リチウム酸化物の生成を防止していると推測される。
また負極活物質層上のSi―V―C―O―P―Fから構成される被膜中にSiを含有していることで、被膜として強固になっている。この被膜は、膨張収縮に応じて追従し、負極活物質の脱離を防止するため、サイクル特性が向上すると考えられる。
By forming a film containing V capable of changing the valence on the negative electrode active material layer, a long-term cycle can be performed while maintaining a high capacity. Although this mechanism has not been clearly understood, the average valence of V in the film decreases to 3 to 4 during charging and increases to 3.5 to 5 during discharging. It is presumed that, by using this function, V receives a charge generated when Li is inserted into the negative electrode active material, thereby suppressing the reaction with the electrolytic solution and preventing the formation of lithium oxide.
Further, since Si is contained in the coating composed of Si—V—C—O—P—F on the negative electrode active material layer, the coating becomes strong. This coating is considered to improve cycle characteristics in order to follow the expansion and contraction and prevent detachment of the negative electrode active material.

Si―V―C―O―P―Fから構成される層は、Siが3から25atm%(元素%を意味する。)、Vが0.1から1atm%、Cが1から7atm%、Oが10から50atm%、Pが1から5atm%、Fが40から70atm%で構成されていることが好ましい。
Si―V―C―O―P―Fから構成される層を構成する組成の測定は、既存の方法で測定することができ、負極断面に対し、エネルギー分散形X線分析装置(STEM−EDS)を用いることで測定可能である。
なお、必ずしも上記範囲に限定されるものではない。
In the layer composed of Si—V—C—O—P—F, Si is 3 to 25 atm% (meaning element%), V is 0.1 to 1 atm%, C is 1 to 7 atm%, O Is preferably 10 to 50 atm%, P is 1 to 5 atm%, and F is 40 to 70 atm%.
The composition of the layer composed of Si—V—C—O—P—F can be measured by an existing method, and an energy dispersive X-ray analyzer (STEM-EDS) is applied to the negative electrode cross section. ) Can be used for measurement.
The range is not necessarily limited to the above range.

またSi―V―C―O―P―Fから構成される層はSi(ケイ素)、V(バナジウム)、C(炭素)、O(酸素)、P(リン)、F(フッ素)を含有して構成されていればよい、また、この層は結晶性であることを問わないが、アモルファス構造であることが好ましい。   The layer composed of Si—V—C—O—P—F contains Si (silicon), V (vanadium), C (carbon), O (oxygen), P (phosphorus), and F (fluorine). In addition, the layer may be crystalline, but it is preferably an amorphous structure.

Si―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚は10〜100nm、であることが好ましい。この様な構成により、Si―V―C―O―P―Fから構成される層が活物質の膨張収縮に追従し、かつ被膜がより破られない強度を持つ。   The thickness of the layer composed of Si—V—C—O—P—F is preferably 10 to 100 nm. With such a configuration, the layer composed of Si—V—C—O—P—F follows the expansion and contraction of the active material, and has a strength that prevents the coating from being broken.

なお、Si―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚の測定は、既存の方法で測定することができ、負極断面に対し、透過型電子顕微鏡(TEM)やX線光電子分光分析(ESCA)にて測定可能である。   The film thickness of the layer composed of Si—V—C—O—P—F can be measured by an existing method. A transmission electron microscope (TEM) or X-ray is used for the negative electrode cross section. It can be measured by photoelectron spectroscopy (ESCA).

また、Si―V―C―O―P―Fから構成される層は、負極活物質粒子の表面を本発明の効果が発生すれば必ずしも完全に100%被覆している必要はないが、60%以上被覆していることが好ましい。 Further, the layer composed of Si—V—C—O—P—F does not necessarily need to be completely 100% coated on the surface of the negative electrode active material particles if the effect of the present invention occurs. % Or more is preferable.

(負極活物質)
本実施形態の負極活物質粒子としては、Siを含有するものであるが、例えば、Si単体、SiO、SiO2等の酸化シリコンが挙げられる。この中でも酸化シリコンが好ましい。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material particles of the present embodiment contain Si, and examples thereof include Si simple substance and silicon oxide such as SiO and SiO2. Of these, silicon oxide is preferable.

