JP2017199572A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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晶 小島
Akira Kojima
晶 小島
智之 河合
Tomoyuki Kawai
智之 河合
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery superior in rate characteristic.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises: a positive electrode having a positive electrode current collector, and a positive electrode terminal put in contact with the positive electrode current collector; a negative electrode having a negative electrode current collector, and a negative electrode terminal put in contact with the negative electrode current collector; and an electrolyte solution. The electrolyte solution contains an electrolyte including a lithium salt represented by the general formula (1) below, and an organic solvent including a chain carbonate represented by the general formula (2) below; the chain carbonate is included in a range of a mole ratio of 3-6 to the lithium salt. A contact area of the positive electrode current collector and positive electrode terminal to a battery capacity, or a contact area of the negative electrode current collector and negative electrode terminal to the battery capacity is larger than 3 mm/Ah. (RX)(RSO)NLi General formula (1); and ROCOORGeneral formula (2).SELECTED DRAWING: None

Description

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

一般に、二次電池等の蓄電装置は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。そして、電解液には、適切な電解質が適切な濃度範囲で添加されている。例えば、リチウムイオン二次電池の電解液には、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、CFSOLi、(CFSONLi等のリチウム塩が電解質として添加されるのが一般的であり、ここで、電解液におけるリチウム塩の濃度は、概ね1mol/Lとされるのが一般的である。 In general, a power storage device such as a secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution as main components. An appropriate electrolyte is added to the electrolytic solution in an appropriate concentration range. For example, a lithium salt such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , CF 3 SO 3 Li, or (CF 3 SO 2 ) 2 NLi is added as an electrolyte to the electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. Here, the concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is generally about 1 mol / L.

電解液に用いられる有機溶媒には、電解質を好適に溶解させるために、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状カーボネートを約30体積%以上で混合して用いるのが一般的である。   In general, an organic solvent used in the electrolytic solution is mixed with about 30% by volume or more of cyclic carbonate such as ethylene carbonate or propylene carbonate in order to dissolve the electrolyte appropriately.

実際に、特許文献1には、エチレンカーボネートを33体積%含む混合有機溶媒を用い、かつ、LiPFを1mol/Lの濃度で含む電解液を用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。 Actually, Patent Document 1 discloses a lithium ion secondary battery using a mixed organic solvent containing 33% by volume of ethylene carbonate and using an electrolytic solution containing LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L.

また、二次電池の性能を向上させる目的で、リチウム塩を含む電解液に種々の添加剤を加える研究が盛んに行われている。   In addition, for the purpose of improving the performance of the secondary battery, researches for adding various additives to an electrolytic solution containing a lithium salt have been actively conducted.

例えば、特許文献2には、エチレンカーボネートを30体積%含む混合有機溶媒を用い、かつ、LiPFを1mol/Lの濃度で含む電解液に対し、特定の添加剤を少量加えた電解液が記載されており、この電解液を用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。 For example, Patent Document 2 describes an electrolytic solution using a mixed organic solvent containing 30% by volume of ethylene carbonate and adding a small amount of a specific additive to an electrolytic solution containing LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L. A lithium ion secondary battery using this electrolytic solution is disclosed.

また、特許文献3にも、エチレンカーボネートを30体積%含む混合有機溶媒を用い、かつ、LiPFを1mol/Lの濃度で含む溶液に対し、フェニルグリシジルエーテルを少量加えた電解液が記載されており、この電解液を用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。 Patent Document 3 also describes an electrolytic solution in which a small amount of phenylglycidyl ether is added to a solution containing a mixed organic solvent containing 30% by volume of ethylene carbonate and LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L. A lithium ion secondary battery using this electrolytic solution is disclosed.

特許文献1〜3に記載のとおり、従来、リチウムイオン二次電池に用いられる電解液においては、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状カーボネートを約30体積%程度で含有する混合有機溶媒を用い、かつ、リチウム塩を概ね1mol/Lの濃度で含むことが技術常識となっていた。そして、特許文献2〜3に記載のとおり、電解液の改善検討においては、リチウム塩とは別個の添加剤に着目して行われるのが一般的であった。   As described in Patent Documents 1 to 3, conventionally, in an electrolytic solution used for a lithium ion secondary battery, a mixed organic solvent containing about 30% by volume of cyclic carbonate such as ethylene carbonate or propylene carbonate is used, and It has become common technical knowledge to contain lithium salt at a concentration of approximately 1 mol / L. And as described in Patent Documents 2 to 3, the improvement of the electrolytic solution is generally performed by paying attention to an additive separate from the lithium salt.

従来の当業者の着目点とは異なり、本発明者らは、金属塩を高濃度で含み、金属塩と有機溶媒が新たな状態で存在する電解液に着目して検討し、その結果を特許文献4に報告した。   Unlike the conventional points of interest of those skilled in the art, the present inventors have focused on an electrolytic solution containing a metal salt at a high concentration and in which the metal salt and the organic solvent are present in a new state, and patented the results. Reported in Reference 4.

特開2013−149477号公報JP 2013-149477 A 特開2013−145724号公報JP 2013-145724 A 特開2013−137873号公報JP2013-137873A 国際公開第2015/045389号International Publication No. 2015/045389

リチウムイオン二次電池は、高い電流レート(以下、高レートと呼ぶ。)での充放電を行うと、低い電流レート(以下、低レートと呼ぶ。)で充放電を行う場合に比べて、容量が低下することが知られている。そのため、産業界からは、レート特性に優れたリチウムイオン二次電池が要求されている。リチウムイオン二次電池においてレート特性に優れるとは、リチウムイオン二次電池が高レートでの充放電時でも比較的好適に充放電ができることを指す。本発明は、レート特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   When a lithium ion secondary battery is charged and discharged at a high current rate (hereinafter referred to as a high rate), the capacity is higher than that in a case where charging and discharging is performed at a low current rate (hereinafter referred to as a low rate). Is known to decrease. Therefore, a lithium ion secondary battery excellent in rate characteristics is required from the industry. In the lithium ion secondary battery, being excellent in rate characteristics means that the lithium ion secondary battery can be charged / discharged relatively favorably even when charging / discharging at a high rate. An object of this invention is to provide the lithium ion secondary battery excellent in the rate characteristic.

リチウムイオン二次電池は、充放電に際して、各種抵抗の影響を受ける。高い容量を発現するには、各種抵抗をなるべく小さくすることが望まれる。   Lithium ion secondary batteries are affected by various resistances during charging and discharging. In order to develop a high capacity, it is desired to reduce various resistances as much as possible.

充放電に影響する抵抗は、大まかに、電子抵抗、イオン抵抗、電荷移動抵抗(反応抵抗)、拡散抵抗で定義されている。   The resistance that affects charging / discharging is roughly defined by electronic resistance, ion resistance, charge transfer resistance (reaction resistance), and diffusion resistance.

特に、イオン抵抗と拡散抵抗に関しては、電解液中のリチウムイオンの動き易さ(イオン伝導度)や、電解液から活物質へのリチウムイオンの供給量が、強い影響を与える。具体的には、電解液は、正極活物質の空孔部、負極活物質の空孔部及びセパレータ空孔部に含浸し、充放電時に、正極活物質−負極活物質間のリチウムイオン輸送を担う。この際、実際の電解液中のリチウムイオンの移動速度や量に対して、求められる移動速度や量が大きい場合、正極活物質及び負極活物質へのリチウムイオンの供給が遅れ、十分に充放電反応が進行しなくなる。   In particular, regarding ion resistance and diffusion resistance, the ease of movement of lithium ions in the electrolyte (ionic conductivity) and the amount of lithium ions supplied from the electrolyte to the active material have a strong effect. Specifically, the electrolyte solution impregnates the hole portion of the positive electrode active material, the hole portion of the negative electrode active material, and the separator hole portion, and transports lithium ions between the positive electrode active material and the negative electrode active material during charge and discharge. Bear. At this time, if the required moving speed or amount is larger than the moving speed or amount of lithium ions in the actual electrolyte, the supply of lithium ions to the positive electrode active material and the negative electrode active material is delayed, and charging and discharging are sufficiently performed. The reaction does not proceed.

正極活物質及び負極活物質へのリチウムイオンの供給の遅れを解決するには、電解液のリチウムイオンの動き易さを上げることと、電解液中のリチウムイオン量を増やすことが考えられる。しかしながら、従来のリチウムイオン二次電池に用いられる電解液は、LiPFをエチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒に1mol/L程度溶かしたものであるが、1mol/L以上にLiPF濃度を上げると、流動性が低下し、イオン伝導度が急激に低下してしまう。 In order to solve the delay in the supply of lithium ions to the positive electrode active material and the negative electrode active material, it is conceivable to increase the mobility of lithium ions in the electrolytic solution and to increase the amount of lithium ions in the electrolytic solution. However, the electrolytic solution used in the conventional lithium ion secondary battery is obtained by dissolving about 1 mol / L of LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate, but the LiPF 6 concentration is increased to 1 mol / L or more. And fluidity | liquidity will fall and ionic conductivity will fall rapidly.

本発明者は、特許文献4に記載の電解液につき、さらなる検討を行った。そして、特定のリチウム塩と特定の有機溶媒とが特定のモル比で含有される電解液を具備するリチウムイオン二次電池であれば、高レートでの充放電時にも好適に充放電可能であることを知見した。さらに、本発明者は、この電解液を具備するリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する集電体と端子との接触面積をある一定範囲以上とすることにより、又は、集電体の活物質層未配置部の面積に対する集電体と端子との接触面積の割合をある一定範囲以上とすることにより、高レートでの充放電時にも比較的好適に充放電可能であることを発見し、本発明を完成するに至った。   The inventor conducted further studies on the electrolytic solution described in Patent Document 4. And if it is a lithium ion secondary battery comprising an electrolytic solution containing a specific lithium salt and a specific organic solvent in a specific molar ratio, it can be suitably charged and discharged even at the time of charge and discharge at a high rate. I found out. Furthermore, the inventor of the present invention provides a lithium ion secondary battery comprising the electrolytic solution by setting the contact area between the current collector and the terminal with respect to the battery capacity to be within a certain range or the active material of the current collector. By making the ratio of the contact area between the current collector and the terminal with respect to the area of the layer non-arranged portion more than a certain range, it was found that charging and discharging can be performed relatively favorably even during charging and discharging at a high rate, The present invention has been completed.

すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池の第一態様は、正極用集電体と正極用集電体に接触する正極用端子とを有する正極と、負極用集電体と負極用集電体に接触する負極用端子とを有する負極と、電解液と、を具備するリチウムイオン二次電池であって、
電解液は、下記一般式(1)で表されるリチウム塩を含む電解質と、下記一般式(2)で表される鎖状カーボネートを含む有機溶媒とを含み、かつ、リチウム塩に対し鎖状カーボネートがモル比3〜6で含まれ、
電池容量に対する正極用集電体と正極用端子との接触面積、又は、電池容量に対する負極用集電体と負極用端子との接触面積が3mm/Ahより大きいことを特徴とする。
(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
20OCOOR21 一般式(2)
(R20、R21は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるCClBr、又は、環状アルキルを化学構造に含むCClBrのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、c、d、e、f、g、h、i、jはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e、2m=f+g+h+i+jを満たす。)
That is, the first aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode terminal in contact with the positive electrode current collector, a negative electrode current collector, and a negative electrode current collector. A lithium ion secondary battery comprising a negative electrode having a negative electrode terminal in contact with the electrolyte, and an electrolyte solution,
The electrolytic solution includes an electrolyte containing a lithium salt represented by the following general formula (1) and an organic solvent containing a chain carbonate represented by the following general formula (2), and is in a chain form with respect to the lithium salt. Carbonate is included in a molar ratio of 3-6,
The contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal with respect to the battery capacity or the contact area between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal with respect to the battery capacity is greater than 3 mm 2 / Ah.
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi General formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted with, an aromatic group which may be substituted with a substituent, a heterocyclic group which may be substituted with a substituent, or an alkoxy group which may be substituted with a substituent , An unsaturated alkoxy group that may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, CN, SCN, or OCN Is done.
R 2 represents hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, an aromatic group which may be substituted with a substituent, a heterocyclic group which may be substituted with a substituent, an alkoxy group which may be substituted with a substituent, Selected from an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN The
R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, Si = O.
R a and R b are each independently hydrogen, halogen, an alkyl group that may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, or a group that may be substituted with a substituent. A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, and a substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH , SH, CN, SCN, and OCN.
R a and R b may combine with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 20 OCOOR 21 general formula (2)
(R 20 and R 21 each independently represent C n H a F b Cl c Br d I e which is a chain alkyl, or C m H f F g Cl h Br i I containing a cyclic alkyl in the chemical structure. selected from j , n is an integer of 1 or more, m is an integer of 3 or more, a, b, c, d, e, f, g, h, i, j are each independently an integer of 0 or more 2n + 1 = a + b + c + d + e, 2m = f + g + h + i + j is satisfied.)

本発明のリチウムイオン二次電池の第二態様は、正極用集電体と、正極用集電体の表面の正極活物質層配置部に配置された正極活物質層と、正極用集電体の表面の正極活物質層未配置部に接触する正極用端子と、を有する正極と、負極用集電体と、負極用集電体の表面の負極活物質層配置部に配置された負極活物質層と、負極用集電体の表面の負極活物質層未配置部に接触する負極用端子と、を有する負極と、電解液と、を具備するリチウムイオン二次電池であって、
電解液は、上記一般式(1)で表されるリチウム塩を含む電解質と、上記一般式(2)で表される鎖状カーボネートを含む有機溶媒と、を含み、かつ、リチウム塩に対し鎖状カーボネートがモル比3〜6で含まれ、
正極活物質層未配置部の面積に対する正極用集電体と正極用端子との接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極用集電体と負極用端子との接触面積の割合が2%以上100%以下であることを特徴とする。
The second aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention is a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer disposed in a positive electrode active material layer arrangement portion on the surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode current collector. A positive electrode having a positive electrode terminal in contact with the positive electrode active material layer non-arranged portion on the surface, a negative electrode current collector, and a negative electrode active material disposed on the negative electrode active material layer arranged portion on the surface of the negative electrode current collector A negative electrode having a material layer, and a negative electrode terminal in contact with the negative electrode active material layer non-arranged portion on the surface of the negative electrode current collector, and a lithium ion secondary battery comprising an electrolyte solution,
The electrolytic solution includes an electrolyte containing a lithium salt represented by the above general formula (1) and an organic solvent containing a chain carbonate represented by the above general formula (2), and has a chain with respect to the lithium salt. In a molar ratio of 3-6,
The ratio of the contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal relative to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion, or the contact between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal relative to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion The area ratio is 2% to 100%.

以下、上記の本発明のリチウムイオン二次電池の第一態様及び第二態様を総合して本発明のリチウムイオン二次電池という。   Hereinafter, the first aspect and the second aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention will be collectively referred to as the lithium ion secondary battery of the present invention.

本発明のリチウムイオン二次電池は、レート特性に優れる。   The lithium ion secondary battery of the present invention is excellent in rate characteristics.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の極板群を説明する断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram explaining the electrode group of the lithium ion secondary battery of this embodiment. 鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比とイオン伝導度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the molar ratio of chain carbonate / lithium salt and ionic conductivity. 参考評価例5で得られたDSC曲線の重ね書きである。It is an overwriting of the DSC curve obtained in Reference Evaluation Example 5. 参考評価例6で得られたDSC曲線の重ね書きである。It is an overwriting of the DSC curve obtained in Reference Evaluation Example 6. 実施例1の正極を説明する模式図である。3 is a schematic diagram illustrating a positive electrode of Example 1. FIG. 実施例2の正極を説明する模式図である。4 is a schematic diagram illustrating a positive electrode of Example 2. FIG. 実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の各レート毎の放電持続時間の比を比較するグラフである。It is a graph which compares the ratio of the discharge duration for every rate of the lithium ion secondary battery of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. 実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の各レート毎の充電持続時間の比を比較するグラフである。It is a graph which compares the ratio of the charge duration for each rate of the lithium ion secondary battery of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. 比較例1のリチウムイオン二次電池の50Cレート、75Cレート、150Cレート毎の電圧と放電持続時間(秒)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage for every 50C rate of the lithium ion secondary battery of the comparative example 1, 75C rate, and 150C rate, and discharge duration (second). 実施例1のリチウムイオン二次電池の50Cレート、75Cレート、150Cレート毎の電圧と放電持続時間(秒)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage for every 50C rate of the lithium ion secondary battery of Example 1, 75C rate, and 150C rate, and discharge duration (second). 実施例1のリチウムイオン二次電池の150Cレートの電圧(mV)と放電持続時間(秒)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage (mV) of 150 C rate of the lithium ion secondary battery of Example 1, and discharge duration (second). 実施例2のリチウムイオン二次電池の150Cレートの電圧(mV)と放電持続時間(秒)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage (mV) of 150 C rate of the lithium ion secondary battery of Example 2, and discharge duration (second). 電池容量に対する接触面積と放電持続時間の比とを比較するグラフである。It is a graph which compares the ratio of the contact area with respect to battery capacity, and discharge duration. 正極活物質層未配置部の面積に対する正極用集電体と正極用端子との接触面積の割合と放電持続時間の比とを比較するグラフである。It is a graph which compares the ratio of the contact area of the collector for positive electrodes and the terminal for positive electrodes with respect to the area of the positive electrode active material layer non-arrangement part, and the ratio of discharge duration.

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a〜b」は、下限aおよび上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値および下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。   Below, the form for implementing this invention is demonstrated. Unless otherwise specified, the numerical range “ab” described herein includes the lower limit “a” and the upper limit “b”. The numerical range can be configured by arbitrarily combining these upper limit value and lower limit value and the numerical values listed in the examples. Furthermore, numerical values arbitrarily selected from the numerical value range can be used as upper and lower numerical values.

本発明のリチウムイオン二次電池の第一態様は、正極用集電体と正極用集電体に接触する正極用端子とを有する正極と、負極用集電体と負極用集電体に接触する負極用端子とを有する負極と、下記で説明する電解液と、を具備し、さらに電池容量に対する正極用集電体と正極用端子との接触面積(以下、「正極用集電体と正極用端子との接触面積」を、単に、「正極接触面積」ということもある。)、又は、電池容量に対する負極用集電体と負極用端子との接触面積(以下、「負極用集電体と負極用端子との接触面積」を、単に、「負極接触面積」ということもある。)が3mm/Ahより大きいことを特徴とする。 The first aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention is a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode terminal in contact with the positive electrode current collector, and is in contact with the negative electrode current collector and the negative electrode current collector. And a contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal with respect to the battery capacity (hereinafter referred to as “positive electrode current collector and positive electrode”). "Contact area with the terminal for the battery" may be simply referred to as "positive electrode contact area"), or the contact area between the current collector for the negative electrode and the terminal for the negative electrode with respect to the battery capacity (hereinafter referred to as "the current collector for the negative electrode"). The contact area between the negative electrode terminal and the negative electrode terminal ”may be simply referred to as“ negative electrode contact area. ”) Is larger than 3 mm 2 / Ah.

本発明のリチウムイオン二次電池の第二態様は、正極用集電体と、正極用集電体の表面の正極活物質層配置部に配置された正極活物質層と、正極用集電体の表面の正極活物質層未配置部に接触する正極用端子と、を有する正極と、負極用集電体と、負極用集電体の表面の負極活物質層配置部に配置された負極活物質層と、負極用集電体の表面の負極活物質層未配置部に接触する負極用端子と、を有する負極と、下記で説明する電解液と、を具備し、さらに正極活物質層未配置部の面積に対する正極用集電体と正極用端子との接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極用集電体と負極用端子との接触面積の割合が2%以上100%以下であることを特徴とする。   The second aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention is a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer disposed in a positive electrode active material layer arrangement portion on the surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode current collector. A positive electrode having a positive electrode terminal in contact with the positive electrode active material layer non-arranged portion on the surface, a negative electrode current collector, and a negative electrode active material disposed on the negative electrode active material layer arranged portion on the surface of the negative electrode current collector A negative electrode having a material layer, and a negative electrode terminal in contact with the negative electrode active material layer non-arranged portion on the surface of the negative electrode current collector, and an electrolyte described below, and The ratio of the contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal to the area of the arrangement part, or the ratio of the contact area between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal to the area of the negative electrode active material layer non-arrangement part is 2 % Or more and 100% or less.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と負極と電解液とを具備する。正極は、正極用集電体と、正極活物質層と、正極用端子とを有し、負極は、負極用集電体と、負極活物質層と、負極用端子とを有する。   The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution. The positive electrode has a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, and a positive electrode terminal, and the negative electrode has a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer, and a negative electrode terminal.

(集電体)
集電体は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。
(Current collector)
The current collector refers to a chemically inert electronic conductor that keeps a current flowing through an electrode during discharge or charging of a lithium ion secondary battery.

正極用集電体は、使用する活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はなく、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。   The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand a voltage suitable for the active material to be used. For example, silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin , Indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and metal materials such as stainless steel.

正極の電位をリチウム基準で4V以上とする場合には、正極用集電体としてアルミニウムを採用するのが好ましい。   When the potential of the positive electrode is 4 V or more on the basis of lithium, it is preferable to employ aluminum as the positive electrode current collector.

具体的には、正極用集電体として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、AL−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。   Specifically, it is preferable to use a positive electrode current collector made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or more is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is referred to as an aluminum alloy. Examples of the aluminum alloy include Al—Cu, Al—Mn, Al—Fe, Al—Si, Al—Mg, AL—Mg—Si, and Al—Zn—Mg.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。   Specific examples of aluminum or aluminum alloy include A1000 series alloys (pure aluminum series) such as JIS A1085 and A1N30, A3000 series alloys (Al-Mn series) such as JIS A3003 and A3004, JIS A8079, A8021, etc. A8000-based alloy (Al-Fe-based).

集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いてもよい。   The current collector may be covered with a known protective layer. What collected the surface of the electrical power collector by the well-known method may be used as an electrical power collector.

集電体は箔、シート、フィルム、メッシュなどの面を把握できる形状が好ましい。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。   The current collector preferably has a shape capable of grasping a surface such as a foil, a sheet, a film, or a mesh. Therefore, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, an aluminum foil, and a stainless steel foil can be suitably used as the current collector. When the current collector is in the form of foil, sheet or film, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

負極用集電体は、正極用集電体で説明したもののうち適切なものを採用すればよい。例えば、負極用集電体として銅箔が好ましく用いられる。   As the negative electrode current collector, an appropriate one of those described in the positive electrode current collector may be adopted. For example, a copper foil is preferably used as the negative electrode current collector.

(端子)
正極用端子及び負極用端子は、各電極の集電体から外部への電子の授受を行なう。各端子は導電性材料で製造されていることが好ましい。各端子の材質は接触する各集電体の材質と同じであることが好ましいが、接触する集電体の材質とは異なっていてもよい。
(Terminal)
The positive electrode terminal and the negative electrode terminal transfer electrons from the current collector of each electrode to the outside. Each terminal is preferably made of a conductive material. The material of each terminal is preferably the same as the material of each current collector in contact, but may be different from the material of the current collector in contact.

正極用端子及び負極用端子としては、形状が箔形状、板形状、線形状又は棒形状の金属が好ましく用いられる。   As the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, a metal having a foil shape, a plate shape, a linear shape or a rod shape is preferably used.

正極用端子及び負極用端子の平面形状は、特に限定されない。端子の平面形状として、例えば、帯状の長方形形状、集電体との接触面積を大きくしたT字形状、集電体との接触面を複数個とした櫛形形状が挙げられる。   The planar shapes of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are not particularly limited. Examples of the planar shape of the terminal include a strip-like rectangular shape, a T shape having a large contact area with the current collector, and a comb shape having a plurality of contact surfaces with the current collector.

(接触面積について)
接触面積は、リチウムイオン二次電池の各電極において、集電体と端子との接触する総面積を意味する。一つの集電体に対して端子は複数個であってもよく、一つの集電体に対して一つの端子の接触面が複数個に分かれていてもよい。
(About contact area)
A contact area means the total area which a collector and a terminal contact in each electrode of a lithium ion secondary battery. A plurality of terminals may be provided for one current collector, and a contact surface of one terminal may be divided into a plurality of terminals for one current collector.

また、接触箇所において、集電体と端子とは溶接されていることが望ましい。以下、接触面積を溶接面積と呼ぶこともある。集電体への端子の溶接方法は特に限定されないが、集電体には通常、金属箔が用いられるため、金属箔に過度なダメージを与えない溶接方法が好ましい。例えば、溶接方法として、スポット溶接法、レーザー溶接法、超音波溶接法が挙げられる。   Moreover, it is desirable that the current collector and the terminal are welded at the contact location. Hereinafter, the contact area may be referred to as a welding area. The method for welding the terminal to the current collector is not particularly limited, but since a metal foil is usually used for the current collector, a welding method that does not cause excessive damage to the metal foil is preferable. For example, a spot welding method, a laser welding method, and an ultrasonic welding method are mentioned as a welding method.

