JP2017188404A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Kaoru Konno
馨 今野
紘揮 三國
Hiroki Mikuni
紘揮 三國
拓也 児玉
Takuya Kodama
拓也 児玉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery which is superior in output characteristic, and which enables the suppression of the reduction in capacity-keeping rate after charge and discharge cycles at a high voltage (e.g. a charging voltage of 4.4 V).SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises: a positive electrode; a negative electrode; and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. The positive electrode has a current collector, and a positive electrode mixture layer formed on the current collector. The positive electrode mixture layer includes a carbon-coated aluminum silicate compound including an aluminum silicate compound with its surface partially or totally coated with carbon. In the carbon-coated aluminum silicate compound, the element mole ratio Si/Al of silicon (Si) and aluminum (Al) is 0.3-5.0.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度の二次電池であり、その特性を活かして、ノート型PC(Personal Computer)、携帯電話等のポータブル機器の電源に使用されている。近年、スマートフォン及びタブレットPCを中心とした携帯用情報端末の高機能化に伴い、リチウムイオン二次電池の更なる高容量化が求められている。リチウムイオン二次電池の高容量化を達成する手段としては、電極活物質の高容量化、エネルギー密度の向上、電池の高電圧化等が考えられる。しかし、電池を高電圧化した場合は電池内部での構成材料間での反応が促進され、充放電サイクル後におけるリチウムイオン二次電池の容量低下が大きいという課題があった。   A lithium ion secondary battery is a high energy density secondary battery, and is used as a power source for portable devices such as notebook PCs (Personal Computers) and mobile phones by taking advantage of its characteristics. In recent years, with higher functionality of portable information terminals such as smartphones and tablet PCs, further increase in capacity of lithium ion secondary batteries has been demanded. As means for achieving a higher capacity of the lithium ion secondary battery, it is conceivable to increase the capacity of the electrode active material, improve the energy density, increase the voltage of the battery, and the like. However, when the voltage of the battery is increased, the reaction between the constituent materials inside the battery is promoted, and there is a problem that the capacity reduction of the lithium ion secondary battery after the charge / discharge cycle is large.

従来、充放電サイクル後におけるリチウムイオン二次電池の容量低下を抑制する方法として、(1)電解質として、フッ素含有リチウム塩電解質と特定のホスホノアセテート類化合物とを用い、正極活物質として、ジルコニウム含有リチウムコバルト複合酸化物を用いる方法(例えば、特許文献1参照)、(2)電解液として、フッ素化環状炭酸エステルとフッ素化鎖状エステルとを用いる方法(例えば、特許文献2参照)、(3)正極活物質であるコバルト酸リチウムの表面の一部に希土類化合物を固着させる方法(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。   Conventionally, as a method for suppressing a decrease in capacity of a lithium ion secondary battery after a charge / discharge cycle, (1) a fluorine-containing lithium salt electrolyte and a specific phosphonoacetate compound are used as an electrolyte, and zirconium is used as a positive electrode active material. (For example, refer to Patent Document 1), (2) a method using a fluorinated cyclic carbonate and a fluorinated chain ester as an electrolytic solution (for example, refer to Patent Document 2), ( 3) A method of fixing a rare earth compound to a part of the surface of lithium cobaltate which is a positive electrode active material (for example, see Patent Document 3) has been proposed.

特開2014−127256号公報JP 2014-127256 A 特開2014−110122号公報JP 2014-110122 A 特開2013−179095号公報JP 2013-179095 A

しかし、上記文献に記載された方法では、高電圧での充放電サイクル後における容量低下を十分に抑制することは困難であることが本発明者らの検討により明らかとなった。この理由として、リチウムイオン二次電池中に含まれる水分がヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)等のフッ素含有リチウム塩電解質と反応した際に生じるフッ化水素(HF)が原因となり、正極活物質から金属イオンが溶出し、この溶出した金属イオンが負極等で再析出することにより、容量低下が発生することが考えられる。 However, it has been clarified by the present inventors that the method described in the above-mentioned document is difficult to sufficiently suppress a decrease in capacity after a charge / discharge cycle at a high voltage. This is because the water contained in the lithium ion secondary battery is caused by hydrogen fluoride (HF) generated when it reacts with a fluorine-containing lithium salt electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). It is conceivable that the metal ions are eluted from the metal, and the eluted metal ions are reprecipitated at the negative electrode or the like, whereby the capacity is reduced.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、出力特性に優れ、高電圧(例えば、充電電圧4.4V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a lithium ion secondary battery that has excellent output characteristics and suppresses a decrease in capacity after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4.4 V). The issue is to provide.

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> 正極と、負極と、フッ素含有リチウム塩電解質を含む電解液と、を備え、
前記正極が、集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層と、を有し、前記正極合材層が、アルミニウムケイ酸化合物の表面の一部又は全部が炭素で被覆された炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含み、
前記炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物のケイ素(Si)とアルミニウム(Al)との元素モル比Si/Alが0.3〜5.0であるリチウムイオン二次電池。
Specific means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte,
The positive electrode has a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector, and the positive electrode mixture layer is partially or entirely covered with carbon of the surface of the aluminum silicate compound. Carbon coated aluminum silicate compound,
The lithium ion secondary battery whose element molar ratio Si / Al of silicon (Si) of the said carbon covering aluminum silicate compound and aluminum (Al) is 0.3-5.0.

<2> 前記炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alが1.0〜2.5である<1>に記載のリチウムイオン二次電池。 <2> The lithium ion secondary battery according to <1>, wherein an element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound is 1.0 to 2.5.

<3> 前記炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の含有率が、前記正極合材層の全量に対して、0.1質量%〜5質量%である<1>又は<2>に記載のリチウムイオン二次電池。 <3> The content of the carbon-coated aluminum silicate compound is 0.1% by mass to 5% by mass with respect to the total amount of the positive electrode mixture layer. Next battery.

<4> 前記アルミニウムケイ酸化合物が無定形アルミニウムケイ酸化合物である<1>〜<3>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 <4> The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <3>, wherein the aluminum silicate compound is an amorphous aluminum silicate compound.

<5> 前記フッ素含有リチウム塩電解質がヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を含む<1>〜<4>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 <5> The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <4>, wherein the fluorine-containing lithium salt electrolyte includes lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ).

本発明によれば、出力特性に優れ、高電圧(例えば、充電電圧4.4V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion secondary battery which was excellent in output characteristics and suppressed the capacity | capacitance fall after the charging / discharging cycle by a high voltage (for example, charging voltage 4.4V) can be provided.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の一例を示す斜視断面図である。It is a perspective sectional view showing an example of a lithium ion secondary battery of this embodiment.

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto.

本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。「A以上」又は「A以下」として示された数値範囲には、Aも最小値又は最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において各成分の含有率は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本明細書において各成分の粒径は、各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本明細書において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本明細書において「被覆」との語には、被覆する領域を観察したときに、当該領域の全体が被覆されている場合に加え、当該領域の一部のみが被覆されている場合も含まれる。
本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
In the present specification, the numerical ranges indicated by using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. The numerical value range indicated as “A or more” or “A or less” includes A as a minimum value or a maximum value.
In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical range. Good. Further, in the numerical ranges described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
In the present specification, the content of each component means the total content of the plurality of types of substances when there are a plurality of types of substances corresponding to the respective components, unless otherwise specified.
In the present specification, the particle size of each component means a value for a mixture of the plurality of types of particles when there are a plurality of types of particles corresponding to each component, unless otherwise specified.
In this specification, the term “layer” or “film” refers to a part of the region in addition to the case where the layer or the film is formed when the region where the layer or film exists is observed. It is also included when it is formed only.
In this specification, the term “lamination” indicates that layers are stacked, and two or more layers may be combined, or two or more layers may be detachable.
In this specification, the term “cover” includes not only the case where the entire region is covered but also a case where only a part of the region is covered when the region to be covered is observed. .
In this specification, the term “process” includes a process that is independent of other processes and includes the process if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other processes. It is.

<リチウムイオン二次電池>
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、フッ素含有リチウム塩電解質を含む電解液と、を備え、正極が、集電体と、集電体上に形成された正極合材層と、を有し、正極合材層が、アルミニウムケイ酸化合物の表面の一部又は全部が炭素で被覆された炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含み、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物のケイ素(Si)とアルミニウム(Al)との元素モル比Si/Alが0.3〜5.0である。正極と負極との間にはセパレータが配置される。以下、元素モル比Si/Alが0.3〜5.0であるアルミニウムケイ酸化合物を「特定アルミニウムケイ酸化合物」ともいい、特定アルミニウムケイ酸化合物の表面の一部又は全部が炭素で被覆された炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を「炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物」ともいう。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte, and the positive electrode is formed on the current collector and the current collector. And the positive electrode mixture layer includes a carbon-coated aluminum silicate compound in which a part or all of the surface of the aluminum silicate compound is coated with carbon, and the silicon (Si) of the carbon-coated aluminum silicate compound. The element molar ratio Si / Al between aluminum and aluminum (Al) is 0.3 to 5.0. A separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. Hereinafter, an aluminum silicate compound having an element molar ratio Si / Al of 0.3 to 5.0 is also referred to as a “specific aluminum silicate compound”, and a part or all of the surface of the specific aluminum silicate compound is coated with carbon. The carbon-coated aluminum silicate compound is also referred to as “carbon-coated specific aluminum silicate compound”.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、上記構成により、出力特性に優れ、高電圧(例えば、充電電圧4.4V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたものとなる。その理由は明確ではないが、例えば、以下のように考えることができる。   The lithium ion secondary battery according to the present embodiment has excellent output characteristics due to the above configuration, and suppresses a decrease in capacity after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charging voltage of 4.4 V). The reason is not clear, but can be considered as follows, for example.

リチウムイオン二次電池内では、不可避的に混入した水分とフッ素含有リチウム塩電解質との反応により、フッ化水素(HF)が発生し得る。このフッ化水素(HF)により正極活物質からコバルトイオン等の金属イオンが溶出し、また、溶出した金属イオンが負極等で再析出することにより、容量低下の原因となる。   In the lithium ion secondary battery, hydrogen fluoride (HF) can be generated by a reaction between water inevitably mixed with the fluorine-containing lithium salt electrolyte. This hydrogen fluoride (HF) elutes metal ions such as cobalt ions from the positive electrode active material, and the eluted metal ions are reprecipitated at the negative electrode and the like, causing a decrease in capacity.

そこで、本実施形態のリチウムイオン二次電池では、正極合材層に炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物を含ませる。リチウムイオン二次電池の正極合材層に含まれた炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物は、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能を有し、且つ、リチウムイオンよりもコバルトイオン等の他の金属イオンを吸着しやすいという性質を示す。これにより、高電圧での充放電サイクル後における容量低下が抑制されると考えられる。また、特定アルミニウムケイ酸化合物が炭素で被覆された炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物は、導電性が高いため、リチウムイオン二次電池の出力特性が向上すると考えられる。炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物による出力特性の向上効果は、フッ素含有リチウム塩電解質の中でもヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を用いた場合に特に顕著である。 Therefore, in the lithium ion secondary battery of this embodiment, the carbon-coated specific aluminum silicate compound is included in the positive electrode mixture layer. The carbon-coated specific aluminum silicate compound contained in the positive electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery has the ability to adsorb hydrogen fluoride (HF) and metal ions, and other than lithium ions, such as cobalt ions It is easy to adsorb metal ions. Thereby, it is thought that the capacity | capacitance fall after the charging / discharging cycle by a high voltage is suppressed. Moreover, the carbon-coated specific aluminum silicate compound obtained by coating the specific aluminum silicate compound with carbon is considered to improve the output characteristics of the lithium ion secondary battery because of its high conductivity. The effect of improving the output characteristics by the carbon-coated specific aluminum silicate compound is particularly remarkable when lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used among the fluorine-containing lithium salt electrolytes.

リチウムイオン二次電池を充電する際には、正極と負極との間に充電器を接続する。充電時には、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液中に放出される。電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、セパレータを通過して、負極に到達する。負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。   When charging the lithium ion secondary battery, a charger is connected between the positive electrode and the negative electrode. At the time of charging, lithium ions inserted into the positive electrode active material are desorbed and released into the electrolytic solution. The lithium ions released into the electrolytic solution move through the electrolytic solution, pass through the separator, and reach the negative electrode. The lithium ions that have reached the negative electrode are inserted into the negative electrode active material constituting the negative electrode.

リチウムイオン二次電池を放電する際には、正極と負極との間に外部負荷を接続する。放電時には、負極活物質内に挿入されていたリチウムイオンが脱離して電解液中に放出される。このとき、負極から電子が放出される。そして、電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、セパレータを通過して、正極に到達する。正極に到達したリチウムイオンは、正極を構成する正極活物質内に挿入される。このとき、正極活物質内にリチウムイオンが挿入することにより、正極に電子が流れ込む。このようにして、負極から正極に電子が移動することにより放電が行われる。   When discharging the lithium ion secondary battery, an external load is connected between the positive electrode and the negative electrode. At the time of discharging, the lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed and released into the electrolytic solution. At this time, electrons are emitted from the negative electrode. The lithium ions released into the electrolytic solution move in the electrolytic solution, pass through the separator, and reach the positive electrode. The lithium ions that have reached the positive electrode are inserted into the positive electrode active material constituting the positive electrode. At this time, lithium ions are inserted into the positive electrode active material, whereby electrons flow into the positive electrode. In this way, discharge is performed by the movement of electrons from the negative electrode to the positive electrode.

このように、正極活物質と負極活物質との間でリチウムイオンを挿入及び脱離することにより、充放電が行われる。なお、実際のリチウムイオン二次電池の構成例については後述する(例えば、図1参照)。   In this manner, charging and discharging are performed by inserting and desorbing lithium ions between the positive electrode active material and the negative electrode active material. A configuration example of an actual lithium ion secondary battery will be described later (for example, see FIG. 1).

以下、リチウムイオン二次電池の正極、負極、電解液、セパレータ、及びその他の構成部材に関して説明する。   Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, the separator, and other components of the lithium ion secondary battery will be described.

1.正極
正極(正極板)は、集電体と、集電体上に形成された正極合材層と、を有する。正極合材層は、集電体上に設けられ、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極活物質と、炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物と、を含む層である。正極合材層は、集電体の片面に形成されていても、両面に形成されていてもよい。正極合材層は、必要に応じて、導電材、結着材、増粘材等を含んでいてもよい。
1. Positive electrode The positive electrode (positive electrode plate) has a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector. The positive electrode mixture layer is a layer that is provided on the current collector and includes a positive electrode active material that can electrochemically occlude and release lithium ions, and a carbon-coated specific aluminum silicate compound. The positive electrode mixture layer may be formed on one side of the current collector or on both sides. The positive electrode mixture layer may include a conductive material, a binder, a thickener, and the like as necessary.

