JP2018200795A - Inorganic particles for nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、寿命特性又は安全性に優れる非水電解質電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery having excellent life characteristics or safety.
近年の電子技術の発展又は環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが用いられている。特に、省エネルギー化への要請が多くあり、それに貢献できる電気化学デバイスへの期待はますます高くなっている。 With the recent development of electronic technology or increasing interest in environmental technology, various electrochemical devices are used. In particular, there are many demands for energy saving, and the expectation for electrochemical devices that can contribute to this is increasing.
蓄電デバイスの代表例であり、かつ非水電解質電池の代表例でもあるリチウムイオン二次電池は、従来、主として小型機器用電源として使用されていたが、近年ではハイブリッド自動車及び電気自動車用電源としても着目されている。 Lithium ion secondary batteries, which are typical examples of power storage devices and typical examples of non-aqueous electrolyte batteries, have been used mainly as power sources for small devices, but in recent years, they have also been used as power sources for hybrid vehicles and electric vehicles. It is attracting attention.
リチウムイオン二次電池では、デバイスの高性能化に伴い高エネルギー密度化が進展しており、信頼性の確保が重要となっている。また、車載用電源などの中型又は大型のリチウムイオン二次電池では、小型機器よりも信頼性が確保される必要がある。 In the lithium ion secondary battery, as the performance of the device is increased, the energy density is increasing, and it is important to ensure the reliability. In addition, in a medium-sized or large-sized lithium ion secondary battery such as a vehicle-mounted power supply, it is necessary to ensure reliability more than a small device.
リチウムイオン二次電池では、リチウム(Li)イオンが正極−負極間を移動することで、充放電が為されるが、電池内にLiイオン以外の微量の金属イオンが存在すると、負極表面に析出し、電池寿命が低下する原因となったり、析出した金属がセパレータを破って正極に到達することで、短絡の原因となったり、安全性が低下したりすることが知られている。このような金属イオンは、電池構成材料の不純物に由来するものであるが、それ以外にも電池内の副反応(例えば、非水電解質の分解反応等)に伴い、正極活物質に含まれる金属が非水電解質に溶出することに由来するものもある。さらに、この金属溶出は、電池が高温下に晒された場合に、より顕著になることが指摘されている。このため、金属イオン等の不純物を捕捉する捕捉剤の検討が為されている(例えば、特許文献1、2参照)。 In lithium ion secondary batteries, lithium (Li) ions move between the positive electrode and the negative electrode, so that charging and discharging are performed. However, if a small amount of metal ions other than Li ions are present in the battery, they are deposited on the negative electrode surface. However, it is known that the battery life is reduced, or that the deposited metal breaks the separator and reaches the positive electrode, thereby causing a short circuit or reducing the safety. Such metal ions are derived from impurities in the battery constituent material, but other than that, metal contained in the positive electrode active material due to side reactions in the battery (for example, decomposition reaction of the nonaqueous electrolyte). Is derived from elution into the non-aqueous electrolyte. Furthermore, it has been pointed out that this metal elution becomes more prominent when the battery is exposed to high temperatures. For this reason, examination of the trapping agent which traps impurities, such as a metal ion, is made (for example, refer to patent documents 1 and 2).
また、近年では、リチウムイオン電池は、エネルギー密度をさらに向上させるため、4.35V以上の高電圧で充電することが求められてきている。また、特に電気自動車用電源として用いられる場合は、リチウムイオン電池の使用環境温度は、50℃以上となることがある。このような高電圧・高温の環境下においては、上記の正極活物質からの金属溶出が促進され、電池寿命の低下がより顕著になること指摘されており、このような環境下で充電と放電を繰り返しても容量が維持されるリチウムイオン電池が望まれている。 In recent years, lithium ion batteries have been required to be charged at a high voltage of 4.35 V or more in order to further improve the energy density. In particular, when used as a power source for an electric vehicle, the use environment temperature of the lithium ion battery may be 50 ° C. or more. In such a high voltage / high temperature environment, it has been pointed out that metal elution from the positive electrode active material described above is promoted and the battery life decreases more significantly. There is a demand for a lithium ion battery capable of maintaining the capacity even when the above is repeated.
しかしながら、既知の捕捉剤では、実用に耐え得る寿命特性又は安全性が得られていなかった。したがって、本発明は、寿命特性又は安全性に優れる非水電解質電池を提供することを目的とする。 However, known scavengers have not achieved life characteristics or safety that can withstand practical use. Therefore, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery that is excellent in life characteristics or safety.
本発明者らは、電極又は電極活物質から溶出する金属イオンの悪影響を除外できる材料について鋭意検討を進めてきた結果、特定の結晶構造と元素を持ち、中でも特定の原子配置を持つ無機化合物を電池内に適切に配置することにより、金属イオンの悪影響を効率的に除外できることを見出した。
さらに、本発明者らは、電池性能を決める主体であるLiイオンに対して、特定の結晶構造と構成元素を有する無機化合物は何ら作用を及ぼさないことを見出している。
特に、無機化合物の表面を制御することにより、上記の効果をさらに高められたことこそ、本発明を完成させる大きな要因であった。
すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
[1]
結晶構造中に、マンガンより小さい電気陰性度を有する金属元素を含み、かつ層間距離が0.40nm以上2.0nm以下であり、かつ層間に水素イオン以外の交換性陽イオンを有する層状化合物を含む、非水電解質電池用無機粒子。
[2]
前記交換性陽イオンは、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、有機陽イオン、及びこれらの任意の混合物から成る群から選択される、[1]に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[3]
前記無機粒子は、5ppmのMn2+イオンと、1mol/LのLiPF6と、環状及び/又は鎖状カーボネートとの混合液100質量部に対し、0.035質量部を23℃の雰囲気下で6時間浸漬されたときの前記Mn2+イオンの吸着率が5%以上である、[1]又は[2]に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[4]
前記無機粒子は、800ppmのHFと、1mol/LのLiPF6と、環状及び/又は鎖状カーボネートとの混合液100質量部に対し、8質量部を23℃の雰囲気下で5分間浸漬されたときの前記HF濃度が10%以上減少する、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[5]
下記式:
親水性パラメーターA=BET1/BET2
{式中、BET1は、前記無機粒子に水蒸気を吸着させて測定される吸着等温線から、BET法を用いて算出された無機粒子の比表面積を意味し、BET2は、前記無機粒子に窒素を吸着させて測定される吸着等温線から、BET法を用いて算出された無機粒子の比表面積を意味する。}
で定義される前記無機粒子の親水性パラメーターAが、0.65より大きく2.0以下である[1]〜[4]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[6]
前記無機粒子が表面修飾されている、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[7]
前記無機粒子に窒素を吸着させて測定される吸着等温線からBET法を用いて算出された前記無機粒子のBET比表面積は、3m2/g以上200m2/g以下である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[8]
前記無機粒子に窒素を吸着させて測定される吸着等温線からBET法を用いて算出された前記無機粒子のBET比表面積は、3m2/g以上30m2/g以下である、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[9]
前記無機粒子がリン酸ジルコニウムである、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。
[10]
[1]〜[9]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子を含む、電池構成材料。
[11]
[1]〜[9]のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子で構成された吸着層を備える、非水電解質電池。
[12]
前記非水電解質電池は、電池構成材料として正極、負極及びセパレータを含み、前記吸着層は、少なくとも、前記セパレータ内部、前記正極と前記セパレータの対向面、及び前記負極と前記セパレータの対向面のいずれかに形成され、かつその形成された前記吸着層は、前記セパレータ内部の全体若しくはその一部、又は各対向面の全面若しくはその一部に形成されている、[11]に記載の非水電解質電池。
As a result of diligent investigations on materials that can exclude the adverse effects of metal ions eluted from electrodes or electrode active materials, the present inventors have developed a specific crystal structure and element, and in particular, an inorganic compound having a specific atomic arrangement. It has been found that the adverse effects of metal ions can be efficiently excluded by arranging them appropriately in the battery.
Furthermore, the present inventors have found that inorganic compounds having a specific crystal structure and constituent elements have no effect on Li ions, which are the main components that determine battery performance.
In particular, the fact that the above effects were further enhanced by controlling the surface of the inorganic compound was a major factor for completing the present invention.
That is, the present invention is as follows.
[1]
In the crystal structure, a metal element having an electronegativity smaller than that of manganese is included, and a layered compound having an interlayer distance of 0.40 nm to 2.0 nm and having an exchangeable cation other than a hydrogen ion between the layers is included. Inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries.
[2]
The non-aqueous electrolyte battery inorganic material according to [1], wherein the exchangeable cation is selected from the group consisting of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, ammonium ions, organic cations, and any mixture thereof. particle.
[3]
The inorganic particles are 0.035 parts by mass in an atmosphere of 23 ° C. with respect to 100 parts by mass of a mixed solution of 5 ppm of Mn 2+ ions, 1 mol / L LiPF 6 and cyclic and / or chain carbonate. The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries according to [1] or [2], wherein the Mn 2+ ion adsorption rate when immersed for a period of time is 5% or more.
[4]
The inorganic particles were immersed in 100 parts by mass of a mixture of 800 ppm of HF, 1 mol / L LiPF 6 and cyclic and / or chain carbonate in an amount of 8 parts by mass in an atmosphere of 23 ° C. for 5 minutes. The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of [1] to [3], wherein the HF concentration at the time decreases by 10% or more.
[5]
Following formula:
Hydrophilic parameter A = BET1 / BET2
{In the formula, BET1 means the specific surface area of the inorganic particles calculated using the BET method from the adsorption isotherm measured by adsorbing water vapor to the inorganic particles, and BET2 represents nitrogen in the inorganic particles. It means the specific surface area of inorganic particles calculated using the BET method from the adsorption isotherm measured by adsorption. }
The inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of [1] to [4], wherein the hydrophilic parameter A of the inorganic particle defined by (1) is greater than 0.65 and not more than 2.0.
[6]
The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of [1] to [5], wherein the inorganic particles are surface-modified.
[7]
The BET specific surface area of the inorganic particles calculated by using the BET method from the adsorption isotherm measured by adsorbing nitrogen to the inorganic particles is 3 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less, [1] to [6] The inorganic particle for a nonaqueous electrolyte battery according to any one of [6].
[8]
The BET specific surface area of the inorganic particles calculated using the BET method from the adsorption isotherm measured by adsorbing nitrogen to the inorganic particles is 3 m 2 / g or more and 30 m 2 / g or less, [1] to [7] The inorganic particle for a nonaqueous electrolyte battery according to any one of [7].
[9]
The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of [1] to [8], wherein the inorganic particles are zirconium phosphate.
[10]
The battery constituent material containing the inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries as described in any one of [1]-[9].
[11]
A nonaqueous electrolyte battery provided with the adsorption layer comprised by the inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries as described in any one of [1]-[9].
[12]
The non-aqueous electrolyte battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator as battery constituent materials, and the adsorption layer includes at least one of the inside of the separator, the facing surface of the positive electrode and the separator, and the facing surface of the negative electrode and the separator. The non-aqueous electrolyte according to [11], wherein the adsorbing layer is formed on the whole or a part of the inside of the separator, or on the whole or a part of each facing surface. battery.
本発明によれば、寿命特性又は安全性に優れる非水電解質電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nonaqueous electrolyte battery excellent in a lifetime characteristic or safety | security can be provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “embodiments”) will be described in detail. The following embodiment is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof.
本実施形態に係る非水電解質電池用無機粒子は、結晶構造中に、マンガンより小さい電気陰性度を有する金属元素を含み、かつ層間距離が0.40nm以上2.0nm以下であり、かつ層間に水素イオン以外の交換性陽イオンを有する層状化合物を含む。本明細書では、層状化合物は、層間の交換性陽イオンが水素イオン以外であるため、リン酸ジルコニウムは交換性陽イオンが水素以外に置換されていることが好ましい。本実施形態に係る無機粒子は、非水電解質電池の構成要素として使用されることができる。 The inorganic particles for a non-aqueous electrolyte battery according to the present embodiment include a metal element having an electronegativity smaller than that of manganese in the crystal structure, an interlayer distance of 0.40 nm to 2.0 nm, and between the layers. A layered compound having exchangeable cations other than hydrogen ions is included. In the present specification, in the layered compound, the exchangeable cation between layers is other than a hydrogen ion, and therefore, in the zirconium phosphate, the exchangeable cation is preferably substituted with other than hydrogen. The inorganic particles according to this embodiment can be used as a component of a nonaqueous electrolyte battery.
上記で説明された実施形態における構成要素について以下に説明する。 The components in the embodiment described above will be described below.
[非水電解質電池]
非水電解質電池は、正極、負極、セパレータ、非水電解液、外装体等の電池構成材料を具備しており、かつ電池構成材料の少なくとも1つには、非水電解質電池の寿命特性又は安全性に影響する物質を吸着する非水電解質電池用無機粒子を含む。非水電解質電池用無機粒子は、非水電解質電池の寿命特性又は安全性に影響する物質を吸着することができる吸着剤としても、使用されることができる。
これらの電極構成材料については、例えば包材又は外装体にはアルミニウム等が、正極活物質にはニッケル、コバルト、マンガン、鉄、亜鉛、銅、アルミニウム等が用いられ、また集電箔には銅、アルミニウム等が用いられる。
[Nonaqueous electrolyte battery]
The non-aqueous electrolyte battery includes battery constituent materials such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, a non-aqueous electrolyte, and an outer package, and at least one of the battery constituent materials includes life characteristics or safety of the non-aqueous electrolyte battery. Inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries that adsorb substances that affect performance. The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries can also be used as an adsorbent capable of adsorbing substances that affect the life characteristics or safety of nonaqueous electrolyte batteries.
As for these electrode constituent materials, for example, aluminum or the like is used for the packaging material or exterior body, nickel, cobalt, manganese, iron, zinc, copper, aluminum, or the like is used for the positive electrode active material, and copper is used for the current collector foil. Aluminum or the like is used.
非水電解質電池の構成材料に含まれる非水電解質電池用無機粒子は、マンガンよりも電気陰性度が小さい金属元素を少なくとも結晶構造に含み、層間距離が0.40nm以上2.0nm以下であり、かつ層間に交換性陽イオンを有する非金属性層状化合物である。
非金属性層状化合物は、電池性能を決める主体であるLiイオンに何ら作用を及ぼさない。
The inorganic particles for a non-aqueous electrolyte battery contained in the constituent material of the non-aqueous electrolyte battery include a metal element having an electronegativity lower than that of manganese in the crystal structure, and an interlayer distance is 0.40 nm or more and 2.0 nm or less, It is a nonmetallic layered compound having exchangeable cations between layers.
The nonmetallic layered compound has no effect on Li ions, which are main components that determine battery performance.
非水電解質電池用無機粒子の結晶構造については、層状構造を有することによって、リチウムイオン以外の微量の溶出した金属イオンを選択的に効率的に吸着することができる。具体的なメカニズムについては推察の域を出ないが、層状構造を持つことで、金属イオンにとっての比表面積が増大し、金属イオンの吸着サイトが増大することによるものであると考えられる。また、層状構造を有することによって、吸着したイオンの安定化に寄与しているものと考えられる。また、吸着する対象の溶出イオンが二価以上の金属イオンであり、一方で電池性能を決める主体であるLiイオンは一価であることから、Liイオンは対象の溶出イオンに比べて相対的に層状化合物へ吸着し難く、層状化合物は溶出イオンを選択的に吸着できるためであると考えられる。
特に、層状化合物の層間距離は、X線回折又は電子線回折によって測定される面間隔として定義され、その距離が0.40nm以上2.0nm以下であると、金属イオンを効率的に吸着することができることが分かった。その下限はLiイオンを吸着させ難くする観点から、0.50nm以上であることが好ましく、より好ましくは0.80nm以上である。また上限については、溶出イオンの吸着の観点から1.8nm以下であることが好ましく、1.5nm以下であることがより好ましい。その面間隔は、上記の範囲のうち、揃った面間隔を持つ必要はなく、ゆらぎがあってもよい。すなわち、X線回折又は電子線回折における層間距離の対応するピークはブロードである方が好ましく、ダブルピーク又はトリプルピークでもよい。このような面間隔にゆらぎのある層状化合物は、例えば、TEM(透過型電子顕微鏡)像から層間距離を測定することができる。
About the crystal structure of the inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries, a trace amount of eluted metal ions other than lithium ions can be selectively and efficiently adsorbed by having a layered structure. The specific mechanism is beyond the scope of inference, but it is thought that the layered structure increases the specific surface area for metal ions and increases the adsorption sites of metal ions. Moreover, it is thought that it has contributed to stabilization of the adsorbed ion by having a layered structure. In addition, since the eluted ions to be adsorbed are divalent or higher metal ions, while the Li ions that determine the battery performance are monovalent, the Li ions are relatively smaller than the eluted ions of interest. It is considered that it is difficult to adsorb to the layered compound, and the layered compound can selectively adsorb eluted ions.
In particular, the interlayer distance of a layered compound is defined as the interplanar distance measured by X-ray diffraction or electron beam diffraction, and when the distance is 0.40 nm or more and 2.0 nm or less, metal ions can be adsorbed efficiently. I found out that The lower limit is preferably 0.50 nm or more, more preferably 0.80 nm or more, from the viewpoint of making it difficult to adsorb Li ions. The upper limit is preferably 1.8 nm or less and more preferably 1.5 nm or less from the viewpoint of adsorption of eluted ions. The surface spacing does not need to have a uniform surface spacing in the above range, and may have fluctuations. That is, the peak corresponding to the interlayer distance in X-ray diffraction or electron beam diffraction is preferably broad, and may be a double peak or a triple peak. For such a layered compound having fluctuations in interplanar spacing, for example, the interlayer distance can be measured from a TEM (transmission electron microscope) image.
また、層状化合物の層状構造については、結晶構造における複数の層の間に交換性陽イオンを保持した構造である。交換性陽イオンの元素としては、水素イオン、アンモニウムイオン、及び金属イオンを挙げることができる。金属イオンとしては、吸着剤から拡散する金属イオンが安定であることが好ましく、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンに属する元素がより好ましく、アルカリ金属とアルカリ土類金属としては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Li、Na、K、Rb、Cs等が挙げられる。
これらの結晶構造における複数の層の間に保持された交換性陽イオンは一部、水で置換されていてもよく、イオン化していない有機分子で置換されていてもよい。
交換性陽イオンが上記の元素等であることによって、交換性陽イオンは陽イオンとして電解液へと拡散し、その吸着剤にできた空きサイトは負に帯電し、正極活物質や集電箔などの電池構成材料から溶出した金属イオンが吸着する。溶出金属イオンよりも相対的に電気陰性度が小さい交換性陽イオンが電解液へと拡散し、溶出金属イオンが吸着されるイオン交換が起きることによって、電池内部の系全体の電荷バランスは保たれる。すると、電池内部の系全体のポテンシャルは吸着後の方が安定になる。結果として電池構成材料から溶出した金属イオンが減少することになる。
The layered structure of the layered compound is a structure in which exchangeable cations are held between a plurality of layers in the crystal structure. Examples of the exchangeable cation element include hydrogen ions, ammonium ions, and metal ions. As the metal ions, metal ions diffusing from the adsorbent are preferably stable, more preferably elements belonging to alkali metal ions and alkaline earth metal ions, and alkali metals and alkaline earth metals include Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Li, Na, K, Rb, Cs and the like can be mentioned.
A part of the exchangeable cation held between the plurality of layers in these crystal structures may be substituted with water, or may be substituted with non-ionized organic molecules.
When the exchangeable cation is the above element, the exchangeable cation diffuses into the electrolyte as a cation, and the vacant site formed in the adsorbent is negatively charged, and the positive electrode active material or the current collector foil The metal ions eluted from the battery constituent materials such as The exchangeable cation, which has a relatively negative electronegativity compared to the eluted metal ion, diffuses into the electrolyte, and ion exchange occurs in which the eluted metal ion is adsorbed, thereby maintaining the charge balance of the entire system inside the battery. It is. Then, the potential of the entire system inside the battery becomes more stable after adsorption. As a result, metal ions eluted from the battery constituent material are reduced.
さらに、層状化合物は、電池構成材料から溶出する金属イオンよりも電気陰性度が小さい金属元素を予め吸着剤の結晶構造中に含んでいればよい。それにより、万が一、層状化合物が交換性陽イオンをすべて消費しても、他の電池構成材料から溶出する金属を効率よく減少できる点で好ましい。これは、層状化合物の結晶構造中に含まれる上記金属元素の方が、他の電池構成材料から溶出する金属イオンよりも陽イオンとして安定であることに起因して、電解液中に拡散し易いためであると推測される。 Furthermore, the layered compound only needs to contain in advance in the crystal structure of the adsorbent a metal element having a smaller electronegativity than metal ions eluted from the battery constituent material. Thereby, even if the layered compound consumes all the exchangeable cations, it is preferable in that the metal eluted from other battery constituent materials can be efficiently reduced. This is because the metal element contained in the crystal structure of the layered compound is more stable as a cation than the metal ion eluted from other battery constituent materials, and thus easily diffuses into the electrolyte. This is presumed.
電気陰性度が小さい金属元素としては、電池構成材料中で電気陰性度が最も小さいマンガンよりも電気陰性度が小さいものが好ましい。中でも、無機粒子の結晶構造に含まれる元素は、イオンになった際に二価以上であることが好ましい。それにより、マンガンよりも電気陰性度が小さい金属元素は、一価のリチウムよりも無機粒子の結晶構造に留まり易くい。結果、交換性陽イオンのみがイオン交換に基づく吸着を起こし、電池構成材料からの溶出金属イオンだけを効果的に吸着することができる。
マンガンよりも電気陰性度が小さい金属元素としては、例えば、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、ランタノイド、Be、Mg、Ca、Sr、Baが挙げられる。
As the metal element having a small electronegativity, an element having an electronegativity smaller than that of manganese having the smallest electronegativity among battery constituent materials is preferable. Among them, the element contained in the crystal structure of the inorganic particles is preferably divalent or higher when it becomes an ion. Accordingly, a metal element having an electronegativity smaller than that of manganese is more likely to remain in the crystal structure of the inorganic particles than monovalent lithium. As a result, only exchangeable cations cause adsorption based on ion exchange, and only the eluted metal ions from the battery constituent material can be effectively adsorbed.
Examples of the metal element having an electronegativity smaller than that of manganese include Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Sc, Y, lanthanoid, Be, Mg, Ca, Sr, and Ba.
ここで、電気陰性度とは、ポーリング(Pauling)の電気陰性度により定義されるものを意味する。 Here, the electronegativity means that defined by Pauling's electronegativity.
非水電解質電池は、5ppmのMn2+イオンと、1mol/LのLiPF6と、環状及び/又は鎖状カーボネートとの混合液100質量部に対し、0.035質量部を23℃の雰囲気下で6時間浸漬されたときのMn2+イオンの吸着率が5%以上である非水電解質電池用無機粒子を含むことが好ましい。 In a nonaqueous electrolyte battery, 0.035 parts by mass in a 23 ° C. atmosphere with respect to 100 parts by mass of a mixed solution of 5 ppm of Mn 2+ ions, 1 mol / L LiPF 6 and cyclic and / or chain carbonate. It is preferable to include inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries that have an Mn 2+ ion adsorption rate of 5% or more when immersed for 6 hours.
Mn2+イオンの吸着率は、混合液中の初期Mn濃度と、混合液に非水電解質電池用無機粒子を前記の条件で浸漬後濾過することにより得られる濾液中のMn濃度の差を、前記の初期Mn濃度で除してから、100を乗じることにより得られる値である。 The adsorption rate of Mn 2+ ions is the difference between the initial Mn concentration in the mixed solution and the Mn concentration in the filtrate obtained by filtering the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries in the mixed solution after the above-mentioned conditions and filtering. This value is obtained by dividing by the initial Mn concentration and multiplying by 100.