溶接方法としては、超音波溶接法が好ましい。超音波溶接法では、接合面に中庸な圧力を与えながら振動を与えることにより、原子拡散を誘起させ、金属結合を起こさせる。溶接前の金属表面の酸化皮膜や汚れは、初期の振動により破壊し飛散するため、清浄な面同士が接触して金属結合する。また、溶接時に接触している金属面は温度上昇するが、溶接中に金属が溶融することはない。超音波溶接法では異種金属の接合が容易である。   As the welding method, an ultrasonic welding method is preferable. In ultrasonic welding, vibration is applied while applying moderate pressure to the joint surface, thereby inducing atomic diffusion and causing metal bonding. Since the oxide film and dirt on the metal surface before welding are destroyed and scattered by the initial vibration, the clean surfaces come into contact with each other to form a metal bond. Further, although the temperature of the metal surface that is in contact during welding rises, the metal does not melt during welding. Ultrasonic welding makes it easy to join dissimilar metals.

(第一態様)
第一態様において、電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積が3mm/Ahより大きい。
(First aspect)
In the first aspect, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity or the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is greater than 3 mm 2 / Ah.

電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積が、3mm/Ahより大きいことにより、高レートでの充放電時にも好適に充放電可能である。リチウムイオン二次電池の充放電時に、各集電体内を電子が移動すると共に、各集電体と各端子との間を、各接触箇所を通じて電子が移動し、かつ各端子と電池外部との間を電子が移動する。本発明のリチウムイオン二次電池の第一態様において、電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積が3mm/Ahより大きいため、高レートの充放電時であっても電子抵抗の上昇を抑制できると推定される。逆に、電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積が小さすぎると、電子抵抗が上昇して各集電体と各端子との間を電子が移動しにくくなるおそれがある。 When the positive electrode contact area with respect to the battery capacity or the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is larger than 3 mm 2 / Ah, charge / discharge can be suitably performed even during charge / discharge at a high rate. At the time of charge / discharge of the lithium ion secondary battery, electrons move in each current collector, and electrons move between each current collector and each terminal through each contact point, and between each terminal and the outside of the battery. Electrons move between them. In the first aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity or the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is larger than 3 mm 2 / Ah. It is estimated that the rise in On the other hand, if the positive electrode contact area with respect to the battery capacity or the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is too small, the electronic resistance may increase and it may be difficult for electrons to move between each current collector and each terminal.

電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積は、5mm/Ah以上であることが好ましく、300mm/Ah以上であることがより好ましく、2400mm/Ah以上であることがさらに好ましい。 The positive electrode contact area with respect to the battery capacity or the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is preferably 5 mm 2 / Ah or more, more preferably 300 mm 2 / Ah or more, and further preferably 2400 mm 2 / Ah or more. preferable.

また、電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積には、特に上限はない。ただし、各リチウムイオン二次電池において、その電池構成により、正極接触面積、又は、負極接触面積には物理的に限りがあると考えられる。そのため、あえて制限すれば、電池容量に対する正極接触面積、又は、電池容量に対する負極接触面積の上限としては、5万mm/Ah以下、2万mm/Ah以下を例示できる。 Moreover, there is no upper limit in particular in the positive electrode contact area with respect to battery capacity, or the negative electrode contact area with respect to battery capacity. However, in each lithium ion secondary battery, the positive electrode contact area or the negative electrode contact area is considered to be physically limited depending on the battery configuration. Therefore, if it dares restrict | limit, 50,000 mm < 2 > / Ah or less and 20,000 mm < 2 > / Ah or less can be illustrated as an upper limit of the positive electrode contact area with respect to battery capacity or the negative electrode contact area with respect to battery capacity.

ここで、電池容量とは、リチウムイオン二次電池が安定して充放電を繰り返すことのできる最大充電容量又は最大放電容量を意味する。電池容量を算出するには、例えば、実使用において想定される最大容量で充電したリチウムイオン二次電池を、十分に低いレートで放電させた放電容量を測定すればよい。電池容量は、1〜200Ahが好ましく、3〜100Ahがより好ましい。   Here, the battery capacity means a maximum charge capacity or a maximum discharge capacity at which the lithium ion secondary battery can be stably charged and discharged. In order to calculate the battery capacity, for example, a discharge capacity obtained by discharging a lithium ion secondary battery charged at the maximum capacity assumed in actual use at a sufficiently low rate may be measured. The battery capacity is preferably 1 to 200 Ah, more preferably 3 to 100 Ah.

電池容量に対する正極接触面積とは、正極用集電体と正極用端子との接触面積を電池容量で除したものであり、電池容量に対する負極接触面積とは、負極用集電体と負極用端子との接触面積を電池容量で除したものである。   The positive electrode contact area with respect to the battery capacity is the contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal divided by the battery capacity, and the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is the negative electrode current collector and the negative electrode terminal. The contact area is divided by the battery capacity.

(第二態様)
第二態様において、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は、2%以上100%以下である。
(Second aspect)
In the second aspect, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion or the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion is 2% or more and 100% or less.

リチウムイオン二次電池の充放電時に、各集電体の各活物質層配置部と各活物質層未配置部との間を電子が移動すると共に、各活物質層未配置部と各端子との間を電子が移動し、かつ各端子と電池外部との間を電子が移動する。本発明のリチウムイオン二次電池の第二態様において、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合が2%以上100%以下であるため、高レートの充放電時であっても電子抵抗の上昇を抑制できると推定される。逆に、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合が小さすぎると、電子抵抗が上昇して、各活物質層未配置部と各端子との間を電子が移動しにくくなるおそれがある。   At the time of charge and discharge of the lithium ion secondary battery, electrons move between each active material layer arrangement part and each active material layer non-arrangement part of each current collector, each active material layer non-arrangement part and each terminal, Electrons move between the terminals and between the terminals and the outside of the battery. In the second aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion or the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion is 2%. Since it is 100% or less, it is estimated that an increase in electronic resistance can be suppressed even during high-rate charge / discharge. Conversely, if the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion or the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion is too small, the electronic resistance increases, There is a possibility that electrons are difficult to move between the material layer non-arranged portion and each terminal.

正極用集電体の表面には、正極活物質層が配置されており、負極用集電体の表面には、負極活物質層が配置されている。各集電体の表面の各活物質層の配置されている部分を、正極活物質層配置部、又は、負極活物質層配置部と呼ぶ。また、各集電体の各活物質層が配置されている面において、各活物質層が配置されていない部分を、正極活物質層未配置部、又は、負極活物質層未配置部と呼ぶ。各端子は、各活物質層未配置部に接触している。各集電体において、活物質層が配置されている面全体の面積から、各活物質層配置部の面積を引いたものが、各活物質層未配置部の面積にあたる。   A positive electrode active material layer is disposed on the surface of the positive electrode current collector, and a negative electrode active material layer is disposed on the surface of the negative electrode current collector. The part where each active material layer is arranged on the surface of each current collector is called a positive electrode active material layer arrangement part or a negative electrode active material layer arrangement part. Moreover, in the surface where each active material layer of each current collector is disposed, a portion where each active material layer is not disposed is referred to as a positive electrode active material layer non-arranged portion or a negative electrode active material layer non-arranged portion. . Each terminal is in contact with each active material layer non-arranged portion. In each current collector, the area of each active material layer non-arranged portion is obtained by subtracting the area of each active material layer arrangement portion from the area of the entire surface where the active material layer is arranged.

正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は、3%以上であることが好ましく、22%以上であることがさらに好ましい。   The ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion or the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion is preferably 3% or more, and preferably 22% or more. Is more preferable.

正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は、電子抵抗の観点からは大きいほどよいと推測される。あえて、上限を制限すれば、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合、又は、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合の上限として、90%以下、80%以下、70%以下が挙げられる。   It is estimated that the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion or the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion is better from the viewpoint of electronic resistance. If the upper limit is restricted, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion or the upper limit of the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion is 90% or less, 80 % Or less, 70% or less.

以下、図1を参照して、本発明のリチウムイオン二次電池を説明する。   Hereinafter, the lithium ion secondary battery of the present invention will be described with reference to FIG.

図1には、本実施形態のリチウムイオン二次電池の極板群を説明する断面模式図を示す。図1においては、一つの極板群12と図示されていない電解液とが容器13内に配置されている。電解液は、容器13内の空間を満たすとともに極板群12が有する隙間をも満たしている。極板群12は、正極5と、負極10と、その間に介したセパレータ11とを具備する。正極5は、正極用集電体1と、正極用集電体1の表面に配置された正極活物質層2と、正極用集電体1に接触面4で接触する正極用端子3とを有する。負極10は、負極用集電体6と、負極用集電体6の表面に配置された負極活物質層7と、負極用集電体6に接触面9で接触する負極用端子8と、を有する。   In FIG. 1, the cross-sectional schematic diagram explaining the electrode group of the lithium ion secondary battery of this embodiment is shown. In FIG. 1, one electrode plate group 12 and an electrolyte solution (not shown) are arranged in a container 13. The electrolytic solution fills the space in the container 13 and also fills the gaps of the electrode plate group 12. The electrode plate group 12 includes a positive electrode 5, a negative electrode 10, and a separator 11 interposed therebetween. The positive electrode 5 includes a positive electrode current collector 1, a positive electrode active material layer 2 disposed on the surface of the positive electrode current collector 1, and a positive electrode terminal 3 that contacts the positive electrode current collector 1 at a contact surface 4. Have. The negative electrode 10 includes a negative electrode current collector 6, a negative electrode active material layer 7 disposed on the surface of the negative electrode current collector 6, a negative electrode terminal 8 that contacts the negative electrode current collector 6 at a contact surface 9, Have

正極用端子3の一端は、正極用集電体1において正極活物質層2が配置されていない部分である正極活物質層未配置部に接触し、正極5から外部への電子の授受をおこなう。正極用端子3の正極用集電体1に接していない側の他端は、図示されていない外部部品と電気的に接続されている。正極用端子3の他端は、直接外部部品に接合されていてもよいし、導電部材を介して、外部部品に電気的に接続されていてもよい。   One end of the positive electrode terminal 3 is in contact with a positive electrode active material layer non-arranged portion in the positive electrode current collector 1 where the positive electrode active material layer 2 is not disposed, and exchanges electrons from the positive electrode 5 to the outside. . The other end of the positive electrode terminal 3 that is not in contact with the positive electrode current collector 1 is electrically connected to an external component (not shown). The other end of the positive electrode terminal 3 may be directly joined to an external component, or may be electrically connected to the external component via a conductive member.

同様に、負極用端子8の一端は、負極用集電体6において負極活物質層7が配置されていない部分である負極活物質層未配置部に接触し、負極10から外部への電子の授受をおこなう。負極用端子8の負極用集電体6に接していない側の他端は、図示されていない外部部品と電気的に接続されている。負極用端子8の他端は、直接外部部品に接合されていてもよいし、導電部材を介して、外部部品に電気的に接続されていてもよい。   Similarly, one end of the negative electrode terminal 8 is in contact with the negative electrode active material layer non-arranged portion of the negative electrode current collector 6 where the negative electrode active material layer 7 is not disposed, and electrons from the negative electrode 10 to the outside are contacted. Give and receive. The other end of the negative electrode terminal 8 that is not in contact with the negative electrode current collector 6 is electrically connected to an external component (not shown). The other end of the negative electrode terminal 8 may be directly joined to an external component, or may be electrically connected to the external component via a conductive member.

本発明のリチウムイオン二次電池の他の実施形態としては、正極用端子の正極用集電体に接していない側の他端、及び、負極用端子の負極用集電体に接していない側の他端は、容器内にある態様が挙げられる。その場合、各他端は、容器内において、外部に通ずる導電部材と電気的に接続されている。   As other embodiments of the lithium ion secondary battery of the present invention, the other end of the positive electrode terminal that is not in contact with the positive electrode current collector, and the other end of the negative electrode terminal that is not in contact with the negative electrode current collector An embodiment in which the other end is in the container is mentioned. In that case, each other end is electrically connected to a conductive member communicating with the outside in the container.

また、極板群は、容器内に複数個が積層されていてもよい。また、各集電体の両面に活物質層が形成されていてもよい。正極用集電体の両面に正極活物質層が形成された正極、セパレータ、及び、負極用集電体の両面に負極活物質層が形成された負極を、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極との順に繰り返して、多数層が積層されていてもよい。また、容器内に平板状の正極、平板状のセパレータ、及び、平板状の負極が積層されている状態で配置されていてもいいし、正極、セパレータ、及び、負極が捲いた形で容器内に配置されていてもよい。   A plurality of electrode plate groups may be stacked in the container. Moreover, the active material layer may be formed on both surfaces of each current collector. A positive electrode having a positive electrode active material layer formed on both sides of the positive electrode current collector, a separator, and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on both sides of the negative electrode current collector are formed as a positive electrode, a separator, a negative electrode, a separator, and a positive electrode. Multiple layers may be laminated in the order of the separator and the negative electrode. Further, a flat plate-shaped positive electrode, a flat plate-shaped separator, and a flat plate-shaped negative electrode may be arranged in the container, or the positive electrode, the separator, and the negative electrode are rolled up in the container. May be arranged.

容器の材料や形態は、特に限定されない。容器の材料としては、例えば、樹脂や金属などが挙げられる。容器の形態としては、缶形状、袋形状が挙げられる。   The material and form of the container are not particularly limited. Examples of the material of the container include a resin and a metal. Examples of the form of the container include a can shape and a bag shape.

(電解液)
本発明のリチウムイオン二次電池が具備する電解液(以下、本発明の電解液ということがある。)は、イオン伝導度が優れるため、充放電に影響する抵抗のうち、イオン抵抗が小さい。また、本発明の電解液は、通常の電解液に比べLi塩濃度が高いため、電解液から活物質へのリチウムイオンの供給量が、通常の電解液よりも多い。そのため、本発明の電解液は、充放電に影響する抵抗のうち、拡散抵抗を小さくする効果を有する。
(Electrolyte)
Since the electrolytic solution (hereinafter sometimes referred to as the electrolytic solution of the present invention) included in the lithium ion secondary battery of the present invention has excellent ionic conductivity, the ionic resistance is small among the resistances that affect charging and discharging. Moreover, since the Li salt concentration of the electrolytic solution of the present invention is higher than that of a normal electrolytic solution, the supply amount of lithium ions from the electrolytic solution to the active material is larger than that of the normal electrolytic solution. Therefore, the electrolytic solution of the present invention has an effect of reducing the diffusion resistance among the resistances affecting the charging / discharging.

本発明の電解液は、上記一般式(1)で表されるリチウム塩を含む電解質と、上記一般式(2)で表される鎖状カーボネートを含む有機溶媒とを含み、かつ、リチウム塩に対し鎖状カーボネートがモル比3〜6で含まれる。   The electrolytic solution of the present invention includes an electrolyte containing a lithium salt represented by the general formula (1) and an organic solvent containing a chain carbonate represented by the general formula (2). On the other hand, a chain carbonate is contained in a molar ratio of 3-6.

上記一般式(1)で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言について説明する。例えば「置換基で置換されていても良いアルキル基」であれば、アルキル基の水素の一つ若しくは複数が置換基で置換されているアルキル基、又は、特段の置換基を有さないアルキル基を意味する。   The term “may be substituted with a substituent” in the chemical structure represented by the general formula (1) will be described. For example, in the case of “an alkyl group that may be substituted with a substituent”, an alkyl group in which one or more of the hydrogens of the alkyl group are substituted with a substituent, or an alkyl group that does not have a particular substituent Means.

「置換基で置換されていても良い」との文言における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、不飽和シクロアルキル基、芳香族基、複素環基、ハロゲン、OH、SH、CN、SCN、OCN、ニトロ基、アルコキシ基、不飽和アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、シリル基等が挙げられる。これらの置換基はさらに置換されてもよい。また、置換基が2つ以上ある場合、置換基は同一でも異なっていてもよい。   Examples of the substituent in the phrase “may be substituted with a substituent” include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an unsaturated cycloalkyl group, an aromatic group, a heterocyclic group, a halogen, and OH. SH, CN, SCN, OCN, nitro group, alkoxy group, unsaturated alkoxy group, amino group, alkylamino group, dialkylamino group, aryloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, aryloxycarbonyl group, Acylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfonylamino group, sulfamoyl group, carbamoyl group, alkylthio group, arylthio group, sulfonyl group, sulfinyl group, ureido group, phosphoric acid amide group, sulfo group, carboxyl group, Hydroxamic acid group, Rufino group, a hydrazino group, an imino group, and a silyl group. These substituents may be further substituted. Moreover, when there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

一般式(1)で表されるリチウム塩は、下記一般式(1−1)で表されるものが好ましい。
(R)(RSO)NLi 一般式(1−1)
(R、Rは、それぞれ独立に、CClBr(CN)(SCN)(OCN)である。
n、a、b、c、d、e、f、g、hはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
上記一般式(1−1)で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言の意味は、上記一般式(1)で説明したのと同義である。
上記一般式(1−1)で表される化学構造において、nは0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましく、0〜2の整数が特に好ましい。なお、上記一般式(1−1)で表される化学構造の、RとRが結合して環を形成している場合には、nは1〜8の整数が好ましく、1〜7の整数がより好ましく、1〜3の整数が特に好ましい。
The lithium salt represented by the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (1-1).
(R 3 X 2 ) (R 4 SO 2 ) NLi General formula (1-1)
(R 3 and R 4 are each independently C n H a F b Cl c Br d I e (CN) f (SCN) g (OCN) h .
n, a, b, c, d, e, f, g, and h are each independently an integer of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e + f + g + h.
R 3 and R 4 may combine with each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e + f + g + h is satisfied.
X 2 is, SO 2, C = O, C = S, R c P = O, R d P = S, S = O, is selected from Si = O.
R c and R d are each independently hydrogen, halogen, an alkyl group that may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, or a group that may be substituted with a substituent. A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, and a substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH , SH, CN, SCN, and OCN.
R c and R d may combine with R 3 or R 4 to form a ring. )
The meaning of the phrase “may be substituted with a substituent” in the chemical structure represented by the general formula (1-1) is the same as described in the general formula (1).
In the chemical structure represented by the general formula (1-1), n is preferably an integer of 0 to 6, more preferably an integer of 0 to 4, and particularly preferably an integer of 0 to 2. Incidentally, the chemical structure represented by the general formula (1-1), when R 3 and R 4 are joined to form a ring, n is preferably an integer of 1 to 8, 1 to 7 Is more preferable, and an integer of 1 to 3 is particularly preferable.

一般式(1)で表されるリチウム塩は、下記一般式(1−2)で表されるものがさらに好ましい。
(RSO)(RSO)NLi 一般式(1−2)
(R、Rは、それぞれ独立に、CClBrである。
n、a、b、c、d、eはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+eを満たす。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+eを満たす。)
上記一般式(1−2)で表される化学構造において、nは0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましく、0〜2の整数が特に好ましい。なお、上記一般式(1−2)で表される化学構造の、RとRが結合して環を形成している場合には、nは1〜8の整数が好ましく、1〜7の整数がより好ましく、1〜3の整数が特に好ましい。
また、上記一般式(1−2)で表される化学構造において、a、c、d、eが0のものが好ましい。
The lithium salt represented by the general formula (1) is more preferably represented by the following general formula (1-2).
(R 5 SO 2 ) (R 6 SO 2 ) NLi Formula (1-2)
(R 5 and R 6 are each independently C n H a F b Cl c Br d I e .
n, a, b, c, d, and e are each independently an integer of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e.
R 5 and R 6 may combine with each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e is satisfied. )
In the chemical structure represented by the general formula (1-2), n is preferably an integer of 0 to 6, more preferably an integer of 0 to 4, and particularly preferably an integer of 0 to 2. Incidentally, the chemical structure represented by the general formula (1-2), when R 5 and R 6 are joined to form a ring, n is preferably an integer of 1 to 8, 1 to 7 Is more preferable, and an integer of 1 to 3 is particularly preferable.
In the chemical structure represented by the general formula (1-2), those in which a, c, d, and e are 0 are preferable.

一般式(1)で表されるリチウム塩は、(CFSONLi(以下、「LiTFSA」ということがある。)、(FSONLi(以下、「LiFSA」ということがある。)、(CSONLi、FSO(CFSO)NLi、(SOCFCFSO)NLi、(SOCFCFCFSO)NLi、FSO(CHSO)NLi、FSO(CSO)NLi、又はFSO(CSO)NLiが特に好ましい。 The lithium salt represented by the general formula (1) may be referred to as (CF 3 SO 2 ) 2 NLi (hereinafter sometimes referred to as “LiTFSA”) or (FSO 2 ) 2 NLi (hereinafter referred to as “LiFSA”). ), (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi, FSO 2 (CF 3 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi, FSO 2 (CH 3 SO 2 ) NLi, FSO 2 (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, or FSO 2 (C 2 H 5 SO 2 ) NLi is particularly preferred.

本発明の電解液における一般式(1)で表されるリチウム塩は1種類を採用しても良いし、複数種を併用しても良い。   One type of lithium salt represented by the general formula (1) in the electrolytic solution of the present invention may be used, or a plurality of types may be used in combination.

本発明の電解液における電解質には、一般式(1)で表されるリチウム塩以外に、リチウムイオン二次電池などの電解液に使用可能である他の電解質が含まれていてもよい。   The electrolyte in the electrolytic solution of the present invention may contain other electrolytes that can be used in an electrolytic solution such as a lithium ion secondary battery, in addition to the lithium salt represented by the general formula (1).

他の電解質として、LiXO、LiAsX、LiPX、LiBX、LiB(Cを例示できる(ただし、Xはそれぞれ独立にF、Cl、Br、I又はCNを意味する。)が好ましい。LiXO、LiAsX、LiPX、LiBXの好適な一態様として、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiBF(CN)(ただし、yは0〜3の整数、zは1〜4の整数であり、y+z=4を満たす。)をそれぞれ例示できる。 Examples of other electrolytes include LiXO 4 , LiAsX 6 , LiPX 6 , LiBX 4 , and LiB (C 2 O 4 ) 2 (wherein X independently represents F, Cl, Br, I, or CN). Is preferred. As a suitable aspect of LiXO 4 , LiAsX 6 , LiPX 6 , LiBX 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiBF y (CN) z (where y is an integer of 0 to 3, z is 1) It is an integer of ˜4 and satisfies y + z = 4).

本発明の電解液には、本発明の電解液に含まれる全電解質に対し、一般式(1)で表されるリチウム塩が、70質量%以上若しくは70モル%以上で含まれるのが好ましく、80質量%以上若しくは80モル%以上で含まれるのがより好ましく、90質量%以上若しくは90モル%以上で含まれるのがさらに好ましく、95質量%以上若しくは95モル%以上で含まれるのが特に好ましい。本発明の電解液に含まれる電解質すべてが一般式(1)で表されるリチウム塩であってもよい。   In the electrolytic solution of the present invention, the lithium salt represented by the general formula (1) is preferably contained in an amount of 70% by mass or more or 70% by mol or more based on the total electrolyte contained in the electrolytic solution of the present invention. More preferably, it is contained at 80% by weight or more or 80% by mole or more, more preferably 90% by weight or more or 90% by mole or more, and particularly preferably 95% by weight or more or 95% by mole or more. . All of the electrolyte contained in the electrolytic solution of the present invention may be a lithium salt represented by the general formula (1).

一般式(1)で表されるリチウム塩の化学構造には、SOが含まれている。そして、本発明のリチウムイオン二次電池の充放電により、一般式(1)で表されるリチウム塩の一部が分解して、二次電池の正極及び/又は負極の表面にS及びO含有被膜が形成される。S及びO含有被膜はS=O構造を有すると推定される。当該被膜により電極が被覆されるため、電極及び電解液の劣化が抑制され、その結果、本発明のリチウムイオン二次電池の耐久性が向上すると考えられる。 The chemical structure of the lithium salt represented by the general formula (1) includes SO 2 . And by charging / discharging of the lithium ion secondary battery of this invention, a part of lithium salt represented by General formula (1) decomposes | disassembles, and S and O contain on the surface of the positive electrode and / or negative electrode of a secondary battery A film is formed. The S and O containing coating is presumed to have an S = O structure. Since the electrode is covered with the coating, deterioration of the electrode and the electrolytic solution is suppressed, and as a result, the durability of the lithium ion secondary battery of the present invention is considered to be improved.

本発明の電解液においては、従来の電解液に比べて、リチウム塩のカチオンとアニオンとが近くに存在し、アニオンはカチオンからの静電的な影響を強く受けることで従来の電解液に比べ還元分解され易くなると考えられる。従来の電解液を用いた従来の二次電池においては、電解液に含まれるエチレンカーボネート等の環状カーボネートが還元分解されて生成する分解生成物によって、SEI被膜(Solid Electrolyte Interphase)が構成されていた。しかし、上述したように、本発明のリチウムイオン二次電池に含まれる本発明の電解液においては、アニオンが還元分解されやすく、また、従来の電解液に比べ高濃度にリチウム塩を含有するために電解液中のアニオン濃度が高い。このため、本発明のリチウムイオン二次電池におけるSEI被膜、つまりS及びO含有被膜には、アニオンに由来するものが多く含まれると考えられる。また、本発明のリチウムイオン二次電池においては、エチレンカーボネート等の環状カーボネートを用いることなく、SEI被膜を形成することができる。   In the electrolytic solution of the present invention, the cation and the anion of the lithium salt are present nearer than the conventional electrolytic solution, and the anion is strongly affected by the electrostatic effect from the cation, so that it is compared with the conventional electrolytic solution. It is thought that it becomes easy to carry out reductive decomposition. In a conventional secondary battery using a conventional electrolyte, a SEI coating (Solid Electrolyte Interface) is formed by a decomposition product generated by reducing and decomposing cyclic carbonates such as ethylene carbonate contained in the electrolyte. . However, as described above, in the electrolytic solution of the present invention contained in the lithium ion secondary battery of the present invention, the anion is easily reduced and decomposed, and the lithium salt is contained at a higher concentration than the conventional electrolytic solution. In addition, the anion concentration in the electrolyte is high. For this reason, it is considered that the SEI coating, that is, the S and O-containing coating in the lithium ion secondary battery of the present invention contains a large amount derived from anions. In the lithium ion secondary battery of the present invention, the SEI film can be formed without using a cyclic carbonate such as ethylene carbonate.

