JP2018060618A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery superior in durability against lithium precipitation.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises an electrolyte solution, a positive electrode 10, a separator 20, a lithium ion-containing zeolite, and a negative electrode 40. The positive electrode 10 includes a lithium metal composite oxide. The electrolyte solution contains a lithium bis(oxalate)borate. The separator 20 is disposed between the positive electrode 10 and the negative electrode 40. The negative electrode 40 includes a sodium ion-containing binder. The lithium ion-containing zeolite is disposed between the separator 20 and the negative electrode 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、リチウムイオン二次電池に関する。   The present disclosure relates to a lithium ion secondary battery.

特開2016−058338号公報(特許文献1)は、リチウムビス(オキサラト)ボラート〔Lithium bis(oxalate)borate,LiBOB〕を含有しない電解液を、ナトリウム(Na)イオンを含有する電極群に含浸することにより、Naイオンを電解液中に分散させた上で、LiBOBを含有する電解液を電極群に含浸することを開示している。   Japanese Patent Laying-Open No. 2006-058338 (Patent Document 1) impregnates an electrode group containing sodium (Na) ions with an electrolyte solution that does not contain lithium bis (oxalato) borate (LiBOB). Thus, it is disclosed that an electrode group is impregnated with an electrolytic solution containing LiBOB after Na ions are dispersed in the electrolytic solution.

特開2016−058338号公報JP 2006-058338 A

リチウムイオン二次電池の負極用バインダとして、水系バインダが使用されている。水系バインダとは、水への分散性に優れるバインダを示す。代表的な水系バインダとして、たとえば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。   An aqueous binder is used as a negative electrode binder for lithium ion secondary batteries. The water-based binder refers to a binder that is excellent in water dispersibility. Typical water-based binders include, for example, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), and the like.

水系バインダが好まれる理由は、溶媒に水が使用できるため、製造コストが低く抑えられることにある。一般に水系バインダの製造工程は、水酸化ナトリウム(NaOH)による中和処理を含む。中和処理を経た水系バインダはNaイオンを含有することになる。   The reason why the water-based binder is preferred is that water can be used as the solvent, so that the manufacturing cost can be kept low. Generally, the manufacturing process of an aqueous binder includes a neutralization treatment with sodium hydroxide (NaOH). The aqueous binder that has undergone the neutralization treatment contains Na ions.

電解液添加剤としてLiBOBが知られている。LiBOBは電解液中に分散、溶解する。LiBOBは、リチウムイオン二次電池のサイクル寿命を向上させる作用があるとされている。特許文献1によれば、LiBOBを備える電解液が、水系バインダを備える負極と接触すると、NaBOBが生成するとされている。NaBOBは、電解液中に分散、溶解することなく、析出する。負極に析出したNaBOBは、充電反応の妨げとなる。すなわち、NaBOBが負極に析出すると、充電時にリチウム(Li)が析出しやすくなる。   LiBOB is known as an electrolytic solution additive. LiBOB is dispersed and dissolved in the electrolytic solution. LiBOB is said to have an effect of improving the cycle life of the lithium ion secondary battery. According to Patent Literature 1, NaBOB is generated when an electrolytic solution including LiBOB comes into contact with a negative electrode including an aqueous binder. NaBOB precipitates without being dispersed or dissolved in the electrolytic solution. NaBOB deposited on the negative electrode hinders the charging reaction. That is, when NaBOB is deposited on the negative electrode, lithium (Li) is likely to be deposited during charging.

特許文献1は、負極中のNaイオン濃度を下げることにより、NaBOBの生成を抑制している。しかしながら、充電反応の妨げとなる物質は、NaBOBのみではない。すなわち、正極に含まれる正極活物質から溶出した金属が、負極に析出することにより、充電反応を妨げることも確認されている。   Patent Document 1 suppresses the formation of NaBOB by lowering the Na ion concentration in the negative electrode. However, NaBOB is not the only substance that hinders the charging reaction. That is, it has also been confirmed that the metal eluted from the positive electrode active material contained in the positive electrode interferes with the charging reaction by precipitating on the negative electrode.

そこで本開示は、Li析出耐性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   Then, this indication aims at providing the lithium ion secondary battery excellent in Li precipitation tolerance.

本開示のリチウムイオン二次電池は、電解液、正極、セパレータ、リチウムイオン含有ゼオライト、および負極を備える。正極は、リチウム金属複合酸化物を備える。電解液は、リチウムビス(オキサラト)ボラートを備える。セパレータは、正極および負極の間に配置されている。負極は、ナトリウムイオン含有バインダを備える。リチウムイオン含有ゼオライトは、セパレータおよび負極の間に配置されている。   The lithium ion secondary battery of the present disclosure includes an electrolytic solution, a positive electrode, a separator, a lithium ion-containing zeolite, and a negative electrode. The positive electrode includes a lithium metal composite oxide. The electrolytic solution includes lithium bis (oxalato) borate. The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. The negative electrode includes a sodium ion-containing binder. The lithium ion-containing zeolite is disposed between the separator and the negative electrode.

本開示のリチウムイオン二次電池では、セパレータおよび負極の間にリチウム(Li)イオン含有ゼオライトが配置されている。Liイオン含有ゼオライトは、正極から移動してきた金属イオンをトラップする。この金属イオンは、リチウム金属複合酸化物(正極活物質)に由来する。Liイオン含有ゼオライトは、負極から溶出したNaイオンもトラップする。すなわち、充電反応の妨げとなる物質が負極に析出することが抑制される。したがって、本開示のリチウムイオン二次電池は、Li析出耐性に優れると考えられる。   In the lithium ion secondary battery of the present disclosure, a lithium (Li) ion-containing zeolite is disposed between the separator and the negative electrode. The Li ion-containing zeolite traps metal ions that have migrated from the positive electrode. This metal ion is derived from a lithium metal composite oxide (positive electrode active material). The Li ion-containing zeolite also traps Na ions eluted from the negative electrode. That is, the substance that hinders the charging reaction is suppressed from being deposited on the negative electrode. Therefore, it is thought that the lithium ion secondary battery of this indication is excellent in Li precipitation tolerance.

なお正極内にLiイオン含有ゼオライトが配置されている場合は、負極側のNaイオンを効率良くトラップできないと考えられる。セパレータおよび正極の間にLiイオン含有ゼオライトが配置されている場合も同様である。   In addition, when Li ion containing zeolite is arrange | positioned in the positive electrode, it is thought that Na ion of the negative electrode side cannot be efficiently trapped. The same applies when Li ion-containing zeolite is disposed between the separator and the positive electrode.

また負極内にLiイオン含有ゼオライトが配置されている場合は、正極から移動してくる金属イオンを効率良くトラップできないと考えられる。さらにゼオライトは絶縁体である。そのため、負極内にLiイオン含有ゼオライトが多量に存在すると、負極の抵抗が増加することも考えられる。   Moreover, when Li ion containing zeolite is arrange | positioned in a negative electrode, it is thought that the metal ion which moves from a positive electrode cannot be trapped efficiently. Furthermore, zeolite is an insulator. Therefore, when a large amount of Li ion-containing zeolite is present in the negative electrode, the resistance of the negative electrode may be increased.

図1は、本開示の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、電極群の積層構成を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a laminated configuration of the electrode group. 図3は、初期の限界電流と、Liイオン含有ゼオライトの面密度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the initial limiting current and the surface density of the Li ion-containing zeolite. 図4は、耐久後の限界電流と、Liイオン含有ゼオライトの面密度との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the limit current after endurance and the surface density of the Li ion-containing zeolite.

以下、本開示の実施形態(以下「本実施形態」と記される)が説明される。ただし、以下の説明は、本開示の発明の範囲を限定するものではない。以下、リチウムイオン二次電池が「電池」と略記される場合がある。   Hereinafter, an embodiment of the present disclosure (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described. However, the following description does not limit the scope of the present disclosure. Hereinafter, a lithium ion secondary battery may be abbreviated as “battery”.