(正極活物質)
正極活物質としては、リチウム含有複合金属酸化物、オリビン型リチウム塩、カルコゲン化合物、二酸化マンガン等が挙げられ、リチウム含有複合金属酸化物を含むことが好ましい。正極活物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Positive electrode active material)
Examples of the positive electrode active material include lithium-containing composite metal oxides, olivine-type lithium salts, chalcogen compounds, manganese dioxide, and the like, and preferably include lithium-containing composite metal oxides. A positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物、又はリチウムと遷移金属とを含む金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。異種元素としては、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、B等が挙げられ、Mn、Al、Co、Ni、及びMgが好ましい。リチウム含有複合金属酸化物に含まれる異種元素は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。   The lithium-containing composite metal oxide is a metal oxide containing lithium and a transition metal, or a metal oxide in which a part of a transition metal in a metal oxide containing lithium and a transition metal is substituted with a different element. Examples of the different elements include Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B. Mn, Al, Co, Ni, and Mg include preferable. The heterogeneous element contained in the lithium-containing composite metal oxide may be one type or two or more types.

リチウム含有複合金属酸化物としては、LiCoO、LiNiO、LiCoNi1−y、LiCo 1−y(式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。)、LiNi1−y (式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。)、LiMPO、LiPOF(各式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。)等が挙げられる。ここで、各式中、xは0<x≦1.2であり、yは0≦y≦0.9であり、zは2.0≦z≦2.3である。リチウムのモル比を示すxの値は、充放電により増減する。 Examples of the lithium-containing composite metal oxide include Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y M 1 1-y O z (wherein M 1 is Na And at least one element selected from the group consisting of Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B.), Li x Ni 1 -y M 2 y O z (wherein, M 2 is selected, Na, Mg, Sc, Y , Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and from the group consisting of B At least one element selected from the group consisting of LiM 3 PO 4 , Li 2 M 3 PO 4 F (wherein M 3 is Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) , Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B selected from the group consisting of Kutomo shows the one element.), And the like. Here, in each formula, x is 0 <x ≦ 1.2, y is 0 ≦ y ≦ 0.9, and z is 2.0 ≦ z ≦ 2.3. The value of x indicating the molar ratio of lithium is increased or decreased by charging and discharging.

オリビン型リチウム塩としては、LiFePO等が挙げられる。
カルコゲン化合物としては、二硫化チタン、二硫化モリブデン等が挙げられる。
Examples of the olivine type lithium salt include LiFePO 4 .
Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide and molybdenum disulfide.

正極活物質が粒子状である場合、その形状としては、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が挙げられる。正極活物質は、一次粒子の凝集体である二次粒子の状態であることが好ましく、二次粒子の形状が球状又は楕円球状であることがより好ましい。   When the positive electrode active material is in the form of particles, examples of the shape include a lump shape, a polyhedron shape, a spherical shape, an elliptical spherical shape, a plate shape, a needle shape, and a column shape. The positive electrode active material is preferably in a state of secondary particles that are aggregates of primary particles, and the shape of the secondary particles is more preferably spherical or elliptical.

電池のような電気化学素子においては、その充放電に伴い、電極活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる電極活物質の破壊、導電パスの切断等の劣化が生じやすい。そのため、正極活物質は、一次粒子として存在するものを用いるよりも、一次粒子が凝集して二次粒子を形成して存在するものを用いる方が、膨張収縮のストレスを緩和し、上記劣化を防ぐことができる傾向にある。また、板状等の軸配向性の二次粒子よりも球状又は楕円球状の二次粒子を用いる方が、電極内における配向が少なくなるため、充放電時の電極の膨張収縮が小さくなる傾向にある。また、正極合材を調製する際に、導電材等の他の材料とも均一に混合しやすい傾向にある。   In an electrochemical element such as a battery, the electrode active material expands and contracts as it is charged and discharged, and therefore, degradation such as destruction of the electrode active material and disconnection of the conductive path is likely to occur due to the stress. Therefore, rather than using a positive electrode active material that exists as primary particles, it is preferable to use a material in which primary particles agglomerate to form secondary particles to relieve the stress of expansion and contraction. Tend to prevent. In addition, using spherical or oval spherical secondary particles rather than plate-like secondary particles with axial orientation tends to reduce the expansion and shrinkage of the electrode during charge and discharge because orientation in the electrode is reduced. is there. Further, when preparing the positive electrode mixture, other materials such as a conductive material tend to be easily mixed uniformly.

正極活物質の体積平均粒径(D50)(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子の体積平均粒径(D50))は、所望のタップ密度を得る観点から、例えば、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることが更に好ましく、3μm以上であることが特に好ましい。また、正極活物質の体積平均粒径(D50)は、電極形成性及び電池性能をより向上させる観点から、例えば、20μm以下であることが好ましく、18μm以下であることがより好ましく、16μm以下であることが更に好ましく、15μm以下であることが更に好ましい。ここで、正極活物質としては、異なる体積平均粒径(D50)を有するものを2種以上混合することで、タップ密度(充填性)を向上させることができる。   The volume average particle diameter (D50) of the positive electrode active material (the volume average particle diameter (D50) of the secondary particles when the primary particles are aggregated to form secondary particles) is a viewpoint for obtaining a desired tap density. Therefore, for example, it is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 1 μm or more, and particularly preferably 3 μm or more. Moreover, the volume average particle diameter (D50) of the positive electrode active material is, for example, preferably 20 μm or less, more preferably 18 μm or less, and more preferably 16 μm or less, from the viewpoint of further improving the electrode formability and battery performance. More preferably, it is more preferably 15 μm or less. Here, as the positive electrode active material, the tap density (fillability) can be improved by mixing two or more kinds having different volume average particle diameters (D50).

なお、正極活物質の体積平均粒径(D50)は、レーザー回折散乱法により求めた粒度分布から求めることができる。レーザー回折散乱法には、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、株式会社島津製作所、SALD3000J)を用いることができる。具体的には、正極活物質の粒子を、水等の分散媒に分散させて分散液を調製する。この分散液について、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて小径側から体積累積分布曲線を描いた場合に、累積50%となる粒径(D50)を体積平均粒径として求める。   In addition, the volume average particle diameter (D50) of a positive electrode active material can be calculated | required from the particle size distribution calculated | required by the laser diffraction scattering method. For the laser diffraction / scattering method, a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus (for example, Shimadzu Corporation, SALD3000J) can be used. Specifically, particles of the positive electrode active material are dispersed in a dispersion medium such as water to prepare a dispersion. For this dispersion, when a volume cumulative distribution curve is drawn from the small diameter side using a laser diffraction type particle size distribution measuring device, the particle size (D50) of 50% cumulative is determined as the volume average particle size.

一次粒子が凝集して二次粒子を形成したものである場合、一次粒子の平均粒径は、充放電の良好な可逆性を得る観点から、例えば、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.08μm以上であることが更に好ましく、0.1μm以上であることが特に好ましい。また、一次粒子の平均粒径は、出力特性等の電池性能をより向上させる観点から、例えば、3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることが更に好ましく、0.6μm以下であることが特に好ましい。なお、一次粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)により20万倍で撮影した画像内の粒子像の全てについて一次粒子の粒径を測定し、その算術平均値として求めることができる。   When the primary particles are aggregated to form secondary particles, the average particle size of the primary particles is preferably 0.01 μm or more, for example, from the viewpoint of obtaining good charge / discharge reversibility, The thickness is more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.08 μm or more, and particularly preferably 0.1 μm or more. The average particle size of the primary particles is, for example, preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, and even more preferably 1 μm or less, from the viewpoint of further improving battery performance such as output characteristics. , 0.6 μm or less is particularly preferable. The average particle size of the primary particles can be obtained as an arithmetic average value by measuring the particle size of the primary particles for all of the particle images in the image taken at 200,000 times with a scanning electron microscope (SEM). .

正極活物質のBET比表面積は、電池性能をより向上させる観点から、例えば、0.1m/g以上であることが好ましく、0.2m/g以上であることがより好ましく、0.3m/g以上であることが更に好ましい。また、正極活物質のBET比表面積は、電極形成性をより向上させる観点から、4.0m/g以下であることが好ましく、2.5m/g以下であることがより好ましく、1.5m/g以下であることが更に好ましい。 From the viewpoint of further improving battery performance, the BET specific surface area of the positive electrode active material is, for example, preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.2 m 2 / g or more, and 0.3 m. More preferably, it is 2 / g or more. Further, the BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 4.0 m 2 / g or less, more preferably 2.5 m 2 / g or less, from the viewpoint of further improving the electrode formability. More preferably, it is 5 m 2 / g or less.

正極活物質のBET比表面積は、JIS Z 8830:2001に準じて、77Kでの窒素吸着能から測定する。評価装置としては、窒素吸着測定装置(例えば、QUANTACHROME社、AUTOSORB−1)等を用いることができる。
BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、まず、加熱による水分除去の前処理を行う。前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
The BET specific surface area of the positive electrode active material is measured from the nitrogen adsorption ability at 77K according to JIS Z 8830: 2001. As an evaluation apparatus, a nitrogen adsorption measuring apparatus (for example, QUANTACHROME, AUTOSORB-1) or the like can be used.
When measuring the BET specific surface area, it is considered that the moisture adsorbed on the sample surface and the structure affects the gas adsorption capacity. Therefore, pretreatment for removing moisture by heating is first performed. In the pretreatment, a measurement cell charged with 0.05 g of a measurement sample is depressurized to 10 Pa or less with a vacuum pump, heated at 110 ° C. and held for 3 hours or more, and then kept at a normal temperature ( Cool to 25 ° C). After performing this pretreatment, the evaluation temperature is 77K, and the evaluation pressure range is measured as a relative pressure (equilibrium pressure with respect to saturated vapor pressure) of less than 1.

(炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物)
炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物は、特定アルミニウムケイ酸化合物の表面の一部又は全部が炭素で被覆された構造を有する。
(Carbon-coated specific aluminum silicate compound)
The carbon-coated specific aluminum silicate compound has a structure in which part or all of the surface of the specific aluminum silicate compound is coated with carbon.

炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alは、0.3〜5.0であり、0.5〜4.0であることが好ましく、1.5〜3.0であることがより好ましい。元素モル比が上記範囲であると、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能に優れ、サイクル特性が向上する傾向にある。   The element molar ratio Si / Al of the carbon-coated specific aluminum silicate compound is 0.3 to 5.0, preferably 0.5 to 4.0, and preferably 1.5 to 3.0. More preferred. When the element molar ratio is in the above range, the adsorption ability of hydrogen fluoride (HF) and metal ions is excellent, and the cycle characteristics tend to be improved.

なお、炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alは、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置(例えば、株式会社日立製作所、P−4010)を用いて、常法により元素分析を行うことにより求めることができる。
また、正極の作製後においては、後述する実施例に記載の方法により、炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alを求めることができる。
In addition, the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated specific aluminum silicate compound is analyzed by an ordinary method using an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analyzer (for example, Hitachi, Ltd., P-4010). It can be determined by doing.
Moreover, after preparation of a positive electrode, the element molar ratio Si / Al of a carbon covering specific aluminum silicate compound can be calculated | required by the method as described in the Example mentioned later.

特定アルミニウムケイ酸化合物としては、例えば、アルミニウムケイ酸塩であるアロフェン、カオリン、ゼオライト、サポナイト、及びイモゴライト、並びに無定形アルミニウムケイ酸化合物が挙げられる。これらの中でも、サイクル特性向上のために比表面積が容易に調整可能である無定形アルミニウムケイ酸化合物が好ましい。このような無定形アルミニウムケイ酸化合物は、例えば、nSiO・Al・mHO[n=0.6〜10.0、m=0以上]で示される組成を有するものが挙げられる。 Specific aluminum silicate compounds include, for example, allophane, kaolin, zeolite, saponite and imogolite, which are aluminum silicates, and amorphous aluminum silicate compounds. Among these, an amorphous aluminum silicate compound whose specific surface area can be easily adjusted for improving cycle characteristics is preferable. Such amorphous aluminum silicate compounds, for example, those having a composition represented by nSiO 2 · Al 2 O 3 · mH 2 O [n = 0.6~10.0, m = 0 or higher] .

無定形アルミニウムケイ酸塩は、X線源としてCuKα線を用いた粉末X線回折スペクトルにおいて、ムライト構造を示すピークが観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークを有する。X線回折装置としては、例えば、株式会社リガク製のGeigerflex RAD−2Xを用いることができる。具体的な測定条件は以下のとおりである。
−測定条件−
発散スリット:1°
散乱スリット:1°
受光スリット:0.30mm
X線出力:40kV、40mA
Amorphous aluminum silicate has a broad peak in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 ° in the powder X-ray diffraction spectrum using CuKα ray as an X-ray source, without showing a peak showing a mullite structure. As the X-ray diffraction apparatus, for example, Geigerflex RAD-2X manufactured by Rigaku Corporation can be used. Specific measurement conditions are as follows.
-Measurement conditions-
Divergence slit: 1 °
Scattering slit: 1 °
Receiving slit: 0.30mm
X-ray output: 40 kV, 40 mA

特定アルミニウムケイ酸化合物は、合成してもよく、市販品を購入して用いてもよい。
特定アルミニウムケイ酸化合物の合成方法としては、例えば、ケイ酸イオンを含む溶液及びアルミニウムイオンを含む溶液を混合して反応生成物を得る工程と、反応生成物を、水性媒体中、酸の存在下で熱処理する工程と、を有する方法が挙げられる。上記の合成方法は、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。
The specific aluminum silicate compound may be synthesized, or a commercially available product may be purchased and used.
Examples of the method for synthesizing a specific aluminum silicate compound include a step of mixing a solution containing silicate ions and a solution containing aluminum ions to obtain a reaction product, and the reaction product in an aqueous medium in the presence of an acid. And a heat treatment step. The above synthesis method may have other steps as necessary.

