JP2017120746A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2017120746A
JP2017120746A JP2015257583A JP2015257583A JP2017120746A JP 2017120746 A JP2017120746 A JP 2017120746A JP 2015257583 A JP2015257583 A JP 2015257583A JP 2015257583 A JP2015257583 A JP 2015257583A JP 2017120746 A JP2017120746 A JP 2017120746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
lithium ion
ion secondary
secondary battery
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015257583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
阿部 浩史
Hiroshi Abe
浩史 阿部
裕志 橋本
Hiroshi Hashimoto
裕志 橋本
阿部 敏浩
Toshihiro Abe
敏浩 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to JP2015257583A priority Critical patent/JP2017120746A/en
Publication of JP2017120746A publication Critical patent/JP2017120746A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-capacity lithium ion secondary battery in which the falling of a negative electrode mixture can be prevented.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises an electrode body including: a negative electrode having a support body composed of a piece of metal foil having a through-hole extending through the foil from one face to the other, and a negative electrode mixture layer provided on at least one face of the support body and including a negative electrode active material primarily, provided that the negative electrode active material includes a material S which is a Si-containing negative electrode material; and a positive electrode having a support body composed of a piece of metal foil, and a positive electrode mixture layer provided at least one face of the support body and including a metal oxide including, as a positive electrode active material, Li and a metal M other than Li. A method for manufacturing the lithium ion secondary battery comprises the steps of: preparing a third electrode including a Li source; preparing a buffer layer having a Gurley value of 200-800 sec/100 cc; disposing the buffer layer between the outermost negative electrode in the electrode body and the third electrode so that the buffer layer is put in touch with each of them; and short-circuiting the negative electrode and the third electrode to introduce Li ions into the negative electrode.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、高容量でサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent cycle characteristics.

電気化学素子の1種であるリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯機器、自動車、電動工具、電動椅子や家庭用、業務用の電力貯蔵システムへの適用が検討されている。特に携帯機器としては、携帯電話やスマートフォン、またはタブレット型PCなどの電源として広く用いられている。   Lithium ion secondary batteries, which are one type of electrochemical element, are considered to be applied to portable devices, automobiles, electric tools, electric chairs, household and commercial power storage systems because of their high energy density. Yes. In particular, as a portable device, it is widely used as a power source for a mobile phone, a smartphone, or a tablet PC.

そして、リチウムイオン二次電池には、その適用機器の広がりなどに伴って、高容量化と共に各種の電池特性を向上させることが求められている。特に二次電池であるため、充放電サイクル特性の向上は強く求められている。   In addition, lithium ion secondary batteries are required to improve various battery characteristics as well as to increase the capacity in accordance with the spread of applied devices. Since it is a secondary battery especially, the improvement of a charge / discharge cycle characteristic is calculated | required strongly.

通常、リチウムイオン二次電池の負極活物質には、リチウム(Li)イオンを挿入および脱離可能な、黒鉛などの炭素材料が広く用いられている。一方、より多くのLiイオンを挿入および脱離可能な材料としてSiもしくはSn、またはこれらの元素を含む材料も検討され、特にSiの微粒子がSiO中に分散した構造のSiOが注目されている。また、これら材料は導電性が低いため、粒子の表面に炭素などの導電体を被覆した構造が提案されている(特許文献1、2)。 Usually, a carbon material such as graphite capable of inserting and removing lithium (Li) ions is widely used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. On the other hand, Si or Sn as a material capable of inserting and desorbing more Li ions, or a material containing these elements has been studied, and especially SiO x having a structure in which Si fine particles are dispersed in SiO 2 has attracted attention. Yes. Further, since these materials have low conductivity, a structure in which the surface of particles is covered with a conductor such as carbon has been proposed (Patent Documents 1 and 2).

また、SiOは不可逆容量が比較的高いため、例えば金属LiをLi源としてあらかじめ負極側に導入することが望ましい(特許文献3)。ただし金属Li箔を負極に貼付する方法ではLiの導入にばらつきが生じ、負極上にリチウムデンドライトの析出をおこす虞があるので、負極合剤層の表面に絶縁性の材料と電子伝導性の材料とを含有するバッファ層を設ける手法が提案されている(特許文献3)。 Further, since SiO x has a relatively high irreversible capacity, it is desirable to introduce metal Li into the negative electrode side in advance as a Li source, for example (Patent Document 3). However, in the method of sticking the metal Li foil to the negative electrode, there is a variation in the introduction of Li, and lithium dendrite may be deposited on the negative electrode. Therefore, an insulating material and an electron conductive material are formed on the surface of the negative electrode mixture layer. A method of providing a buffer layer containing the above has been proposed (Patent Document 3).

特開2004−47404号公報JP 2004-47404 A 特開2005−259697号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-259697 国際公開WO98/033227号公報International Publication No. WO98 / 033227 特開2007−242590号公報JP 2007-242590 A

特許文献3の構成においては、電極およびセパレータの積層ユニットの上部または下部にLiを配置している。この構成によるとLiの最も近くに配置した負極合剤層の脱落が認められ、十分な電池容量が得られなくなるなどの問題があった。また特許文献4の構成によれば、Liのあらかじめの導入により、初期充放電効率が改善されているものの、Li導入の反応均一性に未だ改善の余地があった。   In the configuration of Patent Document 3, Li is arranged on the upper or lower portion of the stacked unit of electrodes and separators. According to this configuration, there was a problem that the negative electrode mixture layer disposed closest to Li was dropped and a sufficient battery capacity could not be obtained. Further, according to the configuration of Patent Document 4, although initial charge / discharge efficiency is improved by introducing Li in advance, there is still room for improvement in the reaction uniformity of Li introduction.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、高容量でサイクル特性にも優れたリチウムイオン二次電池およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent cycle characteristics and a method for manufacturing the same.

本発明は、金属箔の少なくとも片方の面に合剤層を設けた正極および負極を、セパレータを介して積層した電極体を有するリチウムイオン二次電池の製造方法において、前記金属箔は一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有しており、前記負極は、負極活物質を主体とした負極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、前記負極活物質は、Siを含む負極材料である材料Sを含有し、前記負極中に含まれる全負極活物質の合計を100質量%とした場合、前記負極活物質として含まれる材料Sの含有率が少なくとも5質量%であり、前記正極は、正極活物質としてLiとLi以外の金属Mで構成される金属酸化物を含む正極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、Li源を含む第3電極を準備する工程と、ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層を準備する工程と、前記電極体における最外の負極と前記第3電極との間に、前記緩衝層をそれぞれと接するように配置する工程と、前記負極と前記第3電極とを短絡させて、前記負極にLiイオンを導入する工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法である。   The present invention relates to a method for producing a lithium ion secondary battery having an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode provided with a mixture layer are provided on at least one surface of a metal foil with a separator interposed therebetween. The negative electrode has a negative electrode mixture layer mainly composed of a negative electrode active material provided on at least one surface of a support made of metal foil, and the negative electrode The active material contains the material S which is a negative electrode material containing Si, and when the total of all the negative electrode active materials contained in the negative electrode is 100% by mass, the content rate of the material S contained as the negative electrode active material is The positive electrode is provided with a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of a metal M other than Li and Li as a positive electrode active material on at least one surface of a support made of a metal foil. Including Li source A step of preparing three electrodes, a step of preparing a buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc, and the buffer layer between the outermost negative electrode and the third electrode in the electrode body, respectively. A method of manufacturing a lithium ion secondary battery comprising: a step of arranging the electrodes in contact with each other; and a step of short-circuiting the negative electrode and the third electrode to introduce Li ions into the negative electrode.

また、本発明は、金属箔の少なくとも片方の面に合剤層を設けた正極および負極を、セパレータを介して積層した電極体を、外装体内に配置したリチウムイオン二次電池において、前記金属箔は一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有しており、前記負極は、負極活物質を主体とした負極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、前記負極活物質は、Siを含む負極材料である材料Sを含有し、前記負極中に含まれる全負極活物質の合計を100質量%とした場合、前記負極活物質として含まれる材料Sの含有率が少なくとも5質量%であり、前記正極は、正極活物質としてLiとLi以外の金属Mで構成される金属酸化物を含む正極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、前記電極体における最外の負極の負極合剤層は、ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層と接しており、0.1Cの放電電流レートで電圧が2.0Vに達するまで放電した時の、前記正極活物質に含まれるLiとLi以外の金属Mとのモル比率(Li/M)が0.6〜1.05であることを特徴とするリチウムイオン二次電池である。
In addition, the present invention provides a lithium ion secondary battery in which an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode provided with a mixture layer on at least one surface of a metal foil are stacked via a separator is disposed in an exterior body. Has a through hole penetrating from one surface to the other surface, and the negative electrode has a negative electrode mixture layer mainly composed of a negative electrode active material provided on at least one surface of a support made of a metal foil. The negative electrode active material contains a material S that is a negative electrode material containing Si, and the material S included as the negative electrode active material when the total of all negative electrode active materials included in the negative electrode is 100% by mass. The positive electrode has a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of a metal M other than Li and Li as a positive electrode active material, and at least one of a support made of a metal foil. In front of the The negative electrode mixture layer of the outermost negative electrode in the electrode body is in contact with the buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc, and is discharged until the voltage reaches 2.0 V at a discharge current rate of 0.1 C. The lithium ion secondary battery is characterized in that the molar ratio (Li / M) of Li and metal M other than Li contained in the positive electrode active material is 0.6 to 1.05.

本発明によれば、高容量であるとともにサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent cycle characteristics.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る正極の一例を模式的に表す平面図である。It is a top view which represents typically an example of the positive electrode which concerns on the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池に係る負極の一例を模式的に表す平面図である。It is a top view which represents typically an example of the negative electrode which concerns on the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池の積層構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the laminated structure of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池の一例を模式的に表す平面図である。It is a top view which represents typically an example of the lithium ion secondary battery of this invention. 図3のI−I線断面図である。It is the II sectional view taken on the line of FIG.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る負極には、負極活物質やバインダなどを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用される。   As the negative electrode according to the lithium ion secondary battery of the present invention, one having a structure in which a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material, a binder or the like is provided on one side or both sides of a current collector is used.

本発明における負極活物質は、Siを含む負極材料である材料Sを含有している。SiはLiと合金化することでLiイオンの導入がされることが知られているが、同時にLi導入時の体積膨張が大きいことでも知られている。   The negative electrode active material in the present invention contains a material S that is a negative electrode material containing Si. It is known that Si is introduced into Li ions by alloying with Li, but at the same time, it is also known that the volume expansion upon introduction of Li is large.

Siを含む材料Sは、1000mAh/g以上の容量を示し、黒鉛の理論容量と言われる372mAh/gを大幅に上回ることが特徴である。一方、一般的な黒鉛の充放電効率(90%以上)と比較し、Siを含む材料Sでは初回の充放電効率が80%を下回るものが多く、不可逆容量が増えるためサイクル特性に問題があった。そこであらかじめLi源を負極に導入する(プレドープ)ことが望まれる。   The material S containing Si exhibits a capacity of 1000 mAh / g or more, and is characterized by significantly exceeding 372 mAh / g, which is called the theoretical capacity of graphite. On the other hand, compared with the charge / discharge efficiency (90% or more) of general graphite, the material S containing Si often has an initial charge / discharge efficiency of less than 80%, and the irreversible capacity increases, so there is a problem in cycle characteristics. It was. Therefore, it is desired to introduce a Li source into the negative electrode in advance (pre-doping).

負極活物質にLiを導入する方法として、負極合剤層に金属リチウム箔貼り付け・Li蒸着層形成等、負極合剤層を形成した後に合剤層と面対向するようにLi源を配置し、電気化学的接触(短絡)させてLiを導入する方法が一般的であった。ところが、合剤層と面対向させてLiを導入させると、積層電極体内の負極合剤層ごとにLi源を配置しなけれなならず、生産効率が劣る。そこで、正極および負極の合剤層の支持体となる金属箔を、一方の面から他方の面へ貫通する孔を有するものにする。そうすると積層電極体の積層方向の最外面にのみLi源を面対向させることで、金属箔の貫通孔を通って積層電極体全体にLiイオンが拡散し、全ての負極にLiイオンを導入することが出来る。   As a method of introducing Li into the negative electrode active material, after forming a negative electrode mixture layer such as attaching a metal lithium foil to the negative electrode mixture layer and forming a Li vapor deposition layer, a Li source is arranged so as to face the mixture layer. In general, Li is introduced by electrochemical contact (short circuit). However, when Li is introduced in a face-to-face relationship with the mixture layer, a Li source must be arranged for each negative electrode mixture layer in the laminated electrode body, resulting in poor production efficiency. Therefore, the metal foil serving as a support for the mixture layer of the positive electrode and the negative electrode has a hole penetrating from one surface to the other surface. Then, by making the Li source face-to-face only on the outermost surface in the stacking direction of the stacked electrode body, Li ions diffuse throughout the stacked electrode body through the through holes of the metal foil, and Li ions are introduced into all the negative electrodes I can do it.

しかしながら、材料SはLiイオンを多く受け入れることが出来る分、Liイオン受け入れに伴う膨張が顕著であるため、Li源と最も近い負極の負極合剤層は、最も多くのLiイオンを受け入れて大きく膨張し、負極集電体と接着状態を保てなくなり脱落してしまうことがある。   However, since the material S can accept a large amount of Li ions, the expansion due to the acceptance of Li ions is remarkable, so the negative electrode mixture layer of the negative electrode closest to the Li source expands greatly by accepting the most Li ions. In some cases, however, the negative electrode current collector cannot be maintained in an adhesive state and may fall off.

そこで種々検討の結果、Liイオンを負極中に導入する場合において、前記負極と、第3電極であるLiとの間に、ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層を設けることで、初期容量ならびにサイクル特性が大幅に改善されることを見出した。   Therefore, as a result of various studies, when Li ions are introduced into the negative electrode, a buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc is provided between the negative electrode and Li as the third electrode. It was found that the capacity and cycle characteristics were greatly improved.

