JP2017130474A - Secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric power tool, and electronic apparatus - Google Patents

Secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric power tool, and electronic apparatus Download PDF

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洋樹 三田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery capable of achieving superior battery characteristics.SOLUTION: A secondary battery includes a positive electrode and a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. The positive electrode contains an electrode compound that stores and releases electrode reaction substance at electric potential of 4.5 V or more (relative to lithium electric potential). The nonaqueous electrolyte contains a silyl compound in which one or two or more silicon oxygen groups (SiR-O-: each of three Rs is any of a monovalent hydrocarbon group and a halogenation group) are combined with atom other than silicon.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本技術は、正極および負極と共に非水電解液を備えた二次電池、ならびにその二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器に関する。   The present technology relates to a secondary battery including a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, and an electronic device using the secondary battery.

近年、携帯電話機および携帯情報端末機器(PDA)などの多様な電子機器が広く普及しており、その電子機器のさらなる小型化、軽量化および長寿命化が要望されている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。   In recent years, various electronic devices such as mobile phones and personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and further downsizing, weight reduction, and long life of the electronic devices are desired. Accordingly, as a power source, development of a battery, in particular, a secondary battery that is small and lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress.

二次電池は、最近では、上記した電子機器に限らず、多様な用途への適用が検討されている。この用途の一例は、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パック、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システム、電動ドリルなどの電動工具である。   Recently, secondary batteries are not limited to the electronic devices described above, and are being studied for various uses. An example of this application is a battery pack that is detachably mounted on an electronic device, an electric vehicle such as an electric vehicle, an electric power storage system such as a household electric power server, and an electric tool such as an electric drill.

電池容量を得るためにさまざまな充放電原理を利用する二次電池が提案されているが、中でも、電極反応物質の吸蔵放出を利用する二次電池が注目されている。鉛電池およびニッケルカドミウム電池などよりも高いエネルギー密度が得られるからである。   Secondary batteries that use various charge / discharge principles have been proposed in order to obtain battery capacity. Among these, secondary batteries that use occlusion / release of electrode reactants have attracted attention. This is because higher energy density can be obtained than lead batteries and nickel cadmium batteries.

二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備えている。正極は、充放電反応に関与する正極活物質を含んでいると共に、負極は、充放電反応に関与する負極活物質を含んでいる。非水電解液は、非水溶媒および電解質塩を含んでいる。二次電池の構成は、電池特性に大きな影響を及ぼすため、その二次電池の構成に関しては、さまざまな検討がなされている。   The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte along with a positive electrode and a negative electrode. The positive electrode contains a positive electrode active material involved in the charge / discharge reaction, and the negative electrode contains a negative electrode active material involved in the charge / discharge reaction. The nonaqueous electrolytic solution includes a nonaqueous solvent and an electrolyte salt. Since the configuration of the secondary battery greatly affects the battery characteristics, various studies have been made on the configuration of the secondary battery.

具体的には、出力特性などを向上させるために、正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2 )などを用いていると共に、非水電解液の添加剤としてトリス(トリメチルシリル)ホスフィットなどを用いている(例えば、特許文献1〜4参照。)。 Specifically, in order to improve output characteristics, lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or the like is used as a positive electrode active material, and tris (trimethylsilyl) phosphite is used as an additive for a non-aqueous electrolyte. (For example, refer to Patent Documents 1 to 4.)

特開2001−283908号公報JP 2001-283908 A 特開2007−123097号公報JP 2007-123097 A 特開2008−130544号公報JP 2008-130544 A 特開2013−229341号公報JP 2013-229341 A

電子機器などは、益々、高性能化および多機能化している。これに伴い、電子機器などの使用頻度は増加しているため、二次電池は頻繁に充放電される傾向にある。よって、二次電池の電池特性に関しては、未だ改善の余地がある。   Electronic devices and the like are becoming more sophisticated and multifunctional. Accordingly, the usage frequency of electronic devices and the like is increasing, and therefore secondary batteries tend to be charged and discharged frequently. Therefore, there is still room for improvement regarding the battery characteristics of the secondary battery.

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電池特性を得ることが可能な二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器を提供することにある。   The present technology has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a secondary battery, a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, and an electronic device that can obtain excellent battery characteristics. There is.

本技術の二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備えたものである。(A)正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含む。(B)負極は、炭素材料を含む。(C)非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む。 The secondary battery of the present technology includes a non-aqueous electrolyte along with a positive electrode and a negative electrode. (A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or higher (vs. lithium potential). (B) The negative electrode includes a carbon material. (C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three Rs is a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. .) Includes silyl compounds bonded to atoms other than silicon.

本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器は、二次電池を備え、その二次電池が上記した本技術の二次電池と同様の構成を有するものである。   The battery pack, the electric vehicle, the power storage system, the electric tool, or the electronic device of the present technology includes a secondary battery, and the secondary battery has the same configuration as the secondary battery of the present technology described above.

ここで、シリル化合物の種類は、1または2以上のケイ素酸素含有基がケイ素以外の原子に結合された構造を含む化合物であれば、特に限定されない。「1価の炭化水素基」とは、炭素(C)および水素(H)により形成される1価の基の総称である。この1価の炭化水素基は、直鎖状でもよいし、1または2以上の側鎖を有する分岐状でもよい。また、1価の炭化水素基は、炭素間多重結合を含まない飽和炭化水素基でもよいし、1または2以上の炭素間多重結合を含む不飽和炭化水素基でもよい。この炭素間多重結合は、炭素間二重結合(>C=C<)および炭素間三重結合(−C≡C−)のうちの一方または双方である。「ハロゲン化基」とは、上記した1価の炭化水素基のうちの1または2以上の水素基(−H)がハロゲン基により置換された基である。このハロゲン基の種類は、ハロゲン元素からなる基のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。   Here, the kind of silyl compound is not particularly limited as long as it is a compound having a structure in which one or two or more silicon oxygen-containing groups are bonded to atoms other than silicon. The “monovalent hydrocarbon group” is a general term for monovalent groups formed by carbon (C) and hydrogen (H). The monovalent hydrocarbon group may be linear or branched having one or more side chains. The monovalent hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group that does not contain a carbon-carbon multiple bond or an unsaturated hydrocarbon group that contains one or more carbon-carbon multiple bonds. This carbon-carbon multiple bond is one or both of a carbon-carbon double bond (> C═C <) and a carbon-carbon triple bond (—C≡C—). The “halogenated group” is a group in which one or two or more hydrogen groups (—H) in the above-described monovalent hydrocarbon group are substituted with a halogen group. The type of the halogen group is not particularly limited as long as it is any one type or two or more types of groups consisting of halogen elements.

本技術の二次電池によれば、正極が上記した電極化合物を含んでいると共に、非水電解液が上記したシリル化合物を含んでいるので、優れた電池特性を得ることができる。また、本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器においても、同様の効果を得ることができる。   According to the secondary battery of the present technology, since the positive electrode includes the above-described electrode compound and the non-aqueous electrolyte includes the above-described silyl compound, excellent battery characteristics can be obtained. Moreover, the same effect can be acquired also in the battery pack of this technique, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, or an electronic device.

本技術の一実施形態の二次電池(円筒型)の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery (cylindrical type) of one Embodiment of this technique. 図1に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body shown in FIG. 本技術の一実施形態の他の二次電池(ラミネートフィルム型)の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the other secondary battery (laminate film type) of one Embodiment of this technique. 図3に示した巻回電極体のIV−IV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line of the wound electrode body shown in FIG. 二次電池の適用例(電池パック:単電池)の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the application example (battery pack: single cell) of a secondary battery. 図5に示した電池パックの構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the battery pack shown in FIG. 二次電池の適用例(電池パック:組電池)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (battery pack: assembled battery) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電動車両)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric vehicle) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電力貯蔵システム)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric power storage system) of a secondary battery. 二次電池の適用例(電動工具)の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the application example (electric tool) of a secondary battery.

以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.二次電池
1−1.円筒型
1−2.ラミネートフィルム型
2.二次電池の用途
2−1.電池パック(単電池)
2−2.電池パック(組電池)
2−3.電動車両
2−4.電力貯蔵システム
2−5.電動工具
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. Secondary battery 1-1. Cylindrical type 1-2. Laminated film type 2. Use of secondary battery 2-1. Battery pack (single cell)
2-2. Battery pack (assembled battery)
2-3. Electric vehicle 2-4. Electric power storage system 2-5. Electric tool

<1.二次電池>
まず、本技術の一実施形態の二次電池について説明する。
<1. Secondary battery>
First, a secondary battery according to an embodiment of the present technology will be described.

<1−1.円筒型>
図1および図2のそれぞれは、本技術の一実施形態の二次電池の断面構成を表しており、図2では、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大している。
<1-1. Cylindrical type>
Each of FIGS. 1 and 2 represents a cross-sectional configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present technology. In FIG. 2, a part of the wound electrode body 20 illustrated in FIG. 1 is enlarged.

[二次電池の全体構成]
ここで説明する二次電池は、例えば、電極反応物質であるリチウムの吸蔵放出により負極22の容量が得られるリチウムイオン二次電池である。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery described here is, for example, a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode 22 is obtained by occlusion / release of lithium as an electrode reactant.

この二次電池は、例えば、いわゆる円筒型の二次電池であり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、巻回電極体20と、一対の絶縁板12,13とが収納されている。巻回電極体20は、例えば、セパレータ23を介して正極21と負極22とが積層されてから巻回されたものである。   The secondary battery is, for example, a so-called cylindrical secondary battery, and a wound electrode body 20 and a pair of insulating plates 12 and 13 are accommodated in a substantially hollow cylindrical battery can 11. . The wound electrode body 20 is wound, for example, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated via the separator 23.

電池缶11は、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有しており、例えば、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)およびそれらの合金などのうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。この電池缶11の表面には、ニッケル(Ni)などが鍍金されていてもよい。一対の絶縁板12,13は、巻回電極体20を挟むと共にその巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。   The battery can 11 has a hollow structure in which one end is closed and the other end is opened. For example, any one of iron (Fe), aluminum (Al), and alloys thereof is used. Or it is formed by two or more types. Nickel (Ni) or the like may be plated on the surface of the battery can 11. The pair of insulating plates 12 and 13 are arranged so as to sandwich the wound electrode body 20 and to extend perpendicularly to the wound peripheral surface.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子(PTC素子)16がガスケット17を介してかしめられているため、その電池缶11は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により形成されている。安全弁機構15および熱感抵抗素子16は、電池蓋14の内側に設けられており、その安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されている。この安全弁機構15では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上になると、ディスク板15Aが反転する。これにより、電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続が切断される。大電流に起因する異常な発熱を防止するために、熱感抵抗素子16の抵抗は、温度の上昇に応じて増加する。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により形成されており、そのガスケット17の表面には、アスファルトなどが塗布されていてもよい。   Since the battery lid 14, the safety valve mechanism 15 and the heat sensitive resistance element (PTC element) 16 are caulked through the gasket 17 at the open end of the battery can 11, the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is formed of the same material as the battery can 11, for example. The safety valve mechanism 15 and the thermal resistance element 16 are provided inside the battery lid 14, and the safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the thermal resistance element 16. In the safety valve mechanism 15, the disk plate 15 </ b> A is reversed when the internal pressure becomes a certain level or more due to an internal short circuit or external heating. Thereby, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut. In order to prevent abnormal heat generation due to a large current, the resistance of the heat sensitive resistor 16 increases as the temperature rises. The gasket 17 is formed of, for example, an insulating material, and asphalt or the like may be applied to the surface of the gasket 17.

巻回電極体20の中心には、例えば、センターピン24が挿入されている。ただし、センターピン24は、巻回電極体20の中心に挿入されていなくてもよい。正極21には、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成された正極リード25が接続されていると共に、負極22には、例えば、ニッケルなどの導電性材料により形成された負極リード26が接続されている。正極リード25は、安全弁機構15に溶接などされていると共に、電池蓋14と電気的に接続されている。負極リード26は、電池缶11に溶接などされており、その電池缶11と電気的に接続されている。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. However, the center pin 24 may not be inserted into the center of the wound electrode body 20. For example, a positive electrode lead 25 formed of a conductive material such as aluminum is connected to the positive electrode 21, and a negative electrode lead 26 formed of a conductive material such as nickel is connected to the negative electrode 22. ing. The positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15 and is electrically connected to the battery lid 14. The negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11 and is electrically connected to the battery can 11.

[正極]
正極21は、正極集電体21Aの片面または両面に正極活物質層21Bを有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。
[Positive electrode]
The positive electrode 21 has a positive electrode active material layer 21B on one surface or both surfaces of a positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of a conductive material such as aluminum, nickel, or stainless steel, for example.

正極活物質層21Bは、正極活物質を含んでいる。ただし、正極活物質層21Bは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などの他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The positive electrode active material layer 21B contains a positive electrode active material. However, the positive electrode active material layer 21B may further include any one kind or two or more kinds of other materials such as a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent.

正極活物質は、電極反応物質を吸蔵放出可能である正極材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。具体的には、正極材料は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物(以下、「高電位材料」という。)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。   The positive electrode active material includes any one kind or two or more kinds of positive electrode materials capable of occluding and releasing the electrode reactant. Specifically, the positive electrode material is any one or two of electrode compounds that occlude and release electrode reactants (hereinafter, referred to as “high potential material”) at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential). Includes more than one kind.

正極材料が高電位材料を含んでいるのは、充電時において正極材料から放出される電極反応物質の量が増大するため、高い電池容量が得られるからである。なお、「電極反応物質」とは、電極反応に関与する物質であり、例えば、リチウムの吸蔵放出により容量が得られるリチウムイオン二次電池では、リチウムである。   The reason why the positive electrode material contains the high potential material is that the amount of the electrode reactant released from the positive electrode material during charging increases, so that a high battery capacity can be obtained. The “electrode reactant” is a substance involved in the electrode reaction. For example, in a lithium ion secondary battery in which capacity is obtained by occlusion and release of lithium, it is lithium.

高電位材料の種類は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出できる材料であれば、特に限定されない。この範囲の電位において高電位材料が電極反応物質を吸蔵放出可能であるのは、正極21(正極活物質)の反応性に起因する電解液の分解反応が抑制されるため、充放電を繰り返しても電池容量の低下が抑制されるからである。   The type of the high potential material is not particularly limited as long as it is a material that can occlude and release the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (versus lithium potential). The reason why the high potential material can occlude and release the electrode reactant in this range of potential is that the decomposition reaction of the electrolytic solution due to the reactivity of the positive electrode 21 (positive electrode active material) is suppressed, so that charging and discharging are repeated. This is because a decrease in battery capacity is suppressed.

この高電位材料の種類は、例えば、電極反応物質としてリチウムを吸蔵放出可能である材料のうちのいずれか1種類または2種類以上である。より具体的には、高電位材料は、例えば、リチウムと1種類または2種類以上の他の元素とを構成元素として含む酸化物である。   The kind of the high potential material is, for example, any one kind or two kinds or more of materials capable of occluding and releasing lithium as an electrode reactant. More specifically, the high potential material is, for example, an oxide containing lithium and one or more other elements as constituent elements.

中でも、高電位材料は、式(1)〜式(3)のそれぞれで表される化合物(リチウム含有化合物)のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。容易に入手(合成)可能であると共に、高いエネルギー密度が得られるからである。   Especially, it is preferable that a high potential material is any 1 type in the compound (lithium containing compound) represented by each of Formula (1)-Formula (3), or 2 or more types. This is because it can be easily obtained (synthesized) and a high energy density can be obtained.

Li1+a (Mnb Coc Ni1-b-c 1-a M1d 2-e ・・・(1)
(M1は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(マンガン(Mn)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)を除く。)のうちの少なくとも1種である。a〜eは、0<a<0.25、0.3≦b<0.7、0≦c<1−b、0≦d≦1および0≦e≦1を満たす。)
Li 1 + a (Mn b Co c Ni 1-bc ) 1-a M1 d O 2-e (1)
(M1 is at least one of elements belonging to Group 2 to Group 15 of the long-period periodic table (excluding manganese (Mn), cobalt (Co) and nickel (Ni)). 0 <a <0.25, 0.3 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1-b, 0 ≦ d ≦ 1, and 0 ≦ e ≦ 1.)

Lif Ni1-g-h Mng M2h 2-i j ・・・(2)
(M2は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(ニッケルおよびマンガンを除く。)のうちの少なくとも1種である。Xは、長周期型周期表の16族および17族に属する元素(酸素(O)を除く。)のうちの少なくとも1種である。f〜jは、0≦f≦1.5、0≦g≦1、0≦h≦1、−0.1≦i≦0.2および0≦j≦0.2を満たす。)
Li f Ni 1-gh Mn g M2 h O 2-i X j (2)
(M2 is at least one of elements (excluding nickel and manganese) belonging to Groups 2 to 15 of the long-period periodic table. X represents groups 16 and 17 of the long-period periodic table. It is at least one of the elements belonging to (except oxygen (O)), and f to j are 0 ≦ f ≦ 1.5, 0 ≦ g ≦ 1, 0 ≦ h ≦ 1, −0.1 ≦. i ≦ 0.2 and 0 ≦ j ≦ 0.2 are satisfied.)

LiM3k Mn2-k 4 ・・・(3)
(M3は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(マンガンを除く。)のうちの少なくとも1種である。kは、0<k≦1を満たす。)
LiM3 k Mn 2-k O 4 (3)
(M3 is at least one element selected from Group 2 to Group 15 of the long-period periodic table (excluding manganese). K satisfies 0 <k ≦ 1.)

式(1)に示したリチウム含有化合物(以下、「第1リチウム含有化合物」という。)は、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物である。   The lithium-containing compound represented by the formula (1) (hereinafter referred to as “first lithium-containing compound”) is a lithium composite oxide having a layered rock salt type crystal structure.

第1リチウム含有化合物は、aが取り得る値の範囲から明らかなように、いわゆるリチウムリッチである。この第1リチウム含有化合物は、bおよびcが取り得る値の範囲から明らかなように、リチウムと共にマンガンおよびニッケルを構成元素として含んでいる。なお、第1リチウム含有化合物は、コバルトおよび他の元素(M1)のそれぞれを構成元素として含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。   The first lithium-containing compound is so-called lithium rich, as is apparent from the range of values that a can take. This first lithium-containing compound contains manganese and nickel as constituent elements together with lithium, as is apparent from the range of values that b and c can take. The first lithium-containing compound may or may not contain cobalt and another element (M1) as constituent elements.

M1の種類は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。ただし、マンガン、コバルトおよびニッケルは、M1の候補から除かれる。   The type of M1 is not particularly limited as long as it is any one type or two or more types of elements belonging to Groups 2 to 15 of the long-period periodic table. However, manganese, cobalt and nickel are excluded from candidates for M1.

M1の具体例は、ニッケル、コバルト、マグネシウム(Mg)、アルミニウム、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)、ケイ素(Si)およびバリウム(Ba)のうちのいずれか1種類または2種類以上である。   Specific examples of M1 are nickel, cobalt, magnesium (Mg), aluminum, boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron, copper (Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W), silicon (Si) and barium (Ba) is there.

中でも、M1は、ニッケル、コバルト、クロム、鉄および銅のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高いエネルギー密度が得られるからである。   Especially, it is preferable that M1 is any 1 type or 2 types or more among nickel, cobalt, chromium, iron, and copper. This is because a higher energy density can be obtained.

第1リチウム含有化合物の具体例は、Li1.2 (Mn0.5 Ni0.5 0.8 2 、Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.130.852 およびLi1.13(Mn0.6 Ni0.2 Co0.2 0.87Al0.012 などである。ただし、第1リチウム含有化合物の具体例は、上記以外の化合物でもよい。 Specific examples of the first lithium-containing compound include Li 1.2 (Mn 0.5 Ni 0.5 ) 0.8 O 2 , Li 1.15 (Mn 0.65 Ni 0.22 Co 0.13 ) 0.85 O 2 and Li 1.13 (Mn 0.6 Ni 0.2 Co 0.2 ) 0.87 Al 0.01 O 2 etc. However, specific examples of the first lithium-containing compound may be compounds other than those described above.

式(2)に示したリチウム含有化合物(以下、「第2リチウム含有化合物」という。)は、上記した第1リチウム含有化合物と同様に、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物である。   The lithium-containing compound represented by the formula (2) (hereinafter referred to as “second lithium-containing compound”) is a lithium composite oxide having a layered rock-salt type crystal structure, similar to the first lithium-containing compound described above. .

