JP2019046688A - Method for manufacturing lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

To provide a method for manufacturing a lithium ion secondary battery in which an amount of aluminum depositing on a negative electrode is reduced.SOLUTION: A method for manufacturing a lithium ion secondary battery comprises the step of performing an initial charging operation from a positive electrode potential Vat time of starting to initially charge the lithium ion secondary battery through a positive electrode potential Vto a positive electrode final potential Vunder a particular condition, provided that the lithium ion secondary battery comprises: a positive electrode plate including positive electrode collector foil made of aluminum, and a positive electrode active material layer formed on a surface of the positive electrode collector foil; a negative electrode plate including negative electrode collector foil and a negative electrode active material layer formed on a surface of the negative electrode collector foil; a separator; and an electrolyte solution containing a lithium salt selected from lithium salts given by the general formula (1) and general formula (2). In the lithium ion secondary battery, a positive electrode uncoated part is present on the surface of the positive electrode collector foil, where the positive electrode active material layer is not formed; the positive and negative electrode plates are opposed to each other through the separator; and the positive electrode uncoated part is opposed to an end portion of the negative electrode active material layer.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a lithium ion secondary battery.

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

また、電解液に用いられる有機溶媒には、電解質を好適に溶解させるために、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の比誘電率及び双極子モーメントの高い有機溶媒を約30体積%以上で混合して用いるのが一般的である。   In addition, in order to dissolve the electrolyte suitably, an organic solvent having a high dielectric constant and high dipole moment, such as ethylene carbonate and propylene carbonate, is used as a mixture in an amount of about 30% by volume or more in the organic solvent used for the electrolytic solution. Is common.

また、多数の文献で報告されているように、リチウムイオン二次電池の正極における集電体には、アルミニウム製の金属箔を用いるのが一般的である。   In addition, as reported in many documents, it is general to use a metal foil made of aluminum as a current collector in a positive electrode of a lithium ion secondary battery.

実際に、特許文献1には、エチレンカーボネートを33体積%含む混合有機溶媒を用い、かつ、LiPFを1mol/Lの濃度で含む電解液と、アルミニウム製の正極集電箔を用いた正極とを備えたリチウムイオン二次電池が開示されている。 In fact, Patent Document 1 uses a mixed organic solvent containing 33% by volume of ethylene carbonate, and an electrolyte containing LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L, and a positive electrode using a positive electrode current collector foil made of aluminum. SUMMARY A lithium ion secondary battery is disclosed.

最近になって、特許文献2により、電解質としての金属塩を高濃度で含む電解液及び当該電解液を具備するリチウムイオン二次電池が報告され、当該電解液は、低濃度の電解液と比較して、アルミニウムの腐食を好適に抑制し得ることも報告されている(実施例A、比較例A、評価例Aなどを参照。)。   Recently, Patent Document 2 reports an electrolytic solution containing a metal salt as an electrolyte at a high concentration and a lithium ion secondary battery equipped with the electrolytic solution, and the electrolytic solution is compared with a low concentration electrolytic solution. It has also been reported that the corrosion of aluminum can be suitably suppressed (see Example A, Comparative Example A, Evaluation Example A, etc.).

また、リチウムイオン二次電池は、正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータとを備え、前記正極板及び前記負極板はセパレータを挟んで対面しているのが一般的であり、さらに、前記正極集電箔の表面に前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部と、負極活物質層の端部とが対面している状態とされるのも一般的である。
負極活物質層の端部にはリチウムイオンが集中する傾向があり、そして、リチウムイオンの集中により、金属リチウムが析出する懸念があるものの、放出可能なリチウムイオンを有さない正極未塗工部と、負極活物質層の端部とが対面している状態とすることで、負極活物質層の端部へのリチウムイオンの集中を抑制し、金属リチウムの析出を抑制することができるからである。
Further, a lithium ion secondary battery comprises a positive electrode plate comprising a positive electrode current collector foil and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, a negative electrode current collector foil and the surface of the negative electrode current collector foil. A negative electrode plate comprising the formed negative electrode active material layer, and a separator, the positive electrode plate and the negative electrode plate generally face each other with the separator interposed therebetween, and further, the positive electrode current collector foil It is also common that the positive electrode uncoated portion where the positive electrode active material layer is not formed on the surface of the and the end portion of the negative electrode active material layer face each other.
The lithium ion tends to be concentrated at the end of the negative electrode active material layer, and there is a concern that metal lithium may precipitate due to the concentration of lithium ion, but the positive electrode uncoated portion does not have releasable lithium ion. By setting the end of the negative electrode active material layer to face with each other, the concentration of lithium ions on the end of the negative electrode active material layer can be suppressed, and the deposition of metal lithium can be suppressed. is there.

特開2013−149477号公報JP, 2013-149477, A 国際公開第2016/063468号International Publication No. 2016/063468

本発明者が、アルミニウム製の正極集電箔を具備する正極と、(FSONLiを2.4mol/Lの濃度で含有する電解液とを備えるリチウムイオン二次電池を実際に製造し、充放電試験を行ったところ、アルミニウム腐食が生じないと想定されていた電位にて充放電を行ったにもかかわらず、当該リチウムイオン二次電池の正極集電箔からアルミニウムが溶出して負極上に堆積する現象が確認された。そのため、本発明者は、アルミニウム製の正極集電箔からのアルミニウム溶出の点について、改善の余地があることを認識した。 The present inventors actually manufactured a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode current collector foil made of aluminum and an electrolytic solution containing (FSO 2 ) 2 NLi at a concentration of 2.4 mol / L. When the charge and discharge test was performed, although the charge and discharge were performed at a potential assumed that aluminum corrosion did not occur, the aluminum was eluted from the positive electrode current collector foil of the lithium ion secondary battery and the negative electrode was The phenomenon of deposition on the top was confirmed. Therefore, the inventor recognized that there is room for improvement in terms of aluminum elution from the aluminum positive electrode current collector foil.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、アルミニウム製の正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減させたリチウムイオン二次電池を提供すること、換言すれば、負極上に堆積するアルミニウム量を低減させたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery in which the elution of aluminum from the positive electrode current collector foil made of aluminum is reduced, in other words, aluminum deposited on the negative electrode. An object of the present invention is to provide a reduced amount of lithium ion secondary battery.

本発明者が上述した充放電試験後のリチウムイオン二次電池の正極集電箔を精緻に観察したところ、負極活物質層の端部と対面していた正極未塗工部のアルミニウムが腐食されている現象を知見した。かかる知見から、充放電条件下において、負極活物質層の端部と対面していた正極未塗工部のアルミニウムがアルミニウムイオンとして電解液に溶解し、そして、アルミニウムイオンが負極上で還元されてアルミニウムやアルミニウム化合物として堆積すると考えられる。   When the positive electrode current collector foil of the lithium ion secondary battery after the charge / discharge test described above by the present inventor is finely observed, the aluminum in the positive electrode uncoated portion facing the end of the negative electrode active material layer is corroded Found out the phenomena that From such findings, under charge and discharge conditions, the aluminum in the uncoated portion of the positive electrode facing the end of the negative electrode active material layer is dissolved in the electrolytic solution as aluminum ions, and the aluminum ions are reduced on the negative electrode It is believed to deposit as aluminum or an aluminum compound.

この現象は、以下のメカニズムで生じたと考えられる。
正極未塗工部のアルミニウムと電解液との界面では、以下に示す式(1)及び式(2)が同時に生じる平衡反応が生じていると推定される。そして、通常時においては、式(2)の反応速度が式(1)の反応速度よりも著しく大きいため、電解液におけるアルミニウムイオン濃度は著しく低い状態である。
(1)Al → Al3++3e
(2)Al3++3e → Al
It is considered that this phenomenon is caused by the following mechanism.
At the interface between the aluminum in the uncoated portion of the positive electrode and the electrolyte, it is presumed that an equilibrium reaction occurs at the same time as the following equations (1) and (2). And since the reaction rate of Formula (2) is remarkably larger than the reaction rate of Formula (1) in the normal time, the aluminum ion concentration in electrolyte solution is a state which is remarkably low.
(1) Al → Al 3+ + 3e
(2) Al 3+ + 3e → Al

ここで、リチウムイオン二次電池の充電条件下においては、外部回路から負極集電箔を介して負極活物質層に電子が供給される。この際、正極活物質層が形成された正極塗工部に対向する負極活物質層には、供給された電子数に応じたリチウムイオンが電解液を介して正極活物質から供給されて、負極活物質層は電気的な中性を保ち、また、負極活物質はリチウムイオンを吸蔵することで電位が低下する。一方、負極活物質層の端部、つまり正極活物質が塗工されていないアルミニウムに対向している部分の負極活物質層にも同様に電子が供給されるのだが、対向部に正極活物質層が存在せずリチウムイオンが十分に供給されないため、負極活物質層の端部の負極活物質はリチウムイオンを吸蔵できずに電位は下がらず、電子が蓄積して帯電することになる。
この場合、負極活物質層の中で正極活物質層と対向した部分と、正極活物質層には対向せずアルミニウム製の正極集電箔と対向した部分との間で電位差が生じ、負極に供給される次の電子は、電位の高い負極活物質層の端部に供給されやすく、局所的な帯電が進むと考えられる。
帯電した負極活物質層の端部は求カチオン状態であり、また、負極活物質層の端部に対向したアルミニウムと電解液の界面では式(1)及び式(2)の平衡反応が起こっている。そのため、カチオンであるアルミニウムイオンが、帯電した負極活物質層の端部側に、電解液を介して静電的に引き寄せられると考えられる。ここで、アルミニウムイオンが負極活物質層の電子と結合して、0価のアルミニウムとなると、電解液におけるアルミニウムイオンの濃度が減少するので、正極未塗工部のアルミニウムと電解液との界面における上記の平衡反応は、通常時と比較して、式(1)の反応速度が大きくなる。その結果、正極未塗工部のアルミニウム腐食が進行すると考えられる。
Here, under the charge condition of the lithium ion secondary battery, electrons are supplied from the external circuit to the negative electrode active material layer through the negative electrode current collector foil. At this time, lithium ions corresponding to the number of electrons supplied are supplied from the positive electrode active material through the electrolytic solution to the negative electrode active material layer facing the positive electrode coating portion where the positive electrode active material layer is formed. The active material layer maintains electrical neutrality, and the potential of the negative electrode active material is lowered by absorbing lithium ions. On the other hand, electrons are similarly supplied to the end of the negative electrode active material layer, that is, the negative electrode active material layer of the portion facing the aluminum to which the positive electrode active material is not coated. Since the layer does not exist and lithium ions are not sufficiently supplied, the negative electrode active material at the end of the negative electrode active material layer can not occlude lithium ions, and the potential does not fall and electrons are accumulated and charged.
In this case, in the negative electrode active material layer, a potential difference occurs between the portion facing the positive electrode active material layer and the portion facing the positive electrode active material layer but not facing the positive electrode current collector foil made of aluminum, The next electrons to be supplied are easily supplied to the end of the high potential negative electrode active material layer, and it is considered that local charging progresses.
The end of the charged negative electrode active material layer is in a nucleophile state, and the equilibrium reaction of Formula (1) and Formula (2) occurs at the interface between aluminum and the electrolyte facing the end of the negative electrode active material layer. There is. Therefore, it is considered that aluminum ions, which are cations, are electrostatically attracted to the end portion side of the charged negative electrode active material layer through the electrolytic solution. Here, when aluminum ions combine with the electrons of the negative electrode active material layer to form zero-valent aluminum, the concentration of aluminum ions in the electrolytic solution decreases, so at the interface between the aluminum in the positive uncoated portion and the electrolytic solution The above-mentioned equilibrium reaction increases the reaction rate of the formula (1) as compared with that at normal times. As a result, it is considered that aluminum corrosion of the uncoated portion of the positive electrode proceeds.