材料SはSiを含む負極材料である。例えばSi粉末と炭素とを複合化した材料やこれに更に炭素材料を被覆した材料、Si粉末をグラフェンまたは鱗片状黒鉛で挟み込んだ材料、SiとOを構成元素に含むSiO(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である)を含む材料が挙げられる。中でもSiOを含む材料を用いるのが好ましい。 The material S is a negative electrode material containing Si. For example, a material in which Si powder and carbon are combined, a material further coated with a carbon material, a material in which Si powder is sandwiched between graphene or scaly graphite, SiO x containing Si and O as constituent elements (however, for Si The atomic ratio x of O is 0.5 ≦ x ≦ 1.5. Among these, it is preferable to use a material containing SiO x .

上記SiOxは、Siの微結晶又は非晶質相を含んでいてもよく、この場合、SiとOの原子比は、Siの微結晶又は非晶質相のSiを含めた比率となる。即ち、SiOxには、非晶質のSiO2マトリックス中に、Si(例えば、微結晶Si)が分散した構造のものが含まれ、この非晶質のSiO2と、その中に分散しているSiを合わせて、上記原子比xが0.5≦x≦1.5を満足していればよい。例えば、非晶質のSiOマトリックス中に、Siが分散した構造で、SiOとSiのモル比が1:1の材料の場合、x=1であるので、構造式としてはSiOで表記される。このような構造の材料の場合、例えば、X線回折分析では、Si(微結晶Si)の存在に起因するピークが観察されない場合もあるが、透過型電子顕微鏡で観察すると、微細なSiの存在が確認できる。 The SiOx may contain Si microcrystal or amorphous phase. In this case, the atomic ratio of Si and O is a ratio including Si microcrystal or amorphous phase Si. That is, the SiOx includes a structure in which Si (for example, microcrystalline Si) is dispersed in an amorphous SiO2 matrix, and the amorphous SiO2 and Si dispersed in the amorphous SiO2 matrix. In addition, it is sufficient that the atomic ratio x satisfies 0.5 ≦ x ≦ 1.5. For example, in the case of a material in which Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and the material has a molar ratio of SiO 2 to Si of 1: 1, x = 1, so that the structural formula is represented by SiO. The In the case of a material having such a structure, for example, in X-ray diffraction analysis, a peak due to the presence of Si (microcrystalline Si) may not be observed, but when observed with a transmission electron microscope, the presence of fine Si Can be confirmed.

そして、SiOを含む材料Sは、炭素材料と複合化した複合体であることが好ましく、例えば、SiOの表面が炭素材料で被覆されていることが望ましい。通常、SiOは導電性が乏しいため、これを負極活物質として用いる際には、良好な電池特性確保の観点から、導電性材料(導電助剤)を使用し、負極内におけるSiOと導電性材料との混合・分散を良好にして、優れた導電ネットワークを形成する必要がある。SiOを炭素材料と複合化した複合体であれば、例えば、単にSiOと炭素材料などの導電性材料とを混合して得られた材料を用いた場合よりも、負極における導電ネットワークが良好に形成される。 The material S containing SiO x is preferably a composite that is combined with a carbon material. For example, the surface of the SiO x is preferably covered with the carbon material. Usually, since SiO x has poor conductivity, when using it as a negative electrode active material, from the viewpoint of ensuring good battery characteristics, a conductive material (conductive aid) is used, and SiO x in the negative electrode is electrically conductive. It is necessary to form an excellent conductive network by making good mixing and dispersion with the conductive material. If complexes complexed with carbon material SiO x, for example, simply than with a material obtained by mixing a conductive material such as SiO x and the carbon material, good conductive network in the negative electrode Formed.

即ち、SiOの比抵抗値は、通常、10〜10kΩcmであるのに対して、上記例示の炭素材料の比抵抗値は、通常、10-5〜10kΩcmであり、SiOxと炭素材料とを複合化することにより、SiOの導電性を向上できる。 That is, the specific resistance value of SiO x is usually 10 3 to 10 7 kΩcm, whereas the specific resistance value of the carbon material exemplified above is usually 10 −5 to 10 kΩcm. And the conductivity of SiO x can be improved.

上記SiOと炭素材料との複合体としては、上記のように、SiOの表面を炭素材料で被覆したものの他、SiOと炭素材料との造粒体等が挙げられる。 The complex with the SiO x and the carbon material, as described above, other although the surface of the SiO x coated with carbon material, granulated material or the like between the SiO x and the carbon material can be cited.

上記SiOとの複合体の形成に用い得る上記炭素材料としては、例えば、低結晶性炭素、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維等の炭素材料が好ましいものとして挙げられる。 Preferred examples of the carbon material that can be used for forming a composite with the SiO x include carbon materials such as low crystalline carbon, carbon nanotubes, and vapor grown carbon fibers.

上記炭素材料の詳細としては、繊維状又はコイル状の炭素材料、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む。)、人造黒鉛、易黒鉛化炭素及び難黒鉛化炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の材料が好ましい。繊維状又はコイル状の炭素材料は、導電ネットワークを形成し易く、且つ表面積の大きい点において好ましい。カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む。)、易黒鉛化炭素及び難黒鉛化炭素は、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、更に、SiO粒子が膨張・収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有している点において好ましい。 Details of the carbon material include at least selected from the group consisting of fibrous or coiled carbon materials, carbon black (including acetylene black and ketjen black), artificial graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon. One material is preferred. A fibrous or coiled carbon material is preferable in that it easily forms a conductive network and has a large surface area. Carbon black (including acetylene black and ketjen black), graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon have high electrical conductivity and high liquid retention, and the SiO x particles expand and contract. However, it is preferable in that it has a property of easily maintaining contact with the particles.

上記例示の炭素材料の中でも、SiOとの複合体が造粒体である場合に用いるものとしては、繊維状の炭素材料が特に好ましい。繊維状の炭素材料は、その形状が細い糸状であり柔軟性が高いために電池の充放電に伴うSiOの膨張・収縮に追従でき、また、嵩密度が大きいために、SiO粒子と多くの接合点を持つことができるからである。繊維状の炭素としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられ、これらの何れを用いてもよい。 Among the carbon materials exemplified above, a fibrous carbon material is particularly preferable as a material used when the composite with SiO x is a granulated body. The fibrous carbon material has a thin thread shape and high flexibility so that it can follow the expansion and contraction of SiO x that accompanies charging / discharging of the battery, and because of its large bulk density, it has a large amount of SiO x particles. It is because it can have the following junction point. Examples of the fibrous carbon include polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube, and any of these may be used.

上記負極にSiOと炭素材料との複合体を使用する場合、SiOと炭素材料との比率は、炭素材料との複合化による作用を良好に発揮させる観点から、SiO:100重量部に対して、炭素材料が、5重量部以上であることが好ましく、10重量部以上であることがより好ましい。また、上記複合体において、SiOと複合化する炭素材料の比率が多すぎると、負極合剤層中のSiO量の低下に繋がり、高容量化の効果が小さくなる虞があることから、SiO:100重量部に対して、炭素材料は、50重量部以下であることが好ましく、40重量部以下であることがより好ましい。 When a composite of SiO x and a carbon material is used for the negative electrode, the ratio of SiO x and the carbon material is SiO x : 100 parts by weight from the viewpoint of satisfactorily exerting the effect of the composite with the carbon material. On the other hand, the carbon material is preferably 5 parts by weight or more, and more preferably 10 parts by weight or more. In the composite, if the ratio of the carbon material to be composited with SiO x is too large, the amount of SiO x in the negative electrode mixture layer may be reduced, and the effect of increasing the capacity may be reduced. The carbon material is preferably 50 parts by weight or less and more preferably 40 parts by weight or less with respect to SiO x : 100 parts by weight.

上記のSiOと炭素材料との複合体は、例えば下記の方法によって得ることができる。 The composite of the above SiO x and carbon material can be obtained by, for example, the following method.

上記SiOの表面を炭素材料で被覆して複合体とする場合には、例えば、SiO粒子と炭化水素系ガスとを気相中にて加熱して、炭化水素系ガスの熱分解により生じた炭素を、粒子の表面上に堆積させる。このように、気相成長(CVD)法によれば、炭化水素系ガスがSiO粒子の隅々にまで行き渡り、粒子の表面に導電性を有する炭素材料を含む薄くて均一な皮膜(炭素材料被覆層)を形成できることから、少量の炭素材料によってSiO粒子に均一性よく導電性を付与できる。 When the surface of SiO x is coated with a carbon material to form a composite, for example, the SiO x particles and the hydrocarbon gas are heated in the gas phase, and are generated by thermal decomposition of the hydrocarbon gas. Carbon is deposited on the surface of the particles. Thus, according to the vapor deposition (CVD) method, a hydrocarbon-based gas spreads to every corner of the SiO x particle, and a thin and uniform film (carbon material) containing a conductive carbon material on the surface of the particle. Since the coating layer) can be formed, the SiO x particles can be imparted with good conductivity with a small amount of carbon material.

上記炭素材料で被覆されたSiOの製造において、CVD法の処理温度(雰囲気温度)については、炭化水素系ガスの種類によっても異なるが、通常、600〜1200℃が適当であり、中でも、700℃以上であることが好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、且つ導電性の高い炭素を含む被覆層を形成できるからである。 In the production of SiO x coated with the carbon material, the processing temperature (atmosphere temperature) of the CVD method varies depending on the type of hydrocarbon-based gas, but usually 600 to 1200 ° C. is suitable. It is preferable that it is higher than ℃, and more preferable that it is higher than 800 ℃. This is because the higher the treatment temperature, the fewer impurities remain and the formation of a coating layer containing carbon having high conductivity.

上記炭化水素系ガスの液体ソースとしては、トルエン、ベンゼン、キシレン、メシチレン等を用いることができるが、取り扱い易いトルエンが特に好ましい。これらを気化させる(例えば、窒素ガスでバブリングする)ことにより炭化水素系ガスを得ることができる。また、メタンガスやアセチレンガス等を用いることもできる。   As the liquid source of the hydrocarbon gas, toluene, benzene, xylene, mesitylene and the like can be used, but toluene that is easy to handle is particularly preferable. A hydrocarbon-based gas can be obtained by vaporizing them (for example, bubbling with nitrogen gas). Moreover, methane gas, acetylene gas, etc. can also be used.

また、SiOと炭素材料との造粒体を作製する場合には、SiOが分散媒に分散した分散液を用意し、それを噴霧し乾燥して、複数の粒子を含む造粒体を作製する。分散媒としては、例えば、エタノール等を用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。上記方法以外にも、振動型や遊星型のボールミルやロッドミル等を用いた機械的な方法による造粒方法においても、SiOと炭素材料との造粒体を作製することができる。 Further, when a granulated body of SiO x and a carbon material is prepared, a dispersion liquid in which SiO x is dispersed in a dispersion medium is prepared, sprayed and dried to obtain a granulated body including a plurality of particles. Make it. For example, ethanol or the like can be used as the dispersion medium. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. In addition to the above method, a granulated body of SiO x and a carbon material can be produced also by a granulating method by a mechanical method using a vibration type or planetary type ball mill or rod mill.

上記負極においては、SiOを使用することによる高容量化の効果を良好に確保する観点から、負極活物質中におけるSiOと炭素材料との複合体の含有量が、0.01重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、3重量%以上であることが更に好ましい。また、充放電に伴うSiOの体積変化による問題をより良好に回避する観点から、負極活物質中におけるSiOと炭素材料との複合体の含有量が、20重量%以下であることが好ましく、15重量%以下であることがより好ましい。 In the above-described negative electrode, from the viewpoint of satisfactorily ensuring the effect of the high capacity by using a SiO x, the content of the complex of the SiO x and the carbon material in the anode active material is 0.01 wt% or more Preferably, it is 1% by weight or more, more preferably 3% by weight or more. Further, from the viewpoint of better avoiding the problem due to the volume change of SiO x accompanying charge / discharge, the content of the composite of SiO x and the carbon material in the negative electrode active material is preferably 20% by weight or less. 15% by weight or less is more preferable.

材料Sの平均粒子径は、小さすぎると材料Sの分散性が低下して本発明の効果が十分に得られなくなる恐れがあること、材料Sは電池の充放電に伴う体積変化が大きいため、平均粒子径が大きすぎると膨張・収縮による材料Sの崩壊が生じやすくなる(この現象は材料Sの容量劣化につながる)ことから、0.1μm以上10μm以下とすることが好ましい。   If the average particle size of the material S is too small, the dispersibility of the material S may be reduced, and the effects of the present invention may not be sufficiently obtained, and the material S has a large volume change associated with charging / discharging of the battery. If the average particle diameter is too large, the material S is likely to collapse due to expansion / contraction (this phenomenon leads to capacity degradation of the material S), and therefore it is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less.

負極合剤層中の、全負極活物質に対する材料Sの含有比率は、材料Sの割合を、好ましくは1%以上、更に好ましくは10質量%以上とし、50質量%以上とすることが最も好ましい。材料Sは上述した通り、黒鉛と比べて飛躍的に高容量化を実現できる材料なので、負極活物質中に少量でも材料Sを含むと、電池の容量向上効果が得られる。一方で更に飛躍的に電池の高容量化を実現するには、前負極活物質に対して材料Sは10質量%以上が好ましい。種々の電池の用途、求められる特性に合わせて材料Sの含有量を調整すると良い。なお、後述する黒鉛Aおよび黒鉛BによるLiの導入効果(Liと負極との電気化学的接触による)を発揮させるために、材料Sの割合は99質量%以下であり、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。   The content ratio of the material S to the total negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is preferably 1% or more, more preferably 10% by mass or more, and most preferably 50% by mass or more. . As described above, the material S is a material that can realize a dramatic increase in capacity compared to graphite. Therefore, if the material S is contained even in a small amount in the negative electrode active material, an effect of improving the capacity of the battery can be obtained. On the other hand, the material S is preferably 10% by mass or more with respect to the front negative electrode active material in order to achieve a dramatic increase in battery capacity. The content of the material S may be adjusted in accordance with various battery uses and required characteristics. In order to exhibit the effect of introducing Li by graphite A and graphite B described later (by electrochemical contact between Li and the negative electrode), the ratio of the material S is 99% by mass or less, preferably 90% by mass or less. More preferably, it is 80 mass% or less.