寿命特性又は安全性に優れる非水電解質電池の構成は、上記で説明された非水電解質電池用無機粒子のように、Liイオンが過剰に存在する状況下においても極めて微量(例えば、ppmオーダーの濃度)なMn2+イオンを選択的に吸着できる非水電解質電池用無機粒子を電池内に含むことによって特定される。 The structure of the nonaqueous electrolyte battery having excellent life characteristics or safety is extremely small (for example, on the order of ppm) even in the situation where Li ions are excessively present, such as the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries described above. It is specified by including inorganic particles for a non-aqueous electrolyte battery that can selectively adsorb ( concentration) Mn 2+ ions in the battery.
5ppmのMn2+イオンと、1mol/LのLiPF6と、環状及び/又は鎖状カーボネートとの混合液100質量部に対し、0.035質量部を23℃の雰囲気下で6時間浸漬されたときのMn2+イオンの吸着率が5%以上である非水電解質電池用無機粒子としては、例えば、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、ランタノイド、Be、Mg、Ca、Sr、Ba等の元素を含む材料が挙げられる。その中でも、ケイ酸カルシウム水和物、又はリン酸ジルコニウムが特に好ましい。 When 0.035 parts by mass is immersed for 6 hours in an atmosphere of 23 ° C. with respect to 100 parts by mass of a mixed solution of 5 ppm of Mn 2+ ions, 1 mol / L LiPF 6 and cyclic and / or chain carbonate. Examples of inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries having an Mn 2+ adsorption rate of 5% or more include Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Sc, Y, lanthanoids, Be, Mg, Ca, Sr, and Ba. A material containing an element such as Among these, calcium silicate hydrate or zirconium phosphate is particularly preferable.
環状及び/又は鎖状カーボネートは、後述の非水電解質に用いられる非水溶媒として説明される通りである。 The cyclic and / or chain carbonate is as described as a non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte described later.
Mn2+イオンの吸着率を測定するための混合液は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比1:2で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して、さらにトリフルオロメタンスルホン酸マンガン〔Mn(CF3SO3)2〕を、Mnの濃度が5ppmとなるように溶解することにより形成されることが好ましい。 The liquid mixture for measuring the adsorption rate of Mn 2+ ions is such that LiPF 6 is 1 mol / L in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are mixed at a volume ratio of 1: 2. It is preferably formed by dissolving manganese trifluoromethanesulfonate [Mn (CF 3 SO 3 ) 2 ] so that the Mn concentration is 5 ppm.
非水電解質電池用無機粒子のMn2+イオンの吸着率を測定するための条件は、実施例で詳細に説明される。 The conditions for measuring the adsorption rate of Mn 2+ ions of the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries will be described in detail in Examples.
加えて、非水電解質電池用無機粒子は、非水電解質の分解生成物であるフッ化水素(HF)を除去できることがより好ましい。HFを効果的に除去することによって、HFによる正極活物質や集電箔などの電池構成材料からの金属の溶出を抑制することができる。HFを吸着剤が効果的に除去するためには、マンガンよりも小さい電気陰性度を有する金属元素の中でも安定なフッ化物を作る元素がより好ましく、具体的な元素としては、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、ランタノイド、Be、Mg、Ca、Sr、及びBaが挙げられる。 In addition, it is more preferable that the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries can remove hydrogen fluoride (HF), which is a decomposition product of the nonaqueous electrolyte. By effectively removing HF, elution of metal from battery constituent materials such as a positive electrode active material and current collector foil by HF can be suppressed. In order for the adsorbent to effectively remove HF, among the metal elements having an electronegativity smaller than that of manganese, an element that forms a stable fluoride is more preferable. Specific elements include Ti, Zr, and Hf. , Sc, Y, lanthanides, Be, Mg, Ca, Sr, and Ba.
電解液中で安定して金属イオンの吸着やHFの除去をするためには、非水電解質電池用無機粒子は、結晶構造に酸素原子を含んでいることが好ましく、結晶構造に含まれるマンガンよりも電気陰性度が小さい金属元素が酸素原子と結合していることがより好ましい。 In order to stably adsorb metal ions and remove HF in the electrolytic solution, the non-aqueous electrolyte battery inorganic particles preferably contain an oxygen atom in the crystal structure, more than manganese contained in the crystal structure. More preferably, a metal element having a low electronegativity is bonded to an oxygen atom.
このような観点から、800ppmのHFと、1mol/LのLiPF6と、環状及び/又は鎖状カーボネートとの混合液100質量部に対して、無機粒子8質量部を23℃の雰囲気下で5分間浸漬したときに、混合液中のHF濃度が10%以上減少することが好ましい。 From such a point of view, 8 parts by mass of inorganic particles in an atmosphere of 23 ° C. is 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of a mixture of 800 ppm of HF, 1 mol / L LiPF 6 and cyclic and / or chain carbonate. When immersed for a minute, the HF concentration in the mixed solution is preferably reduced by 10% or more.
環状及び/又は鎖状カーボネートは、後述の非水電解質に用いられる非水溶媒として説明される通りである。HF濃度の測定に使用される混合液は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比1:2で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して、さらにHFを800ppmの濃度となるように溶解することにより形成されることが好ましい。非水電解質電池用無機粒子を混合液に浸漬したときのHF濃度を測定するための条件は、実施例で詳細に説明される。 The cyclic and / or chain carbonate is as described as a non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte described later. The liquid mixture used for the measurement of the HF concentration was prepared by dissolving LiPF 6 at 1 mol / L in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1: 2. In addition, it is preferable to form the HF by dissolving the HF so as to have a concentration of 800 ppm. The conditions for measuring the HF concentration when the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries are immersed in the mixed solution will be described in detail in Examples.
マンガンよりも電気陰性度の小さい元素は、無機粒子1モルに対してモル比として0.2〜0.8の割合で含まれることが好ましい。その下限は0.25以上であることがより好ましく、さらに好ましくは0.3以上であることが好ましい。その上限としては0.75以下であることが好ましく、0.7以下であることがさらに好ましい。 The element having an electronegativity lower than that of manganese is preferably contained in a molar ratio of 0.2 to 0.8 with respect to 1 mol of inorganic particles. The lower limit is more preferably 0.25 or more, and still more preferably 0.3 or more. The upper limit is preferably 0.75 or less, and more preferably 0.7 or less.
非水電解質電池用無機粒子は非金属性、すなわち半導体または絶縁体であることが好ましい。特にその電気抵抗率については103Ω・m以上であることが好ましい。電気抵抗率が103Ω・m以上の半導体又は絶縁体は、電池内における充放電特性又は安全性を悪化させないため好ましい。 The inorganic particles for a non-aqueous electrolyte battery are preferably non-metallic, that is, a semiconductor or an insulator. In particular, the electrical resistivity is preferably 10 3 Ω · m or more. A semiconductor or insulator having an electrical resistivity of 10 3 Ω · m or more is preferable because it does not deteriorate charge / discharge characteristics or safety in the battery.
また、非水電解質電池用無機粒子の平均二次粒子径(D50)については、0.05μm〜4.0μmであることが好ましい。その下限については0.1μm以上であることがより好ましく、0.2μm以上がさらに好ましい。また、その上限については3.5μm以下であることがより好ましく、3.0μm以下であることがさらに好ましい。平均二次粒子径を上記範囲内に調整すると、非水電解質電池のエネルギー密度が高まる傾向にある。なお、一次粒子径については特に制限されないが、10nm〜2.0μmが好ましい。 Moreover, it is preferable that it is 0.05 micrometer-4.0 micrometers about the average secondary particle diameter (D50) of the inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries. The lower limit is more preferably 0.1 μm or more, and further preferably 0.2 μm or more. Further, the upper limit is more preferably 3.5 μm or less, and further preferably 3.0 μm or less. When the average secondary particle diameter is adjusted within the above range, the energy density of the nonaqueous electrolyte battery tends to increase. In addition, although it does not restrict | limit especially about a primary particle diameter, 10 nm-2.0 micrometers are preferable.
非水電解質電池用無機粒子は水と接触させた際、膨潤力が10ml/2g以下であることが好ましい。膨潤力は、100mlの精製水中で試料2gが吸水膨潤して占める、乱れていない沈降体積として評価する。膨潤力が10ml/2g以下であることによって、非水電解質電池用無機粒子は、電池内に存在する水分又は電解液を吸水膨潤して電池特性の低下を招くことなく、使用されることができる。 The inorganic particles for non-aqueous electrolyte battery preferably have a swelling power of 10 ml / 2 g or less when brought into contact with water. Swelling force is evaluated as an undisturbed sedimentation volume occupied by 2 g of sample in 100 ml of purified water. When the swelling force is 10 ml / 2 g or less, the inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries can be used without absorbing and swelling the water or electrolyte present in the battery and causing deterioration in battery characteristics. .
非水電解質電池用無機粒子の平均二次粒子径(D50)を0.05μm〜4.0μmの範囲内に制御する方法としては、特に限定されないが、従来公知の方法、例えば、軸流型ミル法、アニュラー型ミル法、ロールミル法、ボールミル法、ジェットミル法、容器回転式圧縮剪断型ミル法、磁器乳鉢で粉砕する方法等が挙げられる。 The method for controlling the average secondary particle diameter (D50) of the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries within the range of 0.05 μm to 4.0 μm is not particularly limited, but a conventionally known method such as an axial flow mill Method, an annular mill method, a roll mill method, a ball mill method, a jet mill method, a container rotary compression shearing mill method, a method of pulverizing with a porcelain mortar, and the like.
非水電解質電池用無機粒子の形状は、球状、板状、針状などでよく、好ましくは板状又は針状であるが、アスペクト比に関しては問わない。 The shape of the inorganic particles for a non-aqueous electrolyte battery may be spherical, plate-like, or needle-like, and is preferably plate-like or needle-like, but the aspect ratio does not matter.
非水電解質電池用無機粒子のBET比表面積は、3m2/g以上であることが好ましい。BET比表面積が3m2/g以上であることによって、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより向上させることができる。また、BET比表面積は、3m2/g以上であり、かつ200m2/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が200m2/gを超える場合には、ガスが発生し、電池が膨れる傾向にある。またBET比表面積は30m2/g以下であることが更に好ましく、20m2/g以下であることがより更に好ましく、15m2/g以下であることが特に好ましい。BET比表面積を上記の範囲内に制御することによって、より膨れを抑制し、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより向上させることができる。 The BET specific surface area of the inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries is preferably 3 m 2 / g or more. When the BET specific surface area is 3 m 2 / g or more, the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery can be further improved. The BET specific surface area is more preferably 3 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less. When the BET specific surface area exceeds 200 m 2 / g, gas is generated and the battery tends to swell. The BET specific surface area is further preferably 30 m 2 / g or less, more preferably 20 m 2 / g or less, and particularly preferably 15 m 2 / g or less. By controlling the BET specific surface area within the above range, swelling can be further suppressed, and the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery can be further improved.
非水電解質電池用無機粒子は、非水電解質電池用材料として用いたときに、安定した吸着性能を示すために、電池の圧縮等の外力によって変形、破砕しないように一定以上の硬度が必要である。上記の観点から非水電解質電池用無機粒子のモース硬度は1を超えることが好ましい。 Inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries must have a certain level of hardness so that they do not deform or crush due to external force such as battery compression in order to exhibit stable adsorption performance when used as a material for nonaqueous electrolyte batteries. is there. From the above viewpoint, the Mohs hardness of the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries is preferably more than 1.
吸着材として使用されることができる具体的な非水電解質電池用無機粒子、すなわち、マンガンよりも電気陰性度が小さい金属元素を少なくとも結晶構造に含み、層間距離が0.40nm以上2.0nm以下であり、かつ層間に交換性陽イオンを有する非金属性層状化合物としては、特に制限されないが、例えば、リチウムイオン以外の微量の金属イオンを選択的に吸着する材料、フッ化水素(HF)の吸着能を有する材料がよく、より詳しくは、ケイ酸カルシウム水和物、リン酸ジルコニウム、リン酸チタニウム、チタン酸塩、ニオブ酸塩、ニオブ・チタン酸塩等が挙げられる。 Specific inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries that can be used as an adsorbent, that is, a metal element having an electronegativity smaller than that of manganese in the crystal structure, and an interlayer distance of 0.40 nm to 2.0 nm The non-metallic layered compound having an exchangeable cation between layers is not particularly limited. For example, a material that selectively adsorbs a trace amount of metal ions other than lithium ions, such as hydrogen fluoride (HF) A material having an adsorbing ability is preferable, and more specifically, calcium silicate hydrate, zirconium phosphate, titanium phosphate, titanate, niobate, niobium titanate, and the like can be given.
上記で説明された非水電解質電池用無機粒子は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries described above may be used alone or in combination of two or more.
上記で説明された非水電解質電池用無機粒子は非水電解質電池の特性を改善するために表面を化学的に修飾することがより好ましい。表面修飾を行うと、表面の親油性を変化させ、金属イオンの吸着性を高めることができる。また、水分の付着性も変化させるため、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより向上させることができるだけでなく、ガス発生による膨れを抑えることができる。
表面修飾方法としては、特に限定されないが、例えば、無機化合物、有機化合物等で無機粒子表面を被覆する方法、水・有機溶媒等の液に浸漬する方法、熱処理する方法等が挙げられる。
The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries described above are more preferably chemically modified on the surface in order to improve the characteristics of the nonaqueous electrolyte battery. When surface modification is carried out, the lipophilicity of the surface can be changed and the adsorption of metal ions can be enhanced. Moreover, since the adhesiveness of moisture is also changed, not only can the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery be improved, but also swelling due to gas generation can be suppressed.
Although it does not specifically limit as a surface modification method, For example, the method of coat | covering the surface of an inorganic particle with an inorganic compound, an organic compound, etc., the method of immersing in liquids, such as water and an organic solvent, the method of heat processing, etc. are mentioned.
カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ホスホン酸系カップリング剤等を用いることができ、これらのカップリング剤は、複合して用いてよい。シラン系カップリング剤を用いた場合は、無機粒子の表面に、ケイ素(Si)を含有する化合物で表面処理層が形成される。アルミネート系カップリング剤を用いた場合は、無機粒子の表面に、アルミニウム(Al)を含有する化合物で表面処理層が形成される。チタネート系カップリング剤等を用いた場合、無機粒子の表面に、チタン(Ti)を含有する化合物で表面処理層が形成される。また、ホスホン酸系カップリング剤等を用いた場合、無機粒子の表面に、リン(P)を含有する化合物で表面処理層が形成される。カップリング剤による表面改質は、公知の処理方法に従って適宜施すことができ、例えば、シラン系カップリング剤による表面改質としては、直接処理法(乾式及び/又は湿式)、インテグラルブレンド法、プライマー型の処理法等がある。また、市販される粉末製品の中から表面改質された無機粒子を適宜選択して用いてもよい。シラン系カップリング剤以外のカップリング剤として、アルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ホスホン酸系カップリング剤等を用いた場合にも同様の表面処理が可能である。また、非水電解質電池用無機粒子については、シリコーン変性樹脂、フッ素変性樹脂、変性ポリエチレン樹脂等による樹脂表面処理、シリカによる処理、SiO2−Al2O3による処理等で表面処理をしてもカップリング剤と同様の効果が付与される。これらの中で、非水電解質との親和性を高め、金属イオンの吸着性を高め、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより効果的に改善できるという観点から、カップリング剤によって無機粒子表面を修飾することがより好ましい。 As the coupling agent, for example, a silane coupling agent, an aluminate coupling agent, a titanate coupling agent, a phosphonic acid coupling agent, or the like can be used, and these coupling agents are combined. May be used. When a silane coupling agent is used, a surface treatment layer is formed of a compound containing silicon (Si) on the surface of the inorganic particles. When an aluminate coupling agent is used, a surface treatment layer is formed of a compound containing aluminum (Al) on the surface of the inorganic particles. When a titanate coupling agent or the like is used, a surface treatment layer is formed of a compound containing titanium (Ti) on the surface of the inorganic particles. When a phosphonic acid coupling agent or the like is used, a surface treatment layer is formed on the surface of the inorganic particles with a compound containing phosphorus (P). The surface modification with a coupling agent can be appropriately performed according to a known treatment method. For example, as the surface modification with a silane coupling agent, a direct treatment method (dry and / or wet), an integral blend method, There are primer-type treatment methods. In addition, inorganic particles having a surface modified from commercially available powder products may be appropriately selected and used. The same surface treatment is possible when an aluminate coupling agent, titanate coupling agent, phosphonic acid coupling agent, or the like is used as a coupling agent other than the silane coupling agent. In addition, the inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries may be subjected to a surface treatment such as a resin surface treatment with a silicone-modified resin, a fluorine-modified resin, a modified polyethylene resin, a silica treatment, a SiO 2 -Al 2 O 3 treatment, or the like. The same effect as a coupling agent is provided. Among these, from the viewpoint of increasing the affinity with the non-aqueous electrolyte, increasing the adsorption of metal ions, and improving the life characteristics or safety of the non-aqueous electrolyte battery more effectively, the coupling agent is used for inorganic particles. It is more preferable to modify the surface.
〈シランカップリング剤〉
前記シランカップリング剤としては、特に制限されないが、ビニル系シランカップリング剤、アルキル系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、スチリル系シランカップリング剤、(メタ)アクリロキシ系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、ウレイド系シランカップリング剤、クロロプロピル系シランカップリング剤、ポリスルフィド系シランカップリング剤、イソシアネート系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤、トリアジン系シランカップリング剤およびイミダゾール系シランカップリング剤などが挙げられ、エポキシ系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤および(メタ)アクリロキシ系シランカップリング剤からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。シランカップリング剤は1種単独で、または2種以上を混合して使用できる。
<Silane coupling agent>
The silane coupling agent is not particularly limited, but a vinyl silane coupling agent, an alkyl silane coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a styryl silane coupling agent, a (meth) acryloxy silane coupling agent. , Amino silane coupling agents, ureido silane coupling agents, chloropropyl silane coupling agents, polysulfide silane coupling agents, isocyanate silane coupling agents, mercapto silane coupling agents, triazine silane coupling agents And at least one selected from the group consisting of an epoxy silane coupling agent, an amino silane coupling agent, and a (meth) acryloxy silane coupling agent. It is preferably a compound. A silane coupling agent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
このようなシランカップリング剤としては、従来公知の方法で製造したものを用いてもよく、または市販品を用いてもよい。 As such a silane coupling agent, what was manufactured by the conventionally well-known method may be used, or a commercial item may be used.
〈チタネートカップリング剤〉
前記チタネートカップリング剤としては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、ブチルチタネートダイマー、チタンテトラ−2−エチルヘキソキシド、チタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)、テトラメチルチタネート、チタンアセチルアセトネート、チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)、チタンエチルアセトアセテート、チタンオクタンジオレート、チタンジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)、チタントリエタノールアミネート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、ポリヒドロキシチタンステアレート等が挙げられ、市販品としては、KR38S、KR44、KR46B、KR55、KR9SA、KRTTS、KR41B、KR138S、KR238S、KR338X(全て味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
<Titanate coupling agent>
Examples of the titanate coupling agent include titanium tetraisopropoxide, titanium tetranormal butoxide, butyl titanate dimer, titanium tetra-2-ethylhexoxide, titanium dioctyloxybis (octylene glycolate), tetramethyl titanate, titanium. Acetylacetonate, titanium diisopropoxybis (acetylacetonate), titanium tetraacetylacetonate, titanium diisopropoxybis (ethylacetoacetate), titanium ethylacetoacetate, titanium octanediolate, titanium diisopropoxybis (triethanol) Aminate), titanium triethanolamate, titanium lactate ammonium salt, titanium lactate, polyhydroxytitanium stearate and the like. 38S, KR44, KR46B, KR55, KR9SA, KRTTS, KR41B, KR138S, KR238S, KR338X (all manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co.), and the like.
このようなチタネートカップリング剤としては、従来公知の方法で製造したものを用いてもよく、または市販品を用いてもよい。 As such a titanate coupling agent, what was manufactured by the conventionally well-known method may be used, or a commercial item may be used.
〈アルミネートカップリング剤〉
前記アルミネートカップリング剤としては、アルミニウムイソプロピレート、モノsec−ブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムsec−ブチレート、アルミニウムエチレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロポキシモノオレイルアセトアセテート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムモノイソプロポキシモノオレオキシエチルアセトアセテート、環状アルミニウムオキサイドイソプロピレート、環状アルミニウムオキサイドオクチレート、環状アルミニウムオキサイドステアレート等が挙げられ、市販品としては、プレンアクトAL−M(アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート(味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
<Aluminate coupling agent>
Examples of the aluminate coupling agent include aluminum isopropylate, monosec-butoxyaluminum diisopropylate, aluminum sec-butyrate, aluminum ethylate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), alkyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum diisopropylene. Propoxymonooleyl acetoacetate, aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate), aluminum tris (acetylacetonate), aluminum monoisopropoxymonooleoxyethyl acetoacetate, cyclic aluminum oxide isopropylate, cyclic aluminum oxide octylate, cyclic Aluminum oxide stearate , PLENACT AL-M (manufactured by alkyl acetoacetate aluminum diisopropylate (Ajinomoto Fine-Techno Co.), and the like.
このようなアルミネートカップリング剤としては、従来公知の方法で製造したものを用いてもよく、または市販品を用いてもよい。 As such an aluminate coupling agent, what was manufactured by the conventionally well-known method may be used, or a commercial item may be used.
〈ホスホン酸系カップリング剤〉
ホスホン酸系カップリング剤の具体例としては、ブチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、デシルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、6−ホスホノヘキサン酸、11−アセチルメルカプトウンデシルホスホン酸、11−ヒドロキシウンデシルホスホン酸、11−メルカプトウンデシルホスホン酸、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタンホスホン酸、11−ホスホノウンデシルホスホン酸、16−ホスホノヘキサデカン酸、1,8−オクタンジホスホン酸、1,10−デシルジホスホン酸、1,12−ドデシルジホスホン酸、ベンジルホスホン酸、4−フルオロベンジルホスホン酸、2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンジルホスホン酸、4−ニトロベンジルホスホン酸、12−ペンタフルオロフェノキシドデシルホスホン酸、(12−ホスホノドデシル)ホスホン酸、16−ホスホノヘキサデカン酸、11−ホスホノウンデカン酸等を挙げることができる。また、[2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル]ホスホン酸等の化合物も対象表面に適用可能である。
<Phosphonic acid coupling agent>
Specific examples of the phosphonic acid coupling agent include butylphosphonic acid, hexylphosphonic acid, octylphosphonic acid, decylphosphonic acid, tetradecylphosphonic acid, hexadecylphosphonic acid, octadecylphosphonic acid, 6-phosphonohexanoic acid, 11 -Acetylmercaptoundecylphosphonic acid, 11-hydroxyundecylphosphonic acid, 11-mercaptoundecylphosphonic acid, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctanephosphonic acid, 11-phosphonoundecylphosphonic acid, 16-phosphono Hexadecanoic acid, 1,8-octanediphosphonic acid, 1,10-decyldiphosphonic acid, 1,12-dodecyldiphosphonic acid, benzylphosphonic acid, 4-fluorobenzylphosphonic acid, 2,3,4,5,6 -Pentafluorobenzylphosphonic acid, 4-nitrate Benzyl phosphonic acid, 12 pentafluorophenoxy dodecyl phosphonic acid, and (12 Hosuhonododeshiru) phosphonate, 16 phosphonomethylglycine hexadecanoic acid, 11-phosphono undecanoic acid. In addition, compounds such as [2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethyl] phosphonic acid can also be applied to the target surface.
このようなホスホン酸カップリング剤としては、従来公知の方法で製造したものを用いてもよく、または市販品を用いてもよい。 As such a phosphonic acid coupling agent, what was manufactured by the conventionally well-known method may be used, or a commercial item may be used.