S及びO含有被膜は負極表面にのみ形成されても良いし、正極表面にのみ形成されても良い。S及びO含有被膜は負極表面及び正極表面の両方に形成されるのが好ましい。   The S and O-containing coating may be formed only on the negative electrode surface, or may be formed only on the positive electrode surface. The S and O-containing coating is preferably formed on both the negative electrode surface and the positive electrode surface.

本発明のリチウムイオン二次電池は電極にS及びO含有被膜を有し、当該S及びO含有被膜はS=O構造を有するとともに多くのリチウムイオンを含むと考えられる。そして、S及びO含有被膜に含まれるリチウムイオンは電極に優先的に供給されると考えられる。よって、本発明のリチウムイオン二次電池においては、電極近傍に豊富なリチウムイオン源を有するため、この点においても、リチウムイオンの輸送速度が向上すると考えられる。したがって、本発明のリチウムイオン二次電池においては、本発明の電解液と電極のS及びO含有被膜との協働によって、優れた電池特性が発揮されると考えられる。   The lithium ion secondary battery of the present invention has an S and O-containing coating on the electrode, and the S and O-containing coating has an S═O structure and contains many lithium ions. And it is thought that the lithium ion contained in a coating film containing S and O is preferentially supplied to the electrode. Therefore, since the lithium ion secondary battery of the present invention has an abundant lithium ion source in the vicinity of the electrode, it is considered that the transport rate of lithium ions is improved also in this respect. Therefore, in the lithium ion secondary battery of this invention, it is thought that the outstanding battery characteristic is exhibited by cooperation with the electrolyte solution of this invention, and the S and O containing film of an electrode.

本発明の電解液は、一般式(2)で表される鎖状カーボネートを含む有機溶媒を含む。
20OCOOR21 一般式(2)
(R20、R21は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるCClBr、又は、環状アルキルを化学構造に含むCClBrのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、c、d、e、f、g、h、i、jはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e、2m=f+g+h+i+jを満たす。)
上記一般式(2)で表される鎖状カーボネートにおいて、nは1〜6の整数が好ましく、1〜4の整数がより好ましく、1〜2の整数が特に好ましい。mは3〜8の整数が好ましく、4〜7の整数がより好ましく、5〜6の整数が特に好ましい。
The electrolytic solution of the present invention contains an organic solvent containing a chain carbonate represented by the general formula (2).
R 20 OCOOR 21 general formula (2)
(R 20 and R 21 each independently represent C n H a F b Cl c Br d I e which is a chain alkyl, or C m H f F g Cl h Br i I containing a cyclic alkyl in the chemical structure. selected from j , n is an integer of 1 or more, m is an integer of 3 or more, a, b, c, d, e, f, g, h, i, j are each independently an integer of 0 or more 2n + 1 = a + b + c + d + e, 2m = f + g + h + i + j is satisfied.)
In the chain carbonate represented by the general formula (2), n is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 2. m is preferably an integer of 3 to 8, more preferably an integer of 4 to 7, and particularly preferably an integer of 5 to 6.

上記一般式(2)で表される鎖状カーボネートのうち、下記一般式(2−1)で表されるものが特に好ましい。
22OCOOR23 一般式(2−1)
(R22、R23は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるC、又は、環状アルキルを化学構造に含むCのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、f、gはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b、2m=f+gを満たす。)
上記一般式(2−1)で表される鎖状カーボネートにおいて、nは1〜6の整数が好ましく、1〜4の整数がより好ましく、1〜2の整数が特に好ましい。mは3〜8の整数が好ましく、4〜7の整数がより好ましく、5〜6の整数が特に好ましい。
Of the chain carbonates represented by the general formula (2), those represented by the following general formula (2-1) are particularly preferred.
R 22 OCOOR 23 general formula (2-1)
(R 22 and R 23 are each independently selected from either C n H a F b which is a chain alkyl or C m H f F g containing a cyclic alkyl in the chemical structure. N is 1 (The above integers, m is an integer of 3 or more, and a, b, f, and g are each independently an integer of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b and 2m = f + g.)
In the chain carbonate represented by the general formula (2-1), n is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 2. m is preferably an integer of 3 to 8, more preferably an integer of 4 to 7, and particularly preferably an integer of 5 to 6.

上記一般式(2−1)で表される鎖状カーボネートのうち、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」ということがある。)、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」ということがある。)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」ということがある。)、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロメチル)カーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、フルオロメチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、ペンタフルオロエチルメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネートが特に好ましい。   Among the chain carbonates represented by the general formula (2-1), dimethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as “DMC”), diethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as “DEC”), ethylmethyl Carbonate (hereinafter sometimes referred to as "EMC"), fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoromethyl) carbonate, bis (trifluoromethyl) Carbonate, fluoromethyldifluoromethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, pentafluoroethyl methyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) ) Carbonate is particularly preferred.

以上で説明した鎖状カーボネートは1種類を電解液に用いても良いし、複数を併用しても良い。鎖状カーボネートの複数を併用することで、電解液の低温流動性や低温でのリチウムイオン輸送性などを好適に確保することができる。   One kind of the chain carbonate described above may be used for the electrolyte solution, or a plurality of the chain carbonates may be used in combination. By using a plurality of chain carbonates in combination, it is possible to suitably ensure the low temperature fluidity of the electrolyte and the lithium ion transportability at low temperatures.

本発明の電解液における有機溶媒には、上記鎖状カーボネート以外に、リチウムイオン二次電池などの電解液に使用可能である他の有機溶媒(以下、単に「他の有機溶媒」ということがある。)が含まれていてもよい。   In addition to the chain carbonate, the organic solvent in the electrolytic solution of the present invention may be another organic solvent that can be used in an electrolytic solution such as a lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as “other organic solvent”). .) May be included.

本発明の電解液には、本発明の電解液に含まれる全有機溶媒に対し、上記鎖状カーボネートが、70質量%以上若しくは70モル%以上で含まれるのが好ましく、80質量%以上若しくは80モル%以上で含まれるのがより好ましく、90質量%以上若しくは90モル%以上で含まれるのがさらに好ましく、95質量%以上若しくは95モル%以上で含まれるのが特に好ましい。本発明の電解液に含まれる有機溶媒すべてが上記鎖状カーボネートであってもよい。   In the electrolytic solution of the present invention, the chain carbonate is preferably contained in an amount of 70% by mass or more or 70% by mol or more, based on the total organic solvent contained in the electrolytic solution of the present invention. More preferably, it is contained in an amount of not less than mol%, more preferably not less than 90% by mass or not less than 90% by mol, and particularly preferably not less than 95% by mass or not less than 95% by mol. All the organic solvents contained in the electrolytic solution of the present invention may be the chain carbonate.

なお、上記鎖状カーボネート以外に他の有機溶媒を含む本発明の電解液は、他の有機溶媒を含まない本発明の電解液と比較して、粘度が上昇する場合や、イオン伝導度が低下する場合がある。さらに、上記鎖状カーボネート以外に他の有機溶媒を含む本発明の電解液を用いた二次電池は、その反応抵抗が増大する場合がある。   In addition, the electrolytic solution of the present invention containing other organic solvents in addition to the chain carbonate has a higher viscosity or lower ionic conductivity than the electrolytic solution of the present invention that does not contain other organic solvents. There is a case. Furthermore, the reaction resistance of the secondary battery using the electrolytic solution of the present invention containing another organic solvent in addition to the chain carbonate may increase.

他の有機溶媒を具体的に例示すると、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、マロノニトリル等のニトリル類、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、2−メチルテトラヒドロピラン、2−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル等のエーテル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類、イソプロピルイソシアネート、n−プロピルイソシアネート、クロロメチルイソシアネート等のイソシアネート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸ビニル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート等のエステル類、グリシジルメチルエーテル、エポキシブタン、2−エチルオキシラン等のエポキシ類、オキサゾール、2−エチルオキサゾール、オキサゾリン、2−メチル−2−オキサゾリン等のオキサゾール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、無水酢酸、無水プロピオン酸等の酸無水物、ジメチルスルホン、スルホラン等のスルホン類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、1−ニトロプロパン、2−ニトロプロパン等のニトロ類、フラン、フルフラール等のフラン類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等の環状エステル類、チオフェン、ピリジン等の芳香族複素環類、テトラヒドロ−4−ピロン、1−メチルピロリジン、N−メチルモルフォリン等の複素環類、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類を挙げることができる。   Specific examples of other organic solvents include nitriles such as acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, malononitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 1, Ethers such as 3-dioxane, 1,4-dioxane, 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane, 2-methyltetrahydropyran, 2-methyltetrahydrofuran and crown ether, and cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate Amides such as formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, isocyanates such as isopropyl isocyanate, n-propyl isocyanate, chloromethyl isocyanate, , Ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, methyl formate, ethyl formate, vinyl acetate, methyl acrylate, methyl methacrylate, and other esters, glycidyl methyl ether, epoxy butane, 2-ethyloxirane, and other epoxies, Oxazoles such as oxazole, 2-ethyloxazole, oxazoline, 2-methyl-2-oxazoline, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acid anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, dimethyl sulfone, sulfolane, etc. Sulfones, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, nitros such as 1-nitropropane and 2-nitropropane, furans such as furan and furfural, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone Cyclic esters, aromatic heterocycles such as thiophene and pyridine, heterocycles such as tetrahydro-4-pyrone, 1-methylpyrrolidine and N-methylmorpholine, phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate There can be mentioned.

一般式(2)で表される鎖状カーボネートは、従来の電解液に用いられてきたエチレンカーボネート等の環状カーボネートと比較して、極性が低い。それゆえに、鎖状カーボネートと金属イオンとの親和性は、環状カーボネートと金属イオンとの親和性と比較して、劣ると考えられる。そうすると、本発明の電解液が二次電池の電解液として用いられた際には、二次電池の電極を構成するアルミニウムや遷移金属は、本発明の電解液にイオンとして溶解するのが困難であるといえる。   The chain carbonate represented by the general formula (2) has a lower polarity than cyclic carbonates such as ethylene carbonate that have been used in conventional electrolyte solutions. Therefore, it is considered that the affinity between the chain carbonate and the metal ion is inferior to the affinity between the cyclic carbonate and the metal ion. Then, when the electrolytic solution of the present invention is used as an electrolytic solution for a secondary battery, it is difficult for the aluminum and transition metal constituting the electrode of the secondary battery to dissolve as ions in the electrolytic solution of the present invention. It can be said that there is.

ここで、従来の一般的な電解液を用いた二次電池においては、正極を構成するアルミニウムや遷移金属は、特に高電圧充電環境下において高酸化状態となり、陽イオンである金属イオンとして電解液に溶解し(アノード溶出)、そして、電解液中に溶出した金属イオンは静電気的引力に因り電子リッチな負極に引き寄せられて、負極上で電子と結合することで還元され、金属として析出する場合があることが知られている。このような反応が起こると、正極の容量低下や負極上での電解液分解などが生じ得るため、電池性能が低下することが知られている。しかし、本発明の電解液には前段落に記載の特徴があるため、本発明の電解液を用いた二次電池においては、正極からの金属イオン溶出及び負極上の金属析出が抑制される。   Here, in the conventional secondary battery using a general electrolytic solution, aluminum and transition metal constituting the positive electrode are in a highly oxidized state particularly in a high voltage charging environment, and the electrolytic solution is used as a metal ion which is a cation. When the metal ions dissolved in the electrolyte (anode elution) and attracted to the electron-rich negative electrode due to electrostatic attraction and are combined with electrons on the negative electrode are reduced and deposited as metal It is known that there is. It is known that when such a reaction occurs, the capacity of the positive electrode may be reduced or the electrolytic solution may be decomposed on the negative electrode. However, since the electrolytic solution of the present invention has the characteristics described in the previous paragraph, in the secondary battery using the electrolytic solution of the present invention, elution of metal ions from the positive electrode and metal deposition on the negative electrode are suppressed.

本発明の電解液においては、一般式(2)で表される鎖状カーボネートが一般式(1)で表されるリチウム塩に対し、モル比3〜6で含まれる。本発明の電解液のイオン伝導度は、モル比が上述の範囲内であれば好適である。本明細書でいう上記モル比とは、前者を後者で除した値、すなわち、(本発明の電解液に含まれる一般式(2)で表される鎖状カーボネートのモル数)/(本発明の電解液に含まれる一般式(1)で表されるリチウム塩のモル数)の値を意味する(以下、単に「鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比」と略す場合がある。)。本発明の電解液における、より好適なモル比として、4〜5.5の範囲内、3.2〜4.8の範囲内、3.5〜4.5の範囲内を例示できる。なお、従来の電解液は、有機溶媒と電解質とのモル比が概ね10程度である。   In the electrolytic solution of the present invention, the chain carbonate represented by the general formula (2) is contained in a molar ratio of 3 to 6 with respect to the lithium salt represented by the general formula (1). The ionic conductivity of the electrolytic solution of the present invention is suitable if the molar ratio is within the above range. In the present specification, the molar ratio is a value obtained by dividing the former by the latter, that is, (the number of moles of the chain carbonate represented by the general formula (2) contained in the electrolytic solution of the present invention) / (the present invention. The number of moles of the lithium salt represented by the general formula (1) contained in the electrolyte solution (hereinafter, sometimes simply referred to as “chain carbonate / lithium salt molar ratio”). As a more preferable molar ratio in the electrolytic solution of the present invention, a range of 4 to 5.5, a range of 3.2 to 4.8, and a range of 3.5 to 4.5 can be exemplified. In addition, the conventional electrolyte solution has a molar ratio of the organic solvent to the electrolyte of about 10.

本発明の電解液においては、リチウム塩の濃度が従来の電解液と比較して高濃度となる。さらに、本発明の電解液においては、多少のリチウム塩濃度の変動に対してイオン伝導度の変動が小さい、すなわち、堅牢性に優れるとの利点を有する。しかも、上記一般式(2)で表される鎖状カーボネートは、酸化及び還元に対する安定性に優れている。加えて、上記一般式(2)で表される鎖状カーボネートは、自由回転可能な結合が多く存在し、柔軟な化学構造であるため、当該鎖状カーボネートを用いた本発明の電解液が高濃度のリチウム塩を含む場合であっても、その粘度の著しい上昇は抑えられ、高いイオン伝導度を得ることができる。   In the electrolytic solution of the present invention, the concentration of the lithium salt is higher than that of the conventional electrolytic solution. Furthermore, the electrolytic solution of the present invention has an advantage that the fluctuation of the ionic conductivity is small with respect to a slight fluctuation of the lithium salt concentration, that is, it is excellent in robustness. Moreover, the chain carbonate represented by the general formula (2) is excellent in stability against oxidation and reduction. In addition, the chain carbonate represented by the general formula (2) has many free-rotatable bonds and has a flexible chemical structure. Therefore, the electrolytic solution of the present invention using the chain carbonate has a high concentration. Even when a lithium salt at a concentration is contained, a significant increase in the viscosity is suppressed, and high ionic conductivity can be obtained.

加えて、本発明の電解液は、従来の電解液と比較して、リチウム塩と有機溶媒の存在環境が異なっているといえる。そのため、本発明の電解液を具備するリチウムイオン二次電池においては、電解液中のリチウムイオン輸送速度の向上、電極と電解液の界面における反応速度の向上、二次電池の高レート充放電時に起こる電解液のリチウム塩濃度の偏在の緩和、電極界面における電解液の保液性の向上、電極界面で電解液が不足するいわゆる液枯れ状態の抑制などが期待できる。さらに、本発明の電解液においては、電解液に含まれる有機溶媒の蒸気圧が低くなる。その結果として、本発明の電解液からの有機溶媒の揮発が低減できる。   In addition, it can be said that the electrolytic solution of the present invention is different from the conventional electrolytic solution in the presence environment of the lithium salt and the organic solvent. Therefore, in the lithium ion secondary battery comprising the electrolytic solution of the present invention, the lithium ion transport rate in the electrolytic solution is improved, the reaction rate at the interface between the electrode and the electrolytic solution is improved, and the secondary battery is charged and discharged at a high rate. It can be expected to ease the uneven distribution of the lithium salt concentration of the electrolytic solution, to improve the liquid retention of the electrolytic solution at the electrode interface, and to suppress the so-called withered state where the electrolytic solution is insufficient at the electrode interface. Furthermore, in the electrolytic solution of the present invention, the vapor pressure of the organic solvent contained in the electrolytic solution is lowered. As a result, volatilization of the organic solvent from the electrolytic solution of the present invention can be reduced.

本発明の電解液中において、隣り合うリチウムイオン間の距離は極めて近い。そして、二次電池の充放電時にリチウムイオンが正極と負極との間を移動する際には、移動先の電極に直近のリチウムイオンが先ず当該電極に供給される。そして、供給された当該リチウムイオンがあった場所には、当該リチウムイオンに隣り合う他のリチウムイオンが移動する。つまり、本発明の電解液中においては、隣り合うリチウムイオンが供給対象となる電極に向けて順番に一つずつ位置を変えるという、ドミノ倒し様の現象が生じていると予想される。このため、充放電時のリチウムイオンの移動距離は短く、その分だけリチウムイオンの移動速度が高いと考えられる。そして、このことに起因して、本発明の電解液を有する二次電池の反応速度は高いと考えられる。   In the electrolytic solution of the present invention, the distance between adjacent lithium ions is extremely close. When lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode during charging / discharging of the secondary battery, the lithium ions closest to the destination electrode are first supplied to the electrode. Then, another lithium ion adjacent to the lithium ion moves to the place where the supplied lithium ion was present. That is, in the electrolyte solution of the present invention, it is expected that a domino-like phenomenon occurs in which adjacent lithium ions change their positions one by one toward the electrode to be supplied. For this reason, it is thought that the movement distance of the lithium ion at the time of charging / discharging is short, and the movement speed of the lithium ion is high correspondingly. And it originates in this and it is thought that the reaction rate of the secondary battery which has the electrolyte solution of this invention is high.

本発明の電解液の密度d(g/cm)について述べる。なお、本明細書において、密度とは20℃での密度を意味する。本発明の電解液の密度d(g/cm)は好ましくは1.0≦dであり、1.1≦dがより好ましい。 The density d (g / cm 3 ) of the electrolytic solution of the present invention will be described. In addition, in this specification, a density means the density in 20 degreeC. The density d (g / cm 3 ) of the electrolytic solution of the present invention is preferably 1.0 ≦ d, and more preferably 1.1 ≦ d.

参考までに、代表的な有機溶媒の密度(g/cm)を表1に列挙する。 For reference, typical organic solvent densities (g / cm 3 ) are listed in Table 1.

本発明の電解液の粘度η(mPa・s)について述べると、3<η<50の範囲が好ましく、4<η<40の範囲がより好ましく、5<η<30の範囲がさらに好ましい。   Regarding the viscosity η (mPa · s) of the electrolytic solution of the present invention, a range of 3 <η <50 is preferable, a range of 4 <η <40 is more preferable, and a range of 5 <η <30 is more preferable.

また、電解液のイオン伝導度σ(mS/cm)は高ければ高いほど、電解液中でイオンが移動し易い。このため、このような電解液は優れた電池の電解液となり得る。本発明の電解液のイオン伝導度σ(mS/cm)について述べると、1≦σであるのが好ましい。本発明の電解液のイオン伝導度σ(mS/cm)につき、あえて、上限を含めた好適な範囲を示すと、2≦σ<100の範囲が好ましく、3≦σ<50の範囲がより好ましく、4≦σ<30の範囲がさらに好ましい。   Further, the higher the ionic conductivity σ (mS / cm) of the electrolytic solution, the easier the ions move in the electrolytic solution. For this reason, such an electrolyte can be an excellent battery electrolyte. The ion conductivity σ (mS / cm) of the electrolytic solution of the present invention is preferably 1 ≦ σ. Regarding the ionic conductivity σ (mS / cm) of the electrolytic solution of the present invention, when a suitable range including the upper limit is shown, a range of 2 ≦ σ <100 is preferable, and a range of 3 ≦ σ <50 is more preferable. A range of 4 ≦ σ <30 is more preferable.

本発明の電解液をポリマーや無機フィラーと混合し混合物とすると、当該混合物が電解液を封じ込め、擬似固体電解質となる。擬似固体電解質を電池の電解液として用いることで、電池における電解液の液漏れを抑制することができる。   When the electrolytic solution of the present invention is mixed with a polymer or an inorganic filler to form a mixture, the mixture contains the electrolytic solution and becomes a pseudo solid electrolyte. By using the pseudo-solid electrolyte as the battery electrolyte, leakage of the electrolyte in the battery can be suppressed.

上記ポリマーとしては、リチウムイオン二次電池などの電池に使用されるポリマーや一般的な化学架橋したポリマーを採用することができる。特に、ポリフッ化ビニリデンやポリヘキサフルオロプロピレンなど電解液を吸収しゲル化し得るポリマーや、ポリエチレンオキシドなどのポリマーにイオン導電性基を導入したものが好適である。   As said polymer, the polymer used for batteries, such as a lithium ion secondary battery, and the general chemically crosslinked polymer are employable. In particular, a polymer that can absorb an electrolyte such as polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene to gel, or a polymer such as polyethylene oxide in which an ion conductive group is introduced is preferable.

具体的なポリマーとしては、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリグリシドール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリクロトン酸、ポリアンゲリカ酸、カルボキシメチルセルロースなどのポリカルボン酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネート、無水マレイン酸とグリコール類を共重合した不飽和ポリエステル、置換基を有するポリエチレンオキシド誘導体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を例示できる。また、上記ポリマーとして、上記具体的なポリマーを構成する二種類以上のモノマーを共重合させた共重合体を選択しても良い。   Specific polymers include polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol acrylate, polyglycidol, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, Polycarboxylic acid such as polysiloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, polycrotonic acid, polyangelic acid, carboxymethylcellulose, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene , Polycarbonate, unsaturated polyester copolymerized with maleic anhydride and glycols, substituted It can be exemplified polyethylene oxide derivative, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene having. Further, as the polymer, a copolymer obtained by copolymerizing two or more monomers constituting the specific polymer may be selected.

上記ポリマーとして、多糖類も好適である。具体的な多糖類として、グリコーゲン、セルロース、キチン、アガロース、カラギーナン、ヘパリン、ヒアルロン酸、ペクチン、アミロペクチン、キシログルカン、アミロースを例示できる。また、これら多糖類を含む材料を上記ポリマーとして採用してもよく、当該材料として、アガロースなどの多糖類を含む寒天を例示することができる。   Polysaccharides are also suitable as the polymer. Specific examples of the polysaccharide include glycogen, cellulose, chitin, agarose, carrageenan, heparin, hyaluronic acid, pectin, amylopectin, xyloglucan, and amylose. Moreover, you may employ | adopt the material containing these polysaccharides as said polymer, The agar containing polysaccharides, such as agarose, can be illustrated as the said material.

上記無機フィラーとしては、酸化物や窒化物などの無機セラミックスが好ましい。   As said inorganic filler, inorganic ceramics, such as an oxide and nitride, are preferable.

無機セラミックスはその表面に親水性及び疎水性の官能基を有している。そのため、当該官能基が電解液を引き付けることにより、無機セラミックス内に伝導性通路が形成され得る。さらに、電解液に分散した無機セラミックスは前記官能基により無機セラミックス同士のネットワークを形成し、電解液を封じ込める役割を果たし得る。無機セラミックスのこのような機能により、電池における電解液の液漏れをさらに好適に抑制することができる。無機セラミックスの上記機能を好適に発揮するために、無機セラミックスは粒子形状のものが好ましく、特にその粒子径がナノ水準のものが好ましい。   Inorganic ceramics have hydrophilic and hydrophobic functional groups on their surfaces. Therefore, when the functional group attracts the electrolytic solution, a conductive path can be formed in the inorganic ceramic. Furthermore, the inorganic ceramics dispersed in the electrolytic solution can form a network between the inorganic ceramics by the functional groups and serve to contain the electrolytic solution. With such a function of the inorganic ceramics, it is possible to more suitably suppress the leakage of the electrolytic solution in the battery. In order to suitably exhibit the above functions of the inorganic ceramics, the inorganic ceramics preferably have a particle shape, and particularly preferably have a particle size of nano level.