本発明の負極には、前述した材料Sの他に、黒鉛など、Liの電気化学的な吸蔵および放出が可能な炭素材料と併用してもよい。特に、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の黒鉛Aと、平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bと併用することが望ましい。   In addition to the material S described above, the negative electrode of the present invention may be used in combination with a carbon material capable of electrochemical storage and release of Li, such as graphite. In particular, it is desirable to use in combination with graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and not more than 25 μm, and graphite B having an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less and whose graphite particle surface is coated with amorphous carbon.

黒鉛Aは、通常のリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いられる、天然黒鉛や人造黒鉛があげられる。人造黒鉛としてたとえば、コークスあるいは有機物を2800℃以上で焼成したもの、または天然黒鉛と前記コークスあるいは有機物とを混合し、2800℃以上で熱処理を施したもの、さらにはコークスあるいは有機物を2800℃以上で焼成したものを前記天然黒鉛の表面に被覆させたものなどがあげられ、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1570〜1590cm−1に現れるピーク強度に対する1340〜1370cm−1に現れるピーク強度比であるR値が0.05〜0.2となる黒鉛を使用出来る。また、平均粒子径が前述の範囲にあれば、前記黒鉛Aには2種以上の黒鉛を併用しても構わない。 Examples of the graphite A include natural graphite and artificial graphite which are used as a negative electrode active material of a normal lithium ion secondary battery. As artificial graphite, for example, a coke or organic material fired at 2800 ° C. or higher, or a natural graphite and the coke or organic material mixed and heat-treated at 2800 ° C. or higher, and further coke or organic material at 2800 ° C. or higher. The natural graphite is coated on the surface of the natural graphite. The R value, which is the peak intensity ratio appearing at 1340-1370 cm −1 with respect to the peak intensity appearing at 1570-1590 cm −1 in the argon ion laser Raman spectrum, is Graphite that is 0.05 to 0.2 can be used. If the average particle diameter is in the above range, two or more kinds of graphite may be used in combination with the graphite A.

黒鉛Bは、母粒子となる黒鉛粒子と、その表面を被覆する非晶質炭素とで構成されている。具体的には、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1570〜1590cm−1に現れるピーク強度に対する1340〜1370cm−1に現れるピーク強度比であるR値が0.1〜0.7となる黒鉛である。R値は、非晶質炭素の十分な被覆量を確保するため、0.3以上がより好ましい。また、R値は、非晶質炭素の被覆量が多すぎると不可逆容量が増大するので、0.6以下が好ましい。このような黒鉛Bは、例えばd002が0.338nm以下である天然黒鉛または人造黒鉛を球状に賦形した黒鉛を母材(母粒子)とし、その表面を有機化合物で被覆し、800〜1500℃で焼成した後、解砕し、篩を通して整粒することによって得ることができる。なお、前記母材を被覆する有機化合物としては、芳香族炭化水素;芳香族炭化水素を加熱加圧下で重縮合して得られるタールまたはピッチ類;芳香族炭化水素の混合物を主成分とするタール、ピッチまたはアスファルト類;などが挙げられる。前記母材を前記有機化合物で被覆するには、前記有機化合物に前記母材を含浸・混捏する方法が採用できる。また、プロパンやアセチレンなどの炭化水素ガスを熱分解により炭素化し、これをd002が0.338nm以下の黒鉛の表面に堆積させる気相法によっても、黒鉛Bを作製することができる。 Graphite B is composed of graphite particles serving as mother particles and amorphous carbon covering the surface. Specifically, it is graphite in which the R value, which is a peak intensity ratio appearing at 1340 to 1370 cm −1 with respect to the peak intensity appearing at 1570 to 1590 cm −1 in the argon ion laser Raman spectrum, is 0.1 to 0.7. The R value is more preferably 0.3 or more in order to ensure a sufficient coating amount of amorphous carbon. Moreover, since an irreversible capacity | capacitance will increase if there is too much coating amount of amorphous carbon, R value is 0.6 or less. Such graphite B uses, for example, natural graphite having d 002 of 0.338 nm or less or graphite obtained by spherically shaping artificial graphite as a base material (base particle), and the surface thereof is coated with an organic compound. It can be obtained by calcining at 0 ° C., pulverizing, and sizing through a sieve. The organic compound covering the base material includes aromatic hydrocarbons; tars or pitches obtained by polycondensation of aromatic hydrocarbons under heat and pressure; tars mainly composed of a mixture of aromatic hydrocarbons. , Pitch or asphalt; In order to coat the base material with the organic compound, a method of impregnating and kneading the base material into the organic compound can be employed. Alternatively, graphite B can be produced by a vapor phase method in which a hydrocarbon gas such as propane or acetylene is carbonized by pyrolysis and deposited on the surface of graphite having d 002 of 0.338 nm or less.

更に、前記の黒鉛Bは、Liイオンの受容性(例えば、全充電容量に対する、定電流充電容量の割合で数値化できる)が高い。よって、黒鉛Bを併用した場合のリチウムイオン二次電池は、Liイオンの受容性が良好であり、充放電サイクル特性も良好なものとなる。前述したように、電気化学的接触(短絡)をさせることで材料Sを含む負極にLi源を導入させる場合、前記黒鉛Bを併用すれば、Li導入の不均一化を抑制することができ電池特性の改善が図れるものと考えた。 Furthermore, the graphite B has high Li ion acceptability (for example, it can be quantified by the ratio of the constant current charge capacity to the total charge capacity). Therefore, the lithium ion secondary battery when graphite B is used in combination has good acceptability of Li ions and good charge / discharge cycle characteristics. As described above, when the Li source is introduced into the negative electrode containing the material S by electrochemical contact (short circuit), if the graphite B is used in combination, the uneven introduction of Li can be suppressed. We thought that the characteristics could be improved.

しかし、黒鉛Bを単体で用いるだけでは、十分な電池特性の改善が得られないことがわかった。それは黒鉛Bが前述の通り球状に賦活した黒鉛を母材としているため、黒鉛B単体では粒子間の接点が十分に確保できない箇所が存在し、これが原因でLiの導入にムラが発生し、負極全体のLiイオンの受容性が向上せず、電池特性の大きな改善に至らなかったと推察する。そこで、平均粒子径が黒鉛Bより高い、具体的には15μmを超え25μm以下である黒鉛Aを黒鉛Bと併用することにより電池特性が大幅に改善されることを見出した。具体的には、負極が含有する全負極活物質中における黒鉛Aおよび黒鉛Bの合計含有量を、20質量%以上99質量%以下とし、負極が含有する全負極活物質中における黒鉛Bに対する黒鉛Aの含有割合(A/B)が、0.5以上4.5以下とする。このように黒鉛Aと黒鉛Bを併用することで、黒鉛Bの接点が確保できない箇所が減少し、つまり負極へのLiイオンの導入ムラが減ることで、黒鉛Bを単体で用いるよりもLiイオンの受容性が高まったことが理由と推察する。   However, it has been found that sufficient improvement in battery characteristics cannot be obtained only by using graphite B alone. Because graphite B is based on graphite activated in a spherical shape as described above, graphite B alone cannot provide sufficient contact between the particles, which causes unevenness in the introduction of Li, and the negative electrode. It is presumed that the overall Li ion acceptability was not improved and the battery characteristics were not greatly improved. Accordingly, it has been found that the battery characteristics are significantly improved by using graphite A having an average particle size higher than that of graphite B, specifically, more than 15 μm and not more than 25 μm in combination with graphite B. Specifically, the total content of graphite A and graphite B in the total negative electrode active material contained in the negative electrode is 20% by mass or more and 99% by mass or less, and the graphite with respect to graphite B in the total negative electrode active material contained in the negative electrode The content ratio (A / B) of A is 0.5 or more and 4.5 or less. By using graphite A and graphite B together in this way, the number of places where the contact of graphite B cannot be secured is reduced, that is, the introduction of Li ions into the negative electrode is reduced, so that Li ions are used rather than graphite B alone. This is presumed to be due to the increased acceptability of.

なお、黒鉛Aは、粒径が小さすぎると、比表面積が過度に高まる(不可逆容量が増大する)ことから、その粒径が、あまり小さくないことが好ましい。よって、黒鉛Aとして、平均粒子径が15μm超のものを使用すると好ましい。また、黒鉛Bも、粒径が小さすぎると、表面を被覆する非晶質炭素の被覆量などがばらつき、黒鉛Bの特長が十分に発揮できなくなるなどの理由があることから、その粒径が、あまり小さくないことが好ましい。よって、黒鉛Bとして、平均粒子径が8μm以上のものを使用することが好ましい。   In addition, when the particle diameter of graphite A is too small, the specific surface area is excessively increased (the irreversible capacity is increased), so that the particle diameter is preferably not too small. Therefore, it is preferable to use graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm. In addition, if the particle size of graphite B is too small, the coating amount of amorphous carbon covering the surface varies, and there are reasons that the features of graphite B cannot be fully exhibited. It is preferable not to be too small. Therefore, it is preferable to use graphite B having an average particle diameter of 8 μm or more.

黒鉛(黒鉛A、黒鉛B、およびこれら以外の黒鉛)の平均粒子径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計(例えば、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置「HRA9320」)を用い、黒鉛を溶解したり膨潤したりしない媒体に、黒鉛を分散させて測定した粒度分布の小さい粒子から積分体積を求める場合の体積基準の積算分率における50%径の値(D50%)メディアン径である。 The average particle size of graphite (graphite A, graphite B, and other graphites) can be obtained by, for example, dissolving the graphite using a laser scattering particle size distribution meter (for example, Microtrack particle size distribution measuring device “HRA9320” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). It is a 50% diameter median diameter (D 50% ) median diameter in the volume-based integrated fraction when the integrated volume is determined from particles having a small particle size distribution measured by dispersing graphite in a medium that does not swell or swell.

黒鉛Aおよび黒鉛Bの比表面積(BET法による。装置例は日本ベル社製「ベルソープミニ」など。)は、1.0m/g以上であることが好ましく、また、5.0m/g以下であることが好ましい。 The specific surface area of the graphite A and graphite B (according to the BET method. Device example like manufactured by Nippon Bell "Bell soap mini".) Is preferably 1.0 m 2 / g or more,, 5.0 m 2 / g or less is preferable.

また、黒鉛Aおよび黒鉛Bの結晶構造におけるc軸方向の結晶子の大きさ:Lcは、3nm以上であることが好ましく、8nm以上であることがより好ましく、25nm以上であることが更に好ましい。この範囲であればリチウムイオンの吸蔵・脱離がより容易になるからである。黒鉛のLcの上限値は特に限定されないが、通常200nm程度である。   The crystallite size in the c-axis direction: Lc in the crystal structures of graphite A and graphite B is preferably 3 nm or more, more preferably 8 nm or more, and further preferably 25 nm or more. This is because, within this range, insertion / extraction of lithium ions becomes easier. The upper limit value of Lc of graphite is not particularly limited, but is usually about 200 nm.

また、負極活物質には、前述した材料Sや黒鉛Aおよび黒鉛B以外の負極活物質(例えば、黒鉛Aと同種のもので、平均粒子径が15μm未満であるか、または25μmを超える黒鉛のように、黒鉛Aおよび黒鉛Bに該当しない黒鉛など)や、SiまたはSnの単体、SiまたはSnを含む合金、SiまたはSnを含む酸化物を、本発明の効果を阻害しない程度に使用することもできる。   Further, the negative electrode active material includes negative electrode active materials other than the material S, graphite A, and graphite B described above (for example, the same kind as graphite A and having an average particle diameter of less than 15 μm or more than 25 μm). As described above, graphite that does not correspond to graphite A and graphite B), a simple substance of Si or Sn, an alloy containing Si or Sn, or an oxide containing Si or Sn is used to the extent that the effect of the present invention is not hindered. You can also.

負極合剤層に係るバインダとしては、例えば、負極の使用電位範囲において、Liに対して電気化学的に不活性であり、他の物質にできるだけ影響を及ぼさない材料が選択される。具体的には、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、メチルセルロース、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリル酸、およびこれらの誘導体や共重合体などが好適なものとして挙げられる。これらのバインダは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   As the binder related to the negative electrode mixture layer, for example, a material that is electrochemically inactive with respect to Li in the working potential range of the negative electrode and does not affect other substances as much as possible is selected. Specifically, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), carboxymethylcellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), methylcellulose, polyimide, polyamideimide, polyacrylic acid, and derivatives and co-polymers thereof. A polymer etc. are mentioned as a suitable thing. These binders may use only 1 type and may use 2 or more types together.

上記負極合剤層には、更に導電助剤として導電性材料を添加してもよい。このような導電性材料としては、電池内において化学変化を起こさないものであれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック(サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等)、炭素繊維、金属粉(銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の粉末)、金属繊維、ポリフェニレン誘導体(特開昭59−20971号公報に記載のもの)等の材料を、1種又は2種以上用いることができる。これらの中でも、カーボンブラックを用いることが好ましく、ケッチェンブラックやアセチレンブラックがより好ましい。   A conductive material may be further added to the negative electrode mixture layer as a conductive aid. Such a conductive material is not particularly limited as long as it does not cause a chemical change in the battery. For example, carbon black (thermal black, furnace black, channel black, ketjen black, acetylene black, etc.), carbon It is possible to use one or more materials such as fiber, metal powder (powder of copper, nickel, aluminum, silver, etc.), metal fiber, polyphenylene derivative (described in JP-A-59-20971). it can. Among these, carbon black is preferably used, and ketjen black and acetylene black are more preferable.

負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水などの溶剤に分散させた負極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダ処理を施す工程を経て製造される。ただし、負極の製造方法は、前記の方法に制限される訳ではなく、他の製造方法で製造してもよい。   The negative electrode is prepared, for example, by preparing a negative electrode mixture-containing composition in which a negative electrode active material and a binder and, if necessary, a conductive additive are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water. (However, the binder may be dissolved in a solvent), which is applied to one or both sides of the current collector, dried, and then subjected to a calendering process as necessary. However, the manufacturing method of the negative electrode is not limited to the above method, and may be manufactured by other manufacturing methods.

負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり10〜100μmであることが好ましく、負極合剤層の密度(集電体に積層した単位面積あたりの負極合剤層の質量と、厚みから算出される)は、電池の高容量化を図る意味で1.0g/cm以上とすることが望ましく、さらに好ましくは1.2g/cm以上である。また、負極合剤層の密度が高すぎると非水電解液の浸透性が低下するなどの悪影響が生じるので、1.6g/cm以下とすることが望ましい。また、負極合剤層の組成としては、例えば、負極活物質の量が80〜99質量%であることが好ましく、バインダの量が0.5〜10質量%であることが好ましく、導電助剤を使用する場合には、その量が1〜10質量%であることが好ましい。 The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 10 to 100 μm per side of the current collector, and the density of the negative electrode mixture layer (from the mass and thickness of the negative electrode mixture layer per unit area laminated on the current collector) (Calculated) is preferably 1.0 g / cm 3 or more, more preferably 1.2 g / cm 3 or more in order to increase the capacity of the battery. In addition, if the density of the negative electrode mixture layer is too high, adverse effects such as a decrease in the permeability of the non-aqueous electrolyte solution occur, so 1.6 g / cm 3 or less is desirable. Moreover, as a composition of a negative mix layer, it is preferable that the quantity of a negative electrode active material is 80-99 mass%, for example, it is preferable that the quantity of a binder is 0.5-10 mass%, and a conductive support agent. When using, it is preferable that the quantity is 1-10 mass%.

負極の集電と負極合剤層を支持するための支持体(集電体)としては、集電体の一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した、例えば銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得る。   The support (current collector) for supporting the current collector of the negative electrode and the negative electrode mixture layer has a through hole penetrating from one surface of the current collector to the other surface, for example, made of copper or nickel A foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used.

支持体(集電体)として箔の一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した金属箔を用いた場合は、両面に設けた負極合剤層は貫通孔を介して電気的に接続しているので、どちらか一方の面にLi源を配置すれば、一方の負極合剤層から、貫通孔を介して他方の負極合剤層へとLiイオンが移動し、両面にある負極合剤層にLiが導入されことになり、Li源を配置する作業が簡略化できる。   When a metal foil having a through hole penetrating from one surface of the foil to the other surface is used as the support (current collector), the negative electrode mixture layer provided on both surfaces is electrically connected through the through hole. Since it is connected, if a Li source is arranged on one of the surfaces, Li ions move from one negative electrode mixture layer to the other negative electrode mixture layer through the through holes, and the negative electrodes on both surfaces Li will be introduced into the mixture layer, and the work of arranging the Li source can be simplified.

負極合剤層の支持体(集電体)として前記一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を複数個有した金属箔を用いる場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、機械的強度を確保するために下限は4μmであることが望ましい。また、貫通孔の大きさはLiの導入を均一にさせるなどの目的から0.05mm以上が好ましい。ただし、貫通孔の大きさが大きすぎると、機械的強度が保てなくなるなどの理由から、0.3mm以下が望ましい。   When a metal foil having a plurality of through holes penetrating from one surface to the other surface is used as a support (current collector) for the negative electrode mixture layer, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, In order to ensure strength, the lower limit is preferably 4 μm. Further, the size of the through hole is preferably 0.05 mm or more for the purpose of making the introduction of Li uniform. However, if the size of the through-hole is too large, 0.3 mm or less is desirable because the mechanical strength cannot be maintained.

前記一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を複数個有した金属箔を用いる場合、その気孔率は30〜55%であることが好ましい。気孔率が30%を下回ると、負極合剤層の脱落を改善する効果が低くなるなどの問題がある。また、気孔率が55%を上回ると金属箔の機械的強度が低すぎて、箔が切れるなどの問題がある。ここでいう気孔率とは以下の式で算出される。
気孔率={1−(集電体重量/集電体真比重)/集電体見かけ体積}×100(%)
When using a metal foil having a plurality of through holes penetrating from the one surface to the other surface, the porosity is preferably 30 to 55%. When the porosity is less than 30%, there is a problem that the effect of improving the loss of the negative electrode mixture layer is lowered. Further, when the porosity exceeds 55%, the mechanical strength of the metal foil is too low, and there is a problem that the foil is cut. The porosity here is calculated by the following equation.
Porosity = {1− (Current collector weight / Current collector true specific gravity) / Current collector apparent volume} × 100 (%)

本発明のリチウムイオン二次電池においては、材料Sのような高容量で不可逆容量が大きい材料を負極活物質に使用した場合、電池の初期の充電で正極(正極活物質)から放出されたLiイオンのうちの比較的多くが次回の放電で正極に戻り得ないため、正極が本来備えている容量を十分に引き出すことができない虞がある。よって、本発明のリチウムイオン二次電池では、材料Sなどの不可逆容量が大きい負極活物質を使用する場合には、製造時において、その不可逆容量分を埋めるためのLi供給源(プレドープ用Li供給源)を含む第3電極を、正極とは別に有している。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, when a material having a high capacity and a large irreversible capacity such as the material S is used for the negative electrode active material, Li released from the positive electrode (positive electrode active material) by the initial charge of the battery. Since a relatively large number of ions cannot return to the positive electrode in the next discharge, there is a possibility that the capacity that the positive electrode originally has cannot be sufficiently extracted. Therefore, in the lithium ion secondary battery of the present invention, when a negative electrode active material having a large irreversible capacity such as the material S is used, a Li supply source (Li supply for pre-doping) is used to fill the irreversible capacity during manufacture. A third electrode including a source is provided separately from the positive electrode.

Li供給源としては、Li金属箔、Li合金箔(以下、両者を纏めて「Li箔」と記載する)などが挙げられ、後述する緩衝層を介して電極体における最外の負極と隣接するようにこのLi供給源を配置すればよい。具体的には、例えば、集電体となる銅箔などの金属箔に、Li供給源となるLi箔を貼り付けるなどして形成した第3電極を使用する。このLi極を負極と電気的に接続して短絡させることで、第3電極のLi箔がLi供給源として機能する。   Examples of the Li supply source include a Li metal foil and a Li alloy foil (hereinafter collectively referred to as “Li foil”), and are adjacent to the outermost negative electrode in the electrode body through a buffer layer described later. Thus, this Li supply source may be arranged. Specifically, for example, a third electrode formed by attaching a Li foil as a Li supply source to a metal foil such as a copper foil as a current collector is used. The Li electrode of the third electrode functions as a Li supply source by electrically connecting the Li electrode to the negative electrode and causing a short circuit.

負極活物質へのプレドープをするための第3電極を設けた電池においては、導入するLi供給源の量(Li供給源に含まれるLiの量)を、電池の初回の充放電で、0.1C放電電流レートで電圧が2.0Vに達するまでの放電を行ったときに、正極活物質に含まれるLiと金属Mとのモル比Li/Mが、例えば下記のような値となるように調整することが好ましい。負極合剤層が含有する負極活物質の全量中の、材料Sの割合が5〜10質量%の場合、モル比Li/Mは0.9〜1.05となるようにすることが好ましく、また、同材料Sの割合が10〜60質量%である場合、モル比Li/Mは0.8〜0.9となるようにすることが好ましく、更に、同材料Sの割合が60〜100質量%の場合、モル比Li/Mは0.6〜0.8となるようにすることが好ましい。   In the battery provided with the third electrode for pre-doping the negative electrode active material, the amount of the Li supply source to be introduced (the amount of Li contained in the Li supply source) is set to 0. When discharging is performed until the voltage reaches 2.0 V at a 1 C discharge current rate, the molar ratio Li / M of Li and metal M contained in the positive electrode active material is, for example, the following value: It is preferable to adjust. When the ratio of the material S in the total amount of the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer is 5 to 10% by mass, the molar ratio Li / M is preferably 0.9 to 1.05, When the ratio of the material S is 10 to 60% by mass, the molar ratio Li / M is preferably 0.8 to 0.9, and the ratio of the material S is 60 to 100. In the case of mass%, the molar ratio Li / M is preferably 0.6 to 0.8.

Li供給源(前記のLi箔)は、前記の通り、そこから放出されるLiイオンが負極活物質の不可逆容量を埋めるために負極活物質に取り込まれるため、組み立てから時間が経過した電池内には存在していない場合があるが、前記のモル比Li/Mが前記の値を満たす場合には、Li供給源を導入して負極活物質にプレドープを行った電池であると判断できる。   As described above, the Li supply source (the Li foil) is incorporated into the negative electrode active material in order to fill the irreversible capacity of the negative electrode active material. However, when the molar ratio Li / M satisfies the above value, it can be determined that the battery is a battery in which a negative electrode active material is pre-doped by introducing a Li supply source.

なお、Li供給源を導入した電池において、充放電を数十サイクル(100サイクル以下)で繰り返した場合でも、前記のモル比Li/Mは、初回の充放電における放電後から大きく変動しない。よって、100サイクル以下程度の充放電サイクル数を経た電池において、モル比Li/Mが前記の値を満たす場合には、電池の組み立て時にLi供給源を導入し、負極活物質にプレドープをした電池とみなすことができる。   In addition, even when charging / discharging is repeated for several tens of cycles (100 cycles or less) in a battery in which a Li supply source is introduced, the molar ratio Li / M does not greatly change after the discharge in the first charge / discharge. Therefore, in a battery that has passed the number of charge / discharge cycles of about 100 cycles or less, when the molar ratio Li / M satisfies the above value, a Li supply source is introduced at the time of battery assembly and the negative electrode active material is pre-doped. Can be considered.

また、負極のプレドープのためのLi供給源を導入する電池においては、プレドープをより効率的に進める観点から、正極には、複数の貫通孔を含有する集電体を有するものを使用し、負極にも、片面から他面へ貫通する複数の貫通孔を含有する集電体を有するものを使用する。   In addition, in a battery that introduces a Li supply source for pre-doping of the negative electrode, from the viewpoint of promoting pre-doping more efficiently, a positive electrode having a current collector containing a plurality of through holes is used. In addition, one having a current collector containing a plurality of through holes penetrating from one side to the other side is used.

Li/Mをもとめるには、ICP(Inductive Coupled Plasma)法を用いて以下のように行うことができる。先ず、測定対象となる正極活物質を0.2g採取して100mL容器に入れる。その後、純水5mL、王水2mL、純水10mLを順に加えて加熱溶解し、冷却後、更に純水で25倍に希釈してJARRELASH社製のICP分析装置「ICP−757」を用いて、検量線法により組成を分析する。得られた結果から、Li/Mを導くことができる。   Li / M can be determined using the ICP (Inductive Coupled Plasma) method as follows. First, 0.2 g of the positive electrode active material to be measured is collected and placed in a 100 mL container. Thereafter, 5 mL of pure water, 2 mL of aqua regia, and 10 mL of pure water were added in order and dissolved by heating. After cooling, the mixture was further diluted 25 times with pure water and an ICP analyzer “ICP-757” manufactured by JARRELASH was used. The composition is analyzed by a calibration curve method. Li / M can be derived from the obtained results.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る正極には、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダを含有する正極合剤層を、正極集電体の片面または両面に有する構造のものを使用することができる。   For the positive electrode according to the lithium ion secondary battery of the present invention, for example, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive additive and a binder is used on one or both sides of the positive electrode current collector. be able to.

上記正極に用いる正極活物質は、LiとLi以外の金属Mで構成される金属酸化物を含む以外は特に限定されず、リチウム含有遷移金属酸化物等の一般に用いることのできる活物質を使用すればよい。例えば、金属MとしてはCo、Ni、Mn、Al,Zn、Ti等があげられる。リチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1−y、LiCo 1−y、LiNi1−y 、LiMnNiCo1−y−z、LiMn、LiMn2−y 等が例示される。但し、上記の各構造式中において、Mは、Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ti、Ge及びCrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、0≦x≦1.1、0<y<1.0、2.0<z<1.0である。 The positive electrode active material used for the positive electrode is not particularly limited except that it contains a metal oxide composed of a metal M other than Li and Li, and a generally usable active material such as a lithium-containing transition metal oxide is used. That's fine. For example, examples of the metal M include Co, Ni, Mn, Al, Zn, Ti, and the like. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide include, for example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , and Li x Co y M 1 1-y O. 2, Li x Ni 1-y M 1 y O 2, Li x Mn y Ni z Co 1-y-z O 2, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M 1 y O 4 and the like exemplified Is done. However, in each structural formula above, M 1 is at least one metal element selected from the group consisting of Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge, and Cr, 0 ≦ x ≦ 1.1, 0 <y <1.0, 2.0 <z <1.0.

上記正極に用いる導電助剤としては、電池内で化学的に安定なものであればよい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト;アセチレンブラック、ケッチェンブラック(商品名)、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維;アルミニウム粉等の金属粉末;フッ化炭素;酸化亜鉛;チタン酸カリウム等からなる導電性ウィスカー;酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、導電性の高いグラファイトと、吸液性に優れたカーボンブラックが好ましい。また、導電助剤の形態としては、一次粒子に限定されず、二次凝集体や、チェーンストラクチャー等の集合体の形態のものも用いることができる。このような集合体の方が、取り扱いが容易であり、生産性が良好となる。 As a conductive support agent used for the said positive electrode, what is chemically stable should just be in a battery. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black (trade name), channel black, furnace black, lamp black and thermal black; conductive fiber such as carbon fiber and metal fiber; aluminum Metal powders such as powders; Fluorinated carbon; Zinc oxide; Conductive whiskers made of potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, etc. You may use independently and may use 2 or more types together. Among these, highly conductive graphite and carbon black excellent in liquid absorption are preferable. Further, the form of the conductive auxiliary agent is not limited to primary particles, and secondary aggregates and aggregated forms such as chain structures can also be used. Such an assembly is easier to handle and has better productivity.

また、正極合剤層に係るバインダには、PVDF、P(VDF−CTFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、SBRなどを用いることができる。   Moreover, PVDF, P (VDF-CTFE), polytetrafluoroethylene (PTFE), SBR, etc. can be used for the binder which concerns on a positive mix layer.