第2リチウム含有化合物は、fが取り得る値の範囲から明らかなように、リチウムリッチになり得る。この第2リチウム含有化合物は、gおよびhのそれぞれが取り得る値の範囲から明らかなように、ニッケル、マンガンおよび他の元素(M2)のそれぞれを構成元素として含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。また、第2リチウム含有化合物は、jが取り得る値の範囲から明らかなように、他の元素(X)を構成元素として含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。   The second lithium-containing compound can be lithium-rich, as is apparent from the range of values that f can take. As is apparent from the range of values that each of g and h can take, this second lithium-containing compound may or may contain nickel, manganese, and other elements (M2) as constituent elements. It does not have to be. Further, as is apparent from the range of values that j can take, the second lithium-containing compound may or may not contain another element (X) as a constituent element.

M2の種類は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。ただし、ニッケルおよびマンガンは、M2の候補から除かれる。   The type of M2 is not particularly limited as long as it is any one type or two or more types of elements belonging to Groups 2 to 15 of the long-period periodic table. However, nickel and manganese are excluded from M2 candidates.

M2の具体例は、コバルト、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウム、タングステン、ケイ素およびバリウムのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   Specific examples of M2 are cobalt, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, zirconium, molybdenum, tin, calcium, strontium, tungsten, silicon, and barium. More than types.

中でも、M2は、コバルト、クロム、鉄および銅のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高いエネルギー密度が得られるからである。   Especially, it is preferable that M2 is any one type in cobalt, chromium, iron, and copper, or two types or more. This is because a higher energy density can be obtained.

Xの種類は、長周期型周期表の16族および17族に属する元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。ただし、酸素は、Xの候補から除かれる。   The type of X is not particularly limited as long as it is any one type or two or more types of elements belonging to Group 16 and Group 17 of the long-period periodic table. However, oxygen is excluded from X candidates.

Xの具体例は、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)およびヨウ素(I)のうちのいずれか1種類または2種類以上である。   Specific examples of X are one or more of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I).

中でも、Xは、ハロゲン元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましく、フッ素であることがより好ましい。より高いエネルギー密度が得られるからである。   Among these, X is preferably one or more of halogen elements, and more preferably fluorine. This is because a higher energy density can be obtained.

なお、fは、0≦f≦1.5を満たしていれば特に限定されないが、中でも、0<f≦1.5を満たしていることが好ましい。第2リチウム含有化合物がリチウムリッチになるため、より高いエネルギー密度が得られるからである。   Note that f is not particularly limited as long as 0 ≦ f ≦ 1.5 is satisfied, but among them, it is preferable that 0 <f ≦ 1.5 is satisfied. This is because a higher energy density can be obtained because the second lithium-containing compound becomes lithium-rich.

または、hは、0≦h≦1を満たしていれば特に限定されないが、中でも、0≦h<1を満たしていることが好ましい。第2リチウム含有化合物がニッケルおよびマンガンのうちの一方または双方を構成元素として含むため、より高いエネルギー密度が得られるからである。   Alternatively, h is not particularly limited as long as 0 ≦ h ≦ 1 is satisfied, but among them, it is preferable to satisfy 0 ≦ h <1. This is because since the second lithium-containing compound contains one or both of nickel and manganese as constituent elements, a higher energy density can be obtained.

第2リチウム含有化合物の具体例は、LiCoO2 、Li(Ni0.5 Co0.2 Mn0.3 )O2 およびLi(Ni0.33Co0.33Mn0.33)O2 などである。ただし、第2リチウム含有化合物の具体例は、上記以外の化合物でもよい。 Specific examples of the second lithium-containing compound include LiCoO 2 , Li (Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 ) O 2, and Li (Ni 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 ) O 2 . However, specific examples of the second lithium-containing compound may be compounds other than those described above.

式(3)に示したリチウム含有化合物(以下、「第3リチウム含有化合物」という。)は、スピネル型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物である。   The lithium-containing compound represented by the formula (3) (hereinafter referred to as “third lithium-containing compound”) is a lithium composite oxide having a spinel crystal structure.

第3リチウム含有化合物は、kが取り得る値の範囲から明らかなように、マンガンと共に他の元素(M3)を構成元素として含んでいる。   As is apparent from the range of values that k can take, the third lithium-containing compound contains other elements (M3) as constituent elements together with manganese.

M3の種類は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素のうちのいずれか1種類または2種類以上であれば、特に限定されない。ただし、マンガンは、M3の候補から除かれる。   The type of M3 is not particularly limited as long as it is any one or more of elements belonging to Groups 2 to 15 of the long-period periodic table. However, manganese is excluded from candidates for M3.

M3の具体例は、ニッケル、コバルト、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウム、タングステン、ケイ素およびバリウムのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   A specific example of M3 is any one of nickel, cobalt, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, zirconium, molybdenum, tin, calcium, strontium, tungsten, silicon, and barium. Or two or more types.

中でも、M3は、ニッケル、コバルト、クロム、鉄および銅のうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高いエネルギー密度が得られるからである。   Especially, it is preferable that M3 is any one type in nickel, cobalt, chromium, iron, and copper, or two types or more. This is because a higher energy density can be obtained.

第3リチウム含有化合物の具体例は、Li(Mn1.5 Ni0.5 )O4 およびLiCoMnO4 などである。ただし、第3リチウム含有化合物の具体例は、上記以外の化合物でもよい。 Specific examples of the third lithium-containing compound include Li (Mn 1.5 Ni 0.5 ) O 4 and LiCoMnO 4 . However, specific examples of the third lithium-containing compound may be compounds other than those described above.

以下では、上記した第1リチウム含有化合物、第2リチウム含有化合物および第3リチウム含有化合物を「特定リチウム含有化合物」と総称する。   Hereinafter, the first lithium-containing compound, the second lithium-containing compound, and the third lithium-containing compound are collectively referred to as “specific lithium-containing compound”.

確認までに説明しておくと、正極材料が特定リチウム含有化合物を含む態様は、特に限定されない。   If it demonstrates before confirmation, the aspect in which positive electrode material contains a specific lithium containing compound is not specifically limited.

具体的には、正極材料は、第1リチウム含有化合物、第2リチウム含有化合物および第3リチウム含有化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいればよい。すなわち、正極材料は、第1リチウム含有化合物、第2リチウム含有化合物および第3リチウム含有化合物のうち、いずれか1種類だけを含んでいてもよいし、任意の組み合わせの2種類を含んでいてもよいし、3種類全てを含んでいてもよい。   Specifically, the positive electrode material only needs to contain one or more of the first lithium-containing compound, the second lithium-containing compound, and the third lithium-containing compound. That is, the positive electrode material may include only one of the first lithium-containing compound, the second lithium-containing compound, and the third lithium-containing compound, or may include two types of arbitrary combinations. It is also possible to include all three types.

また、正極材料は、第1リチウム含有化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。すなわち、正極材料は、第1リチウム含有化合物に該当する一連の化合物のうち、1種類の化合物だけを含んでいてもよいし、任意の組み合わせの2種類以上の化合物を含んでいてもよい。このことは、第2リチウム含有化合物および第3リチウム含有化合物のそれぞれに関しても同様である。   Moreover, the positive electrode material may include any one kind or two or more kinds of the first lithium-containing compounds. That is, the positive electrode material may include only one type of compound among a series of compounds corresponding to the first lithium-containing compound, or may include two or more types of compounds in any combination. The same applies to each of the second lithium-containing compound and the third lithium-containing compound.

なお、正極材料は、上記した特定リチウム含有化合物を含んでいれば、さらに、他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   In addition, as long as the positive electrode material contains the above-described specific lithium-containing compound, the positive electrode material may further include any one type or two or more types of other materials.

他の材料は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物およびリチウム遷移金属リン酸化合物などの他のリチウム含有化合物である。リチウム遷移金属複合酸化物とは、リチウムと1または2以上の遷移金属元素とを構成元素として含む酸化物である。ただし、特定リチウム含有化合物に該当する化合物は、リチウム遷移金属複合酸化物から除かれる。リチウム遷移金属リン酸化合物は、リチウムと1または2以上の遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物である。中でも、遷移金属元素は、ニッケル、コバルト、マンガンおよび鉄などのうちのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、Lix M11O2 またはLiy M12PO4 で表される。式中、M11およびM12は、1種類以上の遷移金属元素である。xおよびyの値は、充放電状態に応じて異なるが、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。 Other materials are other lithium-containing compounds such as, for example, lithium transition metal composite oxides and lithium transition metal phosphate compounds. The lithium transition metal composite oxide is an oxide containing lithium and one or more transition metal elements as constituent elements. However, compounds corresponding to the specific lithium-containing compound are excluded from the lithium transition metal composite oxide. The lithium transition metal phosphate compound is a phosphate compound containing lithium and one or more transition metal elements as constituent elements. Especially, it is preferable that a transition metal element is any one type in nickel, cobalt, manganese, iron, etc. or 2 types or more. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula thereof is represented by, for example, Li x M11O 2 or Li y M12PO 4 . In the formula, M11 and M12 are one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state, but are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウム遷移金属複合酸化物の具体例は、層状岩塩型の結晶構造を有するLiNiO2 などの他、スピネル型の結晶構造を有するLiMn2 4 などである。リチウム遷移金属リン酸化合物の具体例は、オリビン型の結晶構造を有するLiFePO4 およびLiFe1-u Mnu PO4 (u<1)などである。 Specific examples of the lithium transition metal complex oxide include LiNiO 2 having a layered rock salt type crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel type crystal structure. Specific examples of the lithium transition metal phosphate compound include LiFePO 4 and LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1) having an olivine type crystal structure.

また、他の材料は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物および導電性高分子などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンおよび硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンおよびポリチオフェンなどである。   Further, the other material is, for example, any one kind or two or more kinds of oxides, disulfides, chalcogenides, conductive polymers, and the like. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include sulfur, polyaniline, and polythiophene.

正極結着剤は、例えば、合成ゴムおよび高分子材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンおよびポリイミドなどである。この高分子材料として用いられるポリフッ化ビニリデンの結晶構造は、特に限定されない。   The positive electrode binder contains, for example, any one or more of synthetic rubber and polymer material. Examples of the synthetic rubber include styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene. Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride and polyimide. The crystal structure of polyvinylidene fluoride used as the polymer material is not particularly limited.

正極導電剤は、例えば、炭素材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケチェンブラックなどである。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料および導電性高分子などでもよい。   The positive electrode conductive agent contains, for example, any one or more of carbon materials. Examples of the carbon material include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. Note that the positive electrode conductive agent may be a metal material, a conductive polymer, or the like as long as the material has conductivity.

[負極]
負極22は、負極集電体22Aの片面または両面に負極活物質層22Bを有している。
[Negative electrode]
The negative electrode 22 has a negative electrode active material layer 22B on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 22A.

負極集電体22Aは、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料により形成されている。この負極集電体22Aの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体22Aに対する負極活物質層22Bの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層22Bと対向する領域において、負極集電体22Aの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法などである。この電解処理とは、電解槽中において電解法を用いて負極集電体22Aの表面に微粒子を形成することで、その負極集電体22Aの表面に凹凸を設ける方法である。電解法により作製された銅箔は、一般的に、電解銅箔と呼ばれている。   The negative electrode current collector 22A is formed of, for example, a conductive material such as copper, nickel, and stainless steel. The surface of the negative electrode current collector 22A is preferably roughened. This is because the so-called anchor effect improves the adhesion of the negative electrode active material layer 22B to the negative electrode current collector 22A. In this case, the surface of the negative electrode current collector 22A only needs to be roughened at least in a region facing the negative electrode active material layer 22B. The roughening method is, for example, a method of forming fine particles using electrolytic treatment. This electrolytic treatment is a method of forming irregularities on the surface of the negative electrode current collector 22A by forming fine particles on the surface of the negative electrode current collector 22A using an electrolysis method in an electrolytic cell. A copper foil produced by an electrolytic method is generally called an electrolytic copper foil.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層22Bは、さらに、負極結着剤および負極導電剤などの他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。なお、負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、正極結着剤および正極導電剤に関する詳細と同様である。   The negative electrode active material layer 22B includes any one or more of negative electrode materials capable of occluding and releasing an electrode reactant as a negative electrode active material. However, the negative electrode active material layer 22B may further include any one or more of other materials such as a negative electrode binder and a negative electrode conductive agent. Note that details regarding the negative electrode binder and the negative electrode conductive agent are the same as, for example, details regarding the positive electrode binder and the positive electrode conductive agent.

ただし、充電途中において意図せずに電極反応物質が負極22に析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は、正極21の放電容量よりも大きいことが好ましい。すなわち、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極21の電気化学当量よりも大きいことが好ましい。なお、負極22に析出する電極反応物質とは、例えば、電極反応物質がリチウムである場合には、リチウム金属である。   However, the chargeable capacity of the negative electrode material is preferably larger than the discharge capacity of the positive electrode 21 in order to prevent the electrode reactant from unintentionally depositing on the negative electrode 22 during charging. That is, it is preferable that the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing the electrode reactant is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 21. The electrode reactant deposited on the anode 22 is, for example, lithium metal when the electrode reactant is lithium.

負極材料は、例えば、炭素材料のうちのいずれか1種類または2種類以上である。電極反応物質の吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層22Bの導電性が向上するからである。   The negative electrode material is, for example, any one or more of carbon materials. This is because the crystal structure changes very little during the storage and release of the electrode reactant, so that a high energy density can be stably obtained. Moreover, since the carbon material also functions as a negative electrode conductive agent, the conductivity of the negative electrode active material layer 22B is improved.

炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛などである。ただし、難黒鉛化性炭素における(002)面の面間隔は、0.37nm以上であることが好ましいと共に、黒鉛における(002)面の面間隔は、0.34nm以下であることが好ましい。より具体的には、炭素材料は、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭およびカーボンブラック類などである。このコークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスおよび石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂およびフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成(炭素化)されたものである。この他、炭素材料は、約1000℃以下の温度で熱処理された低結晶性炭素でもよいし、非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状および鱗片状のいずれでもよい。   Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and graphite. However, the interplanar spacing of the (002) plane in non-graphitizable carbon is preferably 0.37 nm or more, and the interplanar spacing of the (002) plane in graphite is preferably 0.34 nm or less. More specifically, examples of the carbon material include pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, activated carbon, and carbon blacks. The cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing (carbonizing) a polymer compound such as a phenol resin and a furan resin at an appropriate temperature. In addition, the carbon material may be low crystalline carbon heat-treated at a temperature of about 1000 ° C. or less, or may be amorphous carbon. The shape of the carbon material may be any of a fibrous shape, a spherical shape, a granular shape, and a scale shape.

また、負極材料は、例えば、金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含む材料(金属系材料)である。高いエネルギー密度が得られるからである。   The negative electrode material is, for example, a material (metal-based material) containing any one or more of metal elements and metalloid elements as constituent elements. This is because a high energy density can be obtained.

金属系材料は、単体、合金および化合物のいずれでもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。ただし、合金には、2種類以上の金属元素からなる材料に加えて、1種類以上の金属元素と1種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、非金属元素を含んでいてもよい。この金属系材料の組織は、例えば、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物、およびそれらの2種類以上の共存物などである。   The metal-based material may be any of a simple substance, an alloy, and a compound, or two or more of them, or a material having at least one of those one or two or more phases. However, the alloy includes a material including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to a material composed of two or more metal elements. The alloy may contain a nonmetallic element. The structure of this metal material is, for example, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, and two or more kinds of coexisting materials.

上記した金属元素および半金属元素は、例えば、電極反応物質と合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上である。具体的には、例えば、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム(In)、ケイ素、ゲルマニウム(Ge)、スズ、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)および白金(Pt)などである。   The metal element and the metalloid element described above are, for example, any one kind or two or more kinds of metal elements and metalloid elements capable of forming an alloy with the electrode reactant. Specifically, for example, magnesium, boron, aluminum, gallium, indium (In), silicon, germanium (Ge), tin, lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc , Hafnium (Hf), zirconium, yttrium (Y), palladium (Pd), platinum (Pt), and the like.

中でも、ケイ素およびスズのうちの一方または双方が好ましい。電極反応物質を吸蔵放出する能力が優れているため、著しく高いエネルギー密度が得られるからである。   Among these, one or both of silicon and tin is preferable. This is because the ability to occlude and release the electrode reactant is excellent, so that a significantly high energy density can be obtained.

ケイ素およびスズのうちの一方または双方を構成元素として含む材料は、ケイ素の単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、スズの単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、それらの2種類以上でもよいし、それらの1種類または2種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。なお、単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体(微量の不純物を含んでいてもよい)を意味しており、必ずしも純度100%を意味しているわけではない。   The material containing one or both of silicon and tin as a constituent element may be any of a simple substance, an alloy and a compound of silicon, or any of a simple substance, an alloy and a compound of tin. It may be a kind or more, and may be a material having at least a part of one kind or two or more kinds of phases. The simple substance means a simple substance (which may contain a small amount of impurities) in a general sense, and does not necessarily mean 100% purity.

ケイ素の合金は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ケイ素の化合物は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、炭素および酸素などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。なお、ケイ素の化合物は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、ケイ素の合金に関して説明した一連の元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The alloy of silicon is, for example, any one of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, chromium and the like as a constituent element other than silicon or Includes two or more. The compound of silicon contains, for example, one or more of carbon and oxygen as constituent elements other than silicon. In addition, the compound of silicon may contain any 1 type or 2 types or more of the series of elements demonstrated regarding the alloy of silicon as structural elements other than silicon, for example.

ケイ素の合金およびケイ素の化合物の具体例は、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、およびLiSiOなどである。なお、SiOv におけるvは、0.2<v<1.4でもよい。 Specific examples of silicon alloys and silicon compounds are SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2. MnSi 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), and LiSiO. Note that v in SiO v may be 0.2 <v <1.4.

スズの合金は、例えば、スズ以外の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。スズの化合物は、例えば、スズ以外の構成元素として、炭素および酸素などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。なお、スズの化合物は、例えば、スズ以外の構成元素として、スズの合金に関して説明した一連の元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The alloy of tin, for example, as a constituent element other than tin, any one of silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, chromium, etc. Includes two or more. The tin compound contains, for example, one or more of carbon and oxygen as constituent elements other than tin. In addition, the compound of tin may contain any 1 type in the series of elements demonstrated regarding the alloy of tin, or 2 or more types as structural elements other than tin, for example.

スズの合金およびスズの化合物の具体例は、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSnOおよびMg2 Snなどである。 Specific examples of the tin alloy and the tin compound include SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSnO, and Mg 2 Sn.

特に、スズを構成元素として含む材料は、例えば、スズ(第1構成元素)と共に第2および第3構成元素を構成元素として含む材料(Sn含有材料)であることが好ましい。第2構成元素は、例えば、コバルト、鉄、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、インジウム、セシウム(Ce)、ハフニウム(Hf)、タンタル、タングステン、ビスマスおよびケイ素などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。第3構成元素は、例えば、ホウ素、炭素、アルミニウムおよびリン(P)などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。Sn含有材料が第2および第3構成元素を含んでいると、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。   In particular, the material containing tin as a constituent element is preferably, for example, a material containing Sn (first constituent element) and the second and third constituent elements as constituent elements (Sn-containing material). The second constituent element is, for example, cobalt, iron, magnesium, titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium, molybdenum, silver, indium, cesium (Ce), hafnium (Hf), Any one or more of tantalum, tungsten, bismuth, silicon and the like are included. The third constituent element includes, for example, any one or more of boron, carbon, aluminum, phosphorus (P), and the like. This is because when the Sn-containing material contains the second and third constituent elements, a high battery capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

中でも、Sn含有材料は、スズ、コバルトおよび炭素を構成元素として含む材料(SnCoC含有材料)であることが好ましい。このSnCoC含有材料では、例えば、炭素の含有量が9.9質量%〜29.7質量%、スズおよびコバルトの含有量の割合(Co/(Sn+Co))が20質量%〜70質量%である。高いエネルギー密度が得られるからである。   Especially, it is preferable that Sn containing material is a material (SnCoC containing material) which contains tin, cobalt, and carbon as a structural element. In this SnCoC-containing material, for example, the carbon content is 9.9 mass% to 29.7 mass%, and the content ratio of tin and cobalt (Co / (Sn + Co)) is 20 mass% to 70 mass%. . This is because a high energy density can be obtained.