そこで、本発明者は、負極活物質層の端部の求カチオン状態の程度を減じて、アルミニウムイオンが負極活物質層の端部側に静電的に引き寄せられる現象を抑制することを想起した。詳細には、リチウムイオン二次電池の初回充電時において、正極電位がアルミニウム製の正極集電箔の腐食電位に到達する前の充電状態で、充電が進行した負極活物質層と、正極未塗工部に対面する充電不充分な負極活物質層の端部との間の電位差を低減することを想起した。その手段としては、初回充電時における正極電位がアルミニウム製の正極集電箔の腐食電位に到達する前に、負極活物質層に導入されたリチウムを負極活物質層内部で拡散させることで、負極活物質層の端部にもリチウムを導入して、負極活物質層における電位をある程度平準化することを想起した。
本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、かかる手段を具現化したものである。
Therefore, the present inventor recalled that the degree of the nucleophile state at the end of the negative electrode active material layer is reduced to suppress the phenomenon in which aluminum ions are attracted electrostatically to the end of the negative electrode active material layer. . In detail, at the time of initial charge of the lithium ion secondary battery, the negative electrode active material layer in which charging proceeded in the charge state before the positive electrode potential reached the corrosion potential of the aluminum current collector foil, and the positive electrode uncoated It was recalled to reduce the potential difference between the insufficiently charged end of the negative electrode active material layer facing the working part. As a means for this, the lithium introduced into the negative electrode active material layer is diffused inside the negative electrode active material layer before the positive electrode potential at the time of initial charge reaches the corrosion potential of the positive electrode current collector foil made of aluminum. It was recalled that lithium was introduced also to the end portion of the active material layer to equalize the potential in the negative electrode active material layer to some extent.
The method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention embodies such means.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、
アルミニウム製の正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータと、下記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液とを備え、
前記正極集電箔の表面には、前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部が存在しており、
前記正極板及び前記負極板は前記セパレータを挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部と前記負極活物質層の端部とが対面しているリチウムイオン二次電池に対して、
初回充電開始時における正極電位Vp−ocv(電位はリチウム基準。)から、正極電位V(電位はリチウム基準。Vp−ocv<V<4.0V)を経て、正極終止電位VP−cutoff(電位はリチウム基準。4.0V≦VP−cutoff)まで充電する初回充電を、以下のa)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行うことを特徴とする。
a)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程、V充電工程後のリチウムイオン二次電池をエージングするエージング工程、及び、エージング工程後のリチウムイオン二次電池を前記VP−cutoffまで充電するVP−cutoff充電工程を含む。
b)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程において、0.1C未満のレートでの充電を含む。
The method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention is
A positive electrode plate comprising a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, a negative electrode current collector foil and a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector foil A negative electrode plate having a layer, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the following general formula (1) and general formula (2),
The positive electrode uncoated part in which the said positive electrode active material layer is not formed exists in the surface of the said positive electrode current collection foil,
The positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and for a lithium ion secondary battery in which the positive electrode uncoated portion and the end of the negative electrode active material layer face each other,
From the positive electrode potential V p-ocv (potential is based on lithium) at the start of the first charge, through the positive electrode potential V P (potential is based on lithium: V p-ocv <V p <4.0 V), the positive electrode termination potential V P -Cutoff (potential is based on lithium, 4.0 V ≦ VP -cutoff ) The first charge is performed under any of the following conditions a) and b):
V P charging step of charging up a) conditions the positive electrode potential V P, aging step of aging the lithium ion secondary battery after V P charging process, and the lithium ion secondary battery after aging step V P-cutoff It includes a VP-cutoff charging step to charge up to.
In V P charging step of charging up b) conditions the positive electrode potential V P, including charging at a rate of less than 0.1 C.

(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
SOLi 一般式(2)
(Rは、アルキル基又はハロゲン置換アルキル基から選択される。)
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi General formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted by a substituent, a substituent Or unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, aromatic group which may be substituted by a substituent, heterocyclic group which may be substituted by a substituent, alkoxy group which may be substituted by a substituent An unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, CN, SCN or OCN Be done.
R 2 represents a hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted by a substituent, a substituent An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, an alkoxy group which may be substituted by a substituent, An unsaturated alkoxy group which may be substituted, a thioalkoxy group which may be substituted, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted, and a substituent selected from CN, SCN and OCN Ru.
Further, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, and SiOO.
R a and R b each independently represent hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, or a substituent which may be substituted by a substituent A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, a substituent Alkoxy group which may be substituted, unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, OH , SH, CN, SCN, OCN.
In addition, R a and R b may combine with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 3 SO 3 Li General formula (2)
(R 3 is selected from an alkyl group or a halogen-substituted alkyl group.)

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法においては、a)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で初回充電を行うことに因り、負極活物質層の端部が強力な求カチオン状態となることを抑制する。そのため、アルミニウムイオンが負極活物質層の端部側に静電的に引き寄せられる現象が抑制されるので、負極上に堆積するアルミニウム量を低減できる。   In the method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention, the terminus of the negative electrode active material layer is strong in the state of strong cation cation due to the initial charge under the conditions satisfying either a) or b). Suppress becoming. Therefore, the phenomenon in which aluminum ions are electrostatically attracted to the end portion side of the negative electrode active material layer is suppressed, so the amount of aluminum deposited on the negative electrode can be reduced.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法によると、電解液におけるアルミニウムイオンの濃度減少は抑制されるので、正極未塗工部のアルミニウムと電解液との界面における上記の平衡反応は、通常時のとおり、式(2)が有利のままである。よって、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法におけるa)条件及びb)条件には、アルミニウム溶出低減効果があるといえる。   According to the method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention, since the decrease in concentration of aluminum ions in the electrolytic solution is suppressed, the above-mentioned equilibrium reaction at the interface between the aluminum in the uncoated portion of the positive electrode and the electrolytic solution is usually As equation (2) remains advantageous. Therefore, it can be said that the a) conditions and the b) conditions in the method of manufacturing a lithium ion secondary battery of the present invention have an aluminum elution reduction effect.

実施例1のリチウムイオン二次電池の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a lithium ion secondary battery of Example 1;

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

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、
アルミニウム製の正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータと、上記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液とを備え、
前記正極集電箔の表面には、前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部が存在しており、
前記正極板及び前記負極板は前記セパレータを挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部と前記負極活物質層の端部(以下、単に「端部」ということがある。)とが対面しているリチウムイオン二次電池に対して、
初回充電開始時における正極電位Vp−ocv(電位はリチウム基準。)から、正極電位V(電位はリチウム基準。Vp−ocv<V<4.0V)を経て、正極終止電位VP−cutoff(電位はリチウム基準。4.0V≦VP−cutoff)まで充電する初回充電を、以下のa)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行うことを特徴とする。
a)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程、V充電工程後のリチウムイオン二次電池をエージングするエージング工程、及び、エージング工程後のリチウムイオン二次電池を前記VP−cutoffまで充電するVP−cutoff充電工程を含む。
b)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程において、0.1C未満のレートでの充電を含む。
The method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention is
A positive electrode plate comprising a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, a negative electrode current collector foil and a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector foil A negative electrode plate having a layer, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2),
The positive electrode uncoated part in which the said positive electrode active material layer is not formed exists in the surface of the said positive electrode current collection foil,
The positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the positive electrode uncoated portion and an end of the negative electrode active material layer (hereinafter, sometimes simply referred to as an “end”) face each other. Against the lithium ion secondary battery
From the positive electrode potential V p-ocv (potential is based on lithium) at the start of the first charge, through the positive electrode potential V P (potential is based on lithium: V p-ocv <V p <4.0 V), the positive electrode termination potential V P -Cutoff (potential is based on lithium, 4.0 V ≦ VP -cutoff ) The first charge is performed under any of the following conditions a) and b):
V P charging step of charging up a) conditions the positive electrode potential V P, aging step of aging the lithium ion secondary battery after V P charging process, and the lithium ion secondary battery after aging step V P-cutoff It includes a VP-cutoff charging step to charge up to.
In V P charging step of charging up b) conditions the positive electrode potential V P, including charging at a rate of less than 0.1 C.

以下、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法で製造されるリチウムイオン二次電池を、本発明のリチウムイオン二次電池ということがある。本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、本発明のリチウムイオン二次電池の調整方法や初回充電方法と理解することができる。   Hereinafter, the lithium ion secondary battery manufactured by the method of manufacturing a lithium ion secondary battery of the present invention may be referred to as a lithium ion secondary battery of the present invention. The method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention can be understood as the method for preparing a lithium ion secondary battery of the present invention and an initial charge method.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる正極板は、アルミニウム製の正極集電箔と、正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する。   The positive electrode plate used for the lithium ion secondary battery of the present invention comprises a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil.

アルミニウム製の正極集電箔は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とする。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。   The positive electrode current collector foil made of aluminum is made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or more is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is called an aluminum alloy. Examples of aluminum alloys include Al-Cu-based, Al-Mn-based, Al-Fe-based, Al-Si-based, Al-Mg-based, Al-Mg-Si-based and Al-Zn-Mg-based.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。   As aluminum or aluminum alloy, specifically, for example, A1000 series alloys (pure aluminum series) such as JIS A1085, A1N30, A3000 series alloys such as JIS A3003, A3004 (Al-Mn series), JIS A8079, A8021 etc. A 8000 series alloy (Al-Fe series) is mentioned.

正極集電箔の厚みは、1μm〜100μmの範囲内が好ましく、5μm〜50μmの範囲内がより好ましく、10μm〜30μmの範囲内がさらに好ましい。正極集電箔としては、その表面を公知の方法で処理して採用してもよい。   The thickness of the positive electrode current collector foil is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, more preferably in the range of 5 μm to 50 μm, and still more preferably in the range of 10 μm to 30 μm. The surface of the positive electrode current collector foil may be treated by a known method.

正極活物質層は正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。正極活物質層の厚みは、1μm〜500μmの範囲内が好ましく、5μm〜200μmの範囲内がより好ましく、10μm〜100μmの範囲内がさらに好ましい。   The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material, and, if necessary, a binder and / or a conductive aid. The thickness of the positive electrode active material layer is preferably in the range of 1 μm to 500 μm, more preferably in the range of 5 μm to 200 μm, and still more preferably in the range of 10 μm to 100 μm.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。
リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。
As a positive electrode active material, a general formula of layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, At least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, lithium mixed metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3), Li 2 MnO 3 can be mentioned. In addition, as a positive electrode active material, a metal oxide of spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of a metal oxide of spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe), and the like. Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as a positive electrode active material may have the above composition formula as a basic composition, and one obtained by replacing the metal element contained in the basic composition with another metal element can also be used. Further, as the positive electrode active material, one not containing charge carriers (for example, lithium ions contributing to charge and discharge) may be used. For example, elemental sulfur, compounds in which sulfur and carbon are complexed, metal sulfides such as TiS 2 , oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , polyaniline and anthraquinone, and compounds containing these aromatic groups in the chemical structure, conjugated Conjugated materials such as acetic acid-based organic materials and other known materials can also be used. Furthermore, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, phenoxyl or the like may be adopted as the positive electrode active material.
In the case of using a positive electrode active material containing no charge carrier such as lithium, the charge carrier needs to be previously added to the positive electrode and / or the negative electrode by a known method. The charge carrier may be added in the form of ions or may be added in the form of non ions such as metals. For example, when the charge carrier is lithium, a lithium foil may be attached to the positive electrode and / or the negative electrode to be integrated.

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

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

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。   The values of a, e and f may be numerical values within the range defined by the above general formula, preferably 0.5 ≦ a ≦ 1.5, 0 ≦ e <0.2, 1.8 ≦ f ≦ 2. And more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, and 1.9 ≦ f ≦ 2.1, respectively.

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

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

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

正極活物質層における正極活物質の質量%は、60〜100質量%が好ましく、80〜99質量%がより好ましく、85〜96質量%がさらに好ましい。   60-100 mass% is preferable, as for mass% of the positive electrode active material in a positive electrode active material layer, 80-99 mass% is more preferable, and 85-96 mass% is more preferable.

