JP2016173938A - Nonaqueous electrolyte power storage device - Google Patents

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JP2016173938A
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亀崎 久光
Hisamitsu Kamezaki
久光 亀崎
小名木 伸晃
Nobuaki Onaki
伸晃 小名木
譲原 肇
Hajime Yuzurihara
肇 譲原
杏奈 広渡
Anna Hirowatari
杏奈 広渡
芳尾 真幸
Masayuki Yoshio
真幸 芳尾
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery arranged so that the delamination of a negative electrode can be prevented, which enables the increase in energy density.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte power storage device comprises: a positive electrode; a negative electrode; and a nonaqueous electrolyte. The positive electrode allows at least an anion to go thereinto and to go out thereof. The negative electrode includes: a lithium titanate compound; and a (co)polymer consisting of at least one selected from a group consisting of an acrylic acid, a methacrylic acid, an acrylic acid ester, a methacrylic acid ester and an acrylonitrile.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、負極にチタン酸リチウムを含有し、リチウムイオンが挿入乃至脱離をする非水電解液蓄電素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage element that contains lithium titanate in a negative electrode and into which lithium ions are inserted or desorbed.

正極、負極および非水電解液を主たる構成要素とする蓄電デバイスは、これまでに種々の構成が提案され、モバイル機器などの電源や回生用蓄電システム、パーソナルコンピューターのバックアップ電源などに実用化されてきている。
中でも、正極材料に黒鉛を用い、負極材料に炭素質材料を用いた電気二重層キャパシタは、従来の活性炭を電極に用いた蓄電デバイスと較べ電気容量並びに耐電圧性に優れたものである(特許文献1参照)。
Various configurations have been proposed so far for power storage devices mainly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and have been put into practical use as power sources for mobile devices, power storage systems for regeneration, backup power sources for personal computers, etc. ing.
Above all, electric double layer capacitors using graphite as the positive electrode material and carbonaceous material as the negative electrode material are superior in electric capacity and withstand voltage compared to conventional power storage devices using activated carbon as the electrode (patent) Reference 1).

一方、負極材料として、チタン酸化物を含有し、高容量化を達成した事例がある(特許文献2参照)。さらに、特許文献3には電池の正極に共重合材を添加することが記載されている。
以上のような技術背景の中、正極に黒鉛、負極にチタン酸リチウムを用いた検討が精力的に行われている。(特許文献4〜10参照)
On the other hand, as a negative electrode material, there is a case in which titanium oxide is contained and a high capacity is achieved (see Patent Document 2). Further, Patent Document 3 describes that a copolymer is added to the positive electrode of the battery.
In the above technical background, vigorous studies have been conducted using graphite for the positive electrode and lithium titanate for the negative electrode. (See Patent Documents 4 to 10)

従来のものにおいて、負極の目付量を変えた場合、容量が増加すること、特に負極の電極の厚みを50μm以上とすることにより顕著に容量が増加することが確認できた。しかし、チタン酸リチウム含有電極の厚膜化をおこなった場合、剥離が起きるなどの課題が発生した。
本発明は、前記の剥離が発生するなどの課題を解決し、エネルギー密度を向上させることができる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
It has been confirmed that when the negative electrode weight is changed, the capacity increases, particularly when the thickness of the electrode of the negative electrode is 50 μm or more. However, when the thickness of the lithium titanate-containing electrode is increased, problems such as peeling occur.
An object of this invention is to provide the non-aqueous-electrolyte secondary battery which can solve the subject that said peeling generate | occur | produces etc. and can improve an energy density.

前記課題を解決するための本発明は、下記(1)に記載の非水電解液蓄電素子に係るものである。
(1)正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって、
前記正極が、少なくとも、アニオンを挿入及び脱離可能であり、
前記負極が、チタン酸リチウム化合物と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びアクリロニトリルよりなる群から選ばれる少なくとも1種からなる(共)重合体とを含有する
ことを特徴とする非水電解液蓄電素子。
This invention for solving the said subject concerns the non-aqueous-electrolyte electrical storage element as described in following (1).
(1) A non-aqueous electrolyte storage element having a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode is capable of at least inserting and removing anions;
The negative electrode contains a lithium titanate compound and a (co) polymer composed of at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester and acrylonitrile. Non-aqueous electrolyte storage element.

本発明によれば、チタン酸リチウムを含有する負極の厚膜化が達成でき、高容量な非水電解液二次電池が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the film thickness of the negative electrode containing lithium titanate can be achieved, and a high capacity | capacitance nonaqueous electrolyte secondary battery is provided.

本発明の実施形態の非水電解液蓄電素子の一例の概略図である。It is the schematic of an example of the non-aqueous-electrolyte electrical storage element of embodiment of this invention. 実施例における剥離試験に用いた剥離装置を示す図である。It is a figure which shows the peeling apparatus used for the peeling test in an Example. 剥離試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of a peeling test. 剥離装置を用いて500gfで5秒間押し、その後10m/sで引きはがした様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it pushed for 5 second at 500 gf using the peeling apparatus, and was peeled off at 10 m / s after that. 実施例で作製したハーフセルの充放電カーブを示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging curve of the half cell produced in the Example. 黒鉛−炭素複合粒子を製造するために用いたカーボン被覆装置を示す図である。It is a figure which shows the carbon coating apparatus used in order to manufacture a graphite-carbon composite particle. 実施例で作製した電池の正極と負極の重量比と1回目の充電容量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the weight ratio of the positive electrode of a battery produced in the Example, and a negative electrode, and the charge capacity of the 1st time. 正極の膜厚を一定とし負極の膜厚を変えた場合の負極の膜厚と容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness of a negative electrode when the film thickness of a positive electrode is made constant, and the film thickness of a negative electrode is changed. 充放電カーブを示す図である。It is a figure which shows a charging / discharging curve.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の内容に特定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention. It is not specified in the contents of.

本発明の非水電解液蓄電素子は、正極と、負極と、非水電解液とを有してなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
図1に非水電解液蓄電素子の一例を示す。図1に示した非水電解液蓄電素子10は、正極1、負極2、及び前記非水電解液を含むセパレータ3を外装缶4内に収容し、これに負極引き出し線5及び正極引き出し線6を設けたものである。
前記非水電解液蓄電素子としては、例えば、非水電解液二次電池、非水電解液キャパシタ、などが挙げられる。
次に、非水電解液蓄電素子を構成する部材について説明する。
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, and further includes other members as necessary.
FIG. 1 shows an example of a nonaqueous electrolyte storage element. A non-aqueous electrolyte storage element 10 shown in FIG. 1 accommodates a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3 containing the non-aqueous electrolyte in an outer can 4, and a negative electrode lead wire 5 and a positive electrode lead wire 6. Is provided.
Examples of the non-aqueous electrolyte storage element include a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte capacitor.
Next, members constituting the nonaqueous electrolyte storage element will be described.

<正極>
前記正極は、正極活物質を含んでいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に正極活物質を有する正極材を備えた正極、などが挙げられる。
前記正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode including a positive electrode material having a positive electrode active material on a positive electrode current collector, and the like. Can be mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

<<正極材>>
前記正極材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極活物質を少なくとも含み、必要に応じて導電剤と、結着剤、増粘剤などを含んでなる。
<< Positive electrode material >>
The positive electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the positive electrode material includes at least a positive electrode active material, and optionally includes a conductive agent, a binder, a thickener, and the like. Become.

−正極活物質−
前記正極活物質としては、アニオンを挿入乃至脱離可能な物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素質材料、導電性高分子などが挙げられる。これらの中でも、エネルギー密度が高い点から炭素質材料が特に好ましい。
前記導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレンなどが挙げられる。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛が特に好ましい。
-Positive electrode active material-
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a substance capable of inserting or removing anions, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a carbonaceous material and a conductive polymer. Among these, a carbonaceous material is particularly preferable because of its high energy density.
Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polyparaphenylene, and the like.
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite, and natural graphite, and pyrolysis products of organic substances under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite and natural graphite are particularly preferable.

前記炭素質材料としては、結晶性が高い炭素質材料であることが好ましい。この結晶性はX線回折、ラマン分析などで評価することができ、例えば、CuKα線を用いた粉末X線回折パターンにおいて、2θ=22.3°における回折ピーク強度I2θ=22.3と、2θ=26.4°における回折ピーク強度I2θ=26.4の強度比I2θ=22.3/I2θ=26.4が0.4以下であることが好ましい。
前記炭素質材料の窒素吸着によるBET比表面積は、1m/g以上100m/g以下が好ましく、レーザー回折・散乱法により求めた平均粒径(メジアン径)は、0.1μm以上100μm以下が好ましい。
The carbonaceous material is preferably a carbonaceous material having high crystallinity. This crystallinity can be evaluated by X-ray diffraction, Raman analysis, and the like. For example, in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays, diffraction peak intensity I 2θ = 22.3 at 2θ = 22.3 °, it is preferable intensity ratio I 2θ = 22.3 / I 2θ = 26.4 in the diffraction peak intensity I 2 [Theta] = 26.4 at 2 [Theta] = 26.4 ° is 0.4 or less.
The BET specific surface area by nitrogen adsorption of the carbonaceous material is preferably 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less, and the average particle size (median diameter) obtained by the laser diffraction / scattering method is 0.1 μm or more and 100 μm or less. preferable.

本発明では、正極の炭素質材料として黒鉛−炭素複合粒子を使用することが好ましい。
黒鉛−炭素複合粒子とは、黒鉛粒子の表面に炭素の被覆層を形成した複合体粒子をいう。
この黒鉛−炭素複合粒子を正電極に用いると、充放電速度が著しく向上する。
分極性電極においては、炭素質材料の表面に電解質が吸着して静電容量が発現する。
そのため、静電容量の向上には炭素質材料の表面積の増大が有効と考えられている。
この考え方は本来多孔性である活性炭のみならず、黒鉛類似の微結晶炭素を有する非多孔性炭素にも当てはまる。
In the present invention, it is preferable to use graphite-carbon composite particles as the carbonaceous material of the positive electrode.
The graphite-carbon composite particles are composite particles in which a carbon coating layer is formed on the surface of the graphite particles.
When this graphite-carbon composite particle is used for a positive electrode, the charge / discharge rate is remarkably improved.
In the polarizable electrode, the electrolyte is adsorbed on the surface of the carbonaceous material and the electrostatic capacity is developed.
Therefore, it is considered that an increase in the surface area of the carbonaceous material is effective for improving the capacitance.
This concept applies not only to activated carbon, which is inherently porous, but also to non-porous carbon having microcrystalline carbon similar to graphite.

非多孔性炭素が静電容量を発現するのは最初の充電(電界賦活)により不可逆的に膨張した後である。
してみれば、この最初の充電によって電解質イオンや溶媒が層間をこじ開ける結果、非多孔性炭素も、理論上、多孔化されているからである。
他方、黒鉛は活性炭や非多孔性炭素と比較して比表面積が非常に小さく、結晶性が高い。
また、黒鉛は最初の充電時から静電容量を発現し、充電時の膨張も可逆的であり、膨張率も低い。
そうすると、黒鉛は、本来比表面積に乏しく、電界賦活によっても多孔化されない挙動を示す。つまり、黒鉛は、理論上、静電容量を発現するのに非常に不利な材料である。
It is after irreversible expansion | swelling by the first charge (electric field activation) that nonporous carbon expresses an electrostatic capacity.
This is because, as a result of the electrolyte ions and the solvent breaking open between the layers by this initial charge, the nonporous carbon is theoretically made porous.
On the other hand, graphite has a very small specific surface area and high crystallinity compared to activated carbon and non-porous carbon.
In addition, graphite exhibits a capacitance from the initial charge, and the expansion at the time of charge is reversible and the expansion rate is low.
As a result, graphite inherently has a small specific surface area and exhibits a behavior that is not made porous even by electric field activation. In other words, graphite is a material that is theoretically very disadvantageous for expressing a capacitance.

