JP2018073611A - Negative electrode for electric device and electric device using the same - Google Patents

Negative electrode for electric device and electric device using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode for an electric device with improved charge/discharge efficiency and cycle durability, and to provide an electric device using the same.SOLUTION: A negative electrode (10) for an electric device includes: a silicon-containing alloy (1) containing silicon and tin; a carbon coating layer (2) which is formed by a carbon-based material and coats the silicon-containing alloy (1); a conductive assistant (3) for the negative electrode; and a binder (4) for the negative electrode. A ratio of a specific surface area of the carbon-based material to the specific surface area of the conductive assistant for the negative electrode is 7 or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電気デバイス用負極及びそれを用いた電気デバイスに関する。詳細には、本発明は、充放電効率及びサイクル耐久性が改善された電気デバイス用負極及びそれを用いた電気デバイスに関する。   The present invention relates to a negative electrode for an electric device and an electric device using the same. Specifically, the present invention relates to a negative electrode for an electric device having improved charge / discharge efficiency and cycle durability, and an electric device using the same.

近年、電子機器や車両走行用などの駆動電源として、充放電効率や、繰りかえし充放電しても性能が低下しないようなサイクル耐久性に優れた電気デバイスの開発が進められている。   2. Description of the Related Art In recent years, electrical devices having excellent cycle durability that do not deteriorate in performance even when repeatedly charged and discharged have been promoted as drive power sources for electronic equipment and vehicle travel.

例えば特許文献1では、シリコンを主成分とする固体状態の合金の粒子からなるリチウム二次電池用の電極材料が開示されている。この電極材料は、固体状態の合金の粒子は微結晶シリコンあるいは非晶質化シリコンの中に、シリコン以外の元素からなる微結晶あるいは非晶質が分散している。そのため、特許文献1によれば、低抵抗で充放電効率の高い、高容量なリチウム二次電池用の電極材料を提供することができるとされている。   For example, Patent Document 1 discloses an electrode material for a lithium secondary battery made of particles of a solid state alloy containing silicon as a main component. In this electrode material, particles of the alloy in a solid state are dispersed in microcrystalline silicon or amorphous silicon, and microcrystalline or amorphous materials made of elements other than silicon are dispersed. Therefore, according to Patent Document 1, it is said that an electrode material for a high capacity lithium secondary battery having a low resistance and a high charge / discharge efficiency can be provided.

特開2004−311429号公報JP 2004-311429 A

しかしながら、リチウム二次電池を含む電気デバイスは、さらに高い充放電効率及びサイクル耐久性が望まれており、特許文献1のような電極材料でも十分なものとはいえなかった。   However, an electric device including a lithium secondary battery is desired to have higher charge / discharge efficiency and cycle durability, and an electrode material such as that in Patent Document 1 cannot be said to be sufficient.

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、充放電効率及びサイクル耐久性が改善された電気デバイス用負極及びそれを用いた電気デバイスを提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems of such conventional techniques. And the objective of this invention is providing the negative electrode for electric devices by which charging / discharging efficiency and cycling durability were improved, and an electric device using the same.

本発明の態様に係る電気デバイス用負極は、炭素系材料により形成され、ケイ素含有合金を被覆する炭素被覆層と、負極用導電助剤と、負極用バインダと、を備え、負極用導電助剤の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比が所定の範囲である。   A negative electrode for an electric device according to an aspect of the present invention includes a carbon coating layer that is formed of a carbon-based material and covers a silicon-containing alloy, a negative electrode conductive additive, and a negative electrode binder. The ratio of the specific surface area of the carbon-based material to the specific surface area is within a predetermined range.

本発明によれば、充放電効率及びサイクル耐久性が改善された電気デバイス用負極及びそれを用いた電気デバイスを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the negative electrode for electric devices by which charging / discharging efficiency and cycling durability were improved, and an electric device using the same can be provided.

図1は、本実施形態に係る電気デバイス用負極の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a negative electrode for an electric device according to the present embodiment. 図2は、本実施形態に係る電気デバイスの一例を模式的に表す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the electric device according to the present embodiment.

以下、図面を用いて本実施形態に係る電気デバイス用負極及びそれを用いた電気デバイスについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, the negative electrode for an electric device and the electric device using the same according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.

[電気デバイス用負極10]
図1に示すように、本実施形態の電気デバイス用負極10は、ケイ素及びスズを含むケイ素含有合金1と、炭素系材料により形成され、ケイ素含有合金1を被覆する炭素被覆層2と、負極用導電助剤3と、負極用バインダ4と、を備える。電気デバイス用負極10がこのような炭素被覆層2を備えることにより、電気デバイス100の電解質層30を形成する電解液などが、ケイ素含有合金1と直接接する面積が少なくなる。そのため、電解液の枯渇や、電解液の過剰な分解反応を抑制することができる。また、この電解液の過剰な分解により、負極内の導電性を妨げる副反応物が生成するのを抑制することができる。また、電気デバイス用負極10がこのような炭素被覆層2を備えることにより、ケイ素含有合金1の表面の導電性を均一にすることができる。そのため、本実施形態の電気デバイス用負極10をリチウムイオン二次電池のような電気デバイス100に用いた場合に、ケイ素含有合金1の局所的な部分にリチウムイオンが挿入されて、ケイ素含有合金1が劣化してしまうのを抑制することができる。
[Negative Electrode 10 for Electric Devices]
As shown in FIG. 1, a negative electrode 10 for an electric device of the present embodiment includes a silicon-containing alloy 1 containing silicon and tin, a carbon coating layer 2 formed of a carbon-based material and covering the silicon-containing alloy 1, and a negative electrode A conductive auxiliary agent 3 and a negative electrode binder 4. When the negative electrode 10 for an electric device includes such a carbon coating layer 2, an area in which the electrolytic solution forming the electrolyte layer 30 of the electric device 100 is in direct contact with the silicon-containing alloy 1 is reduced. Therefore, depletion of the electrolyte solution and excessive decomposition reaction of the electrolyte solution can be suppressed. Moreover, it can suppress that the side reaction material which prevents the electroconductivity in a negative electrode by the excessive decomposition | disassembly of this electrolyte solution produces | generates. Moreover, when the negative electrode 10 for electric devices is equipped with such a carbon coating layer 2, the conductivity of the surface of the silicon-containing alloy 1 can be made uniform. Therefore, when the negative electrode 10 for an electric device of the present embodiment is used in an electric device 100 such as a lithium ion secondary battery, lithium ions are inserted into a local portion of the silicon-containing alloy 1, and the silicon-containing alloy 1 Can be prevented from deteriorating.

さらに、本実施形態においては、負極用導電助剤3の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比が7以上である。負極用導電助剤3と炭素系材料との比表面積比をこのような範囲とすることにより、ケイ素含有合金1の広い範囲を炭素系材料により被覆することができる。そのため、ケイ素含有合金1と電解液との接触をさらに少なくし、ケイ素含有合金1の表面の導電性をより均一にすることができる。また、負極用導電助剤3と炭素系材料との比表面積比をこのような範囲とすることにより、負極用バインダ4と結合する負極用導電助剤3の割合が減少する傾向にある。そのため、負極用バインダ4のバインダ機能の低下を抑制し、電気デバイス用負極10の強度を保つことができる。その結果、電気デバイスの充放電効率及びサイクル耐久性を向上させることができる。なお、上記メカニズムは推測によるものであるため、本実施形態は上記メカニズムに限定されない。   Furthermore, in this embodiment, the ratio of the specific surface area of the carbonaceous material to the specific surface area of the conductive auxiliary agent 3 for negative electrode is 7 or more. By setting the specific surface area ratio of the conductive auxiliary agent 3 for the negative electrode and the carbon-based material in such a range, a wide range of the silicon-containing alloy 1 can be covered with the carbon-based material. Therefore, the contact between the silicon-containing alloy 1 and the electrolytic solution can be further reduced, and the conductivity of the surface of the silicon-containing alloy 1 can be made more uniform. Further, by setting the specific surface area ratio between the negative electrode conductive additive 3 and the carbonaceous material in such a range, the ratio of the negative electrode conductive additive 3 bonded to the negative electrode binder 4 tends to decrease. Therefore, a decrease in the binder function of the negative electrode binder 4 can be suppressed and the strength of the electric device negative electrode 10 can be maintained. As a result, the charge / discharge efficiency and cycle durability of the electric device can be improved. In addition, since the said mechanism is based on estimation, this embodiment is not limited to the said mechanism.

(ケイ素含有合金1)
本実施形態の電気デバイス用負極10は、ケイ素及びスズを含むケイ素含有合金1を備える。ケイ素含有合金1は、負極活物質として機能し、リチウムを吸蔵放出することが可能な材料である。本実施形態では、このようなケイ素含有合金1を用いることにより、充放電時におけるケイ素とリチウムイオンの合金化による体積変化を抑制し、電気デバイス100の放電容量及びサイクル耐久性の高くすることができる。
(Silicon-containing alloy 1)
The negative electrode 10 for an electric device of this embodiment includes a silicon-containing alloy 1 containing silicon and tin. The silicon-containing alloy 1 functions as a negative electrode active material and is a material capable of occluding and releasing lithium. In the present embodiment, by using such a silicon-containing alloy 1, volume change due to alloying of silicon and lithium ions during charging and discharging can be suppressed, and the discharge capacity and cycle durability of the electric device 100 can be increased. it can.

ケイ素含有合金1のケイ素含有量は、ケイ素含有合金1全体に対して20質量%以上であることが好ましい。ケイ素含有合金1のケイ素含有量をこのような範囲とすることにより、アモルファス−結晶の相転移を抑えることができ、電気デバイス100のサイクル耐久性を向上させることができる。なお、ケイ素含有合金1は、例えばメカニカルアロイ法、アークプラズマ溶融法などにより作製することができる。   The silicon content of the silicon-containing alloy 1 is preferably 20% by mass or more based on the entire silicon-containing alloy 1. By setting the silicon content of the silicon-containing alloy 1 in such a range, the amorphous-crystal phase transition can be suppressed, and the cycle durability of the electric device 100 can be improved. The silicon-containing alloy 1 can be produced by, for example, a mechanical alloy method, an arc plasma melting method, or the like.

本実施形態において、ケイ素含有合金1は、Si、Sn及びMの元素を含み、Mは、遷移元素、B,C,Mg,Al及びZnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であることが好ましい。なお、遷移元素は、第3族元素から第11族元素の間にある元素をいう。このようなケイ素含有合金1を用いることで、電気デバイス100の放電容量及びサイクル耐久性を高くすることができる。   In the present embodiment, the silicon-containing alloy 1 includes Si, Sn, and M elements, and M is at least one element selected from the group consisting of transition elements, B, C, Mg, Al, and Zn. Is preferred. The transition element refers to an element between the Group 3 element and the Group 11 element. By using such a silicon-containing alloy 1, the discharge capacity and cycle durability of the electric device 100 can be increased.

なお、Mは、B,C,Mg,Al,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Zr,Nb,Mo及びTaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であることがより好ましい。また、Mは、C,Al,Ti,V及びZnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であることがさらに好ましい。さらに、Al又はTiの少なくともいずれか一方であることが最も好ましい。ケイ素含有合金1がこのような元素を含むことにより、電気デバイス100の放電容量を維持しつつ、サイクル耐久性を向上させることができる。   M is at least one element selected from the group consisting of B, C, Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, and Ta. More preferably. M is more preferably at least one element selected from the group consisting of C, Al, Ti, V, and Zn. Furthermore, it is most preferable that it is at least any one of Al or Ti. By including such an element in the silicon-containing alloy 1, it is possible to improve cycle durability while maintaining the discharge capacity of the electric device 100.

なお、Si、Sn及びMの元素を含むケイ素含有合金1には、不可避不純物が含まれていてもよい。不可避不純物とは、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入したりするものを意味する。不可避不純物は、本来は不要なものであるが、微量であり、ケイ素含有合金1の特性に影響を及ぼさないため、許容されている不純物である。不可避不純物の含有量は、ケイ素含有合金1全体に対して0.5質量%未満であることが好ましく、0.1質量%未満であることがより好ましく、0.01質量%未満であることがさらに好ましい。   The silicon-containing alloy 1 containing Si, Sn, and M elements may contain inevitable impurities. An inevitable impurity means what exists in a raw material or is inevitably mixed in a manufacturing process. Inevitable impurities are essentially unnecessary impurities, but are insignificant and do not affect the characteristics of the silicon-containing alloy 1, and thus are allowed impurities. The content of inevitable impurities is preferably less than 0.5% by mass, more preferably less than 0.1% by mass, and less than 0.01% by mass with respect to the entire silicon-containing alloy 1. Further preferred.