無機セラミックスの種類としては、一般的なアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、リチウムリン酸塩などを挙げることができる。また、無機セラミックス自体にリチウム伝導性があるものでも良く、具体的には、LiN、LiI、LiI−LiN−LiOH、LiI−LiS−P、LiI−LiS−P、LiI−LiS−B、LiO−B、LiO−V−SiO、LiO−B−P、LiO−B−ZnO、LiO−Al−TiO−SiO−P、LiTi(PO、Li−βAl、LiTaOを例示することができる。 Examples of the inorganic ceramics include general alumina, silica, titania, zirconia, and lithium phosphate. It is also possible but the inorganic ceramic itself has lithium conductivity, specifically, Li 3 N, LiI, LiI -Li 3 N-LiOH, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 2 S -P 2 S 5, LiI-Li 2 S-B 2 S 3, Li 2 O-B 2 S 3, Li 2 O-V 2 O 3 -SiO 2, Li 2 O-B 2 O 3 -P 2 O 5 , Li 2 O—B 2 O 3 —ZnO, Li 2 O—Al 2 O 3 —TiO 2 —SiO 2 —P 2 O 5 , LiTi 2 (PO 4 ) 3 , Li-βAl 2 O 3 , LiTaO 3 Can be illustrated.

無機フィラーとしてガラスセラミックスを採用してもよい。ガラスセラミックスはイオン性液体を封じ込めることができるので、本発明の電解液に対しても同様の効果を期待できる。ガラスセラミックスとしては、xLiS−(1−x)P(ただし、0<x<1)で表される化合物、並びに、当該化合物のSの一部を他の元素で置換したもの、及び、当該化合物のPの一部をゲルマニウムに置換したものを例示できる。 Glass ceramics may be employed as the inorganic filler. Since glass ceramics can contain an ionic liquid, the same effect can be expected for the electrolytic solution of the present invention. Things as glass ceramics, xLi 2 S- (1-x ) P 2 S 5 ( however, 0 <x <1) compound represented by the well, obtained by replacing a part of S of the compound with other elements And what substituted a part of P of the said compound by germanium can be illustrated.

また、本発明の電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の添加剤を加えてもよい。公知の添加剤の一例として、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、メチルビニレンカーボネート(MVC)、エチルビニレンカーボネート(EVC)に代表される不飽和結合を有する環状カーボネート;フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート及びエリスリタンカーボネートに代表されるカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物に代表されるカルボン酸無水物;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンに代表されるラクトン;1,4−ジオキサンに代表される環状エーテル;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブサルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、テトラメチルチウラムモノスルフィドに代表される含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシンイミドに代表される含窒素化合物;モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩に代表されるリン酸塩;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタンに代表される飽和炭化水素化合物;ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランに代表される不飽和炭化水素化合物等が挙げられる。   Moreover, you may add a well-known additive to the electrolyte solution of this invention in the range which does not deviate from the meaning of this invention. Examples of known additives include cyclic carbonates having unsaturated bonds typified by vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), methyl vinylene carbonate (MVC), and ethyl vinylene carbonate (EVC); fluoroethylene carbonate, Carbonate compounds represented by trifluoropropylene carbonate, phenylethylene carbonate and erythritan carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid Carboxylic anhydrides represented by acid anhydrides, cyclopentanetetracarboxylic dianhydrides, phenylsuccinic anhydrides; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolac , Lactones represented by δ-valerolactone, δ-caprolactone, ε-caprolactone; cyclic ethers represented by 1,4-dioxane; ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methane Sulfur-containing compounds typified by methyl sulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, tetramethylthiuram monosulfide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, Nitrogen-containing compounds typified by 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide; phosphates typified by monofluorophosphate and difluorophosphate; typified by heptane, octane and cycloheptane Saturated hydrocarbon compounds; biphenyl, al Le biphenyl, terphenyl, partially hydrogenated embodying terphenyl, cyclohexylbenzene, t- butyl benzene, t-amyl benzene, diphenyl ether, unsaturated hydrocarbon compounds and the like typified by dibenzofuran.

次に、正極、負極、セパレータについて説明する。   Next, the positive electrode, the negative electrode, and the separator will be described.

(正極)
正極は、正極用集電体と、正極用集電体の表面に配置させた正極活物質層と、正極用集電体の表面に接触する正極用端子と、を有する。正極活物質層は正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer disposed on the surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode terminal that contacts the surface of the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive aid.

正極用集電体と正極用端子については上記で説明した。   The positive electrode current collector and the positive electrode terminal have been described above.

(正極活物質)
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。例えば、正極活物質として、層状化合物のLiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、及びスピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体(S)、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions can be used. For example, as a positive electrode active material, a layered compound Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, at least one element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1) and Li 2 MnO 3 . Further, as a positive electrode active material, a metal oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 and a solid solution composed of a mixture of a metal oxide having a spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4, or Li 2 MSiO 4 (formula M in the middle is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe). Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above composition formula as a basic composition, and a metal element contained in the basic composition may be substituted with another metal element. Moreover, you may use as a positive electrode active material the thing which does not contain a charge carrier (for example, lithium ion which contributes to charging / discharging). For example, sulfur alone (S), a compound in which sulfur and carbon are compounded, a metal sulfide such as TiS 2 , an oxide such as V 2 O 5 and MnO 2 , a compound containing polyaniline and anthraquinone, and these aromatics in the chemical structure In addition, conjugated materials such as conjugated diacetate-based organic substances and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, phenoxyl, etc. may be adopted as the positive electrode active material. When using a positive electrode active material that does not contain a charge carrier such as lithium, it is necessary to add a charge carrier to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method. The charge carrier may be added in an ionic state or in a non-ionic state such as a metal. For example, when the charge carrier is lithium, it may be integrated by attaching a lithium foil to the positive electrode and / or the negative electrode.

具体的な正極活物質として、層状岩塩構造をもつLiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.75Co0.1Mn0.15、LiMnO、LiNiO、及びLiCoOを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 As specific positive electrode active materials, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 having a layered rock salt structure, LiNi 0.5 Mn 0. Examples include 5 O 2 , LiNi 0.75 Co 0.1 Mn 0.15 O 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , and LiCoO 2 . As another specific positive electrode active material, Li 2 MnO 3 —LiCoO 2 can be exemplified.

具体的な正極活物質として、スピネル構造のLixyMn2-y4(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び/又は、遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素である。0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。より具体的には、LiMn、LiNi0.5Mn1.5を例示できる。 Specific positive electrode active material, Li x A y Mn 2- y O 4 (A spinel structure, Ca, Mg, S, Si , Na, K, Al, P, Ga, at least one selected from Ge An element and / or at least one metal element selected from transition metal elements, such as 0 <x ≦ 2.2 and 0 ≦ y ≦ 1). More specifically, LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 can be exemplified.

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, At least one element selected from Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3) It is preferable to employ the lithium composite metal oxide represented.

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが10/100<b<90/100、10/100<c<90/100、5/100<d<70/100の範囲であることが好ましく、20/100<b<80/100、12/100<c<70/100、10/100<d<60/100の範囲であることがより好ましく、30/100<b<70/100、15/100<c<50/100、12/100<d<50/100の範囲であることがさらに好ましい。
a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。
In the above general formula, the values of b, c, and d are not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but those in which 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are satisfied. And at least one of b, c, and d is in the range of 10/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 5/100 <d <70/100. More preferably, the ranges are 20/100 <b <80/100, 12/100 <c <70/100, 10/100 <d <60/100, 30/100 <b <70/100, More preferably, the ranges are 15/100 <c <50/100 and 12/100 <d <50/100.
About a, e, and f, what is necessary is just a numerical value within the range prescribed | regulated by the said general formula, Preferably 0.5 <= a <= 1.5, 0 <= e <0.2, 1.8 <= f <= 2 0.5, more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1, respectively.

また、正極活物質の平均粒子径は、1μm〜20μmの範囲内が好ましく、2μm〜15μmの範囲内がより好ましく、3μm〜10μmの範囲内がさらに好ましい。なお、平均粒子径とは、一般的なレーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定した場合のD50を意味する。   The average particle diameter of the positive electrode active material is preferably in the range of 1 μm to 20 μm, more preferably in the range of 2 μm to 15 μm, and still more preferably in the range of 3 μm to 10 μm. In addition, an average particle diameter means D50 at the time of measuring with a general laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus.

正極活物質は、BET比表面積が0.1m/g〜5m/gの範囲のものが好ましく、0.2m/g〜3m/gの範囲のものがより好ましく、0.3m/g〜2m/gの範囲のものがより好ましい。 The positive electrode active material is preferably in the range BET specific surface area of 0.1m 2 / g~5m 2 / g, more preferably in the range of 0.2m 2 / g~3m 2 / g, 0.3m 2 Those having a range of / g to 2 m 2 / g are more preferable.

正極活物質層中に、正極活物質は70質量%〜100質量%の範囲内で含まれるのが好ましく、80質量%〜99質量%の範囲内で含まれるのがより好ましく、88質量%〜98質量%の範囲内で含まれるのがさらに好ましく、92質量%〜97質量%の範囲内で含まれるのが特に好ましい。   In the positive electrode active material layer, the positive electrode active material is preferably contained in the range of 70% by mass to 100% by mass, more preferably in the range of 80% by mass to 99% by mass, and 88% by mass to More preferably, it is contained within the range of 98% by mass, and particularly preferably within the range of 92% by mass to 97% by mass.

以下、正極及び負極の両者についての結着剤及び導電助剤の説明をする。   Hereinafter, the binder and the conductive additive for both the positive electrode and the negative electrode will be described.

(結着剤)
結着剤は、活物質や導電助剤などを集電体の表面に繋ぎ止める役割を果たすものである。
(Binder)
The binder plays a role of tying an active material, a conductive aid, and the like to the surface of the current collector.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。   Binders include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins, and styrene butadiene. What is necessary is just to employ | adopt well-known things, such as rubber | gum.

また、結着剤として、親水基を有するポリマーを採用してもよい。親水基を有するポリマーを負極の結着剤として具備する本発明のリチウムイオン二次電池は、より好適に容量を維持できる場合がある。親水基を有するポリマーの親水基としては、カルボキシル基、スルホ基、シラノール基、アミノ基、水酸基、リン酸基などリン酸系の基などが例示される。中でも、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリメタクリル酸などの分子中にカルボキシル基を含むポリマー、又は、ポリ(p−スチレンスルホン酸)などのスルホ基を含むポリマーが好ましい。   Moreover, you may employ | adopt the polymer which has a hydrophilic group as a binder. The lithium ion secondary battery of the present invention comprising a polymer having a hydrophilic group as a binder for the negative electrode may be able to maintain the capacity more suitably. Examples of the hydrophilic group of the polymer having a hydrophilic group include a phosphate group such as a carboxyl group, a sulfo group, a silanol group, an amino group, a hydroxyl group, and a phosphate group. Among them, a polymer containing a carboxyl group in a molecule such as polyacrylic acid, carboxymethylcellulose, or polymethacrylic acid, or a polymer containing a sulfo group such as poly (p-styrenesulfonic acid) is preferable.

ポリアクリル酸、あるいはアクリル酸とビニルスルホン酸との共重合体など、カルボキシル基及び/又はスルホ基を多く含むポリマーは水溶性となる。親水基を有するポリマーは、水溶性ポリマーであることが好ましく、化学構造でいうと、一分子中に複数のカルボキシル基及び/又はスルホ基を含むポリマーが好ましい。   A polymer containing many carboxyl groups and / or sulfo groups such as polyacrylic acid or a copolymer of acrylic acid and vinyl sulfonic acid becomes water-soluble. The polymer having a hydrophilic group is preferably a water-soluble polymer, and in terms of chemical structure, a polymer containing a plurality of carboxyl groups and / or sulfo groups in one molecule is preferable.

分子中にカルボキシル基を含むポリマーは、例えば、酸モノマーを重合する方法や、ポリマーにカルボキシル基を付与する方法などで製造することができる。酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、クロトン酸、ペンテン酸、アンジェリカ酸、チグリン酸など分子中に一つのカルボキシル基をもつ酸モノマー、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸、マレイン酸、2−ペンテン二酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、2,4−ヘキサジエン二酸、アセチレンジカルボン酸など分子内に二つ以上のカルボキシル基をもつ酸モノマーなどが例示される。   The polymer containing a carboxyl group in the molecule can be produced by, for example, a method of polymerizing an acid monomer or a method of imparting a carboxyl group to the polymer. Acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl benzoic acid, crotonic acid, pentenoic acid, angelic acid, tiglic acid, etc., acid monomers having one carboxyl group in the molecule, itaconic acid, mesaconic acid, citraconic acid, fumaric acid , Maleic acid, 2-pentenedioic acid, methylene succinic acid, allyl malonic acid, isopropylidene succinic acid, 2,4-hexadiene diacid, acetylenedicarboxylic acid, etc., acid monomers having two or more carboxyl groups in the molecule Is done.

上記の酸モノマーから選ばれる二種以上の酸モノマーを重合してなる共重合ポリマーを結着剤として用いてもよい。   A copolymer obtained by polymerizing two or more acid monomers selected from the above acid monomers may be used as a binder.

また、例えば特開2013―065493号公報に記載されたような、アクリル酸とイタコン酸との共重合体のカルボキシル基どうしが縮合して形成された酸無水物基を分子中に含んでいるポリマーを結着剤として用いることも好ましい。一分子中にカルボキシル基を二つ以上有する酸性度の高いモノマー由来の構造が結着剤にあることにより、充電時に電解液分解反応が起こる前にリチウムイオンなどを結着剤がトラップし易くなると考えられている。さらに、当該ポリマーは、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸に比べてモノマーあたりのカルボキシル基が多いため、酸性度が高まるものの、所定量のカルボキシル基が酸無水物基に変化しているため、酸性度が高まりすぎることもない。そのため、当該ポリマーを結着剤として用いた負極をもつ本発明のリチウムイオン二次電池は、初期効率が向上し、入出力特性が向上する。   Further, for example, a polymer containing an acid anhydride group formed by condensation of carboxyl groups of a copolymer of acrylic acid and itaconic acid, as described in JP 2013-065493 A, in the molecule It is also preferable to use as a binder. When the binder has a structure derived from a highly acidic monomer having two or more carboxyl groups in one molecule, it becomes easier for the binder to trap lithium ions etc. before the electrolyte decomposition reaction occurs during charging. It is considered. Furthermore, since the polymer has more carboxyl groups per monomer than polyacrylic acid or polymethacrylic acid, the acidity is increased, but since the predetermined amount of carboxyl groups is changed to acid anhydride groups, the acidity is increased. Is not too high. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention having a negative electrode using the polymer as a binder has improved initial efficiency and improved input / output characteristics.

活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、活物質:結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The blending ratio of the binder in the active material layer is preferably a mass ratio of active material: binder = 1: 0.005 to 1: 0.3. This is because when the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is lowered, and when the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is lowered.

(導電助剤)
導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。活物質中の導電助剤の配合割合は、質量比で、活物質:導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると負極活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。
(Conductive aid)
The conductive assistant is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be added arbitrarily when the electrode conductivity is insufficient, and may not be added when the electrode conductivity is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be any chemically inert electronic high conductor such as carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber (VGCF), and various metal particles. Illustrated. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive assistants can be added to the active material layer alone or in combination of two or more. The blending ratio of the conductive assistant in the active material is preferably a mass ratio of active material: conductive assistant = 1: 0.01 to 1: 0.5. This is because if the amount of the conductive aid is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive aid is too large, the formability of the negative electrode active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

また、繊維状、鱗片状、板状などの形状(以下、これらの形状をまとめて「非球状」ということがある。)の導電助剤を用いること、又は、非球状の導電助剤を他の導電助剤と併用することが好ましい。非球状の導電助剤であれば、球状の導電助剤と比較して、長い導電経路を確保できる。そのため、活物質層の厚みが厚いことを規定する好適な本発明のリチウムイオン二次電池の一態様においては、非球状の導電助剤を採用することで、より好適な充放電が可能となる。   In addition, a conductive aid having a shape such as a fiber shape, a scale shape, or a plate shape (hereinafter, these shapes may be collectively referred to as “non-spherical”) or a non-spherical conductive aid may be used. It is preferable to use together with the conductive auxiliary. If it is a non-spherical conductive support agent, a long conductive path can be ensured compared with a spherical conductive support agent. Therefore, in a preferred embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention that prescribes that the thickness of the active material layer is thick, more suitable charge / discharge can be achieved by employing a non-spherical conductive assistant. .

非球状の導電助剤の平均粒子径としては、1μm〜30μmの範囲内が好ましく、2μm〜20μmの範囲内がより好ましい。なお、平均粒子径とは、一般的なレーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定した場合のD50を意味する。また、非球状とは、導電助剤をX軸、Y軸、Z軸の3次元で表したときに、各軸方向の長さa、b、cにおいて、最小の長さに対する最長の長さの比が2以上であることを意味する。   The average particle size of the non-spherical conductive assistant is preferably in the range of 1 μm to 30 μm, and more preferably in the range of 2 μm to 20 μm. In addition, an average particle diameter means D50 at the time of measuring with a general laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus. Non-spherical means that when the conductive additive is represented in three dimensions of the X axis, the Y axis, and the Z axis, the longest length with respect to the minimum length in the lengths a, b, and c in each axial direction. It means that the ratio of is 2 or more.

(負極)
負極は、負極用集電体と、負極用集電体の表面に配置させた負極活物質層と、負極用集電体の表面に接触する負極用端子と、を有する。負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。
(Negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer disposed on the surface of the negative electrode current collector, and a negative electrode terminal in contact with the surface of the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive aid.

負極用集電体と負極用端子については上記で説明した。   The negative electrode current collector and the negative electrode terminal have been described above.

(負極活物質)
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。ケイ素などを負極活物質に採用すると、ケイ素1原子が複数のリチウムと反応するため、高容量の活物質となるが、リチウムの吸蔵及び放出に伴う体積の膨張及び収縮が顕著となるとの問題が生じる恐れがあるため、当該恐れの軽減のために、ケイ素などの単体に遷移金属などの他の元素を組み合わせた合金又は化合物を負極活物質として採用するのも好適である。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質して、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Fe等の酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。
(Negative electrode active material)
As the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions can be used. Accordingly, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, alloy, or compound that can occlude and release lithium ions. For example, as a negative electrode active material, Li, group 14 elements such as carbon, silicon, germanium and tin, group 13 elements such as aluminum and indium, group 12 elements such as zinc and cadmium, group 15 elements such as antimony and bismuth, magnesium , Alkaline earth metals such as calcium, and group 11 elements such as silver and gold may be employed alone. When silicon or the like is used for the negative electrode active material, a silicon atom reacts with a plurality of lithiums, so that it becomes a high-capacity active material. However, there is a problem that volume expansion and contraction due to insertion and extraction of lithium becomes significant. In order to reduce the fear, it is also preferable to employ an alloy or compound in which another element such as a transition metal is combined with a simple substance such as silicon as the negative electrode active material. Specific examples of the alloy or compound include tin-based materials such as Ag-Sn alloy, Cu-Sn alloy, Co-Sn alloy, carbon-based materials such as various graphites, SiO x (disproportionated to silicon simple substance and silicon dioxide). Examples thereof include silicon-based materials such as 0.3 ≦ x ≦ 1.6), silicon alone, or composites obtained by combining silicon-based materials and carbon-based materials. In addition, as the negative electrode active material, oxides such as Nb 2 O 5 , TiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 , or Li 3-x M x N (M = A nitride represented by (Co, Ni, Cu) may be employed. One or more of these materials can be used as the negative electrode active material.

高容量化の可能性の点から、好ましい負極活物質として、黒鉛、ケイ素系材料、錫系材料を挙げることができる。   In view of the possibility of increasing the capacity, preferred negative electrode active materials include graphite, silicon-based materials, and tin-based materials.

より具体的な負極活物質として、G/D比が3.5以上の黒鉛を例示できる。G/D比とは、ラマンスペクトルにおけるG−bandとD−bandのピークの比である。黒鉛のラマンスペクトルにおいては、G−bandが1590cm−1付近に、D−bandが1350cm−1付近にそれぞれピークとして観察される。G−bandはグラファイト構造に由来し、D−bandは欠陥に由来する。したがって、G−bandとD−bandの比であるG/D比が高いほど欠陥が少なく結晶性の高い黒鉛であることを意味する。以下、G/D比が3.5以上の黒鉛を高結晶性黒鉛、G/D比が3.5未満の黒鉛を低結晶性黒鉛と呼ぶことがある。 As a more specific negative electrode active material, graphite having a G / D ratio of 3.5 or more can be exemplified. The G / D ratio is a ratio of G-band and D-band peaks in a Raman spectrum. In the Raman spectrum of graphite, G-band 'is in the vicinity of 1590cm -1, D-band is observed as each peak around 1350 cm -1. G-band is derived from a graphite structure, and D-band is derived from a defect. Therefore, the higher the G / D ratio, which is the ratio of G-band and D-band, means that the graphite has fewer defects and higher crystallinity. Hereinafter, graphite having a G / D ratio of 3.5 or more may be referred to as high crystalline graphite, and graphite having a G / D ratio of less than 3.5 may be referred to as low crystalline graphite.

高結晶性黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれも採用できる。形状による分類法では、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛などを採用できる。また、黒鉛の表面を炭素材料などで被覆したコート付き黒鉛も採用できる。   As the highly crystalline graphite, either natural graphite or artificial graphite can be employed. In the classification method by shape, scaly graphite, spherical graphite, massive graphite, earthy graphite, etc. can be adopted. Also, coated graphite in which the surface of graphite is coated with a carbon material or the like can be employed.

具体的な負極活物質として、結晶子サイズが20nm以下、好ましくは5nm以下の炭素材料を例示できる。結晶子サイズが大きいほど、原子がある規則に従い周期的かつ正確に配列している炭素材料であることを意味する。一方、結晶子サイズが20nm以下の炭素材料は、原子の周期性、及び配列の正確性に乏しい状態にあるといえる。例えば炭素材料が黒鉛であれば、黒鉛結晶の大きさが20nm以下であるか、歪み、欠陥、不純物等の影響によって黒鉛を構成する原子の配列の規則性が乏しい状態となることで、結晶子サイズは20nm以下になる。   As a specific negative electrode active material, a carbon material having a crystallite size of 20 nm or less, preferably 5 nm or less can be exemplified. A larger crystallite size means a carbon material in which atoms are arranged periodically and accurately according to a certain rule. On the other hand, it can be said that a carbon material having a crystallite size of 20 nm or less is in a state of poor atomic periodicity and alignment accuracy. For example, if the carbon material is graphite, the size of the graphite crystal is 20 nm or less, or due to the influence of strain, defects, impurities, etc., the regularity of the arrangement of the atoms constituting the graphite becomes poor. The size is 20 nm or less.

結晶子サイズが20nm以下の炭素材料としては、いわゆるハードカーボンである難黒鉛化性炭素や、いわゆるソフトカーボンである易黒鉛化性炭素が代表的である。   Typical examples of the carbon material having a crystallite size of 20 nm or less include non-graphitizable carbon that is so-called hard carbon and graphitizable carbon that is so-called soft carbon.

炭素材料の結晶子サイズを測定するには、CuKα線をX線源とするX線回折法を用いればよい。当該X線回折法により、回折角2θ=20度〜30度に検出される回折ピークの半値幅と回折角を基に、次のシェラーの式を用いて、結晶子サイズを算出できる。
L=0.94 λ /(βcosθ)
ここで、
L:結晶子の大きさ
λ:入射X線波長(1.54Å)
β:ピークの半値幅(ラジアン)
θ:回折角
In order to measure the crystallite size of the carbon material, an X-ray diffraction method using CuKα rays as an X-ray source may be used. With the X-ray diffraction method, the crystallite size can be calculated using the following Scherrer equation based on the half-value width and diffraction angle of the diffraction peak detected at the diffraction angle 2θ = 20 degrees to 30 degrees.
L = 0.94λ / (βcosθ)
here,
L: Crystallite size λ: Incident X-ray wavelength (1.54 mm)
β: half width of peak (radian)
θ: Diffraction angle

具体的な負極活物質として、ケイ素を含む材料を例示できる。より具体的には、Si相とケイ素酸化物相との2相に不均化されたSiO(0.3≦x≦1.6)を例示できる。SiOにおけるSi相は、リチウムイオンを吸蔵及び放出でき、二次電池の充放電に伴って体積変化する。ケイ素酸化物相はSi相に比べて充放電に伴う体積変化が少ない。つまり、負極活物質としてのSiOは、Si相により高容量を実現するとともに、ケイ素酸化物相を有することにより負極活物質全体の体積変化を抑制する。なお、xが下限値未満であると、Siの比率が過大になるため、充放電時の体積変化が大きくなりすぎて二次電池のサイクル特性が低下する。一方、xが上限値を超えると、Si比率が過小になってエネルギー密度が低下する。xの範囲は0.5≦x≦1.5であるのがより好ましく、0.7≦x≦1.2であるのがさらに好ましい。 As a specific negative electrode active material, a material containing silicon can be exemplified. More specifically, SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) disproportionated into two phases of Si phase and silicon oxide phase can be exemplified. The Si phase in SiO x can occlude and release lithium ions, and changes in volume as the secondary battery is charged and discharged. The silicon oxide phase has less volume change associated with charge / discharge than the Si phase. That is, SiO x as the negative electrode active material realizes a high capacity by the Si phase and suppresses the volume change of the entire negative electrode active material by having the silicon oxide phase. If x is less than the lower limit value, the Si ratio becomes excessive, so that the volume change during charging and discharging becomes too large, and the cycle characteristics of the secondary battery deteriorate. On the other hand, when x exceeds the upper limit value, the Si ratio becomes too small and the energy density decreases. The range of x is more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, and further preferably 0.7 ≦ x ≦ 1.2.