〈シリコーン変性樹脂〉
前記シリコーン変性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコーン変性ポリイミド、シリコーン変性ポリアミドイミド、シリコーン変性ポリアミド、シリコーン変性ポリカーボネート、シリコーン変性アクリル、シリコーン変性エポキシ、シリコーン変性ウレタン、シリコーン変性ポリエステル、シリコーン変性オレフィン、シリコーン変性ビニル、シリコーン変性フェノキシなどが挙げられる。
<Silicone-modified resin>
The silicone-modified resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, silicone-modified polyimide, silicone-modified polyamideimide, silicone-modified polyamide, silicone-modified polycarbonate, silicone-modified acrylic, silicone-modified epoxy, Examples include silicone-modified urethane, silicone-modified polyester, silicone-modified olefin, silicone-modified vinyl, and silicone-modified phenoxy.
〈フッ素変性樹脂〉
前記フッ素変性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチエン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、エチレンクロロトリフルオロエチレン(ECTFE)、ポリフッ化ビニルエーテル(PFVE)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Fluorine-modified resin>
The fluorine-modified resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and polychlorotrifluoroethylene. (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE), polyvinyl fluoride ether (PFVE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), Examples thereof include tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) and tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
〈変性ポリオレフィン〉
前記変性ポリオレフィンとしては、無水マレイン酸変性プロピレン系重合体及びその塩化物、無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体及びその塩素化物、無水マレイン酸変性プロピレン−ブテン共重合体及びその塩化物、無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン−ブテン共重合体及びその塩化物、アクリル酸変性プロピレン系重合体及びその塩化物、アクリル酸変性エチレン−プロピレン共重合体及びその塩化物、アクリル酸変性プロピレン−ブテン共重合体及びその塩化物等が挙げられる。
<Modified polyolefin>
Examples of the modified polyolefin include maleic anhydride-modified propylene polymer and its chloride, maleic anhydride-modified ethylene-propylene copolymer and its chlorinated product, maleic anhydride-modified propylene-butene copolymer and its chloride, anhydrous Maleic acid-modified ethylene-propylene-butene copolymer and its chloride, acrylic acid-modified propylene polymer and its chloride, acrylic acid-modified ethylene-propylene copolymer and its chloride, acrylic acid-modified propylene-butene copolymer Examples thereof include a coalescence and a chloride thereof.
[親水性パラメーターA]
本実施形態の非水電解質電池用無機粒子および表面処理を施した非水電解質電池用無機粒子は、下記式:
親水性パラメーターA=BET1/BET2
{式中、BET1は、無機粒子に水蒸気を吸着させて測定される吸着等温線から、BET法を用いて算出された無機粒子の比表面積を意味し、BET2は、無機粒子に窒素を吸着させて測定される吸着等温線から、BET法を用いて算出された無機粒子の比表面積を意味する。}
で定義される親水性パラメーターAが、0.65より大きく2.0以下であることが好ましい。親水性パラメーターAは、より好ましくは0.65より大きく1.8以下、さらに好ましくは0.65より大きく1.6以下である。親水性パラメーターAが0.65より大きく2.0以下であると、上記で説明されたような金属イオンの吸着性能が得られる。
[Hydrophilic parameter A]
The inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries and the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries subjected to surface treatment of the present embodiment are represented by the following formula:
Hydrophilic parameter A = BET1 / BET2
{In the formula, BET1 means the specific surface area of an inorganic particle calculated from the adsorption isotherm measured by adsorbing water vapor to the inorganic particle, and BET2 adsorbs nitrogen to the inorganic particle. It means the specific surface area of the inorganic particles calculated from the adsorption isotherm measured using the BET method. }
Is preferably greater than 0.65 and not greater than 2.0. The hydrophilicity parameter A is more preferably larger than 0.65 and not larger than 1.8, further preferably larger than 0.65 and not larger than 1.6. When the hydrophilic parameter A is larger than 0.65 and not larger than 2.0, the adsorption performance of metal ions as described above can be obtained.
BET1は、無機粒子に対する水の化学吸着量を反映した値である。具体的には、所定の温度で、無機粒子に、水蒸気をその分圧を変更しながら供給することによって、無機粒子に水蒸気を吸着させる。この操作中の無機粒子への水蒸気の吸着量を測定することによって、吸着等温線が得られる。吸着等温線は、無機粒子に対する水の化学吸着量を反映していると考えられ、無機粒子の親水性に関する情報が含まれると考えられる。 BET1 is a value reflecting the amount of chemical adsorption of water on the inorganic particles. Specifically, water vapor is adsorbed on the inorganic particles by supplying water vapor to the inorganic particles while changing the partial pressure at a predetermined temperature. By measuring the amount of water vapor adsorbed on the inorganic particles during this operation, an adsorption isotherm is obtained. The adsorption isotherm is considered to reflect the amount of water chemically adsorbed to the inorganic particles, and is considered to contain information on the hydrophilicity of the inorganic particles.
BET2は、通常使用される窒素吸着法により測定される無機粒子のBET比表面積である。具体的には、所定の温度で無機粒子に、窒素をその分圧を変更しながら供給することによって、無機粒子に窒素を吸着させる。この操作中の無機粒子への窒素の吸着量を測定することによって、吸着等温線が得られる。 BET2 is the BET specific surface area of inorganic particles measured by a commonly used nitrogen adsorption method. Specifically, nitrogen is adsorbed on the inorganic particles by supplying nitrogen to the inorganic particles at a predetermined temperature while changing the partial pressure thereof. An adsorption isotherm is obtained by measuring the amount of nitrogen adsorbed on the inorganic particles during this operation.
BET1をBET2で除することで、無機粒子単位比表面積当たりの水の化学吸着量を反映した値が得られる。親水性パラメーターAの値が大きい程、無機粒子表面の親水性が高いことを表す。 By dividing BET1 by BET2, a value reflecting the amount of chemical adsorption of water per unit specific surface area of inorganic particles can be obtained. The larger the value of the hydrophilicity parameter A, the higher the hydrophilicity of the inorganic particle surface.
本実施形態の無機粒子は、非水電解質電池用無機粒子および表面処理を施した非水電解質電池用無機粒子に含まれ、親水性パラメーターA(=BET1/BET2)が、0.65より大きく2.0以下であることを満たしていれば、その材料は限定されない。上記親水性パラメーターA(=BET1/BET2)の値が、その下限(0.65)より大きいことによって、該無機粒子は金属イオンと良好な相互作用を示し、粒子の表面で効果的に金属イオンを吸着できる。また上記親水性パラメーターAの上限(2.0)以下であることによって電池の膨れを抑制することができる。 The inorganic particles of the present embodiment are included in the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries and the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries subjected to surface treatment, and the hydrophilic parameter A (= BET1 / BET2) is larger than 0.65 and 2 The material is not limited as long as it satisfies 0.0 or less. When the value of the hydrophilic parameter A (= BET1 / BET2) is larger than the lower limit (0.65), the inorganic particles exhibit a good interaction with the metal ions, and the metal ions are effectively effective on the surface of the particles. Can be adsorbed. Further, when the hydrophilic parameter A is not more than the upper limit (2.0), swelling of the battery can be suppressed.
親水性パラメーターAを上記の範囲内に制御するためには特に方法は問わない。無機粒子の親水性基の数を制御、特に表面水酸基の数を制御することで、上記の値を概ね制御することができる。すなわち、上記の範囲における下限値を下回る物質に関しては、例えば、水と接触させた状態で粉砕等をすることによって上記の範囲内に収めることができる。また、上記の範囲における上限値を上回る物質に関しては、上記で示したカップリング剤等の表面処理を施すことによって、水酸基を減らすことでできる。また、例えば、800℃以上の高温で無機粒子を処理すると表面水酸基を減らすこともできる。 There is no particular method for controlling the hydrophilic parameter A within the above range. By controlling the number of hydrophilic groups in the inorganic particles, particularly the number of surface hydroxyl groups, the above-mentioned value can be generally controlled. That is, a substance that is below the lower limit in the above range can be contained in the above range by, for example, grinding in a state of contact with water. Moreover, about a substance exceeding the upper limit in said range, it can carry out by reducing a hydroxyl group by performing surface treatments, such as a coupling agent shown above. Further, for example, when inorganic particles are treated at a high temperature of 800 ° C. or higher, surface hydroxyl groups can be reduced.
[吸着材]
吸着剤として使用される非水電解質電池用無機粒子は、非水電解質電池において、外装体、正極、負極及びセパレータを含む正極と負極の間の任意の位置に存在することで、より効果的に溶出した金属イオンの悪影響を低減できる。よって、非水電解質電池用無機粒子を含む吸着剤は、正極、負極及びセパレータに含有されることが好ましく、非水電解質電池の製造工程の汎用性に優れることから、セパレータに含有されることがより好ましい。
[Adsorbent]
Inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries used as adsorbents are more effectively present in nonaqueous electrolyte batteries at any position between the positive electrode and the negative electrode including the outer package, the positive electrode, the negative electrode, and the separator. The adverse effect of the eluted metal ions can be reduced. Therefore, the adsorbent containing inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries is preferably contained in the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and since it is excellent in versatility in the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte battery, it may be contained in the separator. More preferred.
非水電解質電池は、上記で列挙された非水電解質電池用無機粒子の中でも、寿命特性又は安全性をさらに向上させるという観点から、ケイ酸カルシウム水和物又はリン酸ジルコニウムを電池内に含有することがより好ましい。 Among the inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries listed above, the nonaqueous electrolyte battery contains calcium silicate hydrate or zirconium phosphate in the battery from the viewpoint of further improving the life characteristics or safety. It is more preferable.
また、非水電解質電池は、正極、負極、非水電解質、セパレータ、及び外装体の少なくとも一つが、吸着剤又は吸着層とし非水電解質電池用無機粒子を含有することがより好ましい。 Moreover, as for a nonaqueous electrolyte battery, it is more preferable that at least one of a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, a separator, and an exterior body contains the inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries as an adsorbent or an adsorption layer.
非水電解質電池用無機粒子は、これらの電池構成材料の1つのみに含有させてもよく、2つ以上に含有させてもよい。 The inorganic particles for a nonaqueous electrolyte battery may be contained in only one of these battery constituent materials, or may be contained in two or more.
[ケイ酸カルシウム水和物]
ケイ酸カルシウム水和物は、CaO−SiO2−H2O系の化合物と呼ばれる材料群である。
[Calcium silicate hydrate]
Calcium silicate hydrate is a group of materials called CaO—SiO 2 —H 2 O based compounds.
ケイ酸カルシウム水和物としては、結晶性のものとして、高温相を含めて約25種類が知られている。ケイ酸カルシウム水和物は層状構造を持つことがより好ましい。具体的な例としては、トバモライト系、ジャイロライト系等のケイ酸カルシウム水和物が挙げられる。 About 25 kinds of calcium silicate hydrates are known as crystalline, including a high-temperature phase. More preferably, the calcium silicate hydrate has a layered structure. Specific examples include calcium silicate hydrates such as tobermorite and gyrolite.
トバモライト系としては、トバモライト(9Å、11Å、14Å等)、タカラナイト、プロンビエライト、トバモライト前駆体としても知られる低結晶質ケイ酸カルシウム水和物(以下「CSH」という」等が挙げられ、ジャイロライト系としては、ジャイロライト、トラスコット石、ジャイロライト合成時に中間相として生成するZ相(Z−phase)等が挙げられる。これらの中で層状のケイ酸カルシウム水和物としては、トバモライト系が好ましい。
ケイ酸カルシウム水和物が、トバモライト系であることは、粉末X線回折の回折パターンにおいて、28〜30°(2θ)に(220)面の回折ピークを示すこと等から識別することができる。
Examples of the tobermorite system include tobermorite (9%, 11%, 14%, etc.), takaranite, prombierite, low crystalline calcium silicate hydrate (hereinafter referred to as “CSH”), which is also known as a tobermorite precursor, and the like. Examples of the gyrolite include gyrolite, trusscotite, Z-phase generated as an intermediate phase during the synthesis of gyrolite, etc. Among these, the layered calcium silicate hydrate includes tobermorite. A system is preferred.
The fact that calcium silicate hydrate is a tobermorite system can be identified from the fact that a diffraction peak of (220) plane is shown at 28 to 30 ° (2θ) in a powder X-ray diffraction pattern.
また、トバモライト系の中でも、層間距離の秩序性が低い(結晶性が低い)ものがより好ましい。このような層状のケイ酸カルシウム水和物としては、特に限定されないが、低結晶質ケイ酸カルシウム水和物(CSH)等が挙げられる。CSHは、粉末X線回折の回折パターンで、29.1〜29.6°(2θ)付近に比較的ブロードな回折ピークを示すことから、存在の有無を識別することができる。CSHのような層間距離の秩序性が低い(結晶性が低い)層状のケイ酸カルシウム水和物が、前述の金属イオンの悪影響を低減できる理由は定かでないが、層間距離が或る分布を持つことで、様々な種類の金属イオンに対して作用するためと推定される。層間距離の秩序性(結晶性)は、例えば、粉末X線回折における(002)面由来の回折ピークの強度として現れる。より具体的には、層間距離の秩序性が高い(結晶性が高い)ほど回折ピークが明瞭となる。すなわち、層状のケイ酸カルシウム水和物において、粉末X線回折において、6〜9°(2θ)に現れる(002)面由来の回折ピークがより不明瞭であるものが、より好ましい。 Of the tobermorite systems, those having low interlayer distance order (low crystallinity) are more preferable. Such layered calcium silicate hydrate is not particularly limited, and examples thereof include low crystalline calcium silicate hydrate (CSH). CSH is a diffraction pattern of powder X-ray diffraction and shows a relatively broad diffraction peak in the vicinity of 29.1 to 29.6 ° (2θ), so the presence or absence can be identified. The reason why layered calcium silicate hydrate with low ordering of interlayer distance (low crystallinity) such as CSH can reduce the adverse effects of the aforementioned metal ions is not clear, but the interlayer distance has a certain distribution. This is presumed to act on various types of metal ions. Interlayer distance order (crystallinity) appears, for example, as the intensity of a diffraction peak derived from the (002) plane in powder X-ray diffraction. More specifically, the higher the order of the interlayer distance (the higher the crystallinity), the clearer the diffraction peak. That is, in the layered calcium silicate hydrate, it is more preferable that the diffraction peak derived from the (002) plane appearing at 6 to 9 ° (2θ) is more unclear in powder X-ray diffraction.
より具体的には、粉末X線回折において、28〜30°(2θ)に現れる(220)面の回折ピーク強度I(220)に対する6〜9°(2θ)に現れる(002)面の回折ピーク強度I(002)の比〔I(002)/I(220)〕の値が好ましくは1以下であり、より好ましくは、0.5以下であり、更に好ましくは、0.35以下である。回折ピーク強度I(220)に対する(002)面の回折ピーク強度I(002)の比〔I(002)/I(220)〕を、このような値にすることで、非水電解質電池の寿命特性又は安全性はより優れる傾向がある。 More specifically, in powder X-ray diffraction, the diffraction peak of (002) plane appearing at 6-9 ° (2θ) with respect to the diffraction peak intensity I (220) of (220) plane appearing at 28-30 ° (2θ). The ratio I (002) ratio [I (002) / I (220)] is preferably 1 or less, more preferably 0.5 or less, and still more preferably 0.35 or less. By setting the ratio [I (002) / I (220)] of the diffraction peak intensity I (002) of the (002) plane to the diffraction peak intensity I (220) to such values, the lifetime of the nonaqueous electrolyte battery Properties or safety tend to be better.
また、ケイ酸カルシウム水和物は、結晶内に水分子を有している。結晶内に含まれている水分子の重量割合は、例えば、熱分析法、具体的には、TG−DTA(示差熱・熱重量同時測定)で、100℃〜300℃付近に、水和水を含む際の吸熱ピークと共に、確認される水分子の重量減少量から測定することができる。ただし、層間距離が0.40nm以上2.0nm以下である限り、吸着剤としての機能に何ら影響を与えないため、ケイ酸カルシウムの結晶中に存在する水分子の含有量について問わない。脱水の方法としては、例えば、溶媒による脱水又は熱処理による脱水が挙げられる。また、脱水によって空いたケイ酸カルシウム水和物の吸着サイトは、有機分子又は金属イオンで置換されていてもよい。 In addition, calcium silicate hydrate has water molecules in the crystal. The weight ratio of water molecules contained in the crystal is, for example, a thermal analysis method, specifically TG-DTA (simultaneous measurement of differential heat and thermogravimetry), and the water content is about 100 ° C to 300 ° C. It can be measured from the weight loss of water molecules as well as the endothermic peak at the time of inclusion. However, as long as the interlayer distance is not less than 0.40 nm and not more than 2.0 nm, the function as an adsorbent is not affected at all, so the content of water molecules present in the crystal of calcium silicate is not questioned. Examples of the dehydration method include dehydration by a solvent or dehydration by heat treatment. Further, the adsorption site of calcium silicate hydrate vacated by dehydration may be substituted with organic molecules or metal ions.
ケイ酸カルシウム水和物は、Ca又はSi元素の一部を他の元素で置換してもよい。置換元素については、特に制限されないが、例えば、トバモライト系において、一部のSi元素をAl元素に置換し、更に、電荷補償のためにNa、K元素等も同時に導入することができる。この場合、粉末X線回折の回折パターンにおいて、28〜30°(2θ)に(220)面の回折ピークが現れるものを用いることが好ましい。 In calcium silicate hydrate, a part of the Ca or Si element may be substituted with another element. The substitution element is not particularly limited. For example, in the tobermorite system, a part of Si element can be substituted with Al element, and Na, K element, etc. can be simultaneously introduced for charge compensation. In this case, it is preferable to use a powder X-ray diffraction pattern in which a (220) plane diffraction peak appears at 28 to 30 ° (2θ).
他の元素への置換量は、結晶構造を保持するために、置換前のSi及びAl元素の合計量に対し、40モル%以下であることが好ましい。 The amount of substitution with other elements is preferably 40 mol% or less based on the total amount of Si and Al elements before substitution in order to maintain the crystal structure.
また、ケイ酸カルシウム水和物の平均二次粒子径(D50)については、0.05μm〜4.0μmであることが好ましく、0.1μm〜3.5μmであることがより好ましく、0.2μm〜3.5μmであることがさらに好ましい。平均二次粒子径を上記範囲内に調整すると、非水電解質電池のエネルギー密度が高まる傾向にある。なお、一次粒子径については特に制限されないが、10nm〜2.0μmが好ましい。 The average secondary particle diameter (D50) of calcium silicate hydrate is preferably 0.05 μm to 4.0 μm, more preferably 0.1 μm to 3.5 μm, and 0.2 μm. More preferably, it is -3.5 micrometers. When the average secondary particle diameter is adjusted within the above range, the energy density of the nonaqueous electrolyte battery tends to increase. In addition, although it does not restrict | limit especially about a primary particle diameter, 10 nm-2.0 micrometers are preferable.
ケイ酸カルシウム水和物の平均二次粒子径(D50)を前記範囲内に制御する方法としては、特に限定されないが、従来公知の方法、例えば、軸流型ミル法、アニュラー型ミル法、ロールミル法、ボールミル法、ジェットミル法、容器回転式圧縮剪断型ミル法、磁器乳鉢で粉砕する方法等が挙げられる。 The method for controlling the average secondary particle diameter (D50) of calcium silicate hydrate within the above range is not particularly limited, but conventionally known methods such as an axial flow mill method, an annular mill method, a roll mill Method, ball mill method, jet mill method, container rotary compression shear type mill method, method of pulverizing in a porcelain mortar, and the like.
また、ケイ酸カルシウム水和物は、特に限定されないが、酸やアルカリ処理などの方法で、後処理されてもよい。
また、ケイ酸カルシウム水和物は、特に限定されないが、他の成分を含有していてもよい。他の成分の含有量は、0〜50%の範囲であればよい。他の成分は、ケイ酸カルシウム水和物の化学構造又は結晶構造が維持されれば特に制限されないが、例えば、調湿のため、シリカゲル等の乾燥剤を含んでいてもよい。
The calcium silicate hydrate is not particularly limited, but may be post-treated by a method such as acid or alkali treatment.
The calcium silicate hydrate is not particularly limited, but may contain other components. The content of other components may be in the range of 0 to 50%. The other components are not particularly limited as long as the chemical structure or crystal structure of calcium silicate hydrate is maintained. For example, a desiccant such as silica gel may be included for humidity control.
ケイ酸カルシウム水和物のBET比表面積(上記で説明されたBET2)は、10m2/g以上であることが好ましい。BET比表面積が10m2/g以上であることによって、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより向上させることができる。また、BET比表面積は、10m2/g以上であり、かつ200m2/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が200m2/gを超える場合には、ガスが発生し、電池が膨れる傾向にある。 The calcium silicate hydrate preferably has a BET specific surface area (BET2 described above) of 10 m 2 / g or more. When the BET specific surface area is 10 m 2 / g or more, the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery can be further improved. The BET specific surface area is more preferably 10 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less. When the BET specific surface area exceeds 200 m 2 / g, gas is generated and the battery tends to swell.
ケイ酸カルシウム水和物の製造方法は、特に制限されることなく、従来公知の方法でよいが、例えば、珪酸質原料と石灰質原料とを水中に分散させた後、高温・高圧条件下で養生する水熱合成技術などが挙げられる。 The method for producing calcium silicate hydrate is not particularly limited and may be a conventionally known method. For example, after dispersing a siliceous raw material and a calcareous raw material in water, curing is performed under high temperature and high pressure conditions. Hydrothermal synthesis technology.
珪酸質原料としては、その中のSiO2の含有量が50質量%以上の原料を言う。例えば、結晶質の珪石、珪砂、石英含有率の高い岩石等;又は珪藻土、シリカヒューム、フライアッシュ、及びカオリン質粘土、モンモリロナイト質粘土等の天然の粘土鉱物若しくはそれらの焼成物等である。珪酸質原料として、水ガラス等のケイ酸水溶液を用いることもできる。 The siliceous raw materials, the content of SiO 2 therein refers to 50 mass% or more ingredients. For example, crystalline quartzite, quartz sand, rocks having a high quartz content, or natural clay minerals such as diatomaceous earth, silica fume, fly ash, kaolin clay, and montmorillonite clay, or a fired product thereof. An aqueous silicic acid solution such as water glass can also be used as the siliceous material.
石灰質原料とは、酸化物換算でCaOを50質量%以上含む原料であり、生石灰、消石灰等を言う。さらに、石灰質原料として、カルシウムを含む高純度な硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物等も利用できる。さらに、これらに加えて、カルシウム成分を主体とするセメント類、すなわち普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、ビーライトセメント、各種アルミナセメント等も石灰質原料として用いることができる。 The calcareous raw material is a raw material containing 50 mass% or more of CaO in terms of oxide, and refers to quick lime, slaked lime, and the like. Furthermore, high purity nitrates, sulfates, acetates, chlorides and the like containing calcium can also be used as calcareous raw materials. In addition to these, cements mainly composed of calcium components, that is, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, belite cement, various alumina cements, and the like can also be used as the calcareous raw material.
トバモライト、ジャイロライト等の結晶質の層状ケイ酸カルシウム水和物を合成する際には、水熱合成条件として、150℃〜250℃付近の飽和水蒸気下での養生、すなわちオートクレーブを用いた養生を利用できる。低結晶質ケイ酸カルシウム水和物(CSH)を合成するための合成温度としては、150℃以下が好ましく、より好ましくは100℃以下、さらに好ましくは室温付近である。 When synthesizing crystalline layered calcium silicate hydrates such as tobermorite and gyrolite, curing under saturated steam at 150 ° C to 250 ° C, that is, curing using an autoclave as hydrothermal synthesis conditions. Available. The synthesis temperature for synthesizing the low crystalline calcium silicate hydrate (CSH) is preferably 150 ° C. or less, more preferably 100 ° C. or less, and still more preferably around room temperature.