ケイ素含有合金1の一般式は、Si−Sn−Mであることが好ましく、Si−Sn−Ti又はSi−Sn−Ti−Alであることがより好ましい。ここで、一般式Si−Sn−Tiにおいて、Snの含有量が7質量%以上30質量%以下、Tiの含有量が0質量%超え37質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることが好ましい。又は、一般式Si−Sn−Tiにおいて、Snの含有量が30質量%以上51質量%以下、Tiの含有量が0質量%超え35質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることが好ましい。また、一般式Si−Sn−Tiにおいて、Snの含有量が7質量%以上30質量%以下、Tiが7質量%超え37質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることがより好ましい。又は、Snの含有量が30質量%以上51質量%以下、Tiの含有量が7質量%超え35質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることがより好ましい。また、一般式Si−Sn−Tiにおいて、Snの含有量が7質量%以上30質量%以下、Tiの含有量が18質量%以上37質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることがさらに好ましい。又は、一般式Si−Sn−Tiにおいて、Snの含有量が30質量%以上51質量%以下、Tiの含有量が7質量%超え20質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることがさらに好ましい。さらに、一般式Si−Sn−Tiにおいて、Snの含有量が7質量%以上21質量%以下、Tiの含有量が24質量%以上37質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることが最も好ましい。各元素の含有量を上記範囲内とすることで、サイクル特性に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。   The general formula of the silicon-containing alloy 1 is preferably Si—Sn—M, and more preferably Si—Sn—Ti or Si—Sn—Ti—Al. Here, in the general formula Si-Sn-Ti, the Sn content is 7% by mass or more and 30% by mass or less, the Ti content is more than 0% by mass and 37% by mass or less, and the balance is Si and inevitable impurities. preferable. Or in general formula Si-Sn-Ti, it is preferable that Sn content is 30 mass% or more and 51 mass% or less, Ti content exceeds 0 mass% and 35 mass% or less, and the remainder is Si and inevitable impurities. . In the general formula Si-Sn-Ti, it is more preferable that the Sn content is 7% by mass or more and 30% by mass or less, Ti is more than 7% by mass and 37% by mass or less, and the balance is Si and inevitable impurities. Alternatively, it is more preferable that the Sn content is 30% by mass or more and 51% by mass or less, the Ti content is more than 7% by mass and 35% by mass or less, and the balance is Si and inevitable impurities. Further, in the general formula Si—Sn—Ti, the Sn content is 7% by mass to 30% by mass, the Ti content is 18% by mass to 37% by mass, and the balance is Si and inevitable impurities. preferable. Or, in the general formula Si-Sn-Ti, the Sn content is 30% by mass or more and 51% by mass or less, the Ti content is more than 7% by mass and 20% by mass or less, and the balance is Si and inevitable impurities. preferable. Furthermore, in the general formula Si—Sn—Ti, the Sn content is 7% by mass or more and 21% by mass or less, the Ti content is 24% by mass or more and 37% by mass or less, and the remainder is Si and inevitable impurities. preferable. By setting the content of each element within the above range, a lithium ion battery excellent in cycle characteristics can be provided.

一般式Si−Sn−Ti−Alにおいては、Snの含有量が2質量%以上10質量%以下、Tiの含有量が25質量%以上35質量%以下、Alの含有量が0.3質量%以上3質量%以下、残部がSi及び不可避不純物であることが好ましい。各元素の含有量を上記範囲内とすることで、電気デバイスのサイクル特性を向上させることができる。なお、Snの含有量は、3質量%以上がさらに好ましい。また、Snの含有量は、9質量%以下がより好ましく、8.5質量%以下がさらに好ましい。また、Tiの含有量は、28質量%以上がより好ましく、29質量%以上がさらに好ましい。また、Tiの含有量は、34質量%以下がより好ましく33質量%以下がさらに好ましく、32質量%以下が特に好ましく、31質量%以下が最も好ましい。また、Alの含有量は、0.35質量%以上がより好ましく、0.4質量%以上がさらに好ましい。また、Alの含有量は、2.5質量%以下がより好ましく、2.0質量%以下がさらに好ましい。なお、Siの含有量は、58質量%以上が好ましく、58.5質量%以上がより好ましく、59質量%以上がさらに好ましい。Siの含有量は、70質量%以下が好ましく、68質量%以下がより好ましく、67質量%以下がさらに好ましく、66質量%以下が特に好ましい。   In the general formula Si-Sn-Ti-Al, the Sn content is 2 mass% to 10 mass%, the Ti content is 25 mass% to 35 mass%, and the Al content is 0.3 mass%. It is preferable that the content is 3% by mass or less and the balance is Si and inevitable impurities. By setting the content of each element within the above range, the cycle characteristics of the electric device can be improved. In addition, as for content of Sn, 3 mass% or more is more preferable. Further, the Sn content is more preferably 9% by mass or less, and even more preferably 8.5% by mass or less. Further, the content of Ti is more preferably 28% by mass or more, and further preferably 29% by mass or more. The Ti content is more preferably 34% by mass or less, further preferably 33% by mass or less, particularly preferably 32% by mass or less, and most preferably 31% by mass or less. Further, the Al content is more preferably 0.35% by mass or more, and further preferably 0.4% by mass or more. Further, the Al content is more preferably 2.5% by mass or less, and further preferably 2.0% by mass or less. In addition, the content of Si is preferably 58% by mass or more, more preferably 58.5% by mass or more, and further preferably 59% by mass or more. 70 mass% or less is preferable, as for content of Si, 68 mass% or less is more preferable, 67 mass% or less is further more preferable, and 66 mass% or less is especially preferable.

ケイ素含有合金1のD50は特に制限されないが、0.01μmを超え20μm未満であることが好ましい。ケイ素含有合金1のD50をこのような範囲とすることにより、炭素被覆層2をケイ素含有合金1表面に効率よく被覆させることができる。そして、ケイ素含有合金1の膨張収縮を抑制して、被覆した炭素被覆層2がケイ素含有合金1表面から剥離することを有効に抑制・防止することができる。そのため、電気デバイス100のサイクル耐久性を高くすることができる。なお、ケイ素含有合金1のD50は、0.4〜10μmであることがより好ましく、2.5〜7μmがさらに好ましい。また、D50は、体積基準における粒度分布の累積値が50%の時の粒子径を表し、例えば、レーザー回折・散乱法により測定することができる。   D50 of the silicon-containing alloy 1 is not particularly limited, but is preferably more than 0.01 μm and less than 20 μm. By setting D50 of the silicon-containing alloy 1 within such a range, the carbon coating layer 2 can be efficiently coated on the surface of the silicon-containing alloy 1. And the expansion | contraction and shrinkage | contraction of the silicon containing alloy 1 can be suppressed, and it can suppress and prevent effectively that the coat | covered carbon coating layer 2 peels from the silicon containing alloy 1 surface. Therefore, cycle durability of the electric device 100 can be increased. In addition, it is more preferable that D50 of the silicon-containing alloy 1 is 0.4 to 10 μm, and further preferably 2.5 to 7 μm. D50 represents the particle diameter when the cumulative value of the particle size distribution on a volume basis is 50%, and can be measured by, for example, a laser diffraction / scattering method.

なお、本実施形態では、電気デバイス用負極10はケイ素含有合金1を備えるが、ケイ素含有合金1以外の負極活物質を含んでいてもよい。ケイ素含有合金1以外の負極活物質は、リチウムを吸蔵放出することが可能な材料であればよい。ケイ素含有合金1以外の負極活物質としては、例えば炭素材料、ケイ素などのリチウムと合金化する金属、ケイ素と他の金属との合金、及びこれらの金属を含む酸化物などが挙げられる。   In the present embodiment, the negative electrode 10 for an electric device includes the silicon-containing alloy 1, but may include a negative electrode active material other than the silicon-containing alloy 1. The negative electrode active material other than the silicon-containing alloy 1 may be any material that can occlude and release lithium. Examples of the negative electrode active material other than the silicon-containing alloy 1 include carbon materials, metals such as silicon that are alloyed with lithium, alloys of silicon and other metals, and oxides containing these metals.

(炭素被覆層2)
本実施形態の電気デバイス用負極10は、炭素系材料により形成され、ケイ素含有合金1を被覆する炭素被覆層2を備える。電気デバイス用負極10がこのような炭素被覆層2を備えることにより、ケイ素含有合金1が電気デバイスの電解液などと直接接することによる電解液の過剰な分解反応や、ケイ素含有合金1への局所的なリチウムイオンの挿入を抑制することができる。なお、ケイ素含有合金1を被覆するとは、ケイ素含有合金1と炭素被覆層2が化学的又は物理的に結合していることを意味する。
(Carbon coating layer 2)
The negative electrode 10 for an electric device according to this embodiment includes a carbon coating layer 2 that is formed of a carbon-based material and covers the silicon-containing alloy 1. When the negative electrode 10 for an electric device is provided with such a carbon coating layer 2, an excessive decomposition reaction of the electrolytic solution caused when the silicon-containing alloy 1 is in direct contact with the electrolytic solution of the electric device or the like, and local application to the silicon-containing alloy 1 Insertion of typical lithium ions can be suppressed. Note that coating the silicon-containing alloy 1 means that the silicon-containing alloy 1 and the carbon coating layer 2 are chemically or physically bonded.

ケイ素含有合金1の表面全体を炭素被覆層2で被覆する面積の割合は、90%〜100%であることが好ましく、95%〜100%であることがより好ましく、99%〜100%であることがさらに好ましい。炭素被覆層2が被覆する割合をこのような範囲とすることにより、充放電効率及びサイクル耐久性を向上させることができる。   The ratio of the area covering the entire surface of the silicon-containing alloy 1 with the carbon coating layer 2 is preferably 90% to 100%, more preferably 95% to 100%, and 99% to 100%. More preferably. By making the ratio which the carbon coating layer 2 coat | covers in such a range, charging / discharging efficiency and cycle durability can be improved.

炭素系材料は、特に限定されないが、結晶性が低いことが好ましい。炭素被覆層2の結晶性が低い場合、リチウムイオンの挿入脱離が起こりにくいため、ケイ素含有合金1の被覆状態を維持しやすいためである。炭素被覆層2は、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラック、チャンネルブラック、グラファイトなどを用いることができる。これらのうち、炭素被覆層2は、結晶性の低いアセチレンブラック、炭素繊維を用いることが好ましい。   The carbon-based material is not particularly limited, but preferably has low crystallinity. This is because, when the crystallinity of the carbon coating layer 2 is low, lithium ion insertion and desorption are unlikely to occur, and thus the coating state of the silicon-containing alloy 1 is easily maintained. For the carbon coating layer 2, for example, acetylene black, furnace black, carbon black, channel black, graphite or the like can be used. Of these, the carbon coating layer 2 is preferably made of acetylene black or carbon fiber having low crystallinity.

炭素系材料の形状は特に制限されず、例えば粒子状又は繊維状の炭素系材料を用いることができる。被覆のしやすさの観点からは炭素被覆層2は粒子状であることが好ましく、導電性の観点からは、炭素被覆層2は繊維状であることが好ましい。   The shape of the carbon-based material is not particularly limited, and for example, a particulate or fibrous carbon-based material can be used. From the viewpoint of ease of coating, the carbon coating layer 2 is preferably in the form of particles, and from the viewpoint of conductivity, the carbon coating layer 2 is preferably in the form of fibers.