結着剤及び導電助剤は、負極活物質層で説明するものを必要に応じて採用すればよい。正極活物質層における結着剤の質量%は、0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜7質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。結着剤が少なすぎると成形性が低下し、他方、結着剤が多すぎるとエネルギー密度が低くなるためである。正極活物質層における導電助剤の質量%は、0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜10質量%がさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できない場合があり、他方、導電助剤が多すぎると成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。   As the binder and the conductive auxiliary, those described in the negative electrode active material layer may be adopted as necessary. 0.1-10 mass% is preferable, as for mass% of the binder in a positive electrode active material layer, 0.5-7 mass% is more preferable, and 1-5 mass% is further more preferable. When the amount of the binder is too small, the formability is reduced. On the other hand, when the amount of the binder is too large, the energy density is reduced. 0.1-15 mass% is preferable, as for mass% of the conductive support agent in a positive electrode active material layer, 0.5-10 mass% is more preferable, and 1-10 mass% is further more preferable. If the amount of the conductive additive is too small, efficient conductive paths may not be formed. On the other hand, if the amount of the conductive additive is too large, the formability deteriorates and the energy density of the electrode decreases.

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

本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる負極板は、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する。   The negative electrode plate used for the lithium ion secondary battery of the present invention comprises a negative electrode current collector foil and a negative electrode active material layer formed on the surface of the negative electrode current collector foil.

負極集電箔としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。負極集電箔は公知の保護層で被覆されていても良い。負極集電箔の表面を公知の方法で処理したものを負極集電箔として用いても良い。   As the negative electrode current collector foil, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, stainless steel, etc. Can be exemplified. The negative electrode current collector foil may be coated with a known protective layer. What processed the surface of the negative electrode current collector foil by a well-known method may be used as a negative electrode current collector foil.

負極集電箔の厚みは、1μm〜100μmの範囲内が好ましく、5μm〜50μmの範囲内がより好ましく、8μm〜30μmの範囲内がさらに好ましい。   The thickness of the negative electrode current collector foil is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, more preferably in the range of 5 μm to 50 μm, and still more preferably in the range of 8 μm to 30 μm.

負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。負極活物質層の厚みは、5μm〜500μmの範囲内が好ましく、10μm〜200μmの範囲内がより好ましく、20μm〜100μmの範囲内がさらに好ましい。   The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material, and, if necessary, a binder and / or a conductive auxiliary. The thickness of the negative electrode active material layer is preferably in the range of 5 μm to 500 μm, more preferably in the range of 10 μm to 200 μm, and still more preferably in the range of 20 μm to 100 μm.

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

より具体的な負極活物質として、黒鉛や、ケイ素を含む材料を例示できる。ケイ素を含む材料としては、Siを含有し、負極活物質として機能するものであればよい。具体的なSi含有負極活物質としては、ケイ素単体、SiOx(0.3≦x≦1.6)、Siと他の金属との合金、国際公開第2014/080608号に記載のシリコン材料を例示できる。Si含有負極活物質は炭素で被覆されていてもよい。炭素で被覆されたSi含有負極活物質は導電性に優れる。   As a more specific negative electrode active material, a material containing graphite or silicon can be exemplified. As a material containing silicon, any material containing Si and functioning as a negative electrode active material may be used. Specific examples of the Si-containing negative electrode active material include simple silicon, SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6), alloys of Si and other metals, and silicon materials described in WO 2014/080608. it can. The Si-containing negative electrode active material may be coated with carbon. The Si-containing negative electrode active material coated with carbon is excellent in conductivity.

国際公開第2014/080608号に記載のシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」ということがある。)について詳細に説明する。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material described in WO 2014/080608 (hereinafter sometimes simply referred to as "silicon material") will be described in detail. For example, a silicon material may be reacted with CaSi 2 and an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and further, the layered silicon compound may be heated at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

国際公開第2014/080608号に記載のシリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
The method for producing a silicon material described in WO 2014/080608 can be represented by the following ideal reaction formula when hydrogen chloride is used as an acid.
3CaSi 2 +6 HCl → Si 6 H 6 +3 CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2

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

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

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

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

黒鉛やSi含有負極活物質を具備する負極板を備えるリチウムイオン二次電池においては、充電時に正極集電箔を高電圧に曝すことが想定される。そのため、黒鉛やSi含有負極活物質を具備する負極板を備える本発明のリチウムイオン二次電池においては、a)条件及びb)条件によるアルミニウム溶出低減効果が好適に発揮されるといえる。   In a lithium ion secondary battery including a negative electrode plate provided with a negative electrode active material containing graphite or Si, it is assumed that the positive electrode current collector foil is exposed to a high voltage during charging. Therefore, in the lithium ion secondary battery of the present invention provided with the negative electrode plate comprising the negative electrode active material containing graphite or Si, it can be said that the aluminum elution reduction effect under the conditions a) and b) is suitably exhibited.

負極活物質層における負極活物質の質量%は、60〜100質量%が好ましく、80〜99質量%がより好ましく、85〜98質量%がさらに好ましい。   60-100 mass% is preferable, as for mass% of the negative electrode active material in a negative electrode active material layer, 80-99 mass% is more preferable, and 85-98 mass% is more preferable.

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

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

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

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

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

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

また、例えば特開2013―065493号公報に記載されたような、アクリル酸とイタコン酸との共重合体のカルボキシル基どうしが縮合して形成された酸無水物基を分子中に含んでいるポリマーを結着剤として用いることも好ましい。一分子中にカルボキシル基を二つ以上有する酸性度の高いモノマー由来の構造が結着剤にあることにより、充電時に電解液分解反応が起こる前にリチウムイオンなどを結着剤がトラップし易くなると考えられている。さらに、当該ポリマーは、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸に比べてモノマーあたりのカルボキシル基が多いため、酸性度が高まるものの、所定量のカルボキシル基が酸無水物基に変化しているため、酸性度が高まりすぎることもない。そのため、当該ポリマーを結着剤として用いた負極をもつ二次電池は、初期効率が向上し、入出力特性が向上する。   Also, a polymer containing an acid anhydride group formed by condensation of carboxyl groups of a copolymer of acrylic acid and itaconic acid as described in, for example, JP-A 2013-065493 is contained in the molecule. It is also preferable to use a binder as a binder. If the binder has a structure derived from a highly acidic monomer having two or more carboxyl groups in one molecule in the binder, it is easy for the binder to trap lithium ions etc. before the electrolytic decomposition reaction occurs during charging. It is considered. Furthermore, although the polymer has more carboxyl groups per monomer than polyacrylic acid and polymethacrylic acid, the acidity is increased, but the acidity is increased because a predetermined amount of carboxyl groups is changed to an acid anhydride group. Is not too high. Therefore, in the secondary battery having the negative electrode using the polymer as a binder, the initial efficiency is improved, and the input / output characteristics are improved.

また、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーを、ジアミンで架橋した架橋ポリマーを結着剤として用いてもよい。   In addition, a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid disclosed in WO 2016/063882 may be used as a binder a crosslinked polymer crosslinked with a diamine.

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

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

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

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

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

ポリアミドイミドの製造に用いられるジイソシアネート成分としては、上記ジアミン成分のアミンをイソシアネートで置き換えたものを挙げることができる。   As a diisocyanate component used for manufacture of polyamidoimide, what substituted the amine of the said diamine component by the isocyanate can be mentioned.

負極活物質層における結着剤の質量%は、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がより好ましく、1〜10質量%がさらに好ましい。結着剤が少なすぎると成形性が低下し、他方、結着剤が多すぎるとエネルギー密度が低くなるためである。   0.1-20 mass% is preferable, as for mass% of the binder in a negative electrode active material layer, 0.5-15 mass% is more preferable, and 1-10 mass% is further more preferable. When the amount of the binder is too small, the formability is reduced. On the other hand, when the amount of the binder is too large, the energy density is reduced.

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

負極活物質層における導電助剤の質量%は、0.1〜30質量%が好ましく、0.5〜20質量%がより好ましく、1〜10質量%がさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できない場合があり、他方、導電助剤が多すぎると成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。   0.1-30 mass% is preferable, as for mass% of the conductive support agent in a negative electrode active material layer, 0.5-20 mass% is more preferable, and 1-10 mass% is more preferable. If the amount of the conductive additive is too small, efficient conductive paths may not be formed. On the other hand, if the amount of the conductive additive is too large, the formability deteriorates and the energy density of the electrode decreases.

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

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

セパレータは、正極板と負極板の接触を妨げるべく、正極板と負極板の間に位置する。セパレータは、対面する正極活物質層及び負極活物質層の面よりも大きな面を有するのが好ましい。短絡防止及び金属リチウム析出防止の観点から、面の大きさとしては、セパレータ>負極活物質層>正極活物質層の順が好ましい。セパレータと正極活物質層と負極活物質層との対面状態としては、正極活物質層の全面を覆う態様で負極活物質層が正極活物質層に対面し、そして、正極活物質層及び負極活物質層の全面を覆う態様でセパレータが正極活物質層及び負極活物質層に対面する状態が好ましい。   The separator is positioned between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The separator preferably has a surface larger than that of the facing positive and negative electrode active material layers. From the viewpoint of short circuit prevention and metal lithium deposition prevention, the order of separator> negative electrode active material layer> positive electrode active material layer is preferable as the size of the surface. In the facing state of the separator, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, the negative electrode active material layer faces the positive electrode active material layer in a mode covering the entire surface of the positive electrode active material layer, and the positive electrode active material layer and the negative electrode active It is preferable that the separator faces the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in such a manner that the entire surface of the material layer is covered.

本発明のリチウムイオン二次電池は、下記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液を備える。   The lithium ion secondary battery of the present invention comprises an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the following general formula (1) and general formula (2).

(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi General formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted by a substituent, a substituent Or unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, aromatic group which may be substituted by a substituent, heterocyclic group which may be substituted by a substituent, alkoxy group which may be substituted by a substituent An unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, CN, SCN or OCN Be done.
R 2 represents a hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted by a substituent, a substituent An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, an alkoxy group which may be substituted by a substituent, An unsaturated alkoxy group which may be substituted, a thioalkoxy group which may be substituted, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted, and a substituent selected from CN, SCN and OCN Ru.
Further, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, and SiOO.
R a and R b each independently represent hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, or a substituent which may be substituted by a substituent A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, a substituent Alkoxy group which may be substituted, unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, OH , SH, CN, SCN, OCN.
In addition, R a and R b may combine with R 1 or R 2 to form a ring. )

SOLi 一般式(2)
(Rは、アルキル基又はハロゲン置換アルキル基から選択される。)
R 3 SO 3 Li General formula (2)
(R 3 is selected from an alkyl group or a halogen-substituted alkyl group.)

上記一般式(1)で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言について説明する。例えば「置換基で置換されていても良いアルキル基」であれば、アルキル基の水素の一つ若しくは複数が置換基で置換されているアルキル基、又は、置換基を有さないアルキル基を意味する。   The wording "may be substituted with a substituent" in the chemical structure represented by the above general formula (1) will be described. For example, "an alkyl group which may be substituted by a substituent" means an alkyl group in which one or more of the hydrogens of the alkyl group is substituted by a substituent, or an alkyl group having no substituent. Do.

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

リチウム塩は下記一般式(1−1)で表されるものが好ましい。   The lithium salt is preferably one represented by the following general formula (1-1).

(R23)(R24SO)NLi 一般式(1−1)
(R23、R24は、それぞれ独立に、CClBr(CN)(SCN)(OCN)である。
n、a、b、c、d、e、f、g、hはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
また、R23とR24は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R23又はR24と結合して環を形成しても良い。)
(R 23 X 2 ) (R 24 SO 2 ) NLi general formula (1-1)
(R 23 and R 24 are each independently C n H a F b Cl c B r d I e (CN) f (SCN) g (OCN) h .
n, a, b, c, d, e, f, g and h are each independently an integer of 0 or more and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e + f + g + h.
Further, R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e + f + g + h is satisfied.
X 2 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R c P = O, R d P = S, S = O, Si = O.
R c and R d each independently represent hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, or a group which may be substituted by a substituent A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, a substituent Alkoxy group which may be substituted, unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, OH , SH, CN, SCN, OCN.
R c and R d may combine with R 23 or R 24 to form a ring. )

上記一般式(1−1)で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言の意味は、上記一般式(1)で説明したのと同義である。   The meaning of the wording “in the substituent may be substituted” in the chemical structure represented by General Formula (1-1) is the same as that described in General Formula (1).

