JP2018156751A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2018156751A
JP2018156751A JP2017050615A JP2017050615A JP2018156751A JP 2018156751 A JP2018156751 A JP 2018156751A JP 2017050615 A JP2017050615 A JP 2017050615A JP 2017050615 A JP2017050615 A JP 2017050615A JP 2018156751 A JP2018156751 A JP 2018156751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium ion
ion secondary
secondary battery
acid
negative electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017050615A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
弘樹 大島
Hiroki Oshima
弘樹 大島
裕介 渡邉
Yusuke Watanabe
裕介 渡邉
晃子 島
Akiko Shima
晃子 島
敬史 毛利
Takashi Mori
敬史 毛利
幹弘 高橋
Mikihiro Takahashi
幹弘 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Central Glass Co Ltd filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2017050615A priority Critical patent/JP2018156751A/en
Publication of JP2018156751A publication Critical patent/JP2018156751A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery having a silicon material used therein, which is superior in output under a low-temperature condition.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises: a positive electrode; a negative electrode with a silicon material, having a structure in which a plurality of platy silicon bodies are laminated in a thickness direction; and an electrolyte solution containing LiPOF.SELECTED DRAWING: None

Description

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

一般に、リチウムイオン二次電池は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。負極が具備する負極活物質としては黒鉛が一般的である。黒鉛以外の負極活物質としては、リチウムイオン吸蔵能力が高いSiを含有する負極活物質が知られている。   Generally, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution as main components. As the negative electrode active material provided in the negative electrode, graphite is generally used. As negative electrode active materials other than graphite, negative electrode active materials containing Si having a high lithium ion storage capability are known.

Siを含有する負極活物質を備えるリチウムイオン二次電池として、例えば、特許文献1及び特許文献2には、負極活物質がシリコンであるリチウムイオン二次電池が記載されている。特許文献3及び特許文献4には、負極活物質がSiOであるリチウムイオン二次電池が記載されている。   As a lithium ion secondary battery including a negative electrode active material containing Si, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a lithium ion secondary battery in which the negative electrode active material is silicon. Patent Literature 3 and Patent Literature 4 describe lithium ion secondary batteries in which the negative electrode active material is SiO.

特許文献5には、CaSiを酸と反応させてCaを除去した層状ポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成し、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させたシリコン材料を製造したこと、及び、当該シリコン材料を負極活物質として具備するリチウムイオン二次電池が記載されている。 In Patent Document 5, a layered silicon compound mainly composed of layered polysilane obtained by reacting CaSi 2 with an acid to remove Ca is synthesized, and the layered silicon compound is heated at 300 ° C. or more to release hydrogen. A material is manufactured and a lithium ion secondary battery including the silicon material as a negative electrode active material is described.

特開2014−203595号公報JP 2014-203595 A 特開2015−57767号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-57767 特開2015−185509号公報JP 2015-185509 A 特開2015−179625号公報JP-A-2015-179625 国際公開第2014/080608号International Publication No. 2014/080608

本発明者が、負極活物質として特許文献5に記載されたシリコン材料を具備するリチウムイオン二次電池を実際に製造した上で、鋭意検討したところ、低温条件下での出力の面で改善の余地があることを知見した。   The present inventor made an earnest study after actually manufacturing a lithium ion secondary battery having a silicon material described in Patent Document 5 as a negative electrode active material. As a result, improvement in terms of output under low temperature conditions was achieved. I found that there was room.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、低温条件下での出力に優れる、特許文献5に記載されたシリコン材料を具備す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。   This invention is made | formed in view of this situation, and it aims at providing the lithium ion secondary battery which comprises the silicon material described in patent document 5 which is excellent in the output under low temperature conditions.

鋭意検討の結果、LiPOを添加した電解液を用いることにより、低温条件下における、上記シリコン材料を具備するリチウムイオン二次電池の出力が改善されることを、本発明者は発見した。かかる発見に基づき、本発明者は本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that the output of the lithium ion secondary battery including the silicon material under a low temperature condition is improved by using an electrolyte solution to which LiPO 2 F 2 is added. . Based on this discovery, the present inventor has completed the present invention.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するシリコン材料を具備する負極と、LiPOを含む電解液と、を備えることを特徴とする。 The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode comprising a silicon material having a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction, an electrolyte containing LiPO 2 F 2 , It is characterized by providing.

本発明のリチウムイオン二次電池は、低温条件下での出力に優れる。   The lithium ion secondary battery of the present invention is excellent in output under low temperature conditions.

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

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するシリコン材料を具備する負極と、LiPOを含む電解液と、を備えることを特徴とする。 The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode comprising a silicon material having a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction, an electrolyte containing LiPO 2 F 2 , It is characterized by providing.

複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するシリコン材料とは、特許文献5に記載されたシリコン材料であり、本発明のリチウムイオン二次電池において、負極活物質として機能する。上記シリコン材料を、以下、単に「シリコン材料」ということがある。   The silicon material having a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction is the silicon material described in Patent Document 5, and as a negative electrode active material in the lithium ion secondary battery of the present invention. Function. Hereinafter, the silicon material may be simply referred to as “silicon material”.

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオンが効率的に吸蔵及び放出を行うためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、シリコン材料の原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction. In order for lithium ions to efficiently occlude and release, the plate-like silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, more preferably in the range of 20 nm to 50 nm. The length in the longitudinal direction of the plate-like silicon body is preferably within a range of 0.1 μm to 50 μm. The plate-like silicon body preferably has (length in the longitudinal direction) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The laminated structure of the plate-like silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. Moreover, this laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in CaSi 2 which is a raw material of silicon material.