なお、上記したSiOにおいては、リチウムイオン二次電池の充放電時にリチウムとSi相のケイ素とによる合金化反応が生じると考えられている。そして、この合金化反応がリチウムイオン二次電池の充放電に寄与すると考えられている。後述するスズを含む負極活物質についても、同様に、スズとリチウムとの合金化反応によって充放電できると考えられている。 In the SiO x as described above, it is believed to alloying reaction with the silicon lithium and Si phase during charging and discharging of the lithium ion secondary battery may occur. And it is thought that this alloying reaction contributes to charging / discharging of a lithium ion secondary battery. Similarly, it is considered that a negative electrode active material containing tin described later can be charged and discharged by an alloying reaction between tin and lithium.

具体的な負極活物質として、スズを含む材料を例示できる。より具体的には、Sn単体、Cu−SnやCo−Snなどのスズ合金、アモルファススズ酸化物、スズケイ素酸化物を例示できる。アモルファススズ酸化物としてはSnB0.40.63.1を例示でき、スズケイ素酸化物としてはSnSiOを例示できる。 As a specific negative electrode active material, a material containing tin can be exemplified. More specifically, examples include Sn alone, tin alloys such as Cu—Sn and Co—Sn, amorphous tin oxide, and tin silicon oxide. The amorphous tin oxide can be exemplified a SnB 0.4 P 0.6 O 3.1, as the Suzukei containing oxide can be exemplified SnSiO 3.

上記したケイ素を含む材料、及び、スズを含む材料は、炭素材料と複合化して負極活物質とすることが好ましい。複合化に因り、特にケイ素及び/又はスズの構造が安定し、負極の耐久性が向上する。上記複合化は、既知の方法で行なえば良い。複合化に用いられる炭素材料としては、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等を採用すればよい。黒鉛は、天然黒鉛でもよく、人造黒鉛でもよい。   The material containing silicon and the material containing tin are preferably combined with a carbon material to form a negative electrode active material. Due to the composite, the structure of silicon and / or tin is particularly stabilized, and the durability of the negative electrode is improved. The above compounding may be performed by a known method. As the carbon material used for the composite, graphite, hard carbon, soft carbon or the like may be employed. The graphite may be natural graphite or artificial graphite.

具体的な負極活物質として、Li4+xTi5+y12(−1≦x≦4、−1≦y≦1))などのスピネル構造のチタン酸リチウム、LiTiなどのラムスデライト構造のチタン酸リチウムが例示できる。 As a specific negative electrode active material, lithium titanate having a spinel structure such as Li 4 + x Ti 5 + y O 12 (−1 ≦ x ≦ 4, −1 ≦ y ≦ 1)), and ramsdellite structure such as Li 2 Ti 3 O 7 The lithium titanate can be illustrated.

具体的な負極活物質として、長軸/短軸の値が1〜5、好ましくは1〜3である黒鉛を例示できる。ここで、長軸とは、黒鉛の粒子の最も長い箇所の長さを意味する。短軸とは、前記長軸に対する直交方向のうち最も長い箇所の長さを意味する。当該黒鉛には、球状黒鉛やメソカーボンマイクロビーズが該当する。球状黒鉛は、人造黒鉛、天然黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素などの炭素材料であって、形状が球状又はほぼ球状であるものをいう。   Specific examples of the negative electrode active material include graphite having a major axis / minor axis value of 1 to 5, preferably 1 to 3. Here, the long axis means the length of the longest portion of the graphite particles. The short axis means the length of the longest portion in the direction orthogonal to the long axis. The graphite corresponds to spherical graphite or mesocarbon microbeads. Spherical graphite is a carbon material such as artificial graphite, natural graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon, and has a spherical shape or a substantially spherical shape.

球状黒鉛は、黒鉛を比較的破砕力の小さい衝撃式粉砕機で粉砕して薄片とし、当該薄片を圧縮球状化して得られる。衝撃式粉砕機としては、例えば、ハンマーミルやピンミルを例示できる。上記ミルのハンマー又はピンの外周線速度を50m/秒〜200m/秒程度として、上記作業を行うことが好ましい。上記ミルに対する黒鉛の供給や排出は、空気等の気流に同伴させて行うことが好ましい。   Spherical graphite is obtained by pulverizing graphite with an impact pulverizer having a relatively small crushing force to form flakes, and then compressing and spheroidizing the flakes. Examples of the impact pulverizer include a hammer mill and a pin mill. It is preferable to perform the above operation with the outer peripheral linear velocity of the hammer or pin of the mill set to about 50 m / second to 200 m / second. It is preferable that graphite is supplied to and discharged from the mill while being accompanied by an air current such as air.

黒鉛は、BET比表面積が0.5〜15m/gの範囲のものが好ましく、2〜12m/gの範囲のものがより好ましい。BET比表面積が大きすぎると黒鉛と電解液との副反応が加速する場合があり、BET比表面積が小さすぎると黒鉛の反応抵抗が大きくなる場合がある。 Graphite, BET specific surface area is preferably in the range of 0.5~15m 2 / g, more preferably in the range of 2~12m 2 / g. If the BET specific surface area is too large, the side reaction between the graphite and the electrolyte solution may be accelerated, and if the BET specific surface area is too small, the reaction resistance of the graphite may be increased.

また、黒鉛の平均粒子径は、2μm〜30μmの範囲内が好ましく、5μm〜20μmの範囲内がより好ましい。なお、平均粒子径とは、一般的なレーザー回折散乱式粒度分布測定装置で測定した場合のD50を意味する。   The average particle diameter of graphite is preferably in the range of 2 to 30 μm, and more preferably in the range of 5 to 20 μm. In addition, an average particle diameter means D50 at the time of measuring with a general laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus.

負極活物質層中に、負極活物質は90質量%〜100質量%の範囲内で含まれるのが好ましく、95質量%〜99.5質量%の範囲内で含まれるのがより好ましく、96質量%〜99質量%の範囲内で含まれるのがさらに好ましく、97質量%〜98.5質量%の範囲内で含まれるのが特に好ましい。   In the negative electrode active material layer, the negative electrode active material is preferably contained within a range of 90% by mass to 100% by mass, more preferably within a range of 95% by mass to 99.5% by mass, and 96% by mass. It is more preferable that it is contained in the range of% -99 mass%, and it is especially preferable that it is contained in the range of 97 mass% -98.5 mass%.

(活物質層形成方法)
正極用集電体の表面に正極活物質層を形成させる、又は、負極用集電体の表面に負極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、各集電体の表面に各活物質を塗布すればよい。具体的には、各活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含むスラリー状の組成物を調製し、これを各集電体の表面に塗布後、乾燥して各電極とする。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。また、上記スラリー状の組成物には、分散剤を添加してもよい。正極活物質層又は負極活物質層は、それぞれ正極用集電体又は負極用集電体の片面に形成させてもよいし、各集電体の両面に形成させてもよい。電極密度を高めるべく、乾燥後の電極を圧縮するのが好ましい。
(Active material layer forming method)
In order to form the positive electrode active material layer on the surface of the current collector for positive electrode or to form the negative electrode active material layer on the surface of the current collector for negative electrode, roll coating method, die coating method, dip coating method, doctor blade method Each active material may be applied to the surface of each current collector using a conventionally known method such as spray coating or curtain coating. Specifically, a slurry-like composition containing each active material, a solvent, and, if necessary, a binder and a conductive additive is prepared, and this is applied to the surface of each current collector, dried, and then dried. The electrode. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. Moreover, you may add a dispersing agent to the said slurry-like composition. The positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer may be formed on one surface of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector, or may be formed on both surfaces of each current collector. In order to increase the electrode density, the dried electrode is preferably compressed.

特に、正極活物質として層状化合物のLiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)を具備し、負極活物質として球状黒鉛を具備する本発明のリチウムイオン二次電池の一態様において、高容量及び高入出力との特性を両立させるためには、本発明のリチウムイオン二次電池は下記(A)〜(H)のいずれかの規定を満足することが好ましい。 In particular, as a positive electrode active material, a layered compound of Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, At least one element selected from Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f In one aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention having ≦ 2.1) and having spherical graphite as the negative electrode active material, in order to achieve both high capacity and high input / output characteristics, The lithium ion secondary battery preferably satisfies any of the following rules (A) to (H).

上記した好適な本発明のリチウムイオン二次電池の一態様の正極又は負極を好適に製造するには、下記(A)〜(H)の規定に合致させるべく、スラリー状の組成物の塗布量や各電極に対する圧縮圧力を適切に設定するとよい。   In order to suitably manufacture the positive electrode or the negative electrode of one aspect of the above-described preferred lithium ion secondary battery of the present invention, the coating amount of the slurry-like composition is set so as to meet the following (A) to (H) regulations: In addition, the compression pressure for each electrode may be set appropriately.

(A)正極が有する正極活物質層の空隙率が50%以下
(B)正極が有する正極活物質層の密度が2.5g/cm以上
(C)正極用集電体上に存在する一の正極活物質層の量が3mg/cm以上
(D)正極用集電体上に存在する一の正極活物質層の厚みが15μm以上
(E)負極が有する負極活物質層の空隙率が50%以下
(F)負極が有する負極活物質層の密度が1.1g/cm以上
(G)負極用集電体上に存在する一の負極活物質層の量が2mg/cm以上
(H)負極用集電体上に存在する一の負極活物質層の厚みが30μm以上
正極と負極の双方を高容量とするためには、正極用集電体上に存在する正極活物質層が前記(A)〜(D)のいずれかを満足し、かつ、負極用集電体上に存在する負極活物質層が前記(E)〜(H)のいずれかを満足すればよい。
(A) The porosity of the positive electrode active material layer included in the positive electrode is 50% or less. (B) The density of the positive electrode active material layer included in the positive electrode is 2.5 g / cm 3 or more. (C) One existing on the positive electrode current collector. (D) The thickness of one positive electrode active material layer present on the positive electrode current collector is 15 μm or more. (E) The porosity of the negative electrode active material layer included in the negative electrode is at least 3 mg / cm 2. 50% or less (F) The density of the negative electrode active material layer of the negative electrode is 1.1 g / cm 3 or more (G) The amount of one negative electrode active material layer present on the negative electrode current collector is 2 mg / cm 2 or more ( H) The thickness of one negative electrode active material layer present on the negative electrode current collector is 30 μm or more. In order to increase the capacity of both the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode active material layer present on the positive electrode current collector is The negative electrode active material layer satisfying any of the above (A) to (D) and present on the negative electrode current collector is the above (E) to Any one of (H) may be satisfied.

正極に関して、正極活物質層は前記(A)〜(D)のいずれかを満足すればよいが、前記(A)〜(D)のうち2つを満足するのが好ましく、前記(A)〜(D)のうち3つを満足するのがより好ましく、前記(A)〜(D)のすべてを満足するのがさらに好ましい。   Regarding the positive electrode, the positive electrode active material layer may satisfy any of the above (A) to (D), but preferably satisfies two of the above (A) to (D). It is more preferable to satisfy three of (D), and it is more preferable to satisfy all of the above (A) to (D).

(A)で規定する空隙率は、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましい。(A)で規定する空隙率が小さいほど、正極活物質層に成分が密に充填されていることになる。敢えて(A)で規定する空隙率の下限値を例示すると、10%、15%、20%を挙げることができる。   The porosity defined in (A) is preferably 40% or less, and more preferably 30% or less. As the porosity defined in (A) is smaller, the positive electrode active material layer is more densely filled with components. When the lower limit value of the porosity defined by (A) is exemplified, 10%, 15%, and 20% can be mentioned.

(A)で規定する空隙率は、正極活物質層に含まれる成分の質量比及び真密度、並びに、正極活物質層の質量及び体積から算出することができる。なお、本明細書で説明する他の空隙率についても同様である。   The porosity defined in (A) can be calculated from the mass ratio and true density of the components contained in the positive electrode active material layer, and the mass and volume of the positive electrode active material layer. The same applies to other void ratios described in this specification.

(B)で規定する密度は、2.6g/cm以上がより好ましく、2.7g/cm以上がさらに好ましく、2.8g/cm以上が特に好ましい。敢えて(B)で規定する密度の上限値を例示すると、3.5g/cm、4.0g/cm、4.5g/cmを挙げることができる。なお、例えば、正極活物質の1種であるLiNi5/10Co2/10Mn3/10の真密度は4.8g/cmである。 Density defined in (B) is, 2.6 g / cm 3 or more, and further preferably 2.7 g / cm 3 or more, 2.8 g / cm 3 or more is particularly preferable. Examples of the upper limit value of the density defined by (B) are 3.5 g / cm 3 , 4.0 g / cm 3 , and 4.5 g / cm 3 . For example, the true density of LiNi 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 O 2 , which is one kind of positive electrode active material, is 4.8 g / cm 3 .

(C)の「正極用集電体上に存在する一の正極活物質層の量」とは、正極用集電体に接して存在する一つの正極活物質層に関する規定であり、正極用集電体の片面1平方センチメートルの面積上に存在する正極活物質層の質量を意味する(以下、「正極の目付け量」ということがある。)。正極の目付け量は、4mg/cm以上が好ましく、5mg/cm以上がより好ましい。敢えて、正極の目付け量の上限を例示すると、30mg/cm、40mg/cm、50mg/cmを挙げることができる。 The “amount of one positive electrode active material layer present on the positive electrode current collector” in (C) is a rule relating to one positive electrode active material layer existing in contact with the positive electrode current collector. It means the mass of the positive electrode active material layer existing on an area of 1 square centimeter on one side of the electric body (hereinafter, sometimes referred to as “positive electrode weight”). The basis weight of the positive electrode is preferably 4 mg / cm 2 or more, and more preferably 5 mg / cm 2 or more. If the upper limit of the amount of positive electrode is illustrated daringly, 30 mg / cm < 2 >, 40 mg / cm < 2 >, 50 mg / cm < 2 > can be mentioned.

(D)の「正極用集電体上に存在する一の正極活物質層の厚み」とは、正極用集電体に接して存在する一つの正極活物質層に関する規定であり、正極用集電体の片面上に存在する正極活物質層の厚みを意味する(以下、単に「正極活物質層の厚み」ということがある。)。正極活物質層の厚みは、20μm以上が好ましく、30μm以上がより好ましく、50μm以上がさらに好ましい。敢えて、正極活物質層の厚みの上限を例示すると、150μm、300μm、500μmを挙げることができる。   The “thickness of one positive electrode active material layer existing on the positive electrode current collector” in (D) is a rule relating to one positive electrode active material layer existing in contact with the positive electrode current collector. It means the thickness of the positive electrode active material layer existing on one side of the electric body (hereinafter, simply referred to as “the thickness of the positive electrode active material layer”). The thickness of the positive electrode active material layer is preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and further preferably 50 μm or more. The upper limit of the thickness of the positive electrode active material layer can be exemplified by 150 μm, 300 μm, and 500 μm.

負極に関して、負極活物質層は前記(E)〜(H)のいずれかを満足すればよいが、前記(E)〜(H)のうち2つを満足するのが好ましく、前記(E)〜(H)のうち3つを満足するのがより好ましく、前記(E)〜(H)のすべてを満足するのがさらに好ましい。   Regarding the negative electrode, the negative electrode active material layer may satisfy any of the above (E) to (H), but preferably satisfies two of the above (E) to (H). It is more preferable that three of (H) are satisfied, and it is more preferable that all of the above (E) to (H) are satisfied.

(E)で規定する空隙率は、45%以下が好ましい。(E)で規定する空隙率が小さいほど、負極活物質層に成分が密に充填されていることになる。敢えて(E)で規定する空隙率の下限値を例示すると、20%、25%、30%を挙げることができる。   The porosity defined by (E) is preferably 45% or less. As the porosity defined in (E) is smaller, the negative electrode active material layer is more densely packed with components. When the lower limit value of the porosity defined by (E) is exemplified, 20%, 25%, and 30% can be mentioned.

(F)で規定する密度は、1.2g/cm以上が好ましく、1.3g/cm以上がより好ましい。敢えて(F)で規定する密度の上限値を例示すると、1.6g/cm、1.8g/cm、2.0g/cmを挙げることができる。なお、例えば、負極活物質の1種である黒鉛の真密度は2.25g/cmである。 The density defined by (F) is preferably 1.2 g / cm 3 or more, and more preferably 1.3 g / cm 3 or more. To illustrate dare the upper limit of the density specified in (F), 1.6g / cm 3 , 1.8g / cm 3, can be mentioned 2.0 g / cm 3. For example, the true density of graphite, which is one type of negative electrode active material, is 2.25 g / cm 3 .

(G)の「負極用集電体上に存在する一の負極活物質層の量」とは、負極用集電体に接して存在する一つの負極活物質層に関する規定であり、負極用集電体の片面1平方センチメートルの面積上に存在する負極活物質層の質量を意味する(以下、「負極の目付け量」ということがある。)。負極の目付け量は、3mg/cm以上が好ましく、4mg/cm以上がより好ましい。敢えて、負極の目付け量の上限を例示すると、15mg/cm、20mg/cm、30mg/cmを挙げることができる。 The “amount of one negative electrode active material layer present on the negative electrode current collector” in (G) is a rule relating to one negative electrode active material layer existing in contact with the negative electrode current collector. It means the mass of the negative electrode active material layer present on an area of 1 square centimeter on one side of the electric body (hereinafter, also referred to as “amount of negative electrode weight”). The basis weight of the negative electrode is preferably 3 mg / cm 2 or more, and more preferably 4 mg / cm 2 or more. Dare, To illustrate the upper limit of the basis weight of the negative electrode, can be given 15mg / cm 2, 20mg / cm 2, 30mg / cm 2.

(H)の「負極用集電体上に存在する一の負極活物質層の厚み」とは、負極用集電体に接して存在する一つの負極活物質層に関する規定であり、負極用集電体の片面上に存在する負極活物質層の厚みを意味する(以下、単に「負極活物質層の厚み」ということがある。)。負極活物質層の厚みは、35μm以上が好ましく、50μm以上より好ましく、60μm以上がさらに好ましい。敢えて、負極活物質層の厚みの上限を例示すると、150μm、300μm、500μmを挙げることができる。   The “thickness of one negative electrode active material layer present on the negative electrode current collector” in (H) is a rule relating to one negative electrode active material layer existing in contact with the negative electrode current collector. It means the thickness of the negative electrode active material layer existing on one side of the electric body (hereinafter, simply referred to as “the thickness of the negative electrode active material layer”). The thickness of the negative electrode active material layer is preferably 35 μm or more, more preferably 50 μm or more, and further preferably 60 μm or more. If the upper limit of the thickness of a negative electrode active material layer is illustrated dare, 150 micrometers, 300 micrometers, and 500 micrometers can be mentioned.

(セパレータ)
セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。例えば、合成樹脂製のセパレータは、単一の合成樹脂を用いた単層構造でもよいし、複数の合成樹脂の層を重ねた積層構造でもよい。
(Separator)
The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. Any known separator may be employed, such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester, polyacrylonitrile and other synthetic resins, cellulose, amylose and other polysaccharides, fibroin. And porous materials, nonwoven fabrics, woven fabrics, and the like using one or more electrical insulating materials such as natural polymers such as keratin, lignin, and suberin, and ceramics. The separator may have a multilayer structure. For example, the separator made of synthetic resin may have a single layer structure using a single synthetic resin or a laminated structure in which a plurality of synthetic resin layers are stacked.

セパレータは適切な空隙を有するものが良く、その空隙率は20%〜50%が好ましく、30%〜45%がより好ましい。また、セパレータの厚みは、5μm〜100μmの範囲が好ましく、10μm〜50μmの範囲がより好ましく、15μm〜30μmの範囲がさらに好ましい。   The separator preferably has an appropriate gap, and the porosity is preferably 20% to 50%, more preferably 30% to 45%. The thickness of the separator is preferably in the range of 5 μm to 100 μm, more preferably in the range of 10 μm to 50 μm, and still more preferably in the range of 15 μm to 30 μm.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a laminate shape can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。   The lithium ion secondary battery of this invention should just perform charging / discharging in the voltage range suitable for the kind of active material contained in an electrode.

本発明のリチウムイオン二次電池は、高レートでの充放電時にも好適に充放電可能である。   The lithium ion secondary battery of the present invention can be suitably charged / discharged even during charge / discharge at a high rate.

本発明のリチウムイオン二次電池の充電方法は、30Cレートより大きいレートで充電するのが好ましい。本発明のリチウムイオン二次電池の充電方法は40Cレート以上で充電することがより好ましく、50Cレート以上で充電することがさらに好ましく、75Cレート以上で充電することが特に好ましい。敢えて、充電レートの上限を例示すると、200Cレート、300Cレート、500Cレートを挙げることができる。   It is preferable that the charging method of the lithium ion secondary battery of the present invention is charged at a rate higher than 30C rate. The charging method of the lithium ion secondary battery of the present invention is more preferably charged at a rate of 40 C or higher, more preferably charged at a rate of 50 C or higher, and particularly preferably charged at a rate of 75 C or higher. If the upper limit of the charging rate is exemplified, a 200C rate, a 300C rate, and a 500C rate can be exemplified.

本発明のリチウムイオン二次電池の放電方法は、30Cレートより大きいレートで放電することが好ましい。本発明のチウムイオン二次電池の放電方法は40Cレート以上で放電することがより好ましく、50Cレート以上で放電することがさらに好ましく、75Cレート以上で放電することが特に好ましい。敢えて、放電レートの上限を例示すると、200Cレート、300Cレート、500Cレートを挙げることができる。   It is preferable that the discharge method of the lithium ion secondary battery of this invention discharges at a rate larger than 30C rate. The discharge method of the lithium ion secondary battery of the present invention is more preferably discharged at a rate of 40C or higher, more preferably discharged at a rate of 50C or higher, and particularly preferably discharged at a rate of 75C or higher. If the upper limit of a discharge rate is illustrated dare, a 200C rate, a 300C rate, and a 500C rate can be mentioned.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy generated by a lithium ion secondary battery for all or a part of its power source. For example, the vehicle may be an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. Examples of devices equipped with lithium ion secondary batteries include various home appliances driven by batteries such as personal computers and portable communication devices, office devices, and industrial devices in addition to vehicles. Furthermore, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation and other power system power storage devices and power smoothing devices, power supplies for ships and / or auxiliary power supply sources, aircraft, Power supply for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power supply for vehicles that do not use electricity as a power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply, You may use for the electrical storage apparatus which stores temporarily the electric power required for charge in the charging station for electric vehicles.

以上、本発明のリチウムイオン二次電池の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of the lithium ion secondary battery of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to a following example.

<電解液>
(製造例1−1)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が3.0mol/Lである製造例1−1の電解液を製造した。製造例1−1の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3で含まれる。
<Electrolyte>
(Production Example 1-1)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Production Example 1-1 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 3.0 mol / L. In the electrolytic solution of Production Example 1-1, the chain carbonate is contained at a molar ratio of 3 with respect to the lithium salt.

(製造例1−2)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.7mol/Lである製造例1−2の電解液を製造した。製造例1−2の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3.5で含まれる。
(Production Example 1-2)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Production Example 1-2 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 2.7 mol / L. In the electrolytic solution of Production Example 1-2, the chain carbonate is included at a molar ratio of 3.5 with respect to the lithium salt.

(製造例1−3)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.3mol/Lである製造例1−3の電解液を製造した。製造例1−3の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比4で含まれる。
(Production Example 1-3)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Production Example 1-3 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 2.3 mol / L. In the electrolytic solution of Production Example 1-3, the chain carbonate is included at a molar ratio of 4 with respect to the lithium salt.

(製造例1−4)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.0mol/Lである製造例1−4の電解液を製造した。製造例1−4の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比5で含まれる。
(Production Example 1-4)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Production Example 1-4 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 2.0 mol / L. In the electrolytic solution of Production Example 1-4, the chain carbonate is included at a molar ratio of 5 with respect to the lithium salt.

(製造例2−1)
ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを9:1のモル比で混合した混合溶媒に、(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.9mol/Lである製造例2−1の電解液を製造した。製造例2−1の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3で含まれる。
(Production Example 2-1)
Production Example 2 in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved in a mixed solvent in which dimethyl carbonate and diethyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1 and the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi is 2.9 mol / L 1 electrolyte was produced. In the electrolytic solution of Production Example 2-1, chain carbonate is included at a molar ratio of 3 with respect to the lithium salt.

(製造例2−2)
ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを7:1のモル比で混合した混合溶媒に、(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.9mol/Lである製造例2−2の電解液を製造した。製造例2−2の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3で含まれる。
(Production Example 2-2)
Production Example 2 in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved in a mixed solvent in which dimethyl carbonate and diethyl carbonate are mixed at a molar ratio of 7: 1 and the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi is 2.9 mol / L 2 electrolytes were produced. In the electrolytic solution of Production Example 2-2, the chain carbonate is contained in a molar ratio of 3 with respect to the lithium salt.