上記一般式(1−1)で表される化学構造において、nは0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましく、0〜2の整数が特に好ましい。なお、上記一般式(1−1)で表される化学構造の、R23とR24が結合して環を形成している場合には、nは1〜8の整数が好ましく、1〜7の整数がより好ましく、1〜3の整数が特に好ましい。 In the chemical structure represented by the above general formula (1-1), n is preferably an integer of 0 to 6, more preferably an integer of 0 to 4, and particularly preferably an integer of 0 to 2. When R 23 and R 24 in the chemical structure represented by the above general formula (1-1) are combined to form a ring, n is preferably an integer of 1 to 8, and 1 to 7 The integer of is more preferable, and the integer of 1 to 3 is particularly preferable.

リチウム塩は、下記一般式(1−2)で表されるものがさらに好ましい。   The lithium salt is more preferably one represented by the following general formula (1-2).

(R25SO)(R26SO)NLi 一般式(1−2)
(R25、R26は、それぞれ独立に、CClBrである。
n、a、b、c、d、eはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+eを満たす。
また、R25とR26は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+eを満たす。)
(R 25 SO 2 ) (R 26 SO 2 ) NLi general formula (1-2)
(R 25 and R 26 are each independently C n H a F b Cl c Br d I e .
n, a, b, c, d and e are each independently an integer of 0 or more and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e.
R 25 and R 26 may be combined with each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e is satisfied. )

上記一般式(1−2)で表される化学構造において、nは0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましく、0〜2の整数が特に好ましい。なお、上記一般式(1−2)で表される化学構造の、R25とR26が結合して環を形成している場合には、nは1〜8の整数が好ましく、1〜7の整数がより好ましく、1〜3の整数が特に好ましい。 In the chemical structure represented by the above general formula (1-2), n is preferably an integer of 0 to 6, more preferably an integer of 0 to 4, and particularly preferably an integer of 0 to 2. When R 25 and R 26 in the chemical structure represented by the above general formula (1-2) are bonded to form a ring, n is preferably an integer of 1 to 8, and 1 to 7 The integer of is more preferable, and the integer of 1 to 3 is particularly preferable.

また、上記一般式(1−2)で表される化学構造において、a、c、d、eが0のものが好ましい。   Moreover, in the chemical structure represented by the said General formula (1-2), that whose a, c, d, e is 0 is preferable.

一般式(2)において、Rの炭素数は1〜6が好ましく、1〜4がより好ましく、1〜2がさらに好ましい。ハロゲン置換アルキル基のハロゲンとしては、フッ素が好ましい。 In the general formula (2), the number of carbon atoms of R 3 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, 1 to 2 is more preferred. As a halogen of the halogen substituted alkyl group, fluorine is preferable.

リチウム塩は(CFSONLi、(FSONLi、(CSONLi、FSO(CFSO)NLi、(SOCFCFSO)NLi、(SOCFCFCFSO)NLi、FSO(CHSO)NLi、FSO(CSO)NLi、又はFSO(CSO)NLiから選択されるものが特に好ましい。 The lithium salt is (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (FSO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi, FSO 2 (CF 3 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi, FSO 2 (CH 3 SO 2 ) NLi, FSO 2 (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, or FSO 2 (C 2 H 5 SO 2 ) NLi Particularly preferred is one selected from

電解液において、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩の1種類を採用しても良いし、複数種を併用しても良い。また、電解液には、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩以外の電解質を含んでいてもよい。電解液における電解質全体に対する一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩の割合としては、30〜100モル%が好ましく、50〜95モル%がより好ましく、70〜90モル%がさらに好ましい。電解液における、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含む電解質の濃度としては、1.5〜3mol/L、1.6〜2.8mol/L、1.8〜2.6mol/L、2〜2.5mol/Lを例示できる。   In the electrolytic solution, one type of lithium salt selected from General Formula (1) and General Formula (2) may be adopted, or plural types may be used in combination. Further, the electrolytic solution may contain an electrolyte other than the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2). The ratio of the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2) to the whole electrolyte in the electrolytic solution is preferably 30 to 100 mol%, more preferably 50 to 95 mol%, and 70 to 90 mol% Is more preferred. The concentration of the electrolyte containing a lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2) in the electrolytic solution is 1.5 to 3 mol / L, 1.6 to 2.8 mol / L, 1.8 -2.6 mol / L and 2-2.5 mol / L can be illustrated.

一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩以外の電解質としては、LiPF、LiPF(OCOCOO)、LiBF、LiAsF及びLiSiFを具体的に例示できる。これらの電解質は、いずれもFとして脱離され得るFを有する。そして、Fはアルミニウムと反応して、安定なAl−F結合を生成し得る。したがって、正極未塗工部の表面がAl−F結合を含む不動態被膜で保護されることが期待できる。 The general formula (1) and electrolytes other than lithium salt selected from the general formula (2), LiPF 6, LiPF 2 (OCOCOO) 2, LiBF 4, the LiAsF 6 and Li 2 SiF 6 Specific exemplified. All these electrolytes have F which can be eliminated as F . And, F - can react with aluminum to form a stable Al-F bond. Therefore, it can be expected that the surface of the positive electrode uncoated portion is protected by a passivation film containing Al-F bonds.

電解液は、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含む電解質を溶解するための有機溶媒を含有する。有機溶媒としては、非水系二次電池に使用可能な有機溶媒を採用すればよく、特に、アルミニウムを溶解し難い低極性の有機溶媒を採用するのが好ましい。   The electrolytic solution contains an organic solvent for dissolving an electrolyte containing a lithium salt selected from General Formula (1) and General Formula (2). As the organic solvent, an organic solvent usable for the non-aqueous secondary battery may be adopted, and in particular, it is preferable to adopt a low polarity organic solvent which hardly dissolves aluminum.

低極性の有機溶媒として、下記一般式(3)で表される鎖状カーボネートを挙げることができる。   Examples of low polar organic solvents include linear carbonates represented by the following general formula (3).

10OCOOR11 一般式(3)
(R10、R11は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるCClBr、又は、環状アルキルを化学構造に含むCClBrのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、c、d、e、f、g、h、i、jはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e、2m−1=f+g+h+i+jを満たす。)
R 10 OCOOR 11 general formula (3)
(R 10, R 11 are each independently a linear alkyl C n H a F b Cl c Br d I e, or, C m H f F g Cl h Br i I contains a cyclic alkyl in the chemical structure .n selected from any of j is an integer of 1 or more, m is an integer of 3 or more, a, b, c, d , e, f, g, h, i, j are each independently 0 or an integer And 2n + 1 = a + b + c + d + e, 2m-1 = f + g + h + i + j)

上記一般式(3)で表される鎖状カーボネートにおいて、nは1〜6の整数が好ましく、1〜4の整数がより好ましく、1〜2の整数が特に好ましい。mは3〜8の整数が好ましく、4〜7の整数がより好ましく、5〜6の整数が特に好ましい。   In the linear carbonate represented by the above general formula (3), n is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 2. m is preferably an integer of 3 to 8, more preferably an integer of 4 to 7, and particularly preferably an integer of 5 to 6.

上記一般式(3)で表される鎖状カーボネートのうち、下記一般式(3−1)で表されるものが特に好ましい。   Among the linear carbonates represented by the above general formula (3), those represented by the following general formula (3-1) are particularly preferable.

12OCOOR13 一般式(3−1)
(R12、R13は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるC、又は、環状アルキルを化学構造に含むCのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、f、gはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b、2m−1=f+gを満たす。)
R 12 OCOOR 13 General Formula (3-1)
(R 12 and R 13 are each independently selected from any of C n H a F b which is a linear alkyl, or C m H f F g which includes cyclic alkyl in its chemical structure. N is 1 The above integer, m is an integer of 3 or more, a, b, f and g are each independently an integer of 0 or more, and 2n + 1 = a + b and 2m-1 = f + g are satisfied.

上記一般式(3−1)で表される鎖状カーボネートにおいて、nは1〜6の整数が好ましく、1〜4の整数がより好ましく、1〜2の整数が特に好ましい。mは3〜8の整数が好ましく、4〜7の整数がより好ましく、5〜6の整数が特に好ましい。   In the linear carbonate represented by the above general formula (3-1), n is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 2. m is preferably an integer of 3 to 8, more preferably an integer of 4 to 7, and particularly preferably an integer of 5 to 6.

上記一般式(3−1)で表される鎖状カーボネートのうち、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」ということがある。)、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」ということがある。)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」ということがある。)、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロメチル)カーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、フルオロメチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、ペンタフルオロエチルメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネートが特に好ましい。   Among the linear carbonates represented by the above general formula (3-1), dimethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as "DMC"), diethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as "DEC"), ethyl methyl Carbonate (hereinafter sometimes referred to as "EMC"), fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoromethyl) carbonate, bis (trifluoromethyl) Carbonate, fluoromethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, pentafluoroethyl methyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl ether ) Carbonate is particularly preferred.

鎖状カーボネートは、1種類を電解液に用いても良いし、複数種類を併用しても良い。鎖状カーボネートの複数を併用することで、電解液の低温流動性や低温でのリチウムイオン輸送性などを好適に確保することができる。鎖状カーボネートの併用例として、DMC、DEC及びEMCから選択される2種又は3種の併用を挙げることができる。DMCと、DEC又はEMCとの併用において、これらのモル比は、DMC:DEC又はEMC=60:40〜95:5の範囲内が好ましく、70:30〜95:5の範囲内がより好ましく、80:20〜95:5の範囲内がさらに好ましい。   As the linear carbonate, one type may be used for the electrolytic solution, or a plurality of types may be used in combination. By using a plurality of linear carbonates in combination, the low temperature fluidity of the electrolytic solution, the lithium ion transportability at low temperature, and the like can be suitably secured. As a combination example of a linear carbonate, two or three combinations selected from DMC, DEC and EMC can be mentioned. In the combined use of DMC and DEC or EMC, the molar ratio thereof is preferably in the range of DMC: DEC or EMC = 60: 40 to 95: 5, more preferably in the range of 70:30 to 95: 5, The range of 80:20 to 95: 5 is more preferable.

電解液においては、上記鎖状カーボネート以外に、リチウムイオン二次電池などの電解液に使用可能である他の有機溶媒(以下、単に「他の有機溶媒」ということがある。)が含まれていてもよい。   In the electrolytic solution, in addition to the above-mentioned chain carbonate, other organic solvents (hereinafter, sometimes simply referred to as "other organic solvents") which can be used for electrolytic solution such as lithium ion secondary battery are contained. May be

電解液には、電解液に含まれる全有機溶媒に対し、上記鎖状カーボネートが、70体積%以上、70質量%以上若しくは70モル%以上で含まれるのが好ましく、80体積%以上、80質量%以上若しくは80モル%以上で含まれるのがより好ましく、90体積%以上、90質量%以上若しくは90モル%以上で含まれるのがさらに好ましく、95体積%以上、95質量%以上若しくは95モル%以上で含まれるのが特に好ましい。電解液に含まれる有機溶媒すべてが上記鎖状カーボネートであってもよい。   The above-mentioned linear carbonate is preferably contained in an amount of 70% by volume, 70% by mass or more, or 70% by mole or more based on the total organic solvent contained in the electrolytic solution, and 80% by volume or more and 80% by mass It is more preferably contained in% or more or 80 mol% or more, still more preferably contained in 90% by volume or more, 90% by mass or more or 90% by mol, 95% by volume or more, 95% by mass or more It is particularly preferred that the above be included. All organic solvents contained in the electrolytic solution may be the above-mentioned chain carbonate.