(負極導電助剤)
導電助剤は特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、カーボンブラックのような熱分解炭素、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成材料、炭素繊維、あるいは活性炭などの炭素材が挙げられる。また、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛などの負極活物質材料を、形状を変えて添加してもよい。
(Negative conductive auxiliary)
The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and a known conductive auxiliary agent can be used. Examples thereof include carbon materials such as pyrolytic carbon such as carbon black, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired materials, carbon fibers, and activated carbon. Moreover, you may add negative electrode active material materials, such as non-graphitizable carbon, easily graphitizable carbon, and graphite, changing a shape.

カーボンブラックとしては、特に、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が好ましく、ケッチェンブラックが特に好ましい。電子伝導性の多孔体を含有させることにより負極活物質材料の粒子と結着剤の界面に空孔を形成でき、その空孔により負極活物質層24への非水電解液の染み込みを容易にするので好ましい。 As carbon black, acetylene black, ketjen black and the like are particularly preferable, and ketjen black is particularly preferable. By including an electron-conductive porous body, pores can be formed at the interface between the particles of the negative electrode active material and the binder, and the penetration of the non-aqueous electrolyte into the negative electrode active material layer 24 is facilitated by the pores. Therefore, it is preferable.

(負極バインダー)
バインダーは、正極バインダーとして例示した上述の材料に加え、PAA(ポリアクリル酸)等のアクリル系樹脂も用いることができる。また、バインダーの含有量も、負極活物質の体積変化の大きさや箔との密着性を加味しなければならない場合は適宜調整し、上述した正極10における含有量と同様の含有量を採用すればよい。バインダーの添加量は、負極活物質の質量に対して2〜20質量%であることが好ましい。
(Negative electrode binder)
As the binder, in addition to the above-described materials exemplified as the positive electrode binder, an acrylic resin such as PAA (polyacrylic acid) can also be used. Further, the content of the binder is also appropriately adjusted when the volume change of the negative electrode active material and the adhesion with the foil must be taken into account, and if the same content as the content in the positive electrode 10 described above is adopted. Good. The added amount of the binder is preferably 2 to 20% by mass with respect to the mass of the negative electrode active material.

上述した構成要素により、電極10、20は、通常用いられる方法により作製できる。例えば、活物質(正極活物質または負極活物質)、バインダー(正極バインダーまたは負極バインダー)、溶媒、及び、導電助剤(正極導電助剤または負極導電助剤)を含む塗料を集電体上に塗布し、集電体上に塗布された塗料中の溶媒を除去することにより製造することができる。 With the components described above, the electrodes 10 and 20 can be produced by a commonly used method. For example, a paint containing an active material (a positive electrode active material or a negative electrode active material), a binder (a positive electrode binder or a negative electrode binder), a solvent, and a conductive additive (a positive electrode conductive additive or a negative electrode conductive aid) is placed on the current collector. It can manufacture by apply | coating and removing the solvent in the coating material apply | coated on the electrical power collector.

溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、水等を用いることができる。   As the solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, water and the like can be used.

塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as an application | coating method, The method employ | adopted when producing an electrode normally can be used. Examples thereof include a slit die coating method and a doctor blade method.

集電体12、22上に塗布された塗料中の溶媒を除去する方法は特に限定されず、塗料が塗布された集電体12、22を、例えば80℃〜150℃の雰囲気下で乾燥させればよい。 The method for removing the solvent in the paint applied on the current collectors 12 and 22 is not particularly limited, and the current collectors 12 and 22 applied with the paint are dried, for example, in an atmosphere of 80 ° C. to 150 ° C. Just do it.

そして、このようにして活物質層14、24が形成された電極を、その後、必要に応じて例えば、ロールプレス装置等によりプレス処理すればよい。ロールプレスの線圧は例えば、10〜50kgf/cmとすることができる。   Then, the electrodes on which the active material layers 14 and 24 are formed in this way may then be pressed by a roll press device or the like as necessary. The linear pressure of the roll press can be, for example, 10 to 50 kgf / cm.

次に、リチウムイオン二次電池100の他の構成要素を説明する。 Next, other components of the lithium ion secondary battery 100 will be described.

(セパレータ)
セパレータは、電解液に対して安定であり、保液性に優れていれば特に制限はないが、一般的にはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの多孔質シート、又は不織布が挙げられる。
(Separator)
The separator is not particularly limited as long as it is stable with respect to the electrolytic solution and has excellent liquid retention, but generally includes a porous sheet of polyolefin such as polyethylene and polypropylene, or a nonwoven fabric.