(製造例2−3)
ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを9:1のモル比で混合した混合溶媒に、(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.3mol/Lである製造例2−3の電解液を製造した。製造例2−3の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比4で含まれる。
(Production Example 2-3)
Production Example 2 in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved in a mixed solvent in which dimethyl carbonate and diethyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1 and the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi is 2.3 mol / L 3 electrolyte was produced. In the electrolytic solution of Production Example 2-3, the chain carbonate is included at a molar ratio of 4 with respect to the lithium salt.

(製造例3)
エチルメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.2mol/Lである製造例3の電解液を製造した。製造例3の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3.5で含まれる。
(Production Example 3)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in ethyl methyl carbonate to produce an electrolytic solution of Production Example 3 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 2.2 mol / L. In the electrolytic solution of Production Example 3, chain carbonate is included at a molar ratio of 3.5 with respect to the lithium salt.

(製造例4)
ジエチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.0mol/Lである製造例4の電解液を製造した。製造例4の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3.5で含まれる。
(Production Example 4)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in diethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Production Example 4 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 2.0 mol / L. In the electrolytic solution of Production Example 4, chain carbonate is contained at a molar ratio of 3.5 with respect to the lithium salt.

(製造例5−1)
ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートを9:1のモル比で混合した混合溶媒に、(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.9mol/Lである製造例5−1の電解液を製造した。製造例5−1の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3で含まれる。
(Production Example 5-1)
Production Example 5 in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved in a mixed solvent in which dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1, and the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi is 2.9 mol / L -1 electrolyte was produced. In the electrolytic solution of Production Example 5-1, the chain carbonate is contained in a molar ratio of 3 with respect to the lithium salt.

(製造例5−2)
ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートを9:1のモル比で混合した混合溶媒に、(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.6mol/Lである製造例5−2の電解液を製造した。製造例5−2の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比3.6で含まれる。
(Production Example 5-2)
Production Example 5 in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved in a mixed solvent in which dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1, and the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi is 2.6 mol / L. -2 electrolyte was produced. In the electrolytic solution of Production Example 5-2, the chain carbonate is included in a molar ratio of 3.6 with respect to the lithium salt.

(製造例5−3)
ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートを9:1のモル比で混合した混合溶媒に、(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が2.4mol/Lである製造例5−3の電解液を製造した。製造例5−3の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比4で含まれる。
(Production Example 5-3)
Production Example 5 in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved in a mixed solvent in which dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1, and the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi is 2.4 mol / L. -3 electrolyte was produced. In the electrolytic solution of Production Example 5-3, the chain carbonate is included at a molar ratio of 4 with respect to the lithium salt.

(比較製造例1−1)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が4.5mol/Lである比較製造例1−1の電解液を製造した。比較製造例1−1の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比1.6で含まれる。
(Comparative Production Example 1-1)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Comparative Production Example 1-1 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 4.5 mol / L. In the electrolytic solution of Comparative Production Example 1-1, the chain carbonate is included at a molar ratio of 1.6 with respect to the lithium salt.

(比較製造例1−2)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が3.9mol/Lである比較製造例1−2の電解液を製造した。比較製造例1−2の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比2で含まれる。
(Comparative Production Example 1-2)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Comparative Production Example 1-2 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 3.9 mol / L. In the electrolytic solution of Comparative Production Example 1-2, the chain carbonate is contained in a molar ratio of 2 with respect to the lithium salt.

(比較製造例1−3)
ジメチルカーボネートに(FSONLiを溶解させて、(FSONLiの濃度が1.0mol/Lである比較製造例1−3の電解液を製造した。比較製造例1−3の電解液においては、鎖状カーボネートがリチウム塩に対し、モル比11で含まれる。
(Comparative Production Example 1-3)
(FSO 2 ) 2 NLi was dissolved in dimethyl carbonate to produce an electrolytic solution of Comparative Production Example 1-3 in which the concentration of (FSO 2 ) 2 NLi was 1.0 mol / L. In the electrolytic solution of Comparative Production Example 1-3, the chain carbonate is included at a molar ratio of 11 with respect to the lithium salt.

(比較製造例2)
エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートを3:3:4の体積比で混合した混合溶媒に、電解質であるLiPFを溶解させて、LiPFの濃度が1.0mol/Lである比較製造例2の電解液を製造した。比較製造例2の電解液においては、有機溶媒が電解質に対し、モル比が概ね10で含まれる。
(Comparative Production Example 2)
Comparative production example in which LiPF 6 as an electrolyte is dissolved in a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 3: 3: 4, and the concentration of LiPF 6 is 1.0 mol / L. 2 electrolytes were produced. In the electrolytic solution of Comparative Production Example 2, the organic solvent is included at a molar ratio of about 10 with respect to the electrolyte.

(比較製造例3)
ジエチルカーボネート及びエチレンカーボネートを7:3の体積比で混合した混合溶媒に、電解質であるLiPFを溶解させて、LiPFの濃度が1.0mol/Lである比較製造例3の電解液を製造した。比較製造例3の電解液においては、有機溶媒が電解質に対し、モル比が概ね10で含まれる。
(Comparative Production Example 3)
LiPF 6 as an electrolyte is dissolved in a mixed solvent in which diethyl carbonate and ethylene carbonate are mixed at a volume ratio of 7: 3 to produce an electrolytic solution of Comparative Production Example 3 in which the concentration of LiPF 6 is 1.0 mol / L. did. In the electrolytic solution of Comparative Production Example 3, the organic solvent is included at a molar ratio of about 10 with respect to the electrolyte.

表2に製造した電解液の一覧を示す。   Table 2 shows a list of manufactured electrolytes.

表2及び以下の表における略号の意味は以下のとおりである。   The meanings of the abbreviations in Table 2 and the following tables are as follows.

LiFSA:(FSONLi
DMC:ジメチルカーボネート
EMC:エチルメチルカーボネート
DEC:ジエチルカーボネート
EC:エチレンカーボネート
LiFSA: (FSO 2 ) 2 NLi
DMC: Dimethyl carbonate EMC: Ethyl methyl carbonate DEC: Diethyl carbonate EC: Ethylene carbonate

(参考評価例1:イオン伝導度)
製造例1−1、製造例1−4、比較製造例1−1、比較製造例1−2、比較製造例1−3及び比較製造例3の電解液のイオン伝導度を以下の条件で測定した。結果を表3に示す。また、製造例1−1、製造例1−4、比較製造例1−1、比較製造例1−2及び比較製造例1−3の電解液の結果を図2にグラフで示す。
(Reference Evaluation Example 1: Ionic conductivity)
The ionic conductivity of the electrolytes of Production Example 1-1, Production Example 1-4, Comparative Production Example 1-1, Comparative Production Example 1-2, Comparative Production Example 1-3, and Comparative Production Example 3 was measured under the following conditions. did. The results are shown in Table 3. Moreover, the result of the electrolyte solution of manufacture example 1-1, manufacture example 1-4, comparative manufacture example 1-1, comparative manufacture example 1-2, and comparative manufacture example 1-3 is shown with a graph in FIG.

イオン伝導度測定条件
Ar雰囲気下、白金極を備えたセル定数既知のガラス製セルに、電解液を封入し、30℃、1kHzでのインピーダンスを測定した。インピーダンスの測定結果から、イオン伝導度を算出した。測定機器はSolartron 147055BEC(ソーラトロン社)を使用した。
Ionic conductivity measurement conditions In an Ar atmosphere, an electrolytic solution was sealed in a glass cell with a platinum constant and a known cell constant, and impedance at 30 ° C. and 1 kHz was measured. The ion conductivity was calculated from the impedance measurement result. As the measuring instrument, Solartron 147055BEC (Solartron) was used.

本発明の電解液は、いずれも好適なイオン伝導性を示した。また、図2の鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比とイオン伝導度との関係から、イオン伝導度の極大値が、鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比3〜6の範囲内にあることが示唆される。一方、有機溶媒としてECを含み、金属塩としてLiPFを含む従来の電解液は、イオン伝導度が有機溶媒/金属塩のモル比10程度で極大化し、モル比を下げるとイオン伝導度が急激に低下することが知られている。つまり、本発明の電解液は、従来の電解液に比べて、高いリチウムイオン濃度領域においても優れたイオン伝導度を有する。 All of the electrolytic solutions of the present invention exhibited suitable ionic conductivity. Further, from the relationship between the chain carbonate / lithium salt molar ratio and the ionic conductivity in FIG. 2, the maximum value of the ionic conductivity is within the range of the chain carbonate / lithium salt molar ratio of 3 to 6. It is suggested. On the other hand, the conventional electrolyte containing EC as the organic solvent and LiPF 6 as the metal salt has an ionic conductivity maximized at an organic solvent / metal salt molar ratio of about 10, and the ionic conductivity rapidly increases when the molar ratio is lowered. It is known to decline. That is, the electrolytic solution of the present invention has excellent ionic conductivity even in a high lithium ion concentration region as compared with the conventional electrolytic solution.

(参考評価例2:密度)
電解液の20℃における密度を測定した。結果を表4に示す。なお、表の空欄は未測定を意味する。
(Reference evaluation example 2: density)
The density at 20 ° C. of the electrolyte was measured. The results are shown in Table 4. The blank in the table means no measurement.

(参考評価例3:粘度)
製造例1−1、製造例1−4、比較製造例1−1、比較製造例1−2及び比較製造例1−3の電解液の粘度を以下の条件で測定した。結果を表5に示す。
(Reference Evaluation Example 3: Viscosity)
The viscosity of the electrolyte solutions of Production Example 1-1, Production Example 1-4, Comparative Production Example 1-1, Comparative Production Example 1-2, and Comparative Production Example 1-3 was measured under the following conditions. The results are shown in Table 5.

粘度測定条件
落球式粘度計(AntonPaar GmbH(アントンパール社)製 Lovis 2000 M)を用い、Ar雰囲気下、試験セルに電解液を封入し、30℃の条件下で粘度を測定した。
Viscosity measurement conditions Using a falling ball viscometer (Lovis 2000 M manufactured by Anton Paar GmbH (Anton Paar)), an electrolytic solution was sealed in a test cell under an Ar atmosphere, and the viscosity was measured at 30 ° C.

電解液の粘度が低すぎると、そのような電解液を具備するリチウムイオン二次電池が破損した際には、電解液が大量に漏れるとの懸念がある。他方、電解液の粘度が高すぎると、電解液のイオン伝導特性が低下する懸念や、リチウムイオン二次電池製造時に電極やセパレータ等への電解液の浸透性が劣るため生産性が低下する懸念がある。鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比が3〜6程度の電解液では、粘度が低すぎることもなく高すぎることもないことがわかる。   If the viscosity of the electrolytic solution is too low, there is a concern that a large amount of the electrolytic solution leaks when a lithium ion secondary battery including such an electrolytic solution is damaged. On the other hand, if the viscosity of the electrolyte is too high, the ionic conductivity of the electrolyte may decrease, and the productivity of the electrolyte may decrease due to poor permeability of the electrolyte to electrodes, separators, etc. during the manufacture of lithium ion secondary batteries. There is. It can be seen that an electrolyte having a chain carbonate / lithium salt molar ratio of about 3 to 6 does not have a too low or too high viscosity.

(参考評価例4:低温保管試験)
製造例1−1、製造例1−3、製造例1−4、比較製造例1−2及び比較製造例1−3の電解液をそれぞれ容器に入れ、不活性ガスを充填して密閉した。これらを−20℃の冷凍庫に2日間保管した。保管後に各電解液を観察した。結果を表6に示す。
(Reference Evaluation Example 4: Low temperature storage test)
The electrolytic solutions of Production Example 1-1, Production Example 1-3, Production Example 1-4, Comparative Production Example 1-2, and Comparative Production Example 1-3 were placed in containers, filled with an inert gas, and sealed. These were stored in a −20 ° C. freezer for 2 days. Each electrolyte was observed after storage. The results are shown in Table 6.

鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比の値が大きくなるほど、すなわち従来の値に近づくほど、低温で凝固しやすくなることがわかる。なお、製造例1−4の電解液は−20℃で2日間保管することで凝固したものの、従来の濃度の電解液である比較製造例1−3の電解液と比較すると、凝固しがたいといえる。   It can be seen that the larger the value of the chain carbonate / lithium salt molar ratio, that is, the closer to the conventional value, the easier it is to solidify at a low temperature. In addition, although the electrolyte solution of the manufacture example 1-4 solidified by storing at -20 degreeC for 2 days, it is hard to solidify compared with the electrolyte solution of the comparative manufacture example 1-3 which is an electrolyte solution of the conventional density | concentration. It can be said.

(参考評価例5:DSC測定)
製造例1−1の電解液をアルミニウム製のパンに入れ、該パンを密閉した。空の密閉パンを対照として、窒素雰囲気下、以下の温度プログラムで示差走査熱量分析を行った。示差走査熱量測定装置としてはRigaku DSC8230を使用した。
(Reference Evaluation Example 5: DSC measurement)
The electrolytic solution of Production Example 1-1 was put in an aluminum pan, and the pan was sealed. Using an empty sealed pan as a control, differential scanning calorimetry was performed under a nitrogen atmosphere with the following temperature program. A Rigaku DSC8230 was used as a differential scanning calorimeter.

温度プログラム
室温から70℃まで5℃/min.で昇温して10分間保持 → −120℃まで5℃/min.で降温して10分間保持 → 70℃まで3℃/min.で昇温
−120℃から70℃まで3℃/min.で昇温したときの、DSC曲線を観察した。製造例1−4の電解液、比較製造例1−3の電解液、DMCについても、同様に示差走査熱量分析を行った。図3にそれぞれのDSC曲線の重ね書きを示す。
Temperature program 5 ° C / min. And kept for 10 minutes → 5 ° C / min. The temperature is lowered and held for 10 minutes → up to 70 ° C. at 3 ° C./min. Temperature rise from −120 ° C. to 70 ° C. at 3 ° C./min. The DSC curve was observed when the temperature was raised at. Differential scanning calorimetry was similarly performed on the electrolytic solution of Production Example 1-4, the electrolytic solution of Comparative Production Example 1-3, and DMC. FIG. 3 shows the overwriting of each DSC curve.

図3のDMC、及び、比較製造例1−3の電解液のDSC曲線からは、0〜10℃付近に融解ピークが観察された。他方、製造例1−1及び製造例1−4のDSC曲線からは、融解ピークが明確に観察されなかった。この結果は、鎖状カーボネート/リチウム塩のモル比が3〜6程度の電解液が低温環境下で凝固や結晶化をされ難いことを示唆している。そのため、本発明の電解液は、低温環境下において、イオン伝導度の低下をある程度抑制できると推察される。なお、本発明の電解液において、低温環境下での使用を重視する場合は、鎖状カーボネートとして融点が4℃付近のDMCのみではなく、融点が−55℃付近のEMCや融点が−43℃付近のDECを併用することが好ましい。   From the DSC curve of the DMC of FIG. 3 and the electrolyte solution of Comparative Production Example 1-3, a melting peak was observed around 0 to 10 ° C. On the other hand, no melting peak was clearly observed from the DSC curves of Production Example 1-1 and Production Example 1-4. This result suggests that an electrolytic solution having a chain carbonate / lithium salt molar ratio of about 3 to 6 is hardly solidified or crystallized in a low temperature environment. Therefore, it is speculated that the electrolytic solution of the present invention can suppress a decrease in ionic conductivity to some extent in a low temperature environment. In the electrolytic solution of the present invention, when importance is attached to use in a low temperature environment, not only DMC having a melting point of about 4 ° C. but also EMC having a melting point of about −55 ° C. or a melting point of −43 ° C. as a chain carbonate. It is preferable to use a nearby DEC in combination.

(参考評価例6:DSC測定<2>)
製造例2−3の電解液をアルミニウム製のパンに入れ、該パンを密閉した。空の密閉パンを対照として、窒素雰囲気下、以下の温度プログラムで示差走査熱量分析を行った。示差走査熱量測定装置としてはDSC Q2000(TAインスツルメント製)を使用した。
温度プログラム
室温から−75℃まで5℃/min.で降温して10分間保持 → 70℃まで5℃/min.で昇温
(Reference Evaluation Example 6: DSC measurement <2>)
The electrolytic solution of Production Example 2-3 was put in an aluminum pan, and the pan was sealed. Using an empty sealed pan as a control, differential scanning calorimetry was performed under a nitrogen atmosphere with the following temperature program. As the differential scanning calorimeter, DSC Q2000 (manufactured by TA Instruments) was used.
Temperature program 5 ° C / min. From room temperature to -75 ° C. The temperature is lowered and held for 10 minutes → 5 ° C / min. Temperature rise at

−75℃から70℃まで5℃/min.で昇温したときの、DSC曲線を観察した。製造例5−3の電解液、比較製造例2の電解液についても、同様に示差走査熱量分析を行った。図4にそれぞれのDSC曲線の重ね書きを示す。   From -75 ° C to 70 ° C, 5 ° C / min. The DSC curve was observed when the temperature was raised at. The differential scanning calorimetry was similarly performed on the electrolytic solution of Production Example 5-3 and the electrolytic solution of Comparative Production Example 2. FIG. 4 shows the overwriting of each DSC curve.

図4において、比較製造例2の電解液のDSC曲線からは、−50〜−20℃付近に融点に由来すると推定される吸熱ピークが観察された。他方、製造例2−3及び製造例5−3のDSC曲線からは、吸熱ピークが観察されなかった。鎖状カーボネートを併用した本発明の電解液においても、低温環境下で凝固や結晶化がされ難いことが裏付けられた。したがって、本発明の電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、著しい低温条件下であっても好適に作動すると推測される。   In FIG. 4, from the DSC curve of the electrolytic solution of Comparative Production Example 2, an endothermic peak presumed to be derived from the melting point was observed around −50 to −20 ° C. On the other hand, no endothermic peak was observed from the DSC curves of Production Example 2-3 and Production Example 5-3. It was confirmed that the electrolytic solution of the present invention combined with a chain carbonate is hardly solidified or crystallized in a low temperature environment. Therefore, the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution of the present invention is presumed to operate suitably even under extremely low temperature conditions.

(実施例1)
製造例5−2の電解液を用いた実施例1のリチウムイオン二次電池を以下のとおり製造した。
Example 1
A lithium ion secondary battery of Example 1 using the electrolytic solution of Production Example 5-2 was produced as follows.

(正極の作製)
正極活物質であるLiNi0.5Co0.35Mn0.15で表されるリチウム含有金属酸化物90質量部、導電助剤であるアセチレンブラック5質量部、黒鉛3質量部、および結着剤であるポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと称す。)2質量部を混合した。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと称す。)に分散させて、スラリーを作製した。正極用集電体として厚み15μmのJIS A1000番系に該当するアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面の片面に、ドクターブレードを用いて上記スラリーが膜状になるように塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥することでNMPを揮発により除去し、正極活物質層が形成されたアルミニウム箔を得た。この正極活物質層が形成されたアルミニウム箔を正極とした。正極活物質層の密度は2.7g/cmであった。正極活物質層の空隙率は38%であった。正極の目付け量は5.6mg/cmであり、正極活物質層の厚みは20μmであった。
(Preparation of positive electrode)
90 parts by mass of a lithium-containing metal oxide represented by LiNi 0.5 Co 0.35 Mn 0.15 O 2 which is a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black which is a conductive additive, 3 parts by mass of graphite, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) as an adhesive was mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) to prepare a slurry. An aluminum foil corresponding to JIS A1000 series having a thickness of 15 μm was prepared as a positive electrode current collector. The slurry was applied on one surface of the aluminum foil using a doctor blade so that the slurry became a film. The aluminum foil coated with the slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes to remove NMP by volatilization to obtain an aluminum foil on which the positive electrode active material layer was formed. The aluminum foil on which this positive electrode active material layer was formed was used as the positive electrode. The density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 . The porosity of the positive electrode active material layer was 38%. The basis weight of the positive electrode was 5.6 mg / cm 2 , and the thickness of the positive electrode active material layer was 20 μm.

正極活物質層の空隙率は、正極活物質層の見かけの体積から、正極活物質層に含まれる各成分の配合量及び真密度から算出した各成分の理論上の体積の和を減じた値を、正極活物質層の見かけの体積で除して求めた。   The porosity of the positive electrode active material layer is a value obtained by subtracting the theoretical volume of each component calculated from the blending amount and true density of each component contained in the positive electrode active material layer from the apparent volume of the positive electrode active material layer. Was divided by the apparent volume of the positive electrode active material layer.

正極活物質層の見かけの体積は、下記の式より算出した。   The apparent volume of the positive electrode active material layer was calculated from the following formula.

正極活物質層の見かけの体積=正極活物質層の実測厚み×正極活物質層の形成された面の面積   Apparent volume of positive electrode active material layer = actual thickness of positive electrode active material layer × area of surface on which positive electrode active material layer is formed

正極活物質層の各成分の理論上の体積の和は下記の式より計算した。
正極活物質層の各成分の理論上の体積の和=LiNi0.5Co0.35Mn0.15の質量÷LiNi0.5Co0.35Mn0.15の真密度+アセチレンブラックの質量÷アセチレンブラックの真密度+黒鉛の質量÷黒鉛の真密度+PVDFの質量÷PVDFの真密度
The sum of theoretical volumes of each component of the positive electrode active material layer was calculated from the following formula.
True density of the positive electrode active mass of the sum = LiNi 0.5 Co 0.35 Mn 0.15 O 2 of the volume of the theoretical for each component of the material layer ÷ LiNi 0.5 Co 0.35 Mn 0.15 O 2 + Mass of acetylene black ÷ true density of acetylene black + mass of graphite ÷ true density of graphite + mass of PVDF ÷ true density of PVDF

LiNi0.5Co0.35Mn0.15の真密度は4.7g/cm、アセチレンブラックの真密度は1.3g/cm、黒鉛の真密度は、2.2g/cm、PVDFの真密度は1.7g/cmとして計算した。 The true density of LiNi 0.5 Co 0.35 Mn 0.15 O 2 is 4.7 g / cm 3 , the true density of acetylene black is 1.3 g / cm 3 , and the true density of graphite is 2.2 g / cm 3. The true density of PVDF was calculated as 1.7 g / cm 3 .

(負極の作製)
負極活物質である球状黒鉛98質量部、並びに結着剤であるスチレンブタジエンゴム1質量部及びカルボキシメチルセルロース1質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、スラリーを作製した。負極用集電体として厚み10μmの銅箔を準備した。この銅箔の表面の片面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥して水を除去し、その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で120℃、6時間加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔を得た。負極活物質層の密度は1.1g/cmであった。負極活物質層の空隙率は49%であった。負極の目付け量は4.2mg/cmであり、負極活物質層の厚みは37μmであった。
(Preparation of negative electrode)
98 parts by mass of spherical graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of styrene butadiene rubber as a binder, and 1 part by mass of carboxymethyl cellulose were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a slurry. A copper foil having a thickness of 10 μm was prepared as a negative electrode current collector. The slurry was applied in a film form on one surface of the copper foil using a doctor blade. The copper foil coated with the slurry was dried to remove water, and then the copper foil was pressed to obtain a bonded product. The obtained joined product was heat-dried at 120 ° C. for 6 hours with a vacuum dryer to obtain a copper foil having a negative electrode active material layer formed thereon. The density of the negative electrode active material layer was 1.1 g / cm 3 . The porosity of the negative electrode active material layer was 49%. The basis weight of the negative electrode was 4.2 mg / cm 2 , and the thickness of the negative electrode active material layer was 37 μm.

負極活物質層の空隙率は正極活物質層の空隙率の算出方法と同様にして算出した。天然黒鉛の真密度は2.2g/cm、スチレンブタジエンゴムの真密度は1.6g/cm、カルボキシメチルセルロースの真密度は1.0g/cmとして用いた。 The porosity of the negative electrode active material layer was calculated in the same manner as the method for calculating the porosity of the positive electrode active material layer. The true density of natural graphite was 2.2 g / cm 3 , the true density of styrene butadiene rubber was 1.6 g / cm 3 , and the true density of carboxymethylcellulose was 1.0 g / cm 3 .

(セパレータ)
セパレータとして、厚さ20μm、空隙率45%のセラミックコート付きのポリオレフィン製多孔質膜を準備した。
(Separator)
A polyolefin porous membrane with a ceramic coat having a thickness of 20 μm and a porosity of 45% was prepared as a separator.

(ラミネート型リチウムイオン二次電池)
正極と負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに製造例5−2の電解液を注入した。残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたリチウムイオン二次電池を得た。この電池を実施例1のリチウムイオン二次電池とした。なお、実施例1のリチウムイオン二次電池の電池容量は5mAhであった。
(Laminated lithium ion secondary battery)
A separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a set of two laminated films, and the three sides were sealed. Then, the electrolytic solution of Production Example 5-2 was injected into the bag-like laminated film. By sealing the remaining one side, a lithium ion secondary battery in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolyte solution were sealed was obtained. This battery was used as the lithium ion secondary battery of Example 1. The battery capacity of the lithium ion secondary battery of Example 1 was 5 mAh.