上記正極は、例えば、前述した正極活物質、導電助剤及びバインダを、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し(但し、バインダは溶剤に溶解していてもよい。)、これを集電体の片面又は両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダ処理を施す工程を経て製造することができる。正極の製造方法は、上記の方法に制限されるわけではなく、他の製造方法で製造することもできる。 The positive electrode is prepared, for example, as a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition in which the above-described positive electrode active material, conductive additive and binder are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). (However, the binder may be dissolved in a solvent.) After applying this to one or both sides of the current collector and drying, it can be produced through a process of calendering if necessary. . The manufacturing method of a positive electrode is not necessarily restricted to said method, It can also manufacture with another manufacturing method.

正極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり10〜100μmであることが好ましい。また、正極合剤層の組成としては、例えば、正極活物質の量が65〜95質量%であることが好ましく、バインダの量が1〜15質量%であることが好ましく、導電助剤の量が3〜20質量%であることが好ましい。   The thickness of the positive electrode mixture layer is preferably, for example, 10 to 100 μm per one side of the current collector. Moreover, as a composition of a positive mix layer, it is preferable that the quantity of a positive electrode active material is 65-95 mass%, for example, it is preferable that the quantity of a binder is 1-15 mass%, and the quantity of a conductive support agent. Is preferably 3 to 20% by mass.

集電体は、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を複数有した、例えばアルミニウム製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどがあげられる。   Examples of the current collector include a plurality of through holes penetrating from one surface to the other surface, such as an aluminum foil, a punching metal, a net, and an expanded metal.

上述したあらかじめ負極合剤層にLiを導入する方法を採用する場合、負極集電体を一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を複数有した金属箔を用い、且つ正極集電体についても一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を複数有した金属箔を用いることで、負極集電体と正極集電体の貫通孔を介してLiが電池内部全体に移動してゆくので、Li源をすべての負極と接触させる必要がなくなり、作業効率を向上することができる。   When adopting the above-described method of introducing Li into the negative electrode mixture layer in advance, a metal foil having a plurality of through holes penetrating the negative electrode current collector from one surface to the other surface is used, and the positive electrode current collector In addition, by using a metal foil having a plurality of through holes penetrating from one surface to the other surface, Li moves to the entire inside of the battery through the through holes of the negative electrode current collector and the positive electrode current collector. It is not necessary to bring the Li source into contact with all the negative electrodes, and the working efficiency can be improved.

正極集電体として前記一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を複数個有した金属箔を用いる場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、機械的強度を確保するために下限は4μmであることが望ましい。また、貫通孔の大きさはLiの移動を均一にさせるなどの目的から0.05mm以上が好ましい。ただし、貫通孔の大きさが大きすぎると、機械的強度が保てなくなるなどの理由から、0.4mm以下が望ましい。   When a metal foil having a plurality of through holes penetrating from one surface to the other surface is used as the positive electrode current collector, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is in order to ensure mechanical strength. It is desirable to be 4 μm. Further, the size of the through hole is preferably 0.05 mm or more for the purpose of making the movement of Li uniform. However, if the size of the through-hole is too large, 0.4 mm or less is desirable because the mechanical strength cannot be maintained.

また、正極には、必要に応じて、リチウムイオン二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form the lead body for electrically connecting with the other member in a lithium ion secondary battery according to a conventional method to a positive electrode as needed.

セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル;などで構成された多孔質膜であることが好ましい。なお、セパレータは、100〜140℃において、その孔が閉塞する性質(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましい。そのため、セパレータは、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が、100〜140℃の熱可塑性樹脂を成分とするものがより好ましく、ポリエチレンを主成分とする単層の多孔質膜であるか、ポリエチレンとポリプロピレンとを2〜5層積層した積層多孔質膜などの多孔質膜を構成要素とする積層多孔質膜であることが好ましい。ポリエチレンとポリプロピレンなどのポリエチレンより融点の高い樹脂を混合または積層して用いる場合には、多孔質膜を構成する樹脂としてポリエチレンが30質量%以上であることが望ましく、50質量%以上であることがより望ましい。   The separator is preferably a porous film composed of polyolefin such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymer; polyester such as polyethylene terephthalate and copolymer polyester; In addition, it is preferable that a separator has the property (namely, shutdown function) which the hole obstruct | occludes in 100-140 degreeC. Therefore, the separator has a melting point, that is, a thermoplastic resin having a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) of 100 to 140 ° C. in accordance with JIS K 7121 as a component. Preferably, it is a single layer porous film mainly composed of polyethylene or a laminated porous film comprising a porous film such as a laminated porous film in which 2 to 5 layers of polyethylene and polypropylene are laminated. Is preferred. When a resin having a melting point higher than that of polyethylene such as polyethylene and polypropylene is used by mixing or laminating, it is desirable that polyethylene is 30% by mass or more, and 50% by mass or more as a resin constituting the porous membrane. More desirable.

このような樹脂多孔質膜としては、例えば、従来から知られているリチウムイオン二次電池などで使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された多孔質膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法などにより作製されたイオン透過性の多孔質膜を用いることができる。   As such a resin porous membrane, for example, a porous membrane composed of the above-mentioned exemplified thermoplastic resin used in a conventionally known lithium ion secondary battery or the like, that is, a solvent extraction method, a dry type Alternatively, an ion-permeable porous film manufactured by a wet stretching method or the like can be used.

セパレータの平均孔径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上であって、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。   The average pore size of the separator is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.

また、セパレータの特性としては、JIS P 8117に準拠した方法で行われ、0.879g/mmの圧力下で100mlの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値が、10〜500secであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。更に、セパレータの強度としては、直径1mmのニードルを用いた突き刺し強度で50g以上であることが望ましい。かかる突き刺し強度が小さすぎると、リチウムのデンドライト結晶が発生した場合に、セパレータの突き破れによる短絡が発生する場合がある。 Moreover, as a characteristic of the separator, a Gurley value represented by the number of seconds in which 100 ml of air permeates the membrane under a pressure of 0.879 g / mm 2 is 10 to 500 sec. It is desirable to be. If the air permeability is too high, the ion permeability is reduced, whereas if it is too low, the strength of the separator may be reduced. Further, the strength of the separator is desirably 50 g or more in terms of piercing strength using a needle having a diameter of 1 mm. If the piercing strength is too small, a short circuit may occur due to the piercing of the separator when lithium dendrite crystals are generated.

前記セパレータとして、熱可塑性樹脂を主体とする多孔質層(I)と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む多孔質層(II)とを有する積層型のセパレータを使用してもよい。前記セパレータは、シャットダウン特性と耐熱性(耐熱収縮性)および高い機械的強度とを兼ね備えている。また積層型セパレータを用いることで、さらにサイクル特性が改善されることも見出した。理由は定かではないが、このセパレータの示す高い機械的強度が充放電サイクルに伴う負極の膨張・収縮に対し高い耐性を示し、セパレータのよれを抑制して負極とセパレータと正極間の密着性を保つことができることが理由と推察する。   As the separator, a laminated separator having a porous layer (I) mainly composed of a thermoplastic resin and a porous layer (II) mainly composed of a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher may be used. . The separator has both shutdown characteristics, heat resistance (heat shrinkage resistance), and high mechanical strength. It has also been found that cycle characteristics can be further improved by using a laminated separator. The reason is not clear, but the high mechanical strength of this separator shows high resistance to negative electrode expansion / contraction associated with the charge / discharge cycle. The reason is that it can be maintained.

本明細書において、「耐熱温度が150℃以上」とは、少なくとも150℃において軟化などの変形が見られないことを意味している。   In this specification, “heat-resistant temperature is 150 ° C. or higher” means that deformation such as softening is not observed at least at 150 ° C.

セパレータに係る多孔質層(I)は、主にシャットダウン機能を確保するためのものであり、電池が多孔質層(I)の主体となる成分である熱可塑性樹脂の融点以上に達したときには、多孔質層(I)に係る熱可塑性樹脂が溶融してセパレータの空孔を塞ぎ、電気化学反応の進行を抑制するシャットダウンを生じる。   The porous layer (I) according to the separator is mainly for ensuring a shutdown function, and when the battery has reached the melting point of the thermoplastic resin that is the main component of the porous layer (I), The thermoplastic resin related to the porous layer (I) melts and closes the pores of the separator, thereby causing a shutdown that suppresses the progress of the electrochemical reaction.

多孔質層(I)の主体となる熱可塑性樹脂としては、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が140℃以下の樹脂が好ましく、具体的には、例えばポリエチレンが挙げられる。また、多孔質層(I)の形態としては、電池用のセパレータとして通常用いられている微多孔膜や、不織布などの基材にポリエチレンの粒子を含む分散液を塗布し、乾燥するなどして得られるものなどのシート状物が挙げられる。ここで、多孔質層(I)の構成成分の全体積中〔空孔部分を除く全体積。セパレータに係る多孔質層(I)および多孔質層(II)の構成成分の体積含有率に関して、以下同じ。〕において、主体となる熱可塑性樹脂の体積含有率は、50体積%以上であり、70体積%以上であることがより好ましい。なお、例えば多孔質層(I)を前記ポリエチレンの微多孔膜で形成する場合は、熱可塑性樹脂の体積含有率が100体積%となる。   The thermoplastic resin that is the main component of the porous layer (I) is a resin having a melting point, that is, a melting temperature of 140 ° C. or less measured using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with JIS K 7121. Specific examples include polyethylene. As the form of the porous layer (I), a microporous membrane usually used as a battery separator or a dispersion containing polyethylene particles is applied to a base material such as a nonwoven fabric and dried. Examples thereof include sheet-like materials such as those obtained. Here, in the total volume of the constituent components of the porous layer (I) [total volume excluding pores. The same applies to the volume content of the constituent components of the porous layer (I) and the porous layer (II) relating to the separator. ], The volume content of the thermoplastic resin as a main component is 50% by volume or more, and more preferably 70% by volume or more. For example, when the porous layer (I) is formed of the polyethylene microporous film, the volume content of the thermoplastic resin is 100% by volume.

セパレータに係る多孔質層(II)は、電池の内部温度が上昇した際にも正極と負極との直接の接触による短絡を防止する機能を備えたものであり、耐熱温度が150℃以上のフィラーによって、その機能を確保している。すなわち、電池が高温となった場合には、たとえ多孔質層(I)が収縮しても、収縮し難い多孔質層(II)によって、セパレータが熱収縮した場合に発生し得る正負極の直接の接触による短絡を防止することがでる。また、この耐熱性の多孔質層(II)がセパレータの骨格として作用するため、多孔質層(I)の熱収縮、すなわちセパレータ全体の熱収縮自体も抑制できる。   The porous layer (II) according to the separator has a function of preventing a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode even when the internal temperature of the battery rises, and has a heat resistance temperature of 150 ° C. or higher. The function is secured by. That is, when the battery becomes high temperature, even if the porous layer (I) shrinks, the porous layer (II) which is difficult to shrink can directly generate positive and negative electrodes that can be generated when the separator is thermally contracted. It is possible to prevent a short circuit due to the contact of. Moreover, since this heat-resistant porous layer (II) acts as a skeleton of the separator, the thermal contraction of the porous layer (I), that is, the thermal contraction of the entire separator itself can be suppressed.

多孔質層(II)に係るフィラーは、耐熱温度が150℃以上で、電池の有する電解液に対して安定であり、更に電池の作動電圧範囲において酸化還元されにくい電気化学的に安定なものであれば、無機粒子でも有機粒子でもよいが、分散などの点から微粒子であることが好ましく、また、無機酸化物粒子、より具体的には、アルミナ、シリカ、ベーマイトが好ましい。アルミナ、シリカ、ベーマイトは、耐酸化性が高く、粒径や形状を所望の数値などに調整することが可能であるため、多孔質層(II)の空孔率を精度よく制御することが容易となる。なお、耐熱温度が150℃以上のフィラーは、例えば前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The filler related to the porous layer (II) has a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, is stable with respect to the electrolyte solution of the battery, and is electrochemically stable that is not easily oxidized or reduced in the battery operating voltage range. If present, inorganic particles or organic particles may be used, but fine particles are preferable from the viewpoint of dispersion and the like, and inorganic oxide particles, more specifically, alumina, silica, and boehmite are preferable. Alumina, silica, and boehmite have high oxidation resistance, and the particle size and shape can be adjusted to the desired numerical values, making it easy to accurately control the porosity of the porous layer (II). It becomes. In addition, the filler whose heat-resistant temperature is 150 degreeC or more may use the thing of the said illustration individually by 1 type, and may use 2 or more types together, for example.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る非水電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した非水電解液を使用できる。 As the nonaqueous electrolytic solution according to the lithium ion secondary battery of the present invention, a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent can be used.

上記非水電解液に用いる有機溶媒としては、上記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解等の副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の鎖状カーボネート;プロピオン酸メチル等の鎖状エステル;γ−ブチロラクトン等の環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等の鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル等のニトリル類;エチレングリコールサルファイト等の亜硫酸エステル類等が挙げられ、これらは2種以上混合して用いることもできる。より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒等、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。 The organic solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; dimethoxyethane, Chain ethers such as diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile; ethylene Examples thereof include sulfites such as glycol sulfite, and these may be used as a mixture of two or more. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate.

上記非水電解液に用いるリチウム塩としては、溶媒中で解離してリチウムイオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解等の副反応を起こしにくいものであれば特に制限はない。例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機リチウム塩、LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(2≦n≦7)、LiN(RfOSO〔ここで、Rfはフルオロアルキル基〕等の有機リチウム塩等を用いることができる。 The lithium salt used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form lithium ions and does not easily cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 and other inorganic lithium salts, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (2 ≦ n ≦ 7), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] or the like is used. be able to.

このリチウム塩の非水電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/Lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/Lとすることがより好ましい。 The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol / L, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / L.