(電解質)
電解質は、正極活物質層14、負極活物質層24、及び、セパレータ18の内部に含有させるものである。電解質としては、特に限定されず、例えば、本実施形態では、リチウム塩を含む電解液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液)を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、充電時の耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解液(非水電解質溶液)であることが好ましい。電解液としては、リチウム塩を非水溶媒(有機溶媒)に溶解したものが好適に使用される。リチウム塩としては特に限定されず、リチウムイオン二次電池の電解質として用いられるリチウム塩を用いることができる。例えば、リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiFSI、LiBOB等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、(CFSONLi等の有機酸陰イオン塩等を用いることができる。
(Electrolytes)
The electrolyte is contained in the positive electrode active material layer 14, the negative electrode active material layer 24, and the separator 18. The electrolyte is not particularly limited, and for example, in the present embodiment, an electrolytic solution containing a lithium salt (electrolyte aqueous solution, electrolyte solution using an organic solvent) can be used. However, the electrolyte aqueous solution is preferably an electrolyte solution (non-aqueous electrolyte solution) using an organic solvent because the electrochemical decomposition voltage is low, so that the withstand voltage during charging is limited to a low level. As the electrolytic solution, a lithium salt dissolved in a non-aqueous solvent (organic solvent) is preferably used. It does not specifically limit as lithium salt, The lithium salt used as an electrolyte of a lithium ion secondary battery can be used. For example, as the lithium salt, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiFSI, and LiBOB, organic acid anion salts such as LiCF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, and the like are used. be able to.

また、有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、等の非プロトン性高誘電率溶媒や、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、等の酢酸エステル類あるいはプロピオン酸エステル類等の非プロトン性低粘度溶媒が挙げられる。これらの非プロトン性高誘電率溶媒と非プロトン性低粘度溶媒を適当な混合比で併用することが望ましい。更には、イミダゾリウム、アンモニウム、及びピリジニウム型のカチオンを用いたイオン性液体を使用することができる。対アニオンは特に限定されるものではないが、BF 、PF 、(CFSO等が挙げられる。イオン性液体は前述の有機溶媒と混合して使用することが可能である。
電解液のリチウム塩の濃度は、電気伝導性の点から、0.5〜2.0Mが好ましい。なお、この電解質の温度25℃における導電率は0.01S/m以上であることが好ましく、電解質塩の種類あるいはその濃度により調整される。
Moreover, as the organic solvent, for example, aprotic high dielectric constant solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, aprotic low viscosity such as acetic acid esters and propionic acid esters such as dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, etc. A solvent is mentioned. It is desirable to use these aprotic high dielectric constant solvents and aprotic low viscosity solvents in combination at an appropriate mixing ratio. Furthermore, ionic liquids using imidazolium, ammonium, and pyridinium type cations can be used. The counter anion is not particularly limited, and examples thereof include BF 4 , PF 6 , (CF 3 SO 2 ) 2 N − and the like. The ionic liquid can be used by mixing with the organic solvent described above.
The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 2.0 M from the viewpoint of electrical conductivity. The conductivity of the electrolyte at 25 ° C. is preferably 0.01 S / m or more, and is adjusted by the type of electrolyte salt or its concentration.

電解質を固体電解質やゲル電解質とする場合には、ポリ(ビニリデンフルオライド)等を高分子材料として含有することが可能である。
更に、本実施形態の電解液中には、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、サイクル寿命向上を目的としたビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート等や、過充電防止を目的としたビフェニル、アルキルビフェニル等や、脱酸や脱水を目的とした各種カーボネート化合物、各種カルボン酸無水物、各種含窒素及び含硫黄化合物が挙げられる。
When the electrolyte is a solid electrolyte or gel electrolyte, poly (vinylidene fluoride) or the like can be contained as a polymer material.
Furthermore, you may add various additives in the electrolyte solution of this embodiment as needed. Examples of additives include vinylene carbonate and methyl vinylene carbonate for the purpose of improving cycle life, biphenyl and alkyl biphenyl for the purpose of preventing overcharge, various carbonate compounds for the purpose of deoxidation and dehydration, Carboxylic anhydride, various nitrogen-containing and sulfur-containing compounds can be mentioned.