得られる特定アルミニウムケイ酸化合物の収率、構造体形成等の観点から、少なくとも熱処理する工程の後、好ましくは、熱処理する工程の前及び後で、脱塩及び固体分離を行う工程を有することが好ましい。反応生成物である特定アルミニウムケイ酸化合物を含む溶液から共存イオンを脱塩処理した後に、酸の存在下で熱処理することで、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能に優れる特定アルミニウムケイ酸化合物を効率よく製造することができる。これは、規則的な構造の形成を阻害する共存イオンが除去された反応生成物を酸の存在下で熱処理することで、規則的な構造を有する特定アルミニウムケイ酸化合物が得られるためと考えられる。なお、共存イオンとしては、ナトリウムイオン、塩化物イオン、過塩素酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等が挙げられる。   From the viewpoint of the yield of the specific aluminum silicate compound to be obtained, structure formation, etc., at least after the heat treatment step, preferably, before and after the heat treatment step, a step of performing desalting and solid separation is included. preferable. After desalting the coexisting ions from the solution containing the specific aluminum silicate compound, which is a reaction product, heat treatment is performed in the presence of an acid, so that the specific aluminum silica having excellent adsorption ability for hydrogen fluoride (HF) and metal ions is obtained. An acid compound can be produced efficiently. This is considered to be because a specific aluminum silicate compound having a regular structure can be obtained by heat-treating the reaction product from which coexisting ions that inhibit the formation of the regular structure are removed in the presence of an acid. . Examples of the coexisting ions include sodium ions, chloride ions, perchlorate ions, nitrate ions, sulfate ions, and the like.

炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物は、特定アルミニウムケイ酸化合物の表面の一部又は全部が炭素で被覆されたものである。   The carbon-coated specific aluminum silicate compound is obtained by coating a part or all of the surface of the specific aluminum silicate compound with carbon.

特定アルミニウムケイ酸化合物の表面を炭素で被覆する方法は特に制限されない。例えば、熱処理により炭素質に変化する有機化合物(炭素前駆体)を特定アルミニウムケイ酸化合物に付着させ、これに対して熱処理を行って有機化合物を炭素質に変化させる方法が挙げられる。特定アルミニウムケイ酸化合物に有機化合物を付着させる方法としては、有機化合物を溶媒に溶解又は分散させた混合溶液に核となる粒子状の特定アルミニウムケイ酸化合物を添加した後、溶媒を加熱等で除去する湿式法;粒子状の特定アルミニウムケイ酸化合物と固体状の有機化合物とを混合して得られた混合物にせん断力を加えながら混練して被覆させる乾式法;CVD(Chemical Vapor Deposition)等の気相法;などが挙げられる。製造コスト及び製造プロセスの低減の観点からは、溶媒を使用しない乾式法及び気相法が好ましい。   The method for coating the surface of the specific aluminum silicate compound with carbon is not particularly limited. For example, there is a method in which an organic compound (carbon precursor) that changes to carbon by heat treatment is attached to a specific aluminum silicate compound, and heat treatment is performed on the compound to change the organic compound to carbon. As a method of attaching an organic compound to a specific aluminum silicate compound, the particulate specific aluminum silicate compound as a nucleus is added to a mixed solution in which the organic compound is dissolved or dispersed in a solvent, and then the solvent is removed by heating or the like. Wet method to perform; Dry method to mix and coat the mixture obtained by mixing particulate specific aluminum silicate compound and solid organic compound while applying shear force; CVD (Chemical Vapor Deposition) etc. Phase method; and the like. From the viewpoint of reducing the production cost and the production process, a dry method and a gas phase method without using a solvent are preferable.

熱処理により炭素質に変化する有機化合物(炭素前駆体)としては特に制限されない。有機化合物としては、エチレンヘビーエンドピッチ、原油ピッチ、コールタールピッチ、アスファルト分解ピッチ、ポリ塩化ビニル等の熱分解により生成するピッチ、ナフタレン等を超強酸存在下で重合させて作製される合成ピッチ等のピッチ;ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂;などが挙げられる。これらの有機化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   It does not restrict | limit especially as an organic compound (carbon precursor) which changes to carbonaceous material by heat processing. Examples of organic compounds include ethylene heavy end pitch, crude oil pitch, coal tar pitch, asphalt cracking pitch, pitch generated by thermal decomposition of polyvinyl chloride, synthetic pitch produced by polymerizing naphthalene, etc. in the presence of a super strong acid, etc. Pitch; thermoplastic resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and polyvinyl butyral; thermosetting resins such as phenol resin and furan resin; and the like. These organic compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

有機化合物を表面に付着させた特定アルミニウムケイ酸化合物を熱処理する際の条件は、有機化合物の炭素化率を考慮して適宜決定すればよく、特に制限されない。例えば、800℃〜1300℃の熱処理温度であることが好ましい。熱処理温度が800℃以上であると、有機物の焼成が充分に進み、比表面積が高すぎることによる初回の不可逆容量の増大が抑制される傾向にある。また、熱処理温度が1300℃以下であると、比表面積が低すぎて抵抗が上昇するのが抑制される傾向にある。また、熱処理は不活性雰囲気で行うことが好ましい。不活性雰囲気としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。   The conditions for heat-treating the specific aluminum silicate compound having the organic compound attached to the surface may be appropriately determined in consideration of the carbonization rate of the organic compound, and are not particularly limited. For example, the heat treatment temperature is preferably 800 ° C. to 1300 ° C. When the heat treatment temperature is 800 ° C. or higher, the firing of the organic matter proceeds sufficiently, and the first increase in irreversible capacity due to the specific surface area being too high tends to be suppressed. Further, when the heat treatment temperature is 1300 ° C. or lower, the specific surface area is too low and the resistance is likely to be suppressed from increasing. The heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere. Examples of the inert atmosphere include nitrogen, argon, helium, and combinations thereof.

炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物のBET比表面積は、例えば、80m/g以下であることが好ましく、サイクル特性及び保存特性をより向上させる観点から、40m/g以下であることがより好ましく、20m/g以下であることが更に好ましい。また、炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物のBET比表面積は、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能をより向上させる観点から、1m/g以上であることが好ましく、2m/g以上であることがより好ましく、3m/g以上であることが更に好ましい。
炭素被覆特定アルミニウムケイ酸化合物のBET比表面積は、正極活物質のBET比表面積と同様に、JIS Z 8830:2001に準じて、77Kでの窒素吸着能から測定する。
The BET specific surface area of the carbon-coated specific aluminum silicate compound is, for example, preferably 80 m 2 / g or less, more preferably 40 m 2 / g or less from the viewpoint of further improving cycle characteristics and storage characteristics, More preferably, it is 20 m 2 / g or less. Further, the BET specific surface area of the carbon-coated specific aluminum silicate compound is preferably 1 m 2 / g or more from the viewpoint of further improving the adsorption ability of hydrogen fluoride (HF) and metal ions, and is 2 m 2 / g or more. It is more preferable that it is 3 m 2 / g or more.
Similar to the BET specific surface area of the positive electrode active material, the BET specific surface area of the carbon-coated specific aluminum silicate compound is measured from the nitrogen adsorption ability at 77 K in accordance with JIS Z 8830: 2001.

炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物は、電池容量及びサイクル特性をより向上させる観点から、示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)(例えば、株式会社日立ハイテクサイエンス、TG−DTA−6200)を用いて測定される25℃〜350℃の範囲での重量減少率(D1)が、例えば、5%未満であることが好ましく、4%未満であることがより好ましく、3%未満であることが更に好ましい。重量減少率(D1)は、実用的な観点から、例えば、0.01%以上であることが好ましい。   The carbon-coated aluminum silicate compound uses a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA) (for example, Hitachi High-Tech Science Corporation, TG-DTA-6200) from the viewpoint of further improving battery capacity and cycle characteristics. The weight loss rate (D1) measured in the range of 25 ° C. to 350 ° C. is, for example, preferably less than 5%, more preferably less than 4%, and still more preferably less than 3%. . The weight reduction rate (D1) is preferably 0.01% or more, for example, from a practical viewpoint.

また、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物は、入出力特性及びサイクル特性をより向上させる観点から、示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)(例えば、株式会社日立ハイテクサイエンス、TG−DTA−6200)を用いて測定される350℃〜850℃の範囲での重量減少率(D2)が、例えば、0.5%〜30%であることが好ましく、2%〜25%であることがより好ましく、5%〜20%であることが更に好ましい。重量減少率(D2)が上記範囲内であると、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物と電解液とが反応することによる抵抗の上昇がより抑制される傾向にあり、また、フッ化水素(HF)、金属イオン等の吸着能がより向上する傾向にある。   In addition, the carbon-coated aluminum silicate compound is a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA) (for example, Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., TG-DTA-6200) from the viewpoint of further improving input / output characteristics and cycle characteristics. The weight loss rate (D2) measured in the range of 350 ° C. to 850 ° C. is, for example, preferably 0.5% to 30%, more preferably 2% to 25%, More preferably, it is 5% to 20%. When the weight reduction rate (D2) is within the above range, an increase in resistance due to the reaction between the carbon-coated aluminum silicate compound and the electrolytic solution tends to be further suppressed, and hydrogen fluoride (HF), There is a tendency that the adsorption capacity of metal ions and the like is further improved.

重量減少率(D1)は、乾燥空気流通下、10℃/分の昇温速度で、25℃から350℃まで昇温することで測定できる。重量減少率(D1)は、下式(1)にて求められた値とする。式中のW0は25℃での質量であり、W1は350℃での質量である。
D1(%)={(W0−W1)/W0}×100・・・式(1)
The weight reduction rate (D1) can be measured by raising the temperature from 25 ° C. to 350 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min under a flow of dry air. The weight reduction rate (D1) is a value obtained by the following equation (1). In the formula, W0 is the mass at 25 ° C., and W1 is the mass at 350 ° C.
D1 (%) = {(W0−W1) / W0} × 100 (1)

重量減少率(D2)は、乾燥空気流通下、10℃/分の昇温速度で、350℃から850℃まで昇温し、850℃で20分間保持した際の質量から測定できる。重量減少率(D2)は、下式(2)にて求められた値とする。式中のW1は350℃での質量であり、W2は850℃での質量である。
D2(%)={(W1−W2)/W1}×100・・・式(2)
The weight reduction rate (D2) can be measured from the mass when the temperature is raised from 350 ° C. to 850 ° C. and kept at 850 ° C. for 20 minutes at a rate of temperature rise of 10 ° C./min under a flow of dry air. The weight reduction rate (D2) is a value obtained by the following equation (2). W1 in the formula is the mass at 350 ° C., and W2 is the mass at 850 ° C.
D2 (%) = {(W1-W2) / W1} × 100 (2)

炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の体積平均粒径(D50)は特に制限されず、最終的な所望の大きさに合わせて選択できる。炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の体積平均粒径(D50)は、例えば、0.1μm〜50μmであることが好ましく、0.5μm〜10μmであることがより好ましい。炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の体積平均粒径(D50)が0.1μm以上であると、正極合材層を形成する際のスラリーの粘度の上昇が抑制され、作業性が良好に維持される傾向にある。また、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の体積平均粒径(D50)が50μm以下であると、正極合材層を形成する際のスジの発生が抑制される傾向にある。炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の体積平均粒径(D50)は、フッ化水素(HF)、金属イオン等の吸着能をより向上させる観点からは、8μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
なお、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の体積平均粒径(D50)は、正極活物質の体積平均粒径(D50)と同様に、レーザー回折散乱法により求めた粒度分布から求めることができる。
The volume average particle diameter (D50) of the carbon-coated aluminum silicate compound is not particularly limited, and can be selected according to the final desired size. The volume average particle diameter (D50) of the carbon-coated aluminum silicate compound is, for example, preferably 0.1 μm to 50 μm, and more preferably 0.5 μm to 10 μm. When the volume average particle size (D50) of the carbon-coated aluminum silicate compound is 0.1 μm or more, an increase in the viscosity of the slurry when forming the positive electrode mixture layer is suppressed, and workability tends to be maintained favorably. It is in. Further, when the volume average particle size (D50) of the carbon-coated aluminum silicate compound is 50 μm or less, the generation of streaks when forming the positive electrode mixture layer tends to be suppressed. The volume average particle diameter (D50) of the carbon-coated aluminum silicate compound is preferably 8 μm or less, and preferably 5 μm or less from the viewpoint of further improving the adsorption ability of hydrogen fluoride (HF), metal ions, and the like. Is more preferable.
The volume average particle diameter (D50) of the carbon-coated aluminum silicate compound can be determined from the particle size distribution determined by the laser diffraction scattering method, similarly to the volume average particle diameter (D50) of the positive electrode active material.

(導電材)
正極合材層は、電池性能をより向上させる観点から、導電材を含むことが好ましい。導電材としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、繊維状黒鉛等の黒鉛(グラファイト)及びアセチレンブラック等のカーボンブラックが挙げられる。導電材としては、カーボンブラックを含むことが好ましく、アセチレンブラックを含むことがより好ましい。導電材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Conductive material)
The positive electrode mixture layer preferably contains a conductive material from the viewpoint of further improving battery performance. Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite, artificial graphite, and fibrous graphite, and carbon black such as acetylene black. The conductive material preferably contains carbon black, and more preferably contains acetylene black. A conductive material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

導電材としてカーボンブラックを用いる場合、正極合材の分散性及びリチウムイオン二次電池の入出力特性をより向上させる観点から、カーボンブラックとしては、例えば、平均粒径が20nm〜100nmの粒子が好ましく、20nm〜100nmの粒子がより好ましく、30nm〜80nmの粒子が更に好ましく、40nm〜60nmの粒子が特に好ましい。   When carbon black is used as the conductive material, from the viewpoint of further improving the dispersibility of the positive electrode mixture and the input / output characteristics of the lithium ion secondary battery, as the carbon black, for example, particles having an average particle diameter of 20 nm to 100 nm are preferable. , 20 nm to 100 nm particles are more preferable, 30 nm to 80 nm particles are more preferable, and 40 nm to 60 nm particles are particularly preferable.