炭素系材料の大きさは特に制限されず、例えば炭素系材料が粒子状の場合は、平均粒子径(D50)が10〜200nmであることが好ましく、20〜150nmであることがより好ましい。炭素系材料の大きさをこのような範囲とすることにより、ケイ素含有合金1の表面への被覆が容易になり、炭素被覆層2をケイ素含有合金1の表面に均一に被覆することができる。なお、D50は体積基準における粒度分布の累積値が50%の時の粒子径を表し、例えば、レーザー回折・散乱法により測定することができる。   The size of the carbon-based material is not particularly limited. For example, when the carbon-based material is particulate, the average particle diameter (D50) is preferably 10 to 200 nm, and more preferably 20 to 150 nm. By setting the size of the carbon-based material in such a range, the surface of the silicon-containing alloy 1 can be easily coated, and the carbon coating layer 2 can be uniformly coated on the surface of the silicon-containing alloy 1. D50 represents the particle diameter when the cumulative value of the particle size distribution on the volume basis is 50%, and can be measured by, for example, a laser diffraction / scattering method.

また、例えば炭素系材料が繊維状の場合は、長さが5〜20μmであることが好ましく、8〜15μmであることがより好ましい。また、例えば炭素系材料が繊維状の場合には、直径が20〜500nmであることが好ましく、50〜300nmであることがより好ましい。炭素系材料の大きさをこのような範囲とすることにより、ケイ素含有合金1の表面への被覆が容易になり、炭素被覆層2をケイ素含有合金1の表面に均一に被覆することができる。なお、繊維状の炭素系材料の長さ及び直径は、透過型電子顕微鏡(TEM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて実測した数〜数十個の平均値とすることができる。   For example, when the carbonaceous material is fibrous, the length is preferably 5 to 20 μm, and more preferably 8 to 15 μm. For example, when the carbonaceous material is fibrous, the diameter is preferably 20 to 500 nm, and more preferably 50 to 300 nm. By setting the size of the carbon-based material in such a range, the surface of the silicon-containing alloy 1 can be easily coated, and the carbon coating layer 2 can be uniformly coated on the surface of the silicon-containing alloy 1. The length and diameter of the fibrous carbon-based material can be an average value of several to several tens of pieces actually measured using a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM).

炭素系材料の比表面積は、特に限定されないが、7.7m/g〜206m/gであることが好ましく、13.1m/g〜206m/gであることがより好ましく、133m/g〜206m/gであることがさらに好ましい。炭素系材料の比表面積をこのような範囲とすることにより、ケイ素含有合金1の広い範囲を炭素被覆層2により被覆することができる。そのため、ケイ素含有合金1と電解液との接触をさらに少なくし、ケイ素含有合金1の表面の導電性をより均一にすることができる。なお、炭素被覆層2の比表面積は、窒素をガス吸着させて、BET法により測定することができる。 The specific surface area of the carbonaceous material is not particularly limited, is preferably from 7.7m 2 / g~206m 2 / g, more preferably from 13.1m 2 / g~206m 2 / g, 133m 2 More preferably, it is / g-206m < 2 > / g. By setting the specific surface area of the carbon-based material in such a range, a wide range of the silicon-containing alloy 1 can be covered with the carbon coating layer 2. Therefore, the contact between the silicon-containing alloy 1 and the electrolytic solution can be further reduced, and the conductivity of the surface of the silicon-containing alloy 1 can be made more uniform. The specific surface area of the carbon coating layer 2 can be measured by a BET method by adsorbing nitrogen gas.

炭素系材料をケイ素含有合金1表面に化学的又は物理的に結合させる方法は特に制限されない。例えば、剪断によりケイ素含有合金1に炭素被覆層2の少なくとも一部を埋設して物理的に結合させる方法、官能基を介してケイ素含有合金1及び炭素被覆層2を化学的に結合させる方法などが挙げられる。炭素系材料をケイ素含有合金1表面に化学的又は物理的に結合させる方法は、具体的には、メカノケミカル法、液相法、焼結法、気相蒸着(CVD)法などが挙げられる。例えば、メカノケミカル法を使用する場合には、回転速度(処理回転速度)は、3000〜8000rpmが好ましく、4000〜7000rpmがより好ましい。また、負荷動力は、200〜400Wが好ましく、250〜300Wがより好ましい。処理時間は、10〜60分が好ましく、20〜50分がより好ましい。メカノケミカル法をこのような条件とすることにより、炭素系材料をケイ素含有合金1の表面に均一に被覆することができる。   The method for chemically or physically bonding the carbon-based material to the surface of the silicon-containing alloy 1 is not particularly limited. For example, a method of embedding at least a part of the carbon coating layer 2 in the silicon-containing alloy 1 by shearing and physically bonding it, a method of chemically bonding the silicon-containing alloy 1 and the carbon coating layer 2 through functional groups, etc. Is mentioned. Specific examples of the method for chemically or physically bonding the carbon-based material to the surface of the silicon-containing alloy 1 include a mechanochemical method, a liquid phase method, a sintering method, and a vapor deposition (CVD) method. For example, when the mechanochemical method is used, the rotation speed (treatment rotation speed) is preferably 3000 to 8000 rpm, and more preferably 4000 to 7000 rpm. Moreover, 200-400W is preferable and, as for load power, 250-300W is more preferable. The treatment time is preferably 10 to 60 minutes, more preferably 20 to 50 minutes. By setting the mechanochemical method to such conditions, the carbon-based material can be uniformly coated on the surface of the silicon-containing alloy 1.

炭素系材料をケイ素含有合金1に被覆させる際のケイ素含有合金1及び炭素被覆層2の混合比は特に限定されない。ただし、ケイ素含有合金1及び炭素系材料の合計100質量%に対して、炭素系材料の含有量は0.1〜5質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。炭素系材料の含有量をこのような範囲とすることにより、炭素被覆層2によるケイ素含有合金1の被覆率を上述のような好ましい範囲に容易に制御することができる。   The mixing ratio of the silicon-containing alloy 1 and the carbon coating layer 2 when the carbon-based material is coated on the silicon-containing alloy 1 is not particularly limited. However, the content of the carbon-based material is preferably 0.1 to 5% by mass and more preferably 0.5 to 3% by mass with respect to a total of 100% by mass of the silicon-containing alloy 1 and the carbon-based material. By setting the content of the carbon-based material in such a range, the coverage of the silicon-containing alloy 1 with the carbon coating layer 2 can be easily controlled within the preferable range as described above.

(負極用導電助剤3)
電気デバイス用負極10は、負極用導電助剤3を備える。負極用導電助剤3は、負極活物質層11の内部における電子ネットワークを効果的に形成し、電気デバイスの放電容量を大きくすることができる。電気デバイス用負極10の負極用導電助剤3を形成する材料としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。これらの負極用導電助剤3は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。負極活物質層11に負極用導電助剤3が含まれることにより、負極活物質層11の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、リチウムイオン電池の放電容量を向上させることができる。負極用導電助剤3の含有量は、負極活物質層11全体に対して、1〜10質量%が好ましく、2〜6質量%がより好ましい。負極用導電助剤3の含有量をこのような範囲とすることにより、負極活物質層11の導電性を向上させることができる。
(Electroconductive aid 3 for negative electrode)
The negative electrode 10 for an electrical device includes a negative electrode conductive additive 3. The negative electrode conductive additive 3 can effectively form an electronic network inside the negative electrode active material layer 11 and increase the discharge capacity of the electric device. Examples of the material for forming the negative electrode conductive additive 3 of the negative electrode 10 for an electrical device include carbon black such as acetylene black, and carbon materials such as graphite and carbon fiber. These conductive auxiliary agents 3 for negative electrodes may be used independently and may use 2 or more types together. By including the negative electrode active material layer 11 in the negative electrode active material layer 11, an electronic network inside the negative electrode active material layer 11 is effectively formed, and the discharge capacity of the lithium ion battery can be improved. 1-10 mass% is preferable with respect to the whole negative electrode active material layer 11, and, as for content of the conductive support agent 3 for negative electrodes, 2-6 mass% is more preferable. By setting the content of the conductive auxiliary agent 3 for the negative electrode in such a range, the conductivity of the negative electrode active material layer 11 can be improved.

負極用導電助剤3の比表面積は、特に限定されないが、1m/g〜100m/gであることが好ましく、1m/g〜50m/gであることがより好ましく、3m/g〜10m/gであることがさらに好ましい。負極用導電助剤3の比表面積をこのような範囲とすることにより、負極用バインダ4と結合する負極用導電助剤3の割合が減少する傾向にあるため、負極用バインダ4のバインダ機能の低下を抑制し、電気デバイス用負極10の強度を保つことができる。なお、負極用導電助剤3の比表面積は、窒素をガス吸着させて、BET法により測定することができる。 The specific surface area of the negative electrode conductive additive 3 is not particularly limited, is preferably 1m 2 / g~100m 2 / g, more preferably 1m 2 / g~50m 2 / g, 3m 2 / More preferably, it is g-10m < 2 > / g. By setting the specific surface area of the negative electrode conductive auxiliary agent 3 in such a range, the ratio of the negative electrode conductive auxiliary agent 3 bonded to the negative electrode binder 4 tends to decrease. A fall can be suppressed and the intensity | strength of the negative electrode 10 for electrical devices can be maintained. In addition, the specific surface area of the conductive auxiliary agent 3 for negative electrodes can be measured by a BET method by adsorbing nitrogen gas.

負極用導電助剤3の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比が7以上である。比表面積比をこのような範囲とすることにより、ケイ素含有合金1の表面の導電性をより均一にすることができる、電気デバイス用負極10の強度を保つことができる。そのため、電気デバイスの充放電効率及びサイクル耐久性を向上させることができる。なお、負極用導電助剤3の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比が10以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、18以上であることがさらに好ましく、26以上であることが最も好ましい。また、負極用導電助剤3の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比は40以下が好ましく、35以下がより好ましく、30以下がさらに好ましく、27以下が最も好ましい。   The ratio of the specific surface area of the carbonaceous material to the specific surface area of the conductive additive 3 for the negative electrode is 7 or more. By setting the specific surface area ratio in such a range, it is possible to maintain the strength of the negative electrode 10 for an electric device that can make the conductivity of the surface of the silicon-containing alloy 1 more uniform. Therefore, the charge / discharge efficiency and cycle durability of the electric device can be improved. In addition, the ratio of the specific surface area of the carbonaceous material to the specific surface area of the conductive auxiliary agent 3 for the negative electrode is preferably 10 or more, more preferably 15 or more, further preferably 18 or more, and 26 or more. Most preferably it is. Further, the ratio of the specific surface area of the carbon-based material to the specific surface area of the conductive auxiliary agent 3 for the negative electrode is preferably 40 or less, more preferably 35 or less, further preferably 30 or less, and most preferably 27 or less.

電気デバイス用負極10は、負極集電体12と、負極集電体12の少なくとも一方の面に配置された負極活物質層11を備えることができる。なお、上述したケイ素含有合金1、負極用導電助剤3、負極用バインダ4は、溶剤を加えて負極スラリーとし、負極集電体12に塗布及び乾燥することで負極活物質層11を形成することができる。すなわち、負極活物質層11はケイ素含有合金1及び負極用導電助剤3、負極用バインダ4などを含む。   The negative electrode 10 for an electric device can include a negative electrode current collector 12 and a negative electrode active material layer 11 disposed on at least one surface of the negative electrode current collector 12. The silicon-containing alloy 1, the negative electrode conductive additive 3 and the negative electrode binder 4 described above are added with a solvent to form a negative electrode slurry, which is applied to the negative electrode current collector 12 and dried to form the negative electrode active material layer 11. be able to. That is, the negative electrode active material layer 11 includes the silicon-containing alloy 1, the negative electrode conductive additive 3, the negative electrode binder 4, and the like.