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

電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の添加剤を加えてもよい。公知の添加剤の一例として、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、メチルビニレンカーボネート(MVC)、エチルビニレンカーボネート(EVC)に代表される不飽和結合を有する環状カーボネート;フェニルエチレンカーボネート及びエリスリタンカーボネートに代表されるカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物に代表されるカルボン酸無水物;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンに代表されるラクトン;1,4−ジオキサンに代表される環状エーテル;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブサルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、テトラメチルチウラムモノスルフィドに代表される含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシンイミドに代表される含窒素化合物;モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩に代表されるリン酸塩;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタンに代表される飽和炭化水素化合物;ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランに代表される不飽和炭化水素化合物等が挙げられる。   A known additive may be added to the electrolytic solution without departing from the scope of the present invention. Examples of known additives include cyclic carbonates having unsaturated bonds represented by vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), methyl vinylene carbonate (MVC), ethyl vinylene carbonate (EVC); phenyl ethylene carbonate and the like A carbonate compound represented by erythritan carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, cyclopentane tetracarboxylic acid Dianhydrides, carboxylic acid anhydrides represented by phenylsuccinic anhydride; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, ε-caprolactone Lactones; cyclic ethers represented by 1,4-dioxane; ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, tetramethylthiuram Sulfur-containing compounds represented by monosulfide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methyl succinimide Nitrogen-containing compounds represented by: monofluorophosphate, phosphate represented by difluorophosphate; saturated hydrocarbon compounds represented by heptane, octane and cycloheptane; biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, ter Partially hydrogenated form of phenyl Shirubenzen, t- butyl benzene, t-amyl benzene, diphenyl ether, unsaturated hydrocarbon compounds and the like typified by dibenzofuran.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、所定の構造に組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、
初回充電開始時における正極電位Vp−ocv(電位はリチウム基準。)から、正極電位V(電位はリチウム基準。Vp−ocv<V<4.0V)を経て、正極終止電位VP−cutoff(電位はリチウム基準。4.0V≦VP−cutoff)まで充電する初回充電を、以下のa)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行うことを特徴とする。
a)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程、V充電工程後のリチウムイオン二次電池をエージングするエージング工程、及び、エージング工程後のリチウムイオン二次電池を前記VP−cutoffまで充電するVP−cutoff充電工程を含む。
b)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程において、0.1C未満のレートでの充電を含む。
The method for manufacturing a lithium ion secondary battery of the present invention is directed to a lithium ion secondary battery assembled into a predetermined structure,
From the positive electrode potential V p-ocv (potential is based on lithium) at the start of the first charge, through the positive electrode potential V P (potential is based on lithium: V p-ocv <V p <4.0 V), the positive electrode termination potential V P -Cutoff (potential is based on lithium, 4.0 V ≦ VP -cutoff ) The first charge is performed under any of the following conditions a) and b):
V P charging step of charging up a) conditions the positive electrode potential V P, aging step of aging the lithium ion secondary battery after V P charging process, and the lithium ion secondary battery after aging step V P-cutoff It includes a VP-cutoff charging step to charge up to.
In V P charging step of charging up b) conditions the positive electrode potential V P, including charging at a rate of less than 0.1 C.

通常、リチウムイオン二次電池の充電条件下においては、外部回路から負極集電箔を介して負極活物質層に電子が供給される。この際、正極活物質層が形成された正極塗工部に対向する負極活物質層には供給された電子数に応じたリチウムイオンが電解液を介して正極活物質から供給され、負極活物質層は電気的な中性を保ち、また、負極活物質はリチウムイオンを吸蔵することで電位が低下する。一方、負極活物質層の端部、つまり正極活物質が塗工されていないアルミニウムに対向している部分の負極活物質層にも同様に電子が供給されるのだが、対向部に正極活物質層が存在せずリチウムイオンが十分に供給されないため、負極活物質層の端部の負極活物質はリチウムイオンを吸蔵できずに電位は下がらず、電子が蓄積して帯電することになる。
この場合、負極活物質層の中で正極活物質層と対向した部分と、正極活物質層には対向せずアルミニウム製の正極集電箔と対向した部分との間で電位差が生じ、負極に供給される次の電子は、電位の高い負極活物質層の端部に供給されやすく、局所的な帯電が起こり、負極活物質層の端部は求カチオン状態となる。
Generally, under the charge condition of the lithium ion secondary battery, electrons are supplied from the external circuit to the negative electrode active material layer through the negative electrode current collector foil. At this time, lithium ions corresponding to the number of electrons supplied are supplied from the positive electrode active material through the electrolytic solution to the negative electrode active material layer facing the positive electrode coating portion where the positive electrode active material layer is formed. The layer maintains electrical neutrality, and the potential of the negative electrode active material is lowered by absorbing lithium ions. On the other hand, electrons are similarly supplied to the end of the negative electrode active material layer, that is, the negative electrode active material layer of the portion facing the aluminum to which the positive electrode active material is not coated. Since the layer does not exist and lithium ions are not sufficiently supplied, the negative electrode active material at the end of the negative electrode active material layer can not occlude lithium ions, and the potential does not fall and electrons are accumulated and charged.
In this case, in the negative electrode active material layer, a potential difference occurs between the portion facing the positive electrode active material layer and the portion facing the positive electrode active material layer but not facing the positive electrode current collector foil made of aluminum, The next electrons to be supplied are easily supplied to the end of the negative electrode active material layer having a high potential, local charging occurs, and the end of the negative electrode active material layer is in the nucleophile state.

しかしながら、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法における初回充電は、a)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行われる。a)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で初回充電を行うことで、正極電位がアルミニウム製の正極集電箔の腐食電位に到達する前に、負極活物質層内部でのリチウム拡散が進行するため、負極活物質層の端部にもリチウムが導入される。そのため、負極活物質層内部の電位は、ある程度、平準化されるといえる。そうすると、負極に供給される次の電子が負極活物質層の端部に偏る程度が緩和されると考えられる。換言すれば、負極活物質層の端部の求カチオン状態は緩和されるといえる。そのため、正極未塗工部付近に存在するアルミニウムイオンが負極活物質層の端部側に電解液を介して静電的に移動するのを抑制できると考えられる。   However, the initial charge in the method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention is performed under conditions that satisfy either of a) conditions and b) conditions. Lithium is diffused in the negative electrode active material layer before the positive electrode potential reaches the corrosion potential of the positive electrode current collector foil made of aluminum by performing the initial charge under the conditions satisfying a) conditions and b) conditions. Lithium is also introduced to the end of the negative electrode active material layer. Therefore, it can be said that the potential inside the negative electrode active material layer is leveled to some extent. Then, it is considered that the degree to which the next electron supplied to the negative electrode is biased to the end of the negative electrode active material layer is alleviated. In other words, it can be said that the positivity state of the end of the negative electrode active material layer is alleviated. Therefore, it is thought that it can suppress that the aluminum ion which exists in the positive electrode uncoated part vicinity moves to the edge part side of a negative electrode active material layer through an electrolyte solution electrostatically.

また、初回充電後の充放電において、負極活物質層の端部は、対面に正極活物質層が存在しないため、負極活物質層の端部ではリチウムイオンの授受は活発には行われず、負極活物質層の端部に導入されたリチウムは負極活物質層の端部に留まることが期待される。そうすると、リチウムが導入された負極活物質層の端部は、通常使用時などの充電時においても、求カチオン状態となることが一定程度抑制されると推定される。そのため、充放電を繰り返し行った場合であっても、本発明のリチウムイオン二次電池においては、負極活物質層の端部に対面する正極未塗工部付近に存在するアルミニウムイオンが、負極活物質層の端部側に電解液を介して静電的に移動するのを、ある程度の期間にわたり、抑制できると考えられる。   In addition, in the charge and discharge after the initial charge, the end of the negative electrode active material layer does not have the positive electrode active material layer facing each other, so lithium ions are not actively transferred at the end of the negative electrode active material layer. It is expected that lithium introduced to the end of the active material layer will stay at the end of the negative electrode active material layer. Then, it is presumed that the end of the negative electrode active material layer into which lithium has been introduced is prevented from becoming a cationic state even when charging, such as during normal use. Therefore, even if charge and discharge are repeated, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the aluminum ions present in the vicinity of the uncoated portion of the positive electrode facing the end of the negative electrode active material layer It is considered that electrostatic movement to the end side of the material layer through the electrolytic solution can be suppressed for a certain period of time.

後述する実施例及び評価例において、リチウムを基準とする正極電位3.9Vまでの充電条件を変化させることで、正極集電箔のアルミニウム腐食の程度が著しく変化したことが確認された。そこで、本発明では、4.0V未満の正極電位V(電位はリチウム基準。)を鍵電位とし、そして、本発明は、充電開始から鍵電位を超えるまでの時間を多く費やして、負極活物質層内部でのリチウムの拡散時間を稼ぎ、負極活物質層内部の電位をなるべく平準化させることで、負極活物質層の端部の求カチオン状態を緩和することを技術思想とする。なお、本明細書において、正極電位や負極電位とは、リチウムを基準とする電位を意味する。 In Examples and Evaluation Examples described later, it was confirmed that the degree of aluminum corrosion of the positive electrode current collector foil significantly changed by changing the charge condition up to a positive electrode potential of 3.9 V based on lithium. Therefore, in the present invention, the positive electrode potential V P of less than 4.0V (potential relative to lithium.) And a key potential, and the invention is spending a lot of time from start of charging to more than key potential, the negative electrode active The technical idea is to relax the nucleophilic state at the end of the negative electrode active material layer by acquiring the diffusion time of lithium inside the material layer and leveling the potential inside the negative electrode active material layer as much as possible. In the present specification, the positive electrode potential and the negative electrode potential mean potentials based on lithium.

正極電位V(電位はリチウム基準。Vp−ocv<V<4.0V)としては、具体的に、V≦3.9Vの範囲、3.2V≦V≦3.9Vの範囲、3.4V≦V≦3.9Vの範囲、3.6V≦V≦3.9Vの範囲を例示できる。また、正極終止電位VP−cutoff(電位はリチウム基準。4.0V≦VP−cutoff)としては、4.0V≦VP−cutoff≦5.5Vの範囲、4V≦VP−cutoff≦5Vの範囲、4V≦VP−cutoff≦4.5Vの範囲を例示できる。 As the positive electrode potential V P (potentials based on lithium .V p-ocv <V P < 4.0V), specifically, the range of V P ≦ 3.9V, the range of 3.2V ≦ V P ≦ 3.9V For example, the range of 3.4 V ≦ V p ≦ 3.9 V and the range of 3.6 V ≦ V p ≦ 3.9 V can be exemplified. In addition, as the positive electrode end potential VP -cutoff (potential is based on lithium: 4.0 V ≦ VP -cutoff ), the range of 4.0 V ≦ VP -cutoff ≦ 5.5 V, 4 V ≦ VP -cutoff ≦ 5 V The range of 4 V ≦ VP -cutoff ≦ 4.5 V can be exemplified.

正極電位Vまで充電するV充電工程の電位に負極の観点を加えると、正極電位Vとなる時点の負極電位Vは、低い方が好ましいといえる。負極電位が低い方が、負極活物質層の端部に拡散されるリチウム量の増加が期待できることと、VP−cutoff工程で生じる負極内の電位差が軽減できるためである。
上述の事項を具体的に表現すると、V充電工程は、初回充電開始時における負極電位Vn−ocv(電位はリチウム基準。)の50%以下となる負極電位Vまで実施されるのが好ましいといえる。Vn−ocvとVとの関係は、V≦0.5×Vn−ocvが好ましく、その他、好適な関係として、0.001×Vn−ocv≦V≦0.45×Vn−ocv、0.01×Vn−ocv≦V≦0.4×Vn−ocv、0.05×Vn−ocv≦V≦0.35×Vn−ocv、0.1×Vn−ocv≦V≦0.3×Vn−ocvを例示できる。
The addition of the viewpoint potential of the negative electrode of V P charging step of charging up positive potential V P, the negative electrode potential V n at which a positive potential V P is said to lower the better. This is because an increase in the amount of lithium diffused to the end of the negative electrode active material layer can be expected when the negative electrode potential is lower, and the potential difference in the negative electrode generated in the VP-cutoff process can be reduced.
When specifically expressed the above matters, V P charging step, that (the potential relative to lithium.) Negative electrode potential V n-ocv upon first start of charging is performed until the negative electrode potential V n which is 50% less It can be said that it is preferable. Relationship between V n-ocv and V n is, V n ≦ 0.5 × V n-ocv is preferred, other, Suitable relationships, 0.001 × V n-ocv ≦ V n ≦ 0.45 × V n-ocv , 0.01 × V n-ocv ≦ V n ≦ 0.4 × V n-ocv , 0.05 × V n-ocv ≦ V n ≦ 0.35 × V n-ocv 0.1, V n-ocv V V n 0.3 0.3 x V n-ocv can be exemplified.

a)条件について説明する。
a)条件は、正極電位Vまで充電するV充電工程、V充電工程後のリチウムイオン二次電池をエージングするエージング工程、及び、エージング工程後のリチウムイオン二次電池をVP−cutoffまで充電するVP−cutoff充電工程を含む。
a) The conditions will be described.
a) conditions, V P charging step of charging up positive electrode potential V P, aging step of aging the lithium ion secondary battery after V P charge step, and, V P-cutoff lithium ion secondary battery after the aging process It includes a VP-cutoff charging step to charge up to.