実施例1のリチウムイオン二次電池において、正極において正極用端子が正極用集電体に超音波溶接されており、負極において負極用端子が負極用集電体に超音波溶接されていた。正極用端子及び負極用端子はその一部がリチウムイオン二次電池の外側に延出していた。   In the lithium ion secondary battery of Example 1, the positive electrode terminal was ultrasonically welded to the positive electrode current collector in the positive electrode, and the negative electrode terminal was ultrasonically welded to the negative electrode current collector in the negative electrode. Part of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal extended to the outside of the lithium ion secondary battery.

図5に、実施例1のリチウムイオン二次電池の正極を説明する模式図を示す。正極51において、正極用集電体1に正極活物質層2が配置され、正極用集電体1に正極用端子3が接触面41で接触している。この時、接触面41は超音波溶接されていた。   In FIG. 5, the schematic diagram explaining the positive electrode of the lithium ion secondary battery of Example 1 is shown. In the positive electrode 51, the positive electrode active material layer 2 is disposed on the positive electrode current collector 1, and the positive electrode terminal 3 is in contact with the positive electrode current collector 1 at the contact surface 41. At this time, the contact surface 41 was ultrasonically welded.

正極用端子は、アルミニウム製であり、幅5mm長さ60mm厚み0.1mmの短冊形状であった。実施例1のリチウムイオン二次電池では、正極活物質層配置部の面積が750mmで、正極活物質層未配置部の面積が300mmであった。 The positive electrode terminal was made of aluminum and had a strip shape with a width of 5 mm, a length of 60 mm, and a thickness of 0.1 mm. In the lithium ion secondary battery of Example 1, the area of the positive electrode active material layer arrangement part was 750 mm 2 and the area of the positive electrode active material layer non-arrangement part was 300 mm 2 .

実施例1のリチウムイオン二次電池において、正極接触面積は12mmであった。実施例1のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積は2400mm/Ahであり、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は4%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 1, the positive electrode contact area was 12 mm 2 . In the lithium ion secondary battery of Example 1, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity was 2400 mm 2 / Ah, and the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 4%.

負極用端子は、ニッケル製であり、幅5mm長さ60mm厚み0.1mmの短冊形状であった。実施例1のリチウムイオン二次電池において、負極活物質層配置部の面積が864mmで、負極活物質層未配置部の面積が320mmであった。 The negative electrode terminal was made of nickel and had a strip shape with a width of 5 mm, a length of 60 mm, and a thickness of 0.1 mm. In the lithium ion secondary battery of Example 1, the area of the negative electrode active material layer arrangement part was 864 mm 2 and the area of the negative electrode active material layer non-arrangement part was 320 mm 2 .

実施例1のリチウムイオン二次電池において、負極接触面積は12mmであった。実施例1のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する負極接触面積は2400mm/Ahであり、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は3.75%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 1, the negative electrode contact area was 12 mm 2 . In the lithium ion secondary battery of Example 1, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity was 2400 mm 2 / Ah, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 3.75%.

(実施例2)
正極用端子及び負極用端子の溶接方向を変えて、正極接触面積及び負極接触面積を下記とした以外は、実施例1のリチウムイオン二次電池と同様にして、実施例2のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 2)
The lithium ion secondary of Example 2 was changed in the same manner as the lithium ion secondary battery of Example 1, except that the welding direction of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal was changed and the positive electrode contact area and the negative electrode contact area were as follows. A battery was manufactured.

図6に、実施例2のリチウムイオン二次電池の正極を説明する模式図を示す。正極52において、正極用集電体1に正極活物質層2が配置され、正極用集電体1に正極用端子3が接触面42で接触している。この時、接触面42は超音波溶接されていた。   In FIG. 6, the schematic diagram explaining the positive electrode of the lithium ion secondary battery of Example 2 is shown. In the positive electrode 52, the positive electrode active material layer 2 is disposed on the positive electrode current collector 1, and the positive electrode terminal 3 is in contact with the positive electrode current collector 1 on the contact surface 42. At this time, the contact surface 42 was ultrasonically welded.

実施例2のリチウムイオン二次電池において、正極接触面積は72mmであった。実施例2のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積は14400mm/Ahであり、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は24%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 2, the positive electrode contact area was 72 mm 2 . In the lithium ion secondary battery of Example 2, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity was 14400 mm 2 / Ah, and the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 24%.

実施例2のリチウムイオン二次電池の負極接触面積は72mmであった。実施例2のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する負極接触面積は14400mm/Ahであり、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は22.5%であった。 The negative electrode contact area of the lithium ion secondary battery of Example 2 was 72 mm 2 . In the lithium ion secondary battery of Example 2, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity was 14400 mm 2 / Ah, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 22.5%.

(比較例1)
電解液として、比較製造例2の電解液を用いた以外は、実施例1のリチウムイオン二次電池と同様にして、比較例1のリチウムイオン二次電池を製造した。比較例1のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積は2400mm/Ahであり、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は4%であった。
(Comparative Example 1)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as the lithium ion secondary battery of Example 1 except that the electrolytic solution of Comparative Production Example 2 was used as the electrolytic solution. In the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity was 2400 mm 2 / Ah, and the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 4%.

また、比較例1のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する負極接触面積は2400mm/Ahであり、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は3.75%であった。 In the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity was 2400 mm 2 / Ah, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 3.75%. .

(比較例2)
電解液として、比較製造例2の電解液を用いた以外は、実施例2のリチウムイオン二次電池と同様にして、比較例2のリチウムイオン二次電池を製造した。比較例2のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積は14400mm/Ahであり、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は24%であった。
(Comparative Example 2)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as the lithium ion secondary battery of Example 2 except that the electrolyte solution of Comparative Production Example 2 was used as the electrolytic solution. In the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity was 14400 mm 2 / Ah, and the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 24%.

また、比較例2のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する負極接触面積は、14400mm/Ahであり、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は22.5%であった。 In the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity was 14400 mm 2 / Ah, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 22.5%. It was.

(実施例3)
(捲回型角形リチウムイオン二次電池)
(正極の作製)
正極活物質であるLiNi0.5Co0.35Mn0.15で表されるリチウム含有金属酸化物90質量部、導電助剤であるアセチレンブラック5質量部、黒鉛3質量部、および結着剤であるPVDF2質量部を混合した。この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した。正極用集電体として厚み15μmのJIS A1000番系に該当するアルミニウム箔を準備した。
(Example 3)
(Wind-type prismatic lithium-ion secondary battery)
(Preparation of positive electrode)
90 parts by mass of a lithium-containing metal oxide represented by LiNi 0.5 Co 0.35 Mn 0.15 O 2 which is a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black which is a conductive additive, 3 parts by mass of graphite, 2 parts by mass of PVDF which is an adhesive was mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. An aluminum foil corresponding to JIS A1000 series having a thickness of 15 μm was prepared as a positive electrode current collector.

正極活物質層用スラリーをアルミニウム箔の両面に塗布した。この時、集電体の幅方向の両側に正極活物質層スラリーの未塗布部分を設けた。この未塗布部分が、最終的に正極活物質層未配置部となる。これを乾燥してシート状の実施例3の正極を得た。実施例3の正極において、正極活物質層の密度は2.7g/cmであり、正極活物質層の空隙率は38%であり、正極の目付け量は片面で5.6mg/cm、両面で11.2mg/cmであり、正極活物質層の厚みは片面20μmであった。 The slurry for positive electrode active material layer was apply | coated to both surfaces of the aluminum foil. At this time, uncoated portions of the positive electrode active material layer slurry were provided on both sides in the width direction of the current collector. This uncoated portion finally becomes the positive electrode active material layer non-arranged portion. This was dried to obtain a sheet-like positive electrode of Example 3. In the positive electrode of Example 3, the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 , the porosity of the positive electrode active material layer was 38%, and the basis weight of the positive electrode was 5.6 mg / cm 2 on one side, The thickness was 11.2 mg / cm 2 on both sides, and the thickness of the positive electrode active material layer was 20 μm on one side.

(負極の作製)
負極活物質である球状黒鉛98質量部、並びに結着剤であるスチレンブタジエンゴム1質量部及びカルボキシメチルセルロース1質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、負極活物質層用スラリーを作製した。負極用集電体として厚み10μmの銅箔を準備した。
(Preparation of negative electrode)
98 parts by mass of spherical graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of styrene butadiene rubber as a binder, and 1 part by mass of carboxymethyl cellulose were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a negative electrode active material layer slurry. A copper foil having a thickness of 10 μm was prepared as a negative electrode current collector.

銅箔の両面に負極活物質層スラリーを塗布した。この時、銅箔の幅方向の両側に負極活物質層スラリーの未塗布部分を設けた。この未塗布部分が、最終的に負極活物質層未配置部となる。これを乾燥して実施例3の負極を得た。実施例3の負極において、負極活物質層の密度は1.1g/cmであり、負極活物質層の空隙率は49%であり、負極の目付け量は、片面で4.2mg/cm、両面で8.4mg/cmであり、負極活物質層の厚みは片面37μmであった。 The negative electrode active material layer slurry was applied to both sides of the copper foil. At this time, uncoated portions of the negative electrode active material layer slurry were provided on both sides in the width direction of the copper foil. This uncoated portion finally becomes the negative electrode active material layer non-arranged portion. This was dried to obtain the negative electrode of Example 3. In the negative electrode of Example 3, the density of the negative electrode active material layer was 1.1 g / cm 3 , the porosity of the negative electrode active material layer was 49%, and the basis weight of the negative electrode was 4.2 mg / cm 2 on one side. a 8.4 mg / cm 2 on both sides, the thickness of the negative electrode active material layer on one surface was 37 [mu] m.

実施例3の正極と実施例3の負極との間にセパレータを挟み、30回捲回して極板群を作製した。この極板群の正極の正極活物質層未配置部に、正極用端子を超音波溶接機を用いて溶接した。この正極用端子は、アルミニウム製の幅7mm、厚み1.5mm、長さ35mmの短冊形状であり、一端が事前にアルミニウム製の蓋に溶接され、蓋と一体化されたものであった。後述するが、アルミニウム製の蓋は、極板群を入れる容器である缶の蓋となる。また、同様に、この極板群の負極の負極活物質層未配置部に、負極用端子を超音波溶接機を用いて溶接した。負極用端子は、銅製の幅7mm、厚み1.5mm、長さ35mmの短冊形状であり、一端が事前にアルミニウム製の蓋に溶接され、蓋と一体化されたものであった。各端子が溶接された極板群を角形のアルミニウム製の缶の中に入れ、蓋と缶の嵌合部をレーザー溶接機を用いて溶接した。缶内に製造例5−2の電解液を注入し、実施例3のリチウムイオン二次電池を作製した。実施例3のリチウムイオン二次電池の電池容量は4.3Ahであった。   A separator was sandwiched between the positive electrode of Example 3 and the negative electrode of Example 3, and wound 30 times to produce an electrode plate group. A positive electrode terminal was welded to the positive electrode active material layer non-arranged portion of the positive electrode group using an ultrasonic welding machine. This positive electrode terminal had a strip shape with a width of 7 mm, a thickness of 1.5 mm, and a length of 35 mm made of aluminum, and one end was previously welded to an aluminum lid and integrated with the lid. As will be described later, the aluminum lid serves as a lid for a can, which is a container for holding the electrode plate group. Similarly, a negative electrode terminal was welded to the negative electrode active material layer non-arranged portion of this negative electrode group using an ultrasonic welding machine. The negative electrode terminal had a strip shape with a copper width of 7 mm, a thickness of 1.5 mm, and a length of 35 mm, and one end was previously welded to an aluminum lid and integrated with the lid. The electrode plate group to which each terminal was welded was placed in a square aluminum can, and the fitting portion between the lid and the can was welded using a laser welding machine. The electrolytic solution of Production Example 5-2 was injected into the can, and a lithium ion secondary battery of Example 3 was produced. The battery capacity of the lithium ion secondary battery of Example 3 was 4.3 Ah.

実施例3のリチウムイオン二次電池において、正極活物質層未配置部の面積が正極全体で56322mmであった。実施例3のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積は388.5mm/Ahであり、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は2.97%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 3, the area of the positive electrode active material layer non-arranged part was 56322 mm 2 in the whole positive electrode. In the lithium ion secondary battery of Example 3, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity was 388.5 mm 2 / Ah, and the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 2.97%. .

実施例3のリチウムイオン二次電池において、負極活物質層未配置部の面積が負極全体で56787.5mmであった。実施例3のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する負極接触面積は401.4mm/Ahであり、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は3.04%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 3, the area of the negative electrode active material layer non-arranged part was 56787.5 mm 2 in the whole negative electrode. In the lithium ion secondary battery of Example 3, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity was 401.4 mm 2 / Ah, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 3.04%. .

(実施例4)
実施例3の正極と、実施例3の負極と、の間にセパレータを挟み、27回捲回して電極群を作製した以外は、実施例3のリチウムイオン二次電池と同様にして、実施例4のリチウムイオン二次電池を作製した。実施例4のリチウムイオン二次電池の電池容量は3.9Ahであった。
Example 4
An example was obtained in the same manner as the lithium ion secondary battery of Example 3, except that a separator was sandwiched between the positive electrode of Example 3 and the negative electrode of Example 3, and the electrode group was produced by winding 27 times. No. 4 lithium ion secondary battery was produced. The battery capacity of the lithium ion secondary battery of Example 4 was 3.9 Ah.

実施例4のリチウムイオン二次電池において、正極活物質層未配置部の面積が正極全体で50418.0mmであった。実施例4のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積は385.5mm/Ahであり、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は2.98%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 4, the area of the positive electrode active material layer non-arranged part was 50418.0 mm 2 for the entire positive electrode. In the lithium ion secondary battery of Example 4, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity was 385.5 mm 2 / Ah, and the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 2.98%. .

実施例4のリチウムイオン二次電池において、負極活物質層未配置部の面積が負極全体で51047.5mmであった。実施例4のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する負極接触面積は399.8mm/Ahであり、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は3.05%であった。 In the lithium ion secondary battery of Example 4, the area of the negative electrode active material layer non-arranged part was 51047.5 mm 2 for the entire negative electrode. In the lithium ion secondary battery of Example 4, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity was 399.8 mm 2 / Ah, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 3.05% .

(実施例5)
(積層型角形リチウムイオン二次電池)
(正極の作製)
正極活物質であるLiNi0.5Co0.2Mn0.3で表されるリチウム含有金属酸化物94質量部、導電助剤であるアセチレンブラック3質量部、および結着剤であるPVDF3質量部を混合した。この混合物を適量のNMPに分散させて、正極活物質層用スラリーを作製した。正極用集電体として厚み15μmのJIS A1000番系に該当するアルミニウム箔を準備した。
(Example 5)
(Stacked prismatic lithium-ion secondary battery)
(Preparation of positive electrode)
94 parts by mass of a lithium-containing metal oxide represented by LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as a positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and PVDF3 as a binder Mass parts were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of NMP to prepare a positive electrode active material layer slurry. An aluminum foil corresponding to JIS A1000 series having a thickness of 15 μm was prepared as a positive electrode current collector.

正極活物質層用スラリーをアルミニウム箔の両面に塗布した。これを乾燥して実施例5の正極を得ることができる。実施例5の正極において、正極活物質層の密度は3.0g/cmであり、正極活物質層の空隙率は26%であり、正極の目付け量は、片面で18.2mg/cm、両面で36.4mg/cmであり、正極活物質層の厚みは片面60μmであった。 The slurry for positive electrode active material layer was apply | coated to both surfaces of the aluminum foil. This can be dried to obtain the positive electrode of Example 5. In the positive electrode of Example 5, the density of the positive electrode active material layer is 3.0 g / cm 3 , the porosity of the positive electrode active material layer is 26%, and the basis weight of the positive electrode is 18.2 mg / cm 2 on one side. The thickness of both surfaces was 36.4 mg / cm 2 , and the thickness of the positive electrode active material layer was 60 μm on one side.

(負極の作製)
負極活物質である球状黒鉛98質量部、並びに結着剤であるスチレンブタジエンゴム1質量部及びカルボキシメチルセルロース1質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、負極活物質層用スラリーを作製した。負極用集電体として厚み10μmの銅箔を準備した。
(Preparation of negative electrode)
98 parts by mass of spherical graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of styrene butadiene rubber as a binder, and 1 part by mass of carboxymethyl cellulose were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a negative electrode active material layer slurry. A copper foil having a thickness of 10 μm was prepared as a negative electrode current collector.

銅箔の両面に負極活物質層スラリーを塗布した。これを乾燥して実施例5の負極を得ることができる。実施例5の負極において、負極活物質層の密度は1.3g/cmであり、負極活物質層の空隙率は30%であり、負極の目付け量は片面で9.7mg/cm、両面で19.4mg/cmであり、負極活物質層の厚みは片面73μmであった。 The negative electrode active material layer slurry was applied to both sides of the copper foil. This can be dried to obtain the negative electrode of Example 5. In the negative electrode of Example 5, the density of the negative electrode active material layer was 1.3 g / cm 3 , the porosity of the negative electrode active material layer was 30%, and the basis weight of the negative electrode was 9.7 mg / cm 2 on one side, The thickness was 19.4 mg / cm 2 on both sides, and the thickness of the negative electrode active material layer was 73 μm on one side.

実施例5の正極66枚および実施例5の負極67枚を用い、間にセパレータを介在させて積層した極板群を作製した。この極板群の正極の正極活物質層未配置部に、正極用端子を超音波溶接機を用いて溶接した。この正極用端子は、アルミニウム製の幅20mm、厚み1.5mm、長さ44mmの短冊形状であり、一端が事前にアルミニウム製の蓋に溶接され、蓋と一体化されたものであった。後述するが、アルミニウム製の蓋は、極板群を入れる容器である缶の蓋となる。また、同様に、この極板群の負極の負極活物質層未配置部に、負極用端子を超音波溶接機を用いて溶接した。負極用端子は、銅製の幅20mm、厚み1.5mm、長さ44mmの短冊形状であり、一端が事前にアルミニウム製の蓋に溶接され、蓋と一体化されたものであった。各端子が溶接された極板群を、角形のアルミニウム製の缶の中に入れ、蓋と缶の嵌合部をレーザー溶接機を用いて溶接した。   An electrode plate group was produced by using 66 positive electrodes of Example 5 and 67 negative electrodes of Example 5 and laminating them with a separator interposed therebetween. A positive electrode terminal was welded to the positive electrode active material layer non-arranged portion of the positive electrode group using an ultrasonic welding machine. The positive electrode terminal had a strip shape made of aluminum having a width of 20 mm, a thickness of 1.5 mm, and a length of 44 mm, and one end was previously welded to an aluminum lid and integrated with the lid. As will be described later, the aluminum lid serves as a lid for a can, which is a container for holding the electrode plate group. Similarly, a negative electrode terminal was welded to the negative electrode active material layer non-arranged portion of this negative electrode group using an ultrasonic welding machine. The negative electrode terminal had a strip shape with a width of 20 mm, a thickness of 1.5 mm, and a length of 44 mm made of copper, and one end was previously welded to an aluminum lid and integrated with the lid. The electrode plate group to which each terminal was welded was put into a square aluminum can, and the fitting portion between the lid and the can was welded using a laser welding machine.

缶内に製造例5−2の電解液を注入し、実施例5のリチウムイオン二次電池を作製できる。実施例5のリチウムイオン二次電池の電池容量は45Ahと想定される。   The lithium ion secondary battery of Example 5 can be manufactured by injecting the electrolytic solution of Production Example 5-2 into the can. The battery capacity of the lithium ion secondary battery of Example 5 is assumed to be 45 Ah.

実施例5の正極において、正極活物質層未配置部の面積が正極全体で891mmであった。実施例5の正極において、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は51.85%であった。なお、実施例5の正極において、電池容量に対する正極接触面積は10.3mm/Ahと想定される。 In the positive electrode of Example 5, the area of the positive electrode active material layer non-arranged part was 891 mm 2 for the entire positive electrode. In the positive electrode of Example 5, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 51.85%. In the positive electrode of Example 5, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity is assumed to be 10.3 mm 2 / Ah.

実施例5の負極において、負極活物質層未配置部の面積が負極全体で767.8mmであった。実施例5の負極において、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は34.9%であった。なお、実施例5の負極において、電池容量に対する負極接触面積は6.0mm/Ahと想定される。 In the negative electrode of Example 5, the area of the negative electrode active material layer non-arranged part was 767.8 mm 2 as a whole. In the negative electrode of Example 5, the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 34.9%. In the negative electrode of Example 5, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is assumed to be 6.0 mm 2 / Ah.

(実施例6)
正極活物質をLiNi0.5Co0.35Mn0.15、とした以外は、実施例5の正極と同様にして、実施例6の正極を作製した。実施例6の正極において、正極活物質層の密度は3.0g/cmであり、正極活物質層の空隙率は26%であり、正極の目付け量は、片面で18.2mg/cm、両面で36.4mg/cmであり、正極活物質層の厚みは片面60μmであった。
(Example 6)
A positive electrode of Example 6 was produced in the same manner as the positive electrode of Example 5 except that the positive electrode active material was LiNi 0.5 Co 0.35 Mn 0.15 O 2 . In the positive electrode of Example 6, the density of the positive electrode active material layer is 3.0 g / cm 3 , the porosity of the positive electrode active material layer is 26%, and the basis weight of the positive electrode is 18.2 mg / cm 2 on one side. The thickness of both surfaces was 36.4 mg / cm 2 , and the thickness of the positive electrode active material layer was 60 μm on one side.

負極の目付け量を片面10.5mg/cm、両面で21.0mg/cmとし、負極活物質層の厚みを片面82μmにした以外は、実施例5と同様にして実施例6の負極を作製した。実施例6の負極において、負極活物質層の密度は1.3g/cmであり、負極活物質層の空隙率は30%であった。 The negative electrode of the basis weight of the single-sided 10.5 mg / cm 2, and 21.0 mg / cm 2 on both sides, except that the thickness of the negative electrode active material layer was on one side 82 .mu.m, the negative electrode of Example 6 in the same manner as in Example 5 Produced. In the negative electrode of Example 6, the density of the negative electrode active material layer was 1.3 g / cm 3 , and the porosity of the negative electrode active material layer was 30%.

実施例6の正極68枚および実施例6の負極69枚を用いて電極を積層して極板群を作成した以外は、実施例5のリチウムイオン二次電池と同様にして、実施例6のリチウムイオン二次電池を得ることができる。実施例6のリチウムイオン二次電池の電池容量は45Ahと想定される。   Except that a positive electrode group was prepared by stacking electrodes using 68 positive electrodes of Example 6 and 69 negative electrodes of Example 6, a lithium ion secondary battery of Example 5 was used. A lithium ion secondary battery can be obtained. The battery capacity of the lithium ion secondary battery of Example 6 is assumed to be 45 Ah.

実施例6の正極において、正極活物質層未配置部の面積が正極全体で891mmであった。実施例6の正極において、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合は53.42%であった。なお、実施例6の正極において、電池容量に対する正極接触面積は10.6mm/Ahと想定される。 In the positive electrode of Example 6, the area of the positive electrode active material layer non-arranged part was 891 mm 2 for the entire positive electrode. In the positive electrode of Example 6, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion was 53.42%. In the positive electrode of Example 6, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity is assumed to be 10.6 mm 2 / Ah.

実施例6の負極において、負極活物質層未配置部の面積が負極全体で767.8mmであった。実施例6の負極において、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合は35.95%であった。なお、実施例6の負極において、電池容量に対する負極接触面積は6.1mm/Ahと想定される。 In the negative electrode of Example 6, the total area of the negative electrode active material layer non-arranged part was 767.8 mm 2 . In the negative electrode of Example 6, the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion was 35.95%. In the negative electrode of Example 6, the negative electrode contact area with respect to the battery capacity is assumed to be 6.1 mm 2 / Ah.

表7に、実施例1〜4及び比較例1〜2のリチウムイオン二次電池の仕様、並びに実施例5〜6のリチウムイオン二次電池の想定される仕様をまとめて示す。   In Table 7, the specification of the lithium ion secondary battery of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2 and the specification assumed of the lithium ion secondary battery of Examples 5-6 are shown collectively.

<リチウムイオン二次電池のレート特性評価>
(評価例1;放電持続時間測定)
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間測定を行なった。各リチウムイオン二次電池を1Cレートで電圧4.1Vまで充電を行った。ここで、1Cとは一定電流において1時間で電池を完全充電又は完全放電させるために要する電流値を意味する。電圧4.1Vの各リチウムイオン二次電池に対し、カットオフ電圧である電圧3Vまで、25℃で、1Cレート、5Cレート、10Cレート、15Cレート、30Cレート、50Cレート、75Cレート、150Cレートでの放電をそれぞれ行った。
<Rate characteristic evaluation of lithium ion secondary battery>
(Evaluation example 1: discharge duration measurement)
The discharge duration of the lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was measured. Each lithium ion secondary battery was charged to a voltage of 4.1 V at a 1C rate. Here, 1C means a current value required for fully charging or discharging a battery in one hour at a constant current. For each lithium ion secondary battery with a voltage of 4.1V, up to a voltage of 3V, which is a cut-off voltage, at 25 ° C, 1C rate, 5C rate, 10C rate, 15C rate, 30C rate, 50C rate, 75C rate, 150C rate Each was discharged.