(負極用バインダ4)
電気デバイス用負極10は負極用バインダ4を備える。負極用バインダ4は、負極活物質同士又は負極活物質と負極用導電助剤3を結合させることができる。電気デバイス用負極10に用いられる負極用バインダ4の材料としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、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)、ポリフッ化ビニル(PVF)などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)などのエラストマーが挙げられる。これらの負極用バインダ4は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、負極用バインダ4としての接着性や耐熱性が優れていることから、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)からなる群より選択される少なくとも1つが好ましい。負極活物質層11中に含まれる負極用バインダ4の含有量は、特に限定されないが、負極活物質層11全体に対して、0.5〜15質量%が好ましく、1〜10質量%がより好ましい。
(Negative electrode binder 4)
The negative electrode 10 for electric devices includes a negative electrode binder 4. The negative electrode binder 4 can bind the negative electrode active materials to each other or the negative electrode active material and the negative electrode conductive additive 3. Examples of the material for the negative electrode binder 4 used in the negative electrode 10 for electric devices include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), poly Ether nitrile (PEN), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), polyamide (PA), polyamideimide (PAI), carboxymethylcellulose (CMC), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polyvinyl chloride (PVC) ), Thermoplastic resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride (PVF), thermosetting resins such as epoxy resins, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene (IR), include elastomers such as butadiene rubber (BR). These negative electrode binders 4 may be used alone or in combination of two or more. Among these, at least one selected from the group consisting of polyimide (PI), polyamide (PA), and polyamideimide (PAI) is preferable because of excellent adhesion and heat resistance as the negative electrode binder 4. Although content of the binder 4 for negative electrodes contained in the negative electrode active material layer 11 is not specifically limited, 0.5-15 mass% is preferable with respect to the whole negative electrode active material layer 11, and 1-10 mass% is more. preferable.

(負極集電体12)
本実施形態のリチウムイオン電池は、負極集電体12の少なくとも一方の面に配置された負極活物質層11を備えることができる。負極集電体12は、負極活物質層11と後述する負極タブ63などの間で、電子が受け渡しできるように配置することができる。負極集電体12を形成する材料は、例えば、銅(Cu)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(SUS)などの金属が好ましい。これらの中でも、負極集電体12を形成する材料として、銅(Cu)を用いることが好ましい。
(Negative electrode current collector 12)
The lithium ion battery of this embodiment can include the negative electrode active material layer 11 disposed on at least one surface of the negative electrode current collector 12. The negative electrode current collector 12 can be disposed so that electrons can be transferred between the negative electrode active material layer 11 and a negative electrode tab 63 described later. The material forming the negative electrode current collector 12 is preferably a metal such as copper (Cu), titanium (Ti), nickel (Ni), stainless steel (SUS), or the like. Among these, it is preferable to use copper (Cu) as a material for forming the negative electrode current collector 12.

以上の通り、電気デバイス用負極10は、ケイ素及びスズを含むケイ素含有合金1と、炭素系材料により形成され、ケイ素含有合金1を被覆する炭素被覆層2と、負極用導電助剤3と、負極用バインダ4と、を備える。そして、負極用導電助剤3の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比が7以上である。本実施形態の電気デバイス用負極10は、電気デバイス100に用いた場合に、充放電効率及びサイクル耐久性を向上させることができる。   As described above, the negative electrode 10 for an electrical device includes the silicon-containing alloy 1 containing silicon and tin, the carbon coating layer 2 formed of a carbon-based material and covering the silicon-containing alloy 1, the negative electrode conductive additive 3, A negative electrode binder 4. And the ratio of the specific surface area of the carbonaceous material with respect to the specific surface area of the conductive support agent 3 for negative electrodes is 7 or more. When the negative electrode 10 for an electric device of the present embodiment is used for the electric device 100, the charge / discharge efficiency and the cycle durability can be improved.

[電気デバイス100]
本実施形態の電気デバイス100は、上述したような電気デバイス用負極10を備えることができる。そのため、本実施形態の電気デバイス100は、充放電効率及びサイクル耐久性を改善することができる。電気デバイス100としては、例えば、後述するリチウムイオン電池や電気二重層キャパシタなどが挙げられる。
[Electrical device 100]
The electric device 100 of this embodiment can include the negative electrode 10 for electric devices as described above. Therefore, the electrical device 100 of this embodiment can improve charging / discharging efficiency and cycle durability. Examples of the electric device 100 include a lithium ion battery and an electric double layer capacitor described later.

本実施形態の電気デバイス100は、電気デバイス用負極10を備えることができる。そのため、本実施形態の電気デバイス100は、充放電効率及びサイクル耐久性を改善することができる。なお、電気デバイス100は、電気デバイス用負極10の他、必要に応じて、図2に示すように、電気デバイス用正極20、電解質層30、正極タブ61、負極タブ63及び外装体65などをさらに備えることができる。すなわち、電気デバイス100は、外装体65と、外装体65に収容される電池素子50と、を備えることができる。電池素子50は、複数の単電池層40を積層することにより形成することができる。単電池層40は、電気デバイス用正極20と、電気デバイス用負極10と、電気デバイス用正極20と電気デバイス用負極10との間に配置された電解質層30と、を備えることができる。また、単電池層40は、図2に示すように、複数積層して電気的に並列に配置することもできる。正極タブ61と負極タブ63は、単電池層40で生成した電流を電気デバイス100の外部に取り出すことができる。   The electric device 100 according to the present embodiment can include the negative electrode 10 for electric devices. Therefore, the electrical device 100 of this embodiment can improve charging / discharging efficiency and cycle durability. In addition to the negative electrode 10 for an electric device, the electric device 100 includes a positive electrode 20 for an electric device, an electrolyte layer 30, a positive electrode tab 61, a negative electrode tab 63, an outer package 65, and the like as shown in FIG. Furthermore, it can be provided. That is, the electric device 100 can include the exterior body 65 and the battery element 50 accommodated in the exterior body 65. The battery element 50 can be formed by stacking a plurality of single battery layers 40. The unit cell layer 40 can include the positive electrode 20 for an electric device, the negative electrode 10 for an electric device, and the electrolyte layer 30 disposed between the positive electrode 20 for an electric device and the negative electrode 10 for an electric device. Further, as shown in FIG. 2, a plurality of unit cell layers 40 can be stacked and electrically arranged in parallel. The positive electrode tab 61 and the negative electrode tab 63 can extract the current generated in the single battery layer 40 to the outside of the electric device 100.

なお、電気デバイス100は、図2のような形態に限定されず、例えば、集電体の一方の面に負極活物質層11を配置し、集電体のもう一方の面に正極活物質層21を配置したような双極型電極を含む双極型電池としてもよい。また、電気デバイス100の構造は、積層型に限定されず、巻回型としてもよい。   The electric device 100 is not limited to the form as shown in FIG. 2. For example, the negative electrode active material layer 11 is disposed on one surface of the current collector, and the positive electrode active material layer is disposed on the other surface of the current collector. It is good also as a bipolar battery containing the bipolar electrode like which 21 is arrange | positioned. Further, the structure of the electric device 100 is not limited to the stacked type, and may be a wound type.

(電気デバイス用正極20)
電気デバイス用正極20は、正極集電体22と、正極集電体22の少なくとも一方の面に配置される正極活物質層21と、を備えることができる。電気デバイス用正極20は、正極集電体22に、正極活物質層を形成する材料を溶剤に分散させて正極スラリーとし、正極集電体22に正極スラリーを塗布及び乾燥させることで正極活物質層21を形成することができる。正極活物質層21は、正極活物質、正極用導電助剤、正極用バインダなどを含めることができる。
(Positive electrode 20 for electrical devices)
The positive electrode for an electric device 20 can include a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 21 disposed on at least one surface of the positive electrode current collector 22. The positive electrode 20 for an electric device has a positive electrode current collector 22 in which a material for forming a positive electrode active material layer is dispersed in a solvent to form a positive electrode slurry, and the positive electrode current collector 22 is coated with a positive electrode slurry and dried. Layer 21 can be formed. The positive electrode active material layer 21 can include a positive electrode active material, a positive electrode conductive additive, a positive electrode binder, and the like.

(正極活物質)
正極活物質としては、例えば、リチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。リチウム−遷移金属複合酸化物としては、例えば、LiMn、LiCoO、LiNiO、Li(Ni−Mn−Co)O、Li(Li−Ni−Mn−Co)O及びこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等を挙げることができる。リチウム−遷移金属リン酸化合物としては、LiFePO等を挙げることができる。リチウム−遷移金属硫酸化合物としては、LiFe(SO等を挙げることができる。
(Positive electrode active material)
Examples of the positive electrode active material include lithium-transition metal composite oxides, lithium-transition metal phosphate compounds, and lithium-transition metal sulfate compounds. Examples of the lithium-transition metal composite oxide include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Mn—Co) O 2 , Li (Li—Ni—Mn—Co) O 2, and transitions thereof. An example in which a part of the metal is substituted with another element can be given. Examples of the lithium-transition metal phosphate compound include LiFePO 4 . Examples of the lithium-transition metal sulfate compound include Li x Fe 2 (SO 4 ) 3 .

正極活物質は、化学式:Li1.5[NiCoMn[Li]]Oで表される固溶体リチウム含有遷移金属酸化物を含有することが好ましい。なお、式中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示す。また、式中、a,b,c及びdは、0<a<1.4、0≦b<1.4、0<c<1.4、0.1<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.4の関係を満足する。このような正極活物質を用いることにより、電気デバイス100の放電容量を高くすることができる。また、このような正極活物質を用いることにより、電気デバイスの充放電電位を高くすることができる。なお、各元素の組成は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法により測定できる。 The positive electrode active material preferably contains a solid solution lithium-containing transition metal oxide represented by the chemical formula: Li 1.5 [Ni a Co b Mn c [Li] d ] O 3 . In the formula, Li represents lithium, Ni represents nickel, Co represents cobalt, Mn represents manganese, and O represents oxygen. In the formula, a, b, c and d are 0 <a <1.4, 0 ≦ b <1.4, 0 <c <1.4, 0.1 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = The relationship of 1.5, 1.1 ≦ a + b + c <1.4 is satisfied. By using such a positive electrode active material, the discharge capacity of the electric device 100 can be increased. Further, by using such a positive electrode active material, the charge / discharge potential of the electric device can be increased. The composition of each element can be measured by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry.

上記化学式において、a、b、c及びdは、0<a<1.35、0≦b<1.35、0<c<1.35、0.15<d≦0.35、a+b+c+d=1.5、1.15≦a+b+c<1.35の関係を満足することが好ましい。また、上記化学式において、a、b、c及びdは、0<a<1.3、0≦b<1.3、0<c<1.3、0.15<d≦0.35、a+b+c+d=1.5、1.2≦a+b+c<1.3の関係を満足することがより好ましい。このような正極活物質を用いることで、電気デバイスの放電容量を大きくすることができる。   In the above chemical formula, a, b, c and d are 0 <a <1.35, 0 ≦ b <1.35, 0 <c <1.35, 0.15 <d ≦ 0.35, a + b + c + d = 1 .5, 1.15 ≦ a + b + c <1.35 is preferably satisfied. In the above chemical formula, a, b, c and d are 0 <a <1.3, 0 ≦ b <1.3, 0 <c <1.3, 0.15 <d ≦ 0.35, a + b + c + d = 1.5, 1.2 ≦ a + b + c <1.3 is more preferable. By using such a positive electrode active material, the discharge capacity of the electric device can be increased.

正極活物質の平均一次粒子径は、50nm〜2000nmであることが好ましく、100〜1000nmであることがより好ましく、200nm〜400nmであることがさらに好ましい。正極活物質の平均一次粒子径をこのような範囲とすることにより、電気デバイスの放電容量を大きくすることができる。なお、正極活物質の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて実測した数〜数十個の平均値とすることができる。   The average primary particle size of the positive electrode active material is preferably 50 nm to 2000 nm, more preferably 100 to 1000 nm, and further preferably 200 nm to 400 nm. By setting the average primary particle diameter of the positive electrode active material in such a range, the discharge capacity of the electric device can be increased. In addition, the average primary particle diameter of a positive electrode active material can be made into the average value of several to several dozen actually measured using the transmission electron microscope (TEM) or the scanning electron microscope (SEM).

(正極用導電助剤)
正極用導電助剤は、正極活物質層21の内部における電子ネットワークを効果的に形成し、電気デバイスの放電容量を大きくすることができる。正極用導電助剤の含有量は、正極活物質層21全体に対して、1〜10質量%が好ましく、2〜6質量%がより好ましい。正極用導電助剤の含有量をこのような範囲とすることにより、正極活物質層21の導電性を向上させることができる。
(Conductive aid for positive electrode)
The conductive additive for positive electrode can effectively form an electronic network inside the positive electrode active material layer 21 and increase the discharge capacity of the electric device. 1-10 mass% is preferable with respect to the whole positive electrode active material layer 21, and, as for content of the conductive support agent for positive electrodes, 2-6 mass% is more preferable. By setting the content of the conductive additive for the positive electrode in such a range, the conductivity of the positive electrode active material layer 21 can be improved.