一般に、CSHはポルトランドセメント等を水和して得られるセメント硬化体の主成分であることが報告されている。すなわち、CSHとしてセメントを水和して得られる水和物をケイ酸カルシウム水和物として用いることもできる。この場合、十分に水和した硬化体を前述した方法で粉砕して、粉砕物をそのまま用いることができる。 In general, it has been reported that CSH is a main component of a hardened cement obtained by hydrating Portland cement or the like. That is, a hydrate obtained by hydrating cement as CSH can be used as calcium silicate hydrate. In this case, the fully hydrated cured product can be pulverized by the method described above, and the pulverized product can be used as it is.
次に、ケイ酸カルシウム水和物の珪酸質原料(SiO2)と石灰質原料(CaO)のCa/Si元素比(以下、単に「C/S比」という。)について説明する。
ケイ酸カルシウム水和物のC/S比は、0.3以上、2.0以下であることが好ましい。C/S比が0.3以上であることで、非水電解質電池の寿命特性又は安全性がより向上する傾向にある。また、C/S比が2.0を超えると層状構造が形成し難くなるため、溶出金属イオンの悪影響を除外する吸着能力が低下する傾向がある。また、C/S比は、0.6以上、2.0以下であることがより好ましい。
ケイ酸カルシウム水和物のC/S比は、一般的な元素分析法、例えば、硝酸等の酸で分解した後にICP発光分光分析を行うことで、測定することができる。
Next, the Ca / Si element ratio (hereinafter simply referred to as “C / S ratio”) of the siliceous raw material (SiO 2 ) of calcium silicate hydrate and the calcareous raw material (CaO) will be described.
The C / S ratio of calcium silicate hydrate is preferably 0.3 or more and 2.0 or less. When the C / S ratio is 0.3 or more, the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery tends to be further improved. Moreover, since it becomes difficult to form a layered structure when the C / S ratio exceeds 2.0, the adsorption ability that excludes the adverse effects of eluted metal ions tends to decrease. The C / S ratio is more preferably 0.6 or more and 2.0 or less.
The C / S ratio of calcium silicate hydrate can be measured by performing general elemental analysis, for example, ICP emission spectroscopic analysis after decomposition with an acid such as nitric acid.
上記で説明されたケイ酸カルシウム水和物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The calcium silicate hydrate described above may be used alone or in combination of two or more.
なお、ケイ酸カルシウム水和物は、非水電解質電池において、正極、負極及びセパレータを含む正極と負極の間の任意の位置に存在することで、より効果的に析出した金属イオンの悪影響を低減できる。よって、ケイ酸カルシウム水和物は、正極、負極及びセパレータに含有されることが好ましく、非水電解質電池の製造工程の汎用性に優れることから、セパレータに含有されることがより好ましい。 In addition, in nonaqueous electrolyte batteries, calcium silicate hydrate is present at any position between the positive electrode and the negative electrode including the positive electrode, the negative electrode, and the separator, thereby reducing the adverse effects of the precipitated metal ions more effectively. it can. Therefore, the calcium silicate hydrate is preferably contained in the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and is more preferably contained in the separator because of excellent versatility in the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte battery.
[リン酸ジルコニウム]
リン酸ジルコニウムには、非晶質、層状構造および網目構造を取る結晶質のものがある。リン酸ジルコニウムとしては、これらの中でも金属吸着能力及びHF除去能力に優れることから層状構造を取る層状リン酸ジルコニウムであるZr2(HPO4)2・nH2Oが好ましい。
[Zirconium phosphate]
Zirconium phosphate includes crystalline, amorphous, layered structures and network structures. Among these, Zr 2 (HPO 4 ) 2 .nH 2 O, which is a layered zirconium phosphate having a layered structure, is preferable among them because of its excellent metal adsorption ability and HF removal ability.
リン酸ジルコニウムは、Zr元素、P元素の一部、H元素の一部及び/または全部を他の元素で置換してもよい。置換元素については、層間距離が0.40nm以上2.0nm以下であり、かつ層間に交換性陽イオンが保持されれば、特に制限されないが、例えば、一部のZr元素をHf元素に置換することができる。一部のZr元素をHf元素に置換することで、金属吸着能力をより高くすることができる。また、H元素の一部及び/または全部をLiイオン等のアルカリ金属、アンモニウムイオン及びオキソニウムイオン等の1価の陽イオンに置換することができる。H元素をLiイオンで置き換えることで、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより向上することができる。 Zirconium phosphate may substitute a part of Zr element, a part of P element, a part and / or whole of H element with another element. The substitution element is not particularly limited as long as the interlayer distance is not less than 0.40 nm and not more than 2.0 nm and exchangeable cations are held between the layers. For example, some Zr elements are substituted with Hf elements. be able to. By substituting some of the Zr elements with Hf elements, the metal adsorption capacity can be further increased. Further, a part and / or all of the H element can be replaced with an alkali metal such as Li ion, a monovalent cation such as ammonium ion and oxonium ion. By replacing the H element with Li ions, the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery can be further improved.
また、リン酸ジルコニウムは、結晶内に水分子を有している。結晶内に含まれている水分子の重量割合は、例えば、熱分析法、具体的には、TG−DTA(示差熱・熱重量同時測定)で、100℃〜300℃付近に、水和水を含む際の吸熱ピークと共に、確認される水分子の重量減少量から測定することができる。ただし、層間距離が0.40nm以上2.0nm以下である限り、吸着剤としての機能に何ら影響を与えないため、リン酸ジルコニウムの結晶中に存在する水分子の含有量について問わない。脱水の方法としては、例えば、溶媒による脱水又は熱処理による脱水が挙げられる。また、脱水によって空いたリン酸ジルコニウムの吸着サイトは、有機分子又は金属イオンで置換されていてもよい。 Zirconium phosphate has water molecules in the crystal. The weight ratio of water molecules contained in the crystal is, for example, a thermal analysis method, specifically TG-DTA (simultaneous measurement of differential heat and thermogravimetry), and the water content is about 100 ° C to 300 ° C. It can be measured from the weight loss of water molecules as well as the endothermic peak at the time of inclusion. However, as long as the interlayer distance is not less than 0.40 nm and not more than 2.0 nm, the function as an adsorbent is not affected at all, so the content of water molecules present in the crystal of zirconium phosphate is not questioned. Examples of the dehydration method include dehydration by a solvent or dehydration by heat treatment. Moreover, the adsorption site of zirconium phosphate vacated by dehydration may be substituted with organic molecules or metal ions.
リン酸ジルコニウムの製造方法は、特に制限されることなく、従来公知の方法でよいが、例えば、原料を水中で混合後、常圧下で加熱して製造する湿式法、水中または水を含有した状態で原料を混合後、加圧加湿して製造する水熱法が挙げられる。 The production method of zirconium phosphate is not particularly limited and may be a conventionally known method. For example, a wet method in which raw materials are mixed in water and then heated under normal pressure to produce the product, in a state containing water or water And a hydrothermal method in which the raw materials are mixed and then pressurized and humidified.
湿式法の製造方法は、具体的には、ジルコニウム化合物を含有する水溶液とリン酸及び/またはその塩を含有する水溶液とを混合して沈殿物を生じさせ、熟成することにより製造される。 Specifically, the wet method is produced by mixing an aqueous solution containing a zirconium compound and an aqueous solution containing phosphoric acid and / or a salt thereof to form a precipitate, followed by aging.
製造工程において、所望により、シュウ酸化合物を添加してもよい。シュウ酸化合物の添加により、より速く、効率的に製造可能となる。
当該熟成は、常温で行ってもよいが、熟成を早めるため90℃以上の湿式常圧で行うことが好ましく、常圧よりも高い圧力雰囲気で100℃を超える条件である水熱条件で行ってもよい。水熱条件で層状リン酸ジルコニウムを製造する場合は、130℃以下で行うことが製造コストの面から好ましい。
In the production process, an oxalic acid compound may be added as desired. By adding the oxalic acid compound, it can be produced more quickly and efficiently.
The aging may be performed at room temperature, but is preferably performed at a wet atmospheric pressure of 90 ° C. or higher in order to accelerate the aging, and is performed under hydrothermal conditions that are conditions exceeding 100 ° C. in a pressure atmosphere higher than normal pressure. Also good. When producing layered zirconium phosphate under hydrothermal conditions, it is preferable to carry out at 130 ° C. or less from the viewpoint of production cost.
リン酸ジルコニウムを製造するときの時間は、当該層状構造が得られれば特に制限されない。例えば、リン酸及び/またはその塩とジルコニウム化合物とを混合させて沈殿を生じさせた後、熟成させることでリン酸ジルコニウムが得られる。熟成の時間は温度により異なり、90℃の場合は4時間以上が好ましい。熟成時間は、生産性の観点から24時間以内であることが好ましい。 The time for producing zirconium phosphate is not particularly limited as long as the layered structure is obtained. For example, phosphoric acid and / or a salt thereof and a zirconium compound are mixed to cause precipitation, and then ripened to obtain zirconium phosphate. The aging time varies depending on the temperature. In the case of 90 ° C., 4 hours or more is preferable. The aging time is preferably within 24 hours from the viewpoint of productivity.
製造したリン酸ジルコニウムは、さらにろ別し、よく水洗後、乾燥、粉砕することで微粒子状のリン酸ジルコニウムが得られる。 The produced zirconium phosphate is further filtered, washed well with water, dried and pulverized to obtain fine-grained zirconium phosphate.
リン酸ジルコニウムの合成原料として使用できるジルコニウム化合物としては、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、塩基性硫酸ジルコニウム、オキシ硫酸ジルコニウム、及びオキシ塩化ジルコニウムなどが挙げられ、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムが好ましく、反応性や経済性などを考慮すると、オキシ塩化ジルコニウムがより好ましい。 Zirconium compounds that can be used as a raw material for the synthesis of zirconium phosphate include zirconium nitrate, zirconium acetate, zirconium sulfate, zirconium carbonate, basic zirconium sulfate, zirconium oxysulfate, and zirconium oxychloride. Zirconium nitrate, zirconium acetate, Zirconium sulfate and zirconium carbonate are preferable, and zirconium oxychloride is more preferable in consideration of reactivity and economy.
層状リン酸ジルコニウムの合成原料として使用できるリン酸またはリン酸塩としては、リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、及びリン酸アンモニウムなどが例示され、リン酸が好ましく、質量濃度で75%〜85%程度の高濃度のリン酸であることがより好ましい。 Examples of phosphoric acid or phosphate that can be used as a raw material for synthesizing layered zirconium phosphate include phosphoric acid, sodium phosphate, potassium phosphate, and ammonium phosphate. Phosphoric acid is preferable, and 75% to 75% by mass concentration. It is more preferable that the concentration is about 85% phosphoric acid.
リン酸ジルコニウムの合成原料として使用できるシュウ酸化合物としては、シュウ酸2水和物、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸水素アンモニウムなどが挙げられ、シュウ酸2水和物がより好ましい。 Examples of the oxalic acid compound that can be used as a raw material for synthesizing zirconium phosphate include oxalic acid dihydrate, ammonium oxalate, and ammonium hydrogen oxalate, and oxalic acid dihydrate is more preferable.
リン酸ジルコニウムの各種合成原料の配合割合について以下に述べる。
リン酸またはリン酸塩の配合割合は、ジルコニウム化合物に対する仕込みのモル比率で、2〜3が好ましく、2.1〜2.6であることがより好ましい。この比率にすることで、層状リン酸ジルコニウムが収率よく製造される。
The blending ratio of various synthetic raw materials for zirconium phosphate is described below.
The mixing ratio of phosphoric acid or phosphate is preferably a molar ratio of charging to the zirconium compound, preferably 2 to 3, and more preferably 2.1 to 2.6. By using this ratio, layered zirconium phosphate is produced with high yield.
シュウ酸の配合割合は、ジルコニウム化合物に対するモル比率で、2.5〜3.5であることが好ましく、2.8〜3.0であることがより好ましい。この比率にすることで、リン酸ジルコニウムの製造が容易になる。 The mixing ratio of oxalic acid is a molar ratio with respect to the zirconium compound, preferably 2.5 to 3.5, and more preferably 2.8 to 3.0. By making this ratio, the production of zirconium phosphate becomes easy.
リン酸ジルコニウムを製造するときの反応スラリー中の固形分濃度は、3質量%以上が好ましく、生産コストを考慮すると7%〜15%であることがより好ましい。 The solid content concentration in the reaction slurry when producing zirconium phosphate is preferably 3% by mass or more, and more preferably 7% to 15% in consideration of production costs.
また、リン酸ジルコニウムの平均二次粒子径(D50)については、0.05μm〜4.0μmであることが好ましく、0.1μm〜3.5μmであることがより好ましく、0.2μm〜3.0μmであることがさらに好ましい。平均二次粒子径(D50)を上記範囲内に調整すると、非水電解質電池のエネルギー密度が高まる傾向にある。
リン酸ジルコニウムの平均二次粒子径を前記範囲内に制御する方法としては、特に限定されないが、前述したケイ酸カルシウム水和物の平均二次粒子径を制御する方法が同様に適用できる。
The average secondary particle diameter (D50) of zirconium phosphate is preferably 0.05 μm to 4.0 μm, more preferably 0.1 μm to 3.5 μm, and 0.2 μm to 3. More preferably, it is 0 μm. When the average secondary particle diameter (D50) is adjusted within the above range, the energy density of the nonaqueous electrolyte battery tends to increase.
The method for controlling the average secondary particle diameter of zirconium phosphate within the above range is not particularly limited, but the above-described method for controlling the average secondary particle diameter of calcium silicate hydrate can be similarly applied.
また、リン酸ジルコニウムは、特に限定されないが、酸又はアルカリ処理などの方法で、後処理されてもよい。 Moreover, although zirconium phosphate is not specifically limited, it may be post-treated by a method such as acid or alkali treatment.
また、リン酸ジルコニウムは、特に限定されないが、他の成分を含有していてもよい。他の成分の含有量は、0〜50%の範囲であればよい。他の成分は、層状リン酸ジルコニウムの化学構造又は結晶構造が維持されれば特に制限されないが、例えば、調湿のため、シリカゲル等の乾燥剤を含んでいてもよい。 Further, zirconium phosphate is not particularly limited, but may contain other components. The content of other components may be in the range of 0 to 50%. The other components are not particularly limited as long as the chemical structure or crystal structure of the layered zirconium phosphate is maintained. For example, a desiccant such as silica gel may be included for humidity control.
リン酸ジルコニウムのBET比表面積(上記で説明されたBET2)は、3m2/g以上であることが好ましい。BET比表面積が3m2/g以上であることによって、非水電解質電池の寿命特性又は安全性をより向上させることができる。また、BET比表面積は、10m2/g以上であり、かつ200m2/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が200m2/gを超える場合には、ガスが発生し、電池が膨れる傾向にある。 It is preferable that the BET specific surface area (BET2 explained above) of zirconium phosphate is 3 m 2 / g or more. When the BET specific surface area is 3 m 2 / g or more, the life characteristics or safety of the nonaqueous electrolyte battery can be further improved. The BET specific surface area is more preferably 10 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less. When the BET specific surface area exceeds 200 m 2 / g, gas is generated and the battery tends to swell.
[第二の無機粒子]
非水電解質電池用無機粒子である第一の無機粒子を含む層には、さらに第二の無機粒子を含むことが好ましい。非水電解質電池用無機粒子は電池内の金属を吸着し、非水電解質電池の寿命を伸ばし、安全性を高めることができる。しかしながら、粒子が凝集している場合には、電解液との接触面積が減少し、良好な金属吸着特性を示すことが困難となる。これを防ぐため、第二の無機粒子を非水電解質用無機粒子と混合することが好ましい。第二の無機粒子を非水電解質用無機粒子と混合することで、非水電解質電池用無機粒子の凝集を防ぎ、吸着特性を最大限発揮し、良好な金属吸着特性を発現することが可能になる。
第二の無機粒子は非金属性、すなわち半導体または絶縁体であることが好ましい。特にその電気抵抗率については103Ω・m以上であることが好ましい。電気抵抗率が103Ω・m以上の半導体又は絶縁体は、電池内における充放電特性又は安全性を損なわないため好ましい。
[Second inorganic particles]
It is preferable that the layer containing the first inorganic particles, which are inorganic particles for a nonaqueous electrolyte battery, further contains second inorganic particles. The inorganic particles for a non-aqueous electrolyte battery can adsorb metal in the battery, extend the life of the non-aqueous electrolyte battery, and improve safety. However, when the particles are agglomerated, the contact area with the electrolytic solution decreases, making it difficult to exhibit good metal adsorption characteristics. In order to prevent this, it is preferable to mix the second inorganic particles with non-aqueous electrolyte inorganic particles. By mixing the second inorganic particles with the inorganic particles for non-aqueous electrolyte, it is possible to prevent aggregation of inorganic particles for non-aqueous electrolyte battery, maximize adsorption characteristics, and develop good metal adsorption characteristics Become.
The second inorganic particles are preferably non-metallic, that is, a semiconductor or an insulator. In particular, the electrical resistivity is preferably 10 3 Ω · m or more. A semiconductor or insulator having an electrical resistivity of 10 3 Ω · m or more is preferable because it does not impair charge / discharge characteristics or safety in the battery.
上記で説明された層状化合物を含む第一の無機粒子と第二の無機粒子との混合物において、第一の無機粒子の分散性を向上させるという観点から、SEM観察により得られる第二の無機粒子の平均粒子径は、SEM観察により得られる第一の無機粒子の平均粒子径より大きい。 From the viewpoint of improving the dispersibility of the first inorganic particles in the mixture of the first inorganic particles and the second inorganic particles containing the layered compound described above, the second inorganic particles obtained by SEM observation Is larger than the average particle size of the first inorganic particles obtained by SEM observation.
本明細書では、無機粒子の平均粒子径とは、n個の無機粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)観察において、個別粒子画像の中心を通って横断する最短線分の長さの和をnで除することにより得られる平均厚みを意味する。無機粒子の平均粒子径は、例えば、無機粒子の乾燥粉末のSEM観察、又は無機粒子を含む分散液をセパレータに塗工し、乾燥して得られる塗工層の断面のSEM観察において、20個の無機粒子の厚みを測定し、合計厚みを20で除することにより算出される。
なお、本明細書では、SEM観察により得られる「無機粒子の平均粒子径」は、無機粒子含有分散液の粒度分布測定により得られる「無機粒子の平均二次粒子径(D50)」と区別されるものである。
In this specification, the average particle diameter of the inorganic particles is the sum of the lengths of the shortest line segments traversing through the center of the individual particle image in the scanning electron microscope (SEM) observation of n inorganic particles. The average thickness obtained by dividing by. The average particle diameter of the inorganic particles is, for example, 20 in SEM observation of a dry powder of inorganic particles or SEM observation of a cross section of a coating layer obtained by applying a dispersion liquid containing inorganic particles to a separator and drying. It is calculated by measuring the thickness of the inorganic particles and dividing the total thickness by 20.
In the present specification, “average particle size of inorganic particles” obtained by SEM observation is distinguished from “average secondary particle size (D50) of inorganic particles” obtained by measuring the particle size distribution of the inorganic particle-containing dispersion. Is.
第一の無機粒子の分散性の観点から、第二の無機粒子の形状は、板状であることが好ましい。同様の観点から、第一の無機粒子と第二の無機粒子を含む混合物については、層状化合物と対応する第一の無機粒子の平均粒子径は、0.01μm以上2μm以下であり、かつ第二の無機粒子の平均粒子径は、0.1μm以上3μm以下であることが好ましく、第一の無機粒子の平均粒子径は0.02μm以上1μm以下であり、かつ第二の無機粒子の平均粒子径は0.5μm以上2μm以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of dispersibility of the first inorganic particles, the shape of the second inorganic particles is preferably a plate shape. From the same viewpoint, for the mixture containing the first inorganic particles and the second inorganic particles, the average particle diameter of the first inorganic particles corresponding to the layered compound is 0.01 μm or more and 2 μm or less, and the second The average particle size of the inorganic particles is preferably 0.1 μm or more and 3 μm or less, the average particle size of the first inorganic particles is 0.02 μm or more and 1 μm or less, and the average particle size of the second inorganic particles Is more preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less.
また、第二の無機粒子の平均二次粒子径(D50)については、0.1μm〜5.0μmであることが好ましい。その下限については0.2μm以上であることがより好ましく、0.3μm以上がさらに好ましい。また、その上限については4.5μm以下であることがより好ましく、4.0μm以下であることがさらに好ましい。平均二次粒子径(D50)を上記範囲内に調整すると、非水電解質電池のエネルギー密度が高まる傾向にある。なお、一次粒子径については特に制限されないが、10nm〜3.0μmが好ましい。 Moreover, it is preferable that it is 0.1 micrometer-5.0 micrometers about the average secondary particle diameter (D50) of a 2nd inorganic particle. The lower limit is more preferably 0.2 μm or more, and further preferably 0.3 μm or more. Further, the upper limit thereof is more preferably 4.5 μm or less, and further preferably 4.0 μm or less. When the average secondary particle diameter (D50) is adjusted within the above range, the energy density of the nonaqueous electrolyte battery tends to increase. In addition, although it does not restrict | limit in particular about a primary particle diameter, 10 nm-3.0 micrometers are preferable.
第二の無機粒子の平均二次粒子径(D50)を0.1μm〜5.0μmの範囲内に制御する方法としては、特に限定されないが、従来公知の方法、例えば、軸流型ミル法、アニュラー型ミル法、ロールミル法、ボールミル法、ジェットミル法、容器回転式圧縮剪断型ミル法、磁器乳鉢で粉砕する方法等が挙げられる。 The method for controlling the average secondary particle diameter (D50) of the second inorganic particles within the range of 0.1 μm to 5.0 μm is not particularly limited, but conventionally known methods such as an axial flow mill method, Examples thereof include an annular mill method, a roll mill method, a ball mill method, a jet mill method, a container rotary compression shearing mill method, and a method of pulverizing with a porcelain mortar.
第二の無機粒子の形状は、板状、鱗片状、針状、柱状、球状、多面体状、塊状などでよい。非水電解質電池用無機粒子である第一の無機粒子の分散性の観点からは、第二の無機粒子は、好ましくは板状又は針状であるが、アスペクト比に関しては問わない。 The shape of the second inorganic particles may be a plate shape, a scale shape, a needle shape, a columnar shape, a spherical shape, a polyhedral shape, a lump shape, or the like. From the viewpoint of dispersibility of the first inorganic particles that are inorganic particles for nonaqueous electrolyte batteries, the second inorganic particles are preferably plate-shaped or needle-shaped, but the aspect ratio is not a problem.
第二の無機粒子のBET比表面積(上記で説明されたBET2)は、0.1m2/g以上であることが好ましい。BET比表面積が0.1m2/g以上であることによって、第一の無機粒子の分散性をより向上させることができる。また、BET比表面積は、1m2/g以上であり、かつ20m2/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が20m2/gを超える場合には、ガスが発生し、電池が膨れる傾向にある。 The BET specific surface area (BET2 described above) of the second inorganic particles is preferably 0.1 m 2 / g or more. When the BET specific surface area is 0.1 m 2 / g or more, the dispersibility of the first inorganic particles can be further improved. The BET specific surface area is more preferably 1 m 2 / g or more and 20 m 2 / g or less. When the BET specific surface area exceeds 20 m 2 / g, gas is generated and the battery tends to swell.