SnCoC含有材料は、スズ、コバルトおよび炭素を含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、電極反応物質と反応可能な反応相であるため、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この反応相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅(回折角2θ)は、特定X線としてCuKα線を用いると共に挿引速度を1°/minとした場合において、1°以上であることが好ましい。電極反応物質がより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、SnCoC含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部が含まれている相を含んでいる場合もある。   The SnCoC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and the phase is preferably low crystalline or amorphous. Since this phase is a reaction phase capable of reacting with the electrode reactant, excellent characteristics can be obtained due to the presence of the reaction phase. The half-width (diffraction angle 2θ) of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of this reaction phase is 1 ° or more when CuKα ray is used as the specific X-ray and the insertion speed is 1 ° / min. Is preferred. This is because the electrode reactant is occluded and released more smoothly and the reactivity with the electrolytic solution is reduced. In addition, the SnCoC-containing material may include a phase containing a simple substance or a part of each constituent element in addition to the low crystalline or amorphous phase.

X線回折により得られた回折ピークが電極反応物質と反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、電極反応物質との電気化学的反応の前後におけるX線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、電極反応物質との電気化学的反応の前後において回折ピークの位置が変化すれば、電極反応物質と反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが2θ=20°〜50°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を含んでおり、主に、炭素の存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。   Whether the diffraction peak obtained by X-ray diffraction corresponds to the reaction phase capable of reacting with the electrode reactant can be determined by comparing the X-ray diffraction charts before and after the electrochemical reaction with the electrode reactant. Easy to judge. For example, if the position of the diffraction peak changes before and after the electrochemical reaction with the electrode reactant, it corresponds to a reaction phase that can react with the electrode reactant. In this case, for example, a diffraction peak of a low crystalline or amorphous reaction phase is observed between 2θ = 20 ° and 50 °. Such a reaction phase contains, for example, each of the above-described constituent elements, and is considered to be low crystallized or amorphous mainly due to the presence of carbon.

SnCoC含有材料では、構成元素である炭素のうちの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。スズなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態に関しては、例えば、X線光電子分光法(XPS)を用いて確認可能である。市販の装置では、例えば、軟X線としてAl−Kα線またはMg−Kα線などが用いられる。炭素のうちの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、炭素の1s軌道(C1s)の合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる。なお、金原子の4f軌道(Au4f)のピークは、84.0eVに得られるようにエネルギー較正されているものとする。この際、通常、物質表面に表面汚染炭素が存在しているため、その表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとして、そのピークをエネルギー基準とする。XPS測定において、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形で得られる。このため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析することで、両者のピークを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element. This is because aggregation or crystallization of tin or the like is suppressed. The bonding state of the elements can be confirmed using, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In a commercially available apparatus, for example, Al—Kα ray or Mg—Kα ray is used as the soft X-ray. When at least a part of carbon is bonded to a metal element, a metalloid element, or the like, the peak of the synthetic wave of carbon 1s orbital (C1s) appears in a region lower than 284.5 eV. It is assumed that the energy calibration is performed so that the peak of the 4f orbit (Au4f) of the gold atom is obtained at 84.0 eV. At this time, since surface-contaminated carbon is usually present on the surface of the substance, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, and the peak is used as an energy reference. In the XPS measurement, the waveform of the C1s peak is obtained in a form including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. For this reason, for example, both peaks are separated by analyzing using commercially available software. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

このSnCoC含有材料は、構成元素がスズ、コバルトおよび炭素だけである材料(SnCoC)に限られない。このSnCoC含有材料は、例えば、スズ、コバルトおよび炭素に加えて、さらにケイ素、鉄、ニッケル、クロム、インジウム、ニオブ、ゲルマニウム、チタン、モリブデン、アルミニウム、リン、ガリウムおよびビスマスなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含んでいてもよい。   This SnCoC-containing material is not limited to a material (SnCoC) whose constituent elements are only tin, cobalt, and carbon. This SnCoC-containing material is, for example, any one of silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium, germanium, titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus, gallium, and bismuth in addition to tin, cobalt, and carbon One kind or two or more kinds may be included as constituent elements.

SnCoC含有材料の他、スズ、コバルト、鉄および炭素を構成元素として含む材料(SnCoFeC含有材料)も好ましい。このSnCoFeC含有材料の組成は、任意である。一例を挙げると、鉄の含有量を少なめに設定する場合は、炭素の含有量が9.9質量%〜29.7質量%、鉄の含有量が0.3質量%〜5.9質量%、スズおよびコバルトの含有量の割合(Co/(Sn+Co))が30質量%〜70質量%である。また、鉄の含有量を多めに設定する場合は、炭素の含有量が11.9質量%〜29.7質量%、スズ、コバルトおよび鉄の含有量の割合((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))が26.4質量%〜48.5質量%、コバルトおよび鉄の含有量の割合(Co/(Co+Fe))が9.9質量%〜79.5質量%である。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られるからである。なお、SnCoFeC含有材料の物性(半値幅など)は、上記したSnCoC含有材料の物性と同様である。   In addition to the SnCoC-containing material, a material containing tin, cobalt, iron and carbon as constituent elements (SnCoFeC-containing material) is also preferable. The composition of the SnCoFeC-containing material is arbitrary. For example, when the iron content is set to be small, the carbon content is 9.9 mass% to 29.7 mass%, and the iron content is 0.3 mass% to 5.9 mass%. The content ratio of tin and cobalt (Co / (Sn + Co)) is 30% by mass to 70% by mass. When the iron content is set to be large, the carbon content is 11.9% to 29.7% by mass, and the ratio of the content of tin, cobalt and iron ((Co + Fe) / (Sn + Co + Fe)) Is 26.4% by mass to 48.5% by mass, and the content ratio of cobalt and iron (Co / (Co + Fe)) is 9.9% by mass to 79.5% by mass. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range. Note that the physical properties (half-value width, etc.) of the SnCoFeC-containing material are the same as the above-described physical properties of the SnCoC-containing material.

この他、負極材料は、例えば、金属酸化物および高分子化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上でもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムおよび酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンおよびポリピロールなどである。   In addition, the negative electrode material may be any one kind or two or more kinds of metal oxides and polymer compounds, for example. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide. Examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

中でも、負極材料は、以下の理由により、炭素材料および金属系材料の双方を含んでいることが好ましい。   Especially, it is preferable that the negative electrode material contains both a carbon material and a metal-type material for the following reasons.

金属系材料、特に、ケイ素およびスズのうちの一方または双方を構成元素として含む材料は、理論容量が高いという利点を有する反面、電極反応時において激しく膨張収縮しやすいという懸念点を有する。一方、炭素材料は、理論容量が低いという懸念点を有する反面、電極反応時において膨張収縮しにくいという利点を有する。よって、炭素材料および金属系材料の双方を用いることで、高い理論容量(言い替えれば電池容量)を得つつ、電極反応時の膨張収縮が抑制される。   A metal-based material, particularly a material containing one or both of silicon and tin as a constituent element has an advantage of high theoretical capacity, but has a concern that it tends to violently expand and contract during an electrode reaction. On the other hand, the carbon material has the concern that the theoretical capacity is low, but has the advantage that it is difficult to expand and contract during the electrode reaction. Therefore, by using both the carbon material and the metal-based material, expansion and contraction during the electrode reaction are suppressed while obtaining a high theoretical capacity (in other words, battery capacity).

負極活物質層22Bは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法(焼結法)などのうちのいずれか1種類または2種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子(粉末)状の負極活物質を負極結着剤などと混合したのち、その混合物を有機溶剤などの溶媒に分散させてから負極集電体22Aに塗布する方法である。気相法は、例えば、物理堆積法および化学堆積法などである。より具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長、化学気相成長(CVD)法およびプラズマ化学気相成長法などである。液相法は、例えば、電解鍍金法および無電解鍍金法などである。溶射法とは、溶融状態または半溶融状態の負極活物質を負極集電体22Aに噴き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法を用いて、溶媒に分散された混合物を負極集電体22Aに塗布したのち、負極結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。この焼成法としては、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法およびホットプレス焼成法などを用いることができる。   The negative electrode active material layer 22B is formed by any one method or two or more methods among, for example, a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spray method, and a firing method (sintering method). The coating method is, for example, a method in which a particulate (powder) negative electrode active material is mixed with a negative electrode binder and the mixture is dispersed in a solvent such as an organic solvent and then applied to the negative electrode current collector 22A. is there. Examples of the vapor phase method include a physical deposition method and a chemical deposition method. More specifically, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal chemical vapor deposition, a chemical vapor deposition (CVD) method, and a plasma chemical vapor deposition method. Examples of the liquid phase method include an electrolytic plating method and an electroless plating method. The thermal spraying method is a method of spraying a molten or semi-molten negative electrode active material onto the negative electrode current collector 22A. The firing method is, for example, a method in which a mixture dispersed in a solvent is applied to the negative electrode current collector 22A using a coating method and then heat-treated at a temperature higher than the melting point of the negative electrode binder or the like. As the firing method, for example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, a hot press firing method, or the like can be used.

この二次電池では、上記したように、充電途中において負極22に電極反応物質が意図せずに析出することを防止するために、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極の電気化学当量よりも大きい。また、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が4.25V以上であると、4.20Vである場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりの電極反応物質の放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られる。   In this secondary battery, as described above, in order to prevent unintentional deposition of the electrode reactant on the negative electrode 22 during charging, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing the electrode reactant is Greater than the electrochemical equivalent of the positive electrode. In addition, when the open circuit voltage (that is, the battery voltage) at the time of full charge is 4.25 V or more, compared with the case where it is 4.20 V, even when the same positive electrode active material is used, Since the release amount increases, the amounts of the positive electrode active material and the negative electrode active material are adjusted accordingly. Thereby, a high energy density is obtained.

[セパレータ]
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離して、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、合成樹脂またはセラミックなどの多孔質膜であり、2種類以上の多孔質膜が積層された積層膜でもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどである。
[Separator]
The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may be a laminated film in which two or more kinds of porous films are laminated. The synthetic resin is, for example, polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene.

特に、セパレータ23は、例えば、上記した多孔質膜(基材層)と、その基材層の片面または両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいてもよい。正極21および負極22に対するセパレータ23の密着性が向上するため、巻回電極体20の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に、基材層に含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても抵抗が上昇しにくくなると共に、電池膨れが抑制される。   In particular, the separator 23 may include, for example, the above-described porous film (base material layer) and a polymer compound layer provided on one or both surfaces of the base material layer. This is because the adhesion of the separator 23 to the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is improved, so that the distortion of the wound electrode body 20 is suppressed. As a result, the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed, and the leakage of the electrolytic solution impregnated in the base material layer is also suppressed. Therefore, the resistance is not easily increased even if charging and discharging are repeated, and the battery swelling is also suppressed. Is done.

高分子化合物層は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン以外の他の材料でもよい。この高分子化合物層を形成する場合には、例えば、高分子材料が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。   The polymer compound layer includes, for example, a polymer material such as polyvinylidene fluoride. This is because it has excellent physical strength and is electrochemically stable. However, the polymer material may be a material other than polyvinylidene fluoride. In the case of forming the polymer compound layer, for example, a solution in which a polymer material is dissolved is applied to the substrate layer, and then the substrate layer is dried. In addition, after immersing a base material layer in a solution, the base material layer may be dried.

[電解液]
巻回電極体20には、液状の電解質である非水電解液(以下、単に「電解液」という。)が含浸されている。
[Electrolyte]
The wound electrode body 20 is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution (hereinafter simply referred to as “electrolytic solution”) which is a liquid electrolyte.

電解液は、シリル化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。このシリル化合物は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子(以下、「非ケイ素原子」という。)に結合された化合物である。 The electrolytic solution contains any one or more of silyl compounds. In this silyl compound, one or two or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of three Rs is a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof) is silicon. It is a compound bonded to an atom other than (hereinafter referred to as “non-silicon atom”).

シリル化合物の種類は、1または2以上のケイ素酸素含有基が非ケイ素原子に結合された構造を含む化合物であれば、特に限定されない。ケイ素酸素含有基の数は、非ケイ素原子の種類(結合手の数)に応じて決定される。3つのRのそれぞれは、同じ種類でもよいし、異なる種類でもよい。もちろん、3つのRのうちの2つだけが同じ種類でもよい。   The type of silyl compound is not particularly limited as long as it is a compound having a structure in which one or more silicon oxygen-containing groups are bonded to a non-silicon atom. The number of silicon oxygen-containing groups is determined according to the type of non-silicon atom (number of bonds). Each of the three Rs may be the same type or different types. Of course, only two of the three Rs may be of the same type.

非ケイ素原子の種類は、ケイ素原子以外の原子であれば、特に限定されない。中でも、非ケイ素原子は、アルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかの原子であることが好ましい。シリル化合物を容易に合成可能だからである。   The kind of non-silicon atom is not particularly limited as long as it is an atom other than a silicon atom. Among these, the non-silicon atom is preferably any atom of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon, and hydrogen. This is because silyl compounds can be easily synthesized.

「1価の炭化水素基」とは、炭素および水素により形成される1価の基の総称である。この1価の炭化水素基は、直鎖状でもよいし、1または2以上の側鎖を有する分岐状でもよい。また、1価の炭化水素基は、炭素間多重結合を含まない飽和炭化水素基でもよいし、1または2以上の炭素間多重結合を含む不飽和炭化水素基でもよい。この炭素間多重結合は、炭素間二重結合(>C=C<)および炭素間三重結合(−C≡C−)のうちの一方または双方である。   The “monovalent hydrocarbon group” is a general term for monovalent groups formed by carbon and hydrogen. The monovalent hydrocarbon group may be linear or branched having one or more side chains. The monovalent hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group that does not contain a carbon-carbon multiple bond or an unsaturated hydrocarbon group that contains one or more carbon-carbon multiple bonds. This carbon-carbon multiple bond is one or both of a carbon-carbon double bond (> C═C <) and a carbon-carbon triple bond (—C≡C—).

具体的には、1価の炭化水素基は、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、およびそれらの2種類以上が1価となるように結合された基のうちのいずれかである。   Specifically, the monovalent hydrocarbon group includes, for example, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a group in which two or more of them are monovalent. One of them.

1価の炭化水素基の炭素数は、特に限定されない。中でも、アルキル基の炭素数は、1〜8であることが好ましいと共に、アルケニル基およびアルキニル基のそれぞれの炭素数は、2〜8であることが好ましい。シクロアルキル基の炭素数は、3〜18であることが好ましいと共に、アリール基の炭素数は、6〜18であることが好ましい。シリル化合物の溶解性および相溶性などが確保されるからである。   The number of carbon atoms of the monovalent hydrocarbon group is not particularly limited. Especially, it is preferable that carbon number of an alkyl group is 1-8, and it is preferable that each carbon number of an alkenyl group and an alkynyl group is 2-8. The cycloalkyl group preferably has 3 to 18 carbon atoms, and the aryl group preferably has 6 to 18 carbon atoms. This is because the solubility and compatibility of the silyl compound are ensured.

アルキル基の具体例は、メチル基(−CH3 )、エチル基(−C2 5 )、プロピル基(−C3 7 )、n−ブチル基(−C4 8 )およびt−ブチル基(−C(−CH3 2 −CH3 )などである。アルケニル基の具体例は、ビニル基(−CH=CH2 )およびアリル基(−CH2 −CH=CH2 )などである。アルキニル基の具体例は、エチニル基(−C≡CH)などである。 Specific examples of the alkyl group include a methyl group (—CH 3 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), a propyl group (—C 3 H 7 ), an n-butyl group (—C 4 H 8 ), and t-butyl. Group (—C (—CH 3 ) 2 —CH 3 ) and the like. Specific examples of the alkenyl group include a vinyl group (—CH═CH 2 ) and an allyl group (—CH 2 —CH═CH 2 ). Specific examples of the alkynyl group include an ethynyl group (—C≡CH) and the like.

シクロアルキル基の具体例は、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基およびシクロオクチル基などである。アリール基の具体例は、フェニル基およびナフチル基などである。   Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group. Specific examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group.

「2種類以上が1価となるように結合された基」とは、上記した1価の炭化水素基のうちの2種類以上が全体として1価となるように結合された基(以下、「1価結合基」という。)である。この1価結合基は、例えば、アルキル基とアルケニル基とが結合された基、アルキル基とアルキニル基とが結合された基、アルケニル基とアルキニル基とが結合された基、アルキル基とアリール基とが結合された基、アルキル基とシクロアルキル基とが結合された基などである。   “Group bonded so that two or more types are monovalent” means a group bonded so that two or more of the above-described monovalent hydrocarbon groups are monovalent as a whole (hereinafter, “ A monovalent linking group). Examples of the monovalent bonding group include a group in which an alkyl group and an alkenyl group are bonded, a group in which an alkyl group and an alkynyl group are bonded, a group in which an alkenyl group and an alkynyl group are bonded, and an alkyl group and an aryl group. And a group in which an alkyl group and a cycloalkyl group are combined.

「ハロゲン化基」とは、上記した1価の炭化水素基のうちの1または2以上の水素基(−H)がハロゲン基により置換された基である。この「ハロゲン基」の種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素基(−F)、塩素基(−Cl)、臭素基(−Br)およびヨウ素(−I)などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   The “halogenated group” is a group in which one or two or more hydrogen groups (—H) in the above-described monovalent hydrocarbon group are substituted with a halogen group. The type of the “halogen group” is not particularly limited, and for example, any one of fluorine group (—F), chlorine group (—Cl), bromine group (—Br), iodine (—I), and the like. Or two or more types.

なお、Rは、上記以外の他の基でもよい。他の基は、例えば、1価の酸素含有炭化水素基およびそのハロゲン化基などである。「1価の酸素含有炭化水素基」とは、炭素および水素と共に酸素により形成される1価の基の総称である。この1価の酸素含有炭化水素基は、直鎖状でもよいし、1または2以上の側鎖を有する分岐状でもよい。また、1価の酸素含有炭化水素基は、1または2以上の炭素間多重結合を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。   R may be a group other than the above. Other groups are, for example, a monovalent oxygen-containing hydrocarbon group and a halogenated group thereof. The “monovalent oxygen-containing hydrocarbon group” is a general term for monovalent groups formed by oxygen together with carbon and hydrogen. The monovalent oxygen-containing hydrocarbon group may be linear or branched having one or more side chains. The monovalent oxygen-containing hydrocarbon group may or may not contain one or more carbon-carbon multiple bonds.

具体的には、1価の酸素含有炭化水素基は、例えば、炭素数が1〜8であるアルコキシ基などである。シリル化合物の溶解性および相溶性などが確保されるからである。アルコキシ基の具体例は、メトキシ基(−OCH3 )およびエトキシ基(−OC2 5 )などである。 Specifically, the monovalent oxygen-containing hydrocarbon group is, for example, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. This is because the solubility and compatibility of the silyl compound are ensured. Specific examples of the alkoxy group include a methoxy group (—OCH 3 ) and an ethoxy group (—OC 2 H 5 ).

「ハロゲン化基」とは、上記した1価の酸素含有炭化水素基のうちの1または2以上の水素基がハロゲン基により置換された基である。このハロゲン基の種類は、上記した通りである。   The “halogenated group” is a group in which one or two or more hydrogen groups in the above-described monovalent oxygen-containing hydrocarbon group are substituted with a halogen group. The type of this halogen group is as described above.

より具体的には、シリル化合物は、式(4)で表される化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。   More specifically, the silyl compound contains any one kind or two or more kinds of compounds represented by the formula (4).

(SiR13 −O−)m −Y ・・・(4)
(3つのR1のそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。Yは、アルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかを構成原子として含む基である。ただし、ケイ素酸素含有基中のエーテル結合(−O−)は、Y中のアルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかの原子に結合されている。mは、1以上の整数である。)
(SiR1 3 —O—) m —Y (4)
(Each of the three R1s is a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Y represents any one of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen as a constituent atom. However, the ether bond (—O—) in the silicon oxygen-containing group is bonded to any atom of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen in Y. m Is an integer of 1 or more.)

R1に関する詳細は、上記したRに関する詳細と同様である。   The details regarding R1 are the same as the details regarding R described above.

Yの種類は、アルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかを構成原子(以下、「必須原子」という。)として含む基であれば、特に限定されない。すなわち、Yは、必須原子だけでもよいし、必須原子と共に他の原子のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   The type of Y is not particularly limited as long as it is a group containing any one of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen as a constituent atom (hereinafter referred to as “essential atom”). That is, Y may be an essential atom alone, or may contain any one type or two or more types of other atoms together with the essential atom.

上記したように、ケイ素酸素含有基(SiR13 −O−)の数を決定するmの値は、Yの種類に応じて決定される。一例を挙げると、Yの結合手の数が1である場合には、ケイ素酸素含有基の数(mの値)は1になる。または、Y結合手の数が3である場合には、ケイ素酸素含有基の数は3になる。 As described above, the value of m that determines the number of silicon oxygen-containing groups (SiR1 3 —O—) is determined according to the type of Y. As an example, when the number of bonds of Y is 1, the number of silicon oxygen-containing groups (value of m) is 1. Alternatively, when the number of Y bond hands is 3, the number of silicon oxygen-containing groups is 3.