粒子の形状としては、粒状、フレーク状、球状、柱状、不規則形状等が挙げられる。
「粒状」とは、不規則形状のものではなく、ほぼ等しい寸法をもつ形状である(JIS Z2500:2000)。
「フレーク状(片状)」とは、板のような形状であり(JIS Z2500:2000)、鱗のように薄い板状であることから鱗片状とも称される。本実施形態においては、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した結果から解析を行い、アスペクト比(粒径a/平均厚さt)が2〜100の範囲である場合を片状とする。ここでいう粒径aは、片状の粒子を平面視したときの面積Sの平方根として定義するものとし、これを片状の粒子の粒径とする。
「球状」とは、ほぼ球に近い形状である(JIS Z2500:2000)。また、形状は必ずしも真球状である必要はなく、粒子の長径(DL)と短径(DS)との比(DL)/(DS)(球状係数又は真球度とも称される)が1.0〜1.2の範囲にあるものとし、粒径とは長径(DL)を指すものとする。
「柱状」とは、略円柱、略多角柱等の形状であり、粒径とは柱の高さを指すものとする。
Examples of the shape of the particle include granular shape, flake shape, spherical shape, columnar shape, and irregular shape.
“Granular” is not an irregular shape but a shape having almost equal dimensions (JIS Z2500: 2000).
“Flake shape (flap shape)” is a plate-like shape (JIS Z2500: 2000), and is also referred to as a scale-like shape because it is thin like a scale. In the present embodiment, analysis is performed based on the result of observation with a scanning electron microscope (SEM), and the case where the aspect ratio (particle diameter a / average thickness t) is in the range of 2 to 100 is a piece. The particle diameter a here is defined as the square root of the area S when the flaky particles are viewed in plan, and this is the particle diameter of the flaky particles.
“Spherical” means a shape almost similar to a sphere (JIS Z2500: 2000). Further, the shape does not necessarily need to be spherical, and the ratio of the major axis (DL) to the minor axis (DS) of the particle (DL) / (DS) (also referred to as spherical coefficient or sphericity) is 1. It shall be in the range of 0-1.2, and a particle size shall refer to a long diameter (DL).
The “columnar shape” refers to a shape such as a substantially cylindrical column or a substantially polygonal column, and the particle size refers to the height of the column.

導電材として黒鉛を用いる場合、黒鉛の平均粒径は、例えば、1μm〜10μmであることが好ましい。黒鉛は、X線広角回折法における炭素網面層間(d002)が、例えば、0.3354nm〜0.337nmであることが好ましい。   When graphite is used as the conductive material, the average particle size of graphite is preferably 1 μm to 10 μm, for example. Graphite preferably has a carbon network plane interlayer (d002) in the X-ray wide angle diffraction method of, for example, 0.3354 nm to 0.337 nm.

導電材としてカーボンブラックと黒鉛とを併用する場合、カーボンブラックと黒鉛との割合は特に制限されない。カーボンブラックの含有量をA1、黒鉛の含有量をA2としたとき、その質量比(A1/(A1+A2))は、充放電特性をより向上させる観点から、例えば、0.1〜0.9であることが好ましく、0.4〜0.85であることがより好ましい。   When carbon black and graphite are used in combination as the conductive material, the ratio of carbon black and graphite is not particularly limited. When the content of carbon black is A1 and the content of graphite is A2, the mass ratio (A1 / (A1 + A2)) is, for example, 0.1 to 0.9 from the viewpoint of further improving charge / discharge characteristics. It is preferable that it is 0.4 to 0.85.

なお、導電材の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)により20万倍で撮影した画像内の粒子像の全てについて測定した粒径の算術平均値である。   The average particle diameter of the conductive material is an arithmetic average value of the particle diameters measured for all of the particle images in the image taken at 200,000 times with a scanning electron microscope (SEM).

正極合材層が導電材を含む場合、導電材の含有率は、正極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、導電材の含有率は、正極合材層の全量に対して、例えば、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。導電材の含有率が上記範囲内であると、電池容量及び入出力特性がより向上する傾向にある。   When the positive electrode mixture layer includes a conductive material, the content of the conductive material is, for example, preferably 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or more with respect to the total amount of the positive electrode mixture layer. It is more preferable that the content is 0.5% by mass or more. The content of the conductive material is, for example, preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and preferably 10% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode mixture layer. Further preferred. When the content of the conductive material is within the above range, the battery capacity and input / output characteristics tend to be further improved.

また、導電材としてカーボンブラックを用いる場合、カーボンブラックの含有率は、導電性及び電池容量をより向上させる観点から、正極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%〜15質量%であることが好ましく、0.2質量%〜10質量%であることがより好ましく、0.5質量%〜5質量%であることが更に好ましい。カーボンブラックの含有率が上記範囲内であると、電池容量及び入出力特性がより向上する傾向にある。   When carbon black is used as the conductive material, the content of carbon black is, for example, 0.1% by mass to 15% by mass with respect to the total amount of the positive electrode mixture layer from the viewpoint of further improving conductivity and battery capacity. %, More preferably 0.2% by mass to 10% by mass, and still more preferably 0.5% by mass to 5% by mass. When the carbon black content is within the above range, the battery capacity and input / output characteristics tend to be further improved.

(結着材)
正極合材層は、正極合材層と集電体との間の接着性及び正極活物質同士の接着性を向上させる観点から、結着材を含むことが好ましい。結着材の種類は特に限定されない。例えば、湿式法により正極合材層を形成する場合には、分散溶媒に対する溶解性又は分散性が良好な材料を選択することが好ましい。
結着材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物などが挙げられる。結着材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。正極の安定性の観点からは、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子を用いることが好ましい。
(Binder)
The positive electrode mixture layer preferably contains a binder from the viewpoint of improving the adhesion between the positive electrode mixture layer and the current collector and the adhesion between the positive electrode active materials. The kind of binder is not particularly limited. For example, when the positive electrode mixture layer is formed by a wet method, it is preferable to select a material having good solubility or dispersibility in the dispersion solvent.
As a binder, resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), Rubbery polymers such as fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene -Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / ethylene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate , Ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer and other soft resinous polymers; polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer Examples thereof include fluorine polymers such as polymers and polytetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymers; polymer compositions having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions). A binder may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. From the viewpoint of the stability of the positive electrode, it is preferable to use a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or a polytetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer.

正極合材層が結着材を含む場合、結着材の含有率は、正極合材層の全量に対して、例えば、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、正極合材層の全量に対して、例えば、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。結着材の含有率が上記範囲内であると、サイクル特性等の電池性能がより向上する傾向にある。   When the positive electrode mixture layer includes a binder, the content of the binder is, for example, preferably 0.5% by mass or more, and 1% by mass or more with respect to the total amount of the positive electrode mixture layer. More preferred is 2% by mass or more. The content of the binder is, for example, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and 30% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode mixture layer. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 10 mass% or less. When the content of the binder is within the above range, battery performance such as cycle characteristics tends to be further improved.

(正極合材層の形成方法等)
集電体上に正極合材層を形成する方法は特に制限されず、乾式法、湿式法等が挙げられる。乾式法とは、正極合材の材料を乾式で混合してシート状にし、これを集電体に圧着する方法である。湿式法とは、正極合材の材料を分散溶媒に溶解又は分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布し、乾燥する方法である。
(Method for forming positive electrode mixture layer, etc.)
The method for forming the positive electrode mixture layer on the current collector is not particularly limited, and examples thereof include a dry method and a wet method. The dry method is a method in which the positive electrode material is mixed in a dry manner to form a sheet, and this is pressure-bonded to a current collector. The wet method is a method in which a material of the positive electrode mixture is dissolved or dispersed in a dispersion solvent to form a slurry, which is applied to a current collector and dried.

スラリーを調製するための分散溶媒としては、正極合材の材料を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に制限はなく、水系溶媒及び有機系溶媒のいずれを用いてもよい。水系溶媒の例としては、水、アルコールと水との混合溶媒等が挙げられる。有機系溶媒の例としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘材を用いることが好ましい。分散溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The dispersion solvent for preparing the slurry is not limited as long as it is a solvent that can dissolve or disperse the material of the positive electrode mixture, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. . Examples of the aqueous solvent include water, a mixed solvent of alcohol and water, and the like. Examples of organic solvents include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran ( THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like. In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to use a thickener. A dispersion solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

増粘材としては特に制限されない。増粘材の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン、これらの塩等が挙げられる。増粘材は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   It does not restrict | limit especially as a thickener. Specific examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. A thickener may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

集電体上に形成された正極合材層は、正極活物質の充填密度を向上させるため、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。   The positive electrode mixture layer formed on the current collector is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to improve the packing density of the positive electrode active material.

正極合材層は、例えば、密度が3.0g/cm〜4.0g/cmであることが好ましい。正極合材層の密度が上記範囲内であると、入出力特性をより向上することができる傾向にある。このような観点から、正極合材層の集電体への片面塗布量は、100g/m〜300g/mであることが好ましく、150g/m〜250g/mであることがより好ましく、185g/m〜220g/mであることが更に好ましい。 Positive electrode composite material layer is, for example, preferably a density of 3.0g / cm 3 ~4.0g / cm 3 . When the density of the positive electrode mixture layer is within the above range, the input / output characteristics tend to be further improved. From this point of view, single-side coating of the current collector of the positive electrode material layer is preferably 100g / m 2 ~300g / m 2 , and more to be 150g / m 2 ~250g / m 2 preferably, more preferably 185g / m 2 ~220g / m 2 .

(集電体)
正極用の集電体の材質は特に制限されない。集電体の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料、及びカーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムがより好ましい。
(Current collector)
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited. Examples of the material of the current collector include metal materials such as aluminum and stainless steel, and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is more preferable.

集電体の形状は特に制限されない。金属材料を用いる場合の形状としては、金属箔、金属薄膜、エキスパンドメタル等が挙げられる。炭素質材料を用いる場合の形状としては、炭素板、炭素薄膜等が挙げられる。中でも、金属薄膜を用いることが好ましい。なお、薄膜はメッシュ状に形成してもよい。   The shape of the current collector is not particularly limited. Examples of the shape when using a metal material include a metal foil, a metal thin film, and an expanded metal. Examples of the shape in the case of using a carbonaceous material include a carbon plate and a carbon thin film. Among these, it is preferable to use a metal thin film. The thin film may be formed in a mesh shape.

集電体の厚さは特に制限されない。集電体の厚さは、例えば、1μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることが更に好ましい。また、集電体の厚さは、例えば、1mm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることが更に好ましい。集電体の厚さが1μm以上であると、充分な強度が得られる傾向にあり、1mm以下であると、可撓性及び加工性に優れる傾向にある。   The thickness of the current collector is not particularly limited. The thickness of the current collector is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and further preferably 5 μm or more. Further, the thickness of the current collector is, for example, preferably 1 mm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. When the thickness of the current collector is 1 μm or more, sufficient strength tends to be obtained, and when it is 1 mm or less, flexibility and workability tend to be excellent.

2.負極
負極(負極板)は、集電体と、集電体上に形成された負極合材層と、を有する。負極合材層は、集電体上に設けられ、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質を含む層である。負極合材層は、集電体の片面に形成されていても、両面に形成されていてもよい。負極合材層は、必要に応じて、導電材、結着材、増粘材等を含んでいてもよい。
2. Negative electrode The negative electrode (negative electrode plate) has a current collector and a negative electrode mixture layer formed on the current collector. The negative electrode mixture layer is a layer that is provided on the current collector and includes a negative electrode active material that can electrochemically occlude and release lithium ions. The negative electrode mixture layer may be formed on one side of the current collector or on both sides. The negative electrode mixture layer may include a conductive material, a binder, a thickener, and the like as necessary.

(負極活物質)
負極活物質としては、炭素質材料;金属複合酸化物;リチウム金属;リチウムアルミニウム合金等のリチウム合金;Sn、Si、Ge等のリチウムと合金形成可能な元素の酸化物又は窒化物;などが挙げられる。負極活物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、炭素質材料又はリチウム複合酸化物が安全性の観点から好ましい。
(Negative electrode active material)
Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials; metal composite oxides; lithium metals; lithium alloys such as lithium aluminum alloys; oxides or nitrides of elements that can be alloyed with lithium such as Sn, Si, and Ge; It is done. A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, a carbonaceous material or a lithium composite oxide is preferable from the viewpoint of safety.

炭素質材料としては、非晶質炭素;天然黒鉛;天然黒鉛に乾式のCVD法又は湿式のスプレー法で形成される被膜を形成した複合炭素質材料;エポキシ化合物、フェノール化合物等の樹脂原料、又は石油、石炭等から得られるピッチ材料を焼成して得られる人造黒鉛;などが挙げられる。   Carbonaceous materials include: amorphous carbon; natural graphite; composite carbonaceous material in which a film formed on natural graphite by a dry CVD method or a wet spray method; resin raw materials such as epoxy compounds and phenol compounds, or And artificial graphite obtained by firing a pitch material obtained from petroleum, coal, and the like.

金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能なものであれば特に制限されない。金属複合酸化物の中でも、Ti(チタン)及びLi(リチウム)の少なくとも一方を含有するものが、高電流密度充放電特性の観点から好ましい。   The metal composite oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium. Among metal complex oxides, those containing at least one of Ti (titanium) and Li (lithium) are preferable from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

特に、炭素質材料は、導電性が高く、リチウムイオン二次電池の低温特性及びサイクル安定性の面から優れた材料である。
炭素質材料としては、入出力特性をより向上させる観点からは、炭素網面層間(d002)の広い材料(非晶質炭素)が好ましく、電池特性をより向上させる観点からは、炭素網面層間(d002)が、例えば、0.39nm以下の材料が好ましい。このような炭素質材料を、擬似異方性炭素と称する場合がある。炭素網面層間(d002)の広い材料(非晶質炭素)としては、ハードカーボン及びソフトカーボンが挙げられ、サイクル特性をより向上させる観点からは、ソフトカーボンが好ましい。ソフトカーボンは、X線広角回折法における炭素網面層間(d002)が、例えば、0.34nm〜0.36nmであることが好ましく、0.341nm〜0.355nmであることがより好ましく、0.342nm〜0.35nmであることが更に好ましい。
In particular, the carbonaceous material is a material having high conductivity and excellent in terms of low temperature characteristics and cycle stability of the lithium ion secondary battery.
As the carbonaceous material, a material (amorphous carbon) having a wide carbon network interlayer (d002) is preferable from the viewpoint of further improving input / output characteristics, and from the viewpoint of further improving battery characteristics, the carbon network interlayer is preferable. A material with (d002) of, for example, 0.39 nm or less is preferable. Such a carbonaceous material is sometimes referred to as pseudo-anisotropic carbon. Examples of the material (amorphous carbon) having a wide carbon network interlayer (d002) include hard carbon and soft carbon, and soft carbon is preferable from the viewpoint of further improving cycle characteristics. The soft carbon preferably has a carbon network plane interlayer (d002) in the X-ray wide angle diffraction method of, for example, 0.34 nm to 0.36 nm, more preferably 0.341 nm to 0.355 nm, and More preferably, it is 342 nm-0.35 nm.

また、炭素質材料としては、電池容量をより向上させる観点からは、黒鉛が好ましい。黒鉛は、X線広角回折法における炭素網面層間(d002)が、例えば、0.34nm未満であることが好ましく、0.3354nm〜0.337nmであることがより好ましい。
更に、負極活物質として、黒鉛質、非晶質、活性炭等の導電性の高い炭素質材料を混合して用いてもよい。
As the carbonaceous material, graphite is preferable from the viewpoint of further improving the battery capacity. Graphite preferably has a carbon network plane interlayer (d002) of, for example, less than 0.34 nm and more preferably 0.3354 nm to 0.337 nm in the X-ray wide angle diffraction method.
Further, as the negative electrode active material, a carbonaceous material having high conductivity such as graphite, amorphous, activated carbon or the like may be mixed and used.