正極用導電助剤は、繊維状導電助剤と粒状導電助剤とを含有させることが好ましい。このような複数の正極用導電助剤を用いる相乗効果により、繊維状導電助剤又は粒状導電助剤を単独で用いた場合と比較して、サイクル特性の改善や、低電位における電気デバイスの電圧降下の低減に寄与するためである。   The conductive additive for positive electrode preferably contains a fibrous conductive aid and a granular conductive aid. Due to the synergistic effect of using a plurality of conductive additives for positive electrodes, the cycle characteristics are improved and the voltage of the electrical device at a low potential is improved compared to the case where a fibrous conductive additive or a granular conductive additive is used alone. This is to contribute to the reduction of the descent.

すなわち、本実施形態の電気デバイス100は、電気デバイス用負極10と、電気デバイス用正極20と、を備えることが好ましい。そして、電気デバイス用正極20は、化学式:Li1.5[NiCoMn[Li]]Oで表される固溶体リチウム含有遷移金属酸化物を含有する正極活物質と、繊維状導電助剤と、粒状導電助剤と、を備えることが好ましい。なお、式中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示す。そして、a,b,c及びdは、0<a<1.4、0≦b<1.4、0<c<1.4、0.1<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.4の関係を満足する。そのため、繊維状導電助剤又は粒状導電助剤を単独で用いた場合と比較して、サイクル特性の改善や、低電位における電気デバイスの電圧降下の低減に寄与することができる。 That is, it is preferable that the electric device 100 of the present embodiment includes the negative electrode 10 for electric devices and the positive electrode 20 for electric devices. The positive electrode 20 for an electric device includes a positive electrode active material containing a solid solution lithium-containing transition metal oxide represented by a chemical formula: Li 1.5 [Ni a Co b Mn c [Li] d ] O 3 , and a fibrous form It is preferable to provide a conductive auxiliary and a granular conductive auxiliary. In the formula, Li represents lithium, Ni represents nickel, Co represents cobalt, Mn represents manganese, and O represents oxygen. A, b, c and d are 0 <a <1.4, 0 ≦ b <1.4, 0 <c <1.4, 0.1 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = 1.5. 1.1 ≦ a + b + c <1.4 is satisfied. Therefore, compared with the case where a fibrous conductive support agent or a granular conductive support agent is used independently, it can contribute to the improvement of cycle characteristics and the reduction of the voltage drop of the electric device at a low potential.

繊維状導電助剤は、繊維のような形状を有する導電助剤を意味する。繊維状とは、例えば、柱状などの細長い形状を包含し、直線状や曲線状などの形状は特に限定されない。また、繊維状とは、繊維のような形状を有していれば、内部が中空なチューブ状であってもよい。本実施形態では、このような繊維状導電助剤を用いることにより、3次元の電子ネットワークが形成されるため、正極活物質間の導電性を向上させることができる。   The fibrous conductive auxiliary means a conductive auxiliary having a fiber-like shape. The fiber shape includes, for example, an elongated shape such as a column shape, and the shape such as a straight line shape or a curved shape is not particularly limited. Further, the fiber shape may be a tube shape having a hollow inside as long as it has a fiber-like shape. In the present embodiment, by using such a fibrous conductive additive, a three-dimensional electronic network is formed, so that the conductivity between the positive electrode active materials can be improved.

繊維状導電助剤としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、カーボンナノフィラメント、カーボンフィブリル、気相成長炭素繊維などの炭素繊維を用いることができる。   As the fibrous conductive additive, for example, carbon fibers such as carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nanofibers, carbon nanofilaments, carbon fibrils, and vapor grown carbon fibers can be used.

繊維状導電助剤の繊維径は5nm以上50nm以下であることが好ましい。なお、繊維状導電助剤の繊維径は7nm以上20nm以下であることがより好ましく、8nm以上15nm以下であることがさらに好ましい。繊維状導電助剤の繊維径をこのような範囲とすることにより、低電位における電気デバイスの電圧降下をより効果的に抑制することができる。なお、繊維状導電助剤の繊維径は、透過型電子顕微鏡(TEM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて実測した数〜数十個の繊維径の平均値とすることができる。   The fiber diameter of the fibrous conductive additive is preferably 5 nm or more and 50 nm or less. In addition, the fiber diameter of the fibrous conductive additive is more preferably 7 nm or more and 20 nm or less, and further preferably 8 nm or more and 15 nm or less. By setting the fiber diameter of the fibrous conductive additive in such a range, the voltage drop of the electric device at a low potential can be more effectively suppressed. In addition, the fiber diameter of a fibrous conductive support agent can be made into the average value of several to several dozen fiber diameters measured using a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM).

繊維状導電助剤の繊維長は50nm以上50μm以下が好ましく、500nm以上20μm以下がより好ましい。繊維状導電助剤の繊維長をこのような範囲とすることにより、正極活物質間の導電性を向上させ、サイクル特性を向上させることができる。なお、繊維状導電助剤の繊維長は、透過型電子顕微鏡(TEM)または走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて実測した数〜数十個の繊維長の平均値とすることができる。   The fiber length of the fibrous conductive additive is preferably 50 nm or more and 50 μm or less, and more preferably 500 nm or more and 20 μm or less. By setting the fiber length of the fibrous conductive additive in such a range, the conductivity between the positive electrode active materials can be improved and the cycle characteristics can be improved. In addition, the fiber length of a fibrous conductive support agent can be made into the average value of several to several dozen fiber length measured using the transmission electron microscope (TEM) or the scanning electron microscope (SEM).

繊維状導電助剤のアスペクト比は10以上であることが好ましい。繊維状導電助剤のアスペクト比をこのような範囲とすることにより、正極活物質間の導電性を向上させ、サイクル特性を向上させることができる。また、繊維状導電助剤のアスペクト比は10以上1000以下であることがより好ましく、20以上1000以下であることがさらに好ましい。   The aspect ratio of the fibrous conductive additive is preferably 10 or more. By setting the aspect ratio of the fibrous conductive additive in such a range, the conductivity between the positive electrode active materials can be improved, and the cycle characteristics can be improved. Further, the aspect ratio of the fibrous conductive additive is more preferably 10 or more and 1000 or less, and further preferably 20 or more and 1000 or less.

繊維状導電助剤の繊維径は5nm以上50nm以下であり、繊維状導電助剤のアスペクト比は10以上であることが好ましい。繊維状導電助剤の繊維径及びアスペクト比をこのような範囲とすることにより、正極活物質間の導電性を向上させ、サイクル特性を向上させることができる。   The fiber diameter of the fibrous conductive assistant is preferably 5 nm to 50 nm, and the aspect ratio of the fibrous conductive assistant is preferably 10 or more. By setting the fiber diameter and aspect ratio of the fibrous conductive additive in such a range, the conductivity between the positive electrode active materials can be improved, and the cycle characteristics can be improved.

繊維状導電助剤の比表面積は10m/g以上300m/g以下が好ましく、100m/g以上250m/g以下より好ましく、170m/g以上210m/g以下がさらに好ましい。繊維状導電助剤の比表面積をこのような範囲とすることにより、正極活物質間の導電性を向上させ、サイクル特性を向上させることができる。なお、繊維状導電助剤のBET比表面積は、窒素をガス吸着させて、BET法により測定することができる。 The specific surface area of the fibrous conductive additive is preferably 10 m 2 / g or more 300 meters 2 / g or less, more preferably less 100 m 2 / g or more 250 meters 2 / g, more preferably 170m 2 / g or more 210 m 2 / g or less. By setting the specific surface area of the fibrous conductive additive in such a range, the conductivity between the positive electrode active materials can be improved, and the cycle characteristics can be improved. In addition, the BET specific surface area of a fibrous conductive support agent can be measured by BET method by adsorbing nitrogen gas.

粒状導電助剤は、粒のような形状を有する導電助剤を意味し、粒状導電助剤の長径は、繊維状導電助剤の長径よりも小さい。粒状とは、例えば、球状、半球状、楕円体、短鎖状、鱗片状、円柱状、多角柱状などの形状を包含し、直線状であっても曲線状であってもよい。また、粒状とは、粒のような形状を有していれば、内部が中空であってもよい。このような粒状導電助剤を用いることにより、正極活物質の表面が粒状導電助剤により均一に覆われ、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物特有な低電位における反応過電圧を低減することができると考えられる。したがって、低電位における電気デバイスの電圧降下を低減することができると考えられる。   The granular conductive auxiliary means a conductive auxiliary having a grain-like shape, and the long diameter of the granular conductive auxiliary is smaller than the long diameter of the fibrous conductive auxiliary. The granular form includes, for example, shapes such as a spherical shape, a hemispherical shape, an ellipsoid, a short chain shape, a scale shape, a cylindrical shape, and a polygonal column shape, and may be linear or curved. Moreover, the inside of a granular form may be hollow as long as it has a shape like a grain. By using such a granular conductive additive, the surface of the positive electrode active material is uniformly covered with the granular conductive additive, and the reaction overvoltage at low potential peculiar to the solid solution lithium-containing transition metal oxide can be reduced. It is done. Therefore, it is considered that the voltage drop of the electric device at a low potential can be reduced.

粒状導電助剤としては、例えば、カーボンブラックや黒鉛などのカーボン粉末を用いることができる。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラックなどが挙げられる。また、黒鉛としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。   As the particulate conductive additive, for example, carbon powder such as carbon black or graphite can be used. Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, channel black, and thermal black. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite.

粒状導電助剤の平均一次粒子径は45nm以下であることが好ましい。粒状導電助剤の平均一次粒子径をこのような範囲とすることにより、正極活物質の表面が粒状導電助剤により均一に覆われるため、低電位における電圧降下を効果的に抑制することができる。なお、粒状導電助剤の平均一次粒子径は0.1nm以上35nm以下がより好ましく、1nm以上30nm以下がさらに好ましい。また、粒状導電助剤の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて実測した数〜数十個の平均値とすることができる。   The average primary particle diameter of the granular conductive aid is preferably 45 nm or less. By setting the average primary particle diameter of the granular conductive auxiliary to such a range, the surface of the positive electrode active material is uniformly covered with the granular conductive auxiliary, and thus a voltage drop at a low potential can be effectively suppressed. . The average primary particle size of the granular conductive aid is more preferably from 0.1 nm to 35 nm, and further preferably from 1 nm to 30 nm. Moreover, the average primary particle diameter of a granular conductive support agent can be made into the average value of several to several dozen actually measured using the transmission electron microscope (TEM) or the scanning electron microscope (SEM).

粒状導電助剤の比表面積は110m/g以上であることが好ましい。粒状導電助剤の比表面積をこのような範囲とすることにより、粒状導電助剤と正極活物質との接触面積を増やすことができるため、低電位における電圧降下を効果的に抑制することができる。なお、粒状導電助剤の比表面積は150m/g以上であることがより好ましく、170m/g以上であることがさらに好ましい。また、粒状導電助剤の比表面積は300m/g以下であることが好ましく、250m/g以下であることがより好ましく、210m/g以下であることがさらに好ましい。なお、粒状導電助剤のBET比表面積は、窒素をガス吸着させて、BET法により測定することができる。 The specific surface area of the granular conductive aid is preferably 110 m 2 / g or more. By setting the specific surface area of the granular conductive additive in such a range, the contact area between the granular conductive auxiliary and the positive electrode active material can be increased, so that a voltage drop at a low potential can be effectively suppressed. . Incidentally, more preferably the specific surface area of the particulate conductive additive is 150 meters 2 / g or more, and still more preferably 170m 2 / g or more. Further, it is preferred that the specific surface area of the particulate conductive additive is less than 300 meters 2 / g, more preferably at 250 meters 2 / g or less, still more preferably not more than 210 m 2 / g. In addition, the BET specific surface area of a granular conductive support agent can be measured by a BET method by adsorbing nitrogen gas.