黒鉛粒子の表面に被覆される炭素は非結晶性、低結晶性、結晶性のいずれでもよい。
黒鉛粒子の表面に非結晶性炭素又は低結晶性炭素を被覆した材料は公知であり、例えば、化学蒸着法を用いて黒鉛を低結晶性炭素で被覆した複合材料、黒鉛を平均面間隔d002が0.337nm以上の炭素で被覆した複合材料、及び黒鉛をアモルファス炭素で被覆した複合材料等が挙げられる。
Carbon coated on the surface of the graphite particles may be non-crystalline, low-crystalline, or crystalline.
A material in which the surface of graphite particles is coated with amorphous carbon or low crystalline carbon is known. For example, a composite material in which graphite is coated with low crystalline carbon using a chemical vapor deposition method, and graphite has an average interplanar spacing d002. Examples thereof include a composite material coated with carbon of 0.337 nm or more, and a composite material coated with graphite with amorphous carbon.

しかしながら、黒鉛粒子の表面に被覆される炭素は結晶性であると、イオンの吸脱着速度が向上するという利点が得られ、特に好ましい。
黒鉛粒子の表面に結晶性炭素を被覆する方法としては、流動床式の反応炉を用いる化学蒸着処理が優れている。
化学蒸着処理の炭素源として使用する有機物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン等の芳香族炭化水素や、メタン、エタン、プロパン等の脂肪族炭化水素を挙げることができる。
However, it is particularly preferable that the carbon coated on the surface of the graphite particles is crystalline, because an advantage of improving the adsorption / desorption rate of ions can be obtained.
As a method for coating the surface of graphite particles with crystalline carbon, chemical vapor deposition using a fluidized bed reactor is excellent.
Examples of the organic substance used as the carbon source for the chemical vapor deposition treatment include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and styrene, and aliphatic hydrocarbons such as methane, ethane, and propane.

流動床式反応炉には、これらの有機物を窒素等の不活性ガスと混合して導入する。
混合ガス中の有機物の濃度としては、2〜50モル%が好ましく、5〜33モル%がより好ましい。
化学蒸着処理温度としては、850〜1200℃が好ましく、950〜1150℃がより好ましい。
このような条件で化学蒸着処理を行うことにより、黒鉛粒子の表面を結晶性炭素のAB面(即ちベーサル面)で均一、かつ完全に被覆することができる。
These organic substances are introduced into the fluidized bed reactor mixed with an inert gas such as nitrogen.
As a density | concentration of the organic substance in mixed gas, 2-50 mol% is preferable and 5-33 mol% is more preferable.
As chemical vapor deposition processing temperature, 850-1200 degreeC is preferable and 950-1150 degreeC is more preferable.
By performing chemical vapor deposition under such conditions, the surface of the graphite particles can be uniformly and completely covered with the AB surface (that is, the basal surface) of crystalline carbon.

被覆層の形成に必要な炭素の量は、黒鉛粒子の粒子径及び形状によって異なるが、複合材料中における被覆炭素量として、0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜7質量%がより好ましく、更に0.8〜5質量%が好ましい。
0.1質量%以下では被覆の効果が得られず、逆に被覆炭素量が多すぎると、黒鉛の割合が低下するので、充放電量が低下する等の不都合を生じる。
The amount of carbon necessary for forming the coating layer varies depending on the particle size and shape of the graphite particles, but the amount of coated carbon in the composite material is preferably 0.1 to 10% by mass, and 0.5 to 7% by mass. More preferably, 0.8-5 mass% is further preferable.
If the amount is less than 0.1% by mass, the effect of coating cannot be obtained. Conversely, if the amount of coated carbon is too large, the proportion of graphite is reduced, resulting in inconveniences such as a reduction in charge / discharge amount.

原料に用いる黒鉛粒子は天然でも人造でもよい。
使用に好ましい黒鉛は比表面積が10m/g以下、好ましくは7m/g以下、より好ましくは5m/g以下のものである。
比表面積は、吸着剤としてNやCOなどを用いたBET法により決定することができる。
好ましい黒鉛は、高結晶性のものである。
例えば、002面の結晶格子定数C0は0.67〜0.68nm、好ましくは0.671〜0.674であればよい。
更に、CuKα線を用いたX線結晶回折スペクトルで002ピークの半値幅は0.5未満、好ましくは0.1〜0.4、より好ましくは0.2〜0.3であればよい。
The graphite particles used for the raw material may be natural or artificial.
Preferred graphite for use has a specific surface area of 10 m 2 / g or less, preferably 7 m 2 / g or less, more preferably 5 m 2 / g or less.
The specific surface area can be determined by a BET method using N 2 or CO 2 as an adsorbent.
Preferred graphite is highly crystalline.
For example, the crystal lattice constant C0 of the 002 plane may be 0.67 to 0.68 nm, preferably 0.671 to 0.674.
Furthermore, the half width of the 002 peak in the X-ray crystal diffraction spectrum using CuKα rays is less than 0.5, preferably 0.1 to 0.4, more preferably 0.2 to 0.3.

黒鉛の結晶性が低いと電気二重層キャパシタの不可逆容量が増大する傾向がある。
黒鉛はグラファイト層に適度な乱れを生じ、ベーサル面とエッジ面の比がある一定の範囲に入るものが好ましい。
グラファイト層の乱れは、例えば、ラマン分光分析の結果に現れる。
好ましい黒鉛は、ラマン分光スペクトルにおける1360cm−1のピーク強度(以下「I(1360)」という。)と1580cm−1のピーク強度(以下「I(1580)」という。 )との比(以下「I(1360)/I(1580)」という。 )が0.02〜0.5、好ましくは0.05〜0.25、より好ましくは0.1〜0.2、更に好ましくは約0.16(例えば、0.13〜0.17)となるものである。
なおCVD処理を施すと、概強度比は成立せず、2.5以上の値を示す。これは被覆した炭素が基材よりも結晶性が低いためと見られる。
When the crystallinity of graphite is low, the irreversible capacity of the electric double layer capacitor tends to increase.
It is preferable that the graphite is moderately disturbed in the graphite layer, and the ratio of the basal surface to the edge surface falls within a certain range.
The disorder of the graphite layer appears in the result of Raman spectroscopic analysis, for example.
Preferable graphite has a ratio (hereinafter referred to as “I”) of a peak intensity of 1360 cm −1 (hereinafter referred to as “I (1360)”) and a peak intensity of 1580 cm −1 (hereinafter referred to as “I (1580)”) in a Raman spectrum. (1360) / I (1580) ") is 0.02 to 0.5, preferably 0.05 to 0.25, more preferably 0.1 to 0.2, still more preferably about 0.16 ( For example, 0.13 to 0.17).
When the CVD process is performed, the approximate intensity ratio is not established, and a value of 2.5 or more is shown. This appears to be because the coated carbon is less crystalline than the substrate.

また、好ましい黒鉛はX線結晶解析の結果で特定することもできる。
つまり、X線結晶回折スペクトルにおける菱面体晶のピーク強度(以下「IB」という。)と六方晶のピーク強度(以下「IA」という。)との比(以下「IB/IA」という。)が0.3以上、好ましくは0.35から1.3となる黒鉛である。
黒鉛粒子の形状や寸法は、得られる黒鉛−炭素複合粒子が分極性電極に成形できる範囲であれば、特に限定されない。
例えば、薄片状黒鉛粒子、圧密化黒鉛粒子及び球状化黒鉛粒子等を使用できる。
これら黒鉛粒子の性状及び製造方法は公知である。
Moreover, preferable graphite can also be specified by the result of an X-ray crystal analysis.
That is, the ratio (hereinafter referred to as “IB / IA”) of the rhombohedral peak intensity (hereinafter referred to as “IB”) and the hexagonal peak intensity (hereinafter referred to as “IA”) in the X-ray crystal diffraction spectrum. The graphite is 0.3 or more, preferably 0.35 to 1.3.
The shape and dimensions of the graphite particles are not particularly limited as long as the obtained graphite-carbon composite particles can be formed into a polarizable electrode.
For example, flaky graphite particles, consolidated graphite particles, and spheroidized graphite particles can be used.
The properties and production methods of these graphite particles are known.

薄片状黒鉛粒子は一般に厚みが1μm以下、好ましくは0.1μm以下であり、かつ最大粒子長は100μm以下、好ましくは50μm以下である。
薄片状黒鉛粒子は天然黒鉛や人造黒鉛を化学的、あるいは物理的方法で粉砕してえられる。
例えば、天然黒鉛や、キッシュ黒鉛、高結晶性熱分解黒鉛等の人造黒鉛材料を硫酸と硝酸の混酸で処理、加熱して膨張黒鉛を得て、超音波法などで粉砕して薄片化黒鉛を得る方法や、硫酸中で電気化学的に黒鉛を酸化して得られる黒鉛−硫酸の層間化合物や、黒鉛−テトラヒドロフラン等の黒鉛−有機物の層間化合物を外熱式あるいは内熱式炉で、更にはレーザー加熱等により急速加熱処理して膨張化させ、粉砕する等の公知の方法に従って製造することができる。
あるいは天然黒鉛や人造黒鉛を機械的に例えばジェットミルなどで粉砕して得ることが出来る。
The flaky graphite particles generally have a thickness of 1 μm or less, preferably 0.1 μm or less, and the maximum particle length is 100 μm or less, preferably 50 μm or less.
Flaky graphite particles can be obtained by pulverizing natural graphite or artificial graphite by a chemical or physical method.
For example, artificial graphite materials such as natural graphite, quiche graphite, and highly crystalline pyrolytic graphite are treated with a mixed acid of sulfuric acid and nitric acid, heated to obtain expanded graphite, and exfoliated graphite is pulverized by an ultrasonic method or the like. A graphite-sulfuric acid intercalation compound obtained by electrochemically oxidizing graphite in sulfuric acid, or a graphite-organic intercalation compound such as graphite-tetrahydrofuran in an externally heated or internally heated furnace, It can be produced according to a known method such as rapid heating treatment by laser heating or the like to expand and pulverize.
Alternatively, natural graphite or artificial graphite can be obtained by mechanically pulverizing with, for example, a jet mill.

上記薄片状黒鉛粒子は、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛を、薄片化及び粒子化することにより得られる。
薄片化及び粒子化の方法としては、例えばこれらを超音波や各種粉砕機を用いて機械的或いは物理的に粉砕する方法がある。
例えば、天然黒鉛、人造黒鉛をジェットミルなどシェアをかけない粉砕機で粉砕薄片化した黒鉛粒子は、ここでは特に鱗片状黒鉛粒子と呼ぶ。
これに対し、膨張黒鉛を超音波などを用いて粉砕、薄片化した黒鉛粒子をここでは特に葉片状黒鉛とよぶ。
The flaky graphite particles can be obtained, for example, by flaking and granulating natural graphite or artificial graphite.
As a method for thinning and granulating, for example, there is a method of mechanically or physically pulverizing these using ultrasonic waves or various pulverizers.
For example, graphite particles obtained by pulverizing natural graphite and artificial graphite with a pulverizer that does not apply a share such as a jet mill are particularly referred to as scaly graphite particles.
On the other hand, graphite particles obtained by pulverizing and flaking expanded graphite using ultrasonic waves or the like are particularly referred to as flake graphite.