(導電材)
負極合材層は、導電材を含んでいてもよい。例えば、負極活物質として用いる第1の炭素質材料とは異なる性質の第2の炭素質材料を導電材として含んでいてもよい。上記性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンスペクトル解析から得られるR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、灰分量等が挙げられ、これらから選択される1つ以上の性質が第1の炭素質材料と異なる炭素質材料を導電材として用いることができる。
(Conductive material)
The negative electrode mixture layer may contain a conductive material. For example, a second carbonaceous material having a different property from the first carbonaceous material used as the negative electrode active material may be included as a conductive material. The above properties include X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, R value obtained from Raman spectrum analysis, tap density, true density, pore distribution, circularity, ash content, etc. In addition, a carbonaceous material having one or more properties selected from these different from the first carbonaceous material can be used as the conductive material.

導電材としては、黒鉛質、非晶質、活性炭等の導電性の高い炭素質材料を用いることができる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素などを用いることができる。導電材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。負極合材層が導電材を含むことにより、電極の抵抗をより低減することができる傾向にある。   As the conductive material, a carbonaceous material having high conductivity such as graphite, amorphous, activated carbon or the like can be used. Specifically, graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke can be used. A conductive material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When the negative electrode mixture layer contains a conductive material, the resistance of the electrode tends to be further reduced.

負極合材層が導電材を含む場合、導電材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが更に好ましい。また、導電材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、45質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。導電材の含有率が1質量%以上であると、導電性の向上効果が得られやすい傾向にあり、45質量%以下であると、初期不可逆容量の増大が抑制される傾向にある。   When the negative electrode mixture layer includes a conductive material, the content of the conductive material is, for example, preferably 1% by mass or more and more preferably 2% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. More preferably, it is 3 mass% or more. Moreover, it is preferable that it is 45 mass% or less with respect to the whole quantity of a negative mix layer, and, as for the content rate of a electrically conductive material, it is more preferable that it is 40 mass% or less. When the content of the conductive material is 1% by mass or more, there is a tendency that an effect of improving conductivity is easily obtained, and when it is 45% by mass or less, an increase in initial irreversible capacity tends to be suppressed.

(結着材)
負極合材層は、負極合材層と集電体との接着性及び負極活物質同士の接着性を向上させる観点から、結着材を含むことが好ましい。結着材の種類は特に制限されず、例えば、正極合材層に用いられる結着材として例示したものを用いることができる。
(Binder)
The negative electrode mixture layer preferably contains a binder from the viewpoint of improving the adhesion between the negative electrode mixture layer and the current collector and the adhesion between the negative electrode active materials. The kind in particular of a binder is not restrict | limited, For example, what was illustrated as a binder used for a positive mix layer can be used.

負極合材層が結着材を含む場合、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、負極合材の全量に対して、例えば、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、8質量%以下であることが特に好ましい。結着材の含有率が0.1質量%以上であると、負極合材層の強度の低下が抑制される傾向にあり、20質量%以下であると、電池容量の低下が抑制される傾向にある。   When the negative electrode mixture layer includes a binder, the content of the binder is, for example, preferably 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. It is more preferable that it is 0.5 mass% or more. Further, the content of the binder is, for example, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less with respect to the total amount of the negative electrode mixture. More preferably, it is particularly preferably 8% by mass or less. When the content of the binder is 0.1% by mass or more, a decrease in strength of the negative electrode mixture layer tends to be suppressed, and when the content is 20% by mass or less, a decrease in battery capacity tends to be suppressed. It is in.

結着材として、SBR等のゴム状高分子を用いる場合、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが更に好ましい。
結着材として、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系高分子を用いる場合、結着材の含有量は、負極合材層の全量に対して、例えば、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下であることが更に好ましい。
When a rubbery polymer such as SBR is used as the binder, the content of the binder is preferably, for example, 0.1% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. It is more preferably 2% by mass or more, and further preferably 0.5% by mass or more. In addition, the content of the binder is, for example, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Is more preferable.
When a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride is used as the binder, the content of the binder is preferably, for example, 1% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. % Or more is more preferable, and it is still more preferable that it is 3 mass% or more. Further, the content of the binder is, for example, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and 8% by mass or less, with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Is more preferable.

(負極合材層の形成方法等)
集電体上に負極合材層を形成する方法は特に制限されず、乾式法、湿式法等が挙げられる。
負極合材層を湿式法で形成する場合、スラリーを形成するための分散溶媒及び増粘材は特に制限されず、正極合材層に使用可能な分散溶媒及び増粘材として例示したものから選択できる。
(Method for forming negative electrode mixture layer, etc.)
The method for forming the negative electrode mixture layer on the current collector is not particularly limited, and examples thereof include a dry method and a wet method.
When the negative electrode mixture layer is formed by a wet method, the dispersion solvent and the thickener for forming the slurry are not particularly limited, and are selected from those exemplified as the dispersion solvent and the thickener usable for the positive electrode mixture layer. it can.

増粘材を用いる場合、増粘材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、増粘材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが更に好ましい。増粘材の含有率が0.1質量%以上であると、スラリーの塗布性が良好に維持される傾向にあり、5質量%以下であると、電池容量の低下及び負極活物質間の抵抗の上昇が抑制される傾向にある。   When the thickener is used, the content of the thickener is, for example, preferably 0.1% by mass or more and more preferably 0.2% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Preferably, it is 0.5 mass% or more. The content of the thickener is, for example, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Is more preferable. When the content of the thickening material is 0.1% by mass or more, the coating property of the slurry tends to be maintained favorably, and when it is 5% by mass or less, the battery capacity decreases and the resistance between the negative electrode active materials. Tend to be suppressed.

(集電体)
負極用の集電体の材質は特に制限されない。集電体の材質としては、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工のし易さ及びコストの観点から、銅が好ましい。
(Current collector)
The material of the current collector for the negative electrode is not particularly limited. Examples of the material of the current collector include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Among these, copper is preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

集電体の形状は特に制限されない。集電体の形状としては、例えば、金属箔及び金属薄膜が挙げられる。中でも、金属箔が好ましく、銅箔がより好ましい。銅箔には、圧延法により形成された圧延銅箔と、電解法により形成された電解銅箔とがあり、どちらも集電体として好適である。   The shape of the current collector is not particularly limited. Examples of the shape of the current collector include a metal foil and a metal thin film. Especially, metal foil is preferable and copper foil is more preferable. Copper foil includes a rolled copper foil formed by a rolling method and an electrolytic copper foil formed by an electrolytic method, both of which are suitable as a current collector.

集電体の厚さは特に制限されない。集電体が銅製で且つ厚さが25μm未満である場合は、純銅よりも強度に優れる銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることが、集電体の強度向上の観点から好ましい。   The thickness of the current collector is not particularly limited. When the current collector is made of copper and has a thickness of less than 25 μm, it is necessary to use a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) that is superior in strength to pure copper. It is preferable from the viewpoint of improving body strength.

3.電解液
電解液は、リチウム塩電解質が非水系溶媒に溶解したものであり、リチウム塩電解質は、フッ素含有リチウム塩電解質を含む。電解液は、必要に応じて、添加材等を含んでもよい。
3. Electrolytic Solution The electrolytic solution is obtained by dissolving a lithium salt electrolyte in a non-aqueous solvent, and the lithium salt electrolyte includes a fluorine-containing lithium salt electrolyte. The electrolytic solution may contain an additive or the like as necessary.

出力特性の観点から、フッ素含有リチウム塩電解質は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を含むことが好ましい。ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)の含有率は、電池性能の観点から、リチウム塩電解質の全量に対して、例えば、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。 From the viewpoint of output characteristics, the fluorine-containing lithium salt electrolyte preferably contains lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). From the viewpoint of battery performance, the content of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is, for example, preferably 10% by mass or more and more preferably 50% by mass or more with respect to the total amount of the lithium salt electrolyte. preferable.

電解液は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)以外のリチウム塩電解質を更に含んでいてもよい。ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)以外のリチウム塩電解質としては、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩;LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl等の無機塩化物塩;LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩;リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等の含ジカルボン酸錯体リチウム塩などが挙げられる。ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)以外のリチウム塩電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The electrolytic solution may further contain a lithium salt electrolyte other than lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). The lithium salt electrolytes other than lithium hexafluorophosphate (LiPF 6), LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6 such as inorganic fluoride salts; LiAlCl 4, etc.; LiClO 4, LiBrO 4, LiIO 4 perhalogenates such as Inorganic chloride salts of: Perfluoroalkane sulfonates such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 Perfluoroalkanesulfonylimide salts such as 9 SO 2 ); Perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 ( CF 2 CF 2 CF 3) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3) 3], Li [PF 5 CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 3] fluoroalkyl fluoride such as Phosphate: Dicarboxylic acid complex lithium salt such as lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate and the like. Lithium salt electrolytes other than lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) may be used alone or in combination of two or more.

電解液中のリチウム塩電解質の濃度は特に制限されない。電解液中のリチウム塩電解質の濃度は、例えば、0.5mol/L以上であることが好ましく、0.6mol/L以上であることがより好ましく、0.7mol/L以上であることが更に好ましい。また、電解液中のリチウム塩電解質の濃度は、例えば、2.0mol/L以下であることが好ましく、1.8mol/L以下であることがより好ましく、1.7mol/L以下であることが更に好ましい。リチウム塩電解質の濃度が0.5mol/L以上であると、充分な電気伝導率が得られる傾向にある。また、リチウム塩電解質の濃度が2.0mol/L以下であると、粘度が上昇して電気伝導度が低下するのが抑制され、リチウムイオン二次電池の性能の低下が抑制される傾向にある。   The concentration of the lithium salt electrolyte in the electrolytic solution is not particularly limited. The concentration of the lithium salt electrolyte in the electrolytic solution is, for example, preferably 0.5 mol / L or more, more preferably 0.6 mol / L or more, and further preferably 0.7 mol / L or more. . The concentration of the lithium salt electrolyte in the electrolytic solution is, for example, preferably 2.0 mol / L or less, more preferably 1.8 mol / L or less, and 1.7 mol / L or less. Further preferred. When the concentration of the lithium salt electrolyte is 0.5 mol / L or more, sufficient electric conductivity tends to be obtained. Moreover, when the concentration of the lithium salt electrolyte is 2.0 mol / L or less, the viscosity is increased and the electrical conductivity is prevented from decreasing, and the performance of the lithium ion secondary battery tends to be suppressed. .

非水系溶媒の種類は特に制限されない。非水系溶媒としては、例えば、環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状エステル、環状エーテル、及び鎖状エーテルが挙げられる。非水系溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The kind of non-aqueous solvent is not particularly limited. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonate, chain carbonate, chain ester, cyclic ether, and chain ether. A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

環状カーボネートとしては、環状カーボネートを構成するアルキレン基の炭素数が2〜6であるものが好ましく、2〜4であるものがより好ましい。具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートが好ましい。環状カーボネートは、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等の分子内に二重結合を有する環状カーボネート、又はハロゲン原子を含む環状カーボネートであってもよい。負極活物質として炭素質材料を用いる場合は、リチウムイオン二次電池のサイクル特性の観点から、非水系溶媒がビニレンカーボネートを含むことが好ましい。   As the cyclic carbonate, those in which the alkylene group constituting the cyclic carbonate has 2 to 6 carbon atoms are preferable, and those having 2 to 4 are more preferable. Specific examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable. The cyclic carbonate may be a cyclic carbonate having a double bond in the molecule such as vinylene carbonate or fluoroethylene carbonate, or a cyclic carbonate containing a halogen atom. When a carbonaceous material is used as the negative electrode active material, the non-aqueous solvent preferably contains vinylene carbonate from the viewpoint of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.

鎖状カーボネートとしては、ジアルキルカーボネートが好ましく、2つのアルキル基の炭素数がそれぞれ独立に1〜5であるものが好ましく、1〜4であるものがより好ましい。具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等の対称鎖状カーボネート;メチルエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネートなどが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びメチルエチルカーボネートが好ましい。   As the chain carbonate, a dialkyl carbonate is preferable, and those having two alkyl groups each independently having 1 to 5 carbon atoms are preferable, and those having 1 to 4 carbon atoms are more preferable. Specific examples include symmetric chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and di-n-propyl carbonate; and asymmetric chain carbonates such as methyl ethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate. It is done. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable.

鎖状エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。中でも、低温特性をより向上させる観点から、酢酸メチルが好ましい。   Examples of chain esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and methyl propionate. Among these, methyl acetate is preferable from the viewpoint of further improving the low temperature characteristics.

環状エーテルとしては、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等が挙げられる。中でも、入出力特性をより向上させる観点から、テトラヒドロフランが好ましい。   Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like. Among these, tetrahydrofuran is preferable from the viewpoint of further improving input / output characteristics.

鎖状エーテルとしては、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。   Examples of chain ethers include dimethoxyethane and dimethoxymethane.

非水系溶媒は、2種以上を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネート等の高誘電率の溶媒と、鎖状カーボネート、鎖状エステル等の低粘度の溶媒とを併用することが好ましい。
好ましい組み合わせの1つは、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを主体とする組み合わせである。中でも、非水系溶媒の全体に占める環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計が、80体積%以上であることが好ましく、85体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましい。このとき、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対する環状カーボネートの割合は、例えば、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、15体積%以上であることが更に好ましい。また、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対する環状カーボネートの割合は、例えば、50体積%以下であることが好ましく、35体積%以下であることがより好ましく、30体積%以下であることが更に好ましい。このような非水系溶媒の組み合わせを用いることで、サイクル特性及び保存特性がより向上する傾向にある。
It is preferable to use two or more non-aqueous solvents in combination. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonate in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonate or chain ester.
One of the preferable combinations is a combination mainly composed of a cyclic carbonate and a chain carbonate. Among them, the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the entire non-aqueous solvent is preferably 80% by volume or more, more preferably 85% by volume or more, and further preferably 90% by volume or more. preferable. At this time, the ratio of the cyclic carbonate to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is, for example, preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and 15% by volume or more. Further preferred. Further, the ratio of the cyclic carbonate to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is, for example, preferably 50% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, and further preferably 30% by volume or less. preferable. By using such a combination of non-aqueous solvents, cycle characteristics and storage characteristics tend to be further improved.