粒状導電助剤の平均一次粒子径は45nm以下であり、粒状導電助剤の比表面積は110m/g以上であることが好ましい。粒状導電助剤の平均一次粒子径及び比表面積をこのような範囲とすることにより、正極活物質の表面が粒状導電助剤により均一に覆われ、粒状導電助剤と正極活物質との接触面積を増やすことができる。そのため、低電位における電圧降下をより効果的に抑制することができる。 The average primary particle diameter of the granular conductive additive is preferably 45 nm or less, and the specific surface area of the granular conductive auxiliary is preferably 110 m 2 / g or more. By setting the average primary particle diameter and specific surface area of the granular conductive aid in such a range, the surface of the positive electrode active material is uniformly covered with the granular conductive aid, and the contact area between the granular conductive aid and the positive electrode active material. Can be increased. Therefore, the voltage drop at a low potential can be more effectively suppressed.

粒状導電助剤の比表面積に対する繊維状導電助剤の比表面積の比は0.6以上1.3以下であることが好ましい。すなわち、繊維状導電助剤の比表面積を粒状導電助剤の比表面積で除した値は0.6以上1.3以下であることが好ましい。比表面積の比をこのような範囲とすることにより、サイクル特性が高く、低電位における電圧降下を低減することができる。なお、粒状導電助剤に対する繊維状導電助剤の比表面積の比は0.7以上1.3以下であることがより好ましく、0.8以上1.2以下であることがさらに好ましい。   The ratio of the specific surface area of the fibrous conductive additive to the specific surface area of the granular conductive aid is preferably 0.6 or more and 1.3 or less. That is, the value obtained by dividing the specific surface area of the fibrous conductive assistant by the specific surface area of the granular conductive assistant is preferably 0.6 or more and 1.3 or less. By setting the ratio of the specific surface area in such a range, the cycle characteristics are high, and the voltage drop at a low potential can be reduced. The ratio of the specific surface area of the fibrous conductive additive to the granular conductive aid is more preferably 0.7 or more and 1.3 or less, and further preferably 0.8 or more and 1.2 or less.

粒状導電助剤の質量に対する繊維状導電助剤の質量の比は0.8以上であることが好ましい。すなわち、繊維状導電助剤の質量を粒状導電助剤の質量で除した値は0.8以上であることが好ましい。正極用導電助剤の質量比をこのような範囲とすることにより、サイクル特性が高く、低電位における電圧降下を低減することができる。なお、粒状導電助剤に対する繊維状導電助剤の質量の比は0.9以上であることがより好ましい。また、粒状導電助剤に対する繊維状導電助剤の質量の比は2.5以下が好ましく、2.2以下がより好ましく、2.1以下がさらに好ましい。なお、粒状導電助剤の質量に対する繊維状導電助剤の質量の比は1を超えることが好ましく、1.3を超えることがより好ましく、1.7を超えることがさらに好ましい。   The ratio of the mass of the fibrous conductive additive to the mass of the granular conductive aid is preferably 0.8 or more. That is, the value obtained by dividing the mass of the fibrous conductive assistant by the mass of the granular conductive assistant is preferably 0.8 or more. By setting the mass ratio of the conductive additive for the positive electrode in such a range, cycle characteristics are high, and a voltage drop at a low potential can be reduced. In addition, it is more preferable that ratio of the mass of the fibrous conductive support agent with respect to a granular conductive support agent is 0.9 or more. Moreover, the ratio of the mass of the fibrous conductive additive to the granular conductive aid is preferably 2.5 or less, more preferably 2.2 or less, and even more preferably 2.1 or less. In addition, it is preferable that ratio of the mass of the fibrous conductive support agent with respect to the mass of a granular conductive support agent exceeds 1, It is more preferable to exceed 1.3, It is further more preferable to exceed 1.7.

粒状導電助剤の平均一次粒子径に対する正極活物質の平均一次粒子径の比は、5〜100であることが好ましく、7〜90であることがより好ましく、9〜80であることがさらに好ましい。粒状導電助剤の平均一次粒子径に対する正極活物質の平均一次粒子径の比をこのような範囲とすることにより、正極活物質と粒状導電助剤との接触面積を増やすことができるため、低電位における電気デバイスの電圧降下を抑制することができる。   The ratio of the average primary particle size of the positive electrode active material to the average primary particle size of the particulate conductive additive is preferably 5 to 100, more preferably 7 to 90, and even more preferably 9 to 80. . By making the ratio of the average primary particle diameter of the positive electrode active material to the average primary particle diameter of the granular conductive auxiliary in such a range, the contact area between the positive electrode active material and the granular conductive auxiliary agent can be increased. The voltage drop of the electric device at the potential can be suppressed.

繊維状導電助剤及び粒状導電助剤に含まれる炭素材料の含有量は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましい。また、正極用導電助剤に含まれる炭素材料の含有量は、98質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。正極用導電助剤に含まれる炭素材料の含有量をこのような範囲とすることにより、正極活物質間の導電性を向上させることができる。   The content of the carbon material contained in the fibrous conductive auxiliary and the granular conductive auxiliary is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass, and further preferably 95% by mass or more. . Further, the content of the carbon material contained in the conductive additive for positive electrode is particularly preferably 98% by mass or more, and most preferably 100% by mass. By making content of the carbon material contained in the conductive support agent for positive electrodes into such a range, the electroconductivity between positive electrode active materials can be improved.

繊維状導電助剤の含有量は、正極活物質層21全体に対して、0.1質量%〜5質量%が好ましく、1質量%〜3質量%がより好ましい。また、粒状導電助剤の含有量は、正極活物質層21全体に対して、0.1質量%〜5質量%が好ましく、1質量%〜3質量%がより好ましい。繊維状導電助剤及び粒状導電助剤の含有量をこのような範囲とすることにより、電気デバイスのサイクル特性を高く、低電位における電圧降下を小さくすることができる。   0.1 mass%-5 mass% are preferable with respect to the whole positive electrode active material layer 21, and, as for content of a fibrous conductive support agent, 1 mass%-3 mass% are more preferable. Moreover, 0.1 mass%-5 mass% are preferable with respect to the whole positive electrode active material layer 21, and, as for content of a granular conductive support agent, 1 mass%-3 mass% are more preferable. By making content of a fibrous conductive support agent and granular conductive support agent into such a range, the cycling characteristics of an electrical device can be made high and the voltage drop in low potential can be made small.

(正極用バインダ)
正極活物質層21に用いられる正極用バインダは、負極活物質層11で用いられる負極用バインダ4と同様のものを用いることができる。また、正極活物質層21中に含まれる正極用バインダの含有量は、負極活物質層11で用いられる負極用バインダ4の含有量と同様とすることができる。
(Binder for positive electrode)
The positive electrode binder used for the positive electrode active material layer 21 can be the same as the negative electrode binder 4 used for the negative electrode active material layer 11. The content of the positive electrode binder contained in the positive electrode active material layer 21 can be the same as the content of the negative electrode binder 4 used in the negative electrode active material layer 11.

(正極集電体22)
正極集電体22は、正極活物質層21と後述する正極タブ61などの間で、電子の受け渡しが可能なように配置することができる。正極集電体22を形成する材料は、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(SUS)などの金属が好ましい。これらの中でも、正極集電体22を形成する材料として、アルミニウム(Al)を用いることが好ましい。
(Positive electrode current collector 22)
The positive electrode current collector 22 can be arranged so that electrons can be transferred between the positive electrode active material layer 21 and a positive electrode tab 61 described later. The material forming the positive electrode current collector 22 is preferably a metal such as aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), and stainless steel (SUS). Among these, it is preferable to use aluminum (Al) as a material for forming the positive electrode current collector 22.

(電解質層30)
本実施形態の電気デバイス100は、電気デバイス用負極10と電気デバイス用正極20との間に配置される電解質層30をさらに備えることができる。電解質層30は、電気デバイス用負極10と電気デバイス用正極20とを隔離し、リチウムイオンの移動を仲介する。電解質層30の膜厚は、内部抵抗を低減させる観点から、1〜100μmが好ましく、5〜50μmであることがさらに好ましい。電解質層30は非水電解質を含む。非水電解質としては、イオン伝導性ポリマーにリチウム塩が溶解したゲル状又は固体状のポリマー電解質、並びに有機溶媒にリチウム塩が溶解した液体電解質を多孔質基体層に保持させて用いることができる。
(Electrolyte layer 30)
The electrical device 100 of this embodiment can further include an electrolyte layer 30 disposed between the electrical device negative electrode 10 and the electrical device positive electrode 20. The electrolyte layer 30 isolates the electrical device negative electrode 10 and the electrical device positive electrode 20 and mediates the movement of lithium ions. From the viewpoint of reducing internal resistance, the thickness of the electrolyte layer 30 is preferably 1 to 100 μm, and more preferably 5 to 50 μm. The electrolyte layer 30 includes a non-aqueous electrolyte. As the non-aqueous electrolyte, a gel or solid polymer electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an ion conductive polymer and a liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent can be held in a porous substrate layer and used.

ポリマー電解質に用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、へキサフルオロプロピレン、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)及びこれらの共重合体等が挙げられる。   Examples of the ion conductive polymer used in the polymer electrolyte include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyvinylidene fluoride (PVDF), hexafluoropropylene, polyethylene glycol (PEG), polyacrylonitrile (PAN), and polymethyl. Examples include methacrylate (PMMA) and copolymers thereof.

液体電解質に用いられる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)等のカーボネート類が挙げられる。また、液体電解質に用いられるリチウム塩としては、Li(CFSON、Li(CSON、LiPF、LiBF、LiAsF、LiTaF、LiClO、LiCFSO等の化合物が挙げられる。 Examples of the organic solvent used in the liquid electrolyte include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl. And carbonates such as carbonate (EMC) and methylpropyl carbonate (MPC). As the lithium salt used in the liquid electrolyte, Li (CF 3 SO 2) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) 2 N, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiClO 4, LiCF 3 SO 3 etc. are mentioned.

多孔質基体層を形成する材料は、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。多孔質基体層の空隙率は、特に限定されないが、40〜85%であることが好ましい。空隙率を40%以上とする場合、十分なイオン伝導性を得ることができる。一方、空隙率を85%以下とする場合、多孔質基体層の強度を良好に維持することができる。   The material for forming the porous substrate layer is not particularly limited, but it is preferable to use a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, or ethylene-propylene copolymer. The porosity of the porous substrate layer is not particularly limited, but is preferably 40 to 85%. When the porosity is 40% or more, sufficient ion conductivity can be obtained. On the other hand, when the porosity is 85% or less, the strength of the porous substrate layer can be maintained well.

(正極タブ61及び負極タブ63)
電気デバイス100は、正極集電体22と、電気デバイス100の外部の機器とを電気的に接続する正極タブ61をさらに備えることができる。また、電気デバイス100は、負極集電体12と、電気デバイス100の外部の機器とを電気的に接続する負極タブ63をさらに備えることができる。正極タブ61及び負極タブ63を形成する材料は、特に限定されず、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケルからなる群より選択される少なくとも1つを用いることができる。なお、正極タブ61及び負極タブ63を形成する材料は、同一でも異なっていてもよい。
(Positive electrode tab 61 and negative electrode tab 63)
The electric device 100 may further include a positive electrode tab 61 that electrically connects the positive electrode current collector 22 and a device external to the electric device 100. The electric device 100 may further include a negative electrode tab 63 that electrically connects the negative electrode current collector 12 and an external device of the electric device 100. The material which forms the positive electrode tab 61 and the negative electrode tab 63 is not specifically limited, For example, at least 1 selected from the group which consists of aluminum, copper, titanium, nickel can be used. The material forming the positive electrode tab 61 and the negative electrode tab 63 may be the same or different.