また、非水電解液には、充放電サイクル特性の更なる改善や、高温貯蔵性や過充電防止などの安全性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、無水酸、スルホン酸エステル、ジニトリル、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼン、ホスホノアセテート類化合物、1,3−ジオキサンなどの添加剤(これらの誘導体も含む)を適宜加えることもできる。   In addition, in the non-aqueous electrolyte, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, acid anhydride, sulfonic acid ester, for the purpose of improving the safety such as further improvement of charge / discharge cycle characteristics and high temperature storage property and prevention of overcharge, Additives (including these derivatives) such as dinitrile, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, t-butylbenzene, phosphonoacetate compounds, 1,3-dioxane as appropriate It can also be added.

更に、非水電解液には、ポリマーなどの公知のゲル化剤を添加してゲル化したもの(ゲル状電解質)を用いることもできる。   Further, as the non-aqueous electrolyte, a gel (gel electrolyte) obtained by adding a known gelling agent such as a polymer can be used.

本発明のリチウムイオン二次電池において、負極と正極とは、セパレータを介して重ね合わせた積層体(積層電極体)や、この積層体を更に渦巻状に巻回した巻回体(巻回電極体)として用いることができる。積層電極体の場合には、巻回電極体に比べて、電池の充放電によって負極の体積が変化しても、正極との間の距離を保ちやすいため、電池特性がより良好に維持される。これらの理由から、本発明のリチウムイオン二次電池では、積層電極体を使用することがより好ましい。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, the negative electrode and the positive electrode are a laminated body (laminated electrode body) superposed via a separator, or a wound body (winding electrode) obtained by further winding the laminated body in a spiral shape. Body). In the case of a laminated electrode body, even if the volume of the negative electrode changes due to charging / discharging of the battery, the battery characteristics are more favorably maintained because it is easier to maintain the distance from the positive electrode. . For these reasons, it is more preferable to use a laminated electrode body in the lithium ion secondary battery of the present invention.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造過程では、上述した第3電極を用いる。さらに、電極体における最外の負極と、第3電極との間に、ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層を設けている。なお、ここでいうガーレー値とは、前述したセパレータのガーレー値を求めるJIS P 8117に準拠した方法で求められた数値である。 In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery of the present invention, the third electrode described above is used. Further, a buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc is provided between the outermost negative electrode in the electrode body and the third electrode. The Gurley value referred to here is a numerical value obtained by a method based on JIS P 8117 for obtaining the Gurley value of the separator described above.

電極体における最外の負極と第3電極との間にガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層を設けることで、負極合剤層にLiイオンを導入する際の負極合剤層の脱落を防止することができる。これは、Li源から最外の負極へLiイオンが移動するのを、緩衝層がある程度制限する。それにより最外の負極へ一気にLiイオンが導入されるのを防止し、急激に負極合剤層が膨張するのを回避することが出来るため、負極合剤層の脱落を抑制することが出来る。
緩衝層のガーレー値が200sec/100ccを下回ると負極合剤層の脱落を防止する効果が低下する。また800sec/100ccを上回ると、負極中へのLi導入時間が多くかかってしまうなどの問題がある。
By providing a buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc between the outermost negative electrode and the third electrode in the electrode body, the negative electrode mixture layer is dropped when Li ions are introduced into the negative electrode mixture layer Can be prevented. This limits to some extent the buffer layer from moving Li ions from the Li source to the outermost negative electrode. Accordingly, it is possible to prevent Li ions from being introduced to the outermost negative electrode all at once, and to prevent the negative electrode mixture layer from rapidly expanding, thereby preventing the negative electrode mixture layer from falling off.
When the Gurley value of the buffer layer is less than 200 sec / 100 cc, the effect of preventing the negative electrode mixture layer from falling off is lowered. Further, if it exceeds 800 sec / 100 cc, there is a problem that it takes a long time to introduce Li into the negative electrode.

ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層は、材質や厚みなどの異なる複数の層から構成されていてもよい。ただし、緩衝層を構成する単層あるいは複数層のすべてが導電体であると、負極とLiとが急激に短絡して負極合剤層の脱落が生じてしまうため、複数の層で構成される場合には、少なくとも1層は絶縁体であることが好ましい。例えば、厚みが20μm以上のセパレータ、または厚みが20μm以上のセパレータを複数枚積層したもの、不織布などの多孔質体にアルミナや樹脂などの絶縁体を装填したもの、貫通孔を複数有した金属箔の少なくとも片方の面に負極または正極合剤層を設けた導電体とセパレータとを積層したものなどがあげられる。 The buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc may be composed of a plurality of layers having different materials and thicknesses. However, if all of the single layer or the plurality of layers constituting the buffer layer are conductors, the negative electrode and Li are short-circuited, and the negative electrode mixture layer will drop off, so that it is composed of a plurality of layers. In some cases, at least one layer is preferably an insulator. For example, a separator having a thickness of 20 μm or more, a laminate of a plurality of separators having a thickness of 20 μm or more, a porous body such as a nonwoven fabric loaded with an insulator such as alumina or resin, and a metal foil having a plurality of through holes And a laminate of a conductor having a negative electrode or a positive electrode mixture layer provided on at least one surface thereof and a separator.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る外装体には、金属ラミネートフィルム外装体を使用することが好ましい。金属ラミネートフィルム外装体は、例えば金属製の外装缶に比べて変形が容易であることから、電池の充電によって負極が膨張しても、負極合剤層や負極集電体の破壊が生じ難いからである。   It is preferable to use a metal laminate film outer package for the outer package according to the lithium ion secondary battery of the present invention. Since the metal laminate film outer package is easier to deform than, for example, a metal outer can, the negative electrode mixture layer and the negative electrode current collector are hardly broken even if the negative electrode expands due to battery charging. It is.

金属ラミネートフィルム外装体を構成する金属ラミネートフィルムとしては、例えば、外装樹脂層/金属層/内装樹脂層からなる3層構造の金属ラミネートフィルムが使用される。   As the metal laminate film constituting the metal laminate film exterior body, for example, a metal laminate film having a three-layer structure composed of exterior resin layer / metal layer / interior resin layer is used.

金属ラミネートフィルムにおける金属層としてはアルミニウムフィルム、ステンレス鋼フィルムなどが、内装樹脂層としては熱融着樹脂(例えば、110〜165℃程度の温度で熱融着性を発現する変性ポリオレフィンアイオノマーなど)で構成されたフィルムが挙げられる。また、金属ラミネートフィルムの外装樹脂層としては、ナイロンフィルム(ナイロン66フィルムなど)、ポリエステルフィルム(ポチエチレンテレフタレートフィルムなど)などが挙げられる。   The metal layer in the metal laminate film is an aluminum film, a stainless steel film or the like, and the interior resin layer is a heat-sealing resin (for example, a modified polyolefin ionomer that develops heat-fusibility at a temperature of about 110 to 165 ° C.). A structured film may be mentioned. Examples of the exterior resin layer of the metal laminate film include a nylon film (such as nylon 66 film) and a polyester film (such as polyethylene terephthalate film).

金属ラミネートフィルムにおいては、金属層の厚みは10〜150μmであることが好ましく、内装樹脂層の厚みは20〜100μmであることが好ましく、外装樹脂層の厚みは20〜100μmであることが好ましい。 In the metal laminate film, the thickness of the metal layer is preferably 10 to 150 μm, the thickness of the interior resin layer is preferably 20 to 100 μm, and the thickness of the exterior resin layer is preferably 20 to 100 μm.

外装体の形状については特に制限はないが、例えば、平面視で、3角形、4角形、5角形、6角形、7角形、8角形などの多角形であることが挙げられ、平面視で4角形(矩形または正方形)が一般的である。また、外装体のサイズについても特に制限はなく、所謂薄形や大型などの種々のサイズとすることができる。   The shape of the exterior body is not particularly limited. For example, the shape of the exterior body may be a polygon such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a heptagon, and an octagon in plan view. A square (rectangular or square) is common. The size of the exterior body is not particularly limited, and can be various sizes such as a so-called thin shape and large size.

金属ラミネートフィルム外装体は、1枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成したものであってもよく、2枚の金属ラミネートフィルムを重ねて構成したものであってもよい。   The metal laminate film exterior body may be configured by folding a single metal laminate film in two, or may be configured by stacking two metal laminate films.

なお、外装体の平面形状が多角形の場合、正極外部端子を引き出す辺と、負極外部端子を引き出す辺とは、同じ辺であってもよく、異なる辺であってもよい。   When the planar shape of the exterior body is a polygon, the side from which the positive external terminal is drawn out and the side from which the negative external terminal is drawn out may be the same side or different sides.

外装体における熱融着部の幅は、5〜20mmとすることが好ましい。   The width of the heat fusion part in the outer package is preferably 5 to 20 mm.

本発明のリチウムイオン二次電池は、従来のリチウムイオン二次電池と同様に充電の上限電圧を4.2V程度として使用することもできるが、充電の上限電圧を、これよりも高い4.4V以上に設定して使用することも可能であり、これにより高容量化を図りつつ、長期にわたって繰り返し使用しても、安定して優れた特性を発揮することが可能である。なお、リチウムイオン二次電池の充電の上限電圧は、4.5V以下であることが好ましい。   The lithium ion secondary battery of the present invention can be used with a charging upper limit voltage of about 4.2 V as in the case of the conventional lithium ion secondary battery. However, the charging upper limit voltage is higher than 4.4 V. It is possible to set and use as described above. With this, it is possible to stably exhibit excellent characteristics even when repeatedly used over a long period of time while increasing the capacity. In addition, it is preferable that the upper limit voltage of charge of a lithium ion secondary battery is 4.5V or less.

本発明のリチウムイオン二次電池は、従来から知られているリチウムイオン二次電池と同様の用途に適用することができる。   The lithium ion secondary battery of the present invention can be applied to the same applications as conventionally known lithium ion secondary batteries.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。なお、表1に実施例で使用した黒鉛およびSiO表面を炭素材料で被覆した複合体の諸物性を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention. Table 1 shows the physical properties of the composites obtained by coating the graphite and SiO surfaces used in the examples with carbon materials.

(実施例1)
<正極の作製>
正極活物質であるLiCoO:96.5質量部と、バインダであるP(VDF−CTFE)を10質量%の濃度で含むNMP溶液:20質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック:1.5質量部とを、二軸混練機を用いて混練し、更にNMPを加えて粘度を調節して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有したアルミニウム箔(厚みが15μm、貫通孔の直径が0.3mm、気孔率が16%)の両面に塗布し、120℃で12時間の真空乾燥を行って、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成し、プレス処理を行い、所定の大きさで切断して、帯状の正極を得た。なお、アルミニウム箔への正極合剤含有ペーストの塗布の際には、アルミニウム箔の一部が露出するようにし、アルミニウム箔の両面に正極合剤含有ペーストを塗布したものでは、表面で塗布部とした箇所は裏面も塗布部とした。得られた正極の正極合剤層の厚み(アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成したものでは、片面あたりの厚み)は、55μmであった。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 as positive electrode active material: 96.5 parts by mass, NMP solution containing P (VDF-CTFE) as a binder at a concentration of 10% by mass: 20 parts by mass, and acetylene black as a conductive auxiliary agent: 1. 5 parts by mass was kneaded using a biaxial kneader, and NMP was further added to adjust the viscosity to prepare a positive electrode mixture-containing paste. This paste was applied to both sides of an aluminum foil having a through hole penetrating from one surface to the other surface (thickness 15 μm, through hole diameter 0.3 mm, porosity 16%), and at 120 ° C. Vacuum drying was performed for 12 hours, a positive electrode mixture layer was formed on both surfaces of the aluminum foil, a press treatment was performed, and the film was cut into a predetermined size to obtain a strip-shaped positive electrode. In addition, when applying the positive electrode mixture-containing paste to the aluminum foil, a part of the aluminum foil is exposed, and the positive electrode mixture-containing paste is applied to both sides of the aluminum foil. The applied part was also made into the application part. The thickness of the positive electrode mixture layer of the obtained positive electrode (the thickness per one side when the positive electrode mixture layer was formed on both surfaces of the aluminum foil) was 55 μm.

アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した帯状の正極を、タブ部とするためにアルミニウム箔(正極集電体)の露出部の一部が突出するように、かつ正極合剤層の形成部が四隅を曲線状とした略四角形状になるようにトムソン刃で打ち抜いて、正極集電体の両面に正極合剤層を有する電池用正極とを得た。図1に、前記電池用正極を模式的に表す平面図を示している(ただし、正極の構造の理解を容易にするために、図1に示す正極のサイズは、必ずしも実際のものと一致していない)。正極10は、正極集電体12の露出部の一部が突出するように打ち抜いたタブ部13を有する形状とし、正極合剤層11の形成部の形状を四隅を曲線状にした略四角形とし、図中a、bおよびcの長さを、それぞれ8mm、37mmおよび2mmとした。   Forming the positive electrode mixture layer so that a part of the exposed portion of the aluminum foil (positive electrode current collector) protrudes so that the strip-like positive electrode having the positive electrode mixture layer formed on both surfaces of the aluminum foil becomes a tab portion. The part was punched out with a Thomson blade so as to have a substantially quadrangular shape with four corners being curved, and a positive electrode for a battery having a positive electrode mixture layer on both surfaces of the positive electrode current collector was obtained. FIG. 1 is a plan view schematically showing the battery positive electrode (however, in order to facilitate understanding of the structure of the positive electrode, the size of the positive electrode shown in FIG. 1 does not necessarily match the actual one). Not) The positive electrode 10 has a shape having a tab portion 13 punched out so that a part of the exposed portion of the positive electrode current collector 12 protrudes, and the shape of the formation portion of the positive electrode mixture layer 11 is a substantially rectangular shape with four corners curved. In the figure, the lengths a, b and c were 8 mm, 37 mm and 2 mm, respectively.