(ケース)
ケース50は、その内部に積層体30及び電解液を密封するものである。ケース50は、電解液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、ケース50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミ箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。
(Case)
The case 50 seals the laminated body 30 and the electrolytic solution therein. The case 50 is not particularly limited as long as it can suppress leakage of the electrolytic solution to the outside and entry of moisture and the like into the lithium ion secondary battery 100 from the outside. For example, as the case 50, as shown in FIG. 1, a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. For example, an aluminum foil can be used as the metal foil 52 and a film such as polypropylene can be used as the polymer film 54. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Etc. are preferred.

(リード)
リード60、62は、アルミ等の導電材料から形成されている。
そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体12、負極集電体22にそれぞれ溶接し、正極10の正極活物質層14と負極20の負極活物質層24との間にセパレータ18を挟んだ状態で、電解液と共にケース50内に挿入し、ケース50の入り口をシールすればよい。
(Lead)
The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum.
Then, the leads 60 and 62 are welded to the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22 by a known method, respectively, and a separator is provided between the positive electrode active material layer 14 of the positive electrode 10 and the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode 20. 18 may be inserted into the case 50 together with the electrolytic solution with the 18 interposed therebetween, and the entrance of the case 50 may be sealed.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、リチウムイオン二次電池は図1に示した形状のものに限定されず、コイン形状に打ち抜いた電極とセパレータとを積層したコインタイプや、電極シートとセパレータとをスパイラル状に巻回したシリンダータイプ等であってもよい。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the lithium ion secondary battery is not limited to the shape shown in FIG. 1, but a coin type in which an electrode punched into a coin shape and a separator are stacked, or a cylinder in which an electrode sheet and a separator are wound in a spiral shape. It may be a type or the like.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

[実施例1]
(正極の作製)
正極活物質としてLiVOPOを84重量%と、導電助剤としてカーボンブラックを6重量%と、グラファイトを2重量%と、バインダーとしてPVDFを8重量%と、N−メチル−2−ピロリドンの溶媒とを混合分散させて、ペースト状の正極スラリーを作製した。そして、コンマロールコーターを用いて、この正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に、均一に正極活物質層を塗布した。次いで、乾燥炉内にて、110℃の大気雰囲気下で上記正極活物質中のN−メチル−2−ピロリドン溶媒を乾燥させた。正極活物質の塗布量は12.0mg/cmとした。なお、上記アルミニウム箔の両面に塗布された正極活物質層の塗膜の厚みは、ほぼ同じ膜厚に調整した。上記正極活物質が形成された正極をロールプレス機によって、正極活物質層を正極集電体の両面に圧着させ、正極活物質層の密度が2.3g/cmなるように正極を作製した。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
84% by weight of LiVOPO 4 as a positive electrode active material, 6% by weight of carbon black as a conductive assistant, 2% by weight of graphite, 8% by weight of PVDF as a binder, and a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone Were mixed and dispersed to prepare a paste-like positive electrode slurry. Then, using a comma roll coater, the positive electrode active material layer was uniformly applied to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 20 μm. Next, the N-methyl-2-pyrrolidone solvent in the positive electrode active material was dried in an air atmosphere at 110 ° C. in a drying furnace. The coating amount of the positive electrode active material was 12.0 mg / cm 2 . In addition, the thickness of the coating film of the positive electrode active material layer apply | coated to both surfaces of the said aluminum foil was adjusted to the substantially same film thickness. The positive electrode on which the positive electrode active material was formed was pressure-bonded to both surfaces of the positive electrode current collector by a roll press to produce a positive electrode so that the density of the positive electrode active material layer was 2.3 g / cm 3 . .

(負極の作製)
SiO90重量%と、アセチレンブラック2.5重量%と、ポリアミドイミド樹脂7.5重量%と、N−メチル−2−ピロリドンの溶媒とを混合分散させて、負極活物質層形成用のスラリーを調製した。このスラリーを、厚さ10μmの銅箔の両面に、負極活物質の塗布量が1.5mg/cmとなるように塗布し、100℃で乾燥することで負極活物質層を形成した。上記負極活物質が形成された負極をロールプレス機によって、負極活物質層を負極集電体の両面に圧着させ、負極活物質層の密度が1.5g/cmになるように負極を作製した。
(Preparation of negative electrode)
A slurry for forming a negative electrode active material layer by mixing and dispersing 90 wt% of SiO x , 2.5 wt% of acetylene black, 7.5 wt% of polyamideimide resin, and a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone. Was prepared. This slurry was applied to both sides of a 10 μm thick copper foil so that the amount of the negative electrode active material applied was 1.5 mg / cm 2 and dried at 100 ° C. to form a negative electrode active material layer. The negative electrode on which the negative electrode active material is formed is pressure-bonded to both sides of the negative electrode current collector by a roll press, and the negative electrode is produced so that the density of the negative electrode active material layer is 1.5 g / cm 3. did.