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm〜300nmの範囲内が好ましく、1nm〜100nmの範囲内がより好ましく、1nm〜50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm〜10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。   The silicon material preferably includes amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, the above plate-like silicon body is preferably in a state where amorphous silicon is used as a matrix and silicon crystallites are scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, still more preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from the Scherrer equation using X-ray diffraction measurement on the silicon material and using the half-value width of the diffraction peak of the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart. .

シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 For example, the silicon material is subjected to a process of synthesizing a layered silicon compound containing polysilane as a main component by reacting CaSi 2 with an acid, and further a process of heating the layered silicon compound at 300 ° C. or higher to desorb hydrogen. It is manufactured.

特許文献5に記載されたシリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
The method for producing a silicon material described in Patent Document 5 is represented by the following ideal reaction formula when hydrogen chloride is used as an acid.
3CaSi 2 + 6HCl → Si 6 H 6 + 3CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is usually used as a reaction solvent from the viewpoint of removing by-products and impurities. Since Si 6 H 6 can react with water, in the step of synthesizing the layered silicon compound including the upper reaction, the layered silicon compound is hardly manufactured as containing only Si 6 H 6 , and the layered The silicon compound is represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from an acid anion, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6). Manufactured as a product. In the above chemical formula, inevitable impurities such as Ca that can remain are not taken into consideration. A silicon material obtained by heating the layered silicon compound also contains an element derived from an anion of oxygen or acid.

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、350℃〜950℃の範囲内が好ましく、400℃〜900℃の範囲内がより好ましい。   The abundance and size of the plate-like silicon body, amorphous silicon and silicon crystallite contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and the heating time. The heating temperature is preferably in the range of 350 ° C to 950 ° C, more preferably in the range of 400 ° C to 900 ° C.

シリコン材料は炭素で被覆されていてもよい。炭素で被覆されたシリコン材料は導電性に優れる。   The silicon material may be coated with carbon. A silicon material coated with carbon is excellent in conductivity.

シリコン材料の平均粒子径は、0.6〜30μmの範囲内が好ましく、1〜20μmの範囲内がより好ましく、2〜10μmの範囲内がさらに好ましく、3〜8μmの範囲内が特に好ましい。なお、本明細書において平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で試料を測定した場合のD50を意味する。   The average particle diameter of the silicon material is preferably in the range of 0.6 to 30 μm, more preferably in the range of 1 to 20 μm, further preferably in the range of 2 to 10 μm, and particularly preferably in the range of 3 to 8 μm. In the present specification, the average particle diameter means D50 when a sample is measured with a general laser diffraction particle size distribution analyzer.

負極における負極活物質としては、シリコン材料のみを用いても良いし、黒鉛などの公知の負極活物質とシリコン材料とを併用しても良い。   As the negative electrode active material in the negative electrode, only a silicon material may be used, or a known negative electrode active material such as graphite and a silicon material may be used in combination.

負極は、集電体と、集電体の表面に結着させた負極活物質層を有する。   The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer bound to the surface of the current collector.

集電体は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電体としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。   The current collector refers to a chemically inert electronic conductor that keeps a current flowing through an electrode during discharge or charging of a lithium ion secondary battery. As the current collector, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel, etc. Metal materials can be exemplified. The current collector may be covered with a known protective layer. What collected the surface of the electrical power collector by the well-known method may be used as an electrical power collector.

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

負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive aid.

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

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

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

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

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

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

また、例えば特開2013―065493号公報に記載されたような、アクリル酸とイタコン酸との共重合体のカルボキシル基どうしが縮合して形成された酸無水物基を分子中に含んでいるポリマーを結着剤として用いることも好ましい。一分子中にカルボキシル基を二つ以上有する酸性度の高いモノマー由来の構造が結着剤にあることにより、充電時に電解液分解反応が起こる前にリチウムイオンなどを結着剤がトラップし易くなると考えられている。さらに、当該ポリマーは、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸に比べてモノマーあたりのカルボキシル基が多いため、酸性度が高まるものの、所定量のカルボキシル基が酸無水物基に変化しているため、酸性度が高まりすぎることもない。そのため、当該ポリマーを結着剤として用いた負極を備える二次電池は、初期効率が向上し、入出力特性が向上する。   Further, for example, a polymer containing an acid anhydride group formed by condensation of carboxyl groups of a copolymer of acrylic acid and itaconic acid, as described in JP 2013-065493 A, in the molecule It is also preferable to use as a binder. When the binder has a structure derived from a highly acidic monomer having two or more carboxyl groups in one molecule, it becomes easier for the binder to trap lithium ions etc. before the electrolyte decomposition reaction occurs during charging. It is considered. Furthermore, since the polymer has more carboxyl groups per monomer than polyacrylic acid or polymethacrylic acid, the acidity is increased, but since the predetermined amount of carboxyl groups is changed to acid anhydride groups, the acidity is increased. Is not too high. Therefore, a secondary battery including a negative electrode using the polymer as a binder has improved initial efficiency and improved input / output characteristics.

また、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーをジアミンで架橋した架橋ポリマーを、結着剤として用いてもよい。   Further, a crosslinked polymer obtained by crosslinking a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid with diamine may be used as a binder.