<リチウムイオン二次電池>
図1は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成の一例を示す概略図である。電池100は、筐体90を備える。図1の筐体90は、角形(扁平直方体)である。ただし本実施形態の筐体は、円筒形であってもよい。たとえば、アルミニウム(Al)、Al合金等の金属が筐体90を構成する。ただし、筐体90が所定の密閉性を有する限り、たとえば金属および樹脂の複合材が筐体90を構成してもよい。金属および樹脂の複合材としては、たとえば、アルミラミネートフィルム等が挙げられる。筐体90は、外部端子、注液孔、ガス排出弁、電流遮断機構(CID)等を備えていてもよい。
<Lithium ion secondary battery>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment. The battery 100 includes a housing 90. The housing 90 in FIG. 1 has a square shape (flat rectangular parallelepiped). However, the casing of the present embodiment may be cylindrical. For example, a metal such as aluminum (Al) or an Al alloy constitutes the housing 90. However, as long as the housing 90 has a predetermined hermeticity, for example, a composite material of metal and resin may constitute the housing 90. Examples of the composite material of metal and resin include an aluminum laminate film. The housing 90 may include an external terminal, a liquid injection hole, a gas discharge valve, a current interruption mechanism (CID), and the like.

筐体90内には、電極群50および電解液60が配置されている。すなわち、電池100は、電解液60を備える。電解液60は、電極群50内にも保持されている。本実施形態の電解液60は、LiBOBを備える。   An electrode group 50 and an electrolytic solution 60 are arranged in the housing 90. That is, the battery 100 includes the electrolytic solution 60. The electrolytic solution 60 is also held in the electrode group 50. The electrolytic solution 60 of the present embodiment includes LiBOB.

《電極群》
図2は、電極群の積層構成を示す概念図である。電極群50は、積層型の電極群であってもよいし、巻回型の電極群であってもよい。積層型の電極群は、矩形状のセパレータ20を間に挟んで、矩形状の正極10および矩形状の負極40が交互に積層されることにより構成される。巻回型の電極群は、帯状のセパレータ20を間に挟んで、帯状の正極10および帯状の負極40が積層され、さらに巻回されることにより構成される。
<Electrode group>
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a laminated configuration of the electrode group. The electrode group 50 may be a stacked electrode group or a wound electrode group. The stacked electrode group is configured by alternately stacking the rectangular positive electrode 10 and the rectangular negative electrode 40 with the rectangular separator 20 interposed therebetween. The wound electrode group is configured by laminating the strip-shaped positive electrode 10 and the strip-shaped negative electrode 40 with the strip-shaped separator 20 therebetween, and further winding the strip-shaped positive electrode 10 and the strip-shaped negative electrode 40.

電極群50は、正極10、セパレータ20、フィラー層30、および負極40を備える。セパレータ20は、正極10および負極40の間に配置されている。フィラー層30は、セパレータ20および負極40の間に配置されている。フィラー層30は、Liイオン含有ゼオライトを備える。すなわち、電池100は、正極10、セパレータ20、Liイオン含有ゼオライト、および負極40を備える。Liイオン含有ゼオライトは、セパレータ20および負極40の間に配置されている。   The electrode group 50 includes a positive electrode 10, a separator 20, a filler layer 30, and a negative electrode 40. The separator 20 is disposed between the positive electrode 10 and the negative electrode 40. The filler layer 30 is disposed between the separator 20 and the negative electrode 40. The filler layer 30 includes a Li ion-containing zeolite. That is, battery 100 includes positive electrode 10, separator 20, Li ion-containing zeolite, and negative electrode 40. The Li ion-containing zeolite is disposed between the separator 20 and the negative electrode 40.

正極10は、リチウム金属複合酸化物を備える。リチウム金属複合酸化物は、たとえば、LiPF6の分解生成物であるHFと反応することにより、金属イオン(M+)を溶出する。負極40は、Naイオン含有バインダを備える。Naイオン含有バインダは、電解液中にNaイオン(Na+)を放出する。 The positive electrode 10 includes a lithium metal composite oxide. The lithium metal composite oxide elutes metal ions (M + ) by reacting with HF, which is a decomposition product of LiPF 6 , for example. The negative electrode 40 includes a Na ion-containing binder. The Na ion-containing binder releases Na ions (Na + ) into the electrolytic solution.

負極40に隣接するフィラー層30は、Naイオン含有バインダから放出されるNaイオン(Na+)を効率的にトラップする。フィラー層30がLiイオン含有ゼオライトを備えるためである。さらにフィラー層30は、正極10から移動してくる金属イオン(M+)を負極40の手前でトラップする。これにより、負極40において、NaBOBおよび金属の両方の析出が抑制される。そのため電池100は、Li析出耐性に優れると考えられる。 The filler layer 30 adjacent to the negative electrode 40 efficiently traps Na ions (Na + ) released from the Na ion-containing binder. This is because the filler layer 30 includes a Li ion-containing zeolite. Further, the filler layer 30 traps metal ions (M + ) moving from the positive electrode 10 in front of the negative electrode 40. Thereby, in the negative electrode 40, precipitation of both NaBOB and a metal is suppressed. Therefore, the battery 100 is considered to be excellent in Li deposition resistance.

《電解液》
電解液60は、溶媒および支持電解質塩を備える。溶媒は非プロトン性である。溶媒は、たとえば、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートの混合物でよい。混合比は、たとえば、環状カーボネート:鎖状カーボネート=1:9〜5:5(体積比)でよい。環状カーボネートとしては、たとえば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)およびブチレンカーボネート(BC)が挙げられる。鎖状カーボネートとしては、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)等が挙げられる。環状カーボネートおよび鎖状カーボネートは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。支持電解質塩は、たとえば、LiPF6、LiBF4、Li[N(FSO22]等でよい。電解液60において、支持電解質塩は、たとえば、0.5〜2.0mоl/lの濃度を有してもよい。支持電解質塩は、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。
<Electrolyte>
The electrolytic solution 60 includes a solvent and a supporting electrolyte salt. The solvent is aprotic. The solvent may be, for example, a mixture of cyclic carbonate and chain carbonate. The mixing ratio may be, for example, cyclic carbonate: chain carbonate = 1: 9 to 5: 5 (volume ratio). Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC). Examples of the chain carbonate include ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC). A cyclic carbonate and a chain carbonate may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be used in combination. The supporting electrolyte salt may be, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , Li [N (FSO 2 ) 2 ] or the like. In the electrolytic solution 60, the supporting electrolyte salt may have a concentration of 0.5 to 2.0 mol / l, for example. The supporting electrolyte salt may be used alone, or two or more supporting electrolyte salts may be used in combination.

電解液60は、LiBOBをさらに備える。LiBOBは、下記化学式(I)により表される化合物である。   The electrolytic solution 60 further includes LiBOB. LiBOB is a compound represented by the following chemical formula (I).

LiBOBは、負極40の表面に良質なSEI(Solid Electrolyte Interface)を形成すると考えられている。良質なSEIが形成されることにより、電池100のサイクル寿命が向上すると考えられる。電解液60において、LiBOBは、たとえば、0.01〜0.20mоl/l(典型的には0.01〜0.10mоl/l)の濃度を有してもよい。   LiBOB is considered to form high quality SEI (Solid Electrolyte Interface) on the surface of the negative electrode 40. It is considered that the cycle life of the battery 100 is improved by forming a high-quality SEI. In the electrolytic solution 60, LiBOB may have a concentration of, for example, 0.01 to 0.20 mol / l (typically 0.01 to 0.10 mol / l).