ただし、ケイ素酸素含有基とYとの結合では、そのケイ素酸素含有基中のエーテル結合がY中の必須原子に結合されていなければならない。後述するシリル化合物の機能(役割)を担保するためである。   However, in the bond between the silicon oxygen-containing group and Y, the ether bond in the silicon oxygen-containing group must be bonded to the essential atom in Y. This is to secure the function (role) of the silyl compound described later.

Yの具体例は、式(4−21)〜式(4−31)のそれぞれで表される基のうちのいずれかである。なお、「ハロゲン基」、「1価の炭化水素基」および「ハロゲン化基」に関する詳細は、上記した通りである。   A specific example of Y is any one of the groups represented by formulas (4-21) to (4-31). The details regarding the “halogen group”, “monovalent hydrocarbon group” and “halogenated group” are as described above.

Figure 2017130474
(Z1は、ハロゲン基である。Z2およびZ4は、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。Z3は、水素基およびハロゲン化基のうちのいずれかである。Z5は、2価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。nは、1以上の整数である。)
Figure 2017130474
(Z1 is a halogen group. Z2 and Z4 are either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Z3 is either a hydrogen group or a halogenated group. Z5 is any one of a divalent hydrocarbon group and a halogenated group thereof, and n is an integer of 1 or more.)

Yの結合手の数は、式(4−26)、式(4−27)、式(4−29)および式(4−31)において1、式(4−25)、式(4−28)および式(4−30)において2、式(4−21)〜式(4−24)において3である。   The number of bonds of Y is 1 in Formula (4-26), Formula (4-27), Formula (4-29), and Formula (4-31), Formula (4-25), Formula (4-28). ) And 2 in formula (4-30) and 3 in formula (4-21) to formula (4-24).

「2価の炭化水素基」とは、炭素および水素により形成される2価の基の総称である。この2価の炭化水素基は、直鎖状でもよいし、1または2以上の側鎖を有する分岐状でもよい。また、2価の炭化水素基は、炭素間多重結合を含まない飽和炭化水素基でもよいし、1または2以上の炭素間多重結合を含む不飽和炭化水素基でもよい。   The “divalent hydrocarbon group” is a general term for divalent groups formed by carbon and hydrogen. The divalent hydrocarbon group may be linear or branched having one or more side chains. The divalent hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group that does not contain a carbon-carbon multiple bond, or may be an unsaturated hydrocarbon group that contains one or more carbon-carbon multiple bonds.

具体的には、2価の炭化水素基は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、およびそれらの2種類以上が2価となるように結合された基のうちのいずれかである。   Specifically, the divalent hydrocarbon group includes, for example, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, and a group in which two or more of them are bonded so as to be divalent. One of them.

2価の炭化水素基の炭素数は、特に限定されない。中でも、アルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基のそれぞれの炭素数は、2〜8であることが好ましい。また、シクロアルキレン基の炭素数は、3〜18であることが好ましいと共に、アリーレン基の炭素数は、6〜18であることが好ましい。シリル化合物の溶解性および相溶性などが確保されるからである。   The number of carbon atoms of the divalent hydrocarbon group is not particularly limited. Especially, it is preferable that each carbon number of an alkylene group, an alkenylene group, and an alkynylene group is 2-8. The cycloalkylene group preferably has 3 to 18 carbon atoms, and the arylene group preferably has 6 to 18 carbon atoms. This is because the solubility and compatibility of the silyl compound are ensured.

アルキレン基の具体例は、メチレン基(−CH2 −)、エチレン基(−C2 4 −)、プロピレン基(−C3 6 −)およびブチレン基(−C4 8 −)などである。アルケニレン基の具体例は、ビニレン基(−CH=CH−)およびアリレン基(−CH2 −CH=CH−)などである。アルキニレン基の具体例は、エチニレン基(−C≡C−)などである。 Specific examples of the alkylene group include a methylene group (—CH 2 —), an ethylene group (—C 2 H 4 —), a propylene group (—C 3 H 6 —), and a butylene group (—C 4 H 8 —). is there. Specific examples of the alkenylene group include a vinylene group (—CH═CH—) and an arylene group (—CH 2 —CH═CH—). Specific examples of the alkynylene group include an ethynylene group (—C≡C—) and the like.

シクロアルキレン基の具体例は、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基およびシクロオクチレン基などである。アリーレン基の具体例は、フェニレン基およびナフチレン基などである。   Specific examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, and a cyclooctylene group. Specific examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthylene group.

「2種類以上が2価となるように結合された基」とは、上記した2価の炭化水素基のうちの2種類以上が全体として2価となるように結合された基(以下、「2価結合基」という。)である。この2価結合基は、例えば、アルキレン基とアルケニレン基とが結合された基、アルキレン基とアルキニレン基とが結合された基、アルケニレン基とアルキニレン基とが結合された基、アルキレン基とアリーレン基とが結合された基、アルキレン基とシクロアルキレン基とが結合された基などである。   The “group bonded so that two or more types are divalent” means a group bonded so that two or more of the above divalent hydrocarbon groups are divalent as a whole (hereinafter, “ A divalent linking group). Examples of the divalent linking group include a group in which an alkylene group and an alkenylene group are bonded, a group in which an alkylene group and an alkynylene group are bonded, a group in which an alkenylene group and an alkynylene group are bonded, and an alkylene group and an arylene group. And a group in which an alkylene group and a cycloalkylene group are bonded.

「ハロゲン化基」とは、上記した2価の炭化水素基のうちの1または2以上の水素基がハロゲン基により置換された基である。このハロゲン基の種類は、上記した通りである。   The “halogenated group” is a group obtained by substituting one or more hydrogen groups among the above-described divalent hydrocarbon groups with a halogen group. The type of this halogen group is as described above.

nの値は、1以上の整数であれば特に限定されないが、中でも、10以下の整数であることが好ましい。シリル化合物の溶解性および相溶性などが確保されるからである。   The value of n is not particularly limited as long as it is an integer of 1 or more, but it is preferably an integer of 10 or less. This is because the solubility and compatibility of the silyl compound are ensured.

シリル化合物の具体例は、式(4−1)〜式(4−17)のそれぞれで表される化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上である。ただし、シリル化合物は、下記以外の化合物でもよい。   Specific examples of the silyl compound include one or more of the compounds represented by each of the formulas (4-1) to (4-17). However, the silyl compound may be a compound other than the following.

Figure 2017130474
(−Meは、メチル基を表していると共に、−t−Buは、t−ブチル基を表している。)
Figure 2017130474
(-Me represents a methyl group and -t-Bu represents a t-butyl group.)

Figure 2017130474
(−Meは、メチル基を表していると共に、−Etは、エチル基を表している。)
Figure 2017130474
(-Me represents a methyl group and -Et represents an ethyl group.)

ここで、電解液がシリル化合物を含んでいるのは、その電解液の化学的安定性が向上するため、正極21が正極活物質として特定リチウム含有化合物を含んでいる二次電池を充放電させても、電解液の分解反応が抑制されるからである。   Here, the electrolyte solution contains the silyl compound because the chemical stability of the electrolyte solution is improved, so that the positive electrode 21 charges and discharges the secondary battery containing the specific lithium-containing compound as the positive electrode active material. This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed.

詳細には、正極活物質として特定リチウム含有化合物を用いた場合には、例えば、4.5V以上に達するまで充電電圧(充電時の上限電圧)を高くすることで、高い電池容量が得られる。その一方で、充電電圧を高くすると、特定リチウム含有化合物の反応性が高くなるため、充放電を繰り返すと電解液の分解反応が促進される。これにより、電池容量が減少しやすくなると共に、ガスが発生しやすくなる。しかしながら、電解液がシリル化合物を含んでいる場合には、4.5V以上に達するまで充電電圧を高くすると、そのシリル化合物に由来する被膜が正極21の表面に特異的に形成される。これにより、電解液の化学的安定性が特異的に向上するため、特定リチウム化合物を用いた二次電池を繰り返して充放電させても、電解液の分解反応が著しく抑制される。よって、電池容量が減少しにくくなると共に、ガスも発生しにくくなる。確認までに説明しておくと、上記した被膜は、充電電圧が4.5V未満である場合にはほとんど形成されないため、シリル化合物による電解液の分解抑制機能は実質的に得られない。   Specifically, when a specific lithium-containing compound is used as the positive electrode active material, for example, a high battery capacity can be obtained by increasing the charging voltage (upper limit voltage during charging) until it reaches 4.5 V or higher. On the other hand, when the charging voltage is increased, the reactivity of the specific lithium-containing compound is increased. Therefore, when charging and discharging are repeated, the decomposition reaction of the electrolytic solution is promoted. As a result, the battery capacity tends to decrease and gas is easily generated. However, when the electrolytic solution contains a silyl compound, when the charging voltage is increased until it reaches 4.5 V or higher, a film derived from the silyl compound is specifically formed on the surface of the positive electrode 21. Thereby, since the chemical stability of electrolyte solution improves specifically, even if the secondary battery using a specific lithium compound is repeatedly charged and discharged, the decomposition reaction of electrolyte solution is suppressed remarkably. Therefore, the battery capacity is less likely to decrease, and gas is less likely to be generated. If it explains before confirmation, since the above-mentioned coat is hardly formed when the charging voltage is less than 4.5 V, the decomposition inhibiting function of the electrolytic solution by the silyl compound is not substantially obtained.

なお、正極活物質として特定リチウム含有化合物以外の他の材料を用いた場合には、その他の材料の物性などに起因して本来的に充電電圧を高くできないため、上記した高充電電圧の充放電に起因する電解液の分解反応が本質的に生じにくくなる。   In addition, when other materials other than the specific lithium-containing compound are used as the positive electrode active material, the charge voltage cannot be increased due to the physical properties of other materials. The decomposition reaction of the electrolyte solution due to the water is essentially difficult to occur.

これらのことから、上記したシリル化合物による電解液の分解抑制機能は、正極活物質として特定リチウム含有化合物を用いた場合において、特異的に発揮される。一方、シリル化合物による電解液の分解抑制機能は、正極活物質として特定リチウム含有化合物以外の他の材料を用いた場合には、実質的に発揮されない。   From these things, the decomposition | disassembly suppression function of the electrolyte solution by the above-mentioned silyl compound is specifically exhibited, when a specific lithium containing compound is used as a positive electrode active material. On the other hand, the function of inhibiting the decomposition of the electrolytic solution by the silyl compound is not substantially exhibited when a material other than the specific lithium-containing compound is used as the positive electrode active material.

電解液中におけるシリル化合物の含有量は、特に限定されないが、中でも、0.01重量%〜3重量%であることが好ましい。シリル化合物による電解液の分解抑制機能が十分に発揮されるため、電解液の分解反応がより抑制されるからである。   Although content of the silyl compound in electrolyte solution is not specifically limited, Especially, it is preferable that they are 0.01 weight%-3 weight%. This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution by the silyl compound is sufficiently exhibited, so that the decomposition reaction of the electrolytic solution is further suppressed.

なお、電解液は、上記したシリル化合物と共に、以下で説明する他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。   In addition, the electrolyte solution may contain any one type or two or more types of other materials described below together with the above-described silyl compound.

他の材料は、例えば、非水溶媒などの溶媒のうちのいずれか1種類または2種類以上である。   The other material is, for example, any one or more of solvents such as a non-aqueous solvent.

非水溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステルおよびニトリルなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。環状炭酸エステルは、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレンおよび炭酸ブチレンなどであり、鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸メチルプロピルなどである。ラクトンは、例えば、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどである。カルボン酸エステルは、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。ニトリルは、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリルおよび3−メトキシプロピオニトリルなどである。   Examples of the non-aqueous solvent include a cyclic carbonate ester, a chain carbonate ester, a lactone, a chain carboxylate ester, and a nitrile. This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, and examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl propyl carbonate. Examples of the lactone include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. Examples of the carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, and ethyl trimethyl acetate. Examples of nitriles include acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, and 3-methoxypropionitrile.

この他、非水溶媒は、例えば、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチルおよびジメチルスルホキシドなどでもよい。同様の利点が得られるからである。   In addition, examples of the non-aqueous solvent include 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1 , 4-dioxane, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate and dimethyl sulfoxide. This is because similar advantages can be obtained.

中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちのいずれか1種類または2種類以上が好ましい。より優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。この場合には、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば比誘電率ε≧30)と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒(例えば粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。   Among these, any one or two or more of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. This is because better battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained. In this case, high viscosity (high dielectric constant) solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate (for example, dielectric constant ε ≧ 30) and low viscosity solvents such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPas). -A combination with s) is more preferred. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.

特に、非水溶媒は、不飽和環状炭酸エステル、ハロゲン化炭酸エステル、スルトン(環状スルホン酸エステル)および酸無水物などのうちのいずれか1種類または2種類以上でもよい。電解液の化学的安定性が向上するからである。不飽和環状炭酸エステルとは、1または2以上の不飽和炭素結合(炭素間二重結合および炭素間三重結合のうちの一方または双方)を有する環状炭酸エステルであり、例えば、炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンおよび炭酸メチレンエチレンなどである。ハロゲン化炭酸エステルとは、1または2以上のハロゲンを構成元素として含む環状または鎖状の炭酸エステルである。環状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよび4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどである。鎖状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス(フルオロメチル)および炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。スルトンは、例えば、プロパンスルトンおよびプロペンスルトンなどである。酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水エタンジスルホン酸および無水スルホ安息香酸などである。ただし、非水溶媒は、上記以外の化合物でもよい。   In particular, the nonaqueous solvent may be any one or two or more of unsaturated cyclic carbonates, halogenated carbonates, sultone (cyclic sulfonate), acid anhydrides, and the like. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved. The unsaturated cyclic carbonate is a cyclic carbonate having one or more unsaturated carbon bonds (one or both of a carbon-carbon double bond and a carbon-carbon triple bond), such as vinylene carbonate and vinyl carbonate. Such as ethylene and methylene ethylene carbonate. The halogenated carbonate is a cyclic or chain carbonate containing one or more halogens as a constituent element. Examples of the cyclic halogenated carbonate include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. Examples of the chain halogenated carbonate include fluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, and difluoromethyl methyl carbonate. Examples of sultone include propane sultone and propene sultone. Examples of the acid anhydride include succinic anhydride, ethanedisulfonic anhydride, and anhydrous sulfobenzoic acid. However, the non-aqueous solvent may be a compound other than the above.

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの塩のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、例えば、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。このリチウム以外の塩は、例えば、リチウム以外の軽金属の塩などである。   The electrolyte salt includes, for example, any one kind or two or more kinds of salts such as a lithium salt. However, the electrolyte salt may contain a salt other than the lithium salt, for example. Examples of the salt other than lithium include salts of light metals other than lithium.

リチウム塩は、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、テトラフェニルホウ酸リチウム(LiB(C6 5 4 )、メタンスルホン酸リチウム(LiCH3 SO3 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、テトラクロロアルミン酸リチウム(LiAlCl4 )、六フッ化ケイ酸二リチウム(Li2 SiF6 )、塩化リチウム(LiCl)および臭化リチウム(LiBr)などである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。 Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and tetraphenyl. Lithium borate (LiB (C 6 H 5 ) 4 ), lithium methanesulfonate (LiCH 3 SO 3 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), hexafluoride Examples include dilithium silicate (Li 2 SiF 6 ), lithium chloride (LiCl), and lithium bromide (LiBr). This is because excellent battery capacity, cycle characteristics, storage characteristics, and the like can be obtained.

中でも、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 およびLiAsF6 のうちのいずれか1種類または2種類以上が好ましく、LiPF6 がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。ただし、電解質塩は、上記以外の化合物でもよい。 Among these, any one or two or more of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 are preferable, and LiPF 6 is more preferable. This is because a higher effect can be obtained because the internal resistance is lowered. However, the electrolyte salt may be a compound other than the above.

電解質塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、溶媒に対して0.3mol/kg〜3.0mol/kgであることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。   Although content of electrolyte salt is not specifically limited, Especially, it is preferable that they are 0.3 mol / kg-3.0 mol / kg with respect to a solvent. This is because high ionic conductivity is obtained.

[二次電池の動作]
この二次電池は、例えば、以下のように動作する。
[Operation of secondary battery]
This secondary battery operates as follows, for example.

充電時には、正極21からリチウムイオンが放出されると、そのリチウムイオンが電解液を介して負極22に吸蔵される。一方、放電時には、負極22からリチウムイオンが放出されると、そのリチウムイオンが電解液を介して正極21に吸蔵される。   At the time of charging, when lithium ions are released from the positive electrode 21, the lithium ions are occluded in the negative electrode 22 through the electrolytic solution. On the other hand, when lithium ions are released from the negative electrode 22 during discharge, the lithium ions are occluded in the positive electrode 21 through the electrolytic solution.

[二次電池の製造方法]
この二次電池は、例えば、以下の手順により製造される。
[Method for producing secondary battery]
This secondary battery is manufactured by the following procedure, for example.

正極21を作製する場合には、最初に、特定リチウム含有化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含む正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを混合して、正極合剤とする。続いて、正極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層21Bを形成する。続いて、必要に応じて正極活物質層21Bを加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層21Bを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。   When producing the positive electrode 21, first, a positive electrode active material containing one or more of the specific lithium-containing compounds and a positive electrode binder and a positive electrode conductive agent are mixed as necessary. Thus, a positive electrode mixture is obtained. Subsequently, the positive electrode mixture is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, after applying the positive electrode mixture slurry to both surfaces of the positive electrode current collector 21A, the positive electrode mixture slurry is dried to form the positive electrode active material layer 21B. Subsequently, the positive electrode active material layer 21B is compression-molded using a roll press or the like while heating the positive electrode active material layer 21B as necessary. In this case, compression molding may be repeated a plurality of times.

負極22を作製する場合には、上記した正極21と同様の手順により、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成する。具体的には、負極活物質と、負極結着剤および負極導電剤などとを混合して、負極合剤としたのち、その負極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体22Aの両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させて、負極活物質層22Bを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層22Bを圧縮成型する。   When the negative electrode 22 is manufactured, the negative electrode active material layer 22B is formed on the negative electrode current collector 22A by the same procedure as that of the positive electrode 21 described above. Specifically, a negative electrode active material, a negative electrode binder, a negative electrode conductive agent, and the like are mixed to form a negative electrode mixture, and then the negative electrode mixture is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a paste-like negative electrode mixture. A slurry is obtained. Subsequently, after applying the negative electrode mixture slurry to both surfaces of the negative electrode current collector 22A, the negative electrode mixture slurry is dried to form the negative electrode active material layer 22B. Finally, the negative electrode active material layer 22B is compression molded using a roll press or the like.

電解液を調製する場合には、溶媒に電解質塩を分散または溶解させたのち、その溶媒にシリル化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を加える。   When preparing an electrolytic solution, after dispersing or dissolving an electrolyte salt in a solvent, one or more of silyl compounds are added to the solvent.

正極21および負極22を用いて二次電池を組み立てる場合には、溶接法などを用いて正極集電体21Aに正極リード25を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体22Aに負極リード26を取り付ける。続いて、セパレータ23を介して正極21と負極22とを積層してから巻回させて巻回電極体20を作製したのち、その巻回電極体20の中心にセンターピン24を挿入する。続いて、一対の絶縁板12,13で巻回電極体20を挟みながら、その巻回電極体20を電池缶11の内部に収納する。この場合には、溶接法などを用いて正極リード25の先端部を安全弁機構15に取り付けると共に、溶接法などを用いて負極リード26の先端部を電池缶11に取り付ける。続いて、電池缶11の内部に電解液を注入して、その電解液をセパレータ23に含浸させる。続いて、ガスケット17を介して電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16をかしめる。   When the secondary battery is assembled using the positive electrode 21 and the negative electrode 22, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A using a welding method or the like, and the negative electrode lead is connected to the negative electrode current collector 22A using a welding method or the like. 26 is attached. Subsequently, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked via the separator 23 and wound to produce the wound electrode body 20, the center pin 24 is inserted into the center of the wound electrode body 20. Subsequently, the spirally wound electrode body 20 is accommodated in the battery can 11 while the spirally wound electrode body 20 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13. In this case, the tip of the positive electrode lead 25 is attached to the safety valve mechanism 15 using a welding method or the like, and the tip of the negative electrode lead 26 is attached to the battery can 11 using a welding method or the like. Subsequently, an electrolytic solution is injected into the battery can 11 and the separator 23 is impregnated with the electrolytic solution. Subsequently, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are caulked to the opening end portion of the battery can 11 through the gasket 17.