上記で説明された第二の無機粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The 2nd inorganic particle demonstrated above may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
第二の無機粒子は、好ましくは、層状複水酸化物(Mg−Alタイプ、Mg−Feタイプ、Ni−Feタイプ、Li−Alタイプ)、層状複水酸化物−アルミナシリカゲル複合体、ベーマイト、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、ヘマタイト、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの陰イオン吸着材、ヒドロキシアパタイトなどの陽イオン吸着材、ゼオライト、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、石膏、硫酸バリウムなどの炭酸塩および硫酸塩、アルミナ三水和物(ATH)、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、ジルコニア、イットリアなどの酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、水酸化マグネシウム、シリコンカーバイド、タルク、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、アメサイト、ベントナイトなどの層状シリケート、アスベスト、ケイ藻土、ガラス繊維、合成層状シリケート、例えば、雲母またはフルオロ雲母、中性層状シリケート、例えば、ヘクトライト、サポナイト、またはバーミキュライト、ナノクレイ、インターカレーションおよび剥離を改善する改良剤を含有する天然または合成層状シリケート、ホウ酸亜鉛、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、SiO2−MgO(ケイ酸マグネシウム)、水酸化マグネシウム、SiO2−CaO(ケイ酸カルシウム)、ハイドロタルサイト、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ランタン、炭酸セリウム、塩基性酢酸銅および塩基性硫酸鉛からなる群から選択される無機粒子でよい。 The second inorganic particles are preferably layered double hydroxides (Mg—Al type, Mg—Fe type, Ni—Fe type, Li—Al type), layered double hydroxide-alumina silica gel composite, boehmite, Anion adsorbents such as alumina, zinc oxide, lead oxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, hematite, bismuth oxide, tin oxide, titanium oxide, zirconium oxide, cation adsorbents such as hydroxyapatite, zeolite, calcium sulfate, Carbonate and sulfate such as magnesium sulfate, aluminum sulfate, gypsum, barium sulfate, alumina trihydrate (ATH), fumed silica, precipitated silica, zirconia, yttria and other oxide ceramics, silicon nitride, titanium nitride, Nitride ceramics such as boron nitride, magnesium hydroxide, silicon carbide , Talc, dickite, nacrite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, amesite, bentonite and other layered silicates, asbestos, diatomaceous earth, glass fiber, synthetic layered silicates, eg mica or fluoromica Silicates such as hectorite, saponite, or vermiculite, nanoclays, natural or synthetic layered silicates containing modifiers that improve intercalation and exfoliation, zinc borate, sodium oxide, potassium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, oxidation barium, lanthanum oxide, cerium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, SiO 2 -MgO (magnesium silicate), magnesium hydroxide, SiO 2 -CaO (calcium silicate), Hyde Hydrotalcite, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, lanthanum carbonate, cerium carbonate, or inorganic particles are selected from the group consisting of basic copper acetate and basic lead sulfate.
特に第二の無機粒子が陰イオン吸着材および/または塩基性無機粒子であることが好ましい。第二の無機粒子が陰イオン吸着材であることによって、非水電解質電池用無機粒子の金属吸着能はさらに高まる。また、第二の無機粒子が塩基性無機粒子であることで、HFをより効率的に吸着することができる。 In particular, the second inorganic particles are preferably an anion adsorbent and / or basic inorganic particles. When the second inorganic particles are an anion adsorbent, the metal adsorption ability of the non-aqueous electrolyte battery inorganic particles is further increased. Moreover, HF can be adsorbed more efficiently because the second inorganic particles are basic inorganic particles.
陰イオン吸着材としては、限定されないが、例えば、層状複水酸化物(Mg−Alタイプ、Mg−Feタイプ、Ni−Feタイプ、Li−Alタイプ)、層状複水酸化物−アルミナシリカゲル複合体、ベーマイト、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、ヘマタイト、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等が挙げられる。水分量が比較的少なく、電池の膨れを防ぐ観点から、陰イオン吸着材としては、ベーマイト、アルミナ、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、ヘマタイト、酸化ランタン、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウム等、塩基性無機粒子としては、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、SiO2−MgO(ケイ酸マグネシウム)、水酸化マグネシウム、SiO2−CaO(ケイ酸カルシウム)、ハイドロタルサイト、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ランタン、炭酸セリウム、塩基性酢酸銅および塩基性硫酸鉛が好ましい。陰イオン吸着材および/または塩基性無機粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、第一の無機粒子と、第二の無機粒子は、平均粒子径の異なる2種類以上の無機粒子に対して、X線又は電子線回折やTEM(透過型電子顕微鏡)を測定することで、平均粒子径が小さく、かつ、層状構造を有する第一の無機粒子と、平均粒子径が大きく、かつ、層状構造を有さない第二の無機粒子とに、明確に区別することができる。
Examples of the anion adsorbent include, but are not limited to, layered double hydroxides (Mg—Al type, Mg—Fe type, Ni—Fe type, Li—Al type), layered double hydroxide-alumina silica gel composite Boehmite, alumina, zinc oxide, lead oxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, hematite, bismuth oxide, tin oxide, titanium oxide, zirconium oxide and the like. From the viewpoint of relatively low water content and preventing battery swelling, boehmite, alumina, zinc oxide, lead oxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, hematite, lanthanum oxide, bismuth oxide, tin oxide Basic inorganic particles such as titanium oxide, cerium oxide, and zirconium oxide include sodium oxide, potassium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, barium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, SiO 2 -MgO ( magnesium silicate), magnesium hydroxide, SiO 2 -CaO (calcium silicate), hydrotalcite, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, lanthanum carbonate, cerium carbonate, basic copper acetate and a base Lead sulfate is preferred. The anion adsorbent and / or basic inorganic particles may be used alone or in combination of two or more.
Further, the first inorganic particles and the second inorganic particles are obtained by measuring X-ray or electron diffraction or TEM (transmission electron microscope) on two or more kinds of inorganic particles having different average particle diameters. The first inorganic particles having a small average particle diameter and having a layered structure can be clearly distinguished from the second inorganic particles having a large average particle diameter and not having a layered structure.
[電池構成材料]
非水電解質電池を形成する電池構成材料は、正極、負極、電極端子、セパレータ、非水電解質、非水電解液、包材、外装体等である。上記で説明された非水電解質電池用無機粒子を含む電池構成材料及び上記で説明された非水電解質電池用無機粒子(第一の無機粒子)と第二の無機粒子の混合物を含む電池構成材料も本発明の一態様である。
[Battery materials]
The battery constituent materials forming the nonaqueous electrolyte battery are a positive electrode, a negative electrode, an electrode terminal, a separator, a nonaqueous electrolyte, a nonaqueous electrolyte, a packaging material, an exterior body, and the like. Battery constituent material including inorganic particles for non-aqueous electrolyte battery described above and battery constituent material including mixture of inorganic particles for non-aqueous electrolyte battery (first inorganic particles) and second inorganic particles described above Is also an embodiment of the present invention.
[セパレータ]
セパレータは、イオンの透過性が高く、かつ正極と負極とを電気的に隔離する機能を有するものであればよい。非水電解質電池に用いられる従来公知のセパレータを用いることができ、特に制限されない。
[Separator]
Any separator may be used as long as it has a high ion permeability and has a function of electrically isolating the positive electrode and the negative electrode. The conventionally well-known separator used for a nonaqueous electrolyte battery can be used, and it does not restrict | limit in particular.
具体的には、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など)、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタンなどのように、電池中の非水電解質に対して安定であり、かつ電気化学的に安定な材料で構成された微多孔膜又は不織布などをセパレータとして用いることができる。なお、セパレータは、80℃以上(より好ましくは100℃以上)180℃以下(より好ましくは150℃以下)において、その孔が閉塞する性質(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましい。よって、セパレータには、融解温度、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が、80℃以上(より好ましくは100℃以上)180℃以下(より好ましくは150℃以下)のポリオレフィンを含む微多孔膜又は不織布を用いることがより好ましい。この場合、セパレータとなる微多孔膜又は不織布は、例えば、PEのみで形成されていても、PPのみで形成されていてもよく、さらには2種類以上の材料を含んでいてもよい。また、セパレータは、PE製の微多孔膜とPP製の微多孔膜との積層体(例えば、PP/PE/PP三層積層体など)などでもよい。 Specifically, it is stable to non-aqueous electrolytes in batteries, such as polyolefin (for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), etc.), polyester, polyimide, polyamide, polyurethane, and electrochemical. A microporous film or a nonwoven fabric made of a highly stable material can be used as the separator. In addition, it is preferable that a separator has the property (namely, shutdown function) which the hole obstruct | occludes in 80 degreeC or more (more preferably 100 degreeC or more) and 180 degrees C or less (more preferably 150 degreeC or less). Therefore, the separator has a melting temperature of 80 ° C. or higher (more preferably 100 ° C. or higher), 180 ° C., which is measured using a differential scanning calorimeter (DSC) according to JIS K 7121. It is more preferable to use a microporous film or a nonwoven fabric containing the following polyolefin (more preferably 150 ° C. or lower). In this case, the microporous film or nonwoven fabric used as the separator may be formed of, for example, only PE or PP, and may further include two or more kinds of materials. The separator may also be a laminate of a PE microporous membrane and a PP microporous membrane (for example, a PP / PE / PP three-layer laminate).
なお、上記の微多孔膜としては、例えば、従来から知られている溶剤抽出法、乾式又は湿式延伸法などにより形成された孔を多数有するイオン透過性の多孔質膜(非水電解質電池のセパレータとして汎用されている微多孔膜)を用いることができる。 As the above-mentioned microporous membrane, for example, an ion-permeable porous membrane having many holes formed by a conventionally known solvent extraction method, dry type or wet drawing method (separator for non-aqueous electrolyte battery) Can be used.
上記で説明された吸着剤(すなわち、上記で説明された非水電解質電池用無機粒子及び非水電解質電池用無機粒子混合物)を含有する非水電解質電池用セパレータも本発明の一態様である。 A separator for a nonaqueous electrolyte battery containing the adsorbent described above (that is, the inorganic particles for nonaqueous electrolyte battery and the inorganic particle mixture for nonaqueous electrolyte battery described above) is also an embodiment of the present invention.
セパレータに無機粒子を含有させる場合には、上記の微多孔膜又は不織布中に無機粒子を含有させて、単層構造のセパレータを形成することができるだけでなく、上記の微多孔膜又は不織布を基材として使用し、その片面又は両面に無機粒子を含有する多孔質層を配置して、多層構造のセパレータを形成することもできる。 When inorganic particles are included in the separator, not only can the inorganic particles be included in the microporous membrane or nonwoven fabric to form a single-layer separator, but also the microporous membrane or nonwoven fabric can be used as a basis. A separator having a multilayer structure can be formed by using a porous layer containing inorganic particles on one side or both sides thereof as a material.
上記で説明された多層構造のセパレータにおいては、基材となる微多孔膜又は不織布が、正極と負極との短絡を防止しつつ、イオンを透過するセパレータ本来の機能を有する層となり、無機粒子を含有する多孔質層が、正極活物質から非水電解質中に溶出した金属イオンを吸着する役割を担う。このような観点から、非水電解質電池用無機粒子又は非水電解質電池用無機粒子混合物が基材の少なくとも一面に製膜されているセパレータが好ましい。 In the separator having the multilayer structure described above, the microporous film or nonwoven fabric serving as the base material becomes a layer having the original function of transmitting ions while preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, and the inorganic particles The contained porous layer plays a role of adsorbing metal ions eluted from the positive electrode active material into the non-aqueous electrolyte. From such a viewpoint, a separator in which inorganic particles for a nonaqueous electrolyte battery or a mixture of inorganic particles for a nonaqueous electrolyte battery is formed on at least one surface of a substrate is preferable.
また、上記の多層構造のセパレータにおいては、シャットダウン機能を確保するために、上記の基材が、上記の融解温度を有するポリオレフィンを主体とする微多孔膜又は不織布であることが好ましく、上記の融解温度を有するポリオレフィンを主体とする微多孔膜であることがより好ましい。すなわち、多層構造のセパレータは、無機粒子を含有する多孔質層と、上記の融解温度を有するポリオレフィンを主体とする多孔質層とを有していることが特に好ましい。 Further, in the separator having the multilayer structure, in order to ensure a shutdown function, the base material is preferably a microporous film or a non-woven fabric mainly composed of polyolefin having the melting temperature described above. A microporous membrane mainly composed of a polyolefin having temperature is more preferable. That is, the separator having a multilayer structure particularly preferably has a porous layer containing inorganic particles and a porous layer mainly composed of polyolefin having the above melting temperature.
なお、上記の多層構造のセパレータにおいては、基材となる不微多孔膜又は不織布と、無機粒子を含有する多孔質層とは一体であってもよく、それぞれが独立の膜であり、電池内で重ね合わせられてセパレータを構成していてもよい。 In the separator having the multilayer structure described above, the non-porous film or nonwoven fabric serving as the base material and the porous layer containing inorganic particles may be integrated, and each is an independent film, The separators may be formed by being overlapped with each other.
無機粒子を含有する多孔質層と、上記の融解温度を有するポリオレフィンを主体とする多孔質層とを有する多層構造のセパレータにおいて、ポリオレフィンを主体とする多孔質層は、その構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中におけるポリオレフィンの含有量が、50体積%以上であることが好ましく、70体積%以上であることがより好ましく、100体積%以下であることが特に好ましい。 In a separator having a multilayer structure having a porous layer containing inorganic particles and a porous layer mainly composed of polyolefin having the above melting temperature, the porous layer mainly composed of polyolefin has a total volume of its constituent components ( The polyolefin content in the total volume excluding the void portion is preferably 50% by volume or more, more preferably 70% by volume or more, and particularly preferably 100% by volume or less.
なお、無機粒子を含有する多孔質層と、上記の融解温度を有するポリオレフィンを主体とする多孔質層とを有する多層構造のセパレータについては、ポリオレフィンを主体とする多孔質層(特に微多孔膜)は、電池内が高温となることによって熱収縮を起こし易い。しかし、上記の多層構造のセパレータにおいては、熱収縮し難い無機粒子を含有する多孔質層が、耐熱層として作用し、セパレータ全体の熱収縮が抑制されるため、より高温下での安全性に優れた非水電解質電池を達成することができる。 For a separator having a multilayer structure having a porous layer containing inorganic particles and a porous layer mainly composed of polyolefin having the above melting temperature, a porous layer mainly composed of polyolefin (particularly a microporous membrane) Is susceptible to thermal shrinkage due to the high temperature inside the battery. However, in the separator having the multilayer structure described above, the porous layer containing inorganic particles that hardly undergo heat shrinkage acts as a heat-resistant layer, and the heat shrinkage of the entire separator is suppressed. An excellent nonaqueous electrolyte battery can be achieved.
上記の多層構造のセパレータを使用する場合、無機粒子を含有する層には、無機粒子同士を結着させるために、又は無機粒子を含有する層と基材(上記の不織布又は微多孔膜)とを結着するために、バインダーを含有させることが好ましい。 When using the separator having the multilayer structure described above, the layer containing inorganic particles is used to bind inorganic particles together, or a layer containing inorganic particles and a substrate (the above-mentioned nonwoven fabric or microporous membrane) and In order to bind the binder, it is preferable to contain a binder.
上記バインダーとしては、特に限定はないが、例えば、セパレータを使用する際に、電解液に対して不溶又は難溶であり、かつ電気化学的に安定なものが好ましい。このようなバインダーとしては、特に限定はないが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン;フッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂;フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム;スチレン−ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体及びその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル等の融点及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂等が挙げられる。 Although there is no limitation in particular as said binder, For example, when using a separator, what is insoluble or hardly soluble with respect to electrolyte solution, and an electrochemically stable thing is preferable. The binder is not particularly limited, but examples thereof include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; fluorine-containing resins such as vinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer. Fluorine-containing rubber such as ethylene-tetrafluoroethylene copolymer; styrene-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and its hydride, Methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, etc. Cellulose derivatives such as ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose; melting point and / or glass transition temperature of polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenyl sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyester, etc. Examples thereof include resins having a temperature of 180 ° C. or higher.
これらの中でも、樹脂製ラテックスバインダーが好ましい。なお、本明細書において「樹脂製ラテックス」とは樹脂が媒体に分散した状態のものを示す。吸着剤及び樹脂製ラテックスバインダーを含む層を有するセパレータのイオン透過性が低下し難く、高出力特性が得られ易い傾向にある。加えて、異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウン性能を示し、また耐熱収縮性が高く、高い安全性が得られ易い傾向にある。 Among these, a resin latex binder is preferable. In the present specification, “resin made of resin” refers to a resin dispersed in a medium. The separator having a layer containing an adsorbent and a resinous latex binder is unlikely to have low ion permeability and high output characteristics tend to be obtained. In addition, even when the temperature rise at the time of abnormal heat generation is fast, smooth shutdown performance is exhibited, heat resistant shrinkage is high, and high safety tends to be obtained.
樹脂製ラテックスバインダーとしては、特に限定されないが、例えば、脂肪族共役ジエン系単量体又は不飽和カルボン酸単量体、及びこれらと共重合可能な他の単量体を乳化重合して得られるものが挙げられる。このような樹脂製ラテックスバインダーを用いることにより、電気化学的安定性と結着性がより向上する傾向にある。なお、乳化重合方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。また、単量体及びその他の成分の添加方法についても、特に限定されず、一括添加方法、分割添加方法、又は連続添加方法の何れも採用することができる。また、一段重合、二段重合又は多段階重合の何れも採用することができる。 The resin latex binder is not particularly limited, and can be obtained, for example, by emulsion polymerization of an aliphatic conjugated diene monomer or an unsaturated carboxylic acid monomer and other monomers copolymerizable therewith. Things. By using such a resinous latex binder, the electrochemical stability and the binding property tend to be further improved. In addition, it does not specifically limit as an emulsion polymerization method, A conventionally well-known method can be used. Moreover, it does not specifically limit also about the addition method of a monomer and another component, Any of the batch addition method, the division | segmentation addition method, or the continuous addition method is employable. Any one-stage polymerization, two-stage polymerization, or multi-stage polymerization can be employed.
脂肪族共役ジエン系単量体としては、特に限定されないが、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられる。これらの中でも、1,3−ブタジエンが好ましい。脂肪族共役ジエン系単量体は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 The aliphatic conjugated diene monomer is not particularly limited. For example, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1 , 3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like. Among these, 1,3-butadiene is preferable. The aliphatic conjugated diene monomer may be used alone or in combination of two or more.
不飽和カルボン酸単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸などのモノ又はジカルボン酸(無水物)等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、及び/又はメタクリル酸が好ましい。不飽和カルボン酸単量体は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 The unsaturated carboxylic acid monomer is not particularly limited, and examples thereof include mono- or dicarboxylic acids (anhydrides) such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. Among these, acrylic acid and / or methacrylic acid are preferable. An unsaturated carboxylic acid monomer may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
脂肪族共役ジエン系単量体又は不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な他の単量体としては、特に限定されないが、例えば、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体等が挙げられる。これらの中でも、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体が好ましい。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Examples of other monomers copolymerizable with the aliphatic conjugated diene monomer or unsaturated carboxylic acid monomer include, but are not limited to, for example, aromatic vinyl monomers, vinyl cyanide monomers , Unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers, hydroxyalkyl group-containing unsaturated monomers, unsaturated carboxylic acid amide monomers, and the like. Among these, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、特に限定されないが、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、メチルメタクリレートが好ましい。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Examples of unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include, but are not limited to, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl Examples include maleate, dimethyl itaconate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate, and the like. Among these, methyl methacrylate is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
なお、上記で説明された単量体に加えて、様々な品質及び物性を改良するために、上記以外の単量体成分をさらに使用することもできる。 In addition to the monomers described above, monomer components other than those described above can be further used to improve various qualities and physical properties.
樹脂製ラテックスバインダーの平均粒子径は、50nm〜500nmが好ましく、60nm〜460nmがより好ましく、70nm〜420nmがさらに好ましい。平均粒子径が50nm以上であることにより、吸着剤及び樹脂製ラテックスバインダーを含む層を有するセパレータのイオン透過性が低下し難く、高出力特性が得られ易い傾向にある。加えて、異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、セパレータは、円滑なシャットダウン性能を示し、また耐熱収縮性が高く安全性により優れる傾向にある。また、平均粒子径が500nm以下であることにより、良好な結着性が発現し、セパレータを多層多孔膜として形成した場合に、熱収縮性が良好となり、安全性により優れる傾向にある。 The average particle size of the resin latex binder is preferably 50 nm to 500 nm, more preferably 60 nm to 460 nm, and even more preferably 70 nm to 420 nm. When the average particle size is 50 nm or more, the ion permeability of the separator having a layer containing an adsorbent and a resinous latex binder is unlikely to decrease, and high output characteristics tend to be easily obtained. In addition, even when the temperature rise during abnormal heat generation is fast, the separator tends to exhibit a smooth shutdown performance, has high heat shrinkage resistance, and is excellent in safety. Further, when the average particle diameter is 500 nm or less, good binding properties are exhibited, and when the separator is formed as a multilayer porous film, the heat shrinkability is good and the safety tends to be excellent.
樹脂製ラテックスバインダーの平均粒子径の制御は、重合時間、重合温度、原料組成比、原料投入順序、pHなどを調整することで可能である。 The average particle size of the resin latex binder can be controlled by adjusting the polymerization time, polymerization temperature, raw material composition ratio, raw material charging order, pH, and the like.
セパレータが無機粒子を含有する場合、セパレータにおける無機粒子の含有量は、その使用による効果を良好に確保する観点から、例えば、セパレータの面積当たりの量で、0.1g/m2以上であることが好ましく、0.5g/m2以上であることがより好ましい。ただし、セパレータにおける無機粒子の含有量が多すぎると、セパレータが厚くなって、電池のエネルギー密度の低下又は内部抵抗上昇の要因となり易い。よって、セパレータにおける無機粒子の含有量は、例えば、セパレータの面積当たりの量で、15g/m2以下であることが好ましく、10g/m2以下であることがより好ましい。 In the case where the separator contains inorganic particles, the content of the inorganic particles in the separator is, for example, 0.1 g / m 2 or more in terms of the amount per area of the separator from the viewpoint of ensuring the effect of its use. Is preferable, and it is more preferable that it is 0.5 g / m 2 or more. However, when there is too much content of the inorganic particle in a separator, a separator will become thick and it will become a factor of the fall of the energy density of a battery, or an internal resistance rise. Therefore, the content of the inorganic particles in the separator is, for example, 15 g / m 2 or less, more preferably 10 g / m 2 or less in terms of the amount per area of the separator.
また、セパレータが、無機粒子を含有する多孔質層を有する場合、多孔質層における無機粒子の、多孔質層の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中における含有量は、その使用による効果を良好に確保する観点から、1体積%以上であることが好ましく、5体積%以上かつ100体積%以下であることがより好ましい。 Further, when the separator has a porous layer containing inorganic particles, the content of the inorganic particles in the porous layer in the total volume of the constituent components of the porous layer (total volume excluding the void portion) is From the viewpoint of ensuring a good effect by use, it is preferably 1% by volume or more, and more preferably 5% by volume or more and 100% by volume or less.
さらに、セパレータには、第一の無機粒子と第二の無機粒子以外の無機微粒子(以下、「その他の無機微粒子」という)又は樹脂微粒子を含有させることもできる。セパレータが、これらの微粒子を含有することによって、例えば、高温下におけるセパレータ全体の形状安定性を更に高めることができる。 Further, the separator may contain inorganic fine particles other than the first inorganic particles and the second inorganic particles (hereinafter referred to as “other inorganic fine particles”) or resin fine particles. When the separator contains these fine particles, for example, the shape stability of the entire separator at a high temperature can be further improved.
その他の無機微粒子としては、特に限定されないが、例えば、200℃以上の融点を有し、電気絶縁性が高く、かつ非水電解質電池の使用範囲で電気化学的に安定であるものが好ましい。このような無機粒子としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、タルク、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、無水ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維などが挙げられる。無機粒子は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Other inorganic fine particles are not particularly limited, but for example, those having a melting point of 200 ° C. or higher, high electrical insulating properties, and electrochemically stable within the use range of the nonaqueous electrolyte battery are preferable. Such inorganic particles are not particularly limited. For example, oxide ceramics such as alumina, silica, titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, iron oxide; silicon nitride, titanium nitride, boron nitride, etc. Nitride ceramics: silicon carbide, calcium carbonate, magnesium sulfate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, aluminum hydroxide oxide, talc, dickite, nacrite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, amesite, bentonite, asbestos And ceramics such as zeolite, anhydrous calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; and glass fiber. An inorganic particle may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
これらの中でも、アルミナ、水酸化酸化アルミニウムなどの酸化アルミニウム化合物;又はディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライトなどのイオン交換能を持たないケイ酸アルミニウム化合物が好ましい。このような無機粒子を用いることにより、電気化学的安定性及び多層多孔膜の熱収縮抑制性がより向上する傾向にある。 Among these, aluminum oxide compounds such as alumina and aluminum hydroxide oxide; or aluminum silicate compounds having no ion exchange ability such as dickite, nacrite, halloysite, and pyrophyllite are preferable. By using such inorganic particles, the electrochemical stability and the heat shrinkage inhibiting property of the multilayer porous film tend to be further improved.