《正極》
正極10は、帯状または矩形状のシートである。正極10は、たとえば、集電体11および正極合材層12を備える。集電体11は、たとえばAl箔でよい。Al箔は、純Al箔であってもよいし、Al合金箔であってもよい。集電体11は、たとえば、5〜30μmの厚さを有してもよい。正極合材層12は、集電体の表面に塗着されている。正極合材層12は、たとえば、10〜150μmの厚さを有してもよい。
《Positive electrode》
The positive electrode 10 is a belt-like or rectangular sheet. The positive electrode 10 includes, for example, a current collector 11 and a positive electrode mixture layer 12. The current collector 11 may be an Al foil, for example. The Al foil may be a pure Al foil or an Al alloy foil. For example, the current collector 11 may have a thickness of 5 to 30 μm. The positive electrode mixture layer 12 is applied to the surface of the current collector. The positive electrode mixture layer 12 may have a thickness of 10 to 150 μm, for example.

正極合材層12は、正極活物質、導電材およびバインダを備える。たとえば、正極合材層12は、80〜98質量%の正極活物質、1〜15質量%の導電材、および1〜5質量%のバインダを備える。正極活物質は、Liイオンを吸蔵放出することができる粒子である。正極活物質は、たとえば1〜20μmの平均粒径を有してもよい。本明細書の平均粒径は、レーザ回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において微粒側から累積50%の粒径を示すものとする。   The positive electrode mixture layer 12 includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder. For example, the positive electrode mixture layer 12 includes 80 to 98% by mass of a positive electrode active material, 1 to 15% by mass of a conductive material, and 1 to 5% by mass of a binder. The positive electrode active material is a particle that can occlude and release Li ions. The positive electrode active material may have an average particle diameter of 1 to 20 μm, for example. The average particle size in this specification indicates a particle size of 50% cumulative from the fine particle side in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction scattering method.

正極活物質は、リチウム金属複合酸化物である。すなわち正極10は、リチウム金属複合酸化物を備える。リチウム金属複合酸化物とは、リチウム(Li)、金属(典型的には遷移金属)および酸素(O)を備える複合酸化物を示す。リチウム金属複合酸化物としては、たとえば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn24、LiNixCoyMnz2(0<x<1、0<y<1、0<z<1、x+y+z=1)等が挙げられる。 The positive electrode active material is a lithium metal composite oxide. That is, the positive electrode 10 includes a lithium metal composite oxide. The lithium metal composite oxide refers to a composite oxide comprising lithium (Li), a metal (typically a transition metal), and oxygen (O). Examples of the lithium metal composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi x Co y Mn z O 2 (0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1. , X + y + z = 1) and the like.

LiNixCoyMnz2により表されるリチウム金属複合酸化物としては、たとえば、LiNi1/3Co1/3Mn1/32、LiNi0.6Co0.2Mn0.22、LiNi0.5Co0.2Mn0.32、LiNi0.4Co0.2Mn0.42、LiNi0.4Co0.4Mn0.22等が挙げられる。本明細書では、LiFePO4等のリン酸塩も、Li、金属(Fe)および酸素(O)を備えるため、リチウム金属複合酸化物とみなされる。リチウム金属複合酸化物は、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。 Examples of the lithium metal composite oxide represented by LiNi x Co y Mn z O 2 include LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2. Examples thereof include Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.4 Co 0.2 Mn 0.4 O 2 , LiNi 0.4 Co 0.4 Mn 0.2 O 2 and the like. In the present specification, a phosphate such as LiFePO 4 is also regarded as a lithium metal composite oxide because it includes Li, metal (Fe), and oxygen (O). A lithium metal complex oxide may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

導電材は特に限定されるべきではない。導電材としては、たとえば、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、気相成長炭素繊維(VGCF)、黒鉛等が挙げられる。導電材は1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。バインダも特に限定されるべきではない。バインダとしては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。バインダは1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。   The conductive material should not be particularly limited. Examples of the conductive material include carbon black such as acetylene black and thermal black, vapor grown carbon fiber (VGCF), graphite, and the like. A conductive material may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be combined and used for it. The binder should not be particularly limited. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid (PAA), and the like. A binder may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

《セパレータ》
セパレータ20は、帯状または矩形状の多孔質膜である。セパレータ20は、電気絶縁性である。セパレータ20は、正極10および負極40の間に配置されている。セパレータ20は、たとえば、5〜30μmの平均厚さを有してもよい。平均厚さは、少なくとも5個所の厚さの平均値である。厚さは、たとえば、マイクロメータ等により測定される。たとえば、ポリエチレン(PE)多孔質膜、ポリプロピレン(PP)多孔質膜等が、セパレータ20を構成する。セパレータ20は、多層構造を備えてもよい。セパレータ20は、たとえば、PP多孔質膜、PE多孔質およびPP多孔質膜がこの順序で積層されることにより構成され得る。
<< Separator >>
The separator 20 is a band-shaped or rectangular porous film. The separator 20 is electrically insulating. The separator 20 is disposed between the positive electrode 10 and the negative electrode 40. For example, the separator 20 may have an average thickness of 5 to 30 μm. The average thickness is an average value of at least five thicknesses. The thickness is measured by, for example, a micrometer. For example, a polyethylene (PE) porous film, a polypropylene (PP) porous film, and the like constitute the separator 20. The separator 20 may have a multilayer structure. For example, the separator 20 can be configured by stacking a PP porous film, a PE porous film, and a PP porous film in this order.

《フィラー層》
フィラー層30は、セパレータ20および負極40の間に配置されている。フィラー層30は、セパレータ20および負極40の間に配置されている限り、たとえば、セパレータ20の表面に配置されていてもよいし、負極40の表面に配置されていてもよい。
<< Filler layer >>
The filler layer 30 is disposed between the separator 20 and the negative electrode 40. As long as the filler layer 30 is disposed between the separator 20 and the negative electrode 40, for example, the filler layer 30 may be disposed on the surface of the separator 20, or may be disposed on the surface of the negative electrode 40.

フィラー層30は、Liイオン含有ゼオライトを備える。Liイオン含有ゼオライトの骨格となるゼオライトは、天然ゼオライトでもよいし、合成ゼオライトでもよい。Liイオン含有ゼオライトは、ゼオライト中の金属イオンがLiイオンに交換されることにより生成される。たとえば、Naイオン含有A型ゼオライトがLiCl水溶液に浸漬されることにより、NaイオンがLiイオンに交換される。これによりLiイオン含有ゼオライトが生成される。Naイオンの少なくとも一部がLiイオンに交換されている限り、Liイオン含有ゼオライトであるとみなされる。ゼオライト中の金属イオンのうち、たとえば、50〜100mоl%がLiイオンに交換されていることが望ましい。   The filler layer 30 includes a Li ion-containing zeolite. The zeolite that becomes the skeleton of the Li ion-containing zeolite may be a natural zeolite or a synthetic zeolite. Li ion-containing zeolite is produced by exchanging metal ions in the zeolite with Li ions. For example, when Na ion-containing A-type zeolite is immersed in an LiCl aqueous solution, Na ions are exchanged for Li ions. Thereby, Li ion containing zeolite is produced | generated. As long as at least part of the Na ions are exchanged for Li ions, it is considered to be a Li ion-containing zeolite. Of the metal ions in the zeolite, for example, 50 to 100 mol% is preferably exchanged for Li ions.