(外装体65)
本実施形態の電気デバイス100は、電池素子50を収容する外装体65をさらに備えることができる。外装体65は、例えば、缶や、フィルムにより形成されたものが挙げられる。また、外装体65の形状は、特に限定されず、円筒型、角型、シート型とすることができる。特に限定されないが、小型化及び軽量化などの観点より、外装体65はフィルムにより形成されていることが好ましい。なかでも、高出力化や冷却性能の観点からは、フィルムはラミネートフィルムであることが好ましく、ラミネートフィルムはアルミニウムを含むことが好ましい。また、電気デバイス100は扁平積層型リチウムイオン電池であることが好ましい。このようなリチウムイオン電池は、放電容量及び放熱性能を高くすることができるため、車両に搭載する場合に最適である。アルミニウムを含むラミネートフィルムの一例としては、PP/アルミニウム/ナイロンの3層ラミネートフィルムが挙げられる。
(Exterior body 65)
The electrical device 100 of this embodiment can further include an exterior body 65 that houses the battery element 50. Examples of the exterior body 65 include a can and a film formed by a film. The shape of the exterior body 65 is not particularly limited, and can be a cylindrical shape, a square shape, or a sheet shape. Although not particularly limited, it is preferable that the exterior body 65 is formed of a film from the viewpoint of reduction in size and weight. Among these, from the viewpoint of high output and cooling performance, the film is preferably a laminate film, and the laminate film preferably contains aluminum. Moreover, it is preferable that the electric device 100 is a flat laminated lithium ion battery. Since such a lithium ion battery can increase the discharge capacity and the heat dissipation performance, it is optimal for mounting in a vehicle. As an example of the laminate film containing aluminum, there is a three-layer laminate film of PP / aluminum / nylon.

電気デバイス100の用途は特に限定されないが、上述のように、充放電効率及びサイクル耐久性が改善されている。そのため、車両用として好適に用いることができる。具体的には、本実施形態の電気デバイス100は、車両用の駆動電源などに好適に用いることができる。   Although the use of the electric device 100 is not particularly limited, as described above, the charge / discharge efficiency and the cycle durability are improved. Therefore, it can be suitably used for vehicles. Specifically, the electric device 100 of the present embodiment can be suitably used for a driving power source for a vehicle.

以下、本実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present embodiment is not limited to these.

[実施例1]
(正極の作製)
酢酸ニッケル、酢酸コバルト及び酢酸マンガンの2mol/Lの水溶液を調製した。次いで、組成がLi1.5[Ni0.281Co0.281Mn0.688[Li0.25]]Oとなるように、これらを所定量秤量して、混合溶液を調製した。そして、マグネティックスターラーで混合溶液を攪拌しながら、混合溶液にアンモニア水をpH7になるまで滴下した。さらに、この混合溶液に、2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液を滴下し、ニッケル−コバルト−マンガンの複合炭酸塩を沈殿させた。得られた沈殿物を吸引ろ過した後、水洗して、120℃程度、5時間ほどの条件で乾燥を行った。そして、得られた乾燥物を500℃程度、5時間ほどの条件で仮焼成を行った。これに水酸化リチウムを、組成がLi1.5[Ni0.281Co0.281Mn0.688[Li0.25]]Oとなるように加え、自動乳鉢で30分間程度混練した。さらに、大気中、昇温速度50℃/時間で加熱し、その後750℃で12時間ほど本焼成を行い、正極活物質を得た。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
A 2 mol / L aqueous solution of nickel acetate, cobalt acetate and manganese acetate was prepared. Next, a predetermined amount was weighed so that the composition would be Li 1.5 [Ni 0.281 Co 0.281 Mn 0.688 [Li 0.25 ]] O 3 to prepare a mixed solution. Then, while stirring the mixed solution with a magnetic stirrer, ammonia water was added dropwise to the mixed solution until the pH reached 7. Further, a 2 mol / L aqueous sodium carbonate solution was dropped into the mixed solution to precipitate a nickel-cobalt-manganese composite carbonate. The obtained precipitate was subjected to suction filtration, washed with water, and dried under conditions of about 120 ° C. and about 5 hours. And the obtained dried material was calcined under conditions of about 500 ° C. and about 5 hours. Lithium hydroxide was added to this so that the composition would be Li 1.5 [Ni 0.281 Co 0.281 Mn 0.688 [Li 0.25 ]] O 3, and kneaded for about 30 minutes in an automatic mortar. Furthermore, it heated at the temperature increase rate of 50 degreeC / hour in air | atmosphere, and after that, this baking was performed for about 12 hours at 750 degreeC, and the positive electrode active material was obtained.

このようにして得られた正極活物質94.5質量部に、正極用導電助剤3.0質量部と、溶剤30質量部を加え、プラネタリーミキサー(プライミクス株式会社製、ハイビスミックス2P−03型)にて混練して正極用導電助剤溶液を作製した。なお、正極用導電助剤は、1.5質量部の繊維状導電助剤と、1.5質量部の粒状導電助剤とを用いた。また、溶剤はN−メチルピロリドン(NMP)を用いた。また、繊維状導電助剤の繊維径は11nm、比表面積は200m/gであった。また、粒状導電助剤の平均一次粒子径は25nm、比表面積は206m/gであった。 To 94.5 parts by mass of the positive electrode active material thus obtained, 3.0 parts by mass of a conductive additive for positive electrode and 30 parts by mass of a solvent were added, and a planetary mixer (manufactured by Primics Co., Ltd., Hibismix 2P-03) was added. Type) to prepare a positive electrode conductive additive solution. In addition, 1.5 mass parts fibrous conductive support agent and 1.5 mass parts granular conductive support agent were used for the conductive support agent for positive electrodes. The solvent used was N-methylpyrrolidone (NMP). The fibrous conductive auxiliary agent had a fiber diameter of 11 nm and a specific surface area of 200 m 2 / g. Moreover, the average primary particle diameter of the granular conductive aid was 25 nm, and the specific surface area was 206 m 2 / g.

このようにして得られた正極用導電助剤溶液に、正極用バインダ2.5質量部を溶剤45.0質量部で溶解した正極用バインダ溶液を加え、再度プラネタリーミキサーにて混練し、正極用スラリーを作製した。なお、溶剤はN−メチルピロリドン(NMP)を用いた。また、作製した正極用スラリーの固形分濃度は57.1質量%であった。   A positive electrode binder solution prepared by dissolving 2.5 parts by mass of a positive electrode binder with 45.0 parts by mass of a solvent is added to the positive electrode conductive additive solution thus obtained, and the mixture is kneaded again with a planetary mixer. A slurry was prepared. Note that N-methylpyrrolidone (NMP) was used as the solvent. Moreover, the solid content concentration of the produced positive electrode slurry was 57.1% by mass.

このようにして得られた正極用スラリーを、正極集電体の一方の面に、乾燥後の正極活物質層の膜厚が50μmとなるようにバーコーターで塗布した。次に、正極用スラリーを塗布した正極集電体を、ホットプレート上に置き、溶剤の残留量が0.02質量%以下となるように120℃〜130℃で10分間乾燥させた。このように乾燥して得られたものを、ローラープレスで圧縮成形し、正極活物質層の質量が約3.5mg/cm、膜厚が約50μm及び密度が2.70g/cmとなるように切断した。なお、正極集電体は、20μm厚のアルミニウム箔を用いた。 The positive electrode slurry thus obtained was applied to one surface of the positive electrode current collector with a bar coater so that the thickness of the positive electrode active material layer after drying was 50 μm. Next, the positive electrode current collector coated with the positive electrode slurry was placed on a hot plate and dried at 120 ° C. to 130 ° C. for 10 minutes so that the residual amount of the solvent was 0.02% by mass or less. The product obtained by drying in this way is compression-molded with a roller press, and the mass of the positive electrode active material layer is about 3.5 mg / cm 2 , the film thickness is about 50 μm, and the density is 2.70 g / cm 3. Was cut as follows. As the positive electrode current collector, an aluminum foil having a thickness of 20 μm was used.

次に、得られた切断物を、真空乾燥機内に設置して、室温(25℃)にて減圧(100mmHg(1.33×10Pa))した。続いて、窒素ガスを100cm/分で流通させながら、昇温速度10℃/分で120℃まで昇温させた。その後、120℃で100mmHg(1.33×10Pa)まで減圧させた状態で12時間保持した後、室温(25℃)まで降温させた。このようにして得られた乾燥物を正極とした。 Next, the obtained cut product was placed in a vacuum dryer and decompressed (100 mmHg (1.33 × 10 4 Pa)) at room temperature (25 ° C.). Subsequently, the temperature was increased to 120 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min while flowing nitrogen gas at 100 cm 3 / min. Then, after hold | maintaining for 12 hours in the state pressure-reduced to 100 mmHg (1.33 * 10 < 4 > Pa) at 120 degreeC, it was made to cool to room temperature (25 degreeC). The dried product thus obtained was used as the positive electrode.

(負極の作製)
まず、遊星型ボールミル(ドイツ フリッチュ社製P−6)を用いて、メカニカルアロイ法により金属粉末を合金化させた。具体的には、質量比で、Si:Sn:Ti=60:10:30となるように調製した金属粉末と、ジルコニア製粉砕ボールとを、ジルコニア製容器に投入した。その後、ジルコニア製容器を固定する台座を、600rpmで24時間回転させて、金属粉末を合金化した。その後、ジルコニア製容器を固定する台座を、400rpmで1時間回転させて、合金化した金属粉末を粉砕した。得られたケイ素含有合金のD50は6μmであった。
(Preparation of negative electrode)
First, metal powders were alloyed by a mechanical alloy method using a planetary ball mill (P-6, manufactured by Friitch Germany). Specifically, a metal powder prepared so as to have a mass ratio of Si: Sn: Ti = 60: 10: 30 and pulverized balls made of zirconia were put into a container made of zirconia. Then, the base which fixes the container made from zirconia was rotated at 600 rpm for 24 hours, and metal powder was alloyed. Then, the base which fixes the container made from zirconia was rotated at 400 rpm for 1 hour, and the alloyed metal powder was grind | pulverized. D50 of the obtained silicon-containing alloy was 6 μm.

次に、80質量部のケイ素含有合金と、0.8質量部の炭素系材料とを混合し、ホソカワミクロン株式会社製のノビルタ(登録商標)NOB−MINIを用いて複合化処理を行い、ケイ素含有合金に炭素系材料を被覆させた。なお、炭素系材料はBET比表面積が206m/g、平均粒子径(D50)が25nmの粒子状のアセチレンブラックを用いた。また、複合化処理は、処理回転速度を6000rpm、負荷動力を300W、処理時間を30分の条件で行った。 Next, 80 parts by mass of a silicon-containing alloy and 0.8 parts by mass of a carbon-based material are mixed, and a composite treatment is performed using Nobilta (registered trademark) NOB-MINI manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. The alloy was coated with a carbon-based material. As the carbon-based material, particulate acetylene black having a BET specific surface area of 206 m 2 / g and an average particle diameter (D50) of 25 nm was used. The compounding process was performed under the conditions of a processing rotation speed of 6000 rpm, a load power of 300 W, and a processing time of 30 minutes.

次に、炭素系材料で被覆されたケイ素含有合金80.8質量部と、負極用導電助剤4.2質量部と、負極用バインダ15質量部とをN−メチルピロリドン100質量部に分散させた。そして、これらを脱泡混練機(株式会社Thinky製AR−100)内で混合し、負極用スラリーを得た。なお、負極用導電助剤はBET比表面積7.7m/gのアセチレンブラック、負極用バインダはポリイミドを用いた。したがって、負極用導電助剤の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比は26.7である。 Next, 80.8 parts by mass of a silicon-containing alloy coated with a carbon-based material, 4.2 parts by mass of a conductive additive for negative electrode, and 15 parts by mass of a binder for negative electrode are dispersed in 100 parts by mass of N-methylpyrrolidone. It was. These were mixed in a defoaming kneader (AR-100 manufactured by Thinky Co., Ltd.) to obtain a negative electrode slurry. The conductive auxiliary agent for the negative electrode was acetylene black having a BET specific surface area of 7.7 m 2 / g, and the negative electrode binder was polyimide. Therefore, the ratio of the specific surface area of the carbonaceous material to the specific surface area of the conductive additive for negative electrode is 26.7.

次に、負極集電体の一方の面に、乾燥後の負極活物質層の厚さが30μmとなるように、負極用スラリーを均一に塗布し、真空中で24時間乾燥させて、負極を得た。なお、負極集電体は、10μm厚の銅箔を用いた。   Next, a negative electrode slurry is uniformly applied on one surface of the negative electrode current collector so that the thickness of the negative electrode active material layer after drying is 30 μm, and dried in a vacuum for 24 hours. Obtained. The negative electrode current collector was a 10 μm thick copper foil.