(Si―V―C―O―P―Fから構成される層の形成)
五酸化バナジウムと二酸化ケイ素をそれぞれフッ化水素酸に溶解させ、さらにリン酸とPVAとの混合溶液を加え、これらを混合することでSi―V―C―O―P―F溶液を得た。
この混合溶液中に、負極を1回ディップし、アルゴン雰囲気中にて100℃で乾燥することにより負極活物質層上にSi―V―C―O―P―Fから構成される層を形成した。
(Formation of a layer composed of Si-V-C-O-P-F)
Vanadium pentoxide and silicon dioxide were each dissolved in hydrofluoric acid, a mixed solution of phosphoric acid and PVA was added, and these were mixed to obtain a Si—V—C—O—P—F solution.
In this mixed solution, the negative electrode was dipped once and dried at 100 ° C. in an argon atmosphere to form a layer composed of Si—V—C—O—P—F on the negative electrode active material layer. .

透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、Si―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚を評価した(図2)。得られた膜厚の20箇所以上の平均値をSi―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚とした。
またエネルギー分散形X線分析装置(STEM−EDS)を用いて、被膜の構成を評価した。Si―V―C―O―P―Fから構成される層はSi:3atm%、V:0.2atm%、C:2.8atm%、O:42.7atm%、P:3.3atm%、F:47.9atm%で構成されていた。
Using a transmission electron microscope (TEM), the thickness of the layer composed of Si—V—C—O—P—F was evaluated (FIG. 2). The average value of 20 or more positions of the obtained film thickness was defined as the film thickness of the layer composed of Si—V—C—O—P—F.
Moreover, the structure of the film was evaluated using an energy dispersive X-ray analyzer (STEM-EDS). The layer composed of Si—V—C—O—P—F is composed of Si: 3 atm%, V: 0.2 atm%, C: 2.8 atm%, O: 42.7 atm%, P: 3.3 atm%, F: 47.9 atm%.

(評価用リチウムイオン二次電池の作製)
上記で作製した正極、負極を用いて、これらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んで、アルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに、電解液として1MのLiPF溶液(溶媒:EC/DEC=3/7(体積比))を注液した後に真空シールし、評価用のリチウムイオン二次電池を作製した。
実施例1のSi―V―C―O―P―Fから構成される層のバナジウムの平均価数を評価したところ、4.0価であった。
なお、バナジウムの平均価数はX線吸収微細構造解析(XANES)を用いて評価した。
(Production of evaluation lithium-ion secondary battery)
Using the positive electrode and the negative electrode prepared above, a separator made of a polyethylene microporous film is sandwiched between them and placed in an aluminum laminate pack. In this aluminum laminate pack, a 1M LiPF 6 solution (solvent: EC) is used as an electrolytic solution. / DEC = 3/7 (volume ratio)) was injected, and then vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery for evaluation.
When the average valence of vanadium in the layer composed of Si—V—C—O—P—F in Example 1 was evaluated, it was 4.0.
The average valence of vanadium was evaluated using X-ray absorption fine structure analysis (XANES).

[実施例2]
Si―V―C―O―P―F溶液をガラス棒の先端に付着させたものを、負極上に被覆させた事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Example 2]
A lithium ion secondary battery for evaluation was produced in the same manner as in Example 1, except that the Si—V—C—O—P—F solution adhered to the tip of the glass rod was coated on the negative electrode. Then, the cycle characteristics were evaluated.

[実施例3]
Si―V―C―O―P―F溶液に2回ディップした事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Example 3]
A lithium ion secondary battery for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was dipped twice in the Si—V—C—O—P—F solution, and the cycle characteristics were evaluated.

[実施例4]
Si―V―C―O―P―F溶液に3回ディップした事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Example 4]
A lithium ion secondary battery for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was dipped three times in the Si—V—C—O—P—F solution, and the cycle characteristics were evaluated.