Liイオン含有ゼオライトは、正極から移動してきた金属イオンを吸着し、代わりにLiイオンを放出する。またLiイオン含有ゼオライトは、負極から移動してきたNaイオンを吸着し、代わりにLiイオンを放出する。Liイオン含有ゼオライトは、たとえば、0.1〜10μm(典型的には0.5〜2μm)の平均粒径を有してもよい。Liイオン含有ゼオライトは、たとえば、0.1〜10nm(典型的には0.1〜1nm)の平均細孔径を有してもよい。平均細孔径は、ガス吸着法により測定され得る。ガス吸着法の媒体には、たとえば窒素ガスが使用される。   Li ion-containing zeolite adsorbs metal ions that have migrated from the positive electrode and releases Li ions instead. The Li ion-containing zeolite adsorbs Na ions that have moved from the negative electrode, and releases Li ions instead. Li ion containing zeolite may have an average particle diameter of 0.1-10 micrometers (typically 0.5-2 micrometers), for example. The Li ion-containing zeolite may have an average pore diameter of, for example, 0.1 to 10 nm (typically 0.1 to 1 nm). The average pore diameter can be measured by a gas adsorption method. For example, nitrogen gas is used as the medium for the gas adsorption method.

フィラー層30は、Liイオン含有ゼオライトを備える限り、その他の物質を備えていてもよい。たとえば、フィラー層30は、20〜90質量%のLiイオン含有ゼオライト、9〜75質量%の無機フィラー、および1〜5質量%のバインダを備えてもよい。無機フィラーは特に限定されるべきではない。無機フィラーは、たとえば、アルミナ、ベーマイト、チタニア、マグネシア等が挙げられる。無機フィラーは、たとえば、0.1〜5μmの平均粒径を有してもよい。バインダも特に限定されるべきではない。バインダとしては、たとえば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、アクリル系ポリマー(たとえば、スチレンおよびアクリル酸エステルのコポリマー)等が挙げられる。無機フィラーおよびバインダは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。   The filler layer 30 may include other substances as long as it includes the Li ion-containing zeolite. For example, the filler layer 30 may include 20 to 90 mass% Li ion-containing zeolite, 9 to 75 mass% inorganic filler, and 1 to 5 mass% binder. The inorganic filler should not be particularly limited. Examples of the inorganic filler include alumina, boehmite, titania, magnesia and the like. An inorganic filler may have an average particle diameter of 0.1-5 micrometers, for example. The binder should not be particularly limited. Examples of the binder include carboxymethyl cellulose (CMC), an acrylic polymer (for example, a copolymer of styrene and an acrylate ester), and the like. An inorganic filler and a binder may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be used in combination.

フィラー層30において、Liイオン含有ゼオライトは、たとえば0.10mg/cm2以上1mg/cm2以下の面密度を有してもよい。Naイオンおよび正極活物質に由来の金属イオンを効率よくトラップするとの観点から、フィラー層30において、Liイオン含有ゼオライトは、好ましくは0.15mg/cm2以上0.6mg/cm2以下の面密度を有し、より好ましくは0.3mg/cm2以上0.6mg/cm2以下の面密度を有する。 In the filler layer 30, the Li ion-containing zeolite may have a surface density of, for example, 0.10 mg / cm 2 or more and 1 mg / cm 2 or less. From the viewpoint of efficiently trapping Na ions and metal ions derived from the positive electrode active material, in the filler layer 30, the Li ion-containing zeolite preferably has an area density of 0.15 mg / cm 2 or more and 0.6 mg / cm 2 or less. More preferably, it has a surface density of 0.3 mg / cm 2 or more and 0.6 mg / cm 2 or less.

《負極》
負極40は、帯状または矩形状のシートである。負極40は、たとえば、集電体41および負極合材層42を備える。集電体41は、たとえば、銅(Cu)箔でよい。Cu箔は、純Cu箔であってもよいし、Cu合金箔であってもよい。集電体41は、たとえば、5〜30μmの厚さを有してもよい。負極合材層42は、集電体41の表面に塗着されている。負極合材層42は、たとえば、10〜150μmの厚さを有してもよい。
<Negative electrode>
The negative electrode 40 is a belt-like or rectangular sheet. The negative electrode 40 includes, for example, a current collector 41 and a negative electrode mixture layer 42. The current collector 41 may be a copper (Cu) foil, for example. The Cu foil may be a pure Cu foil or a Cu alloy foil. The current collector 41 may have a thickness of 5 to 30 μm, for example. The negative electrode mixture layer 42 is applied to the surface of the current collector 41. The negative electrode mixture layer 42 may have a thickness of 10 to 150 μm, for example.

負極合材層42は、負極活物質およびバインダを備える。たとえば、負極合材層42は、95〜99質量%の負極活物質、および1〜5質量%のバインダを備える。負極活物質は、Liイオンを吸蔵放出することができる粒子である。負極活物質は、たとえば1〜20μmの平均粒径を有してもよい。負極活物質としては、たとえば、黒鉛、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、珪素、酸化珪素、錫、酸化錫等が挙げられる。負極活物質は、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。   The negative electrode mixture layer 42 includes a negative electrode active material and a binder. For example, the negative electrode mixture layer 42 includes 95 to 99% by mass of a negative electrode active material and 1 to 5% by mass of a binder. The negative electrode active material is a particle that can occlude and release Li ions. The negative electrode active material may have an average particle diameter of 1 to 20 μm, for example. Examples of the negative electrode active material include graphite, graphitizable carbon (soft carbon), non-graphitizable carbon (hard carbon), silicon, silicon oxide, tin, and tin oxide. A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be used in combination.

本実施形態において、負極40のバインダは、Naイオン含有バインダである。すなわち、負極40は、Naイオン含有バインダを備える。Naイオン含有バインダは、Naイオンを含有する限り、特に限定されるべきではない。Naイオン含有バインダとしては、たとえば、CMC、SBR、PAA、ポリアクリル酸エステル、スチレンおよびアクリル酸エステルのコポリマー等が挙げられる。これらのバインダにおいて、Naイオンは、たとえば、COONa基等の形態でバインダに取り込まれている。Naイオン含有バインダは、1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。バインダがNaイオンを含有するか否かは、ICP発光分析法により確認され得る。   In the present embodiment, the binder of the negative electrode 40 is a Na ion-containing binder. That is, the negative electrode 40 includes a Na ion-containing binder. The Na ion-containing binder is not particularly limited as long as it contains Na ions. Examples of the Na ion-containing binder include CMC, SBR, PAA, polyacrylate ester, styrene and acrylate copolymer, and the like. In these binders, Na ions are taken into the binder in the form of COONa groups, for example. A Na ion containing binder may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be used in combination. Whether or not the binder contains Na ions can be confirmed by ICP emission spectrometry.

《リチウムイオン二次電池の用途》
上記のように電池100は、Li析出耐性に優れる。そのため電池100は、たとえば、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、電気自動車(EV)等の動力電源として特に好適である。ただし、電池100の用途は、こうした車載用途に限定されるべきではない。電池100は、あらゆる用途に適用可能である。
<Applications of lithium ion secondary batteries>
As described above, the battery 100 is excellent in Li deposition resistance. Therefore, the battery 100 is particularly suitable as a power source for a hybrid vehicle (HV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), an electric vehicle (EV), and the like. However, the use of the battery 100 should not be limited to such in-vehicle use. The battery 100 is applicable to all uses.

以下、実施例が説明される。ただし、以下の例は、本開示の発明の範囲を限定するものではない。   Examples will be described below. However, the following examples do not limit the scope of the invention of the present disclosure.

<リチウムイオン二次電池の製造>
下記表1に示される各種リチウムイオン二次電池が製造された。下記表1において、「*」が付された例は、実施例に相当する。たとえば「例*1」は実施例1に相当する。「*」が付されていない例は、比較例に相当する。たとえば「例1」は比較例1に相当する。
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
Various lithium ion secondary batteries shown in Table 1 below were produced. In Table 1 below, examples marked with “*” correspond to examples. For example, “Example * 1” corresponds to Example 1. An example without “*” corresponds to a comparative example. For example, “Example 1” corresponds to Comparative Example 1.