[二次電池の作用および効果]
この円筒型の二次電池によれば、正極21が特定リチウム含有化合物を含んでいると共に、電解液がシリル化合物を含んでいる。この場合には、上記したように、正極21が特定リチウム含有化合物を含んでいる二次電池を高充電電圧条件で充放電させても、シリル化合物により電解液の分解反応が特異的に抑制される。よって、充放電を繰り返しても放電容量が減少しにくくなるため、優れた電池特性を得ることができる。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this cylindrical secondary battery, the positive electrode 21 contains the specific lithium-containing compound, and the electrolytic solution contains the silyl compound. In this case, as described above, the decomposition reaction of the electrolytic solution is specifically suppressed by the silyl compound even when the positive electrode 21 charges and discharges the secondary battery containing the specific lithium-containing compound under a high charge voltage condition. The Therefore, even if charging / discharging is repeated, the discharge capacity is unlikely to decrease, and thus excellent battery characteristics can be obtained.

特に、高電位材料が式(1)〜式(3)のそれぞれに示した化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいれば、より高い効果を得ることができる。この場合には、式(2)において0<f≦1.5または0≦h<1を満たしていれば、さらに高い効果を得ることができる。   In particular, if the high-potential material contains any one or more of the compounds represented by formulas (1) to (3), higher effects can be obtained. In this case, a higher effect can be obtained as long as 0 <f ≦ 1.5 or 0 ≦ h <1 in Expression (2).

また、シリル化合物が式(4)に示した化合物、より具体的には式(4−1)〜式(4−17)のそれぞれに示した化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいれば、より高い効果を得ることができる。この場合には、電解液中におけるシリル化合物の含有量が0.01重量%〜3重量%であれば、さらに高い効果を得ることができる。   In addition, the silyl compound is a compound represented by the formula (4), more specifically, any one or more of the compounds represented by each of the formulas (4-1) to (4-17). If it is included, a higher effect can be obtained. In this case, if the content of the silyl compound in the electrolytic solution is 0.01% by weight to 3% by weight, a higher effect can be obtained.

<1−2.ラミネートフィルム型>
図3は、本技術の一実施形態の他の二次電池の分解斜視構成を表しており、図4は、図3に示した巻回電極体30のIV−IV線に沿った断面を拡大している。以下では、既に説明した円筒型の二次電池の構成要素を随時引用する。
<1-2. Laminate film type>
FIG. 3 illustrates an exploded perspective configuration of another secondary battery according to an embodiment of the present technology, and FIG. 4 illustrates an enlarged cross section taken along line IV-IV of the spirally wound electrode body 30 illustrated in FIG. 3. doing. In the following, the components of the cylindrical secondary battery already described will be referred to as needed.

[二次電池の全体構成]
ここで説明する二次電池は、例えば、いわゆるラミネートフィルム型の電池構造を有するリチウムイオン二次電池である。
[Overall structure of secondary battery]
The secondary battery described here is, for example, a lithium ion secondary battery having a so-called laminate film type battery structure.

この二次電池では、例えば、図3および図4に示したように、フィルム状の外装部材40の内部に巻回電極体30が収納されている。この巻回電極体30は、セパレータ35および電解質層36を介して正極33と負極34とが積層されてから巻回されたものである。正極33には、正極リード31が取り付けられていると共に、負極34には、負極リード32が取り付けられている。巻回電極体30の最外周部は、保護テープ37により保護されている。   In this secondary battery, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, the wound electrode body 30 is housed inside a film-shaped exterior member 40. The wound electrode body 30 is wound after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and the electrolyte layer 36. A positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33, and a negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode 34. The outermost peripheral part of the wound electrode body 30 is protected by a protective tape 37.

正極リード31および負極リード32は、例えば、外装部材40の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード31は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。負極リード32は、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。これらの導電性材料は、例えば、薄板状または網目状である。   For example, the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out in the same direction from the inside of the exterior member 40 toward the outside. The positive electrode lead 31 is formed of any one type or two or more types of conductive materials such as aluminum. The negative electrode lead 32 is formed of any one type or two or more types of conductive materials such as copper, nickel, and stainless steel. These conductive materials have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、図3に示した矢印Rの方向に折り畳み可能な1枚のフィルムであり、その外装部材40の一部には、巻回電極体30を収納するための窪みが設けられている。この外装部材40は、例えば、融着層と、金属層と、表面保護層とがこの順に積層されたラミネートフィルムである。二次電池の製造工程では、融着層同士が巻回電極体30を介して対向するように外装部材40が折り畳まれたのち、その融着層の外周縁部同士が融着される。ただし、外装部材40は、2枚のラミネートフィルムが接着剤などを介して貼り合わされたものでもよい。融着層は、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのうちのいずれか1種類または2種類以上のフィルムである。金属層は、例えば、アルミニウム箔などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。表面保護層は、例えば、ナイロンおよびポリエチレンテレフタレートなどのうちのいずれか1種類または2種類以上のフィルムである。   The exterior member 40 is, for example, a single film that can be folded in the direction of the arrow R shown in FIG. 3, and a recess for accommodating the wound electrode body 30 is provided in a part of the exterior member 40. It has been. The exterior member 40 is, for example, a laminate film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order. In the manufacturing process of the secondary battery, after the exterior member 40 is folded so that the fusion layers face each other with the wound electrode body 30 therebetween, the outer peripheral edges of the fusion layers are fused. However, the exterior member 40 may be one in which two laminated films are bonded together with an adhesive or the like. The fusion layer is, for example, any one kind or two or more kinds of films such as polyethylene and polypropylene. The metal layer is, for example, one or more of aluminum foils. The surface protective layer is, for example, any one film or two or more films selected from nylon and polyethylene terephthalate.

中でも、外装部材40は、ポリエチレンフィルムと、アルミニウム箔と、ナイロンフィルムとがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムであることが好ましい。ただし、外装部材40は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルムでもよいし、金属フィルムでもよい。   Especially, it is preferable that the exterior member 40 is an aluminum laminate film in which a polyethylene film, an aluminum foil, and a nylon film are laminated in this order. However, the exterior member 40 may be a laminate film having another laminated structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film.

外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するために密着フィルム41が挿入されている。この密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料により形成されている。この密着性を有する材料は、例えば、ポリオレフィン樹脂などであり、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   An adhesion film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 in order to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is formed of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32. The material having this adhesion is, for example, a polyolefin resin, and more specifically, any one or more of polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, modified polypropylene, and the like.

正極33は、例えば、正極集電体33Aの片面または両面に正極活物質層33Bを有していると共に、負極34は、例えば、負極集電体34Aの片面または両面に負極活物質層34Bを有している。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34Aおよび負極活物質層34Bのそれぞれの構成は、例えば、それぞれ正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22Aおよび負極活物質層22Bのそれぞれの構成と同様である。セパレータ35の構成は、例えば、セパレータ23の構成と同様である。   The positive electrode 33 has, for example, a positive electrode active material layer 33B on one side or both sides of the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode 34 has, for example, a negative electrode active material layer 34B on one side or both sides of the negative electrode current collector 34A. Have. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B are, for example, the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, the negative electrode current collector 22A, and The configuration is the same as that of each of the negative electrode active material layers 22B. The configuration of the separator 35 is the same as that of the separator 23, for example.

電解質層36は、電解液および高分子化合物を含んでおり、その電解液は、高分子化合物により保持されている。この電解質層36は、いわゆるゲル状の電解質である。高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。この電解質層36は、さらに、添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound, and the electrolyte solution is held by the polymer compound. The electrolyte layer 36 is a so-called gel electrolyte. This is because high ionic conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) is obtained and leakage of the electrolytic solution is prevented. The electrolyte layer 36 may further contain other materials such as additives.

高分子化合物は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンおよびポリカーボネートなどのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この他、高分子化合物は、共重合体でもよい。この共重合体は、例えば、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などである。中でも、単独重合体としては、ポリフッ化ビニリデンが好ましいと共に、共重合体としては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体が好ましい。電気化学的に安定だからである。   Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinyl fluoride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethacryl It includes any one or more of methyl acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene and polycarbonate. In addition, the polymer compound may be a copolymer. This copolymer is, for example, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene. Among these, as the homopolymer, polyvinylidene fluoride is preferable, and as the copolymer, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropyrene is preferable. This is because it is electrochemically stable.

電解液の組成は、例えば、円筒型の二次電池における電解液の組成と同様である。ただし、ゲル状の電解質である電解質層36において、電解液の溶媒とは、液状の材料だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   The composition of the electrolytic solution is, for example, the same as the composition of the electrolytic solution in a cylindrical secondary battery. However, in the electrolyte layer 36 which is a gel electrolyte, the solvent of the electrolytic solution is a wide concept including not only a liquid material but also a material having ion conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Therefore, when using a polymer compound having ion conductivity, the polymer compound is also included in the solvent.

なお、ゲル状の電解質層36に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液が巻回電極体30に含浸される。   Instead of the gel electrolyte layer 36, the electrolytic solution may be used as it is. In this case, the wound electrode body 30 is impregnated with the electrolytic solution.

[二次電池の動作]
この二次電池は、例えば、以下のように動作する。
[Operation of secondary battery]
This secondary battery operates as follows, for example.

充電時には、正極33からリチウムイオンが放出されると、そのリチウムイオンが電解質層36を介して負極34に吸蔵される。一方、放電時には、負極34からリチウムイオンが放出されると、そのリチウムイオンが電解質層36を介して正極33に吸蔵される。   At the time of charging, when lithium ions are released from the positive electrode 33, the lithium ions are occluded in the negative electrode 34 through the electrolyte layer 36. On the other hand, during discharge, when lithium ions are released from the negative electrode 34, the lithium ions are occluded in the positive electrode 33 through the electrolyte layer 36.

[二次電池の製造方法]
ゲル状の電解質層36を備えた二次電池は、例えば、以下の3種類の手順により製造される。
[Method for producing secondary battery]
The secondary battery provided with the gel electrolyte layer 36 is manufactured, for example, by the following three types of procedures.

第1手順では、正極21および負極22と同様の作製手順により、正極33および負極34を作製する。すなわち、正極33を作製する場合には、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成すると共に、負極34を作製する場合には、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成する。続いて、電解液と、高分子化合物と、溶媒などとを混合して、前駆溶液を調製する。この溶媒は、例えば、有機溶剤などである。続いて、正極33および負極34のそれぞれに前駆溶液を塗布したのち、その前駆溶液を乾燥させて、ゲル状の電解質層36を形成する。続いて、溶接法などを用いて正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。続いて、セパレータ35を介して正極33と負極34とを積層してから巻回させて巻回電極体30を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付ける。続いて、巻回電極体30を挟むように外装部材40を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材40の外周縁部同士を接着させて、その外装部材40の内部に巻回電極体30を封入する。この場合には、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に密着フィルム41を挿入する。   In the first procedure, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are manufactured by the same manufacturing procedure as that of the positive electrode 21 and the negative electrode 22. That is, when the positive electrode 33 is produced, the positive electrode active material layer 33B is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 33A, and when the negative electrode 34 is produced, the negative electrode active material layer is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 34A. 34B is formed. Subsequently, a precursor solution is prepared by mixing an electrolytic solution, a polymer compound, a solvent, and the like. This solvent is, for example, an organic solvent. Subsequently, after applying a precursor solution to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the precursor solution is dried to form a gel electrolyte layer 36. Subsequently, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode current collector 33A using a welding method or the like, and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode current collector 34A using a welding method or the like. Subsequently, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated via the separator 35 and wound to produce the wound electrode body 30, a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion thereof. Subsequently, after folding the exterior member 40 so as to sandwich the wound electrode body 30, the outer peripheral edge portions of the exterior member 40 are bonded to each other using a heat fusion method or the like, and the wound member 40 is wound inside the exterior member 40. The electrode body 30 is encapsulated. In this case, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40.

第2手順では、正極33に正極リード31を取り付けると共に、負極34に負極リード32を取り付ける。続いて、セパレータ35を介して正極33と負極34とを積層してから巻回させて、巻回電極体30の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付ける。続いて、巻回電極体30を挟むように外装部材40を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材40のうちの一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材40の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを混合して、電解質用組成物を調製する。続いて、袋状の外装部材40の内部に電解質用組成物を注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材40を密封する。続いて、モノマーを熱重合させて、高分子化合物を形成する。これにより、ゲル状の電解質層36が形成される。   In the second procedure, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode 33 and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode 34. Subsequently, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound to produce a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30, and then a protective tape 37 is provided on the outermost peripheral portion thereof. Paste. Subsequently, after folding the exterior member 40 so as to sandwich the spirally wound electrode body 30, the remaining outer peripheral edge portion excluding the outer peripheral edge portion of one side of the exterior member 40 is bonded using a heat fusion method or the like. Thus, the wound body is housed inside the bag-shaped exterior member 40. Subsequently, an electrolyte solution is prepared by mixing the electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary. Subsequently, after the electrolyte composition is injected into the bag-shaped exterior member 40, the exterior member 40 is sealed using a heat fusion method or the like. Subsequently, the monomer is thermally polymerized to form a polymer compound. Thereby, the gel electrolyte layer 36 is formed.

第3手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ35を用いることを除き、上記した第2手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材40の内部に収納する。このセパレータ35に塗布される高分子化合物は、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体(単独重合体、共重合体または多元共重合体)などである。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の1種類または2種類以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材40の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材40の開口部を密封する。続いて、外装部材40に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ35を正極33および負極34に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸すると共に、その高分子化合物がゲル化するため、電解質層36が形成される。   In the third procedure, a wound body is produced and stored in the bag-shaped exterior member 40 in the same manner as in the second procedure described above except that the separator 35 coated with the polymer compound on both sides is used. The polymer compound applied to the separator 35 is, for example, a polymer (homopolymer, copolymer or multi-component copolymer) containing vinylidene fluoride as a component. Specifically, polyvinylidene fluoride, a binary copolymer containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components, and a ternary copolymer containing vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene as components. Such as coalescence. In addition to the polymer containing vinylidene fluoride as a component, one or more other polymer compounds may be used. Subsequently, after the electrolytic solution is prepared and injected into the exterior member 40, the opening of the exterior member 40 is sealed using a thermal fusion method or the like. Subsequently, the exterior member 40 is heated while applying a load, and the separator 35 is brought into close contact with the positive electrode 33 and the negative electrode 34 through the polymer compound. As a result, the electrolytic solution is impregnated into the polymer compound and the polymer compound gels, so that the electrolyte layer 36 is formed.

この第3手順では、第1手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第3手順では、第2手順と比較して、溶媒および高分子化合物の原料であるモノマーなどが電解質層36中にほとんど残存しないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極33、負極34およびセパレータ35と電解質層36とが十分に密着する。   In the third procedure, the swelling of the secondary battery is suppressed more than in the first procedure. Further, in the third procedure, compared to the second procedure, the solvent and the monomer that is the raw material of the polymer compound hardly remain in the electrolyte layer 36, so that the formation process of the polymer compound is well controlled. For this reason, the positive electrode 33, the negative electrode 34, the separator 35, and the electrolyte layer 36 are adhered sufficiently.

[二次電池の作用および効果]
このラミネートフィルム型の二次電池によれば、正極33が特定リチウム含有化合物を含んでいると共に、電解質層36(電解液)がシリル化合物を含んでいるので、円筒型の二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。これ以外の作用および効果は、円筒型の二次電池と同様である。
[Operation and effect of secondary battery]
According to this laminate film type secondary battery, since the positive electrode 33 contains the specific lithium-containing compound and the electrolyte layer 36 (electrolytic solution) contains the silyl compound, the same as the cylindrical secondary battery. For the reason, excellent battery characteristics can be obtained. Other operations and effects are the same as those of the cylindrical secondary battery.

<2.二次電池の用途>
次に、上記した二次電池の適用例について説明する。
<2. Applications of secondary batteries>
Next, application examples of the above-described secondary battery will be described.

二次電池の用途は、その二次電池を駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして利用可能な機械、機器、器具、装置およびシステム(複数の機器などの集合体)などであれば、特に限定されない。電源として使用される二次電池は、主電源(優先的に使用される電源)でもよいし、補助電源(主電源に代えて、または主電源から切り換えて使用される電源)でもよい。二次電池を補助電源として使用する場合には、主電源の種類は二次電池に限られない。   The secondary battery can be used for machines, devices, instruments, devices, and systems (a collection of multiple devices) that can use the secondary battery as a power source for driving or a power storage source for storing power. There is no particular limitation. The secondary battery used as a power source may be a main power source (a power source used preferentially) or an auxiliary power source (a power source used in place of the main power source or switched from the main power source). When the secondary battery is used as an auxiliary power source, the type of the main power source is not limited to the secondary battery.

二次電池の用途は、例えば、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビおよび携帯用情報端末などの電子機器(携帯用電子機器を含む)である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。着脱可能な電源としてノート型パソコンなどに用いられる電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。もちろん、上記以外の用途でもよい。   Applications of the secondary battery are as follows, for example. Electronic devices (including portable electronic devices) such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, notebook computers, cordless phones, headphone stereos, portable radios, portable televisions, and portable information terminals. It is a portable living device such as an electric shaver. Storage devices such as backup power supplies and memory cards. Electric tools such as electric drills and electric saws. It is a battery pack used for a notebook computer or the like as a detachable power source. Medical electronic devices such as pacemakers and hearing aids. An electric vehicle such as an electric vehicle (including a hybrid vehicle). It is an electric power storage system such as a home battery system that stores electric power in case of an emergency. Of course, applications other than those described above may be used.

中でも、二次電池は、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器などに適用されることが有効である。優れた電池特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることで、有効に性能向上を図ることができるからである。なお、電池パックは、二次電池を用いた電源であり、いわゆる組電池などである。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動(走行)する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車(ハイブリッド自動車など)でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されているため、その電力を利用して家庭用の電気製品などを使用可能になる。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部(例えばドリルなど)が可動する工具である。電子機器は、二次電池を駆動用の電源(電力供給源)として各種機能を発揮する機器である。   Especially, it is effective that a secondary battery is applied to a battery pack, an electric vehicle, an electric power storage system, an electric tool, an electronic device, and the like. This is because, since excellent battery characteristics are required, the performance can be effectively improved by using the secondary battery of the present technology. The battery pack is a power source using a secondary battery, and is a so-called assembled battery. An electric vehicle is a vehicle that operates (runs) using a secondary battery as a driving power source, and may be an automobile (such as a hybrid automobile) that includes a drive source other than the secondary battery as described above. The power storage system is a system that uses a secondary battery as a power storage source. For example, in a household power storage system, power is stored in a secondary battery, which is a power storage source, so that it is possible to use household electrical products using the power. An electric power tool is a tool in which a movable part (for example, a drill etc.) moves, using a secondary battery as a driving power source. An electronic device is a device that exhibits various functions using a secondary battery as a driving power source (power supply source).

ここで、二次電池のいくつかの適用例について具体的に説明する。なお、以下で説明する各適用例の構成は、あくまで一例であるため、その構成は、適宜変更可能である。   Here, some application examples of the secondary battery will be specifically described. In addition, since the structure of each application example demonstrated below is an example to the last, the structure can be changed suitably.

<2−1.電池パック(単電池)>
図5は、単電池を用いた電池パックの斜視構成を表しており、図6は、図5に示した電池パックのブロック構成を表している。なお、図5では、電池パックが分解された状態を示している。
<2-1. Battery pack (single cell)>
FIG. 5 shows a perspective configuration of a battery pack using single cells, and FIG. 6 shows a block configuration of the battery pack shown in FIG. FIG. 5 shows a state where the battery pack is disassembled.

ここで説明する電池パックは、1つの二次電池を用いた簡易型の電池パック(いわゆるソフトパック)であり、例えば、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。この電池パックは、例えば、図5に示したように、ラミネートフィルム型の二次電池である電源111と、その電源111に接続される回路基板116とを備えている。この電源111には、正極リード112および負極リード113が取り付けられている。   The battery pack described here is a simple battery pack (so-called soft pack) using one secondary battery, and is mounted, for example, on an electronic device typified by a smartphone. For example, as shown in FIG. 5, the battery pack includes a power supply 111 that is a laminate film type secondary battery, and a circuit board 116 connected to the power supply 111. A positive electrode lead 112 and a negative electrode lead 113 are attached to the power source 111.