(リチウムイオン電池の作製)
アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内にて、上述のようにして得られた正極と、金属リチウムの負極とを直径15mmの円形に打ち抜いた後それぞれ対向させ、この間に電解質層を配置した。電解質層は、ポリプロピレンを材料とする厚み20μmのものを2枚用いた。なお、正極と負極は、リチウムイオン電池作製前に、真空乾燥機にて100℃で2時間乾燥したものを用いた。
(Production of lithium ion battery)
In a glove box in an argon gas atmosphere, the positive electrode obtained as described above and the negative electrode of metallic lithium were punched into a circle having a diameter of 15 mm and faced each other, and an electrolyte layer was disposed therebetween. Two electrolyte layers having a thickness of 20 μm made of polypropylene were used. In addition, the positive electrode and the negative electrode used what was dried at 100 degreeC with the vacuum dryer for 2 hours before lithium ion battery preparation.

次に、この負極、電解質層、正極の積層体を、ステンレス鋼(SUS316)を材料とするコインセル(CR2032)の底部側に配置した。さらに、正極と負極の間の絶縁性を保つためのガスケットを装着し、電解液150μlをシリンジにより注入した。そして、スプリング及びスペーサーを積層し、コインセルの上部側を重ね合わせ、かしめることにより密閉して、リチウムイオン電池を作製した。なお、電解質層やコインセルに用いられる部材は、あらかじめアルゴンガス雰囲気のグローブボックス内にて、室温で24時間以上乾燥してある。   Next, the laminate of the negative electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode was disposed on the bottom side of a coin cell (CR2032) made of stainless steel (SUS316). Further, a gasket for maintaining insulation between the positive electrode and the negative electrode was attached, and 150 μl of the electrolyte solution was injected with a syringe. And a spring and a spacer were laminated | stacked, the upper part side of the coin cell was piled up, and it sealed by crimping, and produced the lithium ion battery. In addition, the member used for an electrolyte layer or a coin cell is previously dried at room temperature for 24 hours or more in a glove box in an argon gas atmosphere.

なお、電解液としては、次のものを用いた。まず、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)を、体積比でEC:DEC=1:2の割合で混合した有機溶媒を準備した。これに、支持塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を濃度が1mol/Lとなるように溶解させ、電解液とした。 In addition, the following was used as electrolyte solution. First, an organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of EC: DEC = 1: 2 was prepared. To this, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as a supporting salt was dissolved so as to have a concentration of 1 mol / L to obtain an electrolytic solution.

(活性化処理)
上述のようにして得られたコインセルを、室温下(25℃)で、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cで定電流充電した後、電池の最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cで定電流放電する充放電サイクルを1サイクルだけ行い、リチウムイオン電池を得た。
(Activation process)
The coin cell obtained as described above was charged at a constant current of 0.1 C at room temperature (25 ° C.) until the maximum voltage reached 4.8 V, and then 0 until the minimum battery voltage reached 2.0 V. A charge / discharge cycle for constant current discharge at 1 C was performed for only one cycle to obtain a lithium ion battery.

[実施例2]
炭素被覆層を形成する炭素系材料にBET比表面積が133m/gのアセチレンブラックを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。なお、アセチレンブラックのBET比表面積は133m/gであるため、負極用導電助剤の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比は17.2であった。
[Example 2]
A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that acetylene black having a BET specific surface area of 133 m 2 / g was used as the carbon-based material for forming the carbon coating layer. In addition, since the BET specific surface area of acetylene black is 133 m < 2 > / g, ratio of the specific surface area of the carbonaceous material with respect to the specific surface area of the conductive support agent for negative electrodes was 17.2.

[比較例1]
炭素被覆層を形成する炭素系材料にBET比表面積が13.1m/gのアセチレンブラックを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。なお、アセチレンブラックのBET比表面積は13.1m/gであるため、負極用導電助剤の比表面積に対する炭素系材料の比表面積の比は1.7であった。
[Comparative Example 1]
A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that acetylene black having a BET specific surface area of 13.1 m 2 / g was used as the carbon-based material for forming the carbon coating layer. In addition, since the BET specific surface area of acetylene black is 13.1 m < 2 > / g, ratio of the specific surface area of the carbonaceous material with respect to the specific surface area of the conductive support agent for negative electrodes was 1.7.

[比較例2]
炭素被覆層の被覆量を0質量%とした以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。
[Comparative Example 2]
A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating amount of the carbon coating layer was changed to 0% by mass.

[評価]
実施例及び比較例のリチウムイオン電池について、クーロン効率及び100サイクル目の放電容量維持率の評価を実施した。結果を表1に合わせて示す。
[Evaluation]
About the lithium ion battery of an Example and a comparative example, evaluation of the Coulomb efficiency and the discharge capacity maintenance factor of the 100th cycle was implemented. The results are shown in Table 1.

(クーロン効率)
充放電効率は、以下のようにしてクーロン効率を測定することにより評価した。室温下(25℃)で、最高電圧が4.6Vとなるまで0.1Cで定電流充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで1.0Cで定電流放電する充放電サイクルを、100サイクル行った。そして、各サイクルにおける充電容量に対する放電容量の割合の平均値をクーロン効率とした。なお、充電容量は2.0Vから4.6Vまで充電した時の電気容量、放電容量は4.6Vから2.0Vまで放電した時の電気容量とした。
(Coulomb efficiency)
The charge / discharge efficiency was evaluated by measuring the Coulomb efficiency as follows. At room temperature (25 ° C.), after charging at a constant current of 0.1 C until the maximum voltage is 4.6 V, a charge / discharge cycle is performed at a constant current of 1.0 C until the minimum voltage is 2.0 V. Cycled. And the average value of the ratio of the discharge capacity with respect to the charge capacity in each cycle was made into coulomb efficiency. The charge capacity was the electric capacity when charging from 2.0 V to 4.6 V, and the discharge capacity was the electric capacity when discharging from 4.6 V to 2.0 V.

(100サイクル目の放電容量維持率)
サイクル耐久性を以下のようにして100サイクル目の放電容量維持率を測定することにより評価した。室温下(25℃)で、最高電圧が4.6Vとなるまで0.1Cで定電流充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで1.0Cで定電流放電する充放電サイクルを、100サイクル行った。そして、1サイクル目と100サイクル目において、4.6Vから2.0Vまで放電した時の放電容量を測定し、100サイクル目の放電容量に対する1サイクル目の放電容量の割合を100サイクル目の放電容量維持率とした。
(Discharge capacity maintenance rate at 100th cycle)
The cycle durability was evaluated by measuring the discharge capacity maintenance rate at the 100th cycle as follows. At room temperature (25 ° C.), after charging at a constant current of 0.1 C until the maximum voltage is 4.6 V, a charge / discharge cycle is performed at a constant current of 1.0 C until the minimum voltage is 2.0 V. Cycled. Then, in the first cycle and the 100th cycle, the discharge capacity when discharging from 4.6 V to 2.0 V was measured, and the ratio of the discharge capacity of the first cycle to the discharge capacity of the 100th cycle was determined as the discharge of the 100th cycle. The capacity maintenance rate was used.

Figure 2018073611
Figure 2018073611

表1の結果より、実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池は、比表面積比が7以上であるため、比較例1及び比較例2と比べて、クーロン効率及び100サイクル目の放電容量維持率が高くなった。一方、比較例1のリチウムイオン二次電池は炭素被覆層を備えているが、比表面積比が1.7であるため、比較例2と比べてクーロン効率がやや上昇したものの、100サイクル目の放電容量維持率はやや低下した。   From the results of Table 1, the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 have a specific surface area ratio of 7 or more, and therefore, compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, Coulomb efficiency and 100th cycle discharge Capacity maintenance rate became high. On the other hand, although the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 includes a carbon coating layer, since the specific surface area ratio is 1.7, the Coulomb efficiency is slightly increased as compared with Comparative Example 2, but the 100th cycle The discharge capacity maintenance rate slightly decreased.

以上、本発明を実施例及び比較例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。   Although the present invention has been described with reference to the examples and comparative examples, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

1 ケイ素含有合金
2 炭素被覆層
3 負極用導電助剤
4 負極用バインダ
10 電気デバイス用負極
20 電気デバイス用正極
100 電気デバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon-containing alloy 2 Carbon coating layer 3 Conductive auxiliary agent for negative electrodes 4 Binder for negative electrodes 10 Negative electrodes for electric devices 20 Positive electrodes for electric devices 100 Electric devices

Claims (7)

ケイ素及びスズを含むケイ素含有合金と、
炭素系材料により形成され、前記ケイ素含有合金を被覆する炭素被覆層と、
負極用導電助剤と、
負極用バインダと、
を備え、
前記負極用導電助剤の比表面積に対する前記炭素系材料の比表面積の比が7以上である電気デバイス用負極。
A silicon-containing alloy comprising silicon and tin;
A carbon coating layer formed of a carbon-based material and covering the silicon-containing alloy;
A conductive additive for the negative electrode,
A negative electrode binder;
With
The negative electrode for electric devices whose ratio of the specific surface area of the said carbonaceous material with respect to the specific surface area of the said conductive support agent for negative electrodes is 7 or more.
前記負極用導電助剤の比表面積に対する前記炭素系材料の比表面積の比が18以上である請求項1に記載の電気デバイス用負極。   2. The negative electrode for an electric device according to claim 1, wherein a ratio of a specific surface area of the carbonaceous material to a specific surface area of the conductive additive for the negative electrode is 18 or more. 請求項1又は2に記載の電気デバイス用負極と、
電気デバイス用正極と、を備える電気デバイスであって、
前記電気デバイス用正極は、
化学式:
Li1.5[NiCoMn[Li]]O
(式中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、a,b,c及びdは、0<a<1.4、0≦b<1.4、0<c<1.4、0.1<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.4の関係を満足する)で表される固溶体リチウム含有遷移金属酸化物を含有する正極活物質と、
繊維状導電助剤と、
粒状導電助剤と、
を備える電気デバイス。
The negative electrode for an electric device according to claim 1 or 2,
An electrical device comprising a positive electrode for an electrical device,
The positive electrode for electrical devices is
Chemical formula:
Li 1.5 [Ni a Co b Mn c [Li] d] O 3
(In the formula, Li represents lithium, Ni represents nickel, Co represents cobalt, Mn represents manganese, O represents oxygen, and a, b, c and d are 0 <a <1.4 and 0 ≦ b <1.4. , 0 <c <1.4, 0.1 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = 1.5, 1.1 ≦ a + b + c <1.4) A positive electrode active material containing the product,
A fibrous conductive aid;
A granular conductive aid;
An electrical device comprising:
前記繊維状導電助剤の繊維径は5nm以上50nm以下であり、前記繊維状導電助剤のアスペクト比は10以上である請求項3に記載の電気デバイス。   The electrical device according to claim 3, wherein the fibrous conductive assistant has a fiber diameter of 5 nm or more and 50 nm or less, and the fibrous conductive assistant has an aspect ratio of 10 or more. 前記粒状導電助剤の平均一次粒子径は45nm以下であり、前記粒状導電助剤の比表面積は110m/g以上である請求項3又は4に記載の電気デバイス。 5. The electrical device according to claim 3, wherein an average primary particle diameter of the particulate conductive additive is 45 nm or less, and a specific surface area of the granular conductive aid is 110 m 2 / g or more. 前記粒状導電助剤の質量に対する前記繊維状導電助剤の質量の比は0.8以上である請求項3〜5のいずれか1項に記載の電気デバイス。   The electric device according to claim 3, wherein a ratio of the mass of the fibrous conductive additive to the mass of the granular conductive additive is 0.8 or more. 前記粒状導電助剤の比表面積に対する前記繊維状導電助剤の比表面積の比は0.6以上1.3以下である請求項3〜6のいずれか1項に記載の電気デバイス。   The electrical device according to any one of claims 3 to 6, wherein a ratio of a specific surface area of the fibrous conductive additive to a specific surface area of the granular conductive additive is 0.6 or more and 1.3 or less.
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