薄片状黒鉛粒子は2000℃ないし2800℃で0.1〜10時間程度、不活性雰囲気中でアニーリングし、更に結晶性を高めてもよい。
圧密化黒鉛粒子は嵩密度が高い黒鉛粒子であり、一般にタップ密度が0.7〜1.3g/cmである。
圧密化黒鉛粒子はアスペクト比が1〜5の紡錘状をなす黒鉛粒子を10体積%以上含むか、若しくはアスペクト比が1〜10の円盤状をなす黒鉛粒子を50体積%以上含むとここでは定義する。
圧密化黒鉛粒子は、原料黒鉛粒子を圧密化することによって製造することができる。
The flaky graphite particles may be annealed in an inert atmosphere at 2000 ° C. to 2800 ° C. for about 0.1 to 10 hours to further enhance crystallinity.
The consolidated graphite particles are graphite particles having a high bulk density, and generally have a tap density of 0.7 to 1.3 g / cm 3 .
Consolidated graphite particles are defined herein as containing 10 vol% or more of spindle-shaped graphite particles having an aspect ratio of 1 to 5 or containing 50 vol% or more of disk-shaped graphite particles having an aspect ratio of 1 to 10 To do.
The consolidated graphite particles can be produced by consolidating the raw graphite particles.

原料黒鉛粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれを用いても良いが、結晶性の高さと、入手の容易さとから、天然黒鉛が好ましい。
黒鉛はそのまま粉砕して原料黒鉛粒子にすることができるが、上述の薄片状黒鉛粒子を原料黒鉛粒子としてもよい。
As raw material graphite particles, either natural graphite or artificial graphite may be used, but natural graphite is preferred because of its high crystallinity and availability.
Graphite can be pulverized as it is to obtain raw graphite particles, but the above-mentioned flaky graphite particles may be used as raw graphite particles.

圧密化処理は、原料黒鉛粒子に衝撃を加えることにより行う。
振動ミルを用いる圧密化処理は、特に圧密化を高くでき、より好ましいものである。
振動ミルの例としては、振動ボールミル、振動ディスクミル、振動ロッドミル等が挙げられる。
アスペクト比の大きな鱗片状の原料黒鉛粒子を圧密化処理すると、原料黒鉛粒子は主に黒鉛のベーサルプレーン(基礎面)で積層しながら二次粒子化し、同時に積層した二次粒子の端部は丸く削られて厚みのあるアスペクト比1〜10の円盤状、或はアスペクト比1〜5の紡錘状に変化し、アスペクト比の小さな黒鉛粒子に変換される。
The consolidation process is performed by applying an impact to the raw graphite particles.
Consolidation treatment using a vibration mill is particularly preferable because it can increase the consolidation.
Examples of the vibration mill include a vibration ball mill, a vibration disk mill, and a vibration rod mill.
When scaly raw graphite particles with a large aspect ratio are consolidated, the raw graphite particles are converted into secondary particles while being laminated mainly on the graphite basal plane (base surface), and the edges of the simultaneously laminated secondary particles are rounded. It is cut into a thick disk shape with an aspect ratio of 1 to 10 or a spindle shape with an aspect ratio of 1 to 5, and converted into graphite particles with a small aspect ratio.

このようにして黒鉛粒子をアスペクト比の小さなものに変換した結果、黒鉛粒子は高結晶性であるにもかかわらず、等方性に優れ、タップ密度が高い黒鉛粒子が得られる。
そのため、得られる黒鉛−炭素複合粒子を分極性電極に成型する場合、黒鉛スラリー中の黒鉛濃度を高くすることができ、成型後の電極は、黒鉛の密度が高くなる。
As a result of converting the graphite particles into those having a small aspect ratio in this way, graphite particles having excellent isotropic properties and high tap density can be obtained despite the high crystallinity of the graphite particles.
Therefore, when the obtained graphite-carbon composite particles are molded into a polarizable electrode, the graphite concentration in the graphite slurry can be increased, and the density of the molded electrode becomes high.

球状化黒鉛粒子は、高結晶性黒鉛を比較的破砕力の小さい衝撃式粉砕機で粉砕しながら、この薄片を集めて、圧縮球状化して得られる。
衝撃式粉砕機としては、例えばハンマーミルやピンミルを使用することができる。
回転するハンマーやピンの外周線速度は50〜200m/秒程度が好ましい。
また、これらの粉砕機に対する黒鉛の供給や排出は、空気等の気流に同伴させて行うことが好ましい。
The spheroidized graphite particles are obtained by collecting the flakes and compressing them into a spherical shape while pulverizing the highly crystalline graphite with an impact pulverizer having a relatively small crushing force.
For example, a hammer mill or a pin mill can be used as the impact pulverizer.
The outer peripheral linear velocity of the rotating hammer or pin is preferably about 50 to 200 m / sec.
Moreover, it is preferable to perform supply and discharge | emission of graphite with respect to these grinders by making it accompany airflow, such as air.

黒鉛粒子の球状化の程度は、粒子の長軸と短軸の比(長軸/短軸)で表すことができる。即ち、黒鉛粒子の任意の断面において、重心で直交する軸線のうち長軸/短軸の比が最大となるものを選んだときに、この長軸/短軸の比が1に近い程、真球に近いことになる。
上記の球状化処理により、長軸/短軸の比を容易に4以下(1〜4)とすることができる。また、球状化処理を充分に行えば、長軸/短軸の比を2以下(1〜2)とすることができる。
The degree of spheroidization of the graphite particles can be expressed by the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the particle. That is, in an arbitrary cross section of the graphite particle, when the axis having the longest / shortest axis ratio is selected among the axes orthogonal to the center of gravity, the longer the long / short axis ratio is, the closer to 1 is true. It will be close to a sphere.
By the spheroidizing treatment, the ratio of major axis / minor axis can be easily set to 4 or less (1 to 4). Further, if the spheroidization treatment is sufficiently performed, the ratio of the major axis / minor axis can be set to 2 or less (1-2).

高結晶性黒鉛は、炭素粒子が網目構造を形成して平面上に広がるAB面が、多数積層することにより厚みを増し、塊状に成長したものである。
積層したAB面相互間の結合力(C軸方向の結合力)は、AB面の結合力に比べて遥かに小さいので、粉砕すると結合力の弱いAB面の剥離が優先して、得られる粒子は鱗片状となりやすい。
黒鉛結晶のAB面に垂直な断面を電子顕微鏡で観察すると、積層構造を示す筋状の線を観察することができる。
鱗片状黒鉛の内部組織は単純であり、AB面に垂直な断面を観察すると、積層構造を示す筋状の線は常に直線状であり、平板状の積層構造である。
これに対し、球状化黒鉛粒子の内部組織は、積層構造を示す筋状の線は曲線状のものが多く、また空隙も多く見られ、著しく複雑な組織になっている。
即ち、あたかも鱗片状(板状)の粒子が折り畳まれ、或いは丸め込まれたような状態で球状化している。
このように、元々直線状であった積層構造が、圧縮力等によって曲線状に変化することは「褶曲」といわれる。
Highly crystalline graphite is obtained by increasing the thickness by growing a large number of AB planes in which carbon particles form a network structure and spread on a plane, and grow in a lump.
The bonding force between the laminated AB surfaces (bonding force in the C-axis direction) is much smaller than the bonding force of the AB surface. Tends to be scaly.
When a cross section perpendicular to the AB plane of the graphite crystal is observed with an electron microscope, a streak-like line indicating a laminated structure can be observed.
The internal structure of scaly graphite is simple, and when a cross section perpendicular to the AB plane is observed, the streaky line indicating the laminated structure is always linear, and is a flat laminated structure.
On the other hand, as for the internal structure of the spheroidized graphite particles, the streaky lines indicating the laminated structure are often curved, and many voids are seen, resulting in a remarkably complicated structure.
That is, it is spheroidized as if scaly (plate-like) particles were folded or rolled up.
Thus, it is said that the layered structure that was originally linear changes into a curved shape due to compressive force or the like as a “folding”.

球状化黒鉛粒子について更に特徴的なことは、不作為に選んだ断面であっても、粒子の表面付近が、表面の丸みに沿った曲線状の積層構造となっていることである。
即ち、球状化黒鉛粒子の表面は、概ね、褶曲した積層構造で覆われており、外表面は黒鉛結晶のAB面(即ちベーサル面)となっている。
What is more characteristic about the spheroidized graphite particles is that, even with a randomly selected cross section, the vicinity of the surface of the particle has a curved laminated structure along the roundness of the surface.
That is, the surface of the spheroidized graphite particles is generally covered with a curved laminated structure, and the outer surface is an AB plane (ie, a basal plane) of graphite crystals.

−結着剤−
前記結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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)等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Binder-
The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used in electrode production, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), Examples thereof include fluorine-based binders such as polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), and isoprene rubber. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−増粘剤−
前記増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Thickener-
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphate starch, and casein. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−導電剤−
前記導電剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Conductive agent-
Examples of the conductive agent include metal materials such as copper and aluminum, and carbonaceous materials such as carbon black and acetylene black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

<<正極集電体>>
前記正極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタルなどが挙げられる。これらの中でも、ステンレス、アルミニウムが特に好ましい。
前記正極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、シート状、メッシュ状などである。
前記正極集電体の大きさとしては、非水電解液二次電池に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Positive electrode current collector >>
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of the said positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is formed of a conductive material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum, copper, titanium, Examples include tantalum. Among these, stainless steel and aluminum are particularly preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said positive electrode electrical power collector, Although it can select suitably according to the objective, It is a sheet form, a mesh form, etc.
The size of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and can be appropriately selected according to the purpose.

−正極の作製方法−
前記正極は、前記正極活物質に、必要に応じて結着剤、増粘剤、導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした正極材を、正極集電体上に塗布し、乾燥することで製造することができる。前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、水系溶剤でも有機系溶媒でも構わない。前記水系溶媒としては、例えば、水、アルコールなどが挙げられる。前記有機系溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン(NMP)、トルエンなどが挙げられる。
なお、前記正極活物質をそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極とすることもできる。
-Method for producing positive electrode-
The positive electrode is coated with a positive electrode material made into a slurry by adding a binder, a thickener, a conductive agent, a solvent, etc. to the positive electrode active material as necessary, and dried. Can be manufactured. There is no restriction | limiting in particular as said solvent, According to the objective, it can select suitably, An aqueous solvent or an organic solvent may be sufficient. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP) and toluene.
In addition, the positive electrode active material can be roll-formed as it is to form a sheet electrode, or a pellet electrode by compression molding.

黒鉛−炭素複合粒子を含有する正電極は、炭素質材料として黒鉛−炭素複合粒子を用いて、従来と同様の方法により作製することができる。
例えば、シート状の分極性電極を作製するには、上述の黒鉛−炭素複合粒子の粒度を整えた後、必要に応じて、黒鉛−炭素複合粒子に導電性を付与するための導電性補助剤、例えばカーボンブラックと、結着剤、例えばポリビニリデンフロライド(PVDF)とを添加して混練し、圧延伸によりシート状に成形することにより行う。
導電性補助剤としては、カーボンブラックの他、アセチレンブラックなどを用いることができ、また、結着剤としては、PVDFの他、PTFE、PE、PPなどを使用することができる。
この際、非多孔性炭素と導電性補助剤(カーボンブラック)と結着剤(PVDF)との配合比は、一般に、10〜1:0.5〜10:0.5〜0.25程度である。
The positive electrode containing graphite-carbon composite particles can be produced by a method similar to the conventional method using graphite-carbon composite particles as a carbonaceous material.
For example, in order to produce a sheet-like polarizable electrode, after adjusting the particle size of the above-mentioned graphite-carbon composite particles, if necessary, a conductive auxiliary agent for imparting conductivity to the graphite-carbon composite particles For example, carbon black and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) are added and kneaded, and then formed into a sheet shape by pressure drawing.
As the conductive auxiliary agent, acetylene black or the like can be used in addition to carbon black, and as the binder, PTFE, PE, PP or the like can be used in addition to PVDF.
At this time, the blending ratio of the nonporous carbon, the conductive auxiliary agent (carbon black), and the binder (PVDF) is generally about 10 to 1: 0.5 to 10: 0.5 to 0.25. is there.

<負極>
前記負極は、負極活物質を含んでいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に負極活物質を有する負極材を備えた負極などが挙げられる。
前記負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a negative electrode including a negative electrode material having a negative electrode active material on a negative electrode current collector. It is done.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said negative electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

<<負極材>>
前記負極材は、負極活物質のみを含有するものであってもよく、負極活物質の他に、必要に応じてバインダ、導電剤等を含んでなる。
<< Anode Material >>
The negative electrode material may contain only a negative electrode active material, and may contain a binder, a conductive agent, and the like as necessary in addition to the negative electrode active material.

−負極活物質−
前記負極活物質としては、金属リチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを挿入及び脱離可能な物質で、例えば、炭素質材料、酸化アンチモン錫、一酸化珪素等のリチウムを挿入、脱離可能な金属酸化物、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛等のリチウムと合金化可能な金属又は金属合金、リチウムと合金化可能な金属と該金属を含む合金とリチウムとの複合合金化合物、チッ化コバルトリチウム等のチッ化金属リチウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、安全性とコストの点から、炭素質材料が特に好ましい。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛が特に好ましい。
負極材料として用いられる黒鉛材料等の炭素質材料のBET法比表面積は、通常0.5m/g以上、25.0m/g以下であり、レーザー回折・散乱法により求めたメジアン径は、通常1μm以上、100μm以下であることが好ましい。
-Negative electrode active material-
The negative electrode active material is a substance that can insert and desorb at least one of lithium metal and lithium ions. For example, a metal that can insert and desorb lithium such as a carbonaceous material, antimony tin oxide, and silicon monoxide. Metals or metal alloys that can be alloyed with lithium, such as oxides, aluminum, tin, silicon, zinc, etc., composite alloys of lithium-alloyable metal and alloys containing the metal and lithium, cobalt lithium nitride, etc. Examples thereof include lithium metal nitride. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, carbonaceous materials are particularly preferable from the viewpoint of safety and cost.
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite, and natural graphite, and pyrolysis products of organic substances under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite and natural graphite are particularly preferable.
The BET specific surface area of carbonaceous materials such as graphite materials used as the negative electrode material is usually 0.5 m 2 / g or more and 25.0 m 2 / g or less, and the median diameter determined by the laser diffraction / scattering method is Usually, it is preferably 1 μm or more and 100 μm or less.

−バインダ−
本発明は、負極がチタン酸リチウム化合物と、バインダ成分である、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びアクリロニトリルよりなる群から選ばれる少なくとも1種からなる(共)重合体とを含有している。そして、チタン酸リチウム化合物と前記の特定の(共)重合体とを組み合わせることによって負極を厚膜化し高容量な非水電解液二次電池を得ることができる。
本願明細書において、「(共)重合体」とは、一種のモノマーを重合してなる単独重合体、及び二種以上のモノマーを重合してなる共重合体の何れも包含する概念である。
以下では前記(共)重合体について説明する。
-Binder-
The present invention comprises a lithium titanate compound having a negative electrode and a (co) polymer comprising at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester and acrylonitrile, which are binder components. Contains. Then, by combining the lithium titanate compound and the specific (co) polymer, the negative electrode can be thickened to obtain a high capacity non-aqueous electrolyte secondary battery.
In the present specification, “(co) polymer” is a concept encompassing both a homopolymer obtained by polymerizing one kind of monomer and a copolymer obtained by polymerizing two or more kinds of monomers.
The (co) polymer will be described below.

<(共)重合体>
本発明に用いる(共)重合体は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、の少なくとも1種からなる(共)重合体である。
また、前記(共)重合体は酸成分を有するビニルモノマーを含有している。
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルは、下記一般式(1)で表され、Rは水素原子または炭素数3以上、16以下のアルキル基を表し、Rは水素原子またはメチル基を表す。
<(Co) polymer>
The (co) polymer used in the present invention is a (co) polymer comprising at least one of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, and acrylonitrile.
The (co) polymer contains a vinyl monomer having an acid component.
Acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, and methacrylic acid ester are represented by the following general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 3 to 16 carbon atoms, and R 2 represents a hydrogen atom or Represents a methyl group.

アクリル酸又はメタアクリル酸エステルの例としては、ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレートなどであるが、好ましくはヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレートであり、さらに好ましくはノニルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートである。
酸成分を有するビニルモノマーはアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸であり、好ましくはアクリル酸、メタアクリル酸である。
Examples of acrylic acid or methacrylic acid esters include butyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl Acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, etc., preferably heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, more preferably nonyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate.
Vinyl monomers having an acid component are acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid, preferably acrylic acid and methacrylic acid.

本発明における(共)重合体の各成分の好ましい組成は、アクリル酸又はメタアクリル酸エステル(成分Aと表す)が50モル%以上95モル%以下、アクリロニトリル(成分B)が3モル%以上40モル%以下、酸成分を有するビニルモノマー(成分C)が1モル%以上25モル%以下である。
更に好ましくはAが60モル%以上90モル%以下、Bが5モル%以上30モル%以下、Cが3モル%以上20モル%以下である。
The preferred composition of each component of the (co) polymer in the present invention is 50 mol% or more and 95 mol% or less of acrylic acid or methacrylic acid ester (referred to as component A), and 3 mol% or more and 40 of acrylonitrile (component B). The vinyl monomer having an acid component (component C) is 1 mol% or more and 25 mol% or less.
More preferably, A is 60 mol% to 90 mol%, B is 5 mol% to 30 mol%, and C is 3 mol% to 20 mol%.

本発明における(共)重合体は、上記の成分A,B,C以外に他の繰り返し単位を含んでいても良い。
他の繰り返し単位とは、他のビニルモノマーに由来する繰り返し単位であり、例えば、スチレン、αーメチルスチレン、クロロスチレン、アクリルアミド、ビニルベンジルアルコール、スチレンスルフィン酸塩、スチレンスルホン酸塩などの単官能モノマーや、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、イソプロピレングリコールジアクリレート、テトラメチレングリコールジメタクリレートなどの2官能モノマーをあげることが出来る。
The (co) polymer in the present invention may contain other repeating units in addition to the above components A, B and C.
Other repeating units are repeating units derived from other vinyl monomers, such as monofunctional monomers such as styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, acrylamide, vinylbenzyl alcohol, styrenesulfinate, styrenesulfonate, And bifunctional monomers such as divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, isopropylene glycol diacrylate, and tetramethylene glycol dimethacrylate.

本発明における(共)重合体は、ラテックス状であると好ましい。ラテックスを作る場合に、上記の2官能モノマーを架橋剤として用いても良い。
これらの架橋剤は15モル%以下、好ましくは10モル%以下で用いることが出来る。
本発明の(共)重合体は水分散物として用いるのが好ましく、その形態は、重合体を乳化分散したものであっても、ラテックス状であってもよい。
ラテックスは架橋されていても、非架橋型であっても良い。
The (co) polymer in the present invention is preferably latex. When making latex, you may use said bifunctional monomer as a crosslinking agent.
These crosslinking agents can be used at 15 mol% or less, preferably 10 mol% or less.
The (co) polymer of the present invention is preferably used as an aqueous dispersion, and the form thereof may be an emulsion-dispersed polymer or a latex.
The latex may be crosslinked or non-crosslinked.

本発明における(共)重合体の重合方法は溶液重合、乳化重合、懸濁重合および気相重合のいずれでもよく、その重合体の構造はランダム型、グラフト型、あるいはブロック型のいずれであっても良い。
本発明における(共)重合体の水分散物はアニオン系、ノニオン系などの界面活性剤を含むことができるが、これらを併せて用いることが好ましい。
これら界面活性剤の使用量は(共)重合体の質量に対して、0.01%以上3%以下、好ましくは0.1%以上2%以下、最も好ましくは0.5%以上1.5%以下である。
The polymerization method of the (co) polymer in the present invention may be any of solution polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization and gas phase polymerization, and the structure of the polymer is any of random type, graft type or block type. Also good.
The aqueous dispersion of the (co) polymer in the present invention can contain anionic and nonionic surfactants, but these are preferably used in combination.
The amount of these surfactants used is 0.01% or more and 3% or less, preferably 0.1% or more and 2% or less, and most preferably 0.5% or more and 1.5%, based on the mass of the (co) polymer. % Or less.

以下に本発明における(共)重合体の好ましい組成を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
水分散物中の固形分の含量は50質量%に調節した。
P−1:2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比80:5:15)
P−2:ノニルアクリレート、アクリル酸、アクリロニトリルとスチレンの共重合体の水分散物(共重合比82:3:10:5)
P−3:2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸、アクリロニトリルとジビニルベンゼンの共重合体の水分散物(共重合比80:5:10:5)
P−4:ブチルアクリレートとアクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比90:3:7)
P−5:ブチルアクリレート、アクリル酸、アクリロニトリルとジビニルベンゼンの共重合体の水分散物(共重合比80:5:10:5)
P−6:2−エチルヘキシルアクリレート、マレイン酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比80:5:15)
P−7:2−エチルヘキシルアクリレート、メタアクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比80:5:15)
P−8:2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比60:15:25)
P−9:2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸とアクリロニトリルの共重合体(共重合比80:5:15)
P−10:ブチルアクリレートとアクリル酸とアクリロニトリルの共重合体(共重合比90:3:7)
P−11:エチルアクリレート、アクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比80:5:15) P12:2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物(共重合比50:20:30)
Although the preferable composition of the (co) polymer in this invention is shown below, this invention is not limited to these.
The solid content in the aqueous dispersion was adjusted to 50% by mass.
P-1: 2-ethylhexyl acrylate, an aqueous dispersion of a copolymer of acrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 80: 5: 15)
P-2: aqueous dispersion of copolymer of nonyl acrylate, acrylic acid, acrylonitrile and styrene (copolymerization ratio 82: 3: 10: 5)
P-3: An aqueous dispersion of a copolymer of 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid, acrylonitrile and divinylbenzene (copolymerization ratio 80: 5: 10: 5)
P-4: Water dispersion of copolymer of butyl acrylate, acrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 90: 3: 7)
P-5: Aqueous dispersion of copolymer of butyl acrylate, acrylic acid, acrylonitrile and divinylbenzene (copolymerization ratio 80: 5: 10: 5)
P-6: 2-ethylhexyl acrylate, maleic acid / acrylonitrile copolymer aqueous dispersion (copolymerization ratio 80: 5: 15)
P-7: An aqueous dispersion of a copolymer of 2-ethylhexyl acrylate, methacrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 80: 5: 15)
P-8: An aqueous dispersion of 2-ethylhexyl acrylate, a copolymer of acrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 60:15:25)
P-9: 2-ethylhexyl acrylate, copolymer of acrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 80: 5: 15)
P-10: Copolymer of butyl acrylate, acrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 90: 3: 7)
P-11: Aqueous dispersion of copolymer of ethyl acrylate, acrylic acid and acrylonitrile (copolymerization ratio 80: 5: 15) P12: Aqueous dispersion of copolymer of 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid and acrylonitrile (co-polymer) (Polymerization ratio 50:20:30)

本発明における(共)重合体(結着剤)と併せて用いることのできる他の結着剤には、でんぷん、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、ポリブタジエン、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマーなどの1種またはこれらの混合物を挙げることが出来る。
また、多糖類のようにリチウムと反応するような官能基を含む化合物を用いるときは、例えば、イソシアネート基のような化合物を添加してその官能基を失活させることが好ましい。
これらの結着剤の中では、フッ素樹脂とカルボキシメチルセルロ−スが特に好ましい。
Other binders that can be used in conjunction with the (co) polymer (binder) in the present invention include starch, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl Pyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene, fluoro rubber, polyethylene oxide and other polysaccharides, thermoplastic resin In addition, one or a mixture of polymers having rubber elasticity can be used.
Moreover, when using the compound containing a functional group which reacts with lithium like a polysaccharide, it is preferable to add the compound like an isocyanate group and to deactivate the functional group, for example.
Of these binders, fluororesin and carboxymethyl cellulose are particularly preferred.

本発明における(共)重合体と併用して用いることの出来るフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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(FEP)、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)などをあげることが出来る。   Examples of the fluororesin that can be used in combination with the (co) polymer in the present invention include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl. Vinyl ether copolymer (PFA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).

本発明における(共)重合体と併用して用いることの出来るカルボキシメチルセルロースは、その分子量としては20万以上500万以下が好ましく、さらに好ましくは50万以上200万以下である。そのエーテル化度としては0.5以上1.0以下が好ましく、さらに好ましくは0.6以上0.8以下である。
負極は、活物質に対して1質量%以上、4質量%以下のカルボキシメチルセルロース(CMC)を含有していることが好ましい。
The molecular weight of the carboxymethyl cellulose that can be used in combination with the (co) polymer in the present invention is preferably from 200,000 to 5,000,000, more preferably from 500,000 to 2,000,000. The degree of etherification is preferably from 0.5 to 1.0, more preferably from 0.6 to 0.8.
The negative electrode preferably contains 1% by mass or more and 4% by mass or less of carboxymethyl cellulose (CMC) with respect to the active material.

本発明における(共)重合体の添加量は、電極材すべての質量に対して16質量%以下であることが好ましく、2質量%以上3質量%以下であることがより好ましい。
本発明における(共)重合体を他の結着剤(例えば、フッ素樹脂、カルボキシメチルセルロース、等)と併用する場合、該(共)重合体の比率は30%以上、好ましくは50%以上である。
本発明において使用する結着剤の総量は、電極合剤の1%以上、40質量%以下であり、2%以上30質量%以下が好ましい。
結着剤中に占める本発明における(共)重合体の比率は、10質量%以上、好ましくは20質量%以上90質量%以下、特に好ましくは30質量%以上80質量%以下である。
The addition amount of the (co) polymer in the present invention is preferably 16% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 3% by mass or less with respect to the mass of all the electrode materials.
When the (co) polymer in the present invention is used in combination with other binders (for example, fluororesin, carboxymethyl cellulose, etc.), the proportion of the (co) polymer is 30% or more, preferably 50% or more. .
The total amount of the binder used in the present invention is 1% to 40% by mass of the electrode mixture, and preferably 2% to 30% by mass.
The proportion of the (co) polymer in the present invention in the binder is 10% by mass or more, preferably 20% by mass to 90% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 80% by mass.

−導電剤−
前記導電剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Conductive agent-
Examples of the conductive agent include metal materials such as copper and aluminum, and carbonaceous materials such as carbon black and acetylene black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

<<負極集電体>>
前記負極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。これらの中でも、ステンレス、銅が特に好ましい。
前記集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、シート状、メッシュ状などである。
前記集電体の大きさとしては、非水電解液二次電池に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Negative electrode current collector >>
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of the said negative electrode collector, According to the objective, it can select suitably.
The material of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is formed of a conductive material, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include stainless steel, nickel, aluminum, and copper. It is done. Among these, stainless steel and copper are particularly preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said electrical power collector, Although it can select suitably according to the objective, It is a sheet form, a mesh form, etc.
The size of the current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and can be appropriately selected according to the purpose.

−負極の作製方法−
前記負極は、前記負極活物質に、必要に応じてバインダ、導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした負極材を、負極集電体上に塗布し、乾燥することで製造することができる。前記溶媒としては、前記正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。
また、前記負極活物質にバインダ、導電剤等を加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法で負極集電体上に負極活物質の薄膜を形成することもできる。
負極の膜厚は50μm以上、240μm以下であることが好ましい。
-Negative electrode manufacturing method-
The negative electrode can be produced by applying a negative electrode material in a slurry form by adding a binder, a conductive agent, a solvent, or the like to the negative electrode active material, if necessary, and drying the negative electrode current collector. . As the solvent, the same solvent as that for the positive electrode can be used.
In addition, a material obtained by adding a binder, a conductive agent, etc. to the negative electrode active material as it is is formed into a sheet electrode, formed into a pellet electrode by compression molding, or deposited on the negative electrode current collector by techniques such as vapor deposition, sputtering, or plating. A thin film of a negative electrode active material can also be formed.
The film thickness of the negative electrode is preferably 50 μm or more and 240 μm or less.

負極材料(負極活物質)としては、金属リチウム又はリチウムイオンを挿入及び脱離可能なものが用いられる。
例えば、金属リチウム炭素質材料リチウムイオンを挿入及び脱離可能な金属及び金属化合物が挙げられる。
このうち、リチウムイオンを挿入及び脱離可能な金属及び金属化合物としては、より具体的には次のようなものが挙げられる。
・酸化錫、酸化アンチモン錫、一酸化珪素、酸化バナジウム等のリチウムを挿入及び脱離可能な金属酸化物
・アルミニウム、珪素、錫、アンチモン、鉛、ヒ素、亜鉛、ビスマス、銅、カドミウム、銀、金、白金、パラジウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム等のリチウムと合金化可能な金属
・前記金属を含む合金(金属間化合物を含む)
・リチウムと合金化可能な金属及び該金属を含む合金とリチウムとの複合合金化合物
・窒化コバルトリチウム等の窒化金属リチウム
これらの負極材料は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
As the negative electrode material (negative electrode active material), a material capable of inserting and removing metallic lithium or lithium ions is used.
For example, the metal lithium carbonaceous material and the metal and metal compound which can insert and desorb lithium ion are mentioned.
Of these, specific examples of metals and metal compounds capable of inserting and removing lithium ions include the following.
・ Metal oxide capable of inserting and removing lithium such as tin oxide, antimony tin oxide, silicon monoxide, vanadium oxide, etc. ・ Aluminum, silicon, tin, antimony, lead, arsenic, zinc, bismuth, copper, cadmium, silver, Metals that can be alloyed with lithium such as gold, platinum, palladium, magnesium, sodium, potassium, etc.-Alloys containing the above metals (including intermetallic compounds)
・ Metal that can be alloyed with lithium and composite alloy compound of lithium and alloy containing the metal ・ Lithium metal lithium such as cobalt lithium nitride These negative electrode materials may be used alone or in combination of two or more. You may do it.

このような負極材料を用いて負極を製造する方法は特に限定されない。
例えば、上記負極材料に、必要に応じて結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状とし、集電体の基板に塗布し、乾燥することにより負極を製造することができる。
この場合には、上述するような正極の製造方法と同様に製造することができる。
また、該負極材料に結着剤や導電材などを加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、蒸着・スパッタ・メッキ等の手法で集電体上に負極材料の薄膜を形成することもできる。
A method for producing a negative electrode using such a negative electrode material is not particularly limited.
For example, a negative electrode can be produced by adding a binder, a thickener, a conductive material, a solvent, and the like to the negative electrode material as necessary to form a slurry, which is applied to a substrate of a current collector and dried. it can.
In this case, it can be manufactured in the same manner as the positive electrode manufacturing method described above.
In addition, the negative electrode material added with a binder or a conductive material is roll-formed as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode by compression molding, or deposition, sputtering, plating, etc. on the current collector A thin film of negative electrode material can also be formed.

負極用集電体の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス、アルミ等の金属が使用され、これらの中で薄膜に加工しやすいという点とコストの点から銅箔が好ましい。
さらに、負極材料(負極活物質)としてチタン酸リチウムを用いることもできる。チタン酸リチウムは、一般式LixTi(0.8≦x≦1.4,1.6≦y≦2.2)で表されるものであり、CuをターゲットとしてX線回折を行った場合、ピーク位置を少なくとも4.84Å,2.53Å,2.09Å,1.48Å(各±0.02Å)に有する。 そして、ピーク強度比が、4.84Åのピーク強度:1.48Åのピーク強度(各±0.02Å)=100:30(±10)にあるのが好ましい。
さらに好ましくは
一般式LixTiにおいて、x=1,y=2であること
また、好ましくは一般式LixTiyOにおいて、x=1.33,y=1.66であること、また、好ましくは一般式LixTiyOにおいて、x=0.8,y=2.2である。
As the material for the current collector for the negative electrode, metals such as copper, nickel, stainless steel, and aluminum are used, and copper foil is preferred from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.
Furthermore, lithium titanate can also be used as a negative electrode material (negative electrode active material). Lithium titanate is represented by the general formula LixTi y O 4 (0.8 ≦ x ≦ 1.4, 1.6 ≦ y ≦ 2.2), and X-ray diffraction was performed using Cu as a target. In this case, the peak positions are at least 4.84Å, 2.53Å, 2.09Å, and 1.48Å (each ± 0.02Å). The peak intensity ratio is preferably 4.84 ピ ー ク peak intensity: 1.48 ピ ー ク peak intensity (each ± 0.02 Å) = 100: 30 (± 10).
More preferably, in the general formula LixTi y O 4 , x = 1, y = 2 Further preferably, in the general formula LixTi yO 4 , x = 1.33, y = 1.66, In the general formula LixTiyO 4 , x = 0.8 and y = 2.2.

また、前記のチタン酸リチウムにルチル形酸化チタンが混晶する場合、X線回折のピーク位置は、チタン酸リチウムのピーク位置に対して、3.25Å,2.49Å,2.19Å,1.69Å(各±0.02Å)のピークが増加する。
そして、好ましくはピーク強度比が、3.25Åのピーク強度:2.49Åのピーク強度:1.69Åのピーク強度=100:50(±10):60(±10)となる。
さらに好ましくは、一般式LixTiにおいて、x=1,y=2である。
また、好ましくは一般式LiTiにおいて、x=1.33,y=1.66であり、より好ましくは一般式LiTiにおいて、x=0.8,y=2.2である。
Further, when rutile titanium oxide is mixed with the lithium titanate, the peak positions of X-ray diffraction are 3.25Å, 2.49Å, 2.19Å, 1. The peak at 69Å (each ± 0.02Å) increases.
Preferably, the peak intensity ratio is 3.25 to peak intensity: 2.49 to peak intensity: 1.69 to peak intensity = 100: 50 (± 10): 60 (± 10).
More preferably, in the general formula LixTi y O 4 , x = 1 and y = 2.
Preferably, in the general formula Li x Ti y O 4 , x = 1.33, y = 1.66, and more preferably in the general formula Li x Ti y O 4 , x = 0.8, y = 2. .2.

一方、上記のチタン酸リチウムを用いたリチウム二次電池の負極の製造法は、リチウム化合物と酸化チタンとを混合する工程、これら混合物を800℃以上1600℃以下の温度にて熱処理し、チタン酸リチウムを焼成する工程を有しており、焼成の出発物質となるリチウム化合物には、水酸化リチウムあるいは炭酸リチウムが用いられる。
そして、前記熱処理は、より好ましくは800℃以上1100℃以下の温度条件にて焼成するものである。
On the other hand, the method for producing a negative electrode of a lithium secondary battery using the above lithium titanate includes a step of mixing a lithium compound and titanium oxide, and heat-treating the mixture at a temperature of 800 ° C. to 1600 ° C. Lithium calcination or lithium carbonate is used for the lithium compound which has the process of baking lithium and is a starting material of baking.
The heat treatment is more preferably performed under a temperature condition of 800 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

<非水電解液>
前記非水電解液は、非水溶媒に電解質塩を溶解してなる電解液である。
−非水溶媒−
前記非水溶媒としては、非プロトン性有機溶媒であり、鎖状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が挙げられる。低粘度な溶媒が好ましく、環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などは鎖状カーボネートの10wt%未満がのぞましい。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネートなどが挙げられる。
前記環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などが挙げられる。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte is an electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.
-Non-aqueous solvent-
The non-aqueous solvent is an aprotic organic solvent, and examples thereof include carbonate-based organic solvents such as chain carbonates. A low-viscosity solvent is preferable, and as the cyclic carbonate, for example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC) and the like are preferably less than 10 wt% of the chain carbonate.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate.
Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and the like.

そのほか、エーテル系溶媒も挙げられる。
前記鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。
前記環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γBL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。
前記鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルなどが挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソランなどが挙げられる。
これらの中でも、プロピレンカーボネート(PC)を主成分として90質量%以上含むものが好ましい。
In addition, ether solvents are also included.
Examples of the chain ether include 1,2-dimethoxyethane (DME), diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, and tetraethylene glycol dialkyl ether.
Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.
Examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane, and the like.
Among these, what contains 90 mass% or more which has propylene carbonate (PC) as a main component is preferable.

−電解質塩−
電解質塩としては、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すものが用いられる。
以下のカチオン、アニオンを組み合わせたものが使用可能であるが、使用する非水溶媒に溶解可能な様々な電解質塩が使用可能である。
カチオンとしてはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンやテトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系4級アンモニウムイオンが例示できる。
アニオンとしてはCl,Br,I,SCN,ClO ,BF ,PF ,SbF ,CFSO ,(CFSO,(CSO,(Cを例示できる。
容量を向上させる面ではカチオン種をしてLiカチオンを有するリチウム塩が好ましい。
-Electrolyte salt-
As the electrolyte salt, one that dissolves in a non-aqueous solvent and exhibits high ionic conductivity is used.
A combination of the following cations and anions can be used, but various electrolyte salts that can be dissolved in the nonaqueous solvent to be used can be used.
Examples of the cation include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, tetraalkylammonium ions, and spiro quaternary ammonium ions.
As anions, Cl , Br , I , SCN , ClO 4 , BF 4 , PF 6 , SbF 6 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2) 2 N - , (C 6 H 5) 4 B - can be exemplified.
In terms of improving the capacity, a lithium salt having a Li cation as a cationic species is preferable.

リチウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、LiB(C、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、LiPFまたはLiBF特に好ましい。
The lithium salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), borofluoride Lithium fluoride (LiBF 4 ), LiB (C 6 H 5 ) 4 , lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2) F 5 SO 2) 2), lithium bis fur fluoroethyl imide (LiN (CF 2 F 5 SO 2) 2) , and the like.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, LiPF 6 or LiBF 4 is particularly preferable.

前記リチウム塩の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記有機溶媒中に、0.5mol/L〜6mol/Lが好ましく、2〜4 mol/L定後が電池の容量と出力の両立の点から特に好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a density | concentration of the said lithium salt, Although it can select suitably according to the objective, 0.5 mol / L-6 mol / L is preferable in the said organic solvent, 2-4 mol / L fixed The latter is particularly preferable from the viewpoint of both battery capacity and output.

<セパレータ>
前記セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために正極と負極の間に設けられる。
前記セパレータの材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの材質としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布などが挙げられる。
前記セパレータの形状としては、例えば、シート状が挙げられる。
前記セパレータの大きさとしては、非水電解液二次電池に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
<Separator>
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft film, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt blown nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and glass fiber nonwoven fabric.
Examples of the shape of the separator include a sheet shape.
There is no restriction | limiting in particular as long as the magnitude | size of the said separator is a magnitude | size which can be used for a nonaqueous electrolyte secondary battery, According to the objective, it can select suitably.
The separator may have a single layer structure or a laminated structure.

<非水電解液蓄電素子の製造方法>
本発明の非水電解液蓄電素子は、前記正極、前記負極、及び前記非水電解液と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて電池外装缶等の他の構成部材を用いることも可能である。電池を組み立てる方法としては、特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。
<Method for Manufacturing Nonaqueous Electrolyte Storage Element>
The non-aqueous electrolyte storage element of the present invention is manufactured by assembling the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte and a separator used as necessary into an appropriate shape. Furthermore, other constituent members such as a battery outer can can be used as necessary. There is no restriction | limiting in particular as a method of assembling a battery, It can select suitably from the methods normally employ | adopted.

−形状−
本発明の非水電解液蓄電素子の形状は、特に制限はなく、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。
-Shape-
The shape of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various shapes generally employed according to the application. Examples of the shape include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, and a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked.

充電により電解液中の溶質濃度が低下し、溶質濃度が0になると、それ以上充電ができなくなるため、正極、負極の容量に見合う量の溶質を電解液中に含有させておく必要がある。
溶質濃度が低い場合、電池中に多量の電解液が必要となるため、電解液中の溶質濃度は高い方が好ましい。
場合によっては、放電状態において溶質が溶媒中に析出した状態とすることも可能である。
When the solute concentration in the electrolytic solution is reduced by charging and the solute concentration becomes 0, charging cannot be performed any more. Therefore, it is necessary to contain an amount of solute corresponding to the capacity of the positive electrode and the negative electrode in the electrolytic solution.
When the solute concentration is low, a large amount of electrolyte solution is required in the battery. Therefore, it is preferable that the solute concentration in the electrolyte solution is high.
In some cases, the solute can be deposited in the solvent in the discharged state.

このような点から、非水電解液中のリチウム塩の濃度の下限は通常0.05mol/L以上、好ましくは0.5mol/L以上、特に好ましくは1mol/L以上で、上限は通常5mol/L以下、好ましくは4mol/L以下、特に好ましくは3mol/L以下である。
この下限を下回ると、伝導度が低下したり、正極、負極の容量に見合う溶質を確保するために多量の電解液を必要とするため、電池の質量当たり又は体積当たりのエネルギー密度が低下しやすい。
また、上限を上回ると、溶質が析出したり、伝導度が低下する可能性がある。
From such points, the lower limit of the concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is usually 0.05 mol / L or more, preferably 0.5 mol / L or more, particularly preferably 1 mol / L or more, and the upper limit is usually 5 mol / L. L or less, preferably 4 mol / L or less, particularly preferably 3 mol / L or less.
Below this lower limit, the conductivity decreases, or a large amount of electrolyte is required to secure a solute suitable for the capacity of the positive and negative electrodes, so the energy density per mass or volume of the battery tends to decrease. .
On the other hand, when the upper limit is exceeded, there is a possibility that a solute precipitates or the conductivity decreases.

本発明の非水電解液蓄電素子の形状は特に限定されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。
形状としては、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。
非水電解液蓄電素子は、目的とする蓄電素子の形状に合わせ公知の方法により組み立てれば良い。
The shape of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various shapes generally employed according to the application.
Examples of the shape include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like.
The nonaqueous electrolyte storage element may be assembled by a known method in accordance with the shape of the target storage element.

<非水電解液蓄電素子のエージング方法>
本発明の非水電解液蓄電素子はエージングを施してもかまわない。その方法は、任意に設定するSOC100%以上の容量となるように、充放電を任意の回数行う。
また、正極、負極からなる蓄電素子への充電の場合には、負極の種類によって充電終止電圧を変え、正極へのリチウムを参照電極とした場合の充電終止電圧を所定の電圧とし、充電端における正極の充電状態を所定の状態とするための充電方法を規定することにより、同様な効果が得られる。
<Aging method of nonaqueous electrolyte storage element>
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention may be aged. In this method, charging / discharging is performed an arbitrary number of times so as to obtain an arbitrarily set SOC of 100% or more.
In addition, in the case of charging to a storage element composed of a positive electrode and a negative electrode, the charge end voltage is changed depending on the type of the negative electrode, the charge end voltage when the lithium to the positive electrode is used as a reference electrode is a predetermined voltage, A similar effect can be obtained by defining a charging method for changing the state of charge of the positive electrode to a predetermined state.

充電速度(レート)は速すぎると、正極、負極に充分に充電される前に充電終止電圧に到達するため、充分な容量が得られない。
このため、定電流で充電する場合は、通常1C(1Cは、1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値である。)以下の充電速度で充電を行うことが好ましい。
ただし、充電速度は過度に遅いと充電に長時間を要すため、定電流充電の場合0.01C以上とすることが好ましい。
なお、充電終止電圧到達後、定電圧で保持しながら充電することも可能である。
充電時に、電池の温度が過度に高温であると非水電解液の分解が起こりやすくなり、低温であると正極、負極への充電が不充分となりやすいため、通常、充電は室温近辺で行なわれる。
If the charging rate (rate) is too high, the battery reaches the charge end voltage before the positive electrode and the negative electrode are sufficiently charged, so that a sufficient capacity cannot be obtained.
For this reason, when charging with a constant current, it is preferable to charge at a charging rate of 1C or less (1C is a current value for discharging a rated capacity with a discharge capacity of 1 hour in 1 hour) or less.
However, if the charging speed is excessively slow, it takes a long time for charging. Therefore, in the case of constant current charging, it is preferably 0.01C or more.
It is also possible to charge the battery while maintaining a constant voltage after reaching the end-of-charge voltage.
At the time of charging, if the battery temperature is excessively high, the non-aqueous electrolyte is likely to be decomposed. If the temperature is low, charging to the positive electrode and the negative electrode is likely to be insufficient. .

このようにして充電して得られる本発明の二次電池の放電方法は、放電速度、使用する負極によっても変わるが、通常、充電状態から1C以下の放電速度で、2〜3V程度の値を放電終止電圧として使用することにより、ほぼ定格の放電容量が得られ、例えば、正極活物質当たりの放電容量で60mAh/g以上、特に80〜120mAh/g程度の高放電容量を得ることができる。   The discharge method of the secondary battery of the present invention obtained by charging in this way varies depending on the discharge rate and the negative electrode used, but usually a value of about 2 to 3 V at a discharge rate of 1 C or less from the charged state. By using it as a discharge end voltage, a nearly rated discharge capacity can be obtained. For example, a high discharge capacity of 60 mAh / g or more, particularly about 80 to 120 mAh / g can be obtained in terms of discharge capacity per positive electrode active material.

<用途>
本発明の非水電解液蓄電素子の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。
具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、車、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、航空機、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。
特に、過充電領域を確保した本発明の非水電解液蓄電素子は、安全性に優れている。
<Application>
The use of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses.
Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, cars, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, aircraft, strobes, cameras, etc.
In particular, the non-aqueous electrolyte storage element of the present invention that secures an overcharge region is excellent in safety.

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
なお、以下において、リチウムを参照電極とする正極の充電終止電圧を「充電終止電圧(vs.Li)」と称す。
さらに、実施例中「部」又は「%」で表される量は特にことわりなき限り質量基準である。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to description of a following example, unless the summary is exceeded.
Hereinafter, the charge end voltage of the positive electrode using lithium as a reference electrode is referred to as “charge end voltage (vs. Li)”.
Further, in the examples, the amount represented by “part” or “%” is based on mass unless otherwise specified.

[実施例1]
((共)重合体(バインダ)の製造)
重合缶Aに、2−エチルヘキシルアクリレート10.75部、α,β−不飽和ニトリル単量体であるアクリロニトリル1.25部、界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム0.12部、及びイオン交換水79部を入れ、更に重合開始剤としての過硫酸アンモニウム0.2部、及び、イオン交換水10部を加え、60℃に加温し90分攪拌した。
[Example 1]
(Manufacture of (co) polymer (binder))
In polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile which is an α, β-unsaturated nitrile monomer, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate which is a surfactant, and 79 of ion-exchanged water Then, 0.2 parts of ammonium persulfate as a polymerization initiator and 10 parts of ion-exchanged water were added, heated to 60 ° C. and stirred for 90 minutes.

次いで、上記重合缶Aとは別の重合缶Bに、2−エチルヘキシルアクリレート67部、アクリロニトリル19部、酸成分を有するビニル単量体であるメタクリル酸2.0部、ラウリル硫酸ナトリウム0.7部、及び、イオン交換水46部を加えて攪拌することで、エマルジョンを作製した。
このエマルジョンを、約180分かけて、重合缶Bから重合缶Aに逐次添加した後、約120分攪拌し、単量体の消費量が95%になったところで冷却して反応を終了した。
その後、4%NaOH水溶液でpHを調整し、水系のアクリル系重合体の水分散液を得た。
得られたアクリル系重合体の水分散液は、pHが10.5、分散粒子径が0.10μmであり、アクリル系重合体のガラス転移温度は−32℃であった。得られたアクリル系重合体はバインダである。
このアクリル系重合体の組成をH−NMRで測定したところ、2−エチルヘキシルアクリレート単位77.75質量%、アクリロニトリル単位20.25質量%、及びメタクリル酸単位2質量%であった。
Next, in a polymerization can B different from the polymerization can A, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of methacrylic acid which is a vinyl monomer having an acid component, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate Then, 46 parts of ion exchange water was added and stirred to prepare an emulsion.
The emulsion was sequentially added from the polymerization vessel B to the polymerization vessel A over about 180 minutes, and then stirred for about 120 minutes. When the consumption of the monomer reached 95%, the reaction was terminated by cooling.
Thereafter, the pH was adjusted with a 4% NaOH aqueous solution to obtain an aqueous dispersion of an aqueous acrylic polymer.
The obtained acrylic polymer aqueous dispersion had a pH of 10.5 and a dispersed particle size of 0.10 μm, and the glass transition temperature of the acrylic polymer was −32 ° C. The obtained acrylic polymer is a binder.
When the composition of this acrylic polymer was measured by 1 H-NMR, it was 77.75% by mass of 2-ethylhexyl acrylate units, 20.25% by mass of acrylonitrile units, and 2% by mass of methacrylic acid units.

(負極の製造)
負極活物質負極材としてLTO(LiTi12)(チタン工業製)を3gとアセチレンブラック溶液(御国色素社製ABを5倍に希釈した溶液:5%AB−HO)4gをノンバブルニーダNBK1((株)日本精機製作所)で、1000回転、15分間混練した。
さらに、CMC3%水溶液を1〜3g加え、導電性と粘性を調整した。
さらに、上記のバインダを、添加量を変えて添加し、成膜装置を用いて、混練物を18μmのアルミシート上に成形して負電極を得た。
(評価)
得られた電極について図2に示す剥離装置を用いて接着性を評価した。その結果を図3に示す。
図3において、○は剥離無し、Xは剥離ありである。
また、測定結果の代表例を図4に示す。図4は、500gfで5秒間押し、その後10m/sで引きはがした様子を表している。
図3よりわかるように、バインダをスラリー全量に対して2wt%添加することで、密着性が大幅に改善した。また、3wt%添加することで、膜厚300μm以下では剥離が防止できた。
(Manufacture of negative electrode)
As a negative electrode active material negative electrode material, 3 g of LTO (Li 4 Ti 5 O 12 ) (manufactured by Titanium Industry) and 4 g of an acetylene black solution (solution obtained by diluting AB made by Gokoku Dye Co., Ltd. 5 times: 5% AB-H 2 O) The mixture was kneaded at 1000 rpm for 15 minutes with a non-bubble kneader NBK1 (Nippon Seiki Seisakusho).
Furthermore, 1-3 g of CMC 3% aqueous solution was added to adjust conductivity and viscosity.
Further, the above binder was added in various amounts, and the kneaded product was formed on an 18 μm aluminum sheet using a film forming apparatus to obtain a negative electrode.
(Evaluation)
Adhesiveness of the obtained electrode was evaluated using a peeling apparatus shown in FIG. The result is shown in FIG.
In FIG. 3, ◯ indicates no peeling and X indicates peeling.
A representative example of the measurement result is shown in FIG. FIG. 4 shows a state where 500 gf is pressed for 5 seconds and then peeled off at 10 m / s.
As can be seen from FIG. 3, the adhesiveness was greatly improved by adding 2 wt% of the binder to the total amount of the slurry. Further, by adding 3 wt%, peeling could be prevented at a film thickness of 300 μm or less.

(添加量の上限決定)
次に、添加量の上限を決定する。
上記の方法に従いスラリーを作製し、対極をLiとしたハーフセルを作製し、充放電をおこなった。膜厚100μmにおける充放電カーブを図5に示す。
図5はバインダを17%、16%添加した場合の充放電の様子を示す。
図5中の◇は16質量%添加した場合を示し、Xは17質量%添加した場合を示す。
図5よりわかるように、充放電容量169mAh/gを維持するためにはバインダの添加量は16%が好適であった。つまり、17%添加した場合には容量が低下した。
この現象は膜厚70μm以上、300μm以下の範囲で同様であった。
(Determine the upper limit of addition amount)
Next, the upper limit of the addition amount is determined.
A slurry was prepared according to the above method, a half cell having a counter electrode of Li was prepared, and charging / discharging was performed. The charge / discharge curve at a film thickness of 100 μm is shown in FIG.
FIG. 5 shows the state of charge and discharge when a binder is added at 17% and 16%.
In FIG. 5, ◇ indicates a case where 16% by mass is added, and X indicates a case where 17% by mass is added.
As can be seen from FIG. 5, in order to maintain the charge / discharge capacity of 169 mAh / g, the addition amount of the binder was preferably 16%. That is, when 17% was added, the capacity decreased.
This phenomenon was the same in the film thickness range of 70 μm to 300 μm.

(膜厚の決定)
ここでは代表例としてバインダを3%添加し、膜厚の影響を調べる。
以下に示す黒鉛粒子を準備した。この黒鉛粒子は人造黒鉛であり、メソフェーズ炭素を2800℃で焼成して黒鉛化した球状黒鉛化粒子である。
以下に示す方法により黒鉛粒子の分析を行った。
(Determination of film thickness)
Here, as a representative example, 3% of a binder is added, and the influence of the film thickness is examined.
The following graphite particles were prepared. The graphite particles are artificial graphite, and are spherical graphitized particles obtained by graphitizing mesophase carbon by baking at 2800 ° C.
The graphite particles were analyzed by the following method.

(1)比表面積測定装置(島津製作所製「Gemini2375」)によりBET比表面積を求めた。吸着剤として窒素を用い、吸着温度を77Kとした。
(2)X線回折装置(リガク社製「RINT−UltimaIII」)を用い、黒鉛粒子のX線結晶解析を行った。得られたX線回折スペクトルを分析して、(002)面の結晶格子定数〔C0(002)〕、平均面間隔d002、及び、(002)ピーク(2θ=26.5°付近にあるピーク)の半値幅を決定した。
ターゲットをCuKαとし、40kV,200mAで測定を行った。
また、菱面体晶(101−R)のピーク位置は2θ=43.3°付近にあり、そのピーク強度をIBとした。六方晶(101−H)のピーク位置は2θ=44.5°付近にあり、そのピーク強度をIAとした。
そして、結晶構造中に存在する菱面体晶構造の割合IB/IAを求めた。
(3)ラマン分光分析ラマン分光装置(日本分光社製「レーザラマン分光光度計NRS−3100」)を用い、ラマン分光スペクトルの1360cm−1のピーク強度と1580cm−1のピーク強度の比、I(1360)/I(1580)を求めた。
(4)日本電子社製電子顕微鏡を用いて観察し、外部形状を確認した。
(5)10mLのガラス製メスシリンダーに試料を入れてタッピングし、試料の容積が変化しなくなったところで試料容積を測定し、試料質量を試料容積で除した値をタップ密度とした。
上記黒鉛粒子は、BET表面積10〜300m/g、X線回折法による六方晶に対する菱面体晶のピーク強度比(IB/IA)が0.3以上、ラマン分光法によるピーク強度比、(1360)/I(1580)が0.11〜0.30であった。
(1) The BET specific surface area was determined by a specific surface area measuring device (“Gemini 2375” manufactured by Shimadzu Corporation). Nitrogen was used as the adsorbent and the adsorption temperature was 77K.
(2) X-ray crystallographic analysis of the graphite particles was performed using an X-ray diffractometer (“RINT-UltimaIII” manufactured by Rigaku Corporation). The obtained X-ray diffraction spectrum was analyzed, and the (002) plane crystal lattice constant [C0 (002)], the average interplanar spacing d002, and the (002) peak (peak near 2θ = 26.5 °) The half width of was determined.
The target was CuKα, and measurement was performed at 40 kV and 200 mA.
The peak position of the rhombohedral crystal (101-R) is in the vicinity of 2θ = 43.3 °, and the peak intensity is IB. The peak position of hexagonal crystal (101-H) is in the vicinity of 2θ = 44.5 °, and the peak intensity is IA.
And the ratio IB / IA of the rhombohedral crystal structure which exists in crystal structure was calculated | required.
(3) Raman spectroscopy Raman spectrometer using (manufactured by JASCO Corporation "laser Raman spectrophotometer NRS-3100"), the ratio of the peak intensity of the peak intensity and 1580 cm -1 in 1360 cm -1 in the Raman spectrum, I (1360 ) / I (1580).
(4) It observed using the electron microscope by JEOL Ltd., and confirmed the external shape.
(5) The sample was put into a 10 mL glass graduated cylinder and tapped. When the sample volume stopped changing, the sample volume was measured, and the value obtained by dividing the sample mass by the sample volume was taken as the tap density.
The graphite particles have a BET surface area of 10 to 300 m 2 / g, a rhombohedral peak intensity ratio (IB / IA) of 0.3 or more by X-ray diffraction method, a peak intensity ratio by Raman spectroscopy of (1360) ) / I (1580) was 0.11 to 0.30.

黒鉛−炭素複合粒子を、図6に概要を示すカーボン被覆装置(CVD=化学気相成長法による装置)を用いて、以下の方法で製造した。
1100℃に昇温された炉内の石英製キュベットに黒鉛粒子を静置し、これにアルゴンガスをキャリアとしてトルエン蒸気を導入し、トルエンを黒鉛上に析出炭化させた。析出炭化処理は3600秒間行った。得られた被覆黒鉛を分析したところ、0.02〜0.30のラマン分光スペクトルにおいて1360cm−1のピークと1580cm−1のピークを有した。ピーク強度比は、I(1360)/I(1580)は0.16であった。
Graphite-carbon composite particles were manufactured by the following method using a carbon coating apparatus (CVD = chemical vapor deposition method) schematically shown in FIG.
Graphite particles were allowed to stand in a quartz cuvette in a furnace heated to 1100 ° C., and toluene vapor was introduced into this using argon gas as a carrier to precipitate and carbonize toluene on the graphite. The precipitation carbonization treatment was performed for 3600 seconds. The resulting coated graphite was analyzed, having peaks peak and 1580 cm -1 in 1360 cm -1 in the Raman spectrum of 0.02 to 0.30. The peak intensity ratio was 0.16 for I (1360) / I (1580).

(1)正極の製造
上記の方法により作製された黒鉛−炭素複合粒子3gとアセチレンブラック溶液(御国色素社製ABを5倍に希釈した溶液:5%AB−HO)4gをノンバブルニーダNBK1((株)日本精機製作所)で、1000回転、15分間混練した。
さらに、CMC3%水溶液を1〜3g加え、導電性と粘性を調整した。
成膜装置を用いて、混練物を18μmのアルミシート上に成形して正極を得た。
(1) Production of positive electrode Non-bubble kneader 3 g of graphite-carbon composite particles produced by the above method and 4 g of acetylene black solution (solution obtained by diluting AB of Gokoku Dye Co., Ltd. 5 times: 5% AB-H 2 O) The mixture was kneaded at 1000 rpm for 15 minutes with NBK1 (Nippon Seiki Seisakusho).
Furthermore, 1-3 g of CMC 3% aqueous solution was added to adjust conductivity and viscosity.
Using a film forming apparatus, the kneaded product was formed on an 18 μm aluminum sheet to obtain a positive electrode.

(2)負極の製造
負極材としてLTO(チタン工業製)を3gとアセチレンブラック溶液(御国色素社製ABを5倍に希釈した溶液:5%AB−H2O)4gをノンバブルニーダNBK1((株)日本精機製作所)で、1000回転、15分間混練した。
さらに、CMC3%水溶液を1〜3g加え、導電性と粘性を調整した。
成膜装置を用いて、混練物を18μmのアルミシート上に成形して負極を得た。
(2) Production of negative electrode As a negative electrode material, 3 g of LTO (manufactured by Titanium Industry) and 4 g of acetylene black solution (a solution obtained by diluting AB made by Gokoku Dye Co., Ltd. 5 times: 5% AB-H2O) Kneading at 1000 rpm for 15 minutes.
Furthermore, 1-3 g of CMC 3% aqueous solution was added to adjust conductivity and viscosity.
Using a film forming apparatus, the kneaded product was formed on an 18 μm aluminum sheet to obtain a negative electrode.

<電解液>
電解液としてLiBFを溶解させたEC/PC=1:1溶液(キシダ化学製)を0.3mL用意した。
<Electrolyte>
As an electrolytic solution, 0.3 mL of EC / PC = 1: 1 solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in which LiBF 4 was dissolved was prepared.

<セパレータ>
セパレータとして実験用ろ紙(ADVANTEC GA−100 GLASS FIBER FILTER)を用意した。
<Separator>
An experimental filter paper (ADVANTEC GA-100 GLASS FIBER FILTER) was prepared as a separator.

<蓄電素子の作製>
アルゴンドライボックス中で、作製し、16φmmに打ち抜いた正極と負極の間にセパレータを挟んで隣接配置して、コイン型の非水電解液蓄電素子を作製した。
<Production of electricity storage element>
A coin-type non-aqueous electrolyte storage element was manufactured by placing a separator between a positive electrode and a negative electrode that were manufactured in an argon dry box and punched out to 16 mm, and placed adjacent to each other.

<充放電特性>
室温において、この電池に対して0.57mA/cmの定電流で充電終止電圧4.5Vまで充電したところ、正極と負極の質量比により、正極活物質当たりの1回目の充電容量は50−340mAh/gが得られた。
1回目の充電の後、0.57mAの定電流で2.5Vまで放電した場合の正極活物質当たりの放電容量は正極と負極の質量比により60−100mAh/gであった。
正極と負極の質量比と1回目の充電容量の関係を図7に示す。
一方、図7の結果にもとづき、正極の膜厚を130μmに固定し、負極の膜厚を変えた場合の容量の関係を図8に示す。
<Charge / discharge characteristics>
When this battery was charged at a constant current of 0.57 mA / cm 2 up to a charge end voltage of 4.5 V at room temperature, the first charge capacity per positive electrode active material was 50− due to the mass ratio of the positive electrode to the negative electrode. 340 mAh / g was obtained.
After the first charge, the discharge capacity per positive electrode active material when discharged to 2.5 V at a constant current of 0.57 mA was 60-100 mAh / g depending on the mass ratio of the positive electrode to the negative electrode.
FIG. 7 shows the relationship between the mass ratio of the positive electrode to the negative electrode and the first charge capacity.
On the other hand, FIG. 8 shows the relationship between the capacities when the film thickness of the positive electrode is fixed at 130 μm and the film thickness of the negative electrode is changed based on the result of FIG.

一方、図9に充放電カーブの一例を示す。
図9よりわかるように、この場合、正極黒鉛の容量は約280mAh/gである。
第一ステージのBFC6の容量370、第2ステージBFC12の容量約180mAh/gを考慮すると、正極への充電は第一ステージまでBFイオンが挿入されている。
ただ完全に第一ステージになるには、電圧不十分で4.5V以上が必要である。
約4.4Vの充電電位は、第一、第二ステージの充電曲線である。
図9よりわかるように、バインダを添加することで、負極の厚膜化が可能となり、望ましくは50−300μm、さらに望ましくは70−240μm、さらにさらに望ましくは120−240μmの厚みに電極を得ることで、容量は170〜280mAh/gが得られ、回路の故障などで過充電がおこなわれた場合でも、発火などのトラブルを防ぐことができる。
On the other hand, FIG. 9 shows an example of a charge / discharge curve.
As can be seen from FIG. 9, in this case, the capacity of the positive electrode graphite is about 280 mAh / g.
In consideration of the capacity 370 of the first stage BF 4 C6 and the capacity of about 180 mAh / g of the second stage BF 4 C12, BF 4 ions are inserted up to the first stage in charging the positive electrode.
However, in order to be completely in the first stage, the voltage is insufficient and 4.5 V or more is necessary.
The charging potential of about 4.4 V is the first and second stage charging curves.
As can be seen from FIG. 9, it is possible to increase the thickness of the negative electrode by adding a binder, and it is desirable to obtain an electrode with a thickness of preferably 50-300 μm, more preferably 70-240 μm, and even more preferably 120-240 μm. Thus, a capacity of 170 to 280 mAh / g can be obtained, and troubles such as ignition can be prevented even when overcharging is performed due to a circuit failure or the like.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 電池外装缶
5 負極引き出し線
6 正極引き出し線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Battery outer can 5 Negative electrode lead wire 6 Positive electrode lead wire

特開2005−294780号公報JP 2005-294780 A 特開2008−124012号公報JP 2008-1224012 A 特開第3539448号Japanese Patent No. 3539448 特開第3920310号Japanese Patent No. 3920310 特開第4081125号JP 4081125 A 特開第4194052号Japanese Patent No. 4194052 特開2006−332627号公報JP 2006-332627 A 特開2006−332626号公報JP 2006-332626 A 特開2006−332625号公報JP 2006-332625 A 特開2008−042182号公報JP 2008-042182 A

Claims (10)

正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって、
前記正極が、少なくとも、アニオンを挿入及び脱離可能であり、
前記負極が、チタン酸リチウム化合物と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びアクリロニトリルよりなる群から選ばれる少なくとも1種からなる(共)重合体とを含有する
ことを特徴とする非水電解液蓄電素子。
A non-aqueous electrolyte storage element having a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode is capable of at least inserting and removing anions;
The negative electrode contains a lithium titanate compound and a (co) polymer composed of at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester and acrylonitrile. Non-aqueous electrolyte storage element.
前記(共)重合体が酸成分を有するビニルモノマーを含有していることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the (co) polymer contains a vinyl monomer having an acid component. 前記アクリル酸又はメタアクリル酸エステルが下記一般式(1)で表されることを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解液蓄電素子。:
一般式(1)
ここでRは水素原子または炭素数が3以上、16以下のアルキル基、Rは水素原子またはメチル基を表す。
The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the acrylic acid or methacrylic acid ester is represented by the following general formula (1). :
General formula (1)
Here, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 3 to 16 carbon atoms, and R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group.
前記、酸成分を有するビニルモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸又はマレイン酸であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the vinyl monomer having an acid component is acrylic acid, methacrylic acid, or maleic acid. 前記(共)重合体の添加量が、電極材すべての質量に対して、16質量%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   5. The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the addition amount of the (co) polymer is 16% by mass or less based on the mass of all electrode materials. . 前記(共)重合体の添加量が、電極材すべての質量に対して、2質量%以上3質量%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   6. The non-aqueous solution according to claim 1, wherein the addition amount of the (co) polymer is 2% by mass or more and 3% by mass or less with respect to the mass of all the electrode materials. Electrolyte storage element. 前記負極の膜厚が50μm以上、240μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The film thickness of the said negative electrode is 50 micrometers or more and 240 micrometers or less, The nonaqueous electrolyte storage element of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記負極が、活物質に対して、1質量%以上、4質量%以下のカルボキシメチルセルロース(CMC)を含有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous solution according to any one of claims 1 to 7, wherein the negative electrode contains 1% by mass or more and 4% by mass or less of carboxymethyl cellulose (CMC) with respect to the active material. Electrolyte storage element. 前記正極が、黒鉛粒子と該黒鉛粒子を被覆する結晶性の炭素よりなる炭素層とからなる黒鉛−炭素複合粒子を含む電極であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   9. The electrode according to claim 1, wherein the positive electrode is an electrode including graphite-carbon composite particles comprising graphite particles and a carbon layer made of crystalline carbon covering the graphite particles. The nonaqueous electrolyte storage element described. 前記正極が、黒鉛粒子と該黒鉛粒子を被覆する結晶性の炭素よりなる炭素層とからなる黒鉛−炭素複合粒子を含有し、
前記負極が、膜厚が70μm以上、240μm以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の非水電解液蓄電素子。
The positive electrode contains graphite-carbon composite particles composed of graphite particles and a carbon layer made of crystalline carbon covering the graphite particles;
The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the negative electrode has a thickness of 70 μm or more and 240 μm or less.
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JP2020187825A (en) * 2019-05-09 2020-11-19 Tpr株式会社 Dual ion power storage device
JP2021038353A (en) * 2019-09-05 2021-03-11 富士高分子工業株式会社 Heat-conductive resin molded body

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020187825A (en) * 2019-05-09 2020-11-19 Tpr株式会社 Dual ion power storage device
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