《比較例1》
1.正極の製造
正極活物質(リチウム金属複合酸化物)として、LiNi1/3Co1/3Mn1/32(以下「NCM」と略記される)が準備された。90質量部のNCM、8質量部の導電材および2質量部のPVdFが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散されることにより、正極合材ペーストが調製された。集電体としてAl箔が準備された。Al箔の表面(表裏両面)に、正極合材ペーストが塗工され、乾燥されることにより、正極合材層が形成された。これにより正極が製造された。乾燥後の正極合材層の単位面積あたりの質量は、片面で6mg/cm2(両面で12mg/cm2)とされた。正極が圧延され、帯状に裁断された。これにより帯状のシートである正極が製造された。
<< Comparative Example 1 >>
1. Production of Positive Electrode As a positive electrode active material (lithium metal composite oxide), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (hereinafter abbreviated as “NCM”) was prepared. 90 parts by mass of NCM, 8 parts by mass of conductive material and 2 parts by mass of PVdF were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode mixture paste. Al foil was prepared as a current collector. The positive electrode mixture paste was applied to the surface (both front and back surfaces) of the Al foil and dried, whereby a positive electrode mixture layer was formed. This produced a positive electrode. The mass per unit area of the positive electrode mixture layer after drying was 6 mg / cm 2 on one side (12 mg / cm 2 on both sides). The positive electrode was rolled and cut into strips. Thereby, the positive electrode which is a strip | belt-shaped sheet | seat was manufactured.

2.負極の製造
負極活物質として、黒鉛が準備された。Naイオン含有バインダとして、CMCおよびSBRが準備された。98質量部の黒鉛、1質量部のCMCおよび1質量部のSBRが水中に分散されることにより、負極合材ペーストが調製された。集電体としてCu箔が準備された。Cu箔の表面(表裏両面)に、負極合材ペーストが塗工され、乾燥されることにより、負極合材層が形成された。これにより負極が製造された。乾燥後の負極合材層の単位面積あたりの質量は、片面で3mg/cm2(両面で6mg/cm2)とされた。負極が圧延され、帯状に裁断された。これにより帯状のシートである負極が製造された。
2. Manufacture of negative electrode Graphite was prepared as a negative electrode active material. CMC and SBR were prepared as Na ion-containing binders. 98 parts by mass of graphite, 1 part by mass of CMC, and 1 part by mass of SBR were dispersed in water to prepare a negative electrode mixture paste. Cu foil was prepared as a current collector. The negative electrode mixture paste was coated on the surface (both front and back surfaces) of the Cu foil, and dried to form a negative electrode mixture layer. This produced a negative electrode. The mass per unit area of the negative electrode mixture layer after drying was 3 mg / cm 2 on one side (6 mg / cm 2 on both sides). The negative electrode was rolled and cut into strips. Thereby, the negative electrode which is a strip-shaped sheet was manufactured.

3.セパレータの準備
20μmの平均厚さを有するセパレータが準備された。セパレータは、帯状の多孔質膜である。セパレータは、PP多孔質膜、PE多孔質膜およびPP多孔質膜を備える。セパレータにおいて、PP多孔質膜、PE多孔質膜およびPP多孔質膜は、この順序で積層されている。
3. Preparation of separator A separator having an average thickness of 20 μm was prepared. The separator is a belt-like porous film. The separator includes a PP porous film, a PE porous film, and a PP porous film. In the separator, the PP porous film, the PE porous film, and the PP porous film are laminated in this order.

4.フィラー層の形成
無機フィラーとしてベーマイトが準備された。95質量部のベーマイト、2.5質量部のCMC、および2.5質量部のアクリル系ポリマーが水中に分散されることにより、ペーストが調製された。セパレータの表面(片面)にペーストが塗工され、乾燥された。これによりフィラー層が形成された。乾燥後のフィラー層の単位面積あたりの質量は、0.75mg/cm2とされた。
4). Formation of filler layer Boehmite was prepared as an inorganic filler. A paste was prepared by dispersing 95 parts by weight boehmite, 2.5 parts by weight CMC, and 2.5 parts by weight acrylic polymer in water. The paste was applied to the surface (one side) of the separator and dried. Thereby, the filler layer was formed. The mass per unit area of the filler layer after drying was set to 0.75 mg / cm 2 .

5.電極群の構成
片面にフィラー層が形成されているセパレータを間に挟んで、正極および負極が積層され、さらに巻回されることにより、電極群が構成された。フィラー層は、セパレータおよび負極の間に配置された。下記表1の「配置」の欄では、フィラー層がセパレータおよび負極の間に配置されていることが「セパレータ/負極」と記され、フィラー層がセパレータおよび正極の間に配置されていることが「セパレータ/正極」と記されている。
5. Configuration of Electrode Group The electrode group was configured by laminating and further winding the positive electrode and the negative electrode with a separator having a filler layer formed on one side in between. The filler layer was disposed between the separator and the negative electrode. In the “Arrangement” column in Table 1 below, the fact that the filler layer is arranged between the separator and the negative electrode is described as “separator / negative electrode”, and the filler layer is arranged between the separator and the positive electrode. "Separator / positive electrode" is written.

6.電解液の含浸
角形の筐体が準備された。電極群が筐体に収納された。
以下の成分を備える電解液が準備された。
6). Electrolyte impregnation A square casing was prepared. The electrode group was housed in a housing.
An electrolyte solution having the following components was prepared.

支持電解質塩:LiPF6(1mоl/l)
溶媒:[EC:EMC:DMC=3:3:4(体積比)]
Supporting electrolyte salt: LiPF 6 (1 mol / l)
Solvent: [EC: EMC: DMC = 3: 3: 4 (volume ratio)]

電解液が筐体内に注入され、電極群に十分含浸された。これにより電池が製造された。電池が初期充電された。初期充電後、電池のSOC(State Of Charge)が100%に調整された。60℃の環境で電池が24時間放置された。以上より、比較例1(例1)に係る電池が製造された。   Electrolytic solution was injected into the casing, and the electrode group was sufficiently impregnated. This produced a battery. The battery was initially charged. After the initial charging, the SOC (State Of Charge) of the battery was adjusted to 100%. The battery was left for 24 hours in an environment of 60 ° C. As described above, a battery according to Comparative Example 1 (Example 1) was manufactured.

《比較例2》
以下の成分を備える電解液が使用されることを除いては、比較例1と同じ手順により、比較例2(例2)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 2 >>
A battery according to Comparative Example 2 (Example 2) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 1 except that an electrolytic solution having the following components was used.

支持電解質塩:LiPF6(1mоl/l)
溶媒:[EC:EMC:DMC=3:3:4(体積比)]
添加剤:LiBOB(0.05mоl/l)
Supporting electrolyte salt: LiPF 6 (1 mol / l)
Solvent: [EC: EMC: DMC = 3: 3: 4 (volume ratio)]
Additive: LiBOB (0.05 mol / l)

《比較例3》
0.4nmの平均細孔径を有するNaイオン含有ゼオライトが準備された。このNaイオン含有ゼオライトは、1μmの平均粒径を有するように粉砕されたものである。
<< Comparative Example 3 >>
A Na ion-containing zeolite having an average pore diameter of 0.4 nm was prepared. This Na ion-containing zeolite is pulverized to have an average particle diameter of 1 μm.

90質量部のNCM、8質量部の導電材、2質量部のPVdF、および5質量部のNaイオン含有ゼオライトがNMP中に分散されることにより、正極合材ペーストが調製された。Al箔の表面(表裏両面)に、正極合材ペーストが塗工され、乾燥されることにより、正極合材層が形成された。これにより正極が製造された。乾燥後の正極合材層の単位面積あたりの質量は、片面で6.3mg/cm2(両面で12.6mg/cm2)とされた。これらを除いては、比較例1と同じ手順により、比較例3(例3)に係る電池が製造された。 A positive electrode mixture paste was prepared by dispersing 90 parts by mass of NCM, 8 parts by mass of a conductive material, 2 parts by mass of PVdF, and 5 parts by mass of a Na ion-containing zeolite in NMP. The positive electrode mixture paste was applied to the surface (both front and back surfaces) of the Al foil and dried, whereby a positive electrode mixture layer was formed. This produced a positive electrode. Mass per unit area of the positive-electrode mixture layer after drying was set to be 6.3 mg / cm 2 on one side (in both 12.6mg / cm 2). Except for these, a battery according to Comparative Example 3 (Example 3) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 1.