環状カーボネートと鎖状カーボネートとの好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of preferred combinations of cyclic carbonate and chain carbonate include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate, Examples thereof include methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate.

これらの組み合わせの中でも、鎖状カーボネートとして、対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートとの両方を含むものが好ましい。具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネートの組み合わせが挙げられる。このように、環状カーボネートと対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートとを組み合わせることにより、サイクル特性及び入出力特性をより向上させることができる。中でも、非対称鎖状カーボネートがメチルエチルカーボネートである組み合わせが好ましい。また、対称鎖状カーボネートが、アルキル基の炭素数が1〜2であるジアルキルカーボネートである組み合わせが好ましい。   Among these combinations, those containing both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are preferable as the chain carbonate. Specific examples include a combination of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate. As described above, by combining the cyclic carbonate, the symmetric chain carbonate, and the asymmetric chain carbonate, the cycle characteristics and the input / output characteristics can be further improved. Among these, a combination in which the asymmetric chain carbonate is methyl ethyl carbonate is preferable. Moreover, the combination whose symmetrical chain carbonate is dialkyl carbonate whose carbon number of an alkyl group is 1-2 is preferable.

添加材としては、リチウムイオン二次電池の電解液に用いられる添加材であれば特に制限されない。添加材としては、例えば、窒素及び硫黄の少なくとも一方を含有する複素環化合物、環状カルボン酸エステル、フッ素含有環状カーボネート、及び分子内に不飽和結合を有する化合物が挙げられる。また、上記添加材以外に、求められる機能に応じて、過充電防止材、負極皮膜形成材、正極保護材、高入出力材等の他の添加材を用いてもよい。   The additive is not particularly limited as long as it is an additive used for an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. Examples of the additive include a heterocyclic compound containing at least one of nitrogen and sulfur, a cyclic carboxylic acid ester, a fluorine-containing cyclic carbonate, and a compound having an unsaturated bond in the molecule. In addition to the above additives, other additives such as an overcharge preventing material, a negative electrode film forming material, a positive electrode protective material, and a high input / output material may be used depending on the required function.

4.セパレータ
セパレータは、正極と負極との間を電子的には絶縁しつつもイオン透過性を有し、正極側における酸化性及び負極側における還元性に対する耐性を備えるものであれば特に制限はない。このような特性を満たすセパレータの材料(材質)としては、樹脂、無機物等が用いられる。
4). Separator The separator is not particularly limited as long as it has ion permeability while electronically insulating the positive electrode and the negative electrode, and has resistance to oxidation on the positive electrode side and reducibility on the negative electrode side. As a material (material) of the separator that satisfies such characteristics, a resin, an inorganic substance, or the like is used.

樹脂としては、オレフィン樹脂、フッ素樹脂、セルロース樹脂、ポリイミド樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。中でも、電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンがより好ましい。セパレータの形状としては、多孔性シート、不織布等が挙げられる。   Examples of the resin include olefin resin, fluororesin, cellulose resin, polyimide resin, and nylon resin. Among them, it is preferable to select from materials that are stable with respect to the electrolytic solution and have excellent liquid retention properties, and polyolefins such as polyethylene and polypropylene are more preferable. Examples of the shape of the separator include a porous sheet and a nonwoven fabric.

無機物としては、アルミナ、二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩、ガラスなどが挙げられる。例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状の基材に付着させたものをセパレータとして用いることができる。薄膜形状の基材としては、孔径が0.01μm〜1μm、厚さが5μm〜50μmのものが好適に用いられる。また、例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、樹脂等の結着材を用いて複合多孔層としたものをセパレータとして用いることができる。更に、この複合多孔層を、正極又は負極の表面に形成し、セパレータとしてもよい。例えば、90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子が結着材としてのフッ素樹脂により結着された複合多孔層を、正極の表面に形成してもよい。   Examples of the inorganic substance include oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, and glass. For example, what made the said inorganic substance of fiber shape or particle shape adhere to thin film-shaped base materials, such as a nonwoven fabric, a woven fabric, and a microporous film, can be used as a separator. As a thin film-shaped substrate, a substrate having a pore diameter of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm is preferably used. In addition, for example, a separator in which a composite porous layer is formed using the above-described inorganic material in a fiber shape or a particle shape by using a binder such as a resin can be used as a separator. Furthermore, this composite porous layer may be formed on the surface of the positive electrode or the negative electrode to form a separator. For example, a composite porous layer in which alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm are bound by a fluororesin as a binder may be formed on the surface of the positive electrode.

5.その他の構成部材
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、その他の構成部材として、開裂弁を備えていてもよい。開裂弁が開放することで、電池内部の圧力上昇を抑制でき、安全性をより向上させることができる。
5. Other components The lithium ion secondary battery of this embodiment may include a cleavage valve as other components. By opening the cleavage valve, it is possible to suppress an increase in pressure inside the battery and to further improve safety.

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、温度上昇に伴い不活性ガス(二酸化炭素等)を放出する構成部を備えていてもよい。リチウムイオン二次電池がこのような構成部を備えることで、電池内部の温度が上昇した場合に、不活性ガスの発生により速やかに開裂弁を開けることができ、安全性をより向上させることができる。上記構成部に用いられる材料としては、炭酸リチウム、ポリアルキレンカーボネート樹脂等が挙げられる。   Moreover, the lithium ion secondary battery of this embodiment may be provided with the structure part which discharge | releases inert gas (carbon dioxide etc.) with a temperature rise. When the lithium ion secondary battery includes such a component, when the temperature inside the battery rises, the cleavage valve can be opened quickly due to the generation of an inert gas, which can further improve safety. it can. Examples of the material used for the above components include lithium carbonate and polyalkylene carbonate resin.

6.リチウムイオン二次電池の構成
本実施形態のリチウムイオン二次電池がラミネート型のリチウムイオン二次電池である場合の構成について説明する。
ラミネート型のリチウムイオン二次電池は、例えば、次のようにして作製できる。まず、正極と負極とを角形に切断し、それぞれの電極にタブを溶接して、正負極端子を作製する。正極、セパレータ、及び負極をこの順番に積層した積層体を作製し、その状態でアルミニウム製のラミネートパック内に収容し、正負極端子をラミネートパックの外に出して密封する。次いで、電解液をアルミラミネートパック内に注液し、ラミネートパックの開口部を密封する。これにより、リチウムイオン二次電池が得られる。
6). Configuration of Lithium Ion Secondary Battery A configuration when the lithium ion secondary battery of the present embodiment is a laminate type lithium ion secondary battery will be described.
A laminate-type lithium ion secondary battery can be manufactured, for example, as follows. First, the positive electrode and the negative electrode are cut into squares, and tabs are welded to the respective electrodes to produce positive and negative electrode terminals. A laminated body in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are laminated in this order is prepared, and accommodated in an aluminum laminate pack in this state, and the positive and negative electrode terminals are taken out of the laminate pack and sealed. Next, an electrolytic solution is poured into the aluminum laminate pack, and the opening of the laminate pack is sealed. Thereby, a lithium ion secondary battery is obtained.

次に、図1を参照して、本実施形態のリチウムイオン二次電池が18650型の円柱状リチウムイオン二次電池である場合の構成について説明する。なお、図1における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。以下の説明における「上」、「下」は図1における「上」、「下」を示すものであり、リチウムイオン二次電池の「上」、「下」を限定するものではない。   Next, with reference to FIG. 1, the structure in the case where the lithium ion secondary battery of this embodiment is an 18650 type cylindrical lithium ion secondary battery will be described. In addition, the magnitude | size of the member in FIG. 1 is notional, The relative relationship of the magnitude | size between members is not limited to this. In the following description, “upper” and “lower” indicate “upper” and “lower” in FIG. 1, and do not limit “upper” and “lower” of the lithium ion secondary battery.

図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状の電池容器6を有している。電池容器6には、帯状の正極板2及び負極板3がセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回された電極群5が収容されている。電極群5は、正極板2及び負極板3がポリエチレン製多孔質シートのセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回されている。セパレータ4は、例えば、幅が58mm、厚さが30μmに設定される。電極群5の上端面には、一端部を正極板2に固定されたアルミニウム製でリボン状の正極タブ端子が導出されている。正極タブ端子の他端部は、電極群5の上側に配置され、正極外部端子となる円盤状の電池蓋の下面に超音波溶接で接合されている。一方、電極群5の下端面には、一端部を負極板3に固定された銅製でリボン状の負極タブ端子が導出されている。負極タブ端子の他端部は、電池容器6の内底部に抵抗溶接で接合されている。したがって、正極タブ端子及び負極タブ端子は、それぞれ電極群5の両端面の互いに反対側に導出されている。なお、電極群5の外周面全周には、図示を省略した絶縁被覆が施されている。電池蓋は、絶縁性の樹脂製ガスケットを介して電池容器6の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池1の内部は密封されている。また、電池容器6内には、図示しない電解液が注液されている。   As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 1 has a bottomed cylindrical battery container 6 made of steel plated with nickel. The battery case 6 accommodates an electrode group 5 in which a strip-like positive electrode plate 2 and a negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape with a separator 4 interposed therebetween. In the electrode group 5, the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape in cross section via a separator 4 made of a polyethylene porous sheet. For example, the separator 4 has a width of 58 mm and a thickness of 30 μm. A ribbon-like positive electrode tab terminal made of aluminum and having one end fixed to the positive electrode plate 2 is led out on the upper end surface of the electrode group 5. The other end of the positive electrode tab terminal is disposed on the upper side of the electrode group 5 and is joined to the lower surface of a disk-shaped battery lid serving as a positive electrode external terminal by ultrasonic welding. On the other hand, a ribbon-like negative electrode tab terminal made of copper with one end fixed to the negative electrode plate 3 is led out on the lower end surface of the electrode group 5. The other end of the negative electrode tab terminal is joined to the inner bottom of the battery container 6 by resistance welding. Therefore, the positive electrode tab terminal and the negative electrode tab terminal are respectively led out to the opposite sides of the both end surfaces of the electrode group 5. In addition, the insulation coating which abbreviate | omitted illustration is given to the outer peripheral surface whole periphery of the electrode group 5. FIG. The battery lid is caulked and fixed to the upper part of the battery container 6 via an insulating resin gasket. For this reason, the inside of the lithium ion secondary battery 1 is sealed. In addition, an electrolyte solution (not shown) is injected into the battery container 6.

(リチウムイオン二次電池の負極と正極との容量比)
本実施形態において、負極と正極との容量比(負極容量/正極容量)は、安全性及びエネルギー密度をより向上させる観点から、例えば、1.03〜1.8であることが好ましく、1.05〜1.4であることがより好ましい。
ここで、負極容量とは、「負極の放電容量」を示し、正極容量とは、「正極の初回充電容量Aから負極又は正極のどちらか大きい方の不可逆容量Bを減算した値(A−B)」を示す。「負極の放電容量」とは、負極活物質に挿入されているリチウムイオンが脱離されるときに充放電装置で算出されるものと定義する。また、「正極の初回充電容量」とは、正極活物質からリチウムイオンが脱離されるときに充放電装置で算出されるものと定義する。
(Capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode of a lithium ion secondary battery)
In the present embodiment, the capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is preferably 1.03 to 1.8, for example, from the viewpoint of further improving safety and energy density. More preferably, it is 05-1.4.
Here, the negative electrode capacity refers to “negative electrode discharge capacity”, and the positive electrode capacity refers to “a value obtained by subtracting the larger irreversible capacity B of the negative electrode or the positive electrode from the initial charge capacity A of the positive electrode (AB). ) ". The “negative electrode discharge capacity” is defined as calculated by the charge / discharge device when lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed. The “initial charge capacity of the positive electrode” is defined as calculated by the charge / discharge device when lithium ions are desorbed from the positive electrode active material.

負極と正極との容量比は、例えば、「リチウムイオン二次電池の放電容量/負極の放電容量」からも算出することができる。リチウムイオン二次電池の放電容量は、例えば、4.35V、0.1C〜0.5C、終止時間を2時間〜15時間とする定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.1C〜0.5Cで2.5Vまで定電流(CC)放電したときの条件で測定できる。負極の放電容量は、リチウムイオン二次電池の放電容量を測定した負極を所定の面積に切断し、対極としてリチウム金属を用い、電解液を含浸させたセパレータを介して単極セルを作製し、0V、0.1C〜0.5C、終止電流0.01Cで定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.1C〜0.5Cで1.5Vまで定電流(CC)放電したときの条件で所定面積当たりの放電容量を測定し、これをリチウムイオン二次電池の負極として用いた総面積に換算することで算出できる。この単極セルにおいて、負極活物質にリチウムイオンが挿入される方向を充電、負極活物質に挿入されているリチウムイオンが脱離する方向を放電、と定義する。なお、Cは「電流値(A)/電池の放電容量(Ah)」を意味する。   The capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode can be calculated from, for example, “discharge capacity of lithium ion secondary battery / discharge capacity of negative electrode”. The discharge capacity of the lithium ion secondary battery is, for example, 4.35 V, 0.1 C to 0.5 C, 0.1 C after performing constant current constant voltage (CCCV) charging with an end time of 2 hours to 15 hours. It can be measured under conditions when a constant current (CC) discharge is performed up to 2.5V at 0.5C. The discharge capacity of the negative electrode is obtained by cutting a negative electrode whose discharge capacity of a lithium ion secondary battery is measured into a predetermined area, using lithium metal as a counter electrode, and producing a single electrode cell through a separator impregnated with an electrolyte, After constant current constant voltage (CCCV) charge at 0V, 0.1C to 0.5C, end current 0.01C, and then at constant current (CC) discharge to 1.5V at 0.1C to 0.5C It can be calculated by measuring the discharge capacity per predetermined area under the conditions and converting this to the total area used as the negative electrode of the lithium ion secondary battery. In this single electrode cell, the direction in which lithium ions are inserted into the negative electrode active material is defined as charging, and the direction in which lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed is defined as discharging. C means “current value (A) / battery discharge capacity (Ah)”.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[製造例1]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(500mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(500mL)を加え、30分間撹拌した。この溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液890mLを加え、pHを7に調整した。pHを調整した溶液を30分間撹拌した後、加圧濾過により脱塩を行った。脱塩処理後の沈殿物に、濃度:1mol/Lの硫酸水溶液100mLを加えてpHを4に調整し、30分間撹拌した。次に、この溶液を乾燥器に入れ、98℃で48時間(2日間)加熱した。加熱後の溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液235mLを添加し、pHを9に調整した。pH調整を行うことにより溶液中の塩を凝集させ、上記同様の加圧濾過によってこの凝集体を沈殿させ、次いで上澄み液を排出して脱塩を行った。脱塩処理後に得た沈殿物を、110℃で16時間乾燥して粒子塊を回収した。その粒子塊をジェットミルで粉砕することで、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を得た。
[Production Example 1]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (500 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (500 mL) with an Si concentration of 2 mol / L is added and stirred for 30 minutes. did. To this solution, 890 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 7. After the pH-adjusted solution was stirred for 30 minutes, desalting was performed by pressure filtration. To the precipitate after the desalting treatment, 100 mL of a sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 1 mol / L was added to adjust the pH to 4, followed by stirring for 30 minutes. The solution was then placed in a dryer and heated at 98 ° C. for 48 hours (2 days). To the heated solution, 235 mL of a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 1 mol / L was added to adjust the pH to 9. The salt in the solution was aggregated by adjusting the pH, the aggregate was precipitated by the same pressure filtration as described above, and then the supernatant was discharged to perform desalting. The precipitate obtained after the desalting treatment was dried at 110 ° C. for 16 hours to collect the particle mass. The particle lump was pulverized with a jet mill to obtain a particulate aluminum silicate compound.