各レートにおける4.1Vから3Vまでの放電時間を測定し、放電持続時間とした。   The discharge time from 4.1 V to 3 V at each rate was measured and used as the discharge duration.

比較例1のリチウムイオン二次電池の放電持続時間を各レートにおいて1として、各レートの実施例1、実施例2及び比較例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間の比を算出した。結果を図7及び表8に示す。図7は、各レート毎の実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2の放電持続時間の比を比較するグラフである。図7において、各レートの棒グラフは、左から、比較例1、比較例2、実施例1、実施例2の結果を示す。   The discharge duration of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was set to 1 at each rate, and the ratio of the discharge durations of the lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2 and Comparative Example 2 at each rate was calculated. The results are shown in FIG. FIG. 7 is a graph comparing the discharge duration ratios of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 for each rate. In FIG. 7, the bar graph of each rate shows the results of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, and Example 2 from the left.

図7及び表8に示すように、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間に比べて、実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間は長かった。特に30Cを超える高レートにおいて、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間よりも、実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間が顕著に長かった。   As shown in FIG. 7 and Table 8, the discharge durations of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 are longer than the discharge durations of the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. It was. In particular, at high rates exceeding 30 C, the discharge durations of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 were significantly longer than the discharge durations of the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. .

比較例2のリチウムイオン二次電池では、比較例1のリチウムイオン二次電池に比べて、正極接触面積及び負極接触面積を増加させたが、放電持続時間はほとんど変わらなかった。それに対して、実施例1と実施例2のリチウムイオン二次電池の放電持続時間を比較すると、正極接触面積及び負極接触面積を増加させた実施例2のリチウムイオン二次電池の方が、放電持続時間が長くなった。このことから、本発明の電解液を用いたリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積及び負極接触面積を増加させると放電持続時間を長くさせる効果があり、その効果は特に高レートでの充放電時に顕著であることがわかった。   In the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2, the positive electrode contact area and the negative electrode contact area were increased as compared with the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, but the discharge duration was hardly changed. In contrast, when the discharge durations of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 are compared, the lithium ion secondary battery of Example 2 in which the positive electrode contact area and the negative electrode contact area are increased is more discharged. Longer duration. Therefore, in the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution of the present invention, increasing the positive electrode contact area and the negative electrode contact area with respect to the battery capacity has an effect of extending the discharge duration, and the effect is particularly high. It was found that this was remarkable during charging and discharging.

図9に、比較例1のリチウムイオン二次電池の50Cレート、75Cレート、150Cレートの電圧と放電持続時間(秒)との関係を示すグラフを示し、図10に実施例1のリチウムイオン二次電池の50Cレート、75Cレート、150Cレートの電圧と放電持続時間(秒)との関係を示すグラフを示す。   FIG. 9 shows a graph showing the relationship between the 50 C rate, 75 C rate, and 150 C rate voltages of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 and the discharge duration (seconds), and FIG. 10 shows the lithium ion secondary battery of Example 1. The graph which shows the relationship between the voltage of 50C rate of a secondary battery, 75C rate, and 150C rate, and discharge duration (second) is shown.

図9と図10を比較すると、比較例1のリチウムイオン二次電池と実施例1のリチウムイオン二次電池では、50Cレート、75Cレート、150Cレートのいずれのレートにおいても、0秒付近の電圧の下がり具合はほとんど同じであった。しかし、50Cレート、75Cレート、150Cレートのいずれのレートにおいても、0秒付近以降の電圧の下がり具合の傾きが、比較例1のリチウムイオン二次電池よりも、実施例1のリチウムイオン二次電池の方が緩やかであった。従って、0秒付近以降の電圧の下がり具合の傾きが緩やかであったために、実施例の放電持続時間が長くなったと考えられる。   Comparing FIG. 9 and FIG. 10, in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 and the lithium ion secondary battery of Example 1, the voltage near 0 second was obtained at any of the 50C rate, 75C rate, and 150C rate. The fall of was almost the same. However, at any of the 50C rate, the 75C rate, and the 150C rate, the slope of the voltage drop after the vicinity of 0 second is higher than that of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 in the lithium ion secondary battery of Example 1. The battery was more gradual. Therefore, it can be considered that the discharge duration of the example became longer because the slope of the voltage drop after 0 seconds was gentle.

図11に、実施例1の150Cレートの電圧と放電持続時間との関係を示すグラフを示し、図12に、実施例2の150Cレートの電圧と放電持続時間との関係を示すグラフを示す。   FIG. 11 shows a graph showing the relationship between the 150 C rate voltage and discharge duration of Example 1, and FIG. 12 shows a graph showing the relationship between the 150 C rate voltage and discharge duration of Example 2.

図11と図12とを比較すると、実施例1のリチウムイオン二次電池では、0秒付近の電圧は3600mVより小さいが、実施例2のリチウムイオン二次電池では、0秒付近の電圧は3600mVより大きかった。このことから、端子と集電体との接触面積が大きくなると、0秒付近での電圧の降下具合が小さくなるといえる。また、端子と集電体との接触面積が大きくなると、端子と集電体との間の電子抵抗が小さくなると推察される。   Comparing FIG. 11 and FIG. 12, in the lithium ion secondary battery of Example 1, the voltage near 0 seconds is smaller than 3600 mV, but in the lithium ion secondary battery of Example 2, the voltage near 0 seconds is 3600 mV. It was bigger. From this, it can be said that when the contact area between the terminal and the current collector increases, the voltage drop in the vicinity of 0 seconds decreases. Moreover, when the contact area of a terminal and an electrical power collector becomes large, it is guessed that the electronic resistance between a terminal and an electrical power collector becomes small.

図13に、電池容量に対する接触面積と75Cレートにおける放電持続時間の比とを比較するグラフを示す。   FIG. 13 shows a graph comparing the contact area with respect to the battery capacity and the ratio of the discharge duration at the 75C rate.

ここで、「電池容量に対する接触面積」とは、電池容量に対する正極接触面積又は電池容量に対する負極接触面積を指す。実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積と、電池容量に対する負極接触面積は、同一であった。従って、図13における「電池容量に対する接触面積」は電池容量に対する正極接触面積であってもよいし、電池容量に対する負極接触面積であってもよい。   Here, the “contact area with respect to the battery capacity” refers to a positive electrode contact area with respect to the battery capacity or a negative electrode contact area with respect to the battery capacity. In the lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the positive electrode contact area with respect to the battery capacity and the negative electrode contact area with respect to the battery capacity were the same. Therefore, the “contact area with respect to the battery capacity” in FIG. 13 may be a positive electrode contact area with respect to the battery capacity or a negative electrode contact area with respect to the battery capacity.

図13に見られるように、従来の電解液を用いた比較例1のリチウムイオン二次電池と比較例2のリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する接触面積が大きくなっても、放電持続時間はほとんど変わらないのに対して、本発明の電解液を用いた実施例1のリチウムイオン二次電池と実施例2のリチウムイオン二次電池とにおいて、電池容量に対する接触面積が大きくなると、放電持続時間が長くなることがわかった。このことから、本発明の電解液を用い、イオン抵抗や、特に拡散抵抗を下げることで初めて、リチウムイオン二次電池において、電池容量当たりの接触面積を大きくして電子抵抗を小さくすると、リチウムイオン二次電池の放電持続時間を長くできるといえる。   As shown in FIG. 13, in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 using a conventional electrolyte, the discharge duration is increased even when the contact area with respect to the battery capacity increases. In contrast, in the lithium ion secondary battery of Example 1 and the lithium ion secondary battery of Example 2 using the electrolytic solution of the present invention, when the contact area with respect to the battery capacity increases, the discharge sustains. It turns out that time is long. From this, for the first time by using the electrolytic solution of the present invention and lowering the ionic resistance, especially the diffusion resistance, in the lithium ion secondary battery, when the contact area per battery capacity is increased and the electronic resistance is reduced, the lithium ion It can be said that the discharge duration of the secondary battery can be increased.

図14に正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合と、75Cレートにおける放電持続時間の比と、を比較するグラフを示す。図14で見られるように、従来の電解液を用いた比較例1のリチウムイオン二次電池と比較例2のリチウムイオン二次電池において、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合が大きくなっても、放電持続時間はほとんど変わらないのに対して、本発明の電解液を用いた実施例1のリチウムイオン二次電池及び実施例2のリチウムイオン二次電池において、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合が大きくすれば、リチウムイオン二次電池の放電持続時間を長くできた。また、言い換えると、本発明の電解液を用いたリチウムイオン二次電池においては、放電持続時間を長くするには、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合を大きくすればいいといえる。   FIG. 14 shows a graph comparing the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion and the ratio of the discharge duration at the 75C rate. As can be seen in FIG. 14, in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 using a conventional electrolyte, the positive electrode contact area relative to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion In the lithium ion secondary battery of Example 1 and the lithium ion secondary battery of Example 2 using the electrolytic solution of the present invention, while the discharge duration hardly changes even when the ratio increases, the positive electrode active If the ratio of the positive electrode contact area to the area of the material layer non-arranged portion was increased, the discharge duration of the lithium ion secondary battery could be increased. In other words, in the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution of the present invention, in order to increase the discharge duration, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion may be increased. It can be said.

また、図14では、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合と放電持続時間の比で比較したが、後述する評価例2の結果から、正極活物質層未配置部の面積に対する正極接触面積の割合と充電持続時間の比と比較しても同じことが言えた。また、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合と放電持続時間の比と比較しても同じことが言えたし、負極活物質層未配置部の面積に対する負極接触面積の割合と充電持続時間の比と比較しても同じことが言えた。   Further, in FIG. 14, the ratio of the positive electrode contact area to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion and the ratio of the discharge duration were compared. The same was true when compared with the ratio of the positive electrode contact area to the ratio of the charge duration. Further, the same can be said by comparing the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion and the ratio of the discharge duration, and the ratio of the negative electrode contact area to the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion. And the same can be said when compared to the ratio of charge duration.

(評価例2;充電持続時間測定)
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間測定を行なった。各リチウムイオン二次電池を1Cレートで電圧3Vまで放電を行った。電圧3Vの各リチウムイオン二次電池に対し、カットオフ電圧である電圧4.1Vまで、25℃で、1Cレート、5Cレート、10Cレート、15Cレート、30Cレート、50Cレート、75Cレート、150Cレートでの充電をそれぞれ行った。
(Evaluation Example 2: Charging duration measurement)
The charge duration measurement of the lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was performed. Each lithium ion secondary battery was discharged at a 1C rate to a voltage of 3V. For each lithium ion secondary battery with a voltage of 3V, up to a voltage of 4.1V, which is a cutoff voltage, at 25 ° C, 1C rate, 5C rate, 10C rate, 15C rate, 30C rate, 50C rate, 75C rate, 150C rate Each was charged with.

各レートにおける3Vから4.1Vまでの充電時間を測定し、充電持続時間とした。
比較例1のリチウムイオン二次電池の充電持続時間を各レートにおいて1として、各レートの比較例2、実施例1、実施例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間の比を算出した。結果を図8及び表9に示す。図8は、各レート毎の実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2の充電持続時間の比を比較するグラフである。
The charging time from 3 V to 4.1 V at each rate was measured and used as the charging duration.
The charging duration of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was set to 1 at each rate, and the ratio of the charging duration of the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 2, Example 1, and Example 2 for each rate was calculated. The results are shown in FIG. FIG. 8 is a graph comparing the charge duration ratios of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 for each rate.

図8及び表9に示すように、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間に比べて、実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間は長かった。特に30Cレートを超える高レートにおいて、比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間よりも、実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間が顕著に長かった。また、比較例2のリチウムイオン二次電池では、比較例1のリチウムイオン二次電池に比べて、正極接触面積及び負極接触面積を増加させたが、充電持続時間はほとんど変わらなかった。それに対して、実施例1と実施例2のリチウムイオン二次電池の充電持続時間を比較すると、正極接触面積及び負極接触面積を増加させた実施例2のリチウムイオン二次電池の方が、充電持続時間が長くなった。このことから、本発明の電解液を用いたリチウムイオン二次電池において、電池容量に対する正極接触面積及び負極接触面積を増加させると充電持続時間を長くさせる効果があり、その効果は特に高レートでの充放電時に顕著であることがわかった。   As shown in FIG. 8 and Table 9, the charging duration of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 is longer than the charging duration of the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. It was. In particular, at a high rate exceeding 30 C rate, the charging duration of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 is significantly longer than the charging duration of the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. It was. Moreover, in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2, the positive electrode contact area and the negative electrode contact area were increased as compared with the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, but the charge duration was hardly changed. On the other hand, when the charge durations of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 are compared, the lithium ion secondary battery of Example 2 in which the positive electrode contact area and the negative electrode contact area are increased is more charged. Longer duration. From this, in the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution of the present invention, increasing the positive electrode contact area and the negative electrode contact area with respect to the battery capacity has the effect of extending the charge duration, and the effect is particularly high. It was found that this was remarkable during charging and discharging.

評価例1及び評価例2の結果から、以下のことが推察される。本発明の電解液においては、従来の電解液に比べて、リチウムイオン濃度が高濃度であるため、本発明の電解液を用いた実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池において、従来の電解液を用いた比較例1及び比較例2のリチウムイオン二次電池に比べて、充放電時のイオン抵抗や、特に拡散抵抗が抑制され、リチウムイオン二次電池の放電持続時間及び充電持続時間が長くなったと推察される。   From the results of Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2, the following can be inferred. In the electrolytic solution of the present invention, the lithium ion concentration is higher than that of the conventional electrolytic solution. Therefore, in the lithium ion secondary batteries of Examples 1 and 2 using the electrolytic solution of the present invention, Compared to the lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 using the electrolyte solution, the ionic resistance during charging / discharging, in particular, the diffusion resistance, is suppressed, and the discharge duration and charge duration of the lithium ion secondary battery are suppressed. It is assumed that the time has become longer.

また、従来の電解液を用いたリチウムイオン二次電池においては、端子と集電体との接触面積を大きくしても、放電持続時間及び充電持続時間を長くはできなかった。本発明の電解液を用いてイオン抵抗や拡散抵抗が抑制されることによって初めて、端子と集電体との接触面積を大きくすると、放電持続時間及び充電持続時間を長くすることができるといえる。   Moreover, in the lithium ion secondary battery using the conventional electrolyte solution, even if the contact area between the terminal and the current collector is increased, the discharge duration and the charge duration cannot be increased. It can be said that the discharge duration and the charge duration can be lengthened only when the contact area between the terminal and the current collector is increased by suppressing the ionic resistance and the diffusion resistance by using the electrolytic solution of the present invention.

1:正極用集電体、2:正極活物質層、3:正極用端子、4:接触面、5:正極、6:負極用集電体、7:負極活物質層、8:負極用端子、9:接触面、10:負極、11:セパレータ、12:極板群、13:容器。

1: current collector for positive electrode, 2: positive electrode active material layer, 3: terminal for positive electrode, 4: contact surface, 5: positive electrode, 6: current collector for negative electrode, 7: negative electrode active material layer, 8: terminal for negative electrode , 9: contact surface, 10: negative electrode, 11: separator, 12: electrode plate group, 13: container.

Claims (11)

正極用集電体と前記正極用集電体に接触する正極用端子とを有する正極と、
負極用集電体と前記負極用集電体に接触する負極用端子とを有する負極と、
電解液と、
を具備するリチウムイオン二次電池であって、
前記電解液は、下記一般式(1)で表されるリチウム塩を含む電解質と、下記一般式(2)で表される鎖状カーボネートを含む有機溶媒とを含み、かつ、前記リチウム塩に対し前記鎖状カーボネートがモル比3〜6で含まれ、
電池容量に対する前記正極用集電体と前記正極用端子との接触面積、又は、電池容量に対する前記負極用集電体と前記負極用端子との接触面積が3mm/Ahより大きいことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
20OCOOR21 一般式(2)
(R20、R21は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるCClBr、又は、環状アルキルを化学構造に含むCClBrのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、c、d、e、f、g、h、i、jはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e、2m=f+g+h+i+jを満たす。)
A positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode terminal in contact with the positive electrode current collector;
A negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode terminal in contact with the negative electrode current collector;
An electrolyte,
A lithium ion secondary battery comprising:
The electrolytic solution includes an electrolyte containing a lithium salt represented by the following general formula (1) and an organic solvent containing a chain carbonate represented by the following general formula (2), and with respect to the lithium salt The chain carbonate is included in a molar ratio of 3 to 6,
A contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal with respect to a battery capacity or a contact area between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal with respect to a battery capacity is greater than 3 mm 2 / Ah, Lithium ion secondary battery.
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi General formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted with, an aromatic group which may be substituted with a substituent, a heterocyclic group which may be substituted with a substituent, or an alkoxy group which may be substituted with a substituent , An unsaturated alkoxy group that may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, CN, SCN, or OCN Is done.
R 2 represents hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, an aromatic group which may be substituted with a substituent, a heterocyclic group which may be substituted with a substituent, an alkoxy group which may be substituted with a substituent, Selected from an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN The
R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, Si = O.
R a and R b are each independently hydrogen, halogen, an alkyl group that may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, or a group that may be substituted with a substituent. A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, and a substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH , SH, CN, SCN, and OCN.
R a and R b may combine with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 20 OCOOR 21 general formula (2)
(R 20 and R 21 each independently represent C n H a F b Cl c Br d I e which is a chain alkyl, or C m H f F g Cl h Br i I containing a cyclic alkyl in the chemical structure. selected from j , n is an integer of 1 or more, m is an integer of 3 or more, a, b, c, d, e, f, g, h, i, j are each independently an integer of 0 or more 2n + 1 = a + b + c + d + e, 2m = f + g + h + i + j is satisfied.)
正極用集電体と、前記正極用集電体の表面の正極活物質層配置部に配置された正極活物質層と、前記正極用集電体の表面の正極活物質層未配置部に接触する正極用端子と、を有する正極と、
負極用集電体と、前記負極用集電体の表面の負極活物質層配置部に配置された負極活物質層と、前記負極用集電体の表面の負極活物質層未配置部に接触する負極用端子と、を有する負極と、
電解液と、
を具備するリチウムイオン二次電池であって、
前記電解液は、下記一般式(1)で表されるリチウム塩を含む電解質と、下記一般式(2)で表される鎖状カーボネートを含む有機溶媒とを含み、かつ、前記リチウム塩に対し前記鎖状カーボネートがモル比3〜6で含まれ、
前記正極活物質層未配置部の面積に対する前記正極用集電体と前記正極用端子との接触面積の割合、又は、前記負極活物質層未配置部の面積に対する前記負極用集電体と前記負極用端子との接触面積の割合が2%以上100%以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
20OCOOR21 一般式(2)
(R20、R21は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるCClBr、又は、環状アルキルを化学構造に含むCClBrのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、c、d、e、f、g、h、i、jはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e、2m=f+g+h+i+jを満たす。)
Contact with the positive electrode current collector, the positive electrode active material layer disposed on the positive electrode active material layer arrangement part on the surface of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer non-arrangement part on the surface of the positive electrode current collector A positive electrode terminal, and a positive electrode having
Contact with the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer disposed in the negative electrode active material layer arrangement part on the surface of the negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer non-arrangement part on the surface of the negative electrode current collector A negative electrode having a negative electrode terminal,
An electrolyte,
A lithium ion secondary battery comprising:
The electrolytic solution includes an electrolyte containing a lithium salt represented by the following general formula (1) and an organic solvent containing a chain carbonate represented by the following general formula (2), and with respect to the lithium salt The chain carbonate is included in a molar ratio of 3 to 6,
The ratio of the contact area between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal to the area of the positive electrode active material layer non-arranged portion, or the negative electrode current collector and the area of the negative electrode active material layer non-arranged portion and the area A lithium ion secondary battery, wherein a ratio of a contact area with the negative electrode terminal is 2% or more and 100% or less.
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi General formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted with, an aromatic group which may be substituted with a substituent, a heterocyclic group which may be substituted with a substituent, or an alkoxy group which may be substituted with a substituent , An unsaturated alkoxy group that may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, CN, SCN, or OCN Is done.
R 2 represents hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, an aromatic group which may be substituted with a substituent, a heterocyclic group which may be substituted with a substituent, an alkoxy group which may be substituted with a substituent, Selected from an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN The
R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, Si = O.
R a and R b are each independently hydrogen, halogen, an alkyl group that may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, or a group that may be substituted with a substituent. A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, and a substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH , SH, CN, SCN, and OCN.
R a and R b may combine with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 20 OCOOR 21 general formula (2)
(R 20 and R 21 each independently represent C n H a F b Cl c Br d I e which is a chain alkyl, or C m H f F g Cl h Br i I containing a cyclic alkyl in the chemical structure. selected from j , n is an integer of 1 or more, m is an integer of 3 or more, a, b, c, d, e, f, g, h, i, j are each independently an integer of 0 or more 2n + 1 = a + b + c + d + e, 2m = f + g + h + i + j is satisfied.)
前記鎖状カーボネートは前記有機溶媒に対し、80体積%以上又は80モル%以上で含まれる請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the chain carbonate is contained in an amount of 80% by volume or more or 80% by mole or more based on the organic solvent. 前記リチウム塩は前記電解質に対し、80質量%以上又は80モル%以上で含まれる請求項1〜3のいずれか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 lithium salt is contained in an amount of 80 mass% or more or 80 mol% or more based on the electrolyte. 前記リチウム塩の化学構造が下記一般式(1−1)で表される請求項1〜4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
(R)(RSO)NLi 一般式(1−1)
(R、Rは、それぞれ独立に、CClBr(CN)(SCN)(OCN)である。
n、a、b、c、d、e、f、g、hはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein a chemical structure of the lithium salt is represented by the following general formula (1-1).
(R 3 X 2 ) (R 4 SO 2 ) NLi General formula (1-1)
(R 3 and R 4 are each independently C n H a F b Cl c Br d I e (CN) f (SCN) g (OCN) h .
n, a, b, c, d, e, f, g, and h are each independently an integer of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e + f + g + h.
R 3 and R 4 may combine with each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e + f + g + h is satisfied.
X 2 is, SO 2, C = O, C = S, R c P = O, R d P = S, S = O, is selected from Si = O.
R c and R d are each independently hydrogen, halogen, an alkyl group that may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, or a group that may be substituted with a substituent. A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group that may be substituted with a substituent, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, and a substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH , SH, CN, SCN, and OCN.
R c and R d may combine with R 3 or R 4 to form a ring. )
前記リチウム塩の化学構造が下記一般式(1−2)で表される請求項1〜5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
(RSO)(RSO)NLi 一般式(1−2)
(R、Rは、それぞれ独立に、CClBrである。
n、a、b、c、d、eはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+eを満たす。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+eを満たす。)
The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein a chemical structure of the lithium salt is represented by the following general formula (1-2).
(R 5 SO 2 ) (R 6 SO 2 ) NLi Formula (1-2)
(R 5 and R 6 are each independently C n H a F b Cl c Br d I e .
n, a, b, c, d, and e are each independently an integer of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e.
R 5 and R 6 may combine with each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e is satisfied. )
前記リチウム塩が(CFSONLi、(FSONLi、(CSONLi、FSO(CFSO)NLi、(SOCFCFSO)NLi、又は(SOCFCFCFSO)NLiである請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium salt is (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (FSO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi, FSO 2 (CF 3 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 SO 2 The lithium ion secondary battery according to claim 1, which is NLi) or (SO 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi. 前記鎖状カーボネートが、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートから選択される1種、2種又は3種である請求項1〜7のいずれか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 7, wherein the chain carbonate is one type, two types, or three types selected from dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. 下記(A)〜(H)のいずれかを満足する請求項1〜8のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
(A)正極が有する正極活物質層の空隙率が50%以下
(B)正極が有する正極活物質層の密度が2.5g/cm以上
(C)正極の集電体上に存在する一の正極活物質層の量が3mg/cm以上
(D)正極の集電体上に存在する一の正極活物質層の厚みが15μm以上
(E)負極が有する負極活物質層の空隙率が50%以下
(F)負極が有する負極活物質層の密度が1.1g/cm以上
(G)負極の集電体上に存在する一の負極活物質層の量が2mg/cm以上
(H)負極の集電体上に存在する一の負極活物質層の厚みが30μm以上
The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 8, which satisfies any of the following (A) to (H).
(A) The porosity of the positive electrode active material layer included in the positive electrode is 50% or less. (B) The density of the positive electrode active material layer included in the positive electrode is 2.5 g / cm 3 or more. (C) One existing on the current collector of the positive electrode. (D) The thickness of one positive electrode active material layer present on the positive electrode current collector is 15 μm or more. (E) The porosity of the negative electrode active material layer of the negative electrode is at least 3 mg / cm 2. 50% or less (F) The density of the negative electrode active material layer of the negative electrode is 1.1 g / cm 3 or more. (G) The amount of one negative electrode active material layer present on the negative electrode current collector is 2 mg / cm 2 or more. H) The thickness of one negative electrode active material layer present on the negative electrode current collector is 30 μm or more.
30Cレートより大きいレートで充電することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein charging is performed at a rate greater than a 30 C rate. 30Cレートより大きいレートで放電することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池の放電方法。

10. The method for discharging a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein discharging is performed at a rate higher than a 30C rate.

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