架橋ポリマーに用いられるジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。   Examples of the diamine used in the crosslinked polymer include alkylene diamines such as ethylene diamine, propylene diamine, and hexamethylene diamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophorone diamine, and bis (4-aminocyclohexyl) methane. Saturated carbocyclic diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tolidine, 2,4- Aromatic diamines such as tolylenediamine, 2,6-tolylenediamine, xylylenediamine, and naphthalenediamine are exemplified.

また、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーと、ポリアミドイミドとの混合物又は反応物を結着剤として用いてもよい。   Further, a mixture or a reaction product of a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid and polyamideimide may be used as a binder.

ポリアミドイミドとは、分子内にアミド結合とイミド結合をそれぞれ2つ以上有する化合物を意味する。ポリアミドイミドは、アミド結合及びイミド結合におけるカルボニル部分となる酸成分と、アミド結合及びイミド結合における窒素部分となるジアミン成分又はジイソシアネート成分を反応させることで製造される。ポリアミドイミドを得るには、当該方法で製造しても良いし、また、市販のポリアミドイミドを購入しても良い。   Polyamideimide means a compound having two or more amide bonds and imide bonds in the molecule. Polyamideimide is produced by reacting an acid component that becomes a carbonyl moiety in an amide bond and an imide bond with a diamine component or diisocyanate component that becomes a nitrogen moiety in the amide bond and imide bond. In order to obtain a polyamideimide, it may be produced by the method, or a commercially available polyamideimide may be purchased.

ポリアミドイミドの製造に用いられる酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、セバチン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、ジカルボキシポリブタジエン、ジカルボキシポリ(アクリロニトリル−ブタジエン)、ジカルボキシポリ(スチレン−ブタジエン)、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ビス(カルボキシフェニル)スルホン、ビス(カルボキシフェニル)エーテル、ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの無水物、酸ハロゲン化物、誘導体を挙げることができる。酸成分としては、上記の化合物を単独で又は複数で採用すればよいが、ただし、イミド結合を形成させる点から、カルボキシル基が結合している炭素の隣接炭素にカルボキシル基が存在する酸成分又はその同等物が、必須となる。酸成分としては、反応性、耐熱性などの点から、トリメリット酸無水物が好ましい。また、ポリアミドイミドの引っ張り強度、引っ張り弾性率、電解液耐性の点から、トリメリット酸無水物に加えて、酸成分の一部として、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物を採用するのが好ましい。   Acid components used for the production of polyamideimide include trimellitic acid, pyromellitic acid, biphenyltetracarboxylic acid, diphenylsulfonetetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, diphenylethertetracarboxylic acid, oxalic acid, adipic acid, malonic acid, Sebacic acid, azelaic acid, dodecanedicarboxylic acid, dicarboxypolybutadiene, dicarboxypoly (acrylonitrile-butadiene), dicarboxypoly (styrene-butadiene), cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, Dicyclohexylmethane-4,4′-dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, bis (carboxyphenyl) sulfone, bis (carboxyphenyl) ether, naphthalenedicarboxylic acid, and These anhydrides, acid halides, mention may be made of derivatives. As the acid component, the above compounds may be employed singly or in combination, but from the point of forming an imide bond, an acid component in which a carboxyl group is present on the carbon adjacent to the carbon to which the carboxyl group is bonded or Its equivalent is essential. As the acid component, trimellitic anhydride is preferable from the viewpoints of reactivity and heat resistance. In addition to trimellitic acid anhydride, pyromellitic acid anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid anhydride, biphenyltetra, as part of the acid component in addition to trimellitic acid anhydride, from the viewpoint of tensile strength, tensile modulus, and electrolyte resistance of polyamideimide It is preferable to employ a carboxylic acid anhydride.

ポリアミドイミドの製造に用いられるジアミン成分としては、上述した架橋ポリマーに用いられるジアミンを採用すればよい。耐熱性、溶解性の観点から、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4−トリレンジアミン、o−トリジン、ナフタレンジアミン、イソホロンジアミンが好ましい。ポリアミドイミドの引っ張り強度、引っ張り弾性率の点からはo−トリジン、ナフタレンジアミンが好ましい。   What is necessary is just to employ | adopt the diamine used for the crosslinked polymer mentioned above as a diamine component used for manufacture of a polyamideimide. From the viewpoint of heat resistance and solubility, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,4-tolylenediamine, o-tolidine, naphthalenediamine, and isophoronediamine are preferable. From the viewpoint of tensile strength and tensile modulus of polyamideimide, o-tolidine and naphthalenediamine are preferable.

ポリアミドイミドの製造に用いられるジイソシアネート成分としては、上記ジアミン成分のアミンをイソシアネートで置き換えたものを挙げることができる。   Examples of the diisocyanate component used for producing the polyamideimide include those obtained by replacing the amine of the diamine component with an isocyanate.

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

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。   The conductive assistant is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be added arbitrarily when the electrode conductivity is insufficient, and may not be added when the electrode conductivity is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be any chemically inert electronic high conductor such as carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber (VGCF), and various metal particles. Illustrated. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive assistants can be added to the active material layer alone or in combination of two or more.