《比較例4》
55質量部のベーマイト、40質量部のNaイオン含有ゼオライト、2.5質量部のCMC、および2.5質量部のアクリル系ポリマーが水中に分散されることにより、ペーストが調製された。セパレータの表面(片面)にペーストが塗工され、乾燥された。これによりフィラー層が形成された。乾燥後のフィラー層の単位面積あたりの質量は、0.75mg/cm2とされた。これらを除いては、比較例1と同じ手順により、比較例4(例4)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 4 >>
A paste was prepared by dispersing 55 parts by weight boehmite, 40 parts by weight Na ion-containing zeolite, 2.5 parts by weight CMC, and 2.5 parts by weight acrylic polymer in water. The paste was applied to the surface (one side) of the separator and dried. Thereby, the filler layer was formed. The mass per unit area of the filler layer after drying was set to 0.75 mg / cm 2 . A battery according to Comparative Example 4 (Example 4) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 1 except for these.

《比較例5》
98質量部の黒鉛、1質量部のCMC、1質量部のSBR、および10質量部のNaイオン含有ゼオライトが水中に分散されることにより、負極合材ペーストが調製された。Cu箔の表面(表裏両面)に、負極合材ペーストが塗工され、乾燥されることにより、負極合材層が形成された。これにより負極が製造された。乾燥後の負極合材層の単位面積あたりの質量は、片面で3.3mg/cm2(両面で6.6mg/cm2)とされた。これらを除いては、比較例1と同じ手順により、比較例5(例5)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 5 >>
98 parts by mass of graphite, 1 part by mass of CMC, 1 part by mass of SBR, and 10 parts by mass of Na ion-containing zeolite were dispersed in water to prepare a negative electrode mixture paste. The negative electrode mixture paste was coated on the surface (both front and back surfaces) of the Cu foil, and dried to form a negative electrode mixture layer. This produced a negative electrode. The mass per unit area of the negative electrode mixture layer after drying was 3.3 mg / cm 2 on one side (6.6 mg / cm 2 on both sides). Except for these, a battery according to Comparative Example 5 (Example 5) was manufactured in the same procedure as Comparative Example 1.

《比較例6》
LiBOBを備える電解液(比較例2で使用されたもの)が使用されることを除いては、比較例3と同じ手順により、比較例6(例6)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 6 >>
A battery according to Comparative Example 6 (Example 6) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 3 except that an electrolytic solution including LiBOB (the one used in Comparative Example 2) was used.

《比較例7》
LiBOBを備える電解液(比較例2で使用されたもの)が使用されることを除いては、比較例4と同じ手順により、比較例7(例7)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 7 >>
A battery according to Comparative Example 7 (Example 7) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 4 except that an electrolytic solution including LiBOB (the one used in Comparative Example 2) was used.

《比較例8》
LiBOBを備える電解液(比較例2で使用されたもの)が使用されることを除いては、比較例5と同じ手順により、比較例8(例8)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 8 >>
A battery according to Comparative Example 8 (Example 8) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 5 except that an electrolytic solution including LiBOB (the one used in Comparative Example 2) was used.

《比較例9》
イオン交換により、Naイオン含有ゼオライト中のNaイオンがLiイオンに交換された。これによりLiイオン含有ゼオライトが準備された。このLiイオン含有ゼオライトは、Naイオンのうち90mоl%がLiイオンに交換されたものである。
<< Comparative Example 9 >>
By ion exchange, Na ions in the Na ion-containing zeolite were exchanged for Li ions. Thereby, Li ion containing zeolite was prepared. This Li ion-containing zeolite is obtained by replacing 90 mol% of Na ions with Li ions.

Naイオン含有ゼオライトに代えて、Liイオン含有ゼオライトが使用されることを除いては、比較例3と同じ手順により、比較例9(例9)に係る電池が製造された。   A battery according to Comparative Example 9 (Example 9) was produced by the same procedure as Comparative Example 3 except that Li ion-containing zeolite was used instead of Na ion-containing zeolite.

《比較例10》
Naイオン含有ゼオライトに代えて、Liイオン含有ゼオライトが使用されることを除いては、比較例4と同じ手順により、比較例10(例10)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 10 >>
A battery according to Comparative Example 10 (Example 10) was produced by the same procedure as Comparative Example 4 except that Li ion-containing zeolite was used instead of Na ion-containing zeolite.

《比較例11》
Naイオン含有ゼオライトに代えて、Liイオン含有ゼオライトが使用されることを除いては、比較例5と同じ手順により、比較例11(例11)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 11 >>
A battery according to Comparative Example 11 (Example 11) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 5 except that Li ion-containing zeolite was used instead of Na ion-containing zeolite.

《比較例12》
90質量部のNCM、8質量部の導電材、2質量部のPVdF、および2.5質量部のLiイオン含有ゼオライトがNMP中に分散されることにより、正極合材ペーストが調製された。Al箔の表面(表裏両面)に、正極合材ペーストが塗工され、乾燥されることにより、正極合材層が形成された。これにより正極が製造された。乾燥後の正極合材層の単位面積あたりの質量は、片面で6.15mg/cm2(両面で12.3mg/cm2)とされた。これらを除いては、比較例6と同じ手順により、比較例12(例12)に係る電池が製造された。正極合材層におけるLiイオン含有ゼオライトの面密度は、計算式「面密度=6.15〔mg/cm2〕×2.5〔質量部〕÷(90+8+2+2.5)〔質量部〕」により、0.15mg/cm2である。
<< Comparative Example 12 >>
A positive electrode mixture paste was prepared by dispersing 90 parts by mass of NCM, 8 parts by mass of a conductive material, 2 parts by mass of PVdF, and 2.5 parts by mass of a Li ion-containing zeolite in NMP. The positive electrode mixture paste was applied to the surface (both front and back surfaces) of the Al foil and dried, whereby a positive electrode mixture layer was formed. This produced a positive electrode. Mass per unit area of the positive-electrode mixture layer after drying was set to 6.15mg / cm 2 on one side (in both 12.3mg / cm 2). A battery according to Comparative Example 12 (Example 12) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 6 except for these. The surface density of the Li ion-containing zeolite in the positive electrode mixture layer is calculated by the formula “Area density = 6.15 [mg / cm 2 ] × 2.5 [parts by mass] ÷ (90 + 8 + 2 + 2.5) [parts by mass]”. 0.15 mg / cm 2 .

《比較例13および14》
下記表1に示される面密度となるように、正極合材ペーストにおけるLiイオン含有ゼオライトの配合量が変更されることを除いては、比較例12と同じ手順により、比較例13および14(例13および14)に係る電池が製造された。
<< Comparative Examples 13 and 14 >>
Comparative examples 13 and 14 (examples) were performed in the same procedure as in comparative example 12 except that the blending amount of the Li ion-containing zeolite in the positive electrode mixture paste was changed so as to have the areal density shown in Table 1 below. A battery according to 13 and 14) was produced.

《比較例15》
75質量部のベーマイト、20質量部のLiイオン含有ゼオライト、2.5質量部のCMC、および2.5質量部のアクリル系ポリマーが水中に分散されることにより、ペーストが調製された。セパレータの表面(片面)にペーストが塗工され、乾燥された。これによりフィラー層が形成された。乾燥後のフィラー層の単位面積あたりの質量は、0.75mg/cm2とされた。フィラー層におけるLiイオン含有ゼオライトの面密度は、計算式「面密度=0.75〔mg/cm2〕×20〔質量部〕÷(75+20+2.5+2.5)〔質量部〕」により、0.15mg/cm2である。
<< Comparative Example 15 >>
A paste was prepared by dispersing 75 parts by weight of boehmite, 20 parts by weight of Li ion-containing zeolite, 2.5 parts by weight of CMC, and 2.5 parts by weight of an acrylic polymer. The paste was applied to the surface (one side) of the separator and dried. Thereby, the filler layer was formed. The mass per unit area of the filler layer after drying was set to 0.75 mg / cm 2 . The surface density of the Li ion-containing zeolite in the filler layer is calculated according to the calculation formula “surface density = 0.75 [mg / cm 2 ] × 20 [parts by mass] ÷ (75 + 20 + 2.5 + 2.5) [parts by mass]”. 15 mg / cm 2 .

片面にフィラー層が形成されているセパレータを間に挟んで、正極および負極が積層され、さらに巻回されることにより、電極群が構成された。フィラー層は、セパレータおよび正極の間に配置された。これらを除いては、比較例7と同じ手順により、比較例15(例15)に係る電池が製造された。   A positive electrode and a negative electrode were laminated with a separator having a filler layer formed on one side in between, and further wound to form an electrode group. The filler layer was disposed between the separator and the positive electrode. Except for these, a battery according to Comparative Example 15 (Example 15) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 7.

《比較例16および17》
下記表1に示される面密度となるように、ペーストにおけるLiイオン含有ゼオライトの配合量が変更されることを除いては、比較例15と同じ手順により、比較例16および17(例16および17)に係る電池が製造された。ここではペーストの固形分において、Liイオン含有ゼオライトの配合量の増分に応じて、ベーマイトの配合量が減じられている。CMCおよびアクリル系ポリマーの配合量は変更されていない。
<< Comparative Examples 16 and 17 >>
Comparative Examples 16 and 17 (Examples 16 and 17) were carried out in the same procedure as Comparative Example 15 except that the blending amount of the Li ion-containing zeolite in the paste was changed so that the surface density shown in Table 1 was obtained. ) Was manufactured. Here, in the solid content of the paste, the blending amount of boehmite is reduced according to the increment of the blending amount of the Li ion-containing zeolite. The blending amounts of CMC and acrylic polymer are not changed.

《実施例1〜3》
フィラー層がセパレータおよび負極の間に配置されることを除いては、比較例15〜17と同じ手順により、実施例1〜3(例*1〜*3)に係る電池が製造された。
<< Examples 1-3 >>
Batteries according to Examples 1 to 3 (Examples * 1 to * 3) were manufactured by the same procedure as Comparative Examples 15 to 17 except that the filler layer was disposed between the separator and the negative electrode.

《比較例18》
98質量部の黒鉛、1質量部のCMC、1質量部のSBR、および5質量部のLiイオン含有ゼオライトが水中に分散されることにより、負極合材ペーストが調製された。Cu箔の表面(表裏両面)に、負極合材ペーストが塗工され、乾燥されることにより、負極合材層が形成された。これにより負極が製造された。乾燥後の負極合材層の単位面積あたりの質量は、片面で3.15mg/cm2(両面で6.3mg/cm2)とされた。負極合材層におけるLiイオン含有ゼオライトの面密度は、計算式「面密度=3.15〔mg/cm2〕×5〔質量部〕÷(98+1+1+5)〔質量部〕」により、0.15mg/cm2である。これらを除いては、比較例8と同じ手順により、比較例18(例18)に係る電池が製造された。
<< Comparative Example 18 >>
98 parts by mass of graphite, 1 part by mass of CMC, 1 part by mass of SBR, and 5 parts by mass of Li ion-containing zeolite were dispersed in water to prepare a negative electrode mixture paste. The negative electrode mixture paste was coated on the surface (both front and back surfaces) of the Cu foil, and dried to form a negative electrode mixture layer. This produced a negative electrode. Mass per unit area of the negative electrode mixture layer after drying was set to 3.15mg / cm 2 on one side (on both sides 6.3mg / cm 2). The surface density of the Li ion-containing zeolite in the negative electrode mixture layer is 0.15 mg / kg according to the calculation formula “surface density = 3.15 [mg / cm 2 ] × 5 [part by mass] ÷ (98 + 1 + 1 + 5) [part by mass]”. cm 2 . Except for these, a battery according to Comparative Example 18 (Example 18) was manufactured by the same procedure as Comparative Example 8.

《比較例19および20》
下記表1に示される面密度となるように、負極合材ペーストにおけるLiイオン含有ゼオライトの配合量が変更されることを除いては、比較例18と同じ手順により、比較例19および20(例19および20)に係る電池が製造された。
<< Comparative Examples 19 and 20 >>
Comparative examples 19 and 20 (examples) were performed in the same procedure as comparative example 18 except that the blending amount of the Li ion-containing zeolite in the negative electrode mixture paste was changed so as to have the areal density shown in Table 1 below. A battery according to 19 and 20) was produced.

<評価>
1.初期の限界電流の測定
−10℃の環境で、電池が所定の電流で5秒間充電された。充電後、電池が10分間静置された。静置後、電池が所定の電流で5秒間放電された。この一巡の操作が1サイクルと定義され、1サイクルが1000回繰り返された。試験後、電池が解体され、負極においてLiが析出しているか否かが確認された。都度、電流が変更されながら、この試験が繰り返されることにより、Liが析出しない最も大きい電流が特定された。この電流が初期の限界電流である。結果は、上記表1の「初期」の欄に示されている。上記表1において「初期」の欄に示される値は、各例の初期の限界電流が、比較例1(例1)の初期の限界電流で除された値の百分率である。ここでは値が大きい程、初期のLi析出耐性に優れることを示す。
<Evaluation>
1. Initial Limit Current Measurement The battery was charged at a predetermined current for 5 seconds in an environment of −10 ° C. After charging, the battery was left for 10 minutes. After standing, the battery was discharged at a predetermined current for 5 seconds. This one-round operation was defined as one cycle, and one cycle was repeated 1000 times. After the test, the battery was disassembled, and it was confirmed whether Li was deposited on the negative electrode. By repeating this test while changing the current each time, the largest current at which Li did not precipitate was identified. This current is the initial limiting current. The results are shown in the “Initial” column of Table 1 above. The value shown in the column of “Initial” in Table 1 is a percentage of the value obtained by dividing the initial limit current of each example by the initial limit current of Comparative Example 1 (Example 1). Here, the larger the value, the better the initial Li precipitation resistance.

2.耐久後の限界電流の測定
75℃の環境で60日間電池が保管された。これにより耐久後電池が得られた。上記「1.初期の限界電流の測定」と同じ手順により、耐久後電池の限界電流が決定された。結果は、上記表1の「耐久後」の欄に示されている。上記表1において「耐久後」の欄に示される値は、各例の耐久後の限界電流が、比較例1(例1)の耐久後の限界電流で除された値の百分率である。ここでは値が大きい程、耐久後のLi析出耐性に優れることを示す。
2. Measurement of limit current after endurance The battery was stored in an environment of 75 ° C. for 60 days. Thereby, a battery after endurance was obtained. The limit current of the battery after endurance was determined by the same procedure as in “1. Measurement of initial limit current”. The results are shown in the column “After Durability” in Table 1 above. In Table 1 above, the value shown in the column “After Endurance” is the percentage of the value obtained by dividing the limit current after endurance of each example by the limit current after endurance of Comparative Example 1 (Example 1). Here, it shows that it is excellent in Li precipitation tolerance after durability, so that a value is large.