充電工程における充電速度は、一定速度であってもよいし、速度を変動させてもよい。充電速度が速い方がV充電工程の時間を短縮できる。他方、充電速度が遅い方がV充電工程においても、負極活物質層中におけるリチウムの拡散を期待できる。V充電工程における充電速度として、0.01C以上15C以下、0.5C以上10C以下、1C以上7C以下、2C以上6C以下を例示できる。
なお、1Cとは一定電流において1時間でリチウムイオン二次電池を完全充電(SOC100%)させるために要する電流値を意味する。
Charging speed in V P charging step may be a constant speed, it may be varied speed. If charging speed is fast it is possible to shorten the time of V P charging process. On the other hand, even in it is V P charging process the charging speed slow, it can be expected the diffusion of lithium in the anode active material layer. As the charging rate in the V P charging step, 0.01 C above 15C or less, 0.5 C above 10C or less, 1C or 7C or less, can be exemplified 2C or 6C below.
Here, 1 C means a current value required to fully charge the lithium ion secondary battery (SOC 100%) in one hour at a constant current.

充電工程は、加温条件下で実施されるのが好ましい。温度が高いと、V充電工程においても、負極活物質層中におけるリチウムの拡散を期待できる。V充電工程における加温条件として、30℃以上120℃以下、40℃以上110℃以下、50℃以上100℃以下、60℃以上90℃以下を例示できる。 The VP charging step is preferably performed under warm conditions. If the temperature is high, even in V P charging process, it can be expected the diffusion of lithium in the anode active material layer. As heating conditions at V P charging step, 30 ° C. or higher 120 ° C. or less, 40 ° C. or higher 110 ° C. or less, 50 ° C. or higher 100 ° C. or less, it can be exemplified 60 ° C. or higher 90 ° C. or less.

エージング工程は、V充電工程後のリチウムイオン二次電池に対して充電を休止する充電休止工程、V充電工程後のリチウムイオン二次電池に対してVを維持させる電圧維持工程、及び、V充電工程後のリチウムイオン二次電池を加温する加温工程から選択されるいずれかの工程を含む。電圧維持工程は、いわゆるトリクル充電を実施する工程である。
いずれの工程も、正極電位Vを超えることなく時を経ることで、正極集電箔のアルミニウム腐食を抑制しつつ、負極活物質層中のリチウムの拡散を促進できる。エージング工程は、上述の3工程のうち、2工程を組み合わせてもよいし、3工程すべてを組み合わせてもよい。
Aging process, V P charging suspension process to pause charging the lithium ion secondary battery after the charging step, a voltage maintaining process for maintaining the V P the lithium ion secondary battery after V P charging step and, includes any step selected from heating step of heating the lithium ion secondary battery after V P charging process. The voltage maintenance step is a step of performing so-called trickle charge.
Any of the steps, by going through the time without exceeding the positive electrode potential V P, while preventing aluminum corrosion of the positive electrode current collector foil may promote diffusion of lithium in the negative electrode active material layer. The aging process may combine two processes among the three processes mentioned above, or may combine all three processes.

エージング工程の時間は、負極活物質層中のリチウム拡散が十分に進行するためには、長い方がよい。具体的なエージング工程の全体時間又は各工程毎の時間として、1時間以上50時間以下、5時間以上30時間以下、10時間以上25時間以下を例示できる。
加温工程の温度は、リチウムイオン二次電池の構成成分が劣化しない程度の温度であれば、高い温度の方がリチウム拡散速度を増加させるので好ましい。加温工程における加温条件として、30℃以上120℃以下、40℃以上110℃以下、50℃以上100℃以下、60℃以上90℃以下を例示できる。
The time of the aging step should be long in order for lithium diffusion in the negative electrode active material layer to proceed sufficiently. As specific time for the entire aging step or for each step, 1 to 50 hours, 5 to 30 hours, and 10 to 25 hours can be exemplified.
If the temperature of the heating step is a temperature at which the components of the lithium ion secondary battery do not deteriorate, a higher temperature is preferable because it increases the lithium diffusion rate. As heating conditions in the heating step, 30 ° C. to 120 ° C., 40 ° C. to 110 ° C., 50 ° C. to 100 ° C., 60 ° C. to 90 ° C. can be exemplified.

P−cutoff充電工程における充電速度は、一定速度であってもよいし、速度を変動させてもよい。充電速度が速い方がVP−cutoff充電工程の時間を短縮できるので好ましい。VP−cutoff充電工程における充電速度として、1C以上15C以下、2C以上10C以下、3C以上7C以下、4C以上6C以下を例示できる。 The charging rate in the VP-cutoff charging step may be a constant rate or may vary in rate. It is preferable that the charging speed is fast because the time for the VP-cutoff charging step can be shortened. As a charge rate in a VP-cutoff charge process, 1 C or more and 15 C or less, 2 C or more and 10 C or less, 3 C or more and 7 C or less, 4 C or more and 6 C or less can be exemplified.

次にb)条件について説明する。
b)条件は、正極電位Vまで充電するV充電工程において、0.1C未満のレートでの充電を含むものである。すなわち、b)条件は、比較的低レートでの充電を行うことで正極電位Vに到達するまでの時間を稼ぎ、負極活物質層中のリチウム拡散を促すものである。
Next, b) conditions will be described.
b) condition, the V P charging step of charging up positive electrode potential V P, is intended to include charging at a rate of less than 0.1 C. That, b) conditions are those that by charging at a relatively low rate earn time to reach the positive electrode potential V P, prompt the lithium diffusion of the negative electrode active material layer.

技術的観点からはb)条件における充電速度は遅いほど好ましいが、生産効率の点からはb)条件における充電速度が遅すぎると好ましいとはいえない。b)条件における充電速度として、0.005C以上0.1C未満が好ましく、0.01C以上0.07C以下がより好ましく、0.03C以上0.05C以下がさらに好ましい。   From the technical point of view, the charge rate under condition b) is preferably as low as possible, but from the viewpoint of production efficiency, it is not preferable if the charge rate under condition b) is too slow. The charge rate under the condition b) is preferably 0.005 C or more and less than 0.1 C, more preferably 0.01 C or more and 0.07 C or less, and still more preferably 0.03 C or more and 0.05 C or less.

技術的観点からはb)条件においては、正極電位Vp−ocvから正極電位Vまでの範囲において、低レートでの充電が一部で実施されれば、リチウム拡散の効果が奏されるといえる。当然ながら、低レートでの充電は、正極電位Vp−ocvから正極電位Vまでの範囲の大部分を占めるのが好ましく、例えば、当該範囲の50%以上で実施されるのが好ましく、当該範囲の70%以上で実施されるのがより好ましく、当該範囲の90%以上で実施されるのがさらに好ましく、当該範囲のすべてにわたり実施されるのが最も好ましい。 From the technical point of view, under the condition b), if the charging at a low rate is partially performed in the range from the positive electrode potential V p-ocv to the positive electrode potential V P , the effect of lithium diffusion is exhibited. It can be said. Of course, charging at a low rate preferably occupies most of the range from the positive electrode potential V p-ocv to the positive electrode potential V P , for example, it is preferable to be carried out at 50% or more of the range, More preferably, it is carried out at 70% or more of the range, more preferably at 90% or more of the range, and most preferably carried out over all of the range.

b)条件においては、低レートでの充電が正極電位Vを超えて正極終止電位VP−cutoffまで行われてもよい。また、正極電位Vを超えてからの充電速度は、a)条件で説明したVP−cutoff充電工程と同様の速度としてもよい。 In b) conditions, charging at a low rate may be carried out until the positive electrode cutoff potential V P-cutoff beyond positive electrode potential V P. The charging rate from exceeding the positive electrode potential V P is, a) may be the same speed and V P-cutoff charging process described in condition.

b)条件は、加温条件下で実施されるのが好ましい。温度が高いほど、負極活物質層中におけるリチウムの拡散の促進を期待できる。加温条件として、30℃以上120℃以下、40℃以上110℃以下、50℃以上100℃以下、60℃以上90℃以下を例示できる。   b) The conditions are preferably carried out under heating conditions. As the temperature is higher, promotion of the diffusion of lithium in the negative electrode active material layer can be expected. As heating conditions, 30 ° C. to 120 ° C., 40 ° C. to 110 ° C., 50 ° C. to 100 ° C., 60 ° C. to 90 ° C. can be exemplified.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、a)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行うことを特徴とするが、a)条件及びb)条件の両者を満足する条件で行うのが好ましい。   The method for producing a lithium ion secondary battery of the present invention is characterized in that it is carried out under conditions satisfying either a) conditions or b) conditions, but under conditions satisfying both a) conditions and b) conditions. It is preferred to do.

本発明のリチウムイオン二次電池において、正極板、セパレータ及び負極板を積層した積層体は、積層体を捲いた捲回型であっても良いし、正極板とセパレータと負極板とが平面状態で積層されたままの積層型であっても良い。正極未塗工部と負極活物質層の端部との対面関係を制御する観点からは、積層型が好ましい。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, the laminate obtained by laminating the positive electrode plate, the separator and the negative electrode plate may be a wound type in which the laminate is wound, and the positive electrode plate, the separator and the negative electrode plate are in a planar state It may be of the laminated type as it is. From the viewpoint of controlling the facing relationship between the positive electrode uncoated portion and the end of the negative electrode active material layer, a laminated type is preferable.

本発明のリチウムイオン二次電池の電池容器の材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、樹脂、アルミニウムなどの金属と樹脂を積層した積層体を例示できる。本発明のリチウムイオン二次電池の電池容器の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   As a material of the battery container of the lithium ion secondary battery of this invention, the laminated body which laminated | stacked metal, such as aluminum, stainless steel, resin, and aluminum, and resin can be illustrated. The shape of the battery container of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as cylindrical, square, coin, and laminate types can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、a)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件での製造方法により、正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減できるので、高電圧条件下での使用が可能である。高電圧条件として具体的には、正極が曝されるリチウム基準での電位が3.9V以上、4V以上、4〜5.5V、4.1〜5V、4.3〜4.8Vの条件を例示できる。本発明のリチウムイオン二次電池は高電圧用のリチウムイオン二次電池であると認識することもできる。   The lithium ion secondary battery of the present invention can be used under high voltage conditions because aluminum elution from the positive electrode current collector foil can be reduced by the manufacturing method under any of the conditions a) and b). Is possible. Specifically, as the high voltage condition, the potential at the positive electrode is 3.9 V or more, 4 V or more, 4 to 5.5 V, 4.1 to 5 V, 4.3 to 4.8 V, based on lithium. It can be illustrated. The lithium ion secondary battery of the present invention can also be recognized as a high voltage lithium ion secondary battery.

本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法により、以下の充電制御装置を把握できる。   The following charge control device can be grasped by the method of manufacturing a lithium ion secondary battery of the present invention.

充電制御装置は、リチウムイオン二次電池に対し、上記a)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で初回充電を実行させる制御部を具備する。上記充電制御装置はリチウムイオン二次電池の製造設備に配置されてもよく、リチウムイオン二次電池の出荷前若しくは出荷後にリチウムイオン二次電池を充電する充電システムに配置されてもよい。上記充電制御装置、又は、上記製造設備若しくは上記充電システムは、リチウムイオン二次電池の温度を制御する温度制御部を具備することが好ましい。   The charge control device includes a control unit that causes the lithium ion secondary battery to perform an initial charge under a condition that satisfies any of the above a) and b) conditions. The charge control device may be disposed in a manufacturing facility of a lithium ion secondary battery, or may be disposed in a charging system for charging the lithium ion secondary battery before or after shipment of the lithium ion secondary battery. It is preferable that the charge control device, the production facility, or the charge system include a temperature control unit that controls the temperature of the lithium ion secondary battery.