負極活物質層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、負極活物質:導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると負極活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The blending ratio of the conductive additive in the negative electrode active material layer is preferably a negative electrode active material: conductive additive = 1: 0.01 to 1: 0.5 in mass ratio. This is because if the amount of the conductive aid is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive aid is too large, the formability of the negative electrode active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

正極は、集電体と、集電体の表面に結着させた正極活物質層を有する。正極の集電体は負極で説明したものを適宜採用すればよい。正極活物質層は正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。正極の結着剤及び導電助剤は負極で説明したものを同様の配合割合で採用すればよい。   The positive electrode has a current collector and a positive electrode active material layer bound to the surface of the current collector. What was demonstrated in the negative electrode should just be employ | adopted for the collector of a positive electrode suitably. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive aid. What was demonstrated with the negative electrode should just be employ | adopted for the binder and the conductive support agent of a positive electrode by the same compounding ratio.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体となるリチウムイオンを含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化すれば良い。 As the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, At least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, 1.7 ≦ f ≦ 3), a lithium mixed metal oxide represented by Li 2 MnO 3 can be mentioned. Further, as a positive electrode active material, a spinel structure metal oxide such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of a spinel structure metal oxide and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (wherein M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe). Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above composition formula as a basic composition, and a metal element contained in the basic composition may be substituted with another metal element. Moreover, you may use as a positive electrode active material the thing which does not contain the lithium ion used as a charge carrier. For example, sulfur alone, compounds in which sulfur and carbon are compounded, metal sulfides such as TiS 2 , oxides such as V 2 O 5 and MnO 2 , compounds containing polyaniline and anthraquinone, and aromatics in their chemical structures, conjugated two Conjugated materials such as acetic acid organic materials and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, phenoxyl, etc. may be adopted as the positive electrode active material. When using a positive electrode active material that does not include a charge carrier, it is necessary to add the charge carrier to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method. The charge carrier may be added in an ionic state or in a non-ionic state such as a metal. For example, it may be integrated by attaching lithium foil to the positive electrode and / or the negative electrode.

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

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが10/100<b<90/100、10/100<c<90/100、5/100<d<70/100の範囲であることが好ましく、20/100<b<80/100、12/100<c<70/100、10/100<d<60/100の範囲であることがより好ましく、30/100<b<70/100、15/100<c<50/100、12/100<d<50/100の範囲であることがさらに好ましい。   In the above general formula, the values of b, c, and d are not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but those in which 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are satisfied. And at least one of b, c, and d is in the range of 10/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 5/100 <d <70/100. More preferably, the ranges are 20/100 <b <80/100, 12/100 <c <70/100, 10/100 <d <60/100, 30/100 <b <70/100, More preferably, the ranges are 15/100 <c <50/100 and 12/100 <d <50/100.

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。   About a, e, and f, what is necessary is just a numerical value within the range prescribed | regulated by the said general formula, Preferably 0.5 <= a <= 1.5, 0 <= e <0.2, 1.8 <= f <= 2 0.5, more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1, respectively.

具体的な正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素、0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。より具体的には、LiMn、LiNi0.5Mn1.5を例示できる。 Specific positive electrode active material, Li x A y Mn 2- y O 4 (A spinel structure, Ca, Mg, S, Si , Na, K, Al, P, Ga, at least one selected from Ge Examples include at least one metal element selected from an element and a transition metal element, 0 <x ≦ 2.2, 0 ≦ y ≦ 1). More specifically, LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 can be exemplified.

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F. As another specific positive electrode active material, Li 2 MnO 3 —LiCoO 2 can be exemplified.

正極活物質は1種類を用いても良いし、複数種類を併用しても良い。正極活物質の併用例として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物と、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)で表されるポリアニオン系化合物との併用を挙げることができる。リチウム複合金属酸化物とポリアニオン系化合物との併用において、これらの質量比は、リチウム複合金属酸化物:ポリアニオン系化合物=90:10〜50:50の範囲内が好ましく、80:20〜60:40の範囲内がより好ましい。また、正極活物質は炭素で被覆されていてもよい。 One type of positive electrode active material may be used, or a plurality of types may be used in combination. As a combination example of the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, At least one element selected from Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, and a lithium composite metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3); A combined use with a polyanionic compound represented by LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (wherein M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe) can be given. In the combined use of the lithium composite metal oxide and the polyanion compound, these mass ratios are preferably in the range of lithium composite metal oxide: polyanion compound = 90: 10 to 50:50, and 80:20 to 60:40. The range of is more preferable. The positive electrode active material may be coated with carbon.

集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。   In order to form an active material layer on the surface of the current collector, a current collecting method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method can be used. An active material may be applied to the surface of the body. Specifically, an active material, a solvent, and if necessary, a binder and a conductive additive are mixed to form a slurry, and the slurry is applied to the surface of the current collector and then dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried product may be compressed.

次に、電解液について説明する。本発明のリチウムイオン二次電池に具備される電解液は、リチウム塩であるLiPOを含む。LiPOの存在に因り、本発明のリチウムイオン二次電池は低温条件下での出力に優れる。電解液全体に対するLiPOの割合としては、0.1〜5質量%、0.2〜4質量%、0.3〜3質量%、0.4〜2質量%の範囲内を例示できる。 Next, the electrolytic solution will be described. The electrolytic solution provided in the lithium ion secondary battery of the present invention contains LiPO 2 F 2 which is a lithium salt. Due to the presence of LiPO 2 F 2 , the lithium ion secondary battery of the present invention is excellent in output under low temperature conditions. The proportion of LiPO 2 F 2 to the total electrolyte, 0.1 to 5 mass%, 0.2 to 4 wt%, 0.3 to 3 wt%, the range of 0.4 to 2 wt% can be exemplified .