また、樹脂微粒子としては、耐熱性及び電気絶縁性を有し、電池中の非水電解質に対して安定であり、かつ電池の作動電圧範囲において酸化還元され難い電気化学的に安定な樹脂で構成されたものが好ましい。このような樹脂微粒子を形成するための樹脂としては、スチレン樹脂(ポリスチレンなど)、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂(ポリメチルメタクリレートなど)、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシドなど)、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデンなど)及びこれらの誘導体から成る群から選ばれる少なくとも1種の樹脂の架橋体;尿素樹脂;ポリウレタン;などが例示できる。樹脂微粒子には、上記で例示された樹脂を1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、樹脂微粒子は、必要に応じて、樹脂に添加されることができる公知の添加剤、例えば、酸化防止剤などを含有してもよい。 In addition, the resin fine particles are composed of an electrochemically stable resin that has heat resistance and electrical insulation, is stable with respect to the non-aqueous electrolyte in the battery, and is hardly oxidized / reduced in the battery operating voltage range. The ones made are preferred. Examples of the resin for forming such resin fine particles include styrene resin (polystyrene, etc.), styrene butadiene rubber, acrylic resin (polymethyl methacrylate, etc.), polyalkylene oxide (polyethylene oxide, etc.), fluororesin (polyvinylidene fluoride, etc.) And a cross-linked product of at least one resin selected from the group consisting of these derivatives; urea resin; polyurethane; and the like. As the resin fine particles, the resins exemplified above may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the resin fine particles may contain a known additive that can be added to the resin, for example, an antioxidant, if necessary.
その他の無機微粒子又は樹脂微粒子の形態は、板状、鱗片状、針状、柱状、球状、多面体状、塊状などのいずれの形態であってもよい。上記形態を有する無機粒子は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。透過性向上の観点からは複数の面から成る多面体状が好ましい。 The form of other inorganic fine particles or resin fine particles may be any form such as a plate shape, a scale shape, a needle shape, a columnar shape, a spherical shape, a polyhedral shape, and a lump shape. The inorganic particles having the above form may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of improving permeability, a polyhedral shape having a plurality of surfaces is preferable.
また、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子の粒子径としては、その平均二次粒子径(D50)が、0.1μm〜4.0μmであることが好ましく、0.2μm〜3.5μmであることがより好ましく、0.4μm〜3.0μmであることがさらに好ましい。このような範囲に平均二次粒子径(D50)を調整することで高温での熱収縮がより抑制される傾向にある。 As the particle diameter of other inorganic fine particles or resin fine particles, the average secondary particle diameter (D50) is preferably 0.1 μm to 4.0 μm, more preferably 0.2 μm to 3.5 μm. More preferably, it is more preferably 0.4 μm to 3.0 μm. By adjusting the average secondary particle diameter (D50) within such a range, thermal shrinkage at high temperatures tends to be further suppressed.
その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を含有させる場合、これらの微粒子は、例えば、(i)吸着剤を含有する多孔質層に、又は(ii)吸着剤を含有する多孔質層及び基材となる不織布若しくは微多孔膜とは別の多孔質層(第一の無機粒子と第二の無機粒子以外の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層)に、含有させてもよい。 When other inorganic fine particles or resin fine particles are contained, these fine particles are, for example, (i) a porous layer containing an adsorbent, or (ii) a porous layer containing an adsorbent and a nonwoven fabric used as a substrate. Alternatively, it may be contained in a porous layer different from the microporous membrane (a porous layer mainly containing inorganic fine particles or resin fine particles other than the first inorganic particles and the second inorganic particles).
なお、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を、(i)吸着剤を含有する多孔質層に含有させる場合には、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子の含有量は、吸着剤の含有量が上記で説明された好適な範囲内にあるように、調整されることが好ましい。 In addition, when other inorganic fine particles or resin fine particles are contained in the porous layer containing (i) the adsorbent, the content of the other inorganic fine particles or resin fine particles is described above. It is preferably adjusted so that it is within the preferred range.
また、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を、(ii)吸着剤を含有する多孔質層及び基材となる不織布若しくは微多孔膜とは別の多孔質層(その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層)に含有させる場合、これらの微粒子を含有する多孔質層は、例えば、基材となる不織布又は微多孔膜の片面(吸着剤を主体として含む多孔質層と接する面とは反対側の面)に接するように配置したり、吸着剤を含有する多孔質層と基材との間に配置したり、基材表面に配置した吸着剤を含有する多孔質層の、基材と接する面とは反対側の面に配置したりすることができる。 Further, other inorganic fine particles or resin fine particles (ii) a porous layer containing an adsorbent and a porous layer different from the nonwoven fabric or microporous film as a substrate (mainly other inorganic fine particles or resin fine particles) The porous layer containing these fine particles is, for example, opposite to the surface in contact with the one side of the nonwoven fabric or microporous membrane that is the base material (mainly adsorbent-containing porous layer). Of the porous layer containing the adsorbent disposed on the surface of the substrate, or disposed between the porous layer containing the adsorbent and the substrate. It can arrange | position to the surface on the opposite side to the surface which touches.
また、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層は、基材となる不織布若しくは織布、又は吸着剤を含有する多孔質層と一体化していてもよく、独立の膜として存在し、他の層(独立膜)と電池内で重ね合わせられてセパレータを構成していてもよい。 In addition, the porous layer mainly containing other inorganic fine particles or resin fine particles may be integrated with a nonwoven fabric or woven fabric serving as a base material or a porous layer containing an adsorbent, and exists as an independent film. The separator may be formed by overlapping with another layer (independent film) in the battery.
また、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を、(ii)吸着剤を含有する多孔質層及び基材となる不織布若しくは微多孔膜とは別の多孔質層(その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層)に含有させる場合、これらの微粒子を含有する多孔質層における、これらの微粒子の含有量は、かかる層の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、50体積%以上であることがさらに好ましい。 Further, other inorganic fine particles or resin fine particles (ii) a porous layer containing an adsorbent and a porous layer different from the nonwoven fabric or microporous film as a substrate (mainly other inorganic fine particles or resin fine particles) In the porous layer containing these fine particles, the content of these fine particles is 5 volumes in the total volume (total volume excluding the voids) of the constituent components of the layer. % Or more, preferably 10% by volume or more, and more preferably 50% by volume or more.
なお、その他の無機微粒子や樹脂微粒子を、(ii)吸着剤を含有する多孔質層及び基材となる不織布若しくは微多孔膜とは別の多孔質層(その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層)に含有させる場合、かかる多孔質層にはバインダーを含有させることが好ましい。よって、その他の無機微粒子や樹脂微粒子を主体として含む多孔質層における、これらの微粒子の含有量は、かかる層の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、99.5体積%以下であることが好ましい。この場合のバインダーには、吸着剤を含有する多孔質層に用い得るものとして先に例示した各種のバインダーと同じものが使用できる。 In addition, other inorganic fine particles and resin fine particles are made of (ii) a porous layer containing an adsorbent and a porous layer different from a nonwoven fabric or microporous film as a base (mainly other inorganic fine particles or resin fine particles. In the case where the porous layer is contained, it is preferable that the porous layer contains a binder. Therefore, the content of these fine particles in the porous layer mainly containing other inorganic fine particles and resin fine particles is 99.5% by volume in the total volume (total volume excluding voids) of the constituent components of the layer. The following is preferable. As the binder in this case, the same binders as those exemplified above as those that can be used for the porous layer containing the adsorbent can be used.
また、非水電解質電池が、吸着剤をセパレータ以外の箇所に含有する場合、そのセパレータとしては、上記の不織布又は微多孔膜を基材として使用し、その片面または両面に、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層を有するセパレータを使用してもよい。 Further, when the nonaqueous electrolyte battery contains the adsorbent in a place other than the separator, the separator uses the nonwoven fabric or the microporous membrane as a base material, and other inorganic fine particles or A separator having a porous layer mainly containing resin fine particles may be used.
非水電解質電池に用いられるセパレータの空孔率は、非水電解質の保持量を確保してイオン透過性を良好にするために、セパレータの乾燥した状態で、30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましい。一方、セパレータ強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、セパレータの乾燥した状態で、80%以下であることが好ましく、70%以下であることがより好ましい。なお、セパレータの空孔率P(%)は、セパレータの厚み、面積当たりの質量、及び構成成分の密度から、下記式を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
P={1−(m/t)/(Σai・ρi)}×100
{式中、aiは、全体の質量を1としたときの成分iの比率であり、ρiは、成分iの密度(g/cm3)であり、mは、セパレータの単位面積当たりの質量(g/cm2)であり、かつtは、セパレータの厚み(cm)である。}
The porosity of the separator used in the non-aqueous electrolyte battery is preferably 30% or more in the dry state of the separator in order to ensure the amount of non-aqueous electrolyte retained and improve the ion permeability. More preferably, it is 40% or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the strength of the separator and preventing internal short circuit, the porosity of the separator is preferably 80% or less, and more preferably 70% or less in the dry state of the separator. The porosity P (%) of the separator can be calculated by obtaining the sum for each component i using the following formula from the thickness of the separator, the mass per area, and the density of the constituent components.
P = {1- (m / t) / (Σa i · ρ i )} × 100
{Wherein, a i is the ratio of component i when the total mass is 1, ρ i is the density (g / cm 3 ) of component i, and m is the unit area of the separator Mass (g / cm 2 ), and t is the thickness (cm) of the separator. }
セパレータの厚みは、単層構造と多層構造のいずれにおいても、2μm以上200μm以下が好ましく、5μm以上100μm以下がより好ましく、7μm以上30μm以下がさらに好ましい。セパレータの厚みが2μm以上であることにより、セパレータの機械強度がより向上する傾向にある。また、セパレータの厚みが200μm以下であることにより、電池内におけるセパレータの占有体積が減るため、非水電解質電池がより高容量化し、イオン透過性がより向上する傾向にある。 The thickness of the separator is preferably 2 μm or more and 200 μm or less, more preferably 5 μm or more and 100 μm or less, and even more preferably 7 μm or more and 30 μm or less in both the single layer structure and the multilayer structure. When the thickness of the separator is 2 μm or more, the mechanical strength of the separator tends to be further improved. Moreover, since the occupied volume of the separator in the battery is reduced when the thickness of the separator is 200 μm or less, the nonaqueous electrolyte battery tends to have a higher capacity and the ion permeability tends to be further improved.
セパレータの透気度は、10秒/100cc以上500秒/100cc以下であることが好ましく、より好ましくは20秒/100cc以上450秒/100cc以下であり、さらに好ましくは30秒/100cc以上450秒/100cc以下である。透気度が10秒/100cc以上であることにより、セパレータを非水電解質電池に用いた際の自己放電がより少なくなる傾向にある。また、透気度が500秒/100cc以下であることにより、より良好な充放電特性が得られる傾向にある。 The air permeability of the separator is preferably 10 seconds / 100 cc to 500 seconds / 100 cc, more preferably 20 seconds / 100 cc to 450 seconds / 100 cc, and even more preferably 30 seconds / 100 cc to 450 seconds / 100cc or less. When the air permeability is 10 seconds / 100 cc or more, self-discharge tends to be less when the separator is used in a non-aqueous electrolyte battery. Further, when the air permeability is 500 seconds / 100 cc or less, better charge / discharge characteristics tend to be obtained.
また、セパレータが、吸着剤を含有する多孔質層と、基材となる不織布又は微多孔膜とを有する場合、吸着剤を含有する多孔質層の厚みは、1μm〜10μmであることが好ましい。 Moreover, when the separator has a porous layer containing an adsorbent and a nonwoven fabric or a microporous film as a base material, the thickness of the porous layer containing the adsorbent is preferably 1 μm to 10 μm.
更に、セパレータが、吸着剤を含有する多孔質層と、基材となる不織布又は微多孔膜とを有する場合、又はこれらの層に加えて、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層を有する場合、基材となる不織布又は多孔質膜の厚みは、5μm〜40μmであることが好ましい。 Furthermore, when the separator has a porous layer containing an adsorbent and a nonwoven fabric or microporous film as a base material, or in addition to these layers, the porous material mainly contains other inorganic fine particles or resin fine particles. When it has a layer, it is preferable that the thickness of the nonwoven fabric or porous film used as a base material is 5 μm to 40 μm.
また、セパレータが、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層を有する場合、かかる多孔質層の厚みは、1μm〜10μmであることが好ましい。 When the separator has a porous layer mainly containing other inorganic fine particles or resin fine particles, the thickness of the porous layer is preferably 1 μm to 10 μm.
吸着剤を含有する多孔質層は、吸着剤、バインダーなどを水又は有機溶媒に分散又は溶解させて調製した組成物(例えば、ペースト、スラリーなど)を、かかる多孔質層の形成が予定される箇所に塗布し、乾燥する工程を経て形成したり、前記組成物を樹脂フィルムなどの基材に塗布し、乾燥した後に剥離して独立膜として形成したりすることができる。 The porous layer containing the adsorbent is expected to be formed from a composition (for example, paste, slurry, etc.) prepared by dispersing or dissolving the adsorbent, binder, etc. in water or an organic solvent. It can be formed through a step of applying to a location and drying, or the composition can be applied to a substrate such as a resin film, dried and then peeled off to form an independent film.
また、その他の無機微粒子又は樹脂微粒子を主体として含む多孔質層も、これらの微粒子、バインダーなどを水又は有機溶媒に分散又は溶解させて調製した組成物(例えば、ペースト、スラリーなど)を、かかる多孔質層の形成が予定される箇所に塗布し、乾燥する工程を経て形成したり、前記組成物を樹脂フィルムなどの基材に塗布し、乾燥した後に剥離して独立膜として形成したりすることができる。 In addition, a porous layer mainly containing other inorganic fine particles or resin fine particles is also applied with a composition (for example, paste, slurry, etc.) prepared by dispersing or dissolving these fine particles, binder, etc. in water or an organic solvent. It is applied to a place where the porous layer is to be formed and then dried, or the composition is applied to a substrate such as a resin film, dried and then peeled to form an independent film. be able to.
[正極]
正極は、正極活物質と、導電材と、結着材と、集電体とを含むことが好ましい。
[Positive electrode]
The positive electrode preferably includes a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and a current collector.
正極に含まれ得る正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な公知のものを用いることができる。その中でも、正極活物質としては、リチウムを含む材料が好ましい。正極活物質としては、例えば、
下記式(1):
LixMn2−yMyOz (1)
{式中、Mは、遷移金属元素から成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<x≦1.3、0.2<y<0.8、かつ3.5<z<4.5である。}
で表される酸化物;
下記式(2):
LixMyOz (2)
{式中、Mは、遷移金属元素から成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0<x≦1.3、0.8<y<1.2、かつ1.8<z<2.2である。}
で表される層状酸化物;
下記式(3):
LiMn2−xMaxO4 (3)
{式中、Maは、遷移金属元素から成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示し、かつ0.2≦x≦0.7である。}
で表されるスピネル型酸化物;
下記式(4):
Li2McO3 (4)
{式中、Mcは、遷移金属元素から成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。}で表される酸化物と下記式(5):
LiMdO2 (5)
{式中、Mdは、遷移金属元素から成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。}で表される酸化物との複合酸化物であって、下記式(6):
zLi2McO3−(1−z)LiMdO2 (6)
{式中、Mc及びMdは、それぞれ上記式(4)及び(5)におけるMc及びMdと同義であり、かつ0.1≦z≦0.9である。}
で表される、Liが過剰な層状の酸化物正極活物質;
下記式(7):
LiMb1−yFeyPO4 (7)
{式中、Mbは、Mn及びCoから成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示し、かつ0≦y≦1.0である。}
で表されるオリビン型正極活物質;及び
下記式(8):
Li2MePO4 F (8)
{式中、Meは、遷移金属元素から成る群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。}で表される化合物が挙げられる。これらの正極活物質は、1種を単独で用いても又は2種以上を併用してもよい。
As the positive electrode active material that can be included in the positive electrode, a known material that can electrochemically occlude and release lithium ions can be used. Among these, as the positive electrode active material, a material containing lithium is preferable. As the positive electrode active material, for example,
Following formula (1):
Li x Mn 2- y My O z (1)
{Wherein M represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements, 0 <x ≦ 1.3, 0.2 <y <0.8, and 3.5 <z <4. .5. }
An oxide represented by:
Following formula (2):
Li x M y O z (2 )
{Wherein M represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements, 0 <x ≦ 1.3, 0.8 <y <1.2, and 1.8 <z <2. .2. }
A layered oxide represented by:
Following formula (3):
LiMn 2-x Ma x O 4 (3)
{In the formula, Ma represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements, and 0.2 ≦ x ≦ 0.7. }
A spinel oxide represented by:
Following formula (4):
Li 2 McO 3 (4)
{In the formula, Mc represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements. } And the following formula (5):
LiMdO 2 (5)
{Wherein Md represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements. } Is a composite oxide with an oxide represented by the following formula (6):
zLi 2 McO 3 - (1- z) LiMdO 2 (6)
{In the formula, Mc and Md are synonymous with Mc and Md in the above formulas (4) and (5), respectively, and 0.1 ≦ z ≦ 0.9. }
Li-excess layered oxide positive electrode active material represented by:
Following formula (7):
LiMb 1-y Fe y PO 4 (7)
{In the formula, Mb represents at least one element selected from the group consisting of Mn and Co, and 0 ≦ y ≦ 1.0. }
An olivine-type positive electrode active material represented by: and the following formula (8):
Li 2 MePO 4 F (8)
{In the formula, Me represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements. } The compound represented by this is mentioned. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
上記で説明された正極活物質の中でも、より高い電位で作動させて電池のエネルギー密度を高められるものが好ましい。さらに、非水電解質電池は、正極活物質から溶出し、負極に析出することで電池特性を低下させたり短絡を引き起こしたりする金属イオンを効果的にトラップすることができ、これにより電池性能低下を抑制できるので、上記式(3)で表されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物、及び上記式(2)で表される層状化合物より成る群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。 Among the positive electrode active materials described above, those that can be operated at a higher potential to increase the energy density of the battery are preferable. Furthermore, the non-aqueous electrolyte battery can effectively trap metal ions that are eluted from the positive electrode active material and deposited on the negative electrode, thereby degrading battery characteristics and causing short circuits, thereby reducing battery performance. Since it can suppress, it is preferable to use at least 1 sort (s) selected from the group which consists of the spinel type lithium manganese oxide represented by the said Formula (3), and the layered compound represented by the said Formula (2).
なお、正極を形成するために、本技術分野で既知の導電材、結着材及び集電体を使用してよい。 In order to form the positive electrode, a conductive material, a binder, and a current collector known in this technical field may be used.
吸着剤を正極に含有させる場合には、特に限定されないが、従来公知の方法を用いることができる。例えば、正極合剤層中に吸着剤を含有させる方法、又は正極合剤層の表面に吸着剤を含有する多孔質層を形成する方法が挙げられる。後者の方法の場合、吸着剤を含有する多孔質層は、上記の多層構造のセパレータについて説明された吸着剤を含有する多孔質層と同じ方法により形成することができ、その構成も、上記の多層構造のセパレータに係る吸着剤を含有する多孔質層と同じ構成にすることができる。 Although it does not specifically limit when making adsorbent contain in a positive electrode, a conventionally well-known method can be used. For example, a method of containing an adsorbent in the positive electrode mixture layer or a method of forming a porous layer containing the adsorbent on the surface of the positive electrode mixture layer can be mentioned. In the case of the latter method, the porous layer containing the adsorbent can be formed by the same method as the porous layer containing the adsorbent described for the separator having the multilayer structure, and the configuration thereof is also described above. It can be set as the same structure as the porous layer containing the adsorption agent concerning the separator of a multilayer structure.
正極が吸着剤を有する場合、正極における吸着剤の含有量は、その使用による効果を良好に確保する観点から、例えば、集電体を除く正極の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、0.5体積%以上であることが好ましく、1体積%以上であることがより好ましい。しかしながら、正極における吸着剤の含有量が多すぎると、電池のエネルギー密度の低下又は内部抵抗上昇の要因となり易い。よって、正極における吸着剤の含有量は、例えば、集電体を除く正極の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、10体積%以下であることが好ましく、6体積%以下であることがより好ましい。 In the case where the positive electrode has an adsorbent, the content of the adsorbent in the positive electrode is, for example, from the viewpoint of ensuring a good effect due to its use, for example, the total volume of the components of the positive electrode excluding the current collector Product) is preferably 0.5% by volume or more, more preferably 1% by volume or more. However, if the content of the adsorbent in the positive electrode is too large, it tends to cause a decrease in battery energy density or an increase in internal resistance. Therefore, the content of the adsorbent in the positive electrode is preferably 10% by volume or less, for example, 6% by volume or less in the total volume of the components of the positive electrode excluding the current collector (total volume excluding the void portion). It is more preferable that
また、正極に係る正極合剤層においては、正極合剤層が吸着剤を含有しない場合には、正極活物質の含有量を87質量%〜97質量%に調整し、導電助剤の含有量を1.5質量%〜6.5質量%に調整し、かつ/又はバインダーの含有量を1.5質量%〜6.5質量%に調整することが好ましい。 Moreover, in the positive mix layer concerning a positive electrode, when a positive mix layer does not contain an adsorbent, content of a positive electrode active material is adjusted to 87 mass%-97 mass%, and content of a conductive support agent Is preferably adjusted to 1.5 mass% to 6.5 mass%, and / or the binder content is preferably adjusted to 1.5 mass% to 6.5 mass%.
一方で、正極合剤層が吸着剤を含有する場合、正極合剤層における吸着剤以外の成分の合計量を100質量%としたときに、正極活物質の含有量を79.4質量%〜96.4質量%に調整し、導電助剤の含有量を1.4質量%〜6.5質量%に調整し、かつ/又はバインダーの含有量を1.4質量%〜6.5質量%に調整することが好ましい。 On the other hand, when the positive electrode mixture layer contains an adsorbent, when the total amount of components other than the adsorbent in the positive electrode mixture layer is 100% by mass, the content of the positive electrode active material is 79.4% by mass to It is adjusted to 96.4% by mass, the content of the conductive auxiliary agent is adjusted to 1.4% by mass to 6.5% by mass, and / or the content of the binder is 1.4% by mass to 6.5% by mass. It is preferable to adjust to.
[負極]
負極は、負極活物質と、結着材と、集電体とを含むことが好ましい。
[Negative electrode]
The negative electrode preferably includes a negative electrode active material, a binder, and a current collector.
負極に含まれ得る負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な公知のものを用いることができる。このような負極活物質としては、特に限定されないが、例えば、黒鉛粉末、メソフェーズ炭素繊維、及びメソフェーズ小球体などの炭素材料;並びに金属、合金、酸化物及び窒化物が好ましい。これらは1種を単独で用いても又は2種以上を併用してもよい。 As the negative electrode active material that can be contained in the negative electrode, a known material that can electrochemically occlude and release lithium ions can be used. Such a negative electrode active material is not particularly limited, and for example, carbon materials such as graphite powder, mesophase carbon fiber, and mesophase microspheres; and metals, alloys, oxides, and nitrides are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
負極に含まれ得る結着材としては、負極活物質、負極に含まれ得る導電材、及び負極に含まれ得る集電体のうち少なくとも2つを結着できる公知のものを用いることができる。このような結着材としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシメチルセルロース、スチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス、アクリル系ラテックス及びポリフッ化ビニリデンが好ましい。これらは1種を単独で用いても又は2種以上を併用してもよい。 As the binder that can be included in the negative electrode, a known material that can bind at least two of the negative electrode active material, the conductive material that can be included in the negative electrode, and the current collector that can be included in the negative electrode can be used. Such a binder is not particularly limited, and for example, carboxymethyl cellulose, styrene-butadiene crosslinked rubber latex, acrylic latex, and polyvinylidene fluoride are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
負極に含まれ得る集電体としては、特に限定されないが、例えば、銅、ニッケル及びステンレスなどの金属箔;エキスパンドメタル;パンチメタル;発泡メタル;カーボンクロス;並びにカーボンペーパーが挙げられる。これらは1種を単独で用いても又は2種以上を併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a collector which can be contained in a negative electrode, For example, metal foil, such as copper, nickel, and stainless steel; Expand metal; Punch metal; Foam metal; Carbon cloth; These may be used alone or in combination of two or more.