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、粉末X線回折装置(株式会社リガク、Geigerflex RAD−2X)を用いて、以下の測定条件で粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。
−測定条件−
・X線源:CuKα線
・発散スリット:1°
・散乱スリット:1°
・受光スリット:0.30mm
・X線出力:40kV、40mA
About the obtained aluminum silicate compound, the powder X-ray-diffraction analysis was performed on the following measurement conditions using the powder X-ray-diffraction apparatus (Rigaku Corporation, Geigerflex RAD-2X). As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.
-Measurement conditions-
・ X-ray source: CuKα ray ・ Divergent slit: 1 °
・ Scatter slit: 1 °
・ Reception slit: 0.30mm
-X-ray output: 40 kV, 40 mA

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物とポリビニルアルコール粉末(和光純薬工業株式会社)とを100:70(アルミニウムケイ酸化合物:ポリビニルアルコール粉末)の質量比で混合し、窒素雰囲気下、1000℃で1時間焼成して、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
The above aluminum silicate compound and polyvinyl alcohol powder (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed at a mass ratio of 100: 70 (aluminum silicate compound: polyvinyl alcohol powder) and fired at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Thus, a particulate carbon-coated aluminum silicate compound was produced.

[製造例2]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(800mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(200mL)を加え、30分間撹拌した。その後、製造例1と同様の操作(pH調整、脱塩、98℃でのエージング、乾燥、粉砕等)によって、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を得た。
[Production Example 2]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (800 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (200 mL) with an Si concentration of 2 mol / L is added and stirred for 30 minutes. did. Thereafter, particulate aluminum silicate compounds were obtained by the same operations as in Production Example 1 (pH adjustment, desalting, aging at 98 ° C., drying, grinding, etc.).

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、製造例1と同様にして粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。   The obtained aluminum silicate compound was subjected to powder X-ray diffraction analysis in the same manner as in Production Example 1. As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物を用いて、製造例1と同様の方法で炭素被覆を行い、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
Using the aluminum silicate compound, carbon coating was performed in the same manner as in Production Example 1 to produce a particulate carbon-coated aluminum silicate compound.

[製造例3]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(334mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(666mL)を加え、30分間撹拌した。その後、製造例1と同様の操作(pH調整、脱塩、98℃でのエージング、乾燥、粉砕等)によって、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を作製した。
[Production Example 3]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (334 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (666 mL) with an Si concentration of 2 mol / L was added and stirred for 30 minutes. did. Thereafter, a particulate aluminum silicate compound was produced by the same operations as in Production Example 1 (pH adjustment, desalting, aging at 98 ° C., drying, grinding, etc.).

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、製造例1と同様にして粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。   The obtained aluminum silicate compound was subjected to powder X-ray diffraction analysis in the same manner as in Production Example 1. As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物を用いて、製造例1と同様の方法で炭素被覆を行い、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
Using the aluminum silicate compound, carbon coating was performed in the same manner as in Production Example 1 to produce a particulate carbon-coated aluminum silicate compound.

[製造例4]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(571mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(429mL)を加え、30分間撹拌した。その後、製造例1と同様の操作(pH調整、脱塩、98℃でのエージング、乾燥、粉砕等)によって、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を作製した。
[Production Example 4]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (571 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (429 mL) with an Si concentration of 2 mol / L was added and stirred for 30 minutes. did. Thereafter, a particulate aluminum silicate compound was produced by the same operations as in Production Example 1 (pH adjustment, desalting, aging at 98 ° C., drying, grinding, etc.).

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、製造例1と同様にして粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。   The obtained aluminum silicate compound was subjected to powder X-ray diffraction analysis in the same manner as in Production Example 1. As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物を用いて、製造例1と同様の方法で炭素被覆を行い、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
Using the aluminum silicate compound, carbon coating was performed in the same manner as in Production Example 1 to produce a particulate carbon-coated aluminum silicate compound.

[製造例5]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(400mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(600mL)を加え、30分間撹拌した。その後、製造例1と同様の操作(pH調整、脱塩、98℃でのエージング、乾燥、粉砕等)によって、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を作製した。
[Production Example 5]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (400 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (600 mL) with an Si concentration of 2 mol / L is added and stirred for 30 minutes. did. Thereafter, a particulate aluminum silicate compound was produced by the same operations as in Production Example 1 (pH adjustment, desalting, aging at 98 ° C., drying, grinding, etc.).

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、製造例1と同様にして粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。   The obtained aluminum silicate compound was subjected to powder X-ray diffraction analysis in the same manner as in Production Example 1. As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物を用いて、製造例1と同様の方法で炭素被覆を行い、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
Using the aluminum silicate compound, carbon coating was performed in the same manner as in Production Example 1 to produce a particulate carbon-coated aluminum silicate compound.

[製造例6]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(909mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(91mL)を加え、30分間撹拌した。その後、製造例1と同様の操作(pH調整、脱塩、98℃でのエージング、乾燥、粉砕等)によって、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を作製した。
[Production Example 6]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (909 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (91 mL) with an Si concentration of 2 mol / L was added and stirred for 30 minutes. did. Thereafter, a particulate aluminum silicate compound was produced by the same operations as in Production Example 1 (pH adjustment, desalting, aging at 98 ° C., drying, grinding, etc.).

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、製造例1と同様にして粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。   The obtained aluminum silicate compound was subjected to powder X-ray diffraction analysis in the same manner as in Production Example 1. As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物を用いて、製造例1と同様の方法で炭素被覆を行い、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
Using the aluminum silicate compound, carbon coating was performed in the same manner as in Production Example 1 to produce a particulate carbon-coated aluminum silicate compound.

[製造例7]
<アルミニウムケイ酸化合物の作製>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(167mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(833mL)を加え、30分間撹拌した。その後、製造例1と同様の操作(pH調整、脱塩、98℃でのエージング、乾燥、粉砕等)によって、粒子状のアルミニウムケイ酸化合物を作製した。
[Production Example 7]
<Preparation of aluminum silicate compound>
To an aluminum sulfate aqueous solution (167 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (833 mL) with an Si concentration of 2 mol / L was added and stirred for 30 minutes. did. Thereafter, a particulate aluminum silicate compound was produced by the same operations as in Production Example 1 (pH adjustment, desalting, aging at 98 ° C., drying, grinding, etc.).

得られたアルミニウムケイ酸化合物について、製造例1と同様にして粉末X線回折分析を行った。その結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=10°〜30°近辺にブロードなピークが観測されたことから、得られたアルミニウムケイ酸化合物は、無定形アルミニウムケイ酸化合物であることが確認された。   The obtained aluminum silicate compound was subjected to powder X-ray diffraction analysis in the same manner as in Production Example 1. As a result, no peak indicating a mullite structure was observed, and a broad peak was observed in the vicinity of 2θ = 10 ° to 30 °. Therefore, the obtained aluminum silicate compound was an amorphous aluminum silicate compound. Was confirmed.

<炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の作製>
上記のアルミニウムケイ酸化合物を用いて、製造例1と同様の方法で炭素被覆を行い、粒子状の炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を作製した。
<Production of carbon-coated aluminum silicate compound>
Using the aluminum silicate compound, carbon coating was performed in the same manner as in Production Example 1 to produce a particulate carbon-coated aluminum silicate compound.

(実施例1)
[正極の作製]
正極の作製を以下のように行った。正極活物質であるコバルト酸リチウム(90.0質量%)に、導電材として繊維状の黒鉛(1.0質量%)及びアセチレンブラック(AB)(1.0質量%)と、製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物(5.0質量%)と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(3.0質量%)とを順次添加し、混合することにより、正極材料の混合物を得た。
更に、上記混合物に対し、分散溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加し、混練することによりスラリーを形成した。このスラリーを正極用の集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に実質的に均等且つ均質に塗布した。その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。正極合材層の密度は3.6g/cmとし、正極合材層の片面塗布量は211g/mとした。
Example 1
[Production of positive electrode]
The positive electrode was produced as follows. In Production Example 1 with lithium cobalt oxide (90.0% by mass) as a positive electrode active material, fibrous graphite (1.0% by mass) and acetylene black (AB) (1.0% by mass) as conductive materials The prepared carbon-coated aluminum silicate compound (5.0% by mass) and polyvinylidene fluoride (PVDF) (3.0% by mass) as a binder were sequentially added and mixed to obtain a mixture of positive electrode materials. Obtained.
Further, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion solvent was added to the above mixture and kneaded to form a slurry. This slurry was applied substantially uniformly and uniformly on both surfaces of a 20 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector. Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. The density of the positive electrode mixture layer was 3.6 g / cm 3, and the coating amount on one side of the positive electrode mixture layer was 211 g / m 2 .

[負極の作製]
負極の作製を以下のように行った。負極活物質として平均粒径22μmの人造黒鉛を用いた。この負極活物質に結着材としてSBR(スチレン・ブタジエンゴム)、増粘材としてカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム株式会社、CMC#2200)を添加した。これらの質量比は、負極活物質:結着材:増粘材=98:1:1とした。これに分散溶媒である水を添加し、混練することによりスラリーを形成した。このスラリーを負極用の集電体である厚さ10μmの圧延銅箔の両面に実質的に均等且つ均質に塗布した。負極合材層の密度は1.65g/cmとし、負極合材層の片面塗布量は113g/mとした。
[Production of negative electrode]
The negative electrode was produced as follows. Artificial graphite having an average particle size of 22 μm was used as the negative electrode active material. To this negative electrode active material, SBR (styrene butadiene rubber) was added as a binder, and carboxymethyl cellulose (Daicel Finechem Co., Ltd., CMC # 2200) was added as a thickener. These mass ratios were negative electrode active material: binder: thickening material = 98: 1: 1. To this was added water as a dispersion solvent and kneaded to form a slurry. This slurry was applied substantially uniformly and uniformly on both surfaces of a rolled copper foil having a thickness of 10 μm, which is a current collector for a negative electrode. The density of the negative electrode mixture layer was 1.65 g / cm 3, and the coating amount on one side of the negative electrode mixture layer was 113 g / m 2 .

[ラミネート型のリチウムイオン二次電池の作製]
13.5cmの角形に切断した正極をポリエチレン製多孔質シートのセパレータ(旭化成株式会社、ハイポア(登録商標)、厚さ:30μm)で挟み、更に14.3cmの角形に切断した負極を重ね合わせて積層体を作製した。この積層体をアルミニウムのラミネート容器(大日本印刷株式会社、アルミラミネートフィルム)に入れ、電解液を1mL添加した。電解液としては、1.0mol/LのLiPFを含むエチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/ジエチルカーボネート=2.5/6/1.5(体積比)の混合溶液に、混合溶液全量に対してビニレンカーボネートを1.0質量%添加したもの(宇部興産株式会社)を使用した。アルミニウムのラミネート容器を熱溶着させ、ラミネート型のリチウムイオン二次電池を作製した。
[Production of laminated lithium ion secondary battery]
The positive electrode cut into 13.5 cm 2 squares is sandwiched between polyethylene porous sheet separators (Asahi Kasei Corporation, Hypore (registered trademark), thickness: 30 μm), and further, the negative electrode cut into 14.3 cm 2 squares is stacked. Together, a laminate was produced. This laminate was placed in an aluminum laminate container (Dai Nippon Printing Co., Ltd., aluminum laminate film), and 1 mL of electrolyte was added. As an electrolytic solution, ethylene carbonate / dimethyl carbonate / diethyl carbonate = 2.5 / 6 / 1.5 (volume ratio) mixed solution containing 1.0 mol / L LiPF 6 and vinylene carbonate with respect to the total amount of the mixed solution. In which 1.0% by mass was added (Ube Industries, Ltd.) was used. An aluminum laminate container was thermally welded to produce a laminate-type lithium ion secondary battery.

実施例1における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。表1中、導電材としては、繊維状の黒鉛(1.0質量%)及びアセチレンブラック(1.0質量%)の合計量を記載した。表1中の「−」は、当該成分を添加していないことを意味する。元素モル比Si/Alの測定方法については後述する。   Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 1 and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte. In Table 1, as the conductive material, the total amount of fibrous graphite (1.0% by mass) and acetylene black (1.0% by mass) is described. “-” In Table 1 means that the component is not added. A method for measuring the element molar ratio Si / Al will be described later.