本発明のリチウムイオン二次電池に具備される電解液は、LiPO及び他のリチウム塩を含む電解液でもよい。他のリチウム塩としては、リチウムイオン二次電池の電解質として使用可能なものであればよく、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSiF、(FSONLi、(CFSONLi、(CSONLi、FSO(CFSO)NLi、(SOCFCFSO)NLi、(SOCFCFCFSO)NLi、FSO(CHSO)NLi、FSO(CSO)NLi、又はFSO(CSO)NLi、(OCOCOBLi、(OCOCO)BFLiを例示できる。 The electrolytic solution provided in the lithium ion secondary battery of the present invention may be an electrolytic solution containing LiPO 2 F 2 and other lithium salts. Any other lithium salt may be used as long as it can be used as an electrolyte of a lithium ion secondary battery. LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , (FSO 2 ) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi, FSO 2 (CF 3 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi , FSO 2 (CH 3 SO 2 ) NLi, FSO 2 (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, or FSO 2 (C 2 H 5 SO 2 ) NLi, (OCOCO 2 ) 2 BLi, (OCOCO 2 ) BF 2 Li Can be illustrated.

電解液における、LiPO及び他のリチウム塩を包含するリチウム塩の濃度としては、0.5〜4mol/l、0.9〜3mol/l、1〜2.5mol/lの範囲を例示できる。電解液における他のリチウム塩の濃度としては、0.5〜3.5mol/l、0.9〜2.5mol/l、1〜1.5mol/lの範囲を例示できる。 Examples of the concentration of the lithium salt including LiPO 2 F 2 and other lithium salts in the electrolyte include ranges of 0.5 to 4 mol / l, 0.9 to 3 mol / l, and 1 to 2.5 mol / l. it can. As a density | concentration of the other lithium salt in electrolyte solution, the range of 0.5-3.5 mol / l, 0.9-2.5 mol / l, 1-1.5 mol / l can be illustrated.

電解液には、リチウム塩以外に、非水溶媒が含まれる。   The electrolytic solution contains a nonaqueous solvent in addition to the lithium salt.

非水溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類等が使用できる。環状エステル類としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。   As the non-aqueous solvent, cyclic esters, chain esters, ethers and the like can be used. Examples of cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. Examples of chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane.

電解液としては、フッ素含有環状カーボネートを含む電解液が好ましい。フッ素含有環状カーボネートとは、フッ素を分子内に有する環状カーボネートを意味する。フッ素含有環状カーボネートは、耐酸化能に優れるが、還元条件下でたやすく分解する。従って、フッ素含有環状カーボネートは、リチウムイオン二次電池の充放電条件下において、負極と電解液との界面で優先的に分解する。その結果、シリコン材料の表面に、フッ素含有環状カーボネートの分解物に由来する被膜が形成される。かかる被膜がシリコン材料に対する保護膜となるため、シリコン材料の劣化が抑制されると考えられる。   As the electrolytic solution, an electrolytic solution containing a fluorine-containing cyclic carbonate is preferable. The fluorine-containing cyclic carbonate means a cyclic carbonate having fluorine in the molecule. Fluorine-containing cyclic carbonate is excellent in oxidation resistance, but easily decomposes under reducing conditions. Accordingly, the fluorine-containing cyclic carbonate is preferentially decomposed at the interface between the negative electrode and the electrolytic solution under the charge / discharge conditions of the lithium ion secondary battery. As a result, a film derived from the decomposition product of the fluorine-containing cyclic carbonate is formed on the surface of the silicon material. Since such a film serves as a protective film against the silicon material, it is considered that deterioration of the silicon material is suppressed.

電解液に含まれる非水溶媒全体に対するフッ素含有環状カーボネートの量としては、0.1〜40体積%の範囲内が好ましく、1〜30体積%の範囲内がより好ましく、5〜25体積%の範囲内がさらに好ましい。   The amount of the fluorine-containing cyclic carbonate with respect to the entire non-aqueous solvent contained in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.1 to 40% by volume, more preferably in the range of 1 to 30% by volume, and 5 to 25% by volume. Within the range is more preferable.

フッ素含有環状カーボネートの具体例としては、下記一般式(A)で表される化合物を挙げることができる。   Specific examples of the fluorine-containing cyclic carbonate include compounds represented by the following general formula (A).

Figure 2018156751
Figure 2018156751

(R、Rはそれぞれ独立に、水素、アルキル基、ハロゲン置換アルキル基又はハロゲンである。ただし、各R及び各Rのうち、少なくとも一つはFを含む。) (R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group, a halogen-substituted alkyl group or halogen. However, at least one of each R 1 and each R 2 includes F.)

一般式(A)で表されるフッ素含有環状カーボネートを具体的な化合物名で示すと、フルオロエチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−(フルオロメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンを挙げることができ、中でもフルオロエチレンカーボネートが好ましい。   Specific examples of the fluorine-containing cyclic carbonate represented by the general formula (A) include fluoroethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -1,3-dioxolan-2-one, and 4,4-difluoro. -1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4- (fluoromethyl) -1,3-dioxolan-2-one, 4,5- Difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolane-2- ON can be mentioned, and among these, fluoroethylene carbonate is preferred.

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

本発明のリチウムイオン二次電池には必要に応じてセパレータが用いられる。セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   A separator is used in the lithium ion secondary battery of the present invention as necessary. The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. A known separator may be employed, such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester, polyacrylonitrile or other synthetic resin, cellulose, amylose or other polysaccharide, fibroin. And porous materials, nonwoven fabrics, woven fabrics, and the like using one or more electrical insulating materials such as natural polymers such as keratin, lignin, and suberin, and ceramics. The separator may have a multilayer structure.

リチウムイオン二次電池の具体的な製造方法について説明する。例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。   A specific method for manufacturing the lithium ion secondary battery will be described. For example, a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode to form an electrode body. The electrode body may be any of a stacked type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked. After connecting the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal connected to the outside using a current collecting lead or the like, an electrolyte is added to the electrode body to form a lithium ion secondary battery. Good.