電源111の両側面には、一対の粘着テープ118,119が貼り付けられている。回路基板116には、保護回路(PCM:Protection・Circuit・Module )が形成されている。この回路基板116は、タブ114を介して正極リード112に接続されていると共に、タブ115を介して負極リード113に接続されている。また、回路基板116は、外部接続用のコネクタ付きリード線117に接続されている。なお、回路基板116が電源111に接続された状態において、その回路基板116は、ラベル120および絶縁シート121により上下から保護されている。このラベル120が貼り付けられることで、回路基板116および絶縁シート121などは固定されている。   A pair of adhesive tapes 118 and 119 are attached to both side surfaces of the power source 111. A protection circuit (PCM: Protection, Circuit, Module) is formed on the circuit board 116. The circuit board 116 is connected to the positive lead 112 through the tab 114 and is connected to the negative lead 113 through the tab 115. The circuit board 116 is connected to a lead wire 117 with a connector for external connection. In the state where the circuit board 116 is connected to the power supply 111, the circuit board 116 is protected from above and below by the label 120 and the insulating sheet 121. By attaching the label 120, the circuit board 116, the insulating sheet 121, and the like are fixed.

また、電池パックは、例えば、図6に示しているように、電源111と、回路基板116とを備えている。回路基板116は、例えば、制御部121と、スイッチ部122と、PTC123と、温度検出部124とを備えている。電源111は、正極端子125および負極端子127を介して外部と接続可能であるため、その電源111は、正極端子125および負極端子127を介して充放電される。温度検出部124は、温度検出端子(いわゆるT端子)126を用いて温度を検出可能である。   Further, the battery pack includes a power source 111 and a circuit board 116 as shown in FIG. 6, for example. The circuit board 116 includes, for example, a control unit 121, a switch unit 122, a PTC 123, and a temperature detection unit 124. Since the power source 111 can be connected to the outside via the positive electrode terminal 125 and the negative electrode terminal 127, the power source 111 is charged / discharged via the positive electrode terminal 125 and the negative electrode terminal 127. The temperature detector 124 can detect the temperature using a temperature detection terminal (so-called T terminal) 126.

制御部121は、電池パック全体の動作(電源111の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、中央演算処理装置(CPU)およびメモリなどを含んでいる。   The control unit 121 controls the operation of the entire battery pack (including the usage state of the power supply 111), and includes, for example, a central processing unit (CPU) and a memory.

この制御部121は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達すると、スイッチ部122を切断させることで、電源111の電流経路に充電電流が流れないようにする。また、制御部121は、例えば、充電時において大電流が流れると、スイッチ部122を切断させて、充電電流を遮断する。   For example, when the battery voltage reaches the overcharge detection voltage, the control unit 121 disconnects the switch unit 122 so that the charging current does not flow through the current path of the power supply 111. For example, when a large current flows during charging, the control unit 121 disconnects the charging current by cutting the switch unit 122.

この他、制御部121は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達すると、スイッチ部122を切断させることで、電源111の電流経路に放電電流が流れないようにする。また、制御部121は、例えば、放電時において大電流が流れると、スイッチ部122を切断させて、放電電流を遮断する。   In addition, for example, when the battery voltage reaches the overdischarge detection voltage, the control unit 121 disconnects the switch unit 122 so that the discharge current does not flow in the current path of the power supply 111. For example, when a large current flows during discharging, the control unit 121 cuts off the switch unit 122 and cuts off the discharging current.

なお、二次電池の過充電検出電圧は、例えば、4.20V±0.05Vであると共に、過放電検出電圧は、例えば、2.4V±0.1Vである。   The overcharge detection voltage of the secondary battery is, for example, 4.20V ± 0.05V, and the overdischarge detection voltage is, for example, 2.4V ± 0.1V.

スイッチ部122は、制御部121の指示に応じて、電源111の使用状態(電源111と外部機器との接続の可否)を切り換えるものである。このスイッチ部122は、例えば、充電制御スイッチおよび放電制御スイッチなどを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチのそれぞれは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(MOSFET)などの半導体スイッチである。なお、充放電電流は、例えば、スイッチ部122のON抵抗に基づいて検出される。   The switch unit 122 switches the usage state of the power source 111 (whether the power source 111 can be connected to an external device) in accordance with an instruction from the control unit 121. The switch unit 122 includes, for example, a charge control switch and a discharge control switch. Each of the charge control switch and the discharge control switch is, for example, a semiconductor switch such as a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor. The charge / discharge current is detected based on, for example, the ON resistance of the switch unit 122.

温度検出部124は、電源111の温度を測定して、その測定結果を制御部121に出力するものであり、例えば、サーミスタなどの温度検出素子を含んでいる。なお、温度検出部124による測定結果は、異常発熱時において制御部121が充放電制御を行う場合や、制御部121が残容量の算出時において補正処理を行う場合などに用いられる。   The temperature detection unit 124 measures the temperature of the power supply 111 and outputs the measurement result to the control unit 121. For example, the temperature detection unit 124 includes a temperature detection element such as a thermistor. The measurement result by the temperature detection unit 124 is used when the control unit 121 performs charge / discharge control during abnormal heat generation, or when the control unit 121 performs correction processing when calculating the remaining capacity.

なお、回路基板116は、PTC123を備えていなくてもよい。この場合には、別途、回路基板116にPTC素子が付設されていてもよい。   The circuit board 116 may not include the PTC 123. In this case, a PTC element may be attached to the circuit board 116 separately.

<2−2.電池パック(組電池)>
図7は、組電池を用いた電池パックのブロック構成を表している。この電池パックは、例えば、プラスチック材料などにより形成された筐体60の内部に、制御部61と、電源62と、スイッチ部63と、電流測定部64と、温度検出部65と、電圧検出部66と、スイッチ制御部67と、メモリ68と、温度検出素子69と、電流検出抵抗70と、正極端子71および負極端子72とを備えている。
<2-2. Battery Pack (Battery)>
FIG. 7 shows a block configuration of a battery pack using an assembled battery. This battery pack includes, for example, a control unit 61, a power source 62, a switch unit 63, a current measurement unit 64, a temperature detection unit 65, and a voltage detection unit inside a housing 60 formed of a plastic material or the like. 66, a switch control unit 67, a memory 68, a temperature detection element 69, a current detection resistor 70, a positive terminal 71 and a negative terminal 72.

制御部61は、電池パック全体の動作(電源62の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源62は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この電源62は、例えば、2以上の二次電池を含む組電池であり、それらの二次電池の接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。一例を挙げると、電源62は、2並列3直列となるように接続された6つの二次電池を含んでいる。   The control unit 61 controls the operation of the entire battery pack (including the usage state of the power supply 62), and includes, for example, a CPU. The power source 62 includes one or more secondary batteries (not shown). The power source 62 is, for example, an assembled battery including two or more secondary batteries, and the connection form of these secondary batteries may be in series, in parallel, or a mixture of both. For example, the power source 62 includes six secondary batteries connected in two parallel three series.

スイッチ部63は、制御部61の指示に応じて電源62の使用状態(電源62と外部機器との接続の可否)を切り換えるものである。このスイッチ部63は、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオード(いずれも図示せず)などを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(MOSFET)などの半導体スイッチである。   The switch unit 63 switches the usage state of the power source 62 (whether or not the power source 62 can be connected to an external device) according to an instruction from the control unit 61. The switch unit 63 includes, for example, a charge control switch, a discharge control switch, a charging diode, a discharging diode (all not shown), and the like. The charge control switch and the discharge control switch are semiconductor switches such as a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor, for example.

電流測定部64は、電流検出抵抗70を用いて電流を測定して、その測定結果を制御部61に出力するものである。温度検出部65は、温度検出素子69を用いて温度を測定して、その測定結果を制御部61に出力する。この温度測定結果は、例えば、異常発熱時において制御部61が充放電制御を行う場合や、制御部61が残容量の算出時において補正処理を行う場合などに用いられる。電圧検出部66は、電源62中における二次電池の電圧を測定して、その測定電圧をアナログ−デジタル変換して制御部61に供給するものである。   The current measurement unit 64 measures current using the current detection resistor 70 and outputs the measurement result to the control unit 61. The temperature detection unit 65 measures the temperature using the temperature detection element 69 and outputs the measurement result to the control unit 61. This temperature measurement result is used, for example, when the control unit 61 performs charge / discharge control during abnormal heat generation, or when the control unit 61 performs correction processing when calculating the remaining capacity. The voltage detector 66 measures the voltage of the secondary battery in the power source 62, converts the measured voltage from analog to digital, and supplies the converted voltage to the controller 61.

スイッチ制御部67は、電流測定部64および電圧検出部66から入力される信号に応じて、スイッチ部63の動作を制御するものである。   The switch control unit 67 controls the operation of the switch unit 63 in accordance with signals input from the current measurement unit 64 and the voltage detection unit 66.

このスイッチ制御部67は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部63(充電制御スイッチ)を切断して、電源62の電流経路に充電電流が流れないように制御する。これにより、電源62では、放電用ダイオードを介して放電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部67は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断する。   For example, when the battery voltage reaches the overcharge detection voltage, the switch control unit 67 disconnects the switch unit 63 (charge control switch) and controls the charging current not to flow through the current path of the power source 62. . As a result, the power source 62 can only discharge through the discharging diode. Note that the switch control unit 67 cuts off the charging current when a large current flows during charging, for example.

また、スイッチ制御部67は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部63(放電制御スイッチ)を切断して、電源62の電流経路に放電電流が流れないようにする。これにより、電源62では、充電用ダイオードを介して充電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部67は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断する。   Further, the switch control unit 67 disconnects the switch unit 63 (discharge control switch) so that the discharge current does not flow in the current path of the power source 62 when the battery voltage reaches the overdischarge detection voltage, for example. . As a result, the power source 62 can only be charged via the charging diode. In addition, the switch control part 67 interrupts | blocks a discharge current, for example, when a big current flows at the time of discharge.

なお、二次電池では、例えば、過充電検出電圧は4.20V±0.05Vであり、過放電検出電圧は2.4V±0.1Vである。   In the secondary battery, for example, the overcharge detection voltage is 4.20 V ± 0.05 V, and the overdischarge detection voltage is 2.4 V ± 0.1 V.

メモリ68は、例えば、不揮発性メモリであるEEPROMなどである。このメモリ68には、例えば、制御部61により演算された数値や、製造工程段階で測定された二次電池の情報(例えば、初期状態の内部抵抗など)などが記憶されている。なお、メモリ68に二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部61が残容量などの情報を把握可能になる。   The memory 68 is, for example, an EEPROM that is a nonvolatile memory. The memory 68 stores, for example, numerical values calculated by the control unit 61, secondary battery information (for example, internal resistance in an initial state) measured in the manufacturing process stage, and the like. If the full charge capacity of the secondary battery is stored in the memory 68, the control unit 61 can grasp information such as the remaining capacity.

温度検出素子69は、電源62の温度を測定すると共にその測定結果を制御部61に出力するものであり、例えば、サーミスタなどである。   The temperature detection element 69 measures the temperature of the power source 62 and outputs the measurement result to the control unit 61, and is, for example, a thermistor.

正極端子71および負極端子72は、電池パックを用いて稼働される外部機器(例えばノート型のパーソナルコンピュータなど)や、電池パックを充電するために用いられる外部機器(例えば充電器など)などに接続される端子である。電源62の充放電は、正極端子71および負極端子72を介して行われる。   The positive electrode terminal 71 and the negative electrode terminal 72 are connected to an external device (for example, a notebook personal computer) operated using a battery pack, an external device (for example, a charger) used to charge the battery pack, or the like. Terminal. Charging / discharging of the power source 62 is performed via the positive terminal 71 and the negative terminal 72.

<2−3.電動車両>
図8は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。この電動車両は、例えば、金属製の筐体73の内部に、制御部74と、エンジン75と、電源76と、駆動用のモータ77と、差動装置78と、発電機79と、トランスミッション80およびクラッチ81と、インバータ82,83と、各種センサ84とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置78およびトランスミッション80に接続された前輪用駆動軸85および前輪86と、後輪用駆動軸87および後輪88とを備えている。
<2-3. Electric vehicle>
FIG. 8 shows a block configuration of a hybrid vehicle which is an example of an electric vehicle. This electric vehicle includes, for example, a control unit 74, an engine 75, a power source 76, a driving motor 77, a differential device 78, a generator 79, and a transmission 80 inside a metal casing 73. And a clutch 81, inverters 82 and 83, and various sensors 84. In addition, the electric vehicle includes, for example, a front wheel drive shaft 85 and a front wheel 86 connected to the differential device 78 and the transmission 80, and a rear wheel drive shaft 87 and a rear wheel 88.

この電動車両は、例えば、エンジン75またはモータ77のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン75は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン75を動力源とする場合、そのエンジン75の駆動力(回転力)は、例えば、駆動部である差動装置78、トランスミッション80およびクラッチ81を介して前輪86または後輪88に伝達される。なお、エンジン75の回転力は発電機79にも伝達され、その回転力を利用して発電機79が交流電力を発生させると共に、その交流電力はインバータ83を介して直流電力に変換され、電源76に蓄積される。一方、変換部であるモータ77を動力源とする場合、電源76から供給された電力(直流電力)がインバータ82を介して交流電力に変換され、その交流電力を利用してモータ77が駆動する。このモータ77により電力から変換された駆動力(回転力)は、例えば、駆動部である差動装置78、トランスミッション80およびクラッチ81を介して前輪86または後輪88に伝達される。   This electric vehicle can run, for example, using either the engine 75 or the motor 77 as a drive source. The engine 75 is a main power source, such as a gasoline engine. When the engine 75 is used as a power source, the driving force (rotational force) of the engine 75 is transmitted to the front wheels 86 or the rear wheels 88 via, for example, a differential device 78, a transmission 80, and a clutch 81 which are driving units. . The rotational force of the engine 75 is also transmitted to the generator 79, and the generator 79 generates AC power using the rotational force. The AC power is converted into DC power via the inverter 83, and the power source 76. On the other hand, when the motor 77 which is the conversion unit is used as a power source, the power (DC power) supplied from the power source 76 is converted into AC power via the inverter 82, and the motor 77 is driven using the AC power. . The driving force (rotational force) converted from electric power by the motor 77 is transmitted to the front wheels 86 or the rear wheels 88 via, for example, a differential device 78, a transmission 80, and a clutch 81, which are driving units.

なお、図示しない制動機構を介して電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ77に回転力として伝達され、その回転力を利用してモータ77が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ82を介して直流電力に変換され、その直流回生電力は電源76に蓄積されることが好ましい。   When the electric vehicle decelerates via a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration is transmitted as a rotational force to the motor 77, and the motor 77 generates AC power using the rotational force. Good. This AC power is preferably converted into DC power via the inverter 82, and the DC regenerative power is preferably stored in the power source 76.

制御部74は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源76は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この電源76は、外部電源と接続され、その外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積可能になっていてもよい。各種センサ84は、例えば、エンジン75の回転数を制御すると共に、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御するために用いられる。この各種センサ84は、例えば、速度センサ、加速度センサおよびエンジン回転数センサなどを含んでいる。   The control unit 74 controls the operation of the entire electric vehicle, and includes, for example, a CPU. The power source 76 includes one or more secondary batteries (not shown). The power source 76 may be connected to an external power source and can store power by receiving power supply from the external power source. The various sensors 84 are used, for example, to control the rotational speed of the engine 75 and to control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown). The various sensors 84 include, for example, a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.

なお、電動車両がハイブリッド自動車である場合について説明したが、その電動車両は、エンジン75を用いずに電源76およびモータ77だけを用いて作動する車両(電気自動車)でもよい。   Although the case where the electric vehicle is a hybrid vehicle has been described, the electric vehicle may be a vehicle (electric vehicle) that operates using only the power source 76 and the motor 77 without using the engine 75.

<2−4.電力貯蔵システム>
図9は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。この電力貯蔵システムは、例えば、一般住宅および商業用ビルなどの家屋89の内部に、制御部90と、電源91と、スマートメータ92と、パワーハブ93とを備えている。
<2-4. Power storage system>
FIG. 9 shows a block configuration of the power storage system. This power storage system includes, for example, a control unit 90, a power source 91, a smart meter 92, and a power hub 93 in a house 89 such as a general house and a commercial building.

ここでは、電源91は、例えば、家屋89の内部に設置された電気機器94に接続されていると共に、家屋89の外部に停車された電動車両96に接続可能である。また、電源91は、例えば、家屋89に設置された自家発電機95にパワーハブ93を介して接続されていると共に、スマートメータ92およびパワーハブ93を介して外部の集中型電力系統97に接続可能である。   Here, the power source 91 is connected to, for example, an electric device 94 installed in the house 89 and can be connected to an electric vehicle 96 stopped outside the house 89. The power source 91 is connected to, for example, a private generator 95 installed in a house 89 via a power hub 93 and can be connected to an external centralized power system 97 via a smart meter 92 and the power hub 93. is there.

なお、電気機器94は、例えば、1または2以上の家電製品を含んでおり、その家電製品は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビおよび給湯器などである。自家発電機95は、例えば、太陽光発電機および風力発電機などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。電動車両96は、例えば、電気自動車、電気バイクおよびハイブリッド自動車などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。集中型電力系統97は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所および風力発電所などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。   The electrical device 94 includes, for example, one or more home appliances, and the home appliances are, for example, a refrigerator, an air conditioner, a television, and a water heater. The private generator 95 is, for example, any one type or two types or more of a solar power generator and a wind power generator. The electric vehicle 96 is, for example, any one type or two or more types of electric vehicles, electric motorcycles, hybrid vehicles, and the like. The centralized power system 97 is, for example, any one type or two or more types among a thermal power plant, a nuclear power plant, a hydroelectric power plant, and a wind power plant.

制御部90は、電力貯蔵システム全体の動作(電源91の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源91は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。スマートメータ92は、例えば、電力需要側の家屋89に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信可能である。これに伴い、スマートメータ92は、例えば、外部と通信しながら、家屋89における需要・供給のバランスを制御することで、効率的で安定したエネルギー供給を可能とする。   The control unit 90 controls the operation of the entire power storage system (including the usage state of the power supply 91), and includes, for example, a CPU. The power source 91 includes one or more secondary batteries (not shown). The smart meter 92 is, for example, a network-compatible power meter installed in a house 89 on the power demand side, and can communicate with the power supply side. Accordingly, for example, the smart meter 92 enables efficient and stable energy supply by controlling the balance between supply and demand in the house 89 while communicating with the outside.

この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統97からスマートメータ92およびパワーハブ93を介して電源91に電力が蓄積されると共に、独立電源である自家発電機95からパワーハブ93を介して電源91に電力が蓄積される。この電源91に蓄積された電力は、制御部90の指示に応じて電気機器94および電動車両96に供給されるため、その電気機器94が稼働可能になると共に、電動車両96が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源91を用いて、家屋89内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。   In this power storage system, for example, power is accumulated in the power source 91 from the centralized power system 97 that is an external power source via the smart meter 92 and the power hub 93, and from the private power generator 95 that is an independent power source via the power hub 93. Thus, electric power is accumulated in the power source 91. Since the electric power stored in the power source 91 is supplied to the electric device 94 and the electric vehicle 96 in accordance with an instruction from the control unit 90, the electric device 94 can be operated and the electric vehicle 96 can be charged. . In other words, the power storage system is a system that makes it possible to store and supply power in the house 89 using the power source 91.

電源91に蓄積された電力は、任意に利用可能である。このため、例えば、電気使用料が安い深夜に集中型電力系統97から電源91に電力を蓄積しておき、その電源91に蓄積しておいた電力を電気使用料が高い日中に用いることができる。   The power stored in the power supply 91 can be used arbitrarily. For this reason, for example, power is stored in the power source 91 from the centralized power system 97 at midnight when the electricity usage fee is low, and the power stored in the power source 91 is used during the day when the electricity usage fee is high. it can.

なお、上記した電力貯蔵システムは、1戸(1世帯)ごとに設置されていてもよいし、複数戸(複数世帯)ごとに設置されていてもよい。   The power storage system described above may be installed for each house (one household), or may be installed for each of a plurality of houses (multiple households).

<2−5.電動工具>
図10は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体98の内部に、制御部99と、電源100とを備えている。この工具本体98には、例えば、可動部であるドリル部101が稼働(回転)可能に取り付けられている。
<2-5. Electric tool>
FIG. 10 shows a block configuration of the electric power tool. This electric tool is, for example, an electric drill, and includes a control unit 99 and a power supply 100 inside a tool main body 98 formed of a plastic material or the like. For example, a drill portion 101 which is a movable portion is attached to the tool body 98 so as to be operable (rotatable).

制御部99は、電動工具全体の動作(電源100の使用状態を含む)を制御するものであり、例えば、CPUなどを含んでいる。電源100は、1または2以上の二次電池(図示せず)を含んでいる。この制御部99は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、電源100からドリル部101に電力を供給する。   The control part 99 controls operation | movement (including the use condition of the power supply 100) of the whole electric tool, and contains CPU etc., for example. The power supply 100 includes one or more secondary batteries (not shown). The control unit 99 supplies power from the power supply 100 to the drill unit 101 in response to an operation switch (not shown).

本技術の具体的な実施例について、詳細に説明する。   Specific examples of the present technology will be described in detail.

(実験例1−1〜1−21)
以下の手順により、図3および図4に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Experimental Examples 1-1 to 1-21)
The laminate film type lithium ion secondary battery shown in FIGS. 3 and 4 was produced by the following procedure.

正極33を作製する場合には、最初に、正極活物質91質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)3質量部と、正極導電剤(黒鉛)6質量部とを混合して、正極合剤とした。この正極活物質としては、第1リチウム含有化合物(Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.130.852 )を用いた。続いて、正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)に分散させて、正極合剤スラリーとした。続いて、帯状の正極集電体33A(12μm厚のアルミニウム箔)の両面に正極合剤スラリーを均一に塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層33Bを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層33Bを圧縮成型した。 In producing the positive electrode 33, first, 91 parts by mass of the positive electrode active material, 3 parts by mass of the positive electrode binder (polyvinylidene fluoride), and 6 parts by mass of the positive electrode conductive agent (graphite) are mixed. A mixture was prepared. As the positive electrode active material, a first lithium-containing compound (Li 1.15 (Mn 0.65 Ni 0.22 Co 0.13 ) 0.85 O 2 ) was used. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone) to obtain a positive electrode mixture slurry. Subsequently, the cathode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of the strip-like cathode current collector 33A (12 μm thick aluminum foil), and then the cathode mixture slurry was dried to form the cathode active material layer 33B. Finally, the positive electrode active material layer 33B was compression molded using a roll press.

負極34を作製する場合には、最初に、負極活物質90質量部と、負極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)10質量部とを混合して、負極合剤とした。この負極活物質としては、炭素材料(黒鉛)を用いた。続いて、負極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)に分散させて、負極合剤スラリーとした。続いて、帯状の負極集電体34A(15μm厚の銅箔)の両面に負極合剤スラリーを均一に塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させて、負極活物質層34Bを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層34Bを圧縮成型した。   In producing the negative electrode 34, first, 90 parts by mass of the negative electrode active material and 10 parts by mass of the negative electrode binder (polyvinylidene fluoride) were mixed to obtain a negative electrode mixture. A carbon material (graphite) was used as the negative electrode active material. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone) to obtain a negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of the strip-shaped negative electrode current collector 34A (15 μm thick copper foil), and then the negative electrode mixture slurry was dried to form the negative electrode active material layer 34B. Finally, the negative electrode active material layer 34B was compression molded using a roll press.

液状の電解質(電解液)を調製する場合には、混合溶媒(炭酸エチレンおよび炭酸エチルメチル)に電解質塩(LiPF6 )を溶解させて、混合溶液を調製した。この場合には、混合溶媒の組成を重量比で炭酸エチレン:炭酸エチルメチル=35:65、電解質塩の含有量を混合溶媒に対して1.2mol/dm3 (=1mol/l)とした。続いて、必要に応じて、混合溶液にシリル化合物を加えたのち、その混合溶液を撹拌した。このシリル化合物の種類および含有量(重量%)は、表1に示した通りである。 When preparing a liquid electrolyte (electrolytic solution), an electrolyte salt (LiPF 6 ) was dissolved in a mixed solvent (ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate) to prepare a mixed solution. In this case, the composition of the mixed solvent was ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 35: 65 by weight ratio, and the content of the electrolyte salt was 1.2 mol / dm 3 (= 1 mol / l) with respect to the mixed solvent. Then, after adding a silyl compound to the mixed solution as needed, the mixed solution was stirred. The type and content (% by weight) of this silyl compound are as shown in Table 1.

二次電池を組み立てる場合には、最初に、正極33(正極集電体33A)にアルミニウム製の正極リード25を溶接すると共に、負極34(負極集電体34A)に銅製の負極リード26を溶接した。続いて、セパレータ35(20μm厚のポリエチレンフィルム)を介して正極33と負極34とを積層してから長手方向に巻回させて巻回電極体30を作製したのち、その最外周部に保護テープ37を貼り付けた。続いて、巻回電極体30を挟むように外装部材40を折り曲げたのち、その外装部材40の3辺における外周縁部同士を熱融着した。これにより、袋状の外装部材40の内部に巻回電極体30が収納された。この外装部材40は、25μm厚のナイロンフィルムと、40μm厚のアルミニウム箔と、30μm厚のポリプロピレンフィルムとが外側からこの順に積層された耐湿性のアルミラミネートフィルムである。最後に、外装部材40の内部に電解液を注入して、その電解液をセパレータ35に含浸させたのち、減圧環境中において外装部材40の残りの1辺を熱融着した。この場合には、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に密着フィルム41(50μm厚の酸変性プロピレンフィルム)を挿入した。   When assembling the secondary battery, first, the positive electrode lead 25 made of aluminum is welded to the positive electrode 33 (positive electrode current collector 33A), and the negative electrode lead 26 made of copper is welded to the negative electrode 34 (negative electrode current collector 34A). did. Subsequently, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated via a separator 35 (20 μm thick polyethylene film) and then wound in the longitudinal direction to produce a wound electrode body 30, and then a protective tape is provided on the outermost peripheral portion thereof. 37 was pasted. Subsequently, after the exterior member 40 was bent so as to sandwich the wound electrode body 30, the outer peripheral edge portions on the three sides of the exterior member 40 were heat-sealed. Thereby, the wound electrode body 30 was accommodated in the bag-shaped exterior member 40. The exterior member 40 is a moisture-resistant aluminum laminate film in which a 25 μm thick nylon film, a 40 μm thick aluminum foil, and a 30 μm thick polypropylene film are laminated in this order from the outside. Finally, an electrolyte solution was injected into the exterior member 40 and the separator 35 was impregnated with the electrolyte solution, and then the remaining one side of the exterior member 40 was heat-sealed in a reduced pressure environment. In this case, an adhesion film 41 (50 μm thick acid-modified propylene film) was inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40.

この二次電池の電池特性(サイクル特性)を調べたところ、表1に示した結果が得られた。   When the battery characteristics (cycle characteristics) of this secondary battery were examined, the results shown in Table 1 were obtained.

サイクル特性を調べる場合には、最初に、電池状態を安定化させるために、常温環境中(23℃)において二次電池を1サイクル充放電させた。続いて、同環境中において再び二次電池を充放電させて、2サイクル目の放電容量を測定した。続いて、同環境中においてサイクル数の合計が100サイクルになるまで二次電池を充放電させて、100サイクル目の放電容量を測定した。この結果から、容量維持率(%)=(100サイクル目の放電容量/2サイクル目の放電容量)×100を算出した。充電時には、0.2Cの電流で電池電圧が特定の電圧(上限電圧)に到達するまで充電したのち、その電圧のままで電流密度が0.05Cに到達するまで充電した。放電時には、0.2Cの電流で電池電圧が特定の電圧(下限電圧)に到達するまで放電した。上限電圧および下限電圧のそれぞれの値は、表1に示した通りである。なお、「0.2C」とは、電池容量(理論容量)を5時間で放電しきる電流値であると共に、「0.05C」とは、電池容量(理論容量)を20時間で放電しきる電流値である。   When examining the cycle characteristics, first, in order to stabilize the battery state, the secondary battery was charged and discharged in a normal temperature environment (23 ° C.) for one cycle. Subsequently, the secondary battery was charged and discharged again in the same environment, and the discharge capacity at the second cycle was measured. Subsequently, the secondary battery was charged and discharged until the total number of cycles reached 100 in the same environment, and the discharge capacity at the 100th cycle was measured. From this result, capacity retention ratio (%) = (discharge capacity at the 100th cycle / discharge capacity at the second cycle) × 100 was calculated. At the time of charging, the battery voltage was charged at a current of 0.2 C until the battery voltage reached a specific voltage (upper limit voltage), and then charged at that voltage until the current density reached 0.05 C. During discharging, the battery was discharged at a current of 0.2 C until the battery voltage reached a specific voltage (lower limit voltage). The values of the upper limit voltage and the lower limit voltage are as shown in Table 1. “0.2 C” is a current value at which the battery capacity (theoretical capacity) can be discharged in 5 hours, and “0.05 C” is a current value at which the battery capacity (theoretical capacity) can be discharged in 20 hours. It is.

Figure 2017130474
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正極活物質として第1リチウム含有化合物を用いた二次電池を高充電電圧条件で充放電させた。この場合には、電解液がシリル化合物を含んでいると(実験例1−1〜1−20)、電解液がシリル化合物を含んでいない場合(実験例1−21)と比較して、そのシリル化合物の種類に依存せずに、容量維持率が大幅に増加した。   A secondary battery using the first lithium-containing compound as the positive electrode active material was charged and discharged under high charge voltage conditions. In this case, when the electrolytic solution contains a silyl compound (Experimental Examples 1-1 to 1-20), compared with the case where the electrolytic solution does not contain a silyl compound (Experimental Example 1-21), The capacity retention rate increased significantly without depending on the type of silyl compound.

特に、電解液中におけるシリル化合物の含有量が0.01重量%〜3重量%であると、十分に高い容量維持率が得られた。   In particular, when the content of the silyl compound in the electrolytic solution is 0.01% by weight to 3% by weight, a sufficiently high capacity retention rate was obtained.

(実験例2−1〜2−21,3−1〜3−21)
表2および表3に示したように、負極活物質の種類を変更したことを除き、同様の手順により二次電池を作製すると共に電池特性を調べた。
(Experimental examples 2-1 to 2-21, 3-1 to 3-21)
As shown in Tables 2 and 3, a secondary battery was prepared and the battery characteristics were examined by the same procedure except that the type of the negative electrode active material was changed.

負極34を作製する場合には、最初に、負極活物質90質量部と、結着剤用材料(ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸)5質量部と、負極導電剤(黒鉛)5質量部とを混合して、負極合剤とした。この負極活物質としては、金属系材料であるケイ素およびケイ素鉄合金(FeSi2 )を用いた。ケイ素粉末およびケイ素鉄合金粉末のそれぞれの平均粒径(メジアン径D50)は、5μmである。続いて、負極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)に分散させて、負極合剤スラリーとした。続いて、帯状の負極集電体34A(15μm厚の銅箔)の両面に負極合剤スラリーを均一に塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させて、合剤層を形成した。続いて、ロールプレス機を用いて合剤層を圧縮成型した。最後に、真空雰囲気中において合剤層を加熱(400℃×12時間)した。これにより、負極結着剤(ポリイミド)が形成されたため、負極活物質層34Bが形成された。 In producing the negative electrode 34, first, 90 parts by mass of the negative electrode active material, 5 parts by mass of the binder material (polyamic acid which is a precursor of polyimide), 5 parts by mass of the negative electrode conductive agent (graphite), Were mixed to obtain a negative electrode mixture. As the negative electrode active material, silicon and silicon iron alloy (FeSi 2 ), which are metal materials, were used. The average particle diameter (median diameter D50) of each of the silicon powder and the silicon iron alloy powder is 5 μm. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone) to obtain a negative electrode mixture slurry. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of the strip-shaped negative electrode current collector 34A (15 μm thick copper foil), and then the negative electrode mixture slurry was dried to form a mixture layer. Subsequently, the mixture layer was compression molded using a roll press. Finally, the mixture layer was heated (400 ° C. × 12 hours) in a vacuum atmosphere. Thereby, since the negative electrode binder (polyimide) was formed, the negative electrode active material layer 34B was formed.

Figure 2017130474
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Figure 2017130474
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負極活物質として金属系材料を用いた場合(表2および表3)においても、炭素材料を用いた場合(表1)と同様の結果が得られた。すなわち、正極活物質として第1リチウム含有化合物を用いた二次電池を高充電電圧条件で充放電させた場合には、電解液がシリル化合物を含んでいると、容量維持率が大幅に増加した。   Even when a metal-based material was used as the negative electrode active material (Tables 2 and 3), the same results as when the carbon material was used (Table 1) were obtained. That is, when the secondary battery using the first lithium-containing compound as the positive electrode active material was charged / discharged under a high charge voltage condition, the capacity retention rate increased significantly when the electrolyte contained a silyl compound. .

(実験例4−1〜4−21,5−1〜5−21,6−1〜6−21)
表4〜表6に示したように、電解質の種類を変更したことを除き、同様の手順により二次電池を作製すると共に電池特性を調べた。
(Experimental examples 4-1 to 4-21, 5-1 to 5-21, 6-1 to 6-21)
As shown in Tables 4 to 6, a secondary battery was prepared by the same procedure except that the type of electrolyte was changed, and the battery characteristics were examined.

ゲル状の電解質(電解質層36)を形成する場合には、最初に、混合溶媒(炭酸エチレンおよび炭酸プロピレン)に電解質塩(LiPF6 )を溶解させて、ゾル状の混合溶液を調製した。この場合には、混合溶媒の組成を重量比で炭酸エチレン:炭酸プロピレン=50:50、電解質塩の含有量を混合溶媒に対して1mol/kgとした。続いて、表4〜表6に示したように、必要に応じて、混合溶液にシリル化合物を加えたのち、その混合溶液を撹拌した。続いて、電解液30質量部と、高分子化合物(フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体)10質量部と、有機溶剤(炭酸ジメチル)60質量部とを混合して、前駆溶液を調製した。この共重合体中におけるヘキサフルオロプロピレンの共重合量は、6.9重量%である。最後に、正極33および負極34のそれぞれの両面に前駆溶液を塗布したのち、その前駆溶液を乾燥させた。これにより、ゲル状の電解質層36が形成された。 In the case of forming a gel electrolyte (electrolyte layer 36), first, an electrolyte salt (LiPF 6 ) was dissolved in a mixed solvent (ethylene carbonate and propylene carbonate) to prepare a sol mixed solution. In this case, the composition of the mixed solvent was ethylene carbonate: propylene carbonate = 50: 50 by weight, and the content of the electrolyte salt was 1 mol / kg with respect to the mixed solvent. Subsequently, as shown in Tables 4 to 6, after adding a silyl compound to the mixed solution as necessary, the mixed solution was stirred. Subsequently, 30 parts by mass of an electrolytic solution, 10 parts by mass of a polymer compound (a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene), and 60 parts by mass of an organic solvent (dimethyl carbonate) are mixed to prepare a precursor solution. Prepared. The copolymerization amount of hexafluoropropylene in this copolymer is 6.9% by weight. Finally, after applying the precursor solution to both surfaces of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the precursor solution was dried. Thereby, the gel electrolyte layer 36 was formed.

Figure 2017130474
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ゲル状の電解質(電解質層36)を用いた場合(表4〜表6)においても、液状の電解質(電解液)を用いた場合(表1〜表3)と同様の結果が得られた。すなわち、正極活物質として第1リチウム含有化合物を用いた二次電池を高充電電圧条件で充放電させた場合には、電解液がシリル化合物を含んでいると、容量維持率が大幅に増加した。   In the case where the gel electrolyte (electrolyte layer 36) was used (Tables 4 to 6), the same results as in the case where the liquid electrolyte (electrolyte solution) was used (Tables 1 to 3) were obtained. That is, when the secondary battery using the first lithium-containing compound as the positive electrode active material was charged / discharged under a high charge voltage condition, the capacity retention rate increased significantly when the electrolyte contained a silyl compound. .

(実験例7−1〜7−18,8−1〜8−18,9−1〜9−18,10−1〜10−18,11−1〜11−18,12−1〜12−18)
表7〜表12に示したように、正極活物質の種類を変更したことを除き、同様の手順により二次電池を作製すると共に電池特性を調べた。正極活物質としては、第2リチウム含有化合物(LiCoO2 およびLi(Ni0.5 Co0.2 Mn0.3 )O2 )および第3リチウム含有化合物(LiMn1.5 Ni0.5 4 )を用いた。
(Experimental Examples 7-1 to 7-18, 8-1 to 8-18, 9-1 to 9-18, 10-1 to 10-18, 11-1 to 11-18, 12-1 to 12-18 )
As shown in Tables 7 to 12, a secondary battery was prepared by the same procedure except that the type of the positive electrode active material was changed, and the battery characteristics were examined. As the positive electrode active material, a second lithium-containing compound (LiCoO 2 and Li (Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 ) O 2 ) and a third lithium-containing compound (LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 ) were used.

Figure 2017130474
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正極活物質として第2リチウム含有化合物および第3リチウム含有化合物を用いた二次電池を高充電電圧条件で充放電させた場合(表7〜表12)においても、第1リチウム含有化合物を用いた場合(表1〜表6)と同様の結果が得られた。すなわち、電解液がシリル化合物を含んでいると、容量維持率が大幅に増加した。   Even when the secondary battery using the second lithium-containing compound and the third lithium-containing compound as the positive electrode active material was charged / discharged under high charge voltage conditions (Tables 7 to 12), the first lithium-containing compound was used. The same results as in the cases (Tables 1 to 6) were obtained. That is, when the electrolytic solution contained a silyl compound, the capacity retention rate increased significantly.

(実験例13−1〜13−18,14−1〜14−18,15−1〜15−18,16−1〜16−18)
表13〜表16に示したように、正極活物質として特定リチウム含有化合物以外の他の材料を用いたことを除き、同様の手順により二次電池を作製すると共に電池特性を調べた。他の材料としては、リチウム遷移金属リン酸化合物(LiFePO4 )およびリチウム遷移金属複合酸化物(LiMn2 4 )を用いた。
(Experimental Examples 13-1 to 13-18, 14-1 to 14-18, 15-1 to 15-18, 16-1 to 16-18)
As shown in Tables 13 to 16, secondary batteries were fabricated in the same procedure except that a material other than the specific lithium-containing compound was used as the positive electrode active material, and the battery characteristics were examined. As other materials, lithium transition metal phosphate compound (LiFePO 4 ) and lithium transition metal composite oxide (LiMn 2 O 4 ) were used.

Figure 2017130474
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正極活物質として他の材料を用いた二次電池を高充電電圧条件で充放電させた場合(表13〜表16)には、正極活物質として特定リチウム含有化合物を用いた二次電池を高充電電圧条件で充放電させた場合(表1〜表12)とは異なる結果が得られた。具体的には、正極活物質として他の材料を用いた場合には、二次電池を高充電電圧条件で充放電させると、電解液中におけるシリル化合物の有無に応じて、容量維持率が僅かしか増加せず、場合によっては減少した。   When secondary batteries using other materials as the positive electrode active material are charged and discharged under high charge voltage conditions (Tables 13 to 16), the secondary battery using the specific lithium-containing compound as the positive electrode active material is high. The result different from the case where it charged / discharged on charging voltage conditions (Table 1-Table 12) was obtained. Specifically, when another material is used as the positive electrode active material, when the secondary battery is charged / discharged under a high charge voltage condition, the capacity retention rate is small depending on the presence or absence of the silyl compound in the electrolyte. However, it increased, and in some cases decreased.

(実験例17−1〜17−18,18−1〜18−18)
表17および表18に示したように、正極活物質として特定リチウム含有化合物(LiCoO2 )を用いた二次電池を低充電電圧条件で充放電させたことを除き、同様の手順により二次電池を作製すると共に電池特性を調べた。
(Experimental Examples 17-1 to 17-18, 18-1 to 18-18)
As shown in Table 17 and Table 18, the secondary battery was subjected to the same procedure except that the secondary battery using the specific lithium-containing compound (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material was charged and discharged under a low charge voltage condition. And the battery characteristics were examined.

Figure 2017130474
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Figure 2017130474
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正極活物質として特定リチウム含有化合物を用いた二次電池を低充電電圧条件で充放電させた場合(表17および表18)には、その二次電池を高充電電圧条件で充放電させた場合(表1〜表12)とは異なる結果が得られた。具体的には、二次電池を低充電電圧条件で充放電させた場合には、電解液中におけるシリル化合物の有無に応じて、容量維持率が僅かしか増加せず、ほとんどの場合において減少した。   When a secondary battery using a specific lithium-containing compound as a positive electrode active material is charged / discharged under low charge voltage conditions (Table 17 and Table 18), the secondary battery is charged / discharged under high charge voltage conditions Results different from (Table 1 to Table 12) were obtained. Specifically, when the secondary battery was charged / discharged under a low charging voltage condition, the capacity retention rate increased only slightly depending on the presence or absence of the silyl compound in the electrolyte, and decreased in most cases. .