(実施例2)
実施例1に記載の正極活物質であるコバルト酸リチウムの割合を94.0質量%、製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の割合を1.0質量%、正極合材層の片面塗布量を202g/mに変更したこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例2における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 2)
The ratio of lithium cobaltate as the positive electrode active material described in Example 1 is 94.0% by mass, the ratio of the carbon-coated aluminum silicate compound prepared in Production Example 1 is 1.0% by mass, and one surface of the positive electrode mixture layer A positive electrode and a lithium ion secondary battery were produced in the same process as in Example 1 except that the coating amount was changed to 202 g / m 2 . Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 2, and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(実施例3)
実施例1に記載の正極活物質であるコバルト酸リチウムの割合を94.5質量%、製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の割合を0.5質量%、正極合材層の片面塗布量を201g/mに変更したこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例2における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 3)
The ratio of lithium cobaltate as the positive electrode active material described in Example 1 is 94.5% by mass, the ratio of the carbon-coated aluminum silicate compound prepared in Production Example 1 is 0.5% by mass, and one surface of the positive electrode mixture layer A positive electrode and a lithium ion secondary battery were produced in the same process as in Example 1 except that the coating amount was changed to 201 g / m 2 . Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 2, and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(実施例4)
電解液中のリチウム塩を0.7mol/LのLiPFと0.3mol/LのLiBFとの2種に変更したこと以外は、実施例2と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例4における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
Example 4
The positive electrode and the lithium ion secondary battery were processed in the same manner as in Example 2 except that the lithium salt in the electrolytic solution was changed to two kinds of 0.7 mol / L LiPF 6 and 0.3 mol / L LiBF 4. Was made. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 4 and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(実施例5)
製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の代わりに製造例2で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いたこと以外は、実施例2の記載と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例5における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 5)
The positive electrode and the lithium ion secondary were processed in the same manner as described in Example 2 except that the carbon-coated aluminum silicate compound prepared in Production Example 2 was used instead of the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 1. A battery was produced. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 5, and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(実施例6)
製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の代わりに製造例3で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いたこと以外は、実施例2の記載と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例6における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 6)
In the same process as described in Example 2, except that the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 3 was used instead of the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 1, the positive electrode and lithium ion secondary A battery was produced. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 6 and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(実施例7)
製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の代わりに製造例4で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いたこと以外は、実施例2の記載と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例7における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 7)
The positive electrode and the lithium ion secondary were processed in the same manner as described in Example 2 except that the carbon-coated aluminum silicate compound prepared in Production Example 4 was used instead of the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 1. A battery was produced. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 7, and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(実施例8)
製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の代わりに製造例5で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いたこと以外は、実施例2の記載と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。実施例8における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 8)
The positive electrode and the lithium ion secondary were processed in the same manner as described in Example 2 except that the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 5 was used instead of the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 1. A battery was produced. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Example 8 and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(比較例1)
実施例1に記載の正極活物質であるコバルト酸リチウムの割合を95.0質量%とし、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いず、正極合材層の片面塗布量を200g/mに変更したこと以外は実施例1と同様のプロセスで、正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。比較例1における正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Comparative Example 1)
The ratio of lithium cobaltate, which is the positive electrode active material described in Example 1, was set to 95.0% by mass, and the single-side coating amount of the positive electrode mixture layer was changed to 200 g / m 2 without using the carbon-coated aluminum silicate compound. A positive electrode and a lithium ion secondary battery were produced in the same process as in Example 1 except that. Table 1 shows the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte in Comparative Example 1.

(比較例2)
製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の代わりに製造例6で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いたこと以外は、実施例2の記載と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。比較例2における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In the same process as described in Example 2, except that the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 6 was used instead of the carbon-coated aluminum silicate compound produced in Production Example 1, the positive electrode and the lithium ion secondary were processed. A battery was produced. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Comparative Example 2, and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

(比較例3)
製造例1で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の代わりに製造例7で作製した炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を用いたこと以外は、実施例2の記載と同様のプロセスで正極及びリチウムイオン二次電池を作製した。比較例3における炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Al、並びに正極合材層及びリチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Comparative Example 3)
The positive electrode and the lithium ion secondary were processed in the same manner as described in Example 2, except that the carbon-coated aluminum silicate compound prepared in Preparation Example 7 was used instead of the carbon-coated aluminum silicate compound prepared in Preparation Example 1. A battery was produced. Table 1 shows the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound in Comparative Example 3, and the composition of the positive electrode mixture layer and the lithium salt electrolyte.

[元素モル比Si/Alの測定方法]
炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alは、以下の方法で測定した。複合ビーム加工観察装置(日本電子株式会社、JIB−4501)を用いて、実施例1〜8及び比較例2〜4に記載の正極から透過型電子顕微鏡(TEM)観察用の薄膜試料を作製し、透過型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分析装置(TEM−EDX)(日本電子株式会社、JEM−2100F(HR))を用いて、薄膜試料の元素分析を行った。具体的には、ケイ素及びアルミニウムのEDX測定(加速電圧:200kV)を行い、測定された元素比率から以下の式に従って元素モル比Si/Alを求めた。測定は各薄膜試料について5回ずつ行い、その算術平均値を炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alとした。
元素モル比Si/Al=(EDXにて測定したSiの元素比率(%))/(EDXにて測定したAlの元素比率(%))
[Method for measuring element molar ratio Si / Al]
The element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound was measured by the following method. Using a composite beam processing observation apparatus (JEOL Ltd., JIB-4501), a thin film sample for transmission electron microscope (TEM) observation was prepared from the positive electrodes described in Examples 1-8 and Comparative Examples 2-4. The thin film sample was subjected to elemental analysis using a transmission electron microscope-energy dispersive X-ray analyzer (TEM-EDX) (JEOL Ltd., JEM-2100F (HR)). Specifically, EDX measurement (acceleration voltage: 200 kV) of silicon and aluminum was performed, and the element molar ratio Si / Al was determined from the measured element ratio according to the following formula. The measurement was performed five times for each thin film sample, and the arithmetic average value was defined as the element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound.
Element molar ratio Si / Al = (element ratio of Si measured by EDX (%)) / (element ratio of Al measured by EDX (%))

[電池容量の評価]
実施例1〜8及び比較例1〜3のリチウムイオン二次電池の電池容量は、以下に示す方法で評価した。
まず、25℃の環境下において0.1Cの電流値で定電流充電を上限電圧4.4Vまで行い、続いて4.4Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.01Cとした。その後、0.1Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行った。この充放電サイクルを3回繰り返した。更に、0.2Cの定電流充電を上限電圧4.4Vまで行い、続いて4.4Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.02Cとした。その後、0.2Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電池容量とした。実施例1〜8及び比較例1〜3のリチウムイオン二次電池の電池容量を表1に示す。
[Evaluation of battery capacity]
The battery capacities of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated by the methods shown below.
First, constant current charging was performed up to an upper limit voltage of 4.4 V at a current value of 0.1 C under an environment of 25 ° C., and then constant voltage charging was performed at 4.4 V. The charge termination condition was a current value of 0.01C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 0.1 C. This charge / discharge cycle was repeated three times. Furthermore, constant current charging at 0.2 C was performed up to an upper limit voltage of 4.4 V, and then constant voltage charging was performed at 4.4 V. The charge termination condition was a current value of 0.02C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 0.2 C, and the capacity at the time of discharge was defined as battery capacity. Table 1 shows the battery capacities of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.

[出力特性の評価]
実施例1〜8及び比較例1〜3のリチウムイオン二次電池の出力特性は、以下に示す方法で評価した。
上記電池容量を測定後、0.2Cの定電流充電を上限電圧4.4Vまで行い、続いて4.4Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.02Cとした。その後、0.2Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電流値0.2Cにおける放電容量とした。次に、0.2Cの定電流充電を上限電圧4.4Vまで行い、続いて4.4Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.02Cとした。その後、3Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電流値3Cにおける放電容量とした。そして、以下の式に従って出力特性を算出した。実施例1〜8及び比較例1〜3のリチウムイオン二次電池の出力特性を表1に示す。
出力特性(%)=(電流値3Cにおける放電容量/電流値0.2Cにおける放電容量)×100
[Evaluation of output characteristics]
The output characteristics of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated by the methods shown below.
After measuring the battery capacity, constant current charging at 0.2 C was performed up to an upper limit voltage of 4.4 V, and then constant voltage charging was performed at 4.4 V. The charge termination condition was a current value of 0.02C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 0.2 C, and the capacity at the time of discharge was defined as the discharge capacity at a current value of 0.2 C. Next, constant current charging at 0.2 C was performed up to the upper limit voltage of 4.4 V, and then constant voltage charging was performed at 4.4 V. The charge termination condition was a current value of 0.02C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 3C, and the capacity at the time of discharge was defined as the discharge capacity at a current value of 3C. And the output characteristic was computed according to the following formula | equation. Table 1 shows the output characteristics of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.
Output characteristics (%) = (discharge capacity at current value 3 C / discharge capacity at current value 0.2 C) × 100

[サイクル特性の評価]
実施例1〜8及び比較例1〜3のリチウムイオン二次電池のサイクル特性は、以下に示す方法で評価した。
上記に示す条件で出力特性を評価後、充放電を繰り返すサイクル試験にてサイクル特性を評価した。充電パターンは、45℃の環境下において1Cの電流値で定電流充電を上限電圧4.4Vまで行い、続いて4.4Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.1Cとした。放電は、1Cの電流値で定電流放電を2.5Vまで行った。そして、以下の式に従ってサイクル特性を算出した。実施例1〜8及び比較例1〜3のリチウムイオン二次電池のサイクル特性を表1に示す。
サイクル特性(%)=(電流値1Cにおける200サイクル後の放電容量/電流値1Cにおける1サイクル後の放電容量)×100
[Evaluation of cycle characteristics]
The cycle characteristics of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated by the methods shown below.
After evaluating the output characteristics under the conditions described above, the cycle characteristics were evaluated by a cycle test in which charge and discharge were repeated. As a charging pattern, constant current charging was performed up to an upper limit voltage of 4.4 V at a current value of 1 C under an environment of 45 ° C., and then constant voltage charging was performed at 4.4 V. The charge termination condition was a current value of 0.1C. For discharging, constant current discharging was performed up to 2.5V at a current value of 1C. And the cycle characteristic was computed according to the following formula | equation. Table 1 shows the cycle characteristics of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.
Cycle characteristics (%) = (discharge capacity after 200 cycles at a current value of 1C / discharge capacity after one cycle at a current value of 1C) × 100

表1の結果に示されるように、正極合材層が、元素モル比Si/Alが0.3〜5.0の範囲内である炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含み、且つ、リチウム塩電解質としてLiPFを用いた実施例1〜3及び5〜8では、正極合材層が炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含まない比較例1と比較して、出力特性及びサイクル特性に優れることが確認できる。この理由は、以下のように推定される。すなわち、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の導電性が高いため、出力特性が向上したと推定される。また、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物が電解液中のフッ化水素(HF)を吸着することによって、抵抗成分となるフッ化リチウム(LiF)の析出、及び正極活物質の結晶構造変化を抑制できたため、充放電サイクル後の容量低下が抑制されたと推定される。或いは、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物が正極活物質から溶出したコバルトイオン等の金属イオンを吸着し、負極上での金属析出を抑制することによって、充放電サイクル後の容量低下が抑制されたと推定される。 As shown in the results of Table 1, the positive electrode mixture layer contains a carbon-coated aluminum silicate compound having an element molar ratio Si / Al in the range of 0.3 to 5.0, and as a lithium salt electrolyte. In Examples 1 to 3 and 5 to 8 using LiPF 6 , it can be confirmed that the positive electrode mixture layer is superior in output characteristics and cycle characteristics as compared with Comparative Example 1 in which the carbon-coated aluminum silicate compound is not included. The reason is estimated as follows. That is, it is presumed that the output characteristics are improved because the carbon-coated aluminum silicate compound has high conductivity. Moreover, because the carbon-coated aluminum silicate compound adsorbs hydrogen fluoride (HF) in the electrolyte, precipitation of lithium fluoride (LiF) serving as a resistance component and change in the crystal structure of the positive electrode active material could be suppressed. It is estimated that the capacity drop after the charge / discharge cycle was suppressed. Alternatively, the carbon-coated aluminum silicate compound adsorbs metal ions such as cobalt ions eluted from the positive electrode active material, and suppresses metal deposition on the negative electrode, thereby presuming that the capacity decrease after the charge / discharge cycle is suppressed. The

また、正極合材層が、元素モル比Si/Alが0.3〜5.0の範囲内である炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含み、且つ、リチウム塩電解質としてLiPF及びLiBFを用いた実施例4では、比較例1と比較して、出力特性は同等であるが、サイクル特性に優れることが確認できる。これは、炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物が、電解液中のフッ化水素(HF)又は正極活物質から溶出したコバルト等の金属イオンを吸着したため、充放電サイクル後の容量低下が抑制されたためと推定される。 Further, the positive electrode mixture layer contains a carbon-coated aluminum silicate compound having an element molar ratio Si / Al in the range of 0.3 to 5.0, and LiPF 6 and LiBF 4 were used as lithium salt electrolytes. In Example 4, compared with Comparative Example 1, it can be confirmed that the output characteristics are the same, but the cycle characteristics are excellent. This is presumably because the carbon-coated aluminum silicate compound adsorbed metal ions such as hydrogen fluoride (HF) in the electrolytic solution or cobalt eluted from the positive electrode active material, so that the capacity decrease after the charge / discharge cycle was suppressed. Is done.

一方、正極合材層が、元素モル比Si/Alが0.3未満又は5.0超である炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含む比較例2〜3では、実施例1〜8と比較して、出力特性及びサイクル特性に劣ることが確認できる。   On the other hand, in Comparative Examples 2-3 in which the positive electrode mixture layer contains a carbon-coated aluminum silicate compound having an element molar ratio Si / Al of less than 0.3 or more than 5.0, compared with Examples 1-8 It can be confirmed that the output characteristics and the cycle characteristics are inferior.

1…リチウムイオン二次電池、2…正極板、3…負極板、4…セパレータ、5…電極群、6…電池容器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium ion secondary battery, 2 ... Positive electrode plate, 3 ... Negative electrode plate, 4 ... Separator, 5 ... Electrode group, 6 ... Battery container

Claims (5)

正極と、負極と、フッ素含有リチウム塩電解質を含む電解液と、を備え、
前記正極が、集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層と、を有し、前記正極合材層が、アルミニウムケイ酸化合物の表面の一部又は全部が炭素で被覆された炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物を含み、
前記炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物のケイ素(Si)とアルミニウム(Al)との元素モル比Si/Alが0.3〜5.0であるリチウムイオン二次電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte,
The positive electrode has a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector, and the positive electrode mixture layer is partially or entirely covered with carbon of the surface of the aluminum silicate compound. Carbon coated aluminum silicate compound,
The lithium ion secondary battery whose element molar ratio Si / Al of silicon (Si) of the said carbon covering aluminum silicate compound and aluminum (Al) is 0.3-5.0.
前記炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の元素モル比Si/Alが1.0〜2.5である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein an element molar ratio Si / Al of the carbon-coated aluminum silicate compound is 1.0 to 2.5. 前記炭素被覆アルミニウムケイ酸化合物の含有率が、前記正極合材層の全量に対して、0.1質量%〜5質量%である請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池。   3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a content of the carbon-coated aluminum silicate compound is 0.1% by mass to 5% by mass with respect to a total amount of the positive electrode mixture layer. 前記アルミニウムケイ酸化合物が無定形アルミニウムケイ酸化合物である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum silicate compound is an amorphous aluminum silicate compound. 前記フッ素含有リチウム塩電解質がヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the fluorine-containing lithium salt electrolyte includes lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ).
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