吸着剤を負極に含有させる場合には、特に限定されないが、従来公知の方法を用いることができる。例えば、負極合剤層中に吸着剤を含有させる方法、又は負極の表面(負極合剤層または負極剤層の表面)に、吸着剤を含有する多孔質層を形成する方法が挙げられる。後者の方法の場合、吸着剤を含有する多孔質層は、上記の多層構造のセパレータについて説明された吸着剤を含有する多孔質層と同じ方法により形成することができ、その構成も、上記の多層構造のセパレータに係る吸着剤を含有する孔質層と同じ構成にすることができる。 Although it does not specifically limit when making adsorbent contain in a negative electrode, a conventionally well-known method can be used. For example, a method of containing an adsorbent in the negative electrode mixture layer or a method of forming a porous layer containing the adsorbent on the surface of the negative electrode (the surface of the negative electrode mixture layer or the negative electrode agent layer) can be mentioned. In the case of the latter method, the porous layer containing the adsorbent can be formed by the same method as the porous layer containing the adsorbent described for the separator having the multilayer structure, and the configuration thereof is also described above. It can be set as the same structure as the porous layer containing the adsorption agent concerning the separator of a multilayer structure.
負極が吸着剤を有する場合、負極における吸着剤の含有量は、その使用による効果を良好に確保する観点から、例えば、集電体を除く負極の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、1.5体積%以上であることが好ましく、2体積%以上であることがより好ましい。しかしながら、負極における吸着剤の量が多すぎると、電池のエネルギー密度の低下又は内部抵抗上昇の要因となり易い。よって、負極における吸着剤の含有量は、集電体を除く負極の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、25体積%以下であることが好ましく、15体積%以下であることがより好ましい。 In the case where the negative electrode has an adsorbent, the content of the adsorbent in the negative electrode is, for example, from the viewpoint of ensuring the effect of its use, for example, the total volume of the constituent components of the negative electrode excluding the current collector (the whole excluding the void portion) Product) is preferably 1.5% by volume or more, more preferably 2% by volume or more. However, if the amount of adsorbent in the negative electrode is too large, it tends to cause a decrease in battery energy density or an increase in internal resistance. Therefore, the content of the adsorbent in the negative electrode is preferably 25% by volume or less, and preferably 15% by volume or less, in the total volume of the components of the negative electrode excluding the current collector (total volume excluding the pores). It is more preferable.
また、負極に係る負極合剤層においては、負極合剤層が吸着剤を含有しない場合には、負極活物質の含有量を88質量%〜99質量%に調整し、かつ/又はバインダーの含有量を1質量%〜12質量%に調整することが好ましく、導電助剤を使用する場合には、導電助剤の含有量を0.5質量%〜6質量%に調整することが好ましい。 Moreover, in the negative mix layer concerning a negative electrode, when a negative mix layer does not contain adsorption agent, content of a negative electrode active material is adjusted to 88 mass%-99 mass%, and / or inclusion of a binder. The amount is preferably adjusted to 1% by mass to 12% by mass, and when a conductive auxiliary is used, the content of the conductive auxiliary is preferably adjusted to 0.5% by mass to 6% by mass.
一方で、負極合剤層が吸着剤を含有する場合、負極合剤層における吸着剤以外の成分の合計量を100質量%としたときに、負極活物質の含有量を68質量%〜98質量%に調整し、かつ/又はバインダーの含有量を0.8質量%〜11.8質量%に調整することが好ましく、導電助剤を使用する場合には、導電助剤の含有量を0.9質量%〜5.9質量%に調整することが好ましい。 On the other hand, when the negative electrode mixture layer contains an adsorbent, when the total amount of components other than the adsorbent in the negative electrode mixture layer is 100% by mass, the content of the negative electrode active material is 68% by mass to 98% by mass. % And / or the binder content is preferably adjusted to 0.8% to 11.8% by mass. When a conductive additive is used, the conductive auxiliary agent content is preferably set to 0.00%. It is preferable to adjust to 9 mass%-5.9 mass%.
[非水電解質]
非水電解質としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液(非水電解液)が使用される。リチウム塩としては、特に限定されず従来公知のものを用いることができる。このようなリチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiPF6(六フッ化リン酸リチウム)、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2CkF2k+1〔式中、kは1〜8の整数である〕、LiN(SO2CkF2k+1)2〔式中、kは1〜8の整数である〕、LiPFn(CkF2k+1)6−n〔式中、nは1〜5の整数であり、かつkは1〜8の整数である〕、LiPF4(C2O4)、及びLiPF2(C2O4)2が挙げられる。これらの中でも、LiPF6が好ましい。LiPF6を用いることにより、高温時においても電池特性及び安全性により優れる傾向にある。これらのリチウム塩は、1種を単独で用いても又は2種以上を併用してもよい。
[Nonaqueous electrolyte]
As the non-aqueous electrolyte, for example, a solution (non-aqueous electrolyte) in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited, and a conventionally known lithium salt can be used. Such a lithium salt is not particularly limited. For example, LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate), LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F 2k + 1 [wherein k is an integer of 1 to 8], LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [wherein k is an integer of 1 to 8], LiPF n (C k F 2k + 1 ) 6-n [wherein , N is an integer of 1 to 5 and k is an integer of 1 to 8], LiPF 4 (C 2 O 4 ), and LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 . Among these, LiPF 6 is preferable. By using LiPF 6 , the battery characteristics and safety tend to be superior even at high temperatures. These lithium salts may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
非水電解質に用いられる非水溶媒としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。このような非水溶媒としては、特に限定されないが、例えば、非プロトン性極性溶媒が好ましい。 It does not specifically limit as a non-aqueous solvent used for a non-aqueous electrolyte, A conventionally well-known thing can be used. Such a non-aqueous solvent is not particularly limited, but for example, an aprotic polar solvent is preferable.
非プロトン性極性溶媒としては、特に限定されないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、2,3−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート;γープチロラクトン及びγーバレロラクトンなどのラクトン;スルホランなどの環状スルホン;テトラヒドロフラン及びジオキサンなどの環状エーテル;エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロビルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート及びメチルトリフルオロエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;アセトニトリルなどのニトリル;ジメチルエーテルなどの鎖状エーテル;プロピオン酸メチルなどの鎖状カルボン酸エステル;並びにジメトキシエタンなどの鎖状エーテルカーボネート化合物が挙げられる。これらの1種を単独で用いても又は2種以上を併用してもよい。 The aprotic polar solvent is not particularly limited. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate. Cyclic carbonates such as trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate; lactones such as γ-ptyrolactone and γ-valerolactone; cyclic sulfones such as sulfolane; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate Chain carbonates such as boronate, dibutyl carbonate, ethylpropyl carbonate and methyl trifluoroethyl carbonate; nitriles such as acetonitrile; chain ethers such as dimethyl ether; chain carboxylic acid esters such as methyl propionate; and chains such as dimethoxyethane An ether carbonate compound is mentioned. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
非水電解質中のリチウム塩の濃度は、0.5mol/L〜6.0mol/Lであることが好ましい。3.0〜6.0mol/lの濃厚電解塩の非水電解質の場合、リチウム塩の濃度が上記範囲内であることにより、金属イオンの溶出を効果的に防ぐことができるため好ましい。非水電解液の低粘度化の観点から、非水電解質中のリチウム塩の濃度は、0.9mol/L〜1.25mol/Lであることが好ましい。リチウム塩の非水電解質中の濃度は目的に応じて選択することができる。 The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 mol / L to 6.0 mol / L. In the case of a non-aqueous electrolyte of a concentrated electrolytic salt of 3.0 to 6.0 mol / l, it is preferable that the elution of metal ions can be effectively prevented when the concentration of the lithium salt is within the above range. From the viewpoint of reducing the viscosity of the non-aqueous electrolyte, the concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.9 mol / L to 1.25 mol / L. The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte can be selected according to the purpose.
なお、非水電解質は、液体電解質であってもよく、固体電解質であってもよい。 The nonaqueous electrolyte may be a liquid electrolyte or a solid electrolyte.
吸着剤を非水電解質に含有させる場合、非水電解質における吸着剤の含有量は、その使用による効果を良好に確保する観点からは、非水電解質1mL当たり、5mg以上であることが好ましく、10mg以上であることがより好ましい。 When the adsorbent is contained in the non-aqueous electrolyte, the content of the adsorbent in the non-aqueous electrolyte is preferably 5 mg or more per 1 mL of the non-aqueous electrolyte from the viewpoint of ensuring a good effect due to its use. More preferably.
[非水電解質電池用塗料及び樹脂固形物]
非水電解質電池のために使用され、かつ上記で説明された吸着材を含有する塗料又は樹脂固形物も本発明の一態様である。
[Non-aqueous electrolyte battery paint and resin solid]
A paint or resin solid used for a nonaqueous electrolyte battery and containing the adsorbent described above is also an aspect of the present invention.
塗料は、電池の寿命特性又は安全性に影響する物質の吸着材に加えて、樹脂、分散剤、水、有機溶剤等の追加成分を含む液体塗料、又は吸着材に加えて樹脂等の造膜成分を含む粉末塗料でよい。塗料に含まれる樹脂としては、非水電解質電池の構成要素を形成するために上記で説明された各種の樹脂を使用してよい。塗料は、例えば、混合、撹拌、分散等の既知の方法により形成されることができる。 In addition to adsorbents of substances that affect battery life characteristics or safety, paints are liquid paints that contain additional components such as resins, dispersants, water, and organic solvents, or adsorbents and film formation of resins, etc. It may be a powder paint containing the components. As the resin contained in the paint, the various resins described above for forming the constituent elements of the nonaqueous electrolyte battery may be used. The paint can be formed by a known method such as mixing, stirring, and dispersion.
樹脂固形物は、電池の寿命特性又は安全性に影響する物質の吸着材に加えて、少なくとも1種の樹脂を含む。樹脂固形物に含まれる樹脂としては、非水電解質電池の構成要素を形成するために上記で説明された各種の樹脂を使用してよい。樹脂固形物は、例えば、混練、混合、押出、成形等の既知の方法により形成されることができる。 The resin solid material includes at least one resin in addition to an adsorbent of a substance that affects the life characteristics or safety of the battery. As the resin contained in the resin solid material, various resins described above may be used in order to form the constituent elements of the nonaqueous electrolyte battery. The resin solid can be formed by a known method such as kneading, mixing, extrusion, or molding.
[非水電解質電池の追加の構成、形態及び用途]
非水電解質電池は、電池構成材料内部、表面の全面又は一面に、非水電解質電池用無機粒子を含む吸着層又は非水電解質電池用無機粒子(第一の無機粒子)と第二の無機粒子の混合物を含む吸着層を備えることが好ましい。
[Additional configuration, form and use of nonaqueous electrolyte battery]
The non-aqueous electrolyte battery has an adsorption layer containing inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries, or inorganic particles for non-aqueous electrolyte batteries (first inorganic particles) and second inorganic particles inside or on the entire surface of the battery constituent material. It is preferable to provide an adsorption layer containing a mixture of
吸着層の配置と金属又はHF吸着能力の関係からは、非水電解質電池は、電池構成材料として正極、負極及びセパレータを含むことが好ましい。同様の観点から、吸着層は、少なくとも、セパレータの内部、正極とセパレータの対向面、及び負極とセパレータの対向面のいずれかに形成され、かつその形成された吸着層は、セパレータ内部の全体若しくはその一部、又は各対向面の全面若しくはその一部に形成されていることが好ましい。 From the relationship between the arrangement of the adsorption layer and the metal or HF adsorption capacity, the nonaqueous electrolyte battery preferably includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator as battery constituent materials. From the same viewpoint, the adsorption layer is formed on at least one of the inside of the separator, the opposing surface of the positive electrode and the separator, and the opposing surface of the negative electrode and the separator, and the formed adsorption layer is the entire inside of the separator or It is preferable to be formed on a part thereof, the entire surface of each facing surface, or a part thereof.
非水電解質電池において、正極及び負極は、セパレータを介して積層した積層体の形態で、又は積層体を更に巻回した電極巻回体の形態で、使用されることができる。 In the nonaqueous electrolyte battery, the positive electrode and the negative electrode can be used in the form of a laminated body laminated via a separator, or in the form of an electrode winding body obtained by further winding the laminated body.
非水電解質電池の形態としては、スチール缶、アルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(例えば、角筒形、円筒形など)などが挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体として使用して、非水電解質電池を形成することもできる。 Examples of the form of the nonaqueous electrolyte battery include a cylindrical shape using a steel can, an aluminum can, or the like as an outer can (for example, a rectangular tube shape, a cylindrical shape, etc.). In addition, a non-aqueous electrolyte battery can be formed by using a laminated film on which a metal is deposited as an exterior body.
非水電解質電池がリチウムイオン二次電池である場合には、正極、上記で説明された非水電解質用無機粒子を含有する吸着層、セパレータ、及び負極が、この順に積層されている積層体又はその捲回体と、非水電解質とが、リチウムイオン二次電池に含有されることが好ましい。このような順序でリチウムイオン二次電池の複数の構成要素を配列することによって、電池内でのリチウムイオンの移動を確保し、かつ電池の寿命特性又は安全性に影響する物質の吸着が顕著になる。無機粒子を含有する吸着層は、上記で説明された非水電解質電池用塗料及び樹脂固形物を用いて形成されるか、又は上記で説明された多層構造のセパレータの一部分として形成されることができる。 When the non-aqueous electrolyte battery is a lithium ion secondary battery, a positive electrode, a laminated body in which the adsorption layer containing the inorganic particles for non-aqueous electrolyte described above, a separator, and a negative electrode are laminated in this order or The wound body and the non-aqueous electrolyte are preferably contained in a lithium ion secondary battery. By arranging a plurality of components of the lithium ion secondary battery in such an order, the movement of lithium ions within the battery is ensured, and the adsorption of substances that affect the life characteristics or safety of the battery is remarkable. Become. The adsorption layer containing inorganic particles may be formed using the non-aqueous electrolyte battery paint and resin solid described above, or may be formed as a part of the multilayer separator described above. it can.
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に記載のない限り各種測定および評価は、室温23℃、1気圧、及び相対湿度50%の条件下で行った。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, various measurements and evaluations were performed under conditions of room temperature 23 ° C., 1 atm, and relative humidity 50%.
[実施例1]
<リン酸ジルコニウムの作製>
ハフニウム2%含有オキシ塩化ジルコニウム8水和物を水に溶解後、シュウ酸2水和物を溶解させた。ここで、ハフニウム2%含有オキシ塩化ジルコニウム8水和物とシュウ酸2水和物のモル比は、1:2.9であり、これらに対する水の重量割合は、4.5であった。この溶液を撹拌しながらリン酸を加え、8時間撹拌還流した。ここで、ハフニウム2%含有オキシ塩化ジルコニウム8水和物とリン酸のモル比は、1:2.1となるようにリン酸を添加した。冷却後、得られた沈殿物を水で洗浄した後、0.1NのLiOH水溶液に8時間浸漬し、乾燥することでリン酸ジルコニウムAを得た。得られたリン酸ジルコニウムAをボールミルで粉砕し、BET比表面積を10m2/gとした。このBET比表面積は、上記で説明されたBET2であり、窒素による吸着等温線からBET法(多点法、相対圧約0.1〜0.2の範囲の5点)によって測定された。
[Example 1]
<Preparation of zirconium phosphate>
After dissolving hafnium 2% -containing zirconium oxychloride octahydrate in water, oxalic acid dihydrate was dissolved. Here, the molar ratio of hafnium 2% -containing zirconium oxychloride octahydrate and oxalic acid dihydrate was 1: 2.9, and the weight ratio of water to these was 4.5. While this solution was stirred, phosphoric acid was added, and the mixture was stirred and refluxed for 8 hours. Here, phosphoric acid was added so that the molar ratio of hafnium-containing zirconium oxychloride octahydrate to phosphoric acid was 1: 2.1. After cooling, the resulting precipitate was washed with water, immersed in a 0.1N LiOH aqueous solution for 8 hours, and dried to obtain zirconium phosphate A. The obtained zirconium phosphate A was pulverized with a ball mill to have a BET specific surface area of 10 m 2 / g. This BET specific surface area is BET2 described above, and was measured by the BET method (multipoint method, 5 points in the range of relative pressure of about 0.1 to 0.2) from the adsorption isotherm by nitrogen.
<X線回折測定>
得られたリン酸ジルコニウムAについて、X線回折装置(ブルカー社製D2 PHASER)を用いて、Cu−Kα線を用いて、加速電圧30kV、管電流10mA、発散スリット1mm、ソラースリット4°、エアスキャッタースクリーン1mm、Kβフィルター0.5mm、計数時間0.15秒、0.02°ステップ、及び測定範囲5°〜40°の条件下で粉末X線回折測定を行った。なお、X線回折装置の補正には標準シリコン粉末を用いた。得られた回折パターンから13°(2θ)付近に(002)面由来の回折ピークが見られ、層状のリン酸ジルコニウムの構造であることを確認した。また、(002)面の平均面間隔は、0.7nmであった。
<X-ray diffraction measurement>
For the obtained zirconium phosphate A, using an X-ray diffractometer (D2 PHASER manufactured by Bruker), using Cu-Kα rays, acceleration voltage 30 kV, tube current 10 mA, diverging slit 1 mm, solar slit 4 °, air Powder X-ray diffraction measurement was performed under the conditions of a scatter screen of 1 mm, a Kβ filter of 0.5 mm, a counting time of 0.15 seconds, a 0.02 ° step, and a measurement range of 5 ° to 40 °. Standard silicon powder was used for correction of the X-ray diffractometer. From the obtained diffraction pattern, a diffraction peak derived from the (002) plane was observed in the vicinity of 13 ° (2θ), and it was confirmed that the structure was a layered zirconium phosphate. Further, the average spacing between the (002) planes was 0.7 nm.
<表面修飾>
作製したリン酸ジルコニウムAを100質量部と、オクタデシルホスホン酸(ODPA、同仁化学研究所製)を2質量部とを、THFを混ぜて12時間撹拌した。その後、混合物からTHFを揮発させ除去した。更に、乾燥物を120℃で1時間真空乾燥して、無機粒子を得た。
<Surface modification>
100 parts by mass of the produced zirconium phosphate A and 2 parts by mass of octadecylphosphonic acid (ODPA, manufactured by Dojindo Laboratories) were mixed with THF and stirred for 12 hours. Thereafter, THF was volatilized and removed from the mixture. Furthermore, the dried product was vacuum-dried at 120 ° C. for 1 hour to obtain inorganic particles.
また、水蒸気及び窒素による吸着等温線から、BET法(多点法、相対圧約0.1〜0.2の範囲の5点)によって、無機粒子のBET1及びBET2を算出した。BET1は8.2m2/gと算出され、BET2は10.2m2/gと算出された。よって、BET1/BET2の値は0.8と算出された。 In addition, BET1 and BET2 of the inorganic particles were calculated from the adsorption isotherm by water vapor and nitrogen by the BET method (multipoint method, 5 points in the range of relative pressure of about 0.1 to 0.2). BET1 was calculated as 8.2 m 2 / g, and BET2 was calculated as 10.2 m 2 / g. Therefore, the value of BET1 / BET2 was calculated as 0.8.
<セパレータの作製>
Mv700,000のホモポリマーのポリエチレン47.5質量部と、Mv250,000のホモポリマーのポリエチレン47.5質量部と、Mv400,000のホモポリマーのポリプロピレン5質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドして、ポリオレフィン樹脂混合物を得た。得られたポリオレフィン樹脂混合物99質量%に対して、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量%添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリオレフィン樹脂組成物を得た。
<Preparation of separator>
Using a tumbler blender, 47.5 parts by mass of Mv 700,000 homopolymer polyethylene, 47.5 parts by mass of Mv 250,000 homopolymer polyethylene, and 5 parts by mass of Mv 400,000 homopolymer polypropylene were dried using a tumbler blender. Blended to obtain a polyolefin resin mixture. 1% by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant is added to 99% by mass of the obtained polyolefin resin mixture. Then, a polyolefin resin composition was obtained by dry blending again using a tumbler blender.
得られたポリオレフィン樹脂組成物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また流動パラフィン(37.78℃における動粘度:7.59×10−5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。二軸押出機で溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィン量比が66質量%(樹脂組成物濃度が34%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpm、及び吐出量12kg/hであった。 The obtained polyolefin resin composition was substituted with nitrogen and then fed to a twin-screw extruder by a feeder under a nitrogen atmosphere. Further, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C .: 7.59 × 10 −5 m 2 / s) was injected into the extruder cylinder by a plunger pump. The feeder and the pump were adjusted so that the liquid paraffin content ratio in the total mixture to be extruded was 66 mass% (resin composition concentration was 34%). The melt kneading conditions were a set temperature of 200 ° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a discharge rate of 12 kg / h.
続いて、溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度25℃に制御された冷却ロール上に押出しキャストすることにより、厚み1600μmのゲルシートを得た。次に、得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行った。設定延伸条件は、MD倍率7.0倍、TD倍率6.1倍、及び設定温度123℃であった。次に、二軸延伸後のゲルシートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に充分に浸漬して流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。最後に、乾燥後のゲルシートをTDテンターに導き、延伸及び熱緩和を行って、ポリオレフィン微多孔膜を得た。延伸温度は125℃であり、熱緩和温度は133℃であり、TD最大倍率は1.65倍であり、かつ緩和率は0.9であった。得られたポリオレフィン微多孔膜は、厚みが12μmであり、かつ空孔率が40%であった。 Subsequently, the melt-kneaded product was extruded and cast on a cooling roll controlled at a surface temperature of 25 ° C. through a T-die, to obtain a gel sheet having a thickness of 1600 μm. Next, the obtained gel sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine, and biaxial stretching was performed. The set stretching conditions were an MD magnification of 7.0 times, a TD magnification of 6.1 times, and a preset temperature of 123 ° C. Next, the biaxially stretched gel sheet was introduced into a methyl ethyl ketone bath and sufficiently immersed in methyl ethyl ketone to extract and remove liquid paraffin, and then methyl ethyl ketone was removed by drying. Finally, the dried gel sheet was guided to a TD tenter, and stretched and thermally relaxed to obtain a polyolefin microporous membrane. The stretching temperature was 125 ° C., the thermal relaxation temperature was 133 ° C., the TD maximum magnification was 1.65 times, and the relaxation rate was 0.9. The resulting polyolefin microporous membrane had a thickness of 12 μm and a porosity of 40%.