表1〜表18の結果から、正極が特定リチウム含有化合物を含んでいると共に、電解液がシリル化合物を含んでいると、サイクル特性が改善された。よって、優れた電池特性が得られた。   From the results of Tables 1 to 18, when the positive electrode contained a specific lithium-containing compound and the electrolyte contained a silyl compound, the cycle characteristics were improved. Therefore, excellent battery characteristics were obtained.

以上、実施形態および実施例を挙げながら本技術を説明したが、本技術は実施形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。   As mentioned above, although this technique was demonstrated, giving an embodiment and an Example, this technique is not limited to the aspect demonstrated in embodiment and an Example, A various deformation | transformation is possible.

例えば、電池構造が円筒型およびラミネートフィルム型である場合を例に挙げると共に、電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これらに限られない。本技術の二次電池は、角型、コイン型およびボタン型などの他の電池構造を有する場合や、電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合に関しても、同様に適用可能である。   For example, the case where the battery structure is a cylindrical type and the laminate film type is described as an example, and the case where the battery element has a winding structure is described as an example, but the present invention is not limited thereto. The secondary battery according to the present technology can be similarly applied to a case where other battery structures such as a square shape, a coin shape, and a button shape are provided, and a case where a battery element has another structure such as a laminated structure.

また、例えば、電極反応物質は、ナトリウム(Na)およびカリウム(K)などの他の1族元素でもよいし、マグネシウムおよびカルシウムなどの2族元素でもよいし、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。本技術の効果は、電極反応物質の種類に依存せずに得られるはずであるため、その電極反応物質の種類を変更しても同様の効果を得ることができる。   Further, for example, the electrode reactant may be another group 1 element such as sodium (Na) and potassium (K), a group 2 element such as magnesium and calcium, or another light metal such as aluminum. Since the effect of the present technology should be obtained without depending on the type of the electrode reactant, the same effect can be obtained even if the type of the electrode reactant is changed.

なお、本技術は、以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
二次電池。
(2)
前記電極化合物は、式(1)〜式(3)のそれぞれで表される化合物のうちの少なくとも1種を含む、
上記(1)に記載の二次電池。
Li1+a (Mnb Coc Ni1-b-c 1-a M1d 2-e ・・・(1)
(M1は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(マンガン(Mn)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)を除く。)のうちの少なくとも1種である。a〜eは、0<a<0.25、0.3≦b<0.7、0≦c<1−b、0≦d≦1および0≦e≦1を満たす。)
Lif Ni1-g-h Mng M2h 2-i j ・・・(2)
(M2は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(ニッケルおよびマンガンを除く。)のうちの少なくとも1種である。Xは、長周期型周期表の16族および17族に属する元素(酸素(O)を除く。)のうちの少なくとも1種である。f〜jは、0≦f≦1.5、0≦g≦1、0≦h≦1、−0.1≦i≦0.2および0≦j≦0.2を満たす。)
LiM3k Mn2-k 4 ・・・(3)
(M3は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(マンガンを除く。)のうちの少なくとも1種である。kは、0<k≦1を満たす。)
(3)
前記M1および前記M3のそれぞれは、ニッケル、コバルト、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)、ケイ素(Si)およびバリウム(Ba)のうちの少なくとも1種を含み、
前記M2は、コバルト、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウム、タングステン、ケイ素およびバリウムのうちの少なくとも1種を含み、
前記Xは、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)およびヨウ素(I)のうちの少なくとも1種を含む、
上記(2)に記載の二次電池。
(4)
前記fは、0<f≦1.5を満たし、
または、前記hは、0≦h<1を満たす、
上記(2)または(3)に記載の二次電池。
(5)
前記ケイ素以外の原子は、アルミニウム、ホウ素、リン(P)、硫黄(S)、炭素(C)および水素(H)のうちのいずれかの原子であり、
前記1価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、およびそれらの2種類以上が1価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン化基は、フッ素基(−F)、塩素基(−Cl)、臭素基(−Br)およびヨウ素基(−I)のうちの少なくとも1種を含む、
上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の二次電池。
(6)
前記シリル化合物は、式(4)で表される化合物を含む、
上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の二次電池。
(SiR13 −O−)m −Y ・・・(4)
(3つのR1のそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。Yは、アルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかを構成原子として含む基である。ただし、ケイ素酸素含有基中のエーテル結合(−O−)は、Y中のアルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかの原子に結合されている。mは、1以上の整数である。)
(7)
前記Yは、式(4−21)〜式(4−31)のそれぞれで表される基のうちのいずれかである、
上記(6)に記載の二次電池。

Figure 2017130474
(Z1は、ハロゲン基である。Z2およびZ4は、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。Z3は、水素基およびハロゲン化基のうちのいずれかである。Z5は、2価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。nは、1以上の整数である。)
(8)
前記ハロゲン基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちのいずれかであり、
前記1価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、およびそれらの2種類以上が1価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記2価の炭化水素基は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、およびそれらの2種類以上が2価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン化基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちの少なくとも1種を含む、
上記(7)に記載の二次電池。
(9)
前記シリル化合物は、式(4−1)〜式(4−17)のそれぞれで表される化合物のうちの少なくとも1種を含む、
上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の二次電池。
Figure 2017130474
(−Meは、メチル基を表していると共に、−t−Buは、t−ブチル基を表している。)
Figure 2017130474
(−Meは、メチル基を表していると共に、−Etは、エチル基を表している。)
(10)
前記非水電解液中における前記シリル化合物の含有量は、0.01重量%〜3重量%である、
上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の二次電池。
(11)
リチウムイオン二次電池である、
上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の二次電池。
(12)
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池の動作を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備えた、電池パック。
(13)
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備えた、電動車両。
(14)
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される1または2以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備えた、電力貯蔵システム。
(15)
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備えた、電動工具。
(16)
上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の二次電池を電力供給源として備えた、電子機器。 In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
A non-aqueous electrolyte is provided together with the positive electrode and the negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential),
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte contains one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—O—: each of the three R's is a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Secondary battery.
(2)
The electrode compound includes at least one of compounds represented by formulas (1) to (3),
The secondary battery as described in said (1).
Li 1 + a (Mn b Co c Ni 1-bc ) 1-a M1 d O 2-e (1)
(M1 is at least one of elements belonging to Group 2 to Group 15 of the long-period periodic table (excluding manganese (Mn), cobalt (Co) and nickel (Ni)). 0 <a <0.25, 0.3 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1-b, 0 ≦ d ≦ 1, and 0 ≦ e ≦ 1.)
Li f Ni 1-gh Mn g M2 h O 2-i X j (2)
(M2 is at least one of elements (excluding nickel and manganese) belonging to Groups 2 to 15 of the long-period periodic table. X represents groups 16 and 17 of the long-period periodic table. It is at least one of the elements belonging to (except oxygen (O)), and f to j are 0 ≦ f ≦ 1.5, 0 ≦ g ≦ 1, 0 ≦ h ≦ 1, −0.1 ≦. i ≦ 0.2 and 0 ≦ j ≦ 0.2 are satisfied.)
LiM3 k Mn 2-k O 4 (3)
(M3 is at least one element selected from Group 2 to Group 15 of the long-period periodic table (excluding manganese). K satisfies 0 <k ≦ 1.)
(3)
Each of M1 and M3 includes nickel, cobalt, magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper ( Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W), silicon (Si) and barium (Ba) Including at least one species,
The M2 includes at least one of cobalt, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, zirconium, molybdenum, tin, calcium, strontium, tungsten, silicon, and barium,
X includes at least one of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I).
The secondary battery as described in said (2).
(4)
F satisfies 0 <f ≦ 1.5,
Alternatively, the h satisfies 0 ≦ h <1.
The secondary battery according to (2) or (3) above.
(5)
The atoms other than silicon are any one of aluminum, boron, phosphorus (P), sulfur (S), carbon (C), and hydrogen (H),
The monovalent hydrocarbon group is any one of an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a group in which two or more of them are monovalent.
The halogenated group includes at least one of a fluorine group (-F), a chlorine group (-Cl), a bromine group (-Br), and an iodine group (-I).
The secondary battery according to any one of (1) to (4) above.
(6)
The silyl compound includes a compound represented by the formula (4).
The secondary battery according to any one of (1) to (5) above.
(SiR1 3 —O—) m —Y (4)
(Each of the three R1s is a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Y represents any one of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen as a constituent atom. However, the ether bond (—O—) in the silicon oxygen-containing group is bonded to any atom of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen in Y. m Is an integer of 1 or more.)
(7)
Y is any one of the groups represented by each of formula (4-21) to formula (4-31).
The secondary battery as described in said (6).
Figure 2017130474
(Z1 is a halogen group. Z2 and Z4 are either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Z3 is either a hydrogen group or a halogenated group. Z5 is any one of a divalent hydrocarbon group and a halogenated group thereof, and n is an integer of 1 or more.)
(8)
The halogen group is any one of a fluorine group, a chlorine group, a bromine group and an iodine group,
The monovalent hydrocarbon group is any one of an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a group in which two or more of them are monovalent.
The divalent hydrocarbon group is any one of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, and a group in which two or more of them are bonded so as to be divalent,
The halogenated group includes at least one of a fluorine group, a chlorine group, a bromine group, and an iodine group.
The secondary battery according to (7) above.
(9)
The silyl compound includes at least one of compounds represented by formulas (4-1) to (4-17),
The secondary battery according to any one of (1) to (8) above.
Figure 2017130474
(-Me represents a methyl group and -t-Bu represents a t-butyl group.)
Figure 2017130474
(-Me represents a methyl group and -Et represents an ethyl group.)
(10)
The content of the silyl compound in the non-aqueous electrolyte is 0.01 wt% to 3 wt%.
The secondary battery according to any one of (1) to (9).
(11)
A lithium ion secondary battery,
The secondary battery according to any one of (1) to (10).
(12)
The secondary battery according to any one of (1) to (11) above;
A control unit for controlling the operation of the secondary battery;
A battery pack comprising: a switch unit that switches the operation of the secondary battery in accordance with an instruction from the control unit.
(13)
The secondary battery according to any one of (1) to (11) above;
A converter that converts electric power supplied from the secondary battery into driving force;
A drive unit that drives according to the driving force;
An electric vehicle comprising: a control unit that controls the operation of the secondary battery.
(14)
The secondary battery according to any one of (1) to (11) above;
One or more electric devices supplied with power from the secondary battery;
And a control unit that controls power supply from the secondary battery to the electrical device.
(15)
The secondary battery according to any one of (1) to (11) above;
And a movable part to which electric power is supplied from the secondary battery.
(16)
An electronic device comprising the secondary battery according to any one of (1) to (11) as a power supply source.

11…電池缶、20…電池素子、21,41,53…正極、21A,41A,53A…正極集電体、21B,41B,53B…正極活物質層、22,42,54…負極、22A,42A,54A…負極集電体、22B,42B,54B…負極活物質層、23,43…セパレータ、40,50…巻回電極体、56…電解質層、60…外装部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 20 ... Battery element, 21, 41, 53 ... Positive electrode, 21A, 41A, 53A ... Positive electrode collector, 21B, 41B, 53B ... Positive electrode active material layer, 22, 42, 54 ... Negative electrode, 22A, 42A, 54A ... negative electrode current collector, 22B, 42B, 54B ... negative electrode active material layer, 23, 43 ... separator, 40, 50 ... wound electrode body, 56 ... electrolyte layer, 60 ... exterior member.

Claims (16)

正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
二次電池。
A non-aqueous electrolyte is provided together with the positive electrode and the negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential),
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three R's is either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Secondary battery.
前記電極化合物は、式(1)〜式(3)のそれぞれで表される化合物のうちの少なくとも1種を含む、
請求項1記載の二次電池。
Li1+a (Mnb Coc Ni1-b-c 1-a M1d 2-e ・・・(1)
(M1は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(マンガン(Mn)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)を除く。)のうちの少なくとも1種である。a〜eは、0<a<0.25、0.3≦b<0.7、0≦c<1−b、0≦d≦1および0≦e≦1を満たす。)
Lif Ni1-g-h Mng M2h 2-i j ・・・(2)
(M2は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(ニッケルおよびマンガンを除く。)のうちの少なくとも1種である。Xは、長周期型周期表の16族および17族に属する元素(酸素(O)を除く。)のうちの少なくとも1種である。f〜jは、0≦f≦1.5、0≦g≦1、0≦h≦1、−0.1≦i≦0.2および0≦j≦0.2を満たす。)
LiM3k Mn2-k 4 ・・・(3)
(M3は、長周期型周期表の2族〜15族に属する元素(マンガンを除く。)のうちの少なくとも1種である。kは、0<k≦1を満たす。)
The electrode compound includes at least one of compounds represented by formulas (1) to (3),
The secondary battery according to claim 1.
Li 1 + a (Mn b Co c Ni 1-bc ) 1-a M1 d O 2-e (1)
(M1 is at least one of elements belonging to Group 2 to Group 15 of the long-period periodic table (excluding manganese (Mn), cobalt (Co) and nickel (Ni)). 0 <a <0.25, 0.3 ≦ b <0.7, 0 ≦ c <1-b, 0 ≦ d ≦ 1, and 0 ≦ e ≦ 1.)
Li f Ni 1-gh Mn g M2 h O 2-i X j (2)
(M2 is at least one of elements (excluding nickel and manganese) belonging to Groups 2 to 15 of the long-period periodic table. X represents groups 16 and 17 of the long-period periodic table. It is at least one of the elements belonging to (except oxygen (O)), and f to j are 0 ≦ f ≦ 1.5, 0 ≦ g ≦ 1, 0 ≦ h ≦ 1, −0.1 ≦. i ≦ 0.2 and 0 ≦ j ≦ 0.2 are satisfied.)
LiM3 k Mn 2-k O 4 (3)
(M3 is at least one element selected from Group 2 to Group 15 of the long-period periodic table (excluding manganese). K satisfies 0 <k ≦ 1.)
前記M1および前記M3のそれぞれは、ニッケル、コバルト、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)、ケイ素(Si)およびバリウム(Ba)のうちの少なくとも1種を含み、
前記M2は、コバルト、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウム、タングステン、ケイ素およびバリウムのうちの少なくとも1種を含み、
前記Xは、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)およびヨウ素(I)のうちの少なくとも1種を含む、
請求項2記載の二次電池。
Each of M1 and M3 includes nickel, cobalt, magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), copper ( Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W), silicon (Si) and barium (Ba) Including at least one species,
The M2 includes at least one of cobalt, magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, zirconium, molybdenum, tin, calcium, strontium, tungsten, silicon, and barium,
X includes at least one of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I).
The secondary battery according to claim 2.
前記fは、0<f≦1.5を満たし、
または、前記hは、0≦h<1を満たす、
請求項2記載の二次電池。
F satisfies 0 <f ≦ 1.5,
Alternatively, the h satisfies 0 ≦ h <1.
The secondary battery according to claim 2.
前記ケイ素以外の原子は、アルミニウム、ホウ素、リン(P)、硫黄(S)、炭素(C)および水素(H)のうちのいずれかの原子であり、
前記1価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、およびそれらの2種類以上が1価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン化基は、フッ素基(−F)、塩素基(−Cl)、臭素基(−Br)およびヨウ素基(−I)のうちの少なくとも1種を含む、
請求項1記載の二次電池。
The atoms other than silicon are any one of aluminum, boron, phosphorus (P), sulfur (S), carbon (C), and hydrogen (H),
The monovalent hydrocarbon group is any one of an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a group in which two or more of them are monovalent.
The halogenated group includes at least one of a fluorine group (-F), a chlorine group (-Cl), a bromine group (-Br), and an iodine group (-I).
The secondary battery according to claim 1.
前記シリル化合物は、式(4)で表される化合物を含む、
請求項1記載の二次電池。
(SiR13 −O−)m −Y ・・・(4)
(3つのR1のそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。Yは、アルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかを構成原子として含む基である。ただし、ケイ素酸素含有基中のエーテル結合(−O−)は、Y中のアルミニウム、ホウ素、リン、硫黄、炭素および水素のうちのいずれかの原子に結合されている。mは、1以上の整数である。)
The silyl compound includes a compound represented by the formula (4).
The secondary battery according to claim 1.
(SiR1 3 —O—) m —Y (4)
(Each of the three R1s is a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Y represents any one of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen as a constituent atom. However, the ether bond (—O—) in the silicon oxygen-containing group is bonded to any atom of aluminum, boron, phosphorus, sulfur, carbon and hydrogen in Y. m Is an integer of 1 or more.)
前記Yは、式(4−21)〜式(4−31)のそれぞれで表される基のうちのいずれかである、
請求項6記載の二次電池。
Figure 2017130474
(Z1は、ハロゲン基である。Z2およびZ4は、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。Z3は、水素基およびハロゲン化基のうちのいずれかである。Z5は、2価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。nは、1以上の整数である。)
Y is any one of the groups represented by each of formula (4-21) to formula (4-31).
The secondary battery according to claim 6.
Figure 2017130474
(Z1 is a halogen group. Z2 and Z4 are either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Z3 is either a hydrogen group or a halogenated group. Z5 is any one of a divalent hydrocarbon group and a halogenated group thereof, and n is an integer of 1 or more.)
前記ハロゲン基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちのいずれかであり、
前記1価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、およびそれらの2種類以上が1価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記2価の炭化水素基は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、およびそれらの2種類以上が2価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン化基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちの少なくとも1種を含む、
請求項7記載の二次電池。
The halogen group is any one of a fluorine group, a chlorine group, a bromine group and an iodine group,
The monovalent hydrocarbon group is any one of an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a group in which two or more of them are monovalent.
The divalent hydrocarbon group is any one of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, and a group in which two or more of them are bonded so as to be divalent,
The halogenated group includes at least one of a fluorine group, a chlorine group, a bromine group, and an iodine group.
The secondary battery according to claim 7.
前記シリル化合物は、式(4−1)〜式(4−17)のそれぞれで表される化合物のうちの少なくとも1種を含む、
請求項1記載の二次電池。
Figure 2017130474
(−Meは、メチル基を表していると共に、−t−Buは、t−ブチル基を表している。)
Figure 2017130474
(−Meは、メチル基を表していると共に、−Etは、エチル基を表している。)
The silyl compound includes at least one of compounds represented by formulas (4-1) to (4-17),
The secondary battery according to claim 1.
Figure 2017130474
(-Me represents a methyl group and -t-Bu represents a t-butyl group.)
Figure 2017130474
(-Me represents a methyl group and -Et represents an ethyl group.)
前記非水電解液中における前記シリル化合物の含有量は、0.01重量%〜3重量%である、
請求項1記載の二次電池。
The content of the silyl compound in the non-aqueous electrolyte is 0.01 wt% to 3 wt%.
The secondary battery according to claim 1.
リチウムイオン二次電池である、
請求項1記載の二次電池。
A lithium ion secondary battery,
The secondary battery according to claim 1.
二次電池と、
その二次電池の動作を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
電池パック。
A secondary battery,
A control unit for controlling the operation of the secondary battery;
A switch unit for switching the operation of the secondary battery according to an instruction of the control unit,
The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential),
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three R's is either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Battery pack.
二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
電動車両。
A secondary battery,
A converter that converts electric power supplied from the secondary battery into driving force;
A drive unit that drives according to the driving force;
A control unit for controlling the operation of the secondary battery,
The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential),
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three R's is either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Electric vehicle.
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される1または2以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
電力貯蔵システム。
A secondary battery,
One or more electric devices supplied with power from the secondary battery;
A control unit for controlling power supply from the secondary battery to the electrical device,
The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential),
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three R's is either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Power storage system.
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
電動工具。
A secondary battery,
A movable part to which electric power is supplied from the secondary battery,
The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or more (vs. lithium potential),
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three R's is either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Electric tool.
二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
(A)前記正極は、4.5V以上の電位(対リチウム電位)において電極反応物質を吸蔵放出する電極化合物を含み、
(B)前記負極は、炭素材料を含み、
(C)前記非水電解液は、1または2以上のケイ素酸素含有基(SiR3 −O−:3つのRのそれぞれは、1価の炭化水素基およびそのハロゲン化基のうちのいずれかである。)がケイ素以外の原子に結合されたシリル化合物を含む、
電子機器。
A secondary battery is provided as a power supply source,
The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
(A) The positive electrode includes an electrode compound that occludes and releases the electrode reactant at a potential of 4.5 V or higher (vs. lithium potential)
(B) The negative electrode includes a carbon material,
(C) The non-aqueous electrolyte is composed of one or more silicon oxygen-containing groups (SiR 3 —O—: each of the three R's is either a monovalent hydrocarbon group or a halogenated group thereof. Including silyl compounds bonded to atoms other than silicon,
Electronics.
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