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

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

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

以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited by these Examples.

(実施例1)
フルオロエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートを15:15:30:40の体積比で混合した混合溶媒に、LiPO及びLiPFを加えて溶解させて、LiPOを0.2質量%で含み、LiPFの濃度が1mol/Lである実施例1の電解液を製造した。
Example 1
Fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate 15:15: 30: 40 mixed solvent were mixed at a volume ratio of, was added and dissolved to prepare LiPO 2 F 2 and LiPF 6, and LiPO 2 F 2 An electrolytic solution of Example 1 was manufactured that contained 0.2% by mass and the concentration of LiPF 6 was 1 mol / L.

正極活物質としてLi1.1Ni5/10Co3/10Mn2/10を69質量部、正極活物質として炭素被覆したLiFePOを25質量部、導電助剤としてアセチレンブラック3質量部、及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部を混合して混合物とした。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドンに分散させて、スラリーを製造した。正極用集電体としてアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて上記スラリーが膜状になるように塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、当該アルミニウム箔をプレスし接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で加熱乾燥して、正極活物質層が形成されたアルミニウム箔からなる正極を製造した。 69 parts by mass of Li 1.1 Ni 5/10 Co 3/10 Mn 2/10 O 2 as a positive electrode active material, 25 parts by mass of LiFePO 4 coated with carbon as a positive electrode active material, and 3 parts by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent , And 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to obtain a mixture. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a slurry. An aluminum foil was prepared as a positive electrode current collector. The slurry was applied to the surface of the aluminum foil using a doctor blade so as to form a film. The aluminum foil coated with the slurry was dried to remove N-methyl-2-pyrrolidone. Thereafter, the aluminum foil was pressed to obtain a bonded product. The obtained joined product was heated and dried with a vacuum dryer to produce a positive electrode made of an aluminum foil on which a positive electrode active material layer was formed.

負極活物質として炭素被覆されたシリコン材料を72.5質量部、導電助剤としてアセチレンブラックを13.5質量部、結着剤としてポリアクリル酸と4,4’−ジアミノジフェニルメタンとの混合物を14質量部、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。負極用集電体として銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥することでN−メチル−2−ピロリドンを除去して、負極活物質層が形成された負極を製造した。なお、結着剤として用いたポリアクリル酸と4,4’−ジアミノジフェニルメタンとの混合物は、乾燥にて脱水反応が進行して、ポリアクリル酸を4,4’−ジアミノジフェニルメタンで架橋した架橋ポリマーに変化する。   72.5 parts by mass of a carbon-coated silicon material as a negative electrode active material, 13.5 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and 14 mixtures of polyacrylic acid and 4,4′-diaminodiphenylmethane as a binder A slurry was prepared by mixing parts by mass and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone. A copper foil was prepared as a negative electrode current collector. The slurry was applied in a film form on the surface of the copper foil using a doctor blade. The copper foil coated with the slurry was dried to remove N-methyl-2-pyrrolidone to produce a negative electrode on which a negative electrode active material layer was formed. The mixture of polyacrylic acid and 4,4′-diaminodiphenylmethane used as the binder is a crosslinked polymer in which the dehydration reaction proceeds by drying and the polyacrylic acid is crosslinked with 4,4′-diaminodiphenylmethane. To change.

セパレータとして、ポリオレフィン製多孔質膜を準備した。正極と負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに実施例1の電解液を注入した。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉された実施例1のリチウムイオン二次電池を製造した。   A polyolefin porous membrane was prepared as a separator. A separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a set of two laminated films, and the three sides were sealed. Then, the electrolyte solution of Example 1 was injected into the bag-like laminated film. Thereafter, the remaining one side was sealed, whereby the four sides were hermetically sealed, and the lithium ion secondary battery of Example 1 in which the electrode plate group and the electrolyte solution were sealed was manufactured.

(実施例2)
LiPOの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPOを0.5質量%で含み、LiPFの濃度が1mol/Lである実施例2の電解液を製造した。そして、実施例2の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 2)
The electrolysis of Example 2 containing LiPO 2 F 2 at 0.5 mass% and having a concentration of LiPF 6 of 1 mol / L in the same manner as in Example 1 except that the amount of LiPO 2 F 2 added was increased. A liquid was produced. And the lithium ion secondary battery of Example 2 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of Example 2.

(実施例3)
LiPOの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPOを1質量%で含み、LiPFの濃度が1mol/Lである実施例3の電解液を製造した。そして、実施例3の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例3のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 3)
The electrolytic solution of Example 3 containing 1% by mass of LiPO 2 F 2 and having a concentration of LiPF 6 of 1 mol / L was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of LiPO 2 F 2 added was increased. Manufactured. And the lithium ion secondary battery of Example 3 was manufactured by the same method as Example 1 except having used the electrolyte solution of Example 3.

(実施例4)
LiPOの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPOを1.8質量%で含み、LiPFの濃度が1mol/Lである実施例4の電解液を製造した。そして、実施例4の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例4のリチウムイオン二次電池を製造した。
Example 4
The electrolysis of Example 4 including LiPO 2 F 2 at 1.8% by mass and the concentration of LiPF 6 being 1 mol / L in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of LiPO 2 F 2 was increased. A liquid was produced. And the lithium ion secondary battery of Example 4 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of Example 4.

(比較例1)
LiPOを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で、LiPFの濃度が1mol/Lである比較例1の電解液を製造した。そして、比較例1の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 1)
An electrolytic solution of Comparative Example 1 having a LiPF 6 concentration of 1 mol / L was produced in the same manner as in Example 1 except that LiPO 2 F 2 was not added. And the lithium ion secondary battery of the comparative example 1 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of the comparative example 1.

(比較例2)
LiPOを添加せず、LiPFの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPFの濃度が1.1mol/Lである比較例2の電解液を製造した。そして、比較例2の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例2のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 2)
An electrolytic solution of Comparative Example 2 in which the concentration of LiPF 6 was 1.1 mol / L was produced in the same manner as in Example 1 except that LiPO 2 F 2 was not added and the amount of LiPF 6 added was increased. . And the lithium ion secondary battery of the comparative example 2 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of the comparative example 2.

(比較例3)
LiPOを添加せず、LiPFの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPFの濃度が1.2mol/Lである比較例3の電解液を製造した。そして、比較例3の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例3のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 3)
An electrolytic solution of Comparative Example 3 having a LiPF 6 concentration of 1.2 mol / L was produced in the same manner as in Example 1, except that LiPO 2 F 2 was not added and the amount of LiPF 6 added was increased. . And the lithium ion secondary battery of the comparative example 3 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of the comparative example 3.

(比較例4)
LiPOを添加せず、LiPFの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPFの濃度が1.3mol/Lである比較例4の電解液を製造した。そして、比較例4の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例4のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 4)
An electrolytic solution of Comparative Example 4 having a LiPF 6 concentration of 1.3 mol / L was produced in the same manner as in Example 1, except that LiPO 2 F 2 was not added and the amount of LiPF 6 added was increased. . And the lithium ion secondary battery of the comparative example 4 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of the comparative example 4.

(比較例5)
LiPOを添加せず、LiPFの添加量を増加した以外は、実施例1と同様の方法で、LiPFの濃度が1.4mol/Lである比較例5の電解液を製造した。そして、比較例5の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例5のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 5)
An electrolyte solution of Comparative Example 5 having a LiPF 6 concentration of 1.4 mol / L was produced in the same manner as in Example 1 except that LiPO 2 F 2 was not added and the amount of LiPF 6 added was increased. . And the lithium ion secondary battery of the comparative example 5 was manufactured by the method similar to Example 1 except having used the electrolyte solution of the comparative example 5.

(評価例1)
電圧3.05Vに調整した実施例1〜実施例4、比較例1〜比較例5の各リチウムイオン二次電池につき、−20℃での条件下、電圧2.8Vまで一定出力にて放電させた場合の放電時間を測定した。当該測定は、出力を変えた複数の条件下で行った。得られた結果から、各リチウムイオン二次電池につき、3.05Vから2.8Vまでの放電時間が3分間となる一定出力(W)を算出し、比較例1を100として規格化した。結果を表1に示す。
(Evaluation example 1)
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 adjusted to a voltage of 3.05 V were discharged at a constant output up to a voltage of 2.8 V under the condition at −20 ° C. The discharge time was measured. The measurement was performed under a plurality of conditions with different outputs. From the obtained results, for each lithium ion secondary battery, a constant output (W) in which the discharge time from 3.05 V to 2.8 V was 3 minutes was calculated, and normalized as Comparative Example 1 = 100. The results are shown in Table 1.

Figure 2018156751
Figure 2018156751

表1の結果から、−20℃における実施例1〜実施例4のリチウムイオン二次電池の出力が、比較例1〜比較例5のリチウムイオン二次電池の出力よりも優れていることがわかる。実施例1〜実施例4のリチウムイオン二次電池と、比較例1のリチウムイオン二次電池の評価結果から、LiPOの量が増加するほど、出力が増加するといえる。他方、比較例1〜比較例5のリチウムイオン二次電池の結果から、LiPFの濃度が増加しても、出力は増加せず、逆に減少傾向となることがわかる。これらの結果から、−20℃での低温条件下におけるリチウムイオン二次電池の出力は、リチウム塩の種類に影響されるといえる。また、リチウム塩としてLiPOが好適であるといえる。 From the results in Table 1, it can be seen that the outputs of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 4 at −20 ° C. are superior to the outputs of the lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 to 5. . From the evaluation results of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 4 and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, it can be said that the output increases as the amount of LiPO 2 F 2 increases. On the other hand, it can be seen from the results of the lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 to 5 that even if the concentration of LiPF 6 is increased, the output does not increase, but tends to decrease. From these results, it can be said that the output of the lithium ion secondary battery under the low temperature condition at −20 ° C. is influenced by the type of the lithium salt. Further, LiPO 2 F 2 are said to be suitable as a lithium salt.

(評価例2)
電圧3.05Vに調整した実施例1〜実施例4、比較例1〜比較例5の各リチウムイオン二次電池につき、0℃での条件下、電圧2.8Vまで一定出力にて放電させた場合の放電時間を測定した。当該測定は、出力を変えた複数の条件下で行った。得られた結果から、各リチウムイオン二次電池につき、放電時間が5秒間となる一定出力(W)を算出し、比較例1を100として規格化した。結果を表2に示す。
(Evaluation example 2)
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 adjusted to a voltage of 3.05 V were discharged at a constant output up to a voltage of 2.8 V under the condition at 0 ° C. The case discharge time was measured. The measurement was performed under a plurality of conditions with different outputs. From the obtained results, a constant output (W) with a discharge time of 5 seconds was calculated for each lithium ion secondary battery, and normalized with Comparative Example 1 as 100. The results are shown in Table 2.

Figure 2018156751
Figure 2018156751

表2の結果から、実施例における0℃での出力は、LiPOの量が0.5質量%付近で最も高くなることがわかる。また、比較例における0℃での出力は、LiPFの濃度が1.2mol/L付近で最も高くなることがわかる。これらの結果から、0℃における出力は、リチウム塩の種類に依存せず、リチウムイオン濃度に影響されると推測される。 From the results of Table 2, it can be seen that the output at 0 ° C. in the examples is highest when the amount of LiPO 2 F 2 is around 0.5 mass%. Also, the output at 0 ℃ in the comparative example, it can be seen that the concentration of LiPF 6 is the highest in the vicinity of 1.2 mol / L. From these results, it is presumed that the output at 0 ° C. does not depend on the type of the lithium salt and is influenced by the lithium ion concentration.

評価例1及び評価例2の結果から、本発明のリチウムイオン二次電池は、低温条件下においても、シリコン材料からリチウムイオンを円滑に放出できるといえる。特に、評価例1で示された、−20℃でのLiPOに特異的な出力向上効果は顕著といえる。本発明のリチウムイオン二次電池は、寒冷地や冷凍庫内などの低温条件下で使用された場合であっても出力に優れるといえる。そのため、本発明のリチウムイオン二次電池は、低温環境用電池として好適であるといえる。 From the results of Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2, it can be said that the lithium ion secondary battery of the present invention can smoothly release lithium ions from the silicon material even under low temperature conditions. In particular, it can be said that the output improvement effect specific to LiPO 2 F 2 at −20 ° C. shown in Evaluation Example 1 is remarkable. It can be said that the lithium ion secondary battery of the present invention is excellent in output even when used under a low temperature condition such as in a cold district or in a freezer. Therefore, it can be said that the lithium ion secondary battery of this invention is suitable as a battery for low temperature environments.

Claims (6)

正極と、
複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するシリコン材料を具備する負極と、
LiPOを含む電解液と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A positive electrode;
A negative electrode comprising a silicon material having a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction;
An electrolyte containing LiPO 2 F 2 ;
A lithium ion secondary battery comprising:
前記電解液がLiPO及び他のリチウム塩を含む請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution contains LiPO 2 F 2 and other lithium salts. 前記電解液全体に対するLiPOの割合が0.1〜5質量%である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein a ratio of LiPO 2 F 2 to the whole electrolyte solution is 0.1 to 5% by mass. 前記電解液がフッ素含有環状カーボネートを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrolytic solution contains a fluorine-containing cyclic carbonate. 前記負極が、カルボキシル基含有ポリマーをジアミンで架橋した架橋ポリマーと前記シリコン材料とを含有する負極活物質層を具備する請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the negative electrode includes a negative electrode active material layer containing a crosslinked polymer obtained by crosslinking a carboxyl group-containing polymer with a diamine and the silicon material. 前記正極が、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物と、LiMPO、LiMVO若しくはLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)で表されるポリアニオン系化合物とを含有する正極活物質層を具備する請求項1〜5のいずれかに1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The positive electrode has the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, At least one element selected from Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, 1.7 ≦ f ≦ 3), lithium composite metal oxide represented by LiMPO 4 , LiMVO 4 or a Li 2 MSiO 4 (wherein M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe) and a positive electrode active material layer. The lithium ion secondary of any one of -5 battery.
JP2017050615A 2017-03-15 2017-03-15 Lithium ion secondary battery Pending JP2018156751A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017050615A JP2018156751A (en) 2017-03-15 2017-03-15 Lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017050615A JP2018156751A (en) 2017-03-15 2017-03-15 Lithium ion secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018156751A true JP2018156751A (en) 2018-10-04

Family

ID=63716672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017050615A Pending JP2018156751A (en) 2017-03-15 2017-03-15 Lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018156751A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10497980B2 (en) Electrolytic solution
JP2019165017A (en) Non-aqueous electrolyte composition
WO2017179682A1 (en) Electrolyte solution and lithium ion secondary battery
WO2017179411A1 (en) Lithium ion secondary battery
JP2018085221A (en) Lithium ion secondary battery
JP2014013704A (en) Nonaqueous electrolytic solution for lithium secondary battery, and lithium secondary battery including the same
WO2019054417A1 (en) Additive for non-aqueous electrolyte, electrolyte for non-aqueous-electrolyte cell, and non-aqueous-electrolyte cell
KR101511022B1 (en) Moisture-Limited Electrode Active Material, Moisture-Limited Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
JP4959465B2 (en) Non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries with excellent high-temperature storage characteristics
JP2018026314A (en) Positive electrode and lithium ion secondary battery
JP2019185920A (en) Lithium ion secondary battery
JP2018106975A (en) Electrolyte solution and lithium ion secondary battery including the same
JP2018045794A (en) Electrolyte
JP6825311B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP6841156B2 (en) Power storage device and its manufacturing method and manufacturing method of ionic conductive material
JP2020027737A (en) Lithium ion secondary battery
JP6769222B2 (en) Electrolyte and lithium ion secondary battery
WO2015147007A1 (en) Electrolyte and electrochemical device
JP2019061749A (en) Lithium ion secondary battery
JP2019046689A (en) Lithium ion secondary battery
JP2018195509A (en) Secondary battery electrode covered with polymer layer
JP2019021393A (en) Lithium ion secondary battery
JP2018026259A (en) Negative electrode and lithium ion secondary battery
JP7087294B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2018156751A (en) Lithium ion secondary battery