<負極の作製>
表1に示した、黒鉛A−1(表面を非晶質炭素で被覆していない黒鉛):10質量%と、黒鉛B−1(黒鉛からなる母粒子の表面を、ピッチを炭素源とした非晶質炭素で被覆した黒鉛):10質量%と、SiO表面を炭素材料で被覆した複合体Si−1(平均粒径が8μm、比表面積が7.9m/gで、複合体における炭素材料の量が20質量%):80質量%を、V型ブレンダーで12時間混合し、負極活物質を得た。
ポリアクリル酸:100質量部をイオン交換水:500質量部に投入して撹拌溶解させた後、NaOH:70質量部を加えてpHが7以下になるまで撹拌溶解させた。さらにイオン交換水を加えて、ポリアクリル酸のナトリウム塩の5質量%水溶液を調整した。この水溶液に、前記負極活物質と、CMCの1質量%水溶液と、カーボンブラックを加え、撹拌混合することで負極合剤用ペーストを得た。なお、本ペーストにおける,負極活物質:カーボンブラック:ポリアクリル酸のナトリウム塩:CMCの組成比(質量比)は、94:1.5:3:1.5とした。
<Production of negative electrode>
Graphite A-1 shown in Table 1 (graphite whose surface is not coated with amorphous carbon): 10% by mass and graphite B-1 (the surface of the mother particles made of graphite, with pitch as the carbon source) Graphite coated with amorphous carbon: 10% by mass and a composite Si-1 whose SiO surface is coated with a carbon material (average particle diameter is 8 μm, specific surface area is 7.9 m 2 / g, carbon in the composite) The material amount was 20% by mass): 80% by mass was mixed with a V-type blender for 12 hours to obtain a negative electrode active material.
After adding 100 parts by mass of polyacrylic acid to 500 parts by mass of ion-exchanged water and stirring and dissolving, NaOH: 70 parts by mass was added and stirred and dissolved until the pH became 7 or less. Further, ion exchange water was added to prepare a 5% by mass aqueous solution of sodium salt of polyacrylic acid. The negative electrode active material, a 1% by weight aqueous solution of CMC, and carbon black were added to this aqueous solution and mixed by stirring to obtain a negative electrode mixture paste. The composition ratio (mass ratio) of negative electrode active material: carbon black: sodium salt of polyacrylic acid: CMC in this paste was 94: 1.5: 3: 1.5.

前記負極合剤用ペーストを、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した銅箔(厚みが10μm、貫通孔の直径が0.1mm、気孔率が47%)の両面に塗布し乾燥を行って、銅箔の両面に負極合剤層を形成し、プレス処理を行って負極合剤層の密度を1.4g/cmに調整した後に所定の大きさで切断して、帯状の負極を得た。なお、銅箔への負極合剤含有ペーストの塗布の際には、銅箔の一部が露出するようにし、表面で塗布部とした箇所は裏面も塗布部とした。得られた負極の負極合剤層の厚み(負極集電体である銅箔の片面あたりの厚み)は、65μmであった。 The negative electrode mixture paste is applied to both sides of a copper foil (thickness is 10 μm, diameter of the through hole is 0.1 mm, porosity is 47%) having a through hole penetrating from one surface to the other surface. Drying is performed, negative electrode mixture layers are formed on both sides of the copper foil, press treatment is performed, and the density of the negative electrode mixture layer is adjusted to 1.4 g / cm 3 , and then cut into a predetermined size to form a strip shape. The negative electrode was obtained. In addition, when apply | coating the negative mix containing paste to copper foil, a part of copper foil was exposed and the back surface also made the application part the part made into the application part on the surface. The thickness of the negative electrode mixture layer of the obtained negative electrode (thickness per one side of the copper foil as the negative electrode current collector) was 65 μm.

前記負極合剤用ペーストを、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した銅箔(厚みが10μm、貫通孔の直径が0.1mm、気孔率が47%)の片面に塗布し乾燥を行って、銅箔の片面に負極合剤層を形成し、プレス処理を行って負極合剤層の密度を1.4g/cmに調整した後に所定の大きさで切断して、帯状の負極を得た。なお、銅箔への負極合剤含有ペーストの塗布の際には、銅箔の一部が露出するようにし、表面で塗布部とした箇所は裏面も塗布部とした。得られた負極の負極合剤層の厚み(負極集電体である銅箔の片面あたりの厚み)は、65μmであった。 The negative electrode mixture paste is applied to one side of a copper foil (thickness is 10 μm, diameter of the through hole is 0.1 mm, porosity is 47%) having a through hole penetrating from one side to the other side. Drying is performed, a negative electrode mixture layer is formed on one side of the copper foil, press treatment is performed to adjust the density of the negative electrode mixture layer to 1.4 g / cm 3 , and then a predetermined size is cut. The negative electrode was obtained. In addition, when apply | coating the negative mix containing paste to copper foil, a part of copper foil was exposed and the back surface also made the application part the part made into the application part on the surface. The thickness of the negative electrode mixture layer of the obtained negative electrode (thickness per one side of the copper foil as the negative electrode current collector) was 65 μm.

前記帯状の負極を、タブ部とするために銅箔(負極集電体)の露出部の一部が突出するように、かつ負極合剤層の形成部が四隅を曲線状とした略四角形状になるようにトムソン刃で打ち抜いて、負極集電体の両面および片面に負極合剤層を有する電池用負極を得た。図2に、前記電池用負極を模式的に表す平面図を示している(ただし、負極の構造の理解を容易にするために、図2に示す負極のサイズは、必ずしも実際のものと一致していない)。負極20は、負極集電体22の露出部の一部が突出するように打ち抜いたタブ部23を有する形状とし、負極合剤層21の形成部の形状を四隅を曲線状にした略四角形とし、図中d、eおよびfの長さを、それぞれ9mm、38mmおよび2mmとした。   In order to make the strip-shaped negative electrode into a tab portion, a part of the exposed portion of the copper foil (negative electrode current collector) protrudes, and the negative electrode mixture layer forming portion has a substantially square shape with four corners curved. Thus, a negative electrode for a battery having a negative electrode mixture layer on both surfaces and one surface of the negative electrode current collector was obtained. FIG. 2 is a plan view schematically showing the battery negative electrode (however, in order to facilitate understanding of the structure of the negative electrode, the size of the negative electrode shown in FIG. 2 does not necessarily match the actual size). Not) The negative electrode 20 has a shape having a tab portion 23 punched out so that a part of the exposed portion of the negative electrode current collector 22 protrudes, and the shape of the formation portion of the negative electrode mixture layer 21 is a substantially rectangular shape with four corners curved. In the figure, the lengths of d, e, and f were 9 mm, 38 mm, and 2 mm, respectively.

厚さが200μmであるLi箔の18mgを、負極で用いたものと同様の、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した銅箔(厚みが10μm、貫通孔の直径が0.1mm、気孔率が47%)に圧着し、図2に示す負極と同様の大きさになるようトムソン刃で打ち抜いて、第3電極とした。 A copper foil having a through-hole penetrating 18 mg of Li foil having a thickness of 200 μm from one surface to the other surface, similar to that used in the negative electrode (thickness is 10 μm, and the diameter of the through-hole is 0.1 mm). 1 mm and the porosity is 47%), and punched out with a Thomson blade so as to have the same size as the negative electrode shown in FIG.

<電池の組み立て>
負極集電体の片面にLi箔を圧着した第3電極2枚、負極集電体の片面に負極合剤層を形成した電池用負極2枚、負極集電体の両面に負極合剤層を形成した電池用負極16枚、および正極集電体の両面に正極合剤層を形成した電池用正極17枚を用いて積層電極体を形成した。積層電極体では、図3に示す通り、上下の両端を第3電極31として、それぞれの集電体が外側を向くように配置し、それらの間にPE製セパレータ(厚み12μm、ガーレー値150sec/100cc)を4枚配置して緩衝層32を設けた。なお、セパレータ4枚からなる緩衝層のガーレー値は600sec/100ccであった。さらに負極集電体の片面に負極合剤層を形成した電池用負極33と、正極集電体の両面に正極合剤層を形成した電池用正極10と、両面に負極合剤層を形成した電池用負極20とを交互に配置し、各正極と各負極との間にはPE製セパレータ34(厚み12μm)を1枚介在させ、正極同士のタブ部、負極同士のタブ部と第3電極のタブ部を、それぞれ溶接して積層電極体を作製した。そして、前記積層電極体が収まるように窪みを形成した厚み:0.15mm、幅:34mm、高さ:50mmのアルミニウムラミネートフィルムの、前記窪みに前記積層電極体を挿入し、その上に前記と同じサイズのアルミニウムラミネートフィルムを置いて、両アルミニウムラミネートフィルムの3辺を熱溶着した。そして、両アルミニウムラミネートフィルムの残りの1辺から非水電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの体積比3:7の混合溶媒に、LiPFを1mol/lの濃度で溶解させ、更にビニレンカーボネートを3質量%となる量で添加した溶液)を注入した。その後、両アルミニウムラミネートフィルムの前記残りの1辺を真空熱封止して、図4に示す外観で、図5に示す断面構造のリチウムイオン二次電池を作製した。
<Battery assembly>
Two third electrodes with Li foil bonded to one side of the negative electrode current collector, two negative electrodes for a battery with a negative electrode mixture layer formed on one side of the negative electrode current collector, and a negative electrode mixture layer on both sides of the negative electrode current collector A laminated electrode body was formed using 16 formed negative electrodes for a battery and 17 positive electrodes for a battery in which a positive electrode mixture layer was formed on both surfaces of a positive electrode current collector. In the laminated electrode body, as shown in FIG. 3, the upper and lower ends are arranged as third electrodes 31 so that the respective current collectors face outward, and a PE separator (thickness 12 μm, Gurley value 150 sec / sec) is placed between them. 100 cc) are arranged to provide a buffer layer 32. The Gurley value of the buffer layer composed of 4 separators was 600 sec / 100 cc. Furthermore, the negative electrode 33 for a battery in which a negative electrode mixture layer was formed on one side of the negative electrode current collector, the positive electrode 10 for a battery in which a positive electrode mixture layer was formed on both sides of the positive electrode current collector, and the negative electrode mixture layer were formed on both sides. The battery negative electrodes 20 are alternately arranged, and one PE separator 34 (thickness 12 μm) is interposed between each positive electrode and each negative electrode. The tab portion between the positive electrodes, the tab portion between the negative electrodes, and the third electrode Each of the tab portions was welded to produce a laminated electrode body. And the said laminated electrode body is inserted in the said hollow of the aluminum laminate film of thickness: 0.15mm, width: 34mm, and height: 50mm which formed the hollow so that the said laminated electrode body might be accommodated, and said and above An aluminum laminate film of the same size was placed and three sides of both aluminum laminate films were heat-welded. Then, from the remaining one side of both aluminum laminate films, LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l in a non-aqueous electrolyte (a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 3: 7), and vinylene carbonate was further added. The solution added in an amount of 3% by mass) was injected. Thereafter, the remaining one side of both aluminum laminate films was vacuum heat sealed to produce a lithium ion secondary battery having the appearance shown in FIG. 4 and the cross-sectional structure shown in FIG.

ここで、図4および図5について説明すると、図4はリチウムイオン二次電池を模式的に表す平面図であり、図5は、図4のI−I線断面図である。非水二次電池100は、2枚のアルミニウムラミネートフィルムで構成したアルミニウムラミネートフィルム外装体101内に、正極と負極とをセパレータを介して積層して構成した積層電極体102と、非水電解液(図示しない)とを収容しており、アルミニウムラミネートフィルム外装体101は、その外周部において、上下のアルミニウムラミネートフィルムを熱融着することにより封止されている。なお、図5では、図面が煩雑になることを避けるために、アルミニウムラミネートフィルム外装体101を構成している各層や、積層電極体を構成している正極、負極およびセパレータを区別して示していない。 Here, FIG. 4 and FIG. 5 will be described. FIG. 4 is a plan view schematically showing a lithium ion secondary battery, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. The nonaqueous secondary battery 100 includes a laminated electrode body 102 constituted by laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator in an aluminum laminated film outer package 101 constituted by two aluminum laminated films, and a nonaqueous electrolytic solution. (Not shown) is housed, and the aluminum laminate film outer package 101 is sealed by heat-sealing the upper and lower aluminum laminate films at the outer peripheral portion thereof. In addition, in FIG. 5, in order to avoid that drawing becomes complicated, each layer which comprises the aluminum laminate film exterior body 101, and the positive electrode, negative electrode, and separator which are comprising the laminated electrode body are not distinguished and shown. .

積層電極体102の有する各正極は、タブ部同士を溶接して一体化し、この溶接したタブ部の一体化物を電池100内で正極外部端子103と接続しており、また、図示していないが、積層電極体102の有する各負極も、タブ部同士を溶接して一体化し、この溶接したタブ部の一体化物を電池100内で負極外部端子104と接続している。そして、正極外部端子103および負極外部端子104は、外部の機器などと接続可能なように、片端側をアルミニウムラミネートフィルム外装体101の外側に引き出している。
以上通り作製したリチウムイオン二次電池を、45℃の恒温槽内で1週間保管した。
Each positive electrode of the laminated electrode body 102 is integrated by welding the tab portions together, and the integrated product of the welded tab portions is connected to the positive electrode external terminal 103 in the battery 100, although not shown. The negative electrodes of the laminated electrode body 102 are also integrated by welding the tab portions together, and the integrated product of the welded tab portions is connected to the negative electrode external terminal 104 in the battery 100. The positive electrode external terminal 103 and the negative electrode external terminal 104 are drawn out to the outside of the aluminum laminate film exterior body 101 so that they can be connected to an external device or the like.
The lithium ion secondary battery produced as described above was stored in a constant temperature bath at 45 ° C. for 1 week.

(実施例2〜9)
表1に示す材料Sおよび黒鉛を、表2に示す質量比率で混合した負極活物質を用い、表3に示すセパレータの枚数でガーレー値を調整した緩衝層を用いた以外は、すべて実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
(Examples 2-9)
Example 1 except that a negative electrode active material obtained by mixing the material S and graphite shown in Table 1 at a mass ratio shown in Table 2 and using a buffer layer whose Gurley value was adjusted by the number of separators shown in Table 3 was used. In the same manner, a lithium ion secondary battery was produced.

(実施例10)
実施例5で作製した負極合剤用ペーストを、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した銅箔(厚みが8μm、貫通孔の直径が0.3mm、気孔率が17%)の片面または両面に塗布し乾燥を行って、銅箔の片面または両面に負極合剤層を形成し、プレス処理を行って負極合剤層の密度を1.4g/cmに調整した後に所定の大きさで切断して、帯状の負極を得た。以下、実施例5と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 10)
Copper foil having a through-hole penetrating the negative electrode mixture paste prepared in Example 5 from one surface to the other surface (thickness is 8 μm, diameter of the through-hole is 0.3 mm, porosity is 17%) Is applied to one side or both sides of the copper foil and dried to form a negative electrode mixture layer on one side or both sides of the copper foil, and press treatment is performed to adjust the density of the negative electrode mixture layer to 1.4 g / cm 3. A strip-shaped negative electrode was obtained. Thereafter, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 5.

(実施例11)
実施例5で作製した負極合剤用ペーストを、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した銅箔(厚みが13μm、貫通孔の直径が0.1mm、気孔率が60%)の片面または両面に塗布し乾燥を行って、銅箔の片面または両面に負極合剤層を形成し、プレス処理を行って負極合剤層の密度を1.4g/cmに調整した後に所定の大きさで切断して、帯状の負極を得た。以下、実施例5と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 11)
Copper foil having a through hole penetrating the negative electrode mixture paste prepared in Example 5 from one surface to the other surface (thickness is 13 μm, diameter of the through hole is 0.1 mm, porosity is 60%) Is applied to one side or both sides of the copper foil and dried to form a negative electrode mixture layer on one side or both sides of the copper foil, and press treatment is performed to adjust the density of the negative electrode mixture layer to 1.4 g / cm 3. A strip-shaped negative electrode was obtained. Thereafter, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 5.

(比較例1)
実施例1で作製した負極合剤用ペーストを、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有した銅箔(厚みが8μm、貫通孔の直径が0.3mm、気孔率が17%)の片面または両面に塗布し乾燥を行って、銅箔の片面または両面に負極合剤層を形成し、プレス処理を行って負極合剤層の密度を1.4g/cmに調整した後に所定の大きさで切断して、帯状の負極を得た。緩衝層として用いるセパレータの枚数および緩衝層のガーレー値を表3に示す通りに調整した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
Copper foil having a through-hole penetrating the negative electrode mixture paste prepared in Example 1 from one surface to the other surface (thickness is 8 μm, diameter of the through-hole is 0.3 mm, porosity is 17%) Is applied to one side or both sides of the copper foil and dried to form a negative electrode mixture layer on one side or both sides of the copper foil, and press treatment is performed to adjust the density of the negative electrode mixture layer to 1.4 g / cm 3. A strip-shaped negative electrode was obtained. A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the number of separators used as the buffer layer and the Gurley value of the buffer layer were adjusted as shown in Table 3.

(比較例2、3)
緩衝層として用いるセパレータの枚数および緩衝層のガーレー値を表3に示す通りに調整した以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Examples 2 and 3)
A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the number of separators used as the buffer layer and the Gurley value of the buffer layer were adjusted as shown in Table 3.

<最外の負極合剤層の脱落と残存Liの有無>
実施例および比較例の各リチウムイオン二次電池について、45℃の恒温槽内で1週間保管後、アルゴングローブボックス中で解体し、第3電極のLiの消失と、負極合剤層の脱落の有無を観察した。各電池の評価結果を表4に示す。
<Extraction of outermost negative electrode mixture layer and presence / absence of residual Li>
About each lithium ion secondary battery of an Example and a comparative example, after storing for one week in a 45 degreeC thermostat, it disassembled in an argon glove box, loss | disappearance of Li of a 3rd electrode, and removal of a negative mix layer The presence or absence was observed. Table 4 shows the evaluation results of each battery.

<正極活物質中のLi量測定>
実施例および比較例の各リチウムイオン二次電池(脱落の有無を観察したものとは別の電池)について、60℃の恒温槽で24時間保管したリチウムイオン二次電池を、0.1Cの放電電流レートで電圧が2.0Vに達するまで放電した。その後、グローブボックス内でアルミラミネートを解体し、正極のみを取り出した。取り出した正極をジエチルカーボネートで洗浄したのち、正極合剤層を掻き出し、前述したICP法により、LiとLi以外の金属の組成比率(Li/M)を算出した。結果を表4に示す。
<Measurement of Li content in positive electrode active material>
About each lithium ion secondary battery of Example and Comparative Example (battery different from those observed for the presence or absence of dropping), a lithium ion secondary battery stored for 24 hours in a constant temperature bath at 60 ° C. was discharged at 0.1 C. The battery was discharged until the voltage reached 2.0 V at the current rate. Thereafter, the aluminum laminate was disassembled in the glove box, and only the positive electrode was taken out. The positive electrode taken out was washed with diethyl carbonate, the positive electrode mixture layer was scraped out, and the composition ratio (Li / M) of metals other than Li and Li was calculated by the ICP method described above. The results are shown in Table 4.

Figure 2017120746
Figure 2017120746

Figure 2017120746
Figure 2017120746

Figure 2017120746
Figure 2017120746



Figure 2017120746
Figure 2017120746
























10 正極
11 正極合剤層
12 正極集電体
13 タブ部
20 負極
21 負極合剤層
22 負極集電体
23 タブ部
31 第3電極
32 緩衝層
33 負極(片面のみ合剤層)
34 セパレータ
100 リチウムイオン二次電池
101 金属ラミネートフィルム外装体
102 積層電極体
103 正極外部端子
104 負極外部端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode 11 Positive electrode mixture layer 12 Positive electrode collector 13 Tab part 20 Negative electrode 21 Negative electrode mixture layer 22 Negative electrode collector 23 Tab part 31 3rd electrode 32 Buffer layer 33 Negative electrode (mixture layer only on one side)
34 Separator 100 Lithium ion secondary battery 101 Metal laminate film exterior body 102 Laminated electrode body 103 Positive electrode external terminal 104 Negative electrode external terminal

Claims (6)

金属箔の少なくとも片方の面に合剤層を設けた正極および負極を、セパレータを介して積層した電極体を有するリチウムイオン二次電池の製造方法において、
前記金属箔は一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有しており、
前記負極は、負極活物質を主体とした負極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、
前記負極活物質は、Siを含む負極材料である材料Sを含有し、
前記負極中に含まれる全負極活物質の合計を100質量%とした場合、前記負極活物質として含まれる材料Sの含有率が少なくとも5質量%であり、
前記正極は、正極活物質としてLiとLi以外の金属Mで構成される金属酸化物を含む正極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、
Li源を含む第3電極を準備する工程と、
ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層を準備する工程と、
前記電極体における最外の負極と前記第3電極との間に、前記緩衝層をそれぞれと接するように配置する工程と、
前記負極と前記第3電極とを短絡させて、前記負極にLiイオンを導入する工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
In a method for producing a lithium ion secondary battery having an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode provided with a mixture layer on at least one surface of a metal foil are laminated via a separator,
The metal foil has a through-hole penetrating from one surface to the other surface,
The negative electrode is provided with a negative electrode mixture layer mainly composed of a negative electrode active material on at least one surface of a support made of a metal foil,
The negative electrode active material contains a material S that is a negative electrode material containing Si,
When the total of all the negative electrode active materials contained in the negative electrode is 100% by mass, the content of the material S contained as the negative electrode active material is at least 5% by mass,
The positive electrode is provided with a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of a metal M other than Li and Li as a positive electrode active material on at least one surface of a support made of a metal foil,
Preparing a third electrode containing a Li source;
Preparing a buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc;
Between the outermost negative electrode in the electrode body and the third electrode, the step of arranging the buffer layer in contact with each other;
A method of manufacturing a lithium ion secondary battery, comprising: short-circuiting the negative electrode and the third electrode to introduce Li ions into the negative electrode.
前記材料Sは、SiO(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である)を含む請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。 2. The method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the material S includes SiO x (wherein the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5). 負極に用いられる金属箔の気孔率が30〜55%である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。   The method for producing a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the metal foil used for the negative electrode has a porosity of 30 to 55%. 金属箔の少なくとも片方の面に合剤層を設けた正極および負極を、セパレータを介して積層した電極体を、外装体内に配置したリチウムイオン二次電池において、
前記金属箔は一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔を有しており、
前記負極は、負極活物質を主体とした負極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、
前記負極活物質は、Siを含む負極材料である材料Sを含有し、
前記負極中に含まれる全負極活物質の合計を100質量%とした場合、前記負極活物質として含まれる材料Sの含有率が少なくとも5質量%であり、
前記正極は、正極活物質としてLiとLi以外の金属Mで構成される金属酸化物を含む正極合剤層を、金属箔よりなる支持体の少なくとも一方の面に設けており、
前記電極体における最外の負極の負極合剤層は、ガーレー値が200〜800sec/100ccである緩衝層と接しており、
0.1Cの放電電流レートで電圧が2.0Vに達するまで放電した時の、前記正極活物質に含まれるLiとLi以外の金属Mとのモル比率(Li/M)が0.6〜1.05であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
In a lithium ion secondary battery in which an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode provided with a mixture layer on at least one surface of a metal foil are stacked via a separator is disposed in an exterior body,
The metal foil has a through-hole penetrating from one surface to the other surface,
The negative electrode is provided with a negative electrode mixture layer mainly composed of a negative electrode active material on at least one surface of a support made of a metal foil,
The negative electrode active material contains a material S that is a negative electrode material containing Si,
When the total of all the negative electrode active materials contained in the negative electrode is 100% by mass, the content of the material S contained as the negative electrode active material is at least 5% by mass,
The positive electrode is provided with a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of a metal M other than Li and Li as a positive electrode active material on at least one surface of a support made of a metal foil,
The negative electrode mixture layer of the outermost negative electrode in the electrode body is in contact with a buffer layer having a Gurley value of 200 to 800 sec / 100 cc,
When discharged at a discharge current rate of 0.1 C until the voltage reaches 2.0 V, the molar ratio (Li / M) between Li and metal M other than Li contained in the positive electrode active material is 0.6 to 1. .05, a lithium ion secondary battery.
前記材料Sは、SiO(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である)を含む請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 4, wherein the material S includes SiO x (wherein the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5). 負極に用いられる金属箔の気孔率が30〜55%である請求項4又は5に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 4 or 5, wherein the metal foil used for the negative electrode has a porosity of 30 to 55%.
JP2015257583A 2015-12-29 2015-12-29 Lithium ion secondary battery Pending JP2017120746A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015257583A JP2017120746A (en) 2015-12-29 2015-12-29 Lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015257583A JP2017120746A (en) 2015-12-29 2015-12-29 Lithium ion secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017120746A true JP2017120746A (en) 2017-07-06

Family

ID=59272573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015257583A Pending JP2017120746A (en) 2015-12-29 2015-12-29 Lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017120746A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832131A (en) * 2018-06-28 2018-11-16 清陶(昆山)新能源材料研究院有限公司 A kind of preparation method of lithium an- ode
WO2019220985A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 本田技研工業株式会社 Lithium ion secondary battery electrode
WO2020004453A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 株式会社ワイヤード Negative electrode for lithium ion battery, lithium ion battery using said negative electrode, and method for producing lithium ion battery
JP2021061136A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 イビデン株式会社 Lithium ion secondary battery, method of manufacturing lithium ion secondary battery and method for recovering capacity of lithium ion secondary battery
JP2021157900A (en) * 2020-03-26 2021-10-07 株式会社日立製作所 Lithium ion secondary battery

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019220985A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 本田技研工業株式会社 Lithium ion secondary battery electrode
JPWO2019220985A1 (en) * 2018-05-17 2021-05-27 本田技研工業株式会社 Electrodes for lithium-ion secondary batteries
JP7330177B2 (en) 2018-05-17 2023-08-21 本田技研工業株式会社 Electrodes for lithium-ion secondary batteries
CN108832131A (en) * 2018-06-28 2018-11-16 清陶(昆山)新能源材料研究院有限公司 A kind of preparation method of lithium an- ode
CN108832131B (en) * 2018-06-28 2021-08-27 苏州清陶新能源科技有限公司 Preparation method of lithium metal negative electrode
WO2020004453A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 株式会社ワイヤード Negative electrode for lithium ion battery, lithium ion battery using said negative electrode, and method for producing lithium ion battery
JP2021061136A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 イビデン株式会社 Lithium ion secondary battery, method of manufacturing lithium ion secondary battery and method for recovering capacity of lithium ion secondary battery
JP7332418B2 (en) 2019-10-04 2023-08-23 イビデン株式会社 Lithium ion secondary battery, method for manufacturing lithium ion secondary battery, and method for recovering capacity of lithium ion secondary battery
JP2021157900A (en) * 2020-03-26 2021-10-07 株式会社日立製作所 Lithium ion secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6491040B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP4868556B2 (en) Lithium secondary battery
JP5756063B2 (en) Non-aqueous secondary battery
JP7012647B2 (en) Lithium-ion secondary battery and its manufacturing method
JP5530353B2 (en) Porous membrane for separator, battery separator, battery electrode and manufacturing method thereof, and lithium secondary battery
KR102361368B1 (en) Lithium ion secondary battery
JPWO2015111710A1 (en) Non-aqueous secondary battery
JP2011243558A (en) Lithium secondary battery positive electrode and lithium secondary battery
US20170155167A1 (en) Lithium ion secondary battery and a method for producing the same
JP2016177977A (en) Electrode, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2017120746A (en) Lithium ion secondary battery
JP2017147054A (en) Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5566825B2 (en) Lithium secondary battery
JP2018006284A (en) Lithium ion secondary battery
US20230378471A1 (en) Binder that is composite of single-walled carbon nanotube and ptfe, and composition for producing electrode and secondary battery using same
JP2018113167A (en) Lithium ion secondary battery
JP6643174B2 (en) Manufacturing method of lithium ion secondary battery
JP2018078029A (en) Negative electrode and nonaqueous electrolyte power storage device
WO2016194589A1 (en) Lithium ion secondary battery
JP2017107839A (en) Lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP2017016944A (en) Lithium ion secondary battery
JP5658122B2 (en) Lithium secondary battery
JP2007157705A (en) Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using same, and method of manufacturing negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6571521B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP5785653B2 (en) Lithium secondary battery