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

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。本明細書においては、本発明の実施形態として、電荷担体がリチウムであるリチウムイオン二次電池を具体的に説明しているが、本明細書で開示する技術事項は、電荷担体がナトリウムであるナトリウムイオン二次電池、電荷担体がカリウムであるカリウムイオン二次電池、電荷担体がマグネシウムであるマグネシウムイオン二次電池などにも、適用可能である。本明細書で開示する技術事項を、ナトリウムイオン二次電池又はカリウムイオン二次電池に適用する場合には、本明細書における「リチウム」及び「Li」との記載を、それぞれ「ナトリウム」及び「Na」、又は、「カリウム」及び「K」に読み替えれば良い。本明細書で開示する技術事項を、マグネシウムイオン二次電池に適用する場合には、本明細書における「リチウム」及び「Li」との記載を、必要に応じて価数を適切に整合させた上で、「マグネシウム」及び「Mg」に読み替えれば良い。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. In the range which does not deviate from the summary of the present invention, it can carry out with various forms which gave change, improvement, etc. which a person skilled in the art can make. In the present specification, although a lithium ion secondary battery in which the charge carrier is lithium is specifically described as an embodiment of the present invention, in the technical matter disclosed in the present specification, the charge carrier is sodium The present invention is also applicable to a sodium ion secondary battery, a potassium ion secondary battery in which the charge carrier is potassium, a magnesium ion secondary battery in which the charge carrier is magnesium, and the like. When the technical matter disclosed in the present specification is applied to a sodium ion secondary battery or a potassium ion secondary battery, the descriptions of “lithium” and “Li” in the present specification are “sodium” and “lithium,” respectively. It may be read as Na "or" potassium "and" K ". When the technical matter disclosed in the present specification is applied to a magnesium ion secondary battery, the descriptions of “lithium” and “Li” in the present specification are appropriately matched in valence as necessary. Above, it should be read as “magnesium” and “Mg”.

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

(実施例1)
実施例1のリチウムイオン二次電池を以下のとおりa)条件で製造した。
Example 1
The lithium ion secondary battery of Example 1 was manufactured under the following conditions a).

正極活物質であるLiNi50/100Co35/100Mn15/100を90質量部、導電助剤であるアセチレンブラック5質量部、導電助剤である黒鉛3質量部、及び結着剤であるポリフッ化ビニリデン2質量部を混合した。この混合物を若干量の分散剤とともに適量のN−メチル−2−ピロリドンに分散させて、スラリーを製造した。正極用集電箔として厚み15μmのJIS A1000番系に該当するアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて上記スラリーが膜状になるように塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、このアルミニウム箔をプレスし接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で120℃、6時間加熱乾燥して、正極活物質層が形成されたアルミニウム箔を得た。これを正極板とした。正極板のアルミニウム箔の一面には、正極活物質層が形成された正極塗工部と、正極活物質層が形成されていない正極未塗工部とが存在する。 90 parts by mass of LiNi 50/100 Co 35/100 Mn 15/100 O 2 which is a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black which is a conduction aid, 3 parts by mass of graphite which is a conduction aid, and a binder Two parts by mass of certain polyvinylidene fluoride were mixed. This mixture was dispersed in a suitable amount of N-methyl-2-pyrrolidone with some amount of dispersant to produce a slurry. As a current collector foil for positive electrodes, an aluminum foil corresponding to a 15 μm thick JIS A1000 series was prepared. The slurry was applied in the form of a film on the surface of the aluminum foil using a doctor blade. The N-methyl-2-pyrrolidone was removed by drying the slurry-coated aluminum foil at 80 ° C. for 20 minutes. Thereafter, this aluminum foil was pressed to obtain a bonded product. The obtained bonded product was dried by heating at 120 ° C. for 6 hours in a vacuum dryer to obtain an aluminum foil on which a positive electrode active material layer was formed. This was used as a positive electrode plate. The positive electrode coated portion on which the positive electrode active material layer is formed and the positive electrode uncoated portion on which the positive electrode active material layer is not formed are present on one surface of the aluminum foil of the positive electrode plate.

負極活物質として黒鉛98質量部、並びに結着剤であるスチレンブタジエンゴム1質量部及びカルボキシメチルセルロース1質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、スラリーを作製した。負極用集電箔として厚み10μmの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥して水を除去し、その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で100℃、6時間加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔を得た。これを負極板とした。   As a negative electrode active material, 98 parts by mass of graphite, and 1 part by mass of styrene butadiene rubber as a binder and 1 part by mass of carboxymethyl cellulose were mixed. The mixture was dispersed in an appropriate amount of ion exchange water to prepare a slurry. A copper foil with a thickness of 10 μm was prepared as a current collector foil for the negative electrode. The slurry was applied in the form of a film on the surface of the copper foil using a doctor blade. The copper foil coated with the slurry was dried to remove water, and then the copper foil was pressed to obtain a joint. The obtained bonded product was dried by heating at 100 ° C. for 6 hours with a vacuum dryer to obtain a copper foil on which a negative electrode active material layer was formed. This was used as a negative electrode plate.

ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートをモル比9:1で混合して、混合溶媒を調製した。当該混合溶媒に(FSONLiを濃度2.4mol/Lで溶解させて、電解液とした。 A mixed solvent was prepared by mixing dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate at a molar ratio of 9: 1. In the mixed solvent, (FSO 2 ) 2 NLi was dissolved at a concentration of 2.4 mol / L to prepare an electrolytic solution.

セパレータとして、厚さ16μm、空隙率47%のポリエチレン製多孔質膜を準備した。   As a separator, a polyethylene porous film having a thickness of 16 μm and a porosity of 47% was prepared.

正極板と負極板とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群及び電解液が密閉されたリチウムイオン二次電池を組み立てた。当該リチウムイオン二次電池においては、正極板及び負極板はセパレータを挟んで対面し、かつ、正極未塗工部と負極活物質層の端部とが対面している状態であった。   The separator was sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a pair of laminate films, the three sides were sealed, and then an electrolytic solution was injected into the bag-like laminate film. Thereafter, by sealing the other side, the four sides were airtightly sealed, and a lithium ion secondary battery in which the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed was assembled. In the lithium ion secondary battery, the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the positive electrode uncoated portion and the end of the negative electrode active material layer face each other.

a)条件による初回充電
・V充電工程
組み立てたリチウムイオン二次電池に対して、5Cの一定電流で電圧3.8Vまで充電した。電圧3.8Vはリチウムを基準とする正極電位3.9Vに相当するので、V=3.9Vである。
・エージング工程
リチウムイオン二次電池の電圧3.8Vを、2時間維持させる定電圧充電を行った。その後、リチウムイオン二次電池の充電を休止し、当該リチウムイオン二次電池を60℃の恒温槽に配置した。60℃の恒温槽にリチウムイオン二次電池を20時間保管することで、エージングを行った。
・VP−cutoff充電工程
エージング工程後のリチウムイオン二次電池に対して、5Cの一定電流で電圧4.1Vまで充電し、当該電圧を2時間維持させた。電圧4.1Vはリチウムを基準とする正極電位4.2Vに相当するので、VP−cutoff=4.2Vである。VP−cutoff充電工程後のリチウムイオン二次電池を、実施例1のリチウムイオン二次電池とした。
a) Initial charge / VP charge process according to conditions The assembled lithium ion secondary battery was charged to a voltage of 3.8 V at a constant current of 5C. Since a voltage of 3.8 V corresponds to a positive electrode potential of 3.9 V based on lithium, V P = 3.9 V.
Aging Step A constant voltage charge was performed to maintain the voltage 3.8 V of the lithium ion secondary battery for 2 hours. Thereafter, charging of the lithium ion secondary battery was stopped, and the lithium ion secondary battery was placed in a 60 ° C. thermostat. Aging was performed by storing the lithium ion secondary battery in a constant temperature bath at 60 ° C. for 20 hours.
-VP-cutoff charge step The lithium ion secondary battery after the aging step was charged to a voltage of 4.1 V at a constant current of 5 C, and the voltage was maintained for 2 hours. Since the voltage of 4.1 V corresponds to a positive electrode potential of 4.2 V based on lithium, V P -cutoff = 4.2 V. The lithium ion secondary battery after the VP-cutoff charging step was used as the lithium ion secondary battery of Example 1.

実施例1のリチウムイオン二次電池を、正極板、セパレータ及び負極板の厚み側から観察した場合の模式図を、図1に示す。以下の説明において、縦とは、図1において上下方向を意味し、横とは図1において紙面手前側−奥側方向を意味する。   The schematic diagram at the time of observing the lithium ion secondary battery of Example 1 from the thickness side of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate is shown in FIG. In the following description, the vertical means the vertical direction in FIG. 1 and the horizontal means the front side-back side direction in FIG.

実施例1のリチウムイオン二次電池1は、
アルミニウム製の正極集電箔20と前記正極集電箔20の表面に形成された正極活物質層21とを具備する正極板2と、負極集電箔30と前記負極集電箔30の表面に形成された負極活物質層31とを具備する負極板3と、セパレータ4と、リチウム塩として(FSONLiを含有する電解液5とを備え、
前記正極集電箔20の表面には、前記正極活物質層21が形成されていない正極未塗工部22が存在しており、
前記正極板2及び前記負極板3は前記セパレータ4を挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部22と前記負極活物質層31の端部32とが対面している。
The lithium ion secondary battery 1 of Example 1 is
A positive electrode plate 2 comprising a positive electrode current collector foil 20 made of aluminum and a positive electrode active material layer 21 formed on the surface of the positive electrode current collector foil 20, a negative electrode current collector foil 30 and a surface of the negative electrode current collector foil 30 A negative electrode plate 3 having the formed negative electrode active material layer 31, a separator 4, and an electrolytic solution 5 containing (FSO 2 ) 2 NLi as a lithium salt,
On the surface of the positive electrode current collector foil 20, a positive electrode uncoated portion 22 where the positive electrode active material layer 21 is not formed is present,
The positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 face each other with the separator 4 interposed therebetween, and the positive electrode uncoated portion 22 and the end portion 32 of the negative electrode active material layer 31 face each other.

正極集電箔20は、JIS A1000系の純アルミニウムであり、厚み15μm、縦40mm、横幅30mmの箔である。正極集電箔20の一面には、正極集電箔20の縦方向の下端を起点として上端方向へ25mmにわたり、正極活物質層21が横幅30mm、厚み22μmで形成されている。正極活物質層21には、正極活物質であるLiNi50/100Co35/100Mn15/100が90質量部、導電助剤であるアセチレンブラックが5質量部、導電助剤である黒鉛が3質量部、結着剤であるポリフッ化ビニリデンが2質量部で含有されている。 The positive electrode current collector foil 20 is a pure aluminum of JIS A1000 series, and is a foil having a thickness of 15 μm, a length of 40 mm, and a width of 30 mm. On one surface of the positive electrode current collector foil 20, a positive electrode active material layer 21 is formed with a width of 30 mm and a thickness of 22 μm from the lower end in the vertical direction of the positive electrode current collector foil 20 to 25 mm in the upper end direction. In the positive electrode active material layer 21, 90 parts by mass of LiNi 50/100 Co 35/100 Mn 15/100 O 2 which is a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black which is a conductive agent, and graphite which is a conductive agent 3 parts by mass, and 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder.

さらに、正極集電箔20の表面には、正極活物質層21が形成されていない正極未塗工部22が、正極活物質層21が形成されている箇所、すなわち正極塗工部の端から、正極集電箔20の上端にわたり、存在する。そして、正極未塗工部22は、セパレータ4を介して負極活物質層31の端部32と対面関係にある。
正極集電箔20の上端は、正極導線24を介して外部電源15に接続されている。
Furthermore, the positive electrode uncoated portion 22 where the positive electrode active material layer 21 is not formed on the surface of the positive electrode current collector foil 20 is a portion where the positive electrode active material layer 21 is formed, that is, from the end of the positive electrode coating portion , Over the upper end of the positive electrode current collector foil 20. The positive electrode uncoated portion 22 is in a facing relationship with the end portion 32 of the negative electrode active material layer 31 via the separator 4.
The upper end of the positive electrode current collector foil 20 is connected to the external power supply 15 via the positive electrode conductor 24.