[実施例5]
Si―V―C―O―P―F溶液をガラス棒の先端に付着させたものを、負極上に被覆させ、アルゴン雰囲気中にて170℃で乾燥した事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
このときSi―V―C―O―P―Fから構成される層はSi:2.8atm%、V:1.2atm%、C:3.7atm%、O:15.4atm%、P:2.4atm%、F:74.5atm%で構成されていた。
[Example 5]
The same method as in Example 1 except that the Si—V—C—O—P—F solution adhered to the tip of the glass rod was coated on the negative electrode and dried at 170 ° C. in an argon atmosphere. A lithium ion secondary battery for evaluation was prepared and the cycle characteristics were evaluated.
At this time, the layer composed of Si—V—C—O—P—F is Si: 2.8 atm%, V: 1.2 atm%, C: 3.7 atm%, O: 15.4 atm%, P: 2 .4 atm%, F: 74.5 atm%.

[実施例6]
Si―V―C―O―P―F溶液に4回ディップした事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Example 6]
A lithium ion secondary battery for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was dipped into the Si—V—C—O—P—F solution four times, and the cycle characteristics were evaluated.

[実施例7]*実施例7は削除
Si―V―C―O―P―F溶液に5回ディップした事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Example 7] * In Example 7, a lithium ion secondary battery for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was dipped into the Si—V—C—O—P—F solution 5 times. The cycle characteristics were evaluated.

[実施例8]
Si―V―C―O―P―F溶液に負極を1回ディップし、アルゴン雰囲気中にて130℃で乾燥した事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
このときSi―V―C―O―P―Fから構成される層はSi:3.9atm%、V:0.5atm%、C:5.5atm%、O:21.7atm%、P:2.8atm%、F:65.6atm%で構成されていた。
またSi―V―C―O―P―Fから構成される層のバナジウムの平均価数を評価したところ、4.5価であった。
[Example 8]
A lithium ion secondary battery for evaluation was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was dipped once in the Si-VCCOPF solution and dried at 130 ° C. in an argon atmosphere. Then, the cycle characteristics were evaluated.
At this time, the layer composed of Si—V—C—O—P—F is Si: 3.9 atm%, V: 0.5 atm%, C: 5.5 atm%, O: 21.7 atm%, P: 2 .8 atm%, F: 65.6 atm%.
When the average valence of vanadium in the layer composed of Si—V—C—O—P—F was evaluated, it was 4.5.

[実施例9]
Si―V―C―O―P―F溶液に負極を1回ディップし、アルゴン雰囲気中にて150℃で乾燥した事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
このときSi―V―C―O―P―Fから構成される層はSi:3.1atm%、V:1.0atm%、C:3.5atm%、O:19.9atm%、P:2.6atm%、F:69.9atm%で構成されていた。
またSi―V―C―O―P―Fから構成される層のバナジウムの平均価数を評価したところ、4.3価であった。
[Example 9]
A lithium ion secondary battery for evaluation was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was dipped once in the Si-VCCOPF solution and dried at 150 ° C. in an argon atmosphere. Then, the cycle characteristics were evaluated.
At this time, the layer composed of Si—V—C—O—P—F is Si: 3.1 atm%, V: 1.0 atm%, C: 3.5 atm%, O: 19.9 atm%, P: 2 .6 atm%, F: 69.9 atm%.
The average valence of vanadium in the layer composed of Si—V—C—O—P—F was evaluated to be 4.3.


[実施例10]
Si―V―C―O―P―F溶液に負極を1回ディップし、アルゴン雰囲気中にて80℃で乾燥した事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
このときSi―V―C―O―P―Fから構成される層はSi:4.3atm%、V:0.1atm%、C:3.1atm%、O:45.2atm%、P:3.0atm%、F:44.3atm%で構成されていた。
またSi―V―C―O―P―Fから構成される層のバナジウムの平均価数を評価したところ、3.9価であった。

[Example 10]
A lithium ion secondary battery for evaluation was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was dipped once in the Si-VCCOPF solution and dried at 80 ° C. in an argon atmosphere. Then, the cycle characteristics were evaluated.
At this time, the layer composed of Si—V—C—O—P—F is Si: 4.3 atm%, V: 0.1 atm%, C: 3.1 atm%, O: 45.2 atm%, P: 3 0.0 atm%, F: 44.3 atm%.
Further, when the average valence of vanadium in the layer composed of Si—V—C—O—P—F was evaluated, it was 3.9.

[比較例1]
Si―V―C―O―P―F溶液にディップせず、Si―V―C―O―P―Fから構成される層を被覆していない事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Comparative Example 1]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the Si—V—C—O—P—F solution was not dipped and the layer composed of Si—V—C—O—P—F was not coated. Lithium ion secondary batteries were prepared and the cycle characteristics were evaluated.

[比較例2]
負極の両面に、電子ビーム蒸着法を用いてCoOを堆積させた事、Si―V―C―O―P―F溶液にディップせず、Si―V―C―O―P―Fから構成される層を被覆していない事以外は実施例1と同様の方法で評価用リチウムイオン二次電池を作製し、サイクル特性の評価を行った。
[Comparative Example 2]
CoO was deposited on both sides of the negative electrode using electron beam evaporation, and it was composed of Si-V-C-O-P-F without dip in the Si-V-C-O-P-F solution. A lithium ion secondary battery for evaluation was produced in the same manner as in Example 1 except that the layer to be coated was not coated, and the cycle characteristics were evaluated.

<サイクル特性の評価方法>
実施例及び比較例で作製した評価用リチウムイオン二次電池について、二次電池充放電試験装置(北斗電工株式会社製)を用い、25℃の環境下でサイクル特性の測定を行った。0.5Cで4.2Vまで定電流定電圧充電し、1Cで2.8Vまで定電流放電する充放電サイクルを500サイクル繰り返し、500サイクル後の容量維持率を測定し、サイクル特性を評価した。
<Method for evaluating cycle characteristics>
About the lithium ion secondary battery for evaluation produced by the Example and the comparative example, the cycle characteristic was measured in the environment of 25 degreeC using the secondary battery charging / discharging test apparatus (made by Hokuto Denko Co., Ltd.). The charge / discharge cycle of constant current and constant voltage charge to 4.2V at 0.5C and constant current discharge to 2.8V at 1C was repeated 500 cycles, the capacity retention rate after 500 cycles was measured, and the cycle characteristics were evaluated.

表1に実施例1〜10及び比較例1〜2のSi―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚及びサイクル維持率について示す。

Figure 2016081707
Table 1 shows the film thickness and cycle retention rate of the layers composed of Si—V—C—O—P—F in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 2.
Figure 2016081707

実施例1から10の電池では高いサイクル維持率を示した。比較例1の電池ではSi―V―C―O―P―Fから構成される層を有しておらず、サイクル維持率の低下が見られた。また比較例2の電池では電子ビーム蒸着法でCoOを負極上に堆積したところ、サイクル維持率が向上したが、実施例1から10の方が高いサイクル維持率を示した。 The batteries of Examples 1 to 10 showed a high cycle retention rate. The battery of Comparative Example 1 did not have a layer composed of Si—V—C—O—P—F, and a decrease in cycle retention was observed. Further, in the battery of Comparative Example 2, when CoO was deposited on the negative electrode by the electron beam evaporation method, the cycle retention rate was improved, but Examples 1 to 10 showed higher cycle retention rates.

本発明のリチウムイオン二次電池を用いることにより、サイクル特性が向上したリチウムイオン二次電池を提供することができる。   By using the lithium ion secondary battery of the present invention, a lithium ion secondary battery having improved cycle characteristics can be provided.

10…正極、12…正極集電体、14…正極活物質層、18…セパレータ、20…負極、22…負極集電体、24…負極活物質層、30…積層体、50…ケース、52…金属箔、54…高分子膜、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Positive electrode, 12 ... Positive electrode collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 18 ... Separator, 20 ... Negative electrode, 22 ... Negative electrode collector, 24 ... Negative electrode active material layer, 30 ... Laminate, 50 ... Case, 52 ... Metal foil, 54 ... Polymer film, 60, 62 ... Lead, 100 ... Lithium ion secondary battery.

Claims (3)

Siを含む負極活物質とバインダーとを含有する負極活物質層の表面にSi―V―C―O―P―Fから構成される層を有することを特徴とする負極。   A negative electrode comprising a layer composed of Si—V—C—O—P—F on the surface of a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material containing Si and a binder. 前記Si―V―C―O―P―Fから構成される層の膜厚が10〜100nmであることを特徴とする請求項1に記載の負極。   2. The negative electrode according to claim 1, wherein a film thickness of the layer composed of Si—V—C—O—P—F is 10 to 100 nm. 正極と、負極と、電解質と、が容器に収容されたリチウムイオン二次電池であって、前記負極が、請求項1乃至2のいずれか1項に記載の負極であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。


A lithium ion secondary battery in which a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte are contained in a container, wherein the negative electrode is the negative electrode according to any one of claims 1 to 2. Ion secondary battery.


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