また、イオン交換水100質量部中に、リン酸ジルコニウムAの表面修飾により得られた無機粒子を29質量部と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製SNディスパーサント5468)0.29質量部とを混合した。混合後、ビーズミル処理を行い、平均粒径(D50)を1.5μmに調整し、分散液を得た。さらに、得られた分散液100質量部に対して、バインダーとしてアクリルラテックス懸濁液(固形分濃度40%、平均粒子径150nm)2.2質量部を混合して均一な多孔質層形成用組成物を調製した。なお、上記の分散液における無機粒子の平均粒子径は、レーザー式粒度分布測定装置(日機装(株)製マイクロトラックMT3300EX)を用いて粒径分布を測定し、体積累積頻度が50%となる粒径を平均二次粒子径(μm)とした。また、樹脂製ラテックスバインダーの平均粒径は、光散乱法による粒径測定装置(LEED&NORTHRUP社製MICROTRACTMUPA150)を用い、体積平均粒子径(nm)を測定し、平均粒子径として求めた。 Further, in 100 parts by mass of ion-exchanged water, 29 parts by mass of inorganic particles obtained by surface modification of zirconium phosphate A, 0.29 parts by mass of an ammonium polycarboxylate aqueous solution (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco), Were mixed. After mixing, a bead mill treatment was performed to adjust the average particle size (D50) to 1.5 μm to obtain a dispersion. Further, 2.2 parts by mass of an acrylic latex suspension (solid concentration: 40%, average particle size: 150 nm) as a binder is mixed with 100 parts by mass of the obtained dispersion, thereby forming a uniform porous layer forming composition. A product was prepared. The average particle size of the inorganic particles in the above dispersion is a particle whose particle size distribution is 50% by measuring the particle size distribution using a laser particle size distribution measuring device (Microtrack MT3300EX manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The diameter was the average secondary particle diameter (μm). Moreover, the average particle diameter of the resin latex binder was determined as the average particle diameter by measuring the volume average particle diameter (nm) using a particle size measuring apparatus (LEC & TRATCHUPA 150 manufactured by LEED & NORTHRUP) using a light scattering method.
次に、上記ポリオレフィン微多孔膜の表面にマイクログラビアコーターを用いて上記多孔質層形成用組成物を塗布し、60℃で乾燥して水を除去し、ポリオレフィン微多孔膜上に厚さ5μmの表面修飾したリン酸ジルコニウムA含有無機粒子を含む多孔質層を配置し、表面修飾したリン酸ジルコニウムA含有無機粒子を含む多層構造のセパレータを得た。なお、このセパレータの、表面修飾したリン酸ジルコニウムA含有無機粒子を含む多孔質層におけるリン酸ジルコニウムの体積割合は、97体積%であった。 Next, the composition for forming a porous layer is applied to the surface of the polyolefin microporous film using a micro gravure coater, dried at 60 ° C. to remove water, and 5 μm thick on the polyolefin microporous film. A porous layer containing surface-modified zirconium phosphate A-containing inorganic particles was disposed to obtain a multilayer separator including surface-modified zirconium phosphate A-containing inorganic particles. In addition, the volume ratio of the zirconium phosphate in the porous layer containing the surface-modified zirconium phosphate A-containing inorganic particles of this separator was 97% by volume.
<正極の作製>
正極活物質としてLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2と、導電助剤としてアセチレンブラックの粉末と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン溶液とを固形分比で93.9:3.3:2.8の質量比で混合した。得られた混合物に、分散溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンを固形分35質量%となるように投入して更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ10μmのアルミニウム箔の両面に塗布した。この時、アルミニウム箔の一部が露出するようにした。その後、溶剤を乾燥除去し、ロールプレスで圧延した。圧延後の試料を塗布部の大きさが30mm×50mmであり、かつアルミニウム箔の露出部を含むように裁断し、更に、電流を取り出すためのアルミニウム製リード片をアルミニウム箔の露出部に溶接して正極を得た。
<Preparation of positive electrode>
93.9: 3.3: Solid content ratio of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as a positive electrode active material, acetylene black powder as a conductive additive, and a polyvinylidene fluoride solution as a binder. Mixed at a mass ratio of 2.8. To the obtained mixture, N-methyl-2-pyrrolidone as a dispersion solvent was added so as to have a solid content of 35% by mass and further mixed to prepare a slurry solution. This slurry solution was applied to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 10 μm. At this time, a part of the aluminum foil was exposed. Then, the solvent was removed by drying and rolled with a roll press. The rolled sample is cut so that the size of the coated part is 30 mm × 50 mm and includes the exposed part of the aluminum foil, and an aluminum lead piece for taking out the current is welded to the exposed part of the aluminum foil. Thus, a positive electrode was obtained.
<負極の作製>
負極活物質としてグラファイト粉末と、バインダーとしてスチレンブタジエンゴム及びカルボキシメチルセルロース水溶液とを、97.5:1.5:1.0の固形分質量比で混合した。得られた混合物を、固形分濃度が45質量%となるように、分散溶媒としての水に添加して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ10μmの銅箔の片面及び両面に塗布した。この時、銅箔の一部が露出するようにした。その後、溶剤を乾燥除去し、ロールプレスで圧延した。圧延後の試料を塗布部の大きさが32mm×52mmであり、かつ銅箔の露出部を含むように裁断し、更に、電流を取り出すためのニッケル製リード片を銅箔の露出部に溶接して負極を得た。
<Production of negative electrode>
Graphite powder as a negative electrode active material and styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose aqueous solution as a binder were mixed at a solid content mass ratio of 97.5: 1.5: 1.0. The obtained mixture was added to water as a dispersion solvent so that the solid content concentration was 45% by mass to prepare a slurry-like solution. This slurry solution was applied to one and both sides of a 10 μm thick copper foil. At this time, a part of the copper foil was exposed. Then, the solvent was removed by drying and rolled with a roll press. The sample after rolling is cut so that the size of the coated part is 32 mm × 52 mm and includes the exposed part of the copper foil, and a nickel lead piece for taking out the current is welded to the exposed part of the copper foil. Thus, a negative electrode was obtained.
<非水電解質の作製>
アルゴンガス雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比1:2で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して、非水電解質(非水電解液)を得た。
<Preparation of nonaqueous electrolyte>
In an argon gas atmosphere, LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1: 2 so as to be 1 mol / L, and a non-aqueous electrolyte ( A non-aqueous electrolyte solution was obtained.
<非水電解質電池の作製>
上記正極と上記負極とを、上記セパレータを介在させつつ重ね合わせて積層電極体とした。なお、セパレータは、層状のケイ酸カルシウム水和物含む多孔質層が正極に対向するように配置した。この積層電極体を80×60mmのアルミニウムラミネート外装体内に挿入した。次に、上記非水電解質(非水電解液)を外装体内に注入し、その後、外装体の開口部を封止して、積層電極体を内部に有する非水電解質電池(リチウムイオン二次電池)を作製した。得られた非水電解質電池の定格容量は90mAhであった。
<Production of nonaqueous electrolyte battery>
The positive electrode and the negative electrode were overlapped with the separator interposed therebetween to obtain a laminated electrode body. In addition, the separator was arrange | positioned so that the porous layer containing layered calcium silicate hydrate might oppose a positive electrode. This laminated electrode body was inserted into an aluminum laminate outer package of 80 × 60 mm. Next, the nonaqueous electrolyte (nonaqueous electrolyte) is injected into the exterior body, and then the opening of the exterior body is sealed, and the nonaqueous electrolyte battery (lithium ion secondary battery) having the laminated electrode body inside ) Was produced. The rated capacity of the obtained nonaqueous electrolyte battery was 90 mAh.
<金属吸着能力の測定>
(1)Mn吸着能力の測定
アルゴンガス雰囲気下で、上記非水電解質電池に用いた非水電解質に、トリフルオロメタンスルホン酸マンガン〔Mn(CF3SO3)2〕を、Mnの濃度が5ppmとなるように溶解した。アルゴンガス雰囲気下で、このMnを溶解した非水電解質100質量部と、表面修飾したリン酸ジルコニウムA0.035質量部とをポリプロピレン製の密閉容器に入れ、バリアブルミックスローターVMR−5R(アズワン社製)を用いて23℃の雰囲気下で、100rpmで6時間に亘って振とう撹拌した。その後、孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターでろ過した。このろ液中のMnの濃度(Mx)(単位:ppm)を測定し、以下の式から、吸着率(Ax)(単位:%)を算出した。
Ax=〔(5−Mx)/5〕×100
<Measurement of metal adsorption capacity>
(1) Measurement of Mn adsorption capacity Under an argon gas atmosphere, manganese trifluoromethanesulfonate [Mn (CF 3 SO 3 ) 2 ] was added to the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte battery, and the Mn concentration was 5 ppm. It dissolved so that it might become. Under an argon gas atmosphere, 100 parts by mass of this non-aqueous electrolyte in which Mn was dissolved and 0.035 parts by mass of surface-modified zirconium phosphate A were placed in a polypropylene sealed container, and a variable mix rotor VMR-5R (manufactured by ASONE Co., Ltd.). ) And agitation with shaking at 100 rpm for 6 hours in an atmosphere of 23 ° C. Then, it filtered with the membrane filter made from PTFE with the hole diameter of 0.2 micrometer. The Mn concentration (Mx) (unit: ppm) in this filtrate was measured, and the adsorption rate (Ax) (unit:%) was calculated from the following equation.
Ax = [(5-Mx) / 5] × 100
(2)Fe吸着能力の測定
トリフルオロメタンスルホン酸マンガンの代わりにトリフルオロメタンスルホン酸鉄(II)〔Fe(CF3SO3)2〕を用いたこと以外は、上記のMn吸着能力の測定と同様にして、Fe吸着率を算出した。
(2) Measurement of Fe adsorption ability The same as the measurement of Mn adsorption ability described above, except that iron (II) trifluoromethanesulfonate [Fe (CF 3 SO 3 ) 2 ] was used instead of manganese trifluoromethanesulfonate. Thus, the Fe adsorption rate was calculated.
なお、Mnの濃度の測定は、ICP発光分光分析(ICP発光分光分析装置:Optima8300(パーキンエルマー社製))にて測定した。なお、測定試料の前処理には酸分解(マイクロウェーブ法)を行った。 In addition, the measurement of the density | concentration of Mn was measured by ICP emission-spectral-analysis (ICP emission-spectral-analysis apparatus: Optima8300 (made by Perkin Elmer)). In addition, acid decomposition (microwave method) was performed for the pretreatment of the measurement sample.
<HF吸着能力の評価>
アルゴンガス雰囲気下で、上記非水電解質電池に用いた非水電解質に、蒸留水を添加後、23℃で2週間保存し、HFを800ppm含む非水電解質を調製した。この非水電解質100質量部と、表面修飾したリン酸ジルコニウムA8質量部とをポリプロピレン製の密閉容器に入れ、23℃で5分振とう撹拌した。その後、孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターでろ過した。このろ液中のフッ化物イオン濃度をイオンクロマト分析で定量し、HF濃度を算出し、HF濃度が10ppm未満であったものをHF吸着能:「有」、10ppm以上であったものをHF吸着能:「無」とした。
<Evaluation of HF adsorption capacity>
In an argon gas atmosphere, distilled water was added to the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte battery, and then stored at 23 ° C. for 2 weeks to prepare a non-aqueous electrolyte containing 800 ppm of HF. 100 parts by mass of this non-aqueous electrolyte and 8 parts by mass of surface-modified zirconium phosphate A were placed in a polypropylene sealed container, and stirred at 23 ° C. for 5 minutes with shaking. Then, it filtered with the membrane filter made from PTFE with the hole diameter of 0.2 micrometer. Fluoride ion concentration in this filtrate is quantified by ion chromatography analysis, HF concentration is calculated, HF concentration is less than 10 ppm, HF adsorption ability: “Yes”, HF adsorption ability is 10 ppm or more Noh: “No”.
<寿命特性の評価>
・初期充放電
得られた非水電解質二次電池(以下、単に「電池」ともいう。)を、25℃に設定した恒温槽(二葉科学社製、恒温槽PLM−73S)に収容し、充放電装置(アスカ電子(株)製、充放電装置ACD−01)に接続した。次いで、その電池を0.05Cの定電流で充電し、4.35Vに到達した後、4.35Vの定電圧で2時間充電し、0.2Cの定電流で3.0Vまで放電した。なお、1Cとは電池が1時間で放電される電流値である。
<Evaluation of life characteristics>
-Initial charging / discharging The obtained non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also simply referred to as "battery") is accommodated in a thermostatic bath (manufactured by Futaba Kagaku, PLM-73S, manufactured by Futaba Kagaku) and charged. It connected to the discharge device (ASKA Electronics Co., Ltd. charge / discharge device ACD-01). Next, the battery was charged at a constant current of 0.05 C, reached 4.35 V, charged for 2 hours at a constant voltage of 4.35 V, and discharged to 3.0 V at a constant current of 0.2 C. 1C is a current value at which the battery is discharged in one hour.
・サイクル試験
上記初期充電後の電池を、50℃に設定した恒温槽(二葉科学社製、恒温槽PLM−73S)に収容し、充放電装置(アスカ電子(株)製、充放電装置ACD−01)に接続した。次いで、その電池を1Cの定電流で4.35Vまで充電し、4.35Vに到達した後、4.35Vの定電圧で1時間充電し、1Cの定電流で3.0Vまで放電した。この一連の充放電を1サイクルとし、更に99サイクル充放電を行った。この時、放電容量維持率と微短絡の有無について評価した。なお、微短絡の有無については、1サイクル目から100サイクル目までの間で、充電容量が定格容量の2倍以上となった場合を、微短絡の有無:「有」とし、2倍未満であった場合を、微短絡の有無:「無」として評価した。また、サイクル試験の前後にアルキメデス法を用いて電池内のガス発生量を測定した。下記比較例1に記載の電池を基準とし、比較例1の電池よりもガス発生量が少なかったものを「○」、同等以上に多かったものを「×」として評価した。
-Cycle test The battery after the initial charge is accommodated in a thermostatic chamber (manufactured by Futaba Kagaku Co., Ltd., thermostatic chamber PLM-73S) set to 50 ° C, and a charge / discharge device (manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd., charge / discharge device ACD-). 01). Next, the battery was charged to 4.35V with a constant current of 1C, reached 4.35V, charged for 1 hour with a constant voltage of 4.35V, and discharged to 3.0V with a constant current of 1C. This series of charging / discharging was made into 1 cycle, and also 99 cycles charging / discharging was performed. At this time, the discharge capacity retention rate and the presence or absence of a slight short circuit were evaluated. In addition, about the presence or absence of a fine short-circuit, when the charge capacity becomes more than twice the rated capacity between the first cycle and the 100th cycle, the presence or absence of fine short-circuit: “Yes” is less than twice The case where there existed was evaluated as the presence or absence of a fine short circuit: "None". In addition, the amount of gas generated in the battery was measured using the Archimedes method before and after the cycle test. Based on the battery described in Comparative Example 1 below, the case where the gas generation amount was smaller than that of the battery of Comparative Example 1 was evaluated as “◯”, and the case where the amount of gas generation was more than equivalent was evaluated as “X”.
[実施例2〜8]
表面修飾剤を変えたこと以外は、実施例1と同様にして、リン酸ジルコニウムAの表面修飾を行い、無機粒子を得た。また、実施例1と同様に測定、評価を行った。
[Examples 2 to 8]
Except for changing the surface modifier, the surface modification of zirconium phosphate A was performed in the same manner as in Example 1 to obtain inorganic particles. Further, measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[実施例9]
実施例1と同様に、イオン交換水と、実施例1で記した表面修飾したリン酸ジルコニウムAと、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製SNディスパーサント5468)と、を混合した。その後、実施例9では、ビーズミル処理によって、平均粒径(D50)を1.0μmに調整し、分散液を得た。それ以外は、実施例1と同様に測定、評価を行った。
[Example 9]
In the same manner as in Example 1, ion-exchanged water, surface-modified zirconium phosphate A described in Example 1, and an aqueous solution of ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) were mixed. Thereafter, in Example 9, the average particle size (D50) was adjusted to 1.0 μm by bead mill treatment to obtain a dispersion. Other than that, it measured and evaluated similarly to Example 1. FIG.
[実施例10]
表面修飾を行わずに、リン酸ジルコニウムAを600℃で3時間マッフル炉にて焼成し、実施例1と同様に測定、評価を行った。
[Example 10]
Without surface modification, zirconium phosphate A was baked in a muffle furnace at 600 ° C. for 3 hours, and measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1.
[実施例11]
表面修飾を行わずに、実施例1と同様に測定、評価を行った。
[Example 11]
Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 without performing surface modification.
[実施例12]
実施例1と同様に、イオン交換水と、表面修飾を行なっていない実施例1で記したリン酸ジルコニウムAと、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製SNディスパーサント5468)と、を混合した。実施例12では、ビーズミル処理によって、表面修飾を行なっていないリン酸ジルコニウムAの平均粒径(D50)を0.3μmに調整し、分散液を得た。それ以外は、実施例1と同様に測定、評価を行った。
[Example 12]
In the same manner as in Example 1, ion-exchanged water, zirconium phosphate A described in Example 1 that was not subjected to surface modification, and an aqueous ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) were mixed. In Example 12, the average particle diameter (D50) of zirconium phosphate A that was not subjected to surface modification was adjusted to 0.3 μm by bead mill treatment to obtain a dispersion. Other than that, it measured and evaluated similarly to Example 1. FIG.
[比較例1]
無機粒子として、ケイ酸アルミニウム(Al2O3・2SiO2)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、ケイ酸アルミニウムを含む多層構造のセパレータを得た。なお、このセパレータの、ケイ酸アルミニウムを含む多孔質層におけるケイ酸アルミニウムの体積割合は、97体積%であった。また、実施例1と同様の方法で、金属吸着能力の測定、HF吸着能力評価及び寿命特性評価を行った。
[Comparative Example 1]
A separator having a multilayer structure containing aluminum silicate was obtained in the same manner as in Example 1 except that aluminum silicate (Al 2 O 3 .2SiO 2 ) was used as the inorganic particles. In addition, the volume ratio of the aluminum silicate in the porous layer containing this aluminum silicate of this separator was 97 volume%. Further, in the same manner as in Example 1, measurement of metal adsorption capacity, evaluation of HF adsorption capacity and evaluation of life characteristics were performed.
結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
実施例1〜12に記載のリン酸ジルコニウムA含有無機粒子は、金属吸着能力は、Mn吸着率:23〜34%と良好な吸着特性を示した。また、これらの無機粒子は、HF吸着能が「有」と判定された。この無機粒子を含むセパレータを備えた電池の寿命特性も良好であり、微短絡は「無」と判定され、高い放電容量維持率を示した。また、実施例1〜9に記載の表面修飾したリン酸ジルコニウムAを用いた電池は、放電容量維持率との両立の難しい電池内部のガス発生量も「○」と判定された。また、実施例10も電池内部のガス発生量は「○」と判定された。一方、比較例1に記載のケイ酸アルミニウムは、金属吸着能力はMn吸着率:0%であり、HF吸着能は「無」と判定され、この無機粒子を含むセパレータを備えた電池の寿命特性は、放電容量維持率は5%であり、ガス発生量は「×」と判定された。 The zirconium phosphate A-containing inorganic particles described in Examples 1 to 12 showed good adsorption characteristics such that the metal adsorption capacity was Mn adsorption rate: 23 to 34%. Moreover, these inorganic particles were determined to have “HF” adsorbing ability for HF. The battery provided with the separator containing the inorganic particles also had good life characteristics, and the short-circuit was determined to be “none”, indicating a high discharge capacity retention rate. Further, in the battery using the surface-modified zirconium phosphate A described in Examples 1 to 9, the amount of gas generated inside the battery, which is difficult to be compatible with the discharge capacity maintenance rate, was also determined as “◯”. In Example 10 as well, the amount of gas generated inside the battery was determined to be “◯”. On the other hand, the aluminum silicate described in Comparative Example 1 has a metal adsorption capacity of Mn adsorption rate: 0%, an HF adsorption capacity of “no”, and a life characteristic of a battery equipped with a separator containing these inorganic particles. The discharge capacity retention rate was 5%, and the gas generation amount was determined to be “x”.
本実施形態に係る非水電解質二次電池は、各種民生用機器用電源、自動車用電源等に利用されることができる。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment can be used for various consumer equipment power supplies, automobile power supplies, and the like.
Claims (12)
親水性パラメーターA=BET1/BET2
{式中、BET1は、前記無機粒子に水蒸気を吸着させて測定される吸着等温線から、BET法を用いて算出された前記無機粒子の比表面積を意味し、BET2は、前記無機粒子に窒素を吸着させて測定される吸着等温線から、BET法を用いて算出された前記無機粒子の比表面積を意味する。}
で定義される前記無機粒子の親水性パラメーターAが、0.65より大きく2.0以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解質電池用無機粒子。 Following formula:
Hydrophilic parameter A = BET1 / BET2
{In the formula, BET1 means the specific surface area of the inorganic particles calculated using the BET method from the adsorption isotherm measured by adsorbing water vapor to the inorganic particles, and BET2 is nitrogen in the inorganic particles. It means the specific surface area of the inorganic particles calculated using the BET method from the adsorption isotherm measured by adsorbing. }
The inorganic particle for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrophilic parameter A of the inorganic particle defined by (1) is greater than 0.65 and not more than 2.0.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111416148A (en) * | 2020-03-06 | 2020-07-14 | 湖南科技大学 | Composite solid polymer electrolyte doped with modified nano-silica particles and preparation method thereof |
CN113422157A (en) * | 2021-06-02 | 2021-09-21 | 西南大学 | Ceramic fiber diaphragm for improving cycle stability of nickel anode and application of battery |
CN114256503A (en) * | 2021-11-11 | 2022-03-29 | 长春工业大学 | Preparation method of solid electrolyte LLCO with novel structure |
CN115548575A (en) * | 2022-09-22 | 2022-12-30 | 吉林大学 | Baking-free all-inorganic lithium ion battery diaphragm and preparation method thereof |
WO2023120048A1 (en) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Positive electrode for secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery |
CN116504922A (en) * | 2023-06-19 | 2023-07-28 | 蔚来电池科技(安徽)有限公司 | Positive electrode sheet, electrochemical device, and electricity consumption device |
WO2024203327A1 (en) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | 株式会社村田製作所 | Secondary battery and battery pack |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004134236A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | Non-aqueous secondary battery |
WO2007074729A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Toda Kogyo Corporation | Hydrotalcite particles, resin stabilizers comprising the same, halogen-containing resin compositions, and anion scavengers comprising the particles |
WO2016194995A1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | 東亞合成株式会社 | Ion scavenger for lithium ion secondary cell, liquid electrolyte, separator, and lithium ion secondary cell |
-
2017
- 2017-05-26 JP JP2017104690A patent/JP6891045B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004134236A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | Non-aqueous secondary battery |
WO2007074729A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Toda Kogyo Corporation | Hydrotalcite particles, resin stabilizers comprising the same, halogen-containing resin compositions, and anion scavengers comprising the particles |
WO2016194995A1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | 東亞合成株式会社 | Ion scavenger for lithium ion secondary cell, liquid electrolyte, separator, and lithium ion secondary cell |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111416148A (en) * | 2020-03-06 | 2020-07-14 | 湖南科技大学 | Composite solid polymer electrolyte doped with modified nano-silica particles and preparation method thereof |
CN113422157A (en) * | 2021-06-02 | 2021-09-21 | 西南大学 | Ceramic fiber diaphragm for improving cycle stability of nickel anode and application of battery |
CN114256503A (en) * | 2021-11-11 | 2022-03-29 | 长春工业大学 | Preparation method of solid electrolyte LLCO with novel structure |
WO2023120048A1 (en) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Positive electrode for secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery |
CN115548575A (en) * | 2022-09-22 | 2022-12-30 | 吉林大学 | Baking-free all-inorganic lithium ion battery diaphragm and preparation method thereof |
CN115548575B (en) * | 2022-09-22 | 2024-04-12 | 吉林大学 | Baking-free all-inorganic lithium ion battery diaphragm and preparation method thereof |
WO2024203327A1 (en) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | 株式会社村田製作所 | Secondary battery and battery pack |
CN116504922A (en) * | 2023-06-19 | 2023-07-28 | 蔚来电池科技(安徽)有限公司 | Positive electrode sheet, electrochemical device, and electricity consumption device |
CN116504922B (en) * | 2023-06-19 | 2023-09-22 | 蔚来电池科技(安徽)有限公司 | Positive electrode sheet, electrochemical device, and electricity consumption device |
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