負極集電箔30は、厚み10μm、縦40mm、横幅32mmの銅箔である。負極集電箔30の一面には、負極集電箔30の縦方向の上端を起点として下端方向へ30mmにわたり、負極活物質層31が横幅32mmで形成されている。負極活物質層31には、負極活物質である黒鉛が98質量部、結着剤であるカルボキシメチルセルロースが1質量部、結着剤であるスチレンブタジエンゴムが1質量部で含有されており、黒鉛には、リチウムがドープされている。
負極集電箔30の下端は、負極導線34を介して外部電源15に接続されている。
The negative electrode current collector foil 30 is a copper foil having a thickness of 10 μm, a length of 40 mm, and a width of 32 mm. On one surface of the negative electrode current collector foil 30, a negative electrode active material layer 31 is formed with a width of 32 mm, extending from the upper end in the vertical direction of the negative electrode current collector foil 30 to the lower end direction for 30 mm. The negative electrode active material layer 31 contains 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of carboxymethylcellulose as a binder, and 1 part by mass of styrene butadiene rubber as a binder. Is doped with lithium.
The lower end of the negative electrode current collector foil 30 is connected to the external power supply 15 via the negative electrode conductor 34.

セパレータ4は、厚さ16μmのポリエチレン製多孔質膜である。セパレータ4は、セパレータ4と対面する正極活物質層21及び負極活物質層31の面よりも大きな面を有する。そして、セパレータ4は、正極板2と負極板3の接触を妨げるべく、正極板2と負極板3の間に位置する。   The separator 4 is a polyethylene porous membrane with a thickness of 16 μm. The separator 4 has a surface larger than the surfaces of the positive electrode active material layer 21 and the negative electrode active material layer 31 facing the separator 4. The separator 4 is positioned between the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 so as to prevent the positive electrode plate 2 from contacting the negative electrode plate 3.

正極板2、負極板3及びセパレータ4は、平面を維持した積層状態で、電池容器10の内部に密閉されている。電池容器10はアルミラミネートフィルムからなる。電池容器10の内部には、電解液5が注入されている。電解液5は、リチウム塩として(FSONLiを含有し、かつ、有機溶媒として、ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートをモル比9:1で混合した混合溶媒を含有する。電解液5における(FSONLiの濃度は、2.4mol/Lである。 The positive electrode plate 2, the negative electrode plate 3 and the separator 4 are sealed inside the battery container 10 in a stacked state maintaining a flat surface. The battery case 10 is made of an aluminum laminate film. The electrolytic solution 5 is injected into the inside of the battery case 10. The electrolytic solution 5 contains (FSO 2 ) 2 NLi as a lithium salt, and contains, as an organic solvent, a mixed solvent in which dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1. The concentration of (FSO 2 ) 2 NLi in the electrolyte solution 5 is 2.4 mol / L.

(実施例2)
初回充電を以下のとおりb)条件で行った以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 2)
A lithium ion secondary battery of Example 2 was manufactured in the same manner as Example 1, except that the initial charge was performed under the following conditions b).

b)条件による初回充電
組み立てたリチウムイオン二次電池に対して、室温条件下、0.05Cの一定電流で電圧4.1Vまで充電し、当該電圧を2時間維持させた。これを実施例2のリチウムイオン二次電池とした。
b) Initial charge according to conditions The assembled lithium ion secondary battery was charged to a voltage of 4.1 V at a constant current of 0.05 C under room temperature conditions, and the voltage was maintained for 2 hours. The resultant was used as a lithium ion secondary battery of Example 2.

(比較例1)
初回充電を以下のとおり行った以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative example 1)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as Example 1, except that the initial charge was performed as follows.

初回充電
組み立てたリチウムイオン二次電池に対して、室温条件下、5Cの一定電流で電圧4.1Vまで充電し、当該電圧を2時間維持させた。これを比較例1のリチウムイオン二次電池とした。
Initial Charge The assembled lithium ion secondary battery was charged to a voltage of 4.1 V at a constant current of 5 C under room temperature conditions, and the voltage was maintained for 2 hours. The resultant was used as a lithium ion secondary battery of Comparative Example 1.

(評価例1)
実施例1のリチウムイオン二次電池につき、60℃の条件下、2Cの定電流で3.3Vまで放電して4.1Vまで充電するとの充放電サイクルを30回繰り返した。さらに、25℃の条件下、1Cレートの定電流にて3.0Vまで放電し、その後、同電圧を2時間維持させた。
以上の充放電を行った実施例1のリチウムイオン二次電池を解体し、負極板をジメチルカーボネートの液中に10分静置することを、液を取り替えながら3回繰り返すことで、残存する電解液成分を洗浄し、その後、負極板を分析に供した。ICP発光分析にて、負極板に付着したアルミニウムの量を測定した。実施例2及び比較例1のリチウムイオン二次電池についても、同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(Evaluation example 1)
For the lithium ion secondary battery of Example 1, the charge and discharge cycle of discharging to 3.3 V with a constant current of 2 C and charging to 4.1 V at 60 ° C. was repeated 30 times. Further, the battery was discharged to 3.0 V at a constant current of 1 C rate under the condition of 25 ° C., and then the voltage was maintained for 2 hours.
Disassembling the lithium ion secondary battery of Example 1 in which the above charge and discharge were performed, and leaving the negative electrode plate in the solution of dimethyl carbonate for 10 minutes while repeating the solution three times to replace the remaining electrolyte The liquid components were washed and then the negative plate was subjected to analysis. The amount of aluminum attached to the negative electrode plate was measured by ICP emission analysis. The same evaluation was performed on the lithium ion secondary batteries of Example 2 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2019046688
Figure 2019046688

表1の結果から、初回充電をa)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行うことで、負極板へのアルミニウム析出が著しく抑制されているのがわかる。本発明の技術的意義が裏付けられたといえる。   From the results in Table 1, it can be seen that the aluminum deposition on the negative electrode plate is remarkably suppressed by performing the initial charge under the conditions satisfying either a) conditions or b) conditions. It can be said that the technical significance of the present invention is supported.

1 リチウムイオン二次電池
2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 電解液
10 電池容器
15 外部電源
20 正極集電箔
21 正極活物質層
22 正極未塗工部
24 正極導線
30 負極集電箔
31 負極活物質層
32 端部
34 負極導線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 lithium ion secondary battery 2 positive electrode plate 3 negative electrode plate 4 separator 5 electrolyte solution 10 battery container 15 external power supply 20 positive electrode current collector foil 21 positive electrode active material layer 22 positive electrode uncoated portion 24 positive electrode lead 30 negative electrode current collector foil 31 negative electrode active Material layer 32 end 34 negative lead

Claims (6)

アルミニウム製の正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータと、下記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液とを備え、
前記正極集電箔の表面には、前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部が存在しており、
前記正極板及び前記負極板は前記セパレータを挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部と前記負極活物質層の端部とが対面しているリチウムイオン二次電池に対して、
初回充電開始時における正極電位Vp−ocv(電位はリチウム基準。)から、正極電位V(電位はリチウム基準。Vp−ocv<V<4.0V)を経て、正極終止電位VP−cutoff(電位はリチウム基準。4.0V≦VP−cutoff)まで充電する初回充電を、以下のa)条件及びb)条件のいずれかを満足する条件で行うことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
a)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程、V充電工程後のリチウムイオン二次電池をエージングするエージング工程、及び、エージング工程後のリチウムイオン二次電池を前記VP−cutoffまで充電するVP−cutoff充電工程を含む。
b)条件
前記正極電位Vまで充電するV充電工程において、0.1C未満のレートでの充電を含む。
(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
SOLi 一般式(2)
(Rは、アルキル基又はハロゲン置換アルキル基から選択される。)
A positive electrode plate comprising a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, a negative electrode current collector foil and a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector foil A negative electrode plate having a layer, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the following general formula (1) and general formula (2),
The positive electrode uncoated part in which the said positive electrode active material layer is not formed exists in the surface of the said positive electrode current collection foil,
The positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and for a lithium ion secondary battery in which the positive electrode uncoated portion and the end of the negative electrode active material layer face each other,
From the positive electrode potential V p-ocv (potential is based on lithium) at the start of the first charge, through the positive electrode potential V P (potential is based on lithium: V p-ocv <V p <4.0 V), the positive electrode termination potential V P -cutoff lithium ion secondary (potential of lithium reference .4.0V ≦ V P-cutoff) and performing under conditions satisfying either the first charge to charge up, the following a) conditions and b) conditions Method of manufacturing secondary battery.
V P charging step of charging up a) conditions the positive electrode potential V P, aging step of aging the lithium ion secondary battery after V P charging process, and the lithium ion secondary battery after aging step V P-cutoff It includes a VP-cutoff charging step to charge up to.
In V P charging step of charging up b) conditions the positive electrode potential V P, including charging at a rate of less than 0.1 C.
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi General formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted by a substituent, a substituent Or unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, aromatic group which may be substituted by a substituent, heterocyclic group which may be substituted by a substituent, alkoxy group which may be substituted by a substituent An unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, CN, SCN or OCN Be done.
R 2 represents a hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an unsaturated alkyl group which may be substituted by a substituent, a substituent An unsaturated cycloalkyl group which may be substituted, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, an alkoxy group which may be substituted by a substituent, An unsaturated alkoxy group which may be substituted, a thioalkoxy group which may be substituted, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted, and a substituent selected from CN, SCN and OCN Ru.
Further, R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, and SiOO.
R a and R b each independently represent hydrogen, a halogen, an alkyl group which may be substituted by a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, or a substituent which may be substituted by a substituent A saturated alkyl group, an unsaturated cycloalkyl group which may be substituted by a substituent, an aromatic group which may be substituted by a substituent, a heterocyclic group which may be substituted by a substituent, a substituent Alkoxy group which may be substituted, unsaturated alkoxy group which may be substituted by a substituent, thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, unsaturated thioalkoxy group which may be substituted by a substituent, OH , SH, CN, SCN, OCN.
In addition, R a and R b may combine with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 3 SO 3 Li General formula (2)
(R 3 is selected from an alkyl group or a halogen-substituted alkyl group.)
前記電解液において、前記リチウム塩を含む電解質の濃度が1.5〜3mol/Lである請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。   The method for producing a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the concentration of the electrolyte containing the lithium salt in the electrolytic solution is 1.5 to 3 mol / L. 前記Vが3.2V≦V≦3.9Vの範囲内である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。 Wherein V P is method for producing a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2 in the range of 3.2V ≦ V P ≦ 3.9V. 前記V充電工程を、初回充電開始時における負極電位Vn−ocv(電位はリチウム基準。)の50%以下となる負極電位Vまで実施する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。 Said V P charging step, the anode potential V n-ocv upon first start of charging (potential relative to lithium.) Is performed until the anode potential V n which is 50% or less, in any one of claims 1 to 3 The manufacturing method of the lithium ion secondary battery as described. 前記エージング工程は、前記V充電工程後のリチウムイオン二次電池に対して充電を休止する充電休止工程、前記V充電工程後のリチウムイオン二次電池に対してVを維持させる電圧維持工程、及び、前記V充電工程後のリチウムイオン二次電池を加温する加温工程から選択されるいずれかの工程を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。 The aging process is the charging suspension process to pause charging the lithium ion secondary battery after the V P charging process, the voltage maintenance to maintain the V P the lithium ion secondary battery after the V P charging step step, and a lithium ion secondary according to claim 1, comprising any of the steps selected from the heating step of the V P warming a lithium ion secondary battery after charging step How to make a battery. 前記初回充電を、前記a)条件及び前記b)条件の両者を満足する条件で行う請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。   The method for producing a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the initial charge is performed under conditions satisfying both the a) conditions and the b) conditions.
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