<結果>
比較例1および2の結果より、電解液がLiBOBを備えることにより、耐久後の限界電流が向上することが分かる。
<Result>
From the results of Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the limit current after endurance is improved when the electrolytic solution includes LiBOB.

比較例1、比較例3〜5、ならびに比較例9〜11の結果より、正極内にゼオライトが配置されるか、またはセパレータおよび負極の間にゼオライトが配置されることにより、限界電流が小幅ながら向上している。リチウム金属複合酸化物から溶出した金属イオンがゼオライトにトラップされるためと考えられる。しかし、負極内にゼオライトが配置された例では、限界電流が向上しなかった。正極から移動してくる金属イオンは、負極の表面で析出するため、負極内にゼオライトが配置されていても効果が得られないものと考えられる。   From the results of Comparative Example 1, Comparative Examples 3 to 5, and Comparative Examples 9 to 11, the zeolite is arranged in the positive electrode or the zeolite is arranged between the separator and the negative electrode, so that the limit current is small. It has improved. This is probably because the metal ions eluted from the lithium metal composite oxide are trapped in the zeolite. However, in the example in which zeolite was disposed in the negative electrode, the limiting current was not improved. Since metal ions moving from the positive electrode are deposited on the surface of the negative electrode, it is considered that the effect cannot be obtained even if zeolite is arranged in the negative electrode.

電解液がLiBOBを備えない場合、Liイオン含有ゼオライトとNaイオン含有ゼオライトとの間で効果に差がなかった。BOBアニオンが存在しないためと考えられる。しかし電解液がLiBOBを備える場合は、Naイオン含有ゼオライトでは限界電流が低下し、Liイオン含有ゼオライトでは限界電流が向上する結果となった。Liイオン含有ゼオライトがNaBOB生成抑制作用を有し、Naイオン含有ゼオライトが同作用を有しないことを反映した結果と考えられる。   When the electrolyte solution did not include LiBOB, there was no difference in effect between the Li ion-containing zeolite and the Na ion-containing zeolite. This is probably because the BOB anion does not exist. However, when the electrolytic solution was provided with LiBOB, the limit current was lowered in the Na ion-containing zeolite, and the limit current was improved in the Li ion-containing zeolite. This is considered to be a result reflecting that the Li ion-containing zeolite has a NaBOB production inhibitory action and the Na ion-containing zeolite does not have the same action.

比較例12〜20ならびに実施例1〜3の結果より、Liイオン含有ゼオライトの配置場所によって効果が異なることが分かる。図3は、初期の限界電流と、Liイオン含有ゼオライトの面密度との関係を示すグラフである。図4は、耐久後の限界電流と、Liイオン含有ゼオライトの面密度との関係を示すグラフである。図3および図4に示されるように、Liイオン含有ゼオライトがセパレータおよび負極の間に配置されている実施例1〜3では、同条件を満たさない比較例に比して、Liイオン含有ゼオライトの面密度に対する限界電流の向上幅が大きい。その傾向は、面密度が0.3mg/cm2以上の範囲において特に顕著である。 From the results of Comparative Examples 12 to 20 and Examples 1 to 3, it can be seen that the effect varies depending on the location of the Li ion-containing zeolite. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the initial limiting current and the surface density of the Li ion-containing zeolite. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the limit current after endurance and the surface density of the Li ion-containing zeolite. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, in Examples 1 to 3 in which the Li ion-containing zeolite is disposed between the separator and the negative electrode, the Li ion-containing zeolite is compared with the comparative example that does not satisfy the same condition. The improvement width of the limit current with respect to the surface density is large. This tendency is particularly remarkable when the surface density is in the range of 0.3 mg / cm 2 or more.

比較例12〜14は、Liイオン含有ゼオライトの面密度に対する限界電流の向上幅が小さい。比較例12〜14では、正極内にLiイオン含有ゼオライトが配置されている。そのためLiイオン含有ゼオライトが、正極活物質から溶出する金属イオンはトラップできるが、負極内のNaイオンは効率よくトラップできないものと考えられる。セパレータおよび正極の間にLiイオン含有ゼオライトが配置されている比較例15〜17に対しても同じことがいえる。   In Comparative Examples 12 to 14, the margin of improvement in the limiting current with respect to the surface density of the Li ion-containing zeolite is small. In Comparative Examples 12 to 14, Li ion-containing zeolite is disposed in the positive electrode. Therefore, it is considered that the Li ion-containing zeolite can trap metal ions eluted from the positive electrode active material, but cannot efficiently trap Na ions in the negative electrode. The same can be said for Comparative Examples 15 to 17 in which Li ion-containing zeolite is disposed between the separator and the positive electrode.

比較例18〜20は、Liイオン含有ゼオライトの面密度に対する限界電流の向上幅が小さい。比較例18〜20では、負極内にLiイオン含有ゼオライトが配置されている。そのためLiイオン含有ゼオライトが、負極内のNaイオンはトラップできるが、正極から移動してくる金属イオンはトラップできないものと考えられる。また負極内にLiイオン含有ゼオライトが配置される場合は、Liイオン含有ゼオライトの増量に伴い、抵抗が増加する等の不都合も想定される。   Comparative Examples 18 to 20 have a small improvement width of the limiting current with respect to the surface density of the Li ion-containing zeolite. In Comparative Examples 18 to 20, Li ion-containing zeolite is disposed in the negative electrode. Therefore, it is considered that Li ion-containing zeolite can trap Na ions in the negative electrode but cannot trap metal ions moving from the positive electrode. Moreover, when Li ion containing zeolite is arrange | positioned in a negative electrode, inconveniences, such as resistance increasing with the increase in the amount of Li ion containing zeolite, are also assumed.

実施例1〜3では、Liイオン含有ゼオライトがセパレータおよび負極の間に配置されている。そのためLiイオン含有ゼオライトが正極から移動してくる金属イオンを負極の手前でトラップでき、なおかつ負極内のNaイオンもトラップできるものと考えられる。これにより、Liイオン含有ゼオライトの面密度に対する限界電流の向上幅が顕著に大きくなると考えられる。   In Examples 1-3, the Li ion containing zeolite is arrange | positioned between the separator and the negative electrode. Therefore, it is considered that the metal ions from which the Li ion-containing zeolite moves from the positive electrode can be trapped before the negative electrode, and Na ions in the negative electrode can also be trapped. Thereby, it is thought that the improvement width of the limiting current with respect to the surface density of the Li ion-containing zeolite is remarkably increased.

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present disclosure is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 正極、11,41 集電体、12 正極合材層、20 セパレータ、30 フィラー層、40 負極、42 負極合材層、50 電極群、60 電解液、90 筐体、100 電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode, 11, 41 Current collector, 12 Positive electrode mixture layer, 20 Separator, 30 Filler layer, 40 Negative electrode, 42 Negative electrode mixture layer, 50 Electrode group, 60 Electrolyte, 90 Housing, 100 Battery.

Claims (1)

電解液、
正極、
セパレータ、
リチウムイオン含有ゼオライト、および
負極
を備え、
前記正極は、リチウム金属複合酸化物を備え、
前記電解液は、リチウムビス(オキサラト)ボラートを備え、
前記セパレータは、前記正極および前記負極の間に配置されており、
前記負極は、ナトリウムイオン含有バインダを備え、
前記リチウムイオン含有ゼオライトは、前記セパレータおよび前記負極の間に配置されている、
リチウムイオン二次電池。
Electrolyte,
Positive electrode,
Separator,
A lithium ion-containing zeolite and a negative electrode,
The positive electrode comprises a lithium metal composite oxide,
The electrolyte includes lithium bis (oxalato) borate,
The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode;
The negative electrode includes a sodium ion-containing binder,
The lithium ion-containing zeolite is disposed between the separator and the negative electrode.
Lithium ion secondary battery.
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