JP2021180084A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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JP2021180084A JP2020083663A JP2020083663A JP2021180084A JP 2021180084 A JP2021180084 A JP 2021180084A JP 2020083663 A JP2020083663 A JP 2020083663A JP 2020083663 A JP2020083663 A JP 2020083663A JP 2021180084 A JP2021180084 A JP 2021180084A
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学 平澤
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Abstract

To provide a lithium ion secondary battery of which the expansion is suppressed and in which deterioration of a gas storage member is suppressed for a long period of time.SOLUTION: A lithium ion secondary battery is provided, comprising: a positive electrode including a positive electrode active material; a negative electrode including negative electrode active material; an electrolyte including lithium salt; and a gas storage member including a gas storage unit capable of storing gas, and a protective layer that covers at least a part of the gas storage unit, transmits the gas, and can suppresses contact between the gas storage unit and a component contained in the electrolyte.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度の二次電池であり、その特性を活かして、ノートパソコン、携帯電話等のポータブル機器の電源に使用されている。 Lithium-ion secondary batteries, which are a type of non-aqueous electrolyte secondary batteries, are secondary batteries with high energy density, and are used as power sources for portable devices such as notebook computers and mobile phones by taking advantage of their characteristics.

リチウムイオン二次電池は、近年、小型化が進む電子機器用電源、電力貯蔵用電源、電気自動車用電源等としても注目されており、更なる高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池が要求されている。
エネルギー密度を向上させる手段としては、例えば、高い作動電位を示すスピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物を正極活物質に用いる方法がある。しかし、高い電位のため、従来の環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いた電解液では、正極活物質と電解液との接触部分で環状カーボネート又は鎖状カーボネートが酸化分解することがある。さらに、この酸化分解により生じた生成物は、低電位である負極側に堆積又は析出して抵抗になり、リチウムイオン二次電池の容量を低下させることがある。これらの現象により、高い作動電位を示す正極活物質を用いるリチウムイオン二次電池では、十分な充放電サイクル特性が得られないという課題があった。
これを解決する手段として、負極活物質としてリチウムチタン複合酸化物を有する負極と、ジエチルカーボネート(DEC)の含有率が80体積%以上の非水溶媒を含む電解液と、を用いるリチウムイオン二次電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, lithium-ion secondary batteries have been attracting attention as power supplies for electronic devices, power storage power supplies, power supplies for electric vehicles, etc., which are becoming smaller and smaller, and lithium-ion secondary batteries with even higher energy densities are required. There is.
As a means for improving the energy density, for example, there is a method of using a spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide showing a high working potential as a positive electrode active material. However, due to the high potential, in the conventional electrolytic solution using cyclic carbonate or chain carbonate, the cyclic carbonate or chain carbonate may be oxidatively decomposed at the contact portion between the positive electrode active material and the electrolytic solution. Further, the product produced by this oxidative decomposition may be deposited or deposited on the negative electrode side having a low potential to become a resistance, which may reduce the capacity of the lithium ion secondary battery. Due to these phenomena, there is a problem that a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material showing a high operating potential cannot obtain sufficient charge / discharge cycle characteristics.
As a means for solving this, a lithium ion secondary using a negative electrode having a lithium titanium composite oxide as a negative electrode active material and an electrolytic solution containing a non-aqueous solvent having a diethyl carbonate (DEC) content of 80% by volume or more is used. Batteries have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−66341号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-66341

特許文献1には、ジエチルカーボネートは、正極近傍での非水溶媒の酸化分解の低減に貢献する点が言及されている。そのため、特許文献1によれば、電解液の酸化分解により生じた生成物の負極側での堆積又は析出を抑制することができるようになると考えられる。
しかしながら、負極のリチウムチタン複合酸化物が触媒的に働くことにより、環状カーボネート、鎖状カーボネート等の非水溶媒の還元分解が促進され、水素ガス等のガスが発生しやすいという問題がある。水素ガス等のガスが発生すると、電池が膨張してしまうといった問題が発生する。また、電解質が固体電解質を含む場合であっても、固体電解質由来の二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等が発生することで電池が膨張してしまうといった問題が発生する。
Patent Document 1 mentions that diethyl carbonate contributes to the reduction of oxidative decomposition of non-aqueous solvents in the vicinity of the positive electrode. Therefore, according to Patent Document 1, it is considered that the deposition or precipitation of the product generated by the oxidative decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode side can be suppressed.
However, there is a problem that the lithium-titanium composite oxide of the negative electrode acts catalytically to promote the reductive decomposition of non-aqueous solvents such as cyclic carbonate and chain carbonate, and to easily generate gas such as hydrogen gas. When a gas such as hydrogen gas is generated, a problem such as expansion of the battery occurs. Further, even when the electrolyte contains a solid electrolyte, there arises a problem that the battery expands due to the generation of carbon dioxide, sulfur oxide, hydrogen sulfide, etc. derived from the solid electrolyte.

本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電池の膨張が抑制され、かつガス吸蔵部の劣化が長期間にわたって抑制され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 disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery in which expansion of the battery is suppressed and deterioration of the gas storage portion is suppressed for a long period of time.

前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 正極活物質を含む正極と、
負極活物質を含む負極と、
リチウム塩を含む電解質と、
ガスを吸蔵可能なガス吸蔵部、及び前記ガス吸蔵部の少なくとも一部を覆い、前記ガスを透過し、かつ前記ガス吸蔵部と前記電解質中に含まれる成分との接触を抑制可能な保護層を有するガス吸蔵部材と、
を備えるリチウムイオン二次電池。
<2> 前記ガス吸蔵部と前記電解質との間に前記保護層が位置する<1>に記載のリチウムイオン二次電池。
<3> 前記ガス吸蔵部材は、前記正極、前記負極、及び前記電解質が収容された電池外装体の内壁面の少なくとも一部に設置されている<1>又は<2>に記載のリチウムイオン二次電池。
<4> 前記ガス吸蔵部は、水素ガスを吸蔵可能である<1>〜<3>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<5> 前記正極の容量(Ah)又は前記負極の容量(Ah)に対する前記ガス吸蔵部の体積(mL)の比率(ガス吸蔵部の体積/正極の容量又は負極の容量)は、0.01以上である<1>〜<4>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<6> 前記ガス吸蔵部は、金属層と、前記金属層の表面上の少なくとも一部に位置する触媒層と、を有し、
前記触媒層の表面上の少なくとも一部に前記保護層が位置する<1>〜<5>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<7> 前記正極活物質は、リチウム電位に対して4.5V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質を含む<1>〜<6>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<8> 前記負極活物質は、リチウム電位に対して0.4V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質を含む<1>〜<7>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<9> 前記正極と前記負極との間に介在するセパレータをさらに備え、
前記電解質は、非水溶媒を含む<1>〜<8>に記載のリチウムイオン二次電池。
<10> 前記セパレータの空孔率は、20%〜80%である<9>に記載のリチウムイオン二次電池。
<11> 前記電解質は、非水溶媒及び前記非水溶媒が含浸されたポリマー電解質を含む<1>〜<8>に記載のリチウムイオン二次電池。
<12> 前記非水溶媒は、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルスルホン、ビニレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、フッ素化エーテル及びカルボン酸エステル(フッ素原子を含むカルボン酸エステルを除く)からなる群より選択される特定の非水溶媒をいずれも含まないか、又は、前記特定の非水溶媒の合計含有率は、前記非水溶媒の全量に対して30体積%未満である<9>〜<11>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<13> 前記非水溶媒は、フッ素原子を含むリン酸エステルを含む<9>〜<12>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<14> 前記電解質は、硫化物系無機固体電解質及び酸化物系無機固体電解質の少なくとも一方を含む<1>〜<8>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<15> 前記リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム及びリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドからなる群より選択される少なくとも1つを含む<1>〜<14>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
<16> 前記負極の負極容量と前記正極の正極容量との容量比(負極容量/正極容量)は、1以下である<1>〜<15>のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池。
Specific means for solving the above problems are as follows.
<1> A positive electrode containing a positive electrode active material and a positive electrode
Negative electrode containing negative electrode active material and negative electrode
Electrolytes containing lithium salts and
A protective layer that covers at least a part of the gas storage unit capable of storing gas and the gas storage unit, allows the gas to permeate, and suppresses contact between the gas storage unit and the components contained in the electrolyte. With the gas occlusion member
Lithium-ion secondary battery with.
<2> The lithium ion secondary battery according to <1>, wherein the protective layer is located between the gas storage unit and the electrolyte.
<3> The lithium ion II according to <1> or <2>, wherein the gas storage member is installed on at least a part of the inner wall surface of the positive electrode, the negative electrode, and the inner wall surface of the battery exterior in which the electrolyte is housed. Next battery.
<4> The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <3>, wherein the gas storage unit is capable of storing hydrogen gas.
<5> The ratio of the volume (mL) of the gas storage unit to the capacity (Ah) of the positive electrode or the capacity (Ah) of the negative electrode (volume of the gas storage unit / capacity of the positive electrode or capacity of the negative electrode) is 0.01. The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <4> described above.
<6> The gas storage unit has a metal layer and a catalyst layer located at least a part on the surface of the metal layer.
The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <5>, wherein the protective layer is located at least a part on the surface of the catalyst layer.
<7> The lithium according to any one of <1> to <6>, wherein the positive electrode active material contains an active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 4.5 V or more with respect to the lithium potential. Ion secondary battery.
<8> The lithium according to any one of <1> to <7>, wherein the negative electrode active material contains an active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 0.4 V or more with respect to the lithium potential. Ion secondary battery.
<9> Further, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is provided.
The lithium ion secondary battery according to <1> to <8>, wherein the electrolyte contains a non-aqueous solvent.
<10> The lithium ion secondary battery according to <9>, wherein the separator has a porosity of 20% to 80%.
<11> The lithium ion secondary battery according to <1> to <8>, wherein the electrolyte contains a non-aqueous solvent and a polymer electrolyte impregnated with the non-aqueous solvent.
<12> The non-aqueous solvent is ethylene carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylmethylsulfone, vinylene carbonate, methylethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, dimethoxymethane, tetrahydrofuran, dioxolane, chloride. Does not contain any specific non-aqueous solvent selected from the group consisting of methylene, fluorinated ether and carboxylic acid ester (excluding carboxylic acid ester containing fluorine atom), or contains the total amount of the specific non-aqueous solvent. The lithium ion secondary battery according to any one of <9> to <11>, wherein the ratio is less than 30% by volume based on the total amount of the non-aqueous solvent.
<13> The lithium ion secondary battery according to any one of <9> to <12>, wherein the non-aqueous solvent contains a phosphoric acid ester containing a fluorine atom.
<14> The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <8>, wherein the electrolyte contains at least one of a sulfide-based inorganic solid electrolyte and an oxide-based inorganic solid electrolyte.
<15> The lithium salt is any one of <1> to <14>, which comprises at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. The lithium ion secondary battery described in one.
<16> The lithium ion secondary according to any one of <1> to <15>, wherein the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) between the negative electrode capacity of the negative electrode and the positive electrode capacity of the positive electrode is 1 or less. battery.

本開示によれば、電池の膨張が抑制され、かつガス吸蔵部の劣化が長期間にわたって抑制されたリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a lithium ion secondary battery in which expansion of the battery is suppressed and deterioration of the gas storage portion is suppressed for a long period of time.

本開示のリチウムイオン二次電池の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the lithium ion secondary battery of this disclosure. 電極群を構成する正極板、負極板、セパレータ及びガス吸蔵部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the positive electrode plate, the negative electrode plate, a separator and a gas storage member which make up an electrode group. 本開示のリチウムイオン二次電池の他の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other form of the lithium ion secondary battery of this disclosure. 比較例1で作製したリチウムイオン二次電池を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the lithium ion secondary battery produced in the comparative example 1. FIG. 比較例1及び比較例3において、リチウムイオン二次電池における充放電のサイクル数と、ガス発生量との関係を示すグラフである。In Comparative Example 1 and Comparative Example 3, it is a graph which shows the relationship between the number of charge / discharge cycles in a lithium ion secondary battery, and the amount of gas generation. 比較例2及び比較例4において、リチウムイオン二次電池における充放電のサイクル数と、ガス発生量との関係を示すグラフである。In Comparative Example 2 and Comparative Example 4, it is a graph which shows the relationship between the number of charge / discharge cycles in a lithium ion secondary battery, and the amount of gas generation. 比較例3及び比較例4において、リチウムイオン二次電池における充放電のサイクル数と、放電容量維持率との関係を示すグラフである。In Comparative Example 3 and Comparative Example 4, it is a graph which shows the relationship between the number of charge / discharge cycles in a lithium ion secondary battery, and the discharge capacity retention rate. 比較例1及び比較例2において、リチウムイオン二次電池における充放電のサイクル数と、放電容量維持率との関係を示すグラフである。In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it is a graph which shows the relationship between the number of charge / discharge cycles in a lithium ion secondary battery, and the discharge capacity retention rate. 比較例1及び比較例2において、リチウムイオン二次電池の充放電を300サイクル行った後の各ガスの発生量を示すグラフである。In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it is a graph which shows the amount of each gas generated after charging and discharging a lithium ion secondary battery for 300 cycles.

以下、本発明のリチウムイオン二次電池の実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本開示において各成分の含有率は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、当該複数種の物質の合計率を意味する。また、本開示において各成分の粒径は、各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「膜」とは、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。
本開示において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本開示において、正極合剤又は負極合剤の「固形分」とは、正極合剤又は負極合剤から有機溶剤等の揮発性成分を除いた残りの成分を意味する。
Hereinafter, embodiments of the lithium ion secondary battery of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to the numerical values and their ranges, and does not limit the present invention.
The numerical range indicated by using "~" in the present disclosure indicates a range including the numerical values before and after "~" as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical range described stepwise in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in another stepwise description. .. Further, in the numerical range described in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.
Further, in the present disclosure, the content rate of each component means the total rate of the plurality of kinds of substances when there are a plurality of kinds of substances corresponding to each component, unless otherwise specified. Further, in the present disclosure, the particle size of each component means a value for a mixture of the plurality of types of particles when a plurality of types of particles corresponding to each component are present, unless otherwise specified.
In the present disclosure, the term "film" includes not only the configuration of a shape formed on the entire surface when observed as a plan view, but also the configuration of a shape partially formed.
In the present disclosure, the term "layer" includes not only the configuration of the shape formed on the entire surface but also the configuration of the shape partially formed when observed as a plan view. The term "laminated" refers to stacking layers, and two or more layers may be bonded or the two or more layers may be removable.
In the present disclosure, the "solid content" of the positive electrode mixture or the negative electrode mixture means the remaining components obtained by removing volatile components such as organic solvents from the positive electrode mixture or the negative electrode mixture.

〔リチウムイオン二次電池〕
本開示のリチウムイオン二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、リチウム塩を含む電解質と、ガスを吸蔵可能なガス吸蔵部、及び前記ガス吸蔵部の少なくとも一部を覆い、前記ガスを透過し、かつ前記ガス吸蔵部と前記電解質中に含まれる成分との接触を抑制可能な保護層を有するガス吸蔵部材と、を備える。
[Lithium-ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery of the present disclosure includes a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, an electrolyte containing a lithium salt, a gas storage unit capable of storing gas, and at least one of the gas storage units. A gas storage member is provided, which covers a portion, allows the gas to permeate, and has a protective layer capable of suppressing contact between the gas storage portion and a component contained in the electrolyte.

本開示のリチウムイオン二次電池は、ガス吸蔵部を備えるガス吸蔵部材を含むことにより、電解質が非水溶媒を含む場合にガス吸蔵部材が非水溶媒の分解等により発生する水素ガス等のガスを吸蔵し、電解質が固体電解質を含む場合にガス吸蔵部材が固体電解質の分解等により発生する二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスを吸蔵するため、電池の膨張が抑制される。さらに、ガス吸蔵部材がガス吸蔵部の少なくとも一部を覆う保護層を含むことにより、電解質中に含まれる成分とガス吸蔵部に含まれる成分との反応、電解質中へのガス吸蔵部に含まれる成分の溶解、含浸等によるガス吸蔵部の劣化が長期間にわたって抑制され、電池の膨張も長期間にわたって抑制される。 The lithium ion secondary battery of the present disclosure includes a gas storage member provided with a gas storage unit, so that when the electrolyte contains a non-aqueous solvent, the gas storage member contains a gas such as hydrogen gas generated by decomposition of the non-aqueous solvent. When the electrolyte contains a solid electrolyte, the gas storage member occludes gas such as carbon dioxide, sulfur oxide, and hydrogen sulfide generated by decomposition of the solid electrolyte, so that the expansion of the battery is suppressed. Further, since the gas storage member includes a protective layer that covers at least a part of the gas storage part, the reaction between the component contained in the electrolyte and the component contained in the gas storage part is contained in the gas storage part into the electrolyte. Deterioration of the gas storage portion due to dissolution, impregnation, etc. of the components is suppressed for a long period of time, and expansion of the battery is also suppressed for a long period of time.

以下、本開示のリチウムイオン二次電池の各構成について説明する。 Hereinafter, each configuration of the lithium ion secondary battery of the present disclosure will be described.

(ガス吸蔵部材)
本開示のリチウムイオン二次電池は、ガスを吸蔵可能なガス吸蔵部、及び前記ガス吸蔵部の少なくとも一部を覆い、前記ガスを透過し、かつ前記ガス吸蔵部と前記電解質中に含まれる成分との接触を抑制可能な保護層を有するガス吸蔵部材を備える。
(Gas storage member)
The lithium ion secondary battery of the present disclosure covers at least a part of a gas storage unit capable of storing gas and the gas storage unit, allows the gas to pass through, and is a component contained in the gas storage unit and the electrolyte. A gas storage member having a protective layer capable of suppressing contact with the gas storage member is provided.

ガス吸蔵部は、非水溶媒の分解、固体電解質の分解等により発生するガスを吸蔵可能なものであればよく、例えば、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、硫黄酸化物ガス、硫化水素ガス等のガスを吸蔵可能なものであればよい。中でも、ガス吸蔵部は、水素ガスを吸蔵可能であることが好ましく、水素貯蔵金属、水素貯蔵合金等であることがより好ましい。水素貯蔵金属は、チタン等の金属が挙げられ、水素貯蔵合金は、チタン等の金属を含む合金が挙げられる。 The gas storage unit may be any gas that can store gas generated by decomposition of a non-aqueous solvent, decomposition of a solid electrolyte, etc. For example, hydrogen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, sulfur oxide gas, sulfide. Any gas such as hydrogen gas may be used as long as it can occlude gas. Above all, the gas storage unit is preferably capable of storing hydrogen gas, and more preferably a hydrogen storage metal, a hydrogen storage alloy, or the like. Examples of the hydrogen storage metal include metals such as titanium, and examples of the hydrogen storage alloy include alloys containing metals such as titanium.

ガス吸蔵部は、金属層と、金属層の表面上の少なくとも一部に位置する触媒層と、を有することが好ましい。さらに、触媒層の表面上の少なくとも一部に保護層が位置することが好ましく、保護層が触媒層の表面を被覆することがより好ましい。触媒層の表面上に保護層が位置することにより、電解質に含まれる成分が触媒層に接触することによる触媒層の劣化を抑制でき、ガス吸蔵部は、長期間にわたって水素ガス、二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスを好適に吸蔵可能となる。触媒層としては、例えば、水素分子等の結合を切断する触媒として働くものであればよい。 The gas storage unit preferably has a metal layer and a catalyst layer located at least a part on the surface of the metal layer. Further, it is preferable that the protective layer is located at least a part on the surface of the catalyst layer, and it is more preferable that the protective layer covers the surface of the catalyst layer. By locating the protective layer on the surface of the catalyst layer, deterioration of the catalyst layer due to contact of the components contained in the electrolyte with the catalyst layer can be suppressed, and the gas storage unit has hydrogen gas, carbon dioxide, and sulfur for a long period of time. Gases such as oxides and hydrogen sulfide can be suitably stored. The catalyst layer may be, for example, a catalyst that acts as a catalyst for breaking the bonds of hydrogen molecules and the like.

保護層は、ガス吸蔵部の少なくとも一部を覆う層である。保護層は、水素ガス、二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスを透過し、かつ電解質中に含まれる成分と反応等しにくい成分から構成される。 The protective layer is a layer that covers at least a part of the gas storage portion. The protective layer is composed of a component that allows gas such as hydrogen gas, carbon dioxide, sulfur oxide, and hydrogen sulfide to permeate, and that does not easily react with a component contained in the electrolyte.

保護層の材質としては、水素ガス、二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスを透過し、電解質中に含まれる成分と反応及び溶解しにくい観点から、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィンなどが好ましい。 The material of the protective layer is a polyolefin such as polyimide, epoxy resin, polypropylene, etc. from the viewpoint of allowing gas such as hydrogen gas, carbon dioxide, sulfur oxide, hydrogen sulfide, etc. to permeate, reacting with components contained in the electrolyte, and being difficult to dissolve. Etc. are preferable.

保護層は、粘着剤を介してガス吸蔵部上に貼り付けられていてもよい。粘着剤の材質としては、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤、天然ゴム系粘着剤等が挙げられる。また、長期間にわたってガスの発生を抑制する観点から、保護層の材質は、ポリプロピレン等のポリオレフィンであり、粘着剤はアクリル系粘着剤であることが好ましい。 The protective layer may be attached on the gas storage portion via an adhesive. Examples of the material of the pressure-sensitive adhesive include silicone-based pressure-sensitive adhesives, acrylic-based pressure-sensitive adhesives, and natural rubber-based pressure-sensitive adhesives. Further, from the viewpoint of suppressing the generation of gas for a long period of time, the material of the protective layer is preferably polyolefin such as polypropylene, and the pressure-sensitive adhesive is preferably an acrylic pressure-sensitive adhesive.

ガス吸蔵部材は、リチウムイオン二次電池中の電解質と触れない場所、リチウムイオン二次電池中の電解質と触れにくい場所、発生したガスがたまる場所等に設置されていてもよい。 The gas storage member may be installed in a place where it does not come into contact with the electrolyte in the lithium ion secondary battery, a place where it is difficult to come into contact with the electrolyte in the lithium ion secondary battery, a place where the generated gas accumulates, or the like.

ガス吸蔵部と電解質との間に保護層が位置することが好ましく、ガス吸蔵部を被覆する保護層が設けられていることがより好ましい。これにより、保護層を介してガス吸蔵部と電解質とが接触するため、電解質中に含まれる成分とガス吸蔵部に含まれる成分との反応、電解質中へのガス吸蔵部に含まれる成分の溶解、含浸等によるガス吸蔵部の劣化をより好適に抑制することができる。 It is preferable that the protective layer is located between the gas storage portion and the electrolyte, and it is more preferable that the protective layer that covers the gas storage portion is provided. As a result, the gas storage section and the electrolyte come into contact with each other via the protective layer, so that the reaction between the components contained in the electrolyte and the components contained in the gas storage section and the dissolution of the components contained in the gas storage section in the electrolyte. , Deterioration of the gas storage portion due to impregnation and the like can be more preferably suppressed.

電解質が非水溶媒を含む場合にガス吸蔵部材が非水溶媒の分解等により発生する水素ガス等のガスを好適に吸蔵し、電解質が固体電解質を含む場合にガス吸蔵部材が固体電解質の分解等により発生する二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスを好適に吸蔵する観点から、ガス吸蔵部材は、正極、負極及び電解質が収容された電池外装体の内壁面の少なくとも一部に設置されていることが好ましい。 When the electrolyte contains a non-aqueous solvent, the gas storage member preferably stores gas such as hydrogen gas generated by decomposition of the non-aqueous solvent, and when the electrolyte contains a solid electrolyte, the gas storage member decomposes the solid electrolyte, etc. The gas occlusion member is installed on at least a part of the inner wall surface of the battery exterior body in which the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte are accommodated, from the viewpoint of suitably storing the gas such as carbon dioxide, sulfur oxide and hydrogen sulfide generated by the occlusion. Is preferable.

正極の容量(Ah)又は負極の容量(Ah)に対する前記ガス吸蔵部の体積(mL)の比率(ガス吸蔵部の体積/正極の容量又は負極の容量)は、水素ガス、二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスを好適に吸蔵する観点から、0.01以上であることが好ましく、0.08以上であることがより好ましく、リチウムイオン二次電池の小型化及び低コスト化の観点から、0.08〜2.9であることがより好ましい。 The ratio of the volume (mL) of the gas storage unit to the capacity of the positive electrode (Ah) or the capacity of the negative electrode (Ah) (volume of the gas storage unit / capacity of the positive electrode or capacity of the negative electrode) is hydrogen gas, carbon dioxide, sulfur oxidation. From the viewpoint of occluding gas such as substances and hydrogen sulfide, it is preferably 0.01 or more, more preferably 0.08 or more, and from the viewpoint of miniaturization and cost reduction of the lithium ion secondary battery. Therefore, it is more preferably 0.08 to 2.9.

(正極活物質)
本開示のリチウムイオン二次電池にて用いる正極活物質としては、リチウムイオンが挿入及び脱離する物質であれば特に限定されない。正極活物質としては、負極活物質がリチウムイオンを挿入及び脱離する際の電位との差を高める観点から、リチウム電位に対して4.5V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質(以下、「特定正極活物質」と称することがある)を含むことが好ましい。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material used in the lithium ion secondary battery of the present disclosure is not particularly limited as long as it is a substance into which lithium ions are inserted and removed. As the positive electrode active material, lithium ions are inserted and desorbed at a potential of 4.5 V or more with respect to the lithium potential from the viewpoint of increasing the difference from the potential when the negative electrode active material inserts and desorbs lithium ions. It is preferable to contain an active material (hereinafter, may be referred to as “specific positive electrode active material”).

本開示のリチウムイオン二次電池では、特定正極活物質が正極活物質として用いられることが好ましい。正極活物質に占める特定正極活物質の含有率は、50質量%〜100質量%であることが好ましい。正極活物質に占める特定正極活物質の含有率が50質量%以上であれば、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度がより向上する傾向にある。
正極活物質に占める特定正極活物質の含有率は、70質量%〜100質量%であることがより好ましく、80質量%〜100質量%であることがさらに好ましい。
In the lithium ion secondary battery of the present disclosure, it is preferable that the specific positive electrode active material is used as the positive electrode active material. The content of the specific positive electrode active material in the positive electrode active material is preferably 50% by mass to 100% by mass. When the content of the specific positive electrode active material in the positive electrode active material is 50% by mass or more, the energy density of the lithium ion secondary battery tends to be further improved.
The content of the specific positive electrode active material in the positive electrode active material is more preferably 70% by mass to 100% by mass, further preferably 80% by mass to 100% by mass.

本開示において、特定正極活物質とは、「リチウムイオンの挿入反応及び脱離反応が、リチウム電位に対して4.5Vより卑な電位ではほとんど起こらず、リチウム電位に対して4.5V以上の電位にて専らなされる活物質」のことである。
具体的には、「リチウム電位に対して4.5V以上の電位においてリチウムイオンの挿入反応及び脱離反応が活物質の単位質量当たり少なくとも80mAh/g以上の電気化学的容量を伴ってなされる活物質」のことである。例えば、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物が挙げられる。
In the present disclosure, the specific positive electrode active material means that "the insertion reaction and the desorption reaction of lithium ions hardly occur at a potential lower than 4.5V with respect to the lithium potential, and 4.5V or more with respect to the lithium potential. It is an active material that is exclusively used by electric potential.
Specifically, "Activities in which a lithium ion insertion reaction and a desorption reaction are carried out at a potential of 4.5 V or more with respect to a lithium potential with an electrochemical capacity of at least 80 mAh / g or more per unit mass of the active material. It means "substance". For example, a spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide can be mentioned.

本開示のリチウムイオン二次電池の正極活物質に用いられ得るスピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物は、LiNiMn2−X(0.3<X<0.7)で表される化合物であることが好ましく、LiNiMn2−X(0.4<X<0.6)で表される化合物であることがより好ましく、安定性の観点からはLiNi0.5Mn1.5であることがさらに好ましい。 The spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide that can be used as the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery of the present disclosure is represented by LiNi X Mn 2-X O 4 (0.3 <X <0.7). It is preferably a compound represented by LiNi X Mn 2-X O 4 (0.4 <X <0.6), more preferably LiNi 0.5 from the viewpoint of stability. It is more preferably Mn 1.5 O 4.

スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の結晶構造をより安定させるために、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のMn、Ni又はOサイトの一部をほかの元素で置換してもよい。
また、過剰のリチウムをスピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の結晶内に存在させてもよい。さらには、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のOサイトに欠損を生じさせた化学物質を用いることもできる。
In order to make the crystal structure of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide more stable, a part of Mn, Ni or O-site of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide is replaced with another element. May be good.
Further, excess lithium may be present in the crystals of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide. Furthermore, a chemical substance having a defect in the O-site of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide can also be used.

スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のMn又はNiサイトを置換することのできる元素としては、例えば、Ti、V、Cr、Fe、Co、Zn、Cu、W、Mg、Al及びRuを挙げることができる。スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のMn又はNiサイトは、1種又は2種以上のこれら金属元素で置換することができる。これらの置換可能な元素のうち、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の結晶構造の更なる安定化の観点からは、Tiを用いるのが好ましい。
スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のOサイトを置換することのできる元素としては、例えば、F及びBを挙げることができる。スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のOサイトは、1種又は2種以上のこれら元素で置換することができる。これらの置換可能な元素のうち、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の結晶構造の更なる安定化の観点からは、Fを用いるのが好ましい。
Examples of the element capable of substituting the Mn or Ni site of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide include Ti, V, Cr, Fe, Co, Zn, Cu, W, Mg, Al and Ru. Can be mentioned. The Mn or Nisite of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide can be replaced with one or more of these metal elements. Of these substitutable elements, Ti is preferably used from the viewpoint of further stabilizing the crystal structure of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.
Examples of the element capable of substituting the O-site of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide include F and B. The spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide Osite can be replaced with one or more of these elements. Of these substitutable elements, F is preferably used from the viewpoint of further stabilizing the crystal structure of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.

スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物は、高エネルギー密度の観点から、充電状態における電位がLi/Liに対して、4.5V〜5.1Vであることが好ましく、4.6V〜5.0Vであることがより好ましい。 From the viewpoint of high energy density, the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide preferably has a potential of 4.5 V to 5.1 V with respect to Li / Li + in a charged state, and is preferably 4.6 V to 4.6 V. More preferably, it is 5.0 V.

スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のBET比表面積は、保存特性を向上できる観点から、2.9m/g未満であることが好ましく、2.8m/g未満であることがより好ましく、1.5m/g未満であることがさらに好ましく、1.0m/g未満であることが特に好ましい。また、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のBET比表面積は、0.3m/g未満であってもよい。入出力特性を向上できる観点からは、BET比表面積は、0.05m/g以上であることが好ましく、0.08m/g以上であることがより好ましく、0.1m/g以上であることがさらに好ましい。
スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のBET比表面積は、0.05m/g以上2.9m/g未満であることが好ましく、0.05m/g以上2.8m/g未満であることがより好ましく、0.08m/g以上1.5m/g未満であることがさらに好ましく、0.1m/g以上1.0m/g未満であることが特に好ましい。また、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のBET比表面積は、0.1m/g以上0.3m/g未満であってもよい。
The BET specific surface area of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide is preferably less than 2.9 m 2 / g, and more preferably less than 2.8 m 2 / g, from the viewpoint of improving the storage characteristics. It is more preferably less than 1.5 m 2 / g, and particularly preferably less than 1.0 m 2 / g. Further, the BET specific surface area of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide may be less than 0.3 m 2 / g. In the viewpoint of improving the output characteristics, the BET specific surface area is preferably at 0.05 m 2 / g or more, more preferably 0.08 m 2 / g or more, 0.1 m 2 / g or more It is more preferable to have.
BET specific surface area of the lithium-nickel-manganese composite oxide of the spinel is preferably less than 0.05 m 2 / g or more 2.9m 2 / g, 0.05m 2 / g or more 2.8 m 2 / g It is more preferably less than, more preferably 0.08 m 2 / g or more and less than 1.5 m 2 / g, and particularly preferably 0.1 m 2 / g or more and less than 1.0 m 2 / g. Further, the BET specific surface area of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide may be 0.1 m 2 / g or more and less than 0.3 m 2 / g.

BET比表面積は、例えば、JIS Z 8830:2013に準じて窒素吸着能から測定することができる。評価装置としては、例えば、QUANTACHROME社:AUTOSORB−1(商品名)を用いることができる。BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、まず、加熱による水分除去の前処理を行うことが好ましい。
前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃の温度下に3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
The BET specific surface area can be measured from the nitrogen adsorption capacity according to, for example, JIS Z 8830: 2013. As the evaluation device, for example, QUANTACHROME: AUTOSORB-1 (trade name) can be used. When measuring the BET specific surface area, it is considered that the water adsorbed on the sample surface and structure affects the gas adsorption capacity. Therefore, it is preferable to first perform a pretreatment for removing water by heating. ..
In the pretreatment, the measurement cell in which 0.05 g of the measurement sample is charged is depressurized to 10 Pa or less with a vacuum pump, kept at a temperature of 110 ° C. for 3 hours or more, and then kept at room temperature (reduced pressure). Naturally cool to 25 ° C). After performing this pretreatment, the evaluation temperature is set to 77K, and the evaluation pressure range is measured as a relative pressure (equilibrium pressure with respect to saturated vapor pressure) of less than 1.

また、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の粒子のメジアン径D50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子のメジアン径D50)は、粒子の分散性の観点から、0.5μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましい。
なお、メジアン径D50は、レーザー回折・散乱法により得られた粒度分布から求めることができる。具体的には、純水中に1質量%となるようにリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物を投入し、超音波で15分間分散し、その後、レーザー回折・散乱法により測定する。
Further, the median diameter D50 of the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide particles (the median diameter D50 of the secondary particles when the primary particles are aggregated to form the secondary particles) is the dispersion of the particles. From the viewpoint of sex, it is preferably 0.5 μm to 100 μm, and more preferably 1 μm to 50 μm.
The median diameter D50 can be obtained from the particle size distribution obtained by the laser diffraction / scattering method. Specifically, a lithium-nickel-manganese composite oxide is added into pure water so as to be 1% by mass, dispersed by ultrasonic waves for 15 minutes, and then measured by a laser diffraction / scattering method.

本開示のリチウムイオン二次電池における正極活物質は、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物以外のその他の正極活物質を含んでいてもよい。
リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物以外のその他の正極活物質としては、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1−y、LiCo 1−y(LiCo 1−y中、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)、LiNi1−y (LiNi1−y 中、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)、LiMn及びLiMn2−y (LiMn2−y 中、MはNa、Mg、Sc、Y、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)が挙げられる。ここで、xは0<x≦1.2の範囲であり、yは0〜0.9の範囲であり、zは2.0〜2.3の範囲である。また、リチウムのモル比を示すx値は、充放電により増減する。
The positive electrode active material in the lithium ion secondary battery of the present disclosure may contain other positive electrode active materials other than the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.
Other positive-electrode active material other than the lithium-nickel-manganese composite oxide, for example, Li x CoO 2, Li x NiO 2, Li x MnO 2, Li x Co y Ni 1-y O 2, Li x Co y M 1 in 1-y O z (Li x Co y M 1 1-y O z, M 1 is Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V and Indicates at least one element selected from the group consisting of B), Li x Ni 1-y M 2 y Oz (in Li x Ni 1-y M 2 y Oz , M 2 is Na, Mg, Sc. , Y, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V and B.), Li x Mn 2 O 4 and Li x Mn. 2-y M 3 y O 4 (In Li x Mn 2-y M 3 y O 4 , M 3 is Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V. And at least one element selected from the group consisting of B). Here, x is in the range of 0 <x ≦ 1.2, y is in the range of 0 to 0.9, and z is in the range of 2.0 to 2.3. Further, the x value indicating the molar ratio of lithium increases or decreases depending on charging and discharging.

正極活物質としてスピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物以外のその他の正極活物質が含まれる場合、その他の正極活物質のBET比表面積は、保存特性を向上できる観点から、2.9m/g未満であることが好ましく、2.8m/g未満であることがより好ましく、1.5m/g未満であることがさらに好ましく、1.0m/g未満であることが特に好ましい。また、その他の正極活物質のBET比表面積は、0.3m/g未満であってもよい。入出力特性を向上できる観点からは、BET比表面積は、0.05m/g以上であることが好ましく、0.08m/g以上であることがより好ましく、0.1m/g以上であることがさらに好ましい。
その他の正極活物質のBET比表面積は、0.05m/g以上2.9m/g未満であることが好ましく、0.05m/g以上2.8m/g未満であることがより好ましく、0.08m/g以上1.5m/g未満であることがさらに好ましく、0.1m/g以上1.0m/g未満であることが特に好ましい。また、その他の正極活物質のBET比表面積は、0.1m/g以上0.3m/g未満であってもよい。
その他の正極活物質のBET比表面積は、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物と同様の方法により、測定できる。
When the positive electrode active material contains other positive electrode active materials other than the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide, the BET specific surface area of the other positive electrode active materials is 2.9 m 2 from the viewpoint of improving the storage characteristics. It is preferably less than / g, more preferably less than 2.8 m 2 / g, even more preferably less than 1.5 m 2 / g, and particularly preferably less than 1.0 m 2 / g. .. Further, the BET specific surface area of the other positive electrode active material may be less than 0.3 m 2 / g. In the viewpoint of improving the output characteristics, the BET specific surface area is preferably at 0.05 m 2 / g or more, more preferably 0.08 m 2 / g or more, 0.1 m 2 / g or more It is more preferable to have.
BET specific surface area of the other of the positive electrode active material is preferably less than 0.05 m 2 / g or more 2.9 m 2 / g, more is less than 0.05 m 2 / g or more 2.8 m 2 / g It is more preferably 0.08 m 2 / g or more and less than 1.5 m 2 / g, and particularly preferably 0.1 m 2 / g or more and less than 1.0 m 2 / g. Further, the BET specific surface area of the other positive electrode active material may be 0.1 m 2 / g or more and less than 0.3 m 2 / g.
The BET specific surface area of other positive electrode active materials can be measured by the same method as the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.

また、正極活物質としてスピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物以外のその他の正極活物質が含まれる場合、その他の正極活物質の粒子のメジアン径D50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子のメジアン径D50)は、粒子の分散性の観点から、0.5μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましい。なお、その他の正極活物質のメジアン径D50は、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物と同様の方法により、測定できる。 When the positive electrode active material contains other positive electrode active materials other than the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide, the median diameter D50 of the particles of the other positive electrode active materials (primary particles aggregate and secondary particles). The median diameter D50) of the secondary particles is preferably 0.5 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 50 μm, from the viewpoint of particle dispersibility. The median diameter D50 of the other positive electrode active material can be measured by the same method as the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.

(負極活物質)
本開示のリチウムイオン二次電池にて用いる負極活物質としては、リチウムイオンが挿入及び脱離する物質であれば特に限定されない。負極活物質としては、負極でのリチウムの析出を抑制する観点から、リチウム電位に対して0.4V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質(以下、「特定負極活物質」と称することがある)を含むことが好ましい。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material used in the lithium ion secondary battery of the present disclosure is not particularly limited as long as it is a substance into which lithium ions are inserted and removed. As the negative electrode active material, from the viewpoint of suppressing the precipitation of lithium at the negative electrode, an active material in which lithium ions are inserted and desorbed at a potential of 0.4 V or more with respect to the lithium potential (hereinafter, “specific negative electrode active material””. It may be referred to as).

本開示のリチウムイオン二次電池では、特定負極活物質を含む負極活物質が用いられることが好ましい。負極活物質に占める特定負極活物質の含有率は、50質量%〜100質量%であることが好ましい。負極活物質に占める特定負極活物質の含有率が50質量%以上であれば、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度がより向上する傾向にある。
負極活物質に占める特定負極活物質の含有率は、70質量%〜100質量%であることがより好ましく、80質量%〜100質量%であることがさらに好ましい。
In the lithium ion secondary battery of the present disclosure, it is preferable to use a negative electrode active material containing a specific negative electrode active material. The content of the specific negative electrode active material in the negative electrode active material is preferably 50% by mass to 100% by mass. When the content of the specific negative electrode active material in the negative electrode active material is 50% by mass or more, the energy density of the lithium ion secondary battery tends to be further improved.
The content of the specific negative electrode active material in the negative electrode active material is more preferably 70% by mass to 100% by mass, further preferably 80% by mass to 100% by mass.

本開示において、特定負極活物質とは、「リチウムイオンの挿入反応及び脱離反応が、リチウム電位に対して0.4Vより卑な電位ではほとんど起こらず、リチウム電位に対して0.4V以上の電位にて専らなされる活物質」のことである。
具体的には、「リチウム電位に対して0.4V以上の電位においてリチウムイオンの挿入反応及び脱離反応が活物質の単位質量当たり少なくとも100mAh/g以上の電気化学的容量を伴ってなされる活物質」のことである。
In the present disclosure, the specific negative electrode active material means that "the insertion reaction and the desorption reaction of lithium ions hardly occur at a potential lower than 0.4 V with respect to the lithium potential, and 0.4 V or more with respect to the lithium potential. It is an active material that is exclusively used by electric potential.
Specifically, "Activities in which a lithium ion insertion reaction and a desorption reaction are carried out at a potential of 0.4 V or more with respect to a lithium potential with an electrochemical capacity of at least 100 mAh / g or more per unit mass of the active material. It means "substance".

特定負極活物質は、負極でのリチウムの析出を抑制する観点から、充電状態における電位がリチウム電位に対して、0.8V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する負極活物質であってもよく、1.0V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する負極活物質であってもよく、1.2V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する負極活物質であってもよい。 The specific negative electrode active material is a negative electrode active material in which lithium ions are inserted and desorbed at a potential of 0.8 V or higher with respect to the lithium potential in the charged state from the viewpoint of suppressing the precipitation of lithium at the negative electrode. It may be a negative electrode active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 1.0 V or higher, or a negative electrode active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 1.2 V or higher. You may.

特定負極活物質としては、例えば、LiTi12等のリチウムチタン複合酸化物、酸化モリブデン、五酸化ニオブ、硫化鉄、硫化チタン、二酸化チタン、チタンニオブ酸化物(TiNb)、酸化鉄(Fe)、バナジウム酸リチウム(LiVO)、酸化タングステン(WO)、酸化マンガン(Mn)及びYTiが挙げられる。これらの中でも、リチウムチタン複合酸化物(LTO)であることが好ましい。リチウムチタン複合酸化物としては、例えば、チタン酸リチウムが挙げられる。 Examples of the specific negative electrode active material include lithium titanium composite oxide such as Li 4 Ti 5 O 12 , molybdenum oxide, niobium pentoxide, iron sulfide, titanium sulfide, titanium dioxide, titanium niobium oxide (TiNb 2 O 7 ), and oxidation. Examples include iron (Fe 2 O 3 ), lithium vanadium (Li 3 VO 4 ), tungsten oxide (WO 3 ), manganese oxide (Mn 2 O 3 ) and Y 2 Ti 2 O 5 S 2 . Among these, lithium titanium composite oxide (LTO) is preferable. Examples of the lithium-titanium composite oxide include lithium titanate.

特定負極活物質は、リチウムイオンの挿入反応及び脱離反応が、リチウム電位に対して0.4V以上の電位でほとんど起こるため、カーボン系負極活物質に比べて作動電位が高く、負極でのリチウムの析出が抑制される。さらに、カーボン系負極活物質を用いたときのように初回充電時に負極表面にその後の非水溶媒の分解を抑制するSEI(固体電解質)の皮膜が生成されず、非水溶媒が分解される挙動も相違する。そのため、特定負極活物質は、黒鉛等のカーボン系負極活物質と作用が大きく異なり、特定負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池とカーボン系負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池とは、電池の種類としても大きく相違する。 Since the lithium ion insertion reaction and desorption reaction of the specific negative electrode active material almost occur at a potential of 0.4 V or more with respect to the lithium potential, the operating potential is higher than that of the carbon-based negative electrode active material, and lithium at the negative electrode is used. Precipitation is suppressed. Furthermore, unlike when a carbon-based negative electrode active material is used, the SEI (solid electrolyte) film that suppresses the subsequent decomposition of the non-aqueous solvent is not formed on the surface of the negative electrode during the initial charging, and the non-aqueous solvent is decomposed. Is also different. Therefore, the specific negative electrode active material has a significantly different action from the carbon negative electrode active material such as graphite, and the lithium ion secondary battery using the specific negative electrode active material and the lithium ion secondary battery using the carbon negative electrode active material are different. , The type of battery is also very different.

本開示のリチウムイオン二次電池の負極活物質に用いられ得るリチウムチタン複合酸化物は、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物であることが好ましい。スピネル型のリチウムチタン複合酸化物の基本的な組成式は、Li[Li1/3Ti5/3]Oで表される。
スピネル型のリチウムチタン複合酸化物の結晶構造をより安定化させるために、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物のLi、Ti又はOサイトの一部をほかの元素で置換してもよい。
また、過剰のリチウムをスピネル型のリチウムチタン複合酸化物の結晶内に存在させてもよい。さらには、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物のOサイトに欠損を生じさせた化学物質を用いることもできる。
The lithium titanium composite oxide that can be used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery of the present disclosure is preferably a spinel-type lithium titanium composite oxide. The basic formula of the spinel-type lithium-titanium composite oxide is represented by Li [Li 1/3 Ti 5/3] O 4.
In order to further stabilize the crystal structure of the spinel-type lithium-titanium composite oxide, a part of Li, Ti or O-site of the spinel-type lithium-titanium composite oxide may be replaced with another element.
In addition, excess lithium may be present in the crystals of the spinel-type lithium-titanium composite oxide. Furthermore, a chemical substance having a defect in the O-site of the spinel-type lithium-titanium composite oxide can also be used.

スピネル型のリチウムチタン複合酸化物のLi又はTiサイトを置換することのできる元素としては、例えば、Nb、V、Mn、Ni、Cu、Co、Zn、Sn、Pb、Al、Mo、Ba、Sr、Ta、Mg及びCaを挙げることができる。スピネル型のリチウムチタン複合酸化物のLi又はTiサイトは、1種又は2種以上のこれら元素で置換することができる。これらの置換可能な元素のうち、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物の結晶構造の更なる安定化の観点からは、Alを用いるのが好ましい。
スピネル型のリチウムチタン複合酸化物のOサイトを置換することのできる元素としては、例えば、F及びBを挙げることができる。スピネル型のリチウムチタン複合酸化物のOサイトは、1種又は2種以上のこれら元素で置換することができる。これらの置換可能な元素のうち、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物の結晶構造の更なる安定化の観点からは、Fを用いるのが好ましい。
Elements that can replace the Li or Ti sites of the spinel-type lithium-titanium composite oxide include, for example, Nb, V, Mn, Ni, Cu, Co, Zn, Sn, Pb, Al, Mo, Ba, Sr. , Ta, Mg and Ca. The Li or Ti sites of the spinel-type lithium-titanium composite oxide can be replaced with one or more of these elements. Among these substitutable elements, it is preferable to use Al from the viewpoint of further stabilizing the crystal structure of the spinel-type lithium titanium composite oxide.
Examples of the element capable of substituting the O-site of the spinel-type lithium-titanium composite oxide include F and B. The Osite of the spinel-type lithium-titanium composite oxide can be replaced with one or more of these elements. Of these substitutable elements, F is preferably used from the viewpoint of further stabilizing the crystal structure of the spinel-type lithium titanium composite oxide.

負極活物質のBET比表面積は、保存特性を向上できる観点から、40m/g未満であることが好ましく、30m/g未満であることがより好ましく、20m/g未満であることがさらに好ましく、15m/g未満であることが特に好ましい。入出力特性を向上できる観点からは、BET比表面積は、0.1m/g以上であることが好ましく、0.5m/g以上であることがより好ましく、1.0m/g以上であることがさらに好ましく、2.0m/g以上であることが特に好ましい。また、負極活物質のBET比表面積は、2.9m/g未満であってもよく、2.8m/g未満であってもよく、1.5m/g未満であってもよく、0.3m/g未満であってもよい。一方、負極活物質のBET比表面積は、0.05m/g以上であってもよく、0.08m/g以上であってもよく、0.1m/g以上であってもよい。
負極活物質のBET比表面積は、0.1m/g以上40m/g未満であることが好ましく、0.5m/g以上30m/g未満であることがより好ましく、1.0m/g以上20m/g未満であることがさらに好ましく、2.0m/g以上15m/g未満であることが特に好ましい。また、負極活物質のBET比表面積は、0.05m/g以上2.9m/g未満であってもよく、0.05m/g以上2.8m/g未満であってもよく、0.08m/g以上1.5m/g未満であってもよく、0.1m/g以上0.3m/g未満であってもよい。
負極活物質のBET比表面積は、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物と同様の方法により、測定できる。
The BET specific surface area of the negative electrode active material is preferably less than 40 m 2 / g, more preferably less than 30 m 2 / g, and further preferably less than 20 m 2 / g from the viewpoint of improving the storage characteristics. It is preferably less than 15 m 2 / g, particularly preferably less than 15 m 2 / g. From the viewpoint of improving the input / output characteristics, the BET specific surface area is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, and 1.0 m 2 / g or more. It is more preferable to have it, and it is particularly preferable that it is 2.0 m 2 / g or more. Further, the BET specific surface area of the negative electrode active material may be less than 2.9 m 2 / g, less than 2.8 m 2 / g, or less than 1.5 m 2 / g. It may be less than 0.3 m 2 / g. On the other hand, BET specific surface area of the negative electrode active material may also be 0.05 m 2 / g or more, may also be 0.08 m 2 / g or more, it may be 0.1 m 2 / g or more.
BET specific surface area of the negative electrode active material is preferably less than 0.1 m 2 / g or more 40 m 2 / g, more preferably less than 0.5 m 2 / g or more 30m 2 / g, 1.0m 2 It is more preferably more than / g and less than 20 m 2 / g, and particularly preferably 2.0 m 2 / g or more and less than 15 m 2 / g. Further, BET specific surface area of the negative electrode active material may be less than 0.05 m 2 / g or more 2.9 m 2 / g may be less than 2 / g 0.05m 2 / g or more 2.8m may be less than 0.08 m 2 / g or more 1.5 m 2 / g, may be less than 0.1 m 2 / g or more 0.3 m 2 / g.
The BET specific surface area of the negative electrode active material can be measured by the same method as the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.

また、負極活物質の粒子のメジアン径D50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子のメジアン径D50)は、粒子の分散性の観点から、0.5μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましい。
負極活物質のメジアン径D50は、スピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物と同様の方法により、測定できる。
Further, the median diameter D50 of the particles of the negative electrode active material (the median diameter D50 of the secondary particles when the primary particles are aggregated to form the secondary particles) is 0.5 μm from the viewpoint of particle dispersibility. It is preferably ~ 100 μm, more preferably 1 μm to 50 μm.
The median diameter D50 of the negative electrode active material can be measured by the same method as the spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide.

(正極)
本開示のリチウムイオン二次電池は、正極活物質を含む正極を備える。本開示の正極(正極板)は、集電体及びその両面又は片面に形成された正極合剤を有する。正極合剤は、上述の正極活物質を含有する。
(Positive electrode)
The lithium ion secondary battery of the present disclosure includes a positive electrode containing a positive electrode active material. The positive electrode (positive electrode plate) of the present disclosure has a current collector and a positive electrode mixture formed on both sides or one side thereof. The positive electrode mixture contains the above-mentioned positive electrode active material.

リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質と、導電剤とを混合し、必要に応じ適当な結着剤及び溶剤を加えて、ペースト状の正極合剤としたものを、アルミニウム箔等の金属箔の集電体表面に塗布及び乾燥し、その後、必要に応じてプレス等によって正極合剤の密度を高めることによって形成することができる。
なお、上記成分を用いて正極合剤を構成することもできるが、リチウムイオン二次電池の特性改善等を目的として、正極合剤に公知のオリビン型リチウム塩、カルコゲン化合物、二酸化マンガン等を含有させてもよい。
For the positive electrode of a lithium ion secondary battery, a positive electrode active material and a conductive agent are mixed, and an appropriate binder and solvent are added as necessary to prepare a paste-like positive electrode mixture, such as aluminum foil. It can be formed by applying and drying the metal foil on the surface of the current collector, and then increasing the density of the positive electrode mixture by pressing or the like, if necessary.
Although the positive electrode mixture can be formed by using the above components, the positive electrode mixture contains a known olivine-type lithium salt, a chalcogen compound, manganese dioxide, etc. for the purpose of improving the characteristics of the lithium ion secondary battery. You may let me.

正極合剤の集電体への片面塗布量は、エネルギー密度及び入出力特性の観点から、正極合剤の固形分として、100g/m〜250g/mであることが好ましく、110g/m〜200g/mであることがより好ましく、130g/m〜170g/mであることがさらに好ましい。
正極合剤の密度は、エネルギー密度と入出力特性の観点から、正極合剤の固形分として、1.8g/cm〜3.3g/cmであることが好ましく、2.0g/cm〜3.2g/cmであることがより好ましく、2.2g/cm〜3.1g/cmであることがさらに好ましい。
Single-side coating of the current collector of the positive electrode mixture, from the viewpoint of energy density and output characteristics, it is preferable that the solid content of the positive electrode mixture, a 100g / m 2 ~250g / m 2 , 110g / m more preferably 2 ~200g / m 2, further preferably 130g / m 2 ~170g / m 2 .
Density of the positive electrode mixture, from the viewpoint of energy density and output characteristics, it is preferable that the solid content of the positive electrode mixture is 1.8g / cm 3 ~3.3g / cm 3 , 2.0g / cm 3 more preferably ~3.2g / cm 3, further preferably 2.2g / cm 3 ~3.1g / cm 3 .

(負極)
本開示のリチウムイオン二次電池は、負極活物質を含む負極を備える。本開示の負極(負極板)は、集電体及びその両面又は片面に形成された負極合剤を有することが好ましい。負極合剤は、上述の負極活物質を含有する。
(Negative electrode)
The lithium ion secondary battery of the present disclosure includes a negative electrode containing a negative electrode active material. The negative electrode (negative electrode plate) of the present disclosure preferably has a current collector and a negative electrode mixture formed on both sides or one side thereof. The negative electrode mixture contains the above-mentioned negative electrode active material.

負極は、負極活物質と、導電剤とを混合し、必要に応じ適当な結着剤及び溶媒を加えて、ペースト状の負極合剤としたものを、銅等の金属箔の集電体表面に塗布及び乾燥し、その後、必要に応じプレス等によって負極合剤の密度を高めることによって形成することができる。
なお、上記成分を用いて負極合剤を構成することもできるが、リチウムイオン二次電池の特性改善等を目的として、負極合剤に公知の炭素材料等を含有させてもよい。
For the negative electrode, a negative electrode active material and a conductive agent are mixed, and an appropriate binder and solvent are added as necessary to prepare a paste-like negative electrode mixture, which is the surface of a current collector of a metal foil such as copper. After that, it can be formed by increasing the density of the negative electrode mixture by pressing or the like, if necessary.
Although the negative electrode mixture can be formed by using the above components, the negative electrode mixture may contain a known carbon material or the like for the purpose of improving the characteristics of the lithium ion secondary battery.

負極合剤の集電体への片面塗布量は、エネルギー密度及び入出力特性の観点から、負極合剤の固形分として、10g/m〜225g/mであることが好ましく、50g/m〜200g/mであることがより好ましく、80g/m〜160g/mであることがさらに好ましい。
負極合剤の密度は、エネルギー密度と入出力特性の観点から、負極合剤の固形分として、1.0g/cm〜3.3g/cmであることが好ましく、1.2g/cm〜3.2g/cmであることがより好ましく、1.4g/cm〜2.8g/cmであることがさらに好ましい。
Single-side coating of the current collector of the negative electrode mixture, from the viewpoint of energy density and output characteristic, as a solid of the negative electrode mixture component is preferably 10g / m 2 ~225g / m 2 , 50g / m more preferably 2 ~200g / m 2, further preferably 80g / m 2 ~160g / m 2 .
Density of the negative electrode mixture, from the viewpoint of energy density and output characteristics, it is preferable that a solid of the negative electrode mixture component is 1.0g / cm 3 ~3.3g / cm 3 , 1.2g / cm 3 more preferably ~3.2g / cm 3, further preferably 1.4g / cm 3 ~2.8g / cm 3 .

(導電剤)
正極に用いる導電剤(以下、正極導電剤という)としては、入出力特性をより向上できる観点から、アセチレンブラックであることが好ましい。正極導電剤の含有率は、入出力特性の観点から、正極合剤の固形分全量を基準として、4質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、5.5質量%以上であることがさらに好ましい。上限は、電池容量の観点から、10質量%以下であることが好ましく、9質量%以下であることがより好ましく、8.5質量%以下であることがさらに好ましい。
正極導電剤の含有率は、正極合剤の固形分全量を基準として、4質量%〜10質量%であることが好ましく、5質量%〜9質量%であることがより好ましく、5.5質量%〜8.5質量%であることがさらに好ましい。
(Conducting agent)
The conductive agent used for the positive electrode (hereinafter referred to as the positive electrode conductive agent) is preferably acetylene black from the viewpoint of further improving the input / output characteristics. From the viewpoint of input / output characteristics, the content of the positive electrode conductive agent is preferably 4% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, based on the total solid content of the positive electrode mixture, 5.5. It is more preferably mass% or more. From the viewpoint of battery capacity, the upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 9% by mass or less, and further preferably 8.5% by mass or less.
The content of the positive electrode conductive agent is preferably 4% by mass to 10% by mass, more preferably 5% by mass to 9% by mass, based on the total solid content of the positive electrode mixture, and is 5.5% by mass. It is more preferably% to 8.5% by mass.

ガスの発生をより抑制する観点から、正極導電剤は黒鉛を含んでいてもよい。黒鉛としては、人造黒鉛、熱分解黒鉛、天然黒鉛、球状黒鉛、薄片黒鉛、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、還元型酸化グラフェン等が挙げられる。 From the viewpoint of further suppressing the generation of gas, the positive electrode conductive agent may contain graphite. Examples of graphite include artificial graphite, thermally decomposed graphite, natural graphite, spheroidal graphite, flaky graphite, scaly graphite, scaly graphite, massive graphite, vapor phase carbon fiber, carbon nanotube, graphene, reduced graphene oxide and the like.

また、負極に用いる導電剤(以下、負極導電剤という)としては、入出力特性をより向上できる観点から、アセチレンブラックであることが好ましい。負極導電剤の含有率は、入出力特性の観点から、負極合剤の固形分全量を基準として、1質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、6質量%以上であることがさらに好ましい。上限は、電池容量の観点から、15質量%以下であることが好ましく、12質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
負極導電剤の含有率は、負極合剤の固形分全量を基準として、1質量%〜15質量%であることが好ましく、4質量%〜12質量%であることがより好ましく、6質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。
The conductive agent used for the negative electrode (hereinafter referred to as the negative electrode conductive agent) is preferably acetylene black from the viewpoint of further improving the input / output characteristics. From the viewpoint of input / output characteristics, the content of the negative electrode conductive agent is preferably 1% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and 6% by mass, based on the total solid content of the negative electrode mixture. The above is more preferable. From the viewpoint of battery capacity, the upper limit is preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
The content of the negative electrode conductive agent is preferably 1% by mass to 15% by mass, more preferably 4% by mass to 12% by mass, and 6% by mass to 6% by mass, based on the total solid content of the negative electrode mixture. It is more preferably 10% by mass.

(結着剤)
結着剤は、特に限定されず、ペースト状の正極合剤又は負極合剤の調製に用いられる溶媒に対する溶解性又は分散性が良好な材料が選択される。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子、ポリアクリロニトリル骨格にアクリル酸及び直鎖エーテル基を付加した共重合体;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物などが挙げられる。なお、これらのうち、1種を単独で用いてもよく、2種以上のものを組み合わせて用いてもよい。正極及び負極ともに、高密着性の観点から、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)又はポリアクリロニトリル骨格にアクリル酸及び直鎖エーテル基を付加した共重合体を用いることが好ましく、更なる充放電サイクル特性の向上の観点からポリアクリロニトリル骨格にアクリル酸及び直鎖エーテル基を付加した共重合体がより好ましい。
(Binder)
The binder is not particularly limited, and a material having good solubility or dispersibility in the solvent used for preparing the paste-like positive electrode mixture or negative electrode mixture is selected. Specific examples include resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), and fluorine. Rubber-like polymers such as rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene rubber; styrene-butadiene-styrene block copolymer or its hydrogen additive, EPDM (ethylene-propylene-diene ternary copolymer), styrene- Thermoplastic elastomeric polymers such as isoprene-styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinylacetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, propylene-α-olefin copolymer. Soft resinous polymers such as coalesced; polyfluorovinylidene (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polytetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, etc. Examples thereof include a fluoropolymer, a copolymer in which an acrylic acid and a linear ether group are added to a polyacrylonitrile skeleton; and a polymer composition having ionic conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions). Of these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. From the viewpoint of high adhesion, it is preferable to use polyvinylidene fluoride (PVdF) or a copolymer in which acrylic acid and a linear ether group are added to the polyacrylonitrile skeleton for both the positive and negative electrodes, further improving the charge / discharge cycle characteristics. From the viewpoint of the above, a copolymer in which acrylic acid and a linear ether group are added to a polyacrylonitrile skeleton is more preferable.

結着剤の含有率について、正極合剤の固形分全量を基準とする結着剤の含有率の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、正極活物質を充分に結着して充分な正極の機械的強度が得られ、充放電サイクル特性等の電池性能が安定する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることがさらに好ましい。上限は、電池容量及び導電性を向上できる観点から、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
正極合剤の固形分全量を基準とする結着剤の含有率は、0.1質量%〜30質量%であることが好ましく、1質量%〜20質量%であることがより好ましく、2質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。
負極合剤の固形分全量を基準とする結着剤の含有率は、次のとおりである。範囲の下限は、負極活物質を充分に結着して充分な負極の機械的強度が得られ、充放電サイクル特性等の電池性能が安定する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましい。上限は、電池容量及び導電性を向上できる観点から、40質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。
負極合剤の固形分全量を基準とする結着剤の含有率は、0.1質量%〜40質量%であることが好ましく、0.5質量%〜25質量%であることがより好ましく、1質量%〜15質量%であることがさらに好ましい。
Regarding the content of the binder, the range of the content of the binder based on the total solid content of the positive electrode mixture is as follows. The lower limit of the range is 0.1% by mass or more from the viewpoint of sufficiently binding the positive electrode active material to obtain sufficient mechanical strength of the positive electrode and stabilizing battery performance such as charge / discharge cycle characteristics. It is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more. The upper limit is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less from the viewpoint of improving the battery capacity and conductivity.
The content of the binder based on the total solid content of the positive electrode mixture is preferably 0.1% by mass to 30% by mass, more preferably 1% by mass to 20% by mass, and 2% by mass. It is more preferably% to 10% by mass.
The content of the binder based on the total solid content of the negative electrode mixture is as follows. The lower limit of the range is 0.1% by mass or more from the viewpoint of sufficiently binding the negative electrode active material to obtain sufficient mechanical strength of the negative electrode and stabilizing battery performance such as charge / discharge cycle characteristics. It is more preferably 0.5% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more. The upper limit is preferably 40% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, from the viewpoint of improving the battery capacity and conductivity.
The content of the binder based on the total solid content of the negative electrode mixture is preferably 0.1% by mass to 40% by mass, more preferably 0.5% by mass to 25% by mass. It is more preferably 1% by mass to 15% by mass.

これら活物質、導電剤、結着剤等を溶解又は分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。 As a solvent for dissolving or dispersing these active substances, conductive agents, binders and the like, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

(集電体)
正極及び負極には、集電体が用いられることが好ましい。集電体の材料は、正極集電体としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ニッケル、これらの合金、ステンレス、導電性高分子等の他に、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウム、銅等の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀等を付着させる処理を施した材料などが使用できる。
集電体の材料は、負極集電体としては、銅、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、チタン、導電性高分子、アルミニウム−カドミウム合金等の他に、接着性、導電性及び耐還元性を向上させる目的で、銅、アルミニウム等の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀等を付着させる処理を施した材料などが使用できる。
(Current collector)
It is preferable that a current collector is used for the positive electrode and the negative electrode. As the material of the current collector, as the positive current collector, in addition to aluminum, titanium, tantalum, nickel, alloys thereof, stainless steel, conductive polymer, etc., for the purpose of improving adhesiveness, conductivity and oxidation resistance. , Aluminum, copper and other materials that have been treated to adhere carbon, nickel, titanium, silver, etc. to the surface can be used.
As the negative current collector, the material of the current collector is copper, stainless steel, nickel, aluminum, titanium, conductive polymer, aluminum-cadmium alloy, etc., as well as improving adhesiveness, conductivity, and reduction resistance. For the purpose, a material such as copper or aluminum that has been treated to adhere carbon, nickel, titanium, silver or the like to the surface can be used.

(セパレータ)
本開示のリチウムイオン二次電池は、正極と負極との間に介在するセパレータをさらに備え、電解質は、後述の非水溶媒を含む電解液であってもよい。セパレータは、正極と負極との間を電子的には絶縁しつつもイオン透過性を有し、かつ、正極側における酸化性及び負極側における還元性に対する耐性を備えるものであれば特に制限はない。このような特性を満たすセパレータの材料(材質)としては、樹脂、無機物等が用いられる。
(Separator)
The lithium ion secondary battery of the present disclosure further includes a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the electrolyte may be an electrolytic solution containing a non-aqueous solvent described later. The separator is not particularly limited as long as it electronically insulates between the positive electrode and the negative electrode, has ion permeability, and has resistance to oxidizing property on the positive electrode side and reducing property on the negative electrode side. .. As the material (material) of the separator satisfying such characteristics, a resin, an inorganic substance, or the like is used.

上記樹脂としては、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン等が用いられる。具体的には、電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート、不織布などを用いることが好ましい。 As the resin, an olefin polymer, a fluoropolymer, a cellulosic polymer, a polyimide, nylon and the like are used. Specifically, it is preferable to select from materials that are stable to the electrolytic solution and have excellent liquid retention properties, and it is preferable to use a porous sheet or non-woven fabric made from a polyolefin such as polyethylene or polypropylene.

無機物としては、アルミナ、二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩類、ガラスなどが用いられる。例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状の基材に付着させたシートをセパレータとして用いることができる。
薄膜形状の基材としては、孔径が0.01μm〜1μmであり、厚さが5μm〜50μmの基材が好適に用いられる。また、例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、樹脂等の結着剤を用いて複合多孔層としたシートをセパレータとして用いることができる。さらに、この複合多孔層を、正極又は負極の表面に形成し、セパレータとしてもよい。或いは、この複合多孔層を他のセパレータの表面に形成し、多層セパレータとしてもよい。例えば、90%粒径(D90)が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着剤として結着させた複合多孔層を、正極の表面又はセパレータの正極と対向する面に形成してもよい。
As the inorganic substance, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, and glass are used. For example, a sheet obtained by adhering the above-mentioned inorganic substance in the form of fibers or particles to a thin film-shaped base material such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film can be used as a separator.
As the thin film-shaped substrate, a substrate having a pore diameter of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm is preferably used. Further, for example, a sheet in which the above-mentioned inorganic substance having a fiber shape or a particle shape is made into a composite porous layer by using a binder such as a resin can be used as a separator. Further, this composite porous layer may be formed on the surface of the positive electrode or the negative electrode to serve as a separator. Alternatively, this composite porous layer may be formed on the surface of another separator to form a multilayer separator. For example, a composite porous layer obtained by binding alumina particles having a 90% particle size (D90) of less than 1 μm using a fluororesin as a binder may be formed on the surface of the positive electrode or the surface of the separator facing the positive electrode. ..

セパレータの空孔率は、20%以上であることが好ましく、20%〜80%であることがより好ましく、25%〜70%であることがさらに好ましく、30%〜70%であることが特に好ましい。
セパレータの空孔率が20%以上であると電解液の浸透性が向上し、多くの電解液を注液できるため、サイクル特性が向上する傾向にある。さらに、リチウム電位に対して0.4V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質を負極活物質として用いているため、セパレータの空孔率が高い場合であっても負極におけるリチウムの析出が抑制される傾向にある。また、比較的粘度が高いフッ素原子を含むリン酸エステルを用いた場合であっても、セパレータの空孔率を高めることにより、入出力特性の低下を抑制できると考えられる。
セパレータの空孔率が80%以下であれば、短絡の発生が抑制される傾向にある。
セパレータの空孔率は、水銀ポロシメーター測定から得られる値である。水銀ポロシメーター測定の条件は以下に示すとおりである。
・装置:株式会社島津製作所 オートポアIV 9500
・水銀圧入圧: 0.51psia
・各測定圧力での圧力保持時間: 10s
・試料と水銀との接触角: 140°
・水銀の表面張力: 485dynes/cm
・水銀の密度: 13.5335g/mL
The porosity of the separator is preferably 20% or more, more preferably 20% to 80%, further preferably 25% to 70%, and particularly preferably 30% to 70%. preferable.
When the porosity of the separator is 20% or more, the permeability of the electrolytic solution is improved and a large amount of the electrolytic solution can be injected, so that the cycle characteristics tend to be improved. Furthermore, since an active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 0.4 V or higher with respect to the lithium potential is used as the negative electrode active material, lithium in the negative electrode is used even when the porosity of the separator is high. Precipitation tends to be suppressed. Further, even when a phosphoric acid ester containing a fluorine atom having a relatively high viscosity is used, it is considered that the deterioration of the input / output characteristics can be suppressed by increasing the porosity of the separator.
When the porosity of the separator is 80% or less, the occurrence of a short circuit tends to be suppressed.
The porosity of the separator is a value obtained from the mercury porosity measurement. The conditions for measuring the mercury porosimeter are as follows.
・ Equipment: Shimadzu Corporation Autopore IV 9500
・ Mercury press pressure: 0.51 psia
・ Pressure holding time at each measured pressure: 10s
・ Contact angle between sample and mercury: 140 °
・ Surface tension of mercury: 485 days / cm
-Mercury density: 13.535g / mL

(電解質)
本開示の電解質は、リチウム塩を含む。また、本開示の電解質は、非水溶媒をさらに含んでいてもよく、非水溶媒及び非水溶媒が含浸されたポリマー電解質をさらに含んでいてもよく、あるいは、硫化物系無機固体電解質及び酸化物系無機固体電解質の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。
特に正極が特定正極活物質を含み、負極が特定負極活物質を含む場合に、ポリマー電解質、硫化物系無機固体電解質、酸化物系無機固体電解質等の固体電解質の分解等により二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等が発生することで電池が膨張しやすくなる。一方、本開示のリチウムイオン二次電池では、固体電解質の分解等により発生する二酸化炭素、硫黄酸化物、硫化水素等のガスをガス吸蔵部材が吸蔵するため、電池の膨張が好適に抑制される。
(Electrolytes)
The electrolytes of the present disclosure include lithium salts. Further, the electrolyte of the present disclosure may further contain a non-aqueous solvent, a polymer electrolyte impregnated with a non-aqueous solvent and a non-aqueous solvent, or a sulfide-based inorganic solid electrolyte and oxidation. It may further contain at least one of the physical inorganic solid electrolytes.
In particular, when the positive electrode contains a specific positive electrode active material and the negative electrode contains a specific negative electrode active material, carbon dioxide and sulfur oxidation due to decomposition of solid electrolytes such as polymer electrolytes, sulfide-based inorganic solid electrolytes, and oxide-based inorganic solid electrolytes. The generation of substances, hydrogen sulfide, etc. makes it easier for the battery to expand. On the other hand, in the lithium ion secondary battery of the present disclosure, the gas storage member stores gas such as carbon dioxide, sulfur oxide, and hydrogen sulfide generated by decomposition of the solid electrolyte, so that the expansion of the battery is suitably suppressed. ..

ポリマー電解質としては、ポリエチレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニリデンフルオリド−ポリヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリエステル、ポリエチレンカーボネート等が挙げられる。 Examples of the polymer electrolyte include polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-polyhexafluoropropylene copolymer, polyester, polyethylene carbonate and the like.

硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子(S)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものであれば特に限定されない。例えば下記式(A)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。
Li・・・(A)
式(A)中、Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeからなる群から選ばれる1種以上の元素であり、中でも、B、Sn、Si、Al又はGeが好ましく、Sn、Al又はGeがより好ましい。Aは、I、Br、Cl及びFからなる群から選ばれる1種以上の元素であり、中でも、I又はBrが好ましく、Iがより好ましい。a〜eは各元素の組成比を示し、a:b:c:d:eは、1〜12:0〜1:1:2〜12:0〜5を満たす。aは、1〜9が好ましく、1.5〜4がより好ましい。bは、0〜0.5が好ましい。dは、3〜7が好ましく、3.25〜4.5がより好ましい。eは、0〜3が好ましく、0〜2がより好ましい。
The sulfide-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it contains a sulfur atom (S), has lithium ion conductivity, and has electron insulation. For example, a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte satisfying the composition represented by the following formula (A) can be mentioned.
Li a M b P c S d A e ... (A)
In the formula (A), M is one or more elements selected from the group consisting of B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al and Ge, and among them, B, Sn, Si, Al or Ge is preferable, Sn, Al or Ge is more preferable. A is one or more elements selected from the group consisting of I, Br, Cl and F, and among them, I or Br is preferable, and I is more preferable. a to e indicate the composition ratio of each element, and a: b: c: d: e satisfies 1 to 12:00 to 1: 1: 2 to 12:00 to 5. a is preferably 1 to 9, more preferably 1.5 to 4. b is preferably 0 to 0.5. d is preferably 3 to 7, more preferably 3.25 to 4.5. e is preferably 0 to 3, more preferably 0 to 2.

酸化物系無機固体電解質は、酸素原子(O)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものであれば特に限定されない。
例えばLixaLayaTiO〔xaは0.3≦xa≦0.7を満たし、yaは0.3≦ya≦0.7を満たす。〕(LLT);
LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl、Mg、Ca、Sr、V、Nb、Ta、Ti、Ge、In及びSnからなる群から選ばれる1種以上の元素である。xbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。);
Lixcyccc zcnc(MccはC、S、Al、Si、Ga、Ge、In及びSnからなる群から選ばれる1種以上の元素であり、xcは0≦xc≦5を満たし、ycは0≦yc≦1を満たし、zcは0≦zc≦1を満たし、ncは0≦nc≦6を満たす。);
Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(xdは1≦xd≦3を満たし、ydは0≦yd≦1を満たし、zdは0≦zd≦2を満たし、adは0≦ad≦1を満たし、mdは1≦md≦7を満たし、ndは3≦nd≦13を満たす。);
Li(3−2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeは1種のハロゲン原子又は2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。);
LixfSiyfzf(xfは1≦xf≦5を満たし、yfは0<yf≦3を満たし、zfは1≦zf≦10を満たす。);
Lixgygzg(xgは1≦xg≦3を満たし、ygは0<yg≦2を満たし、zgは1≦zg≦10を満たす。);
LiBO
LiBO−LiSO
LiO−B−P
LiO−SiO
LiBaLaTa12
LiPO(4−3/2w)(wはw<1);
LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO
ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO
NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12、Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2−xhSiyh3−yh12(xhは0≦xh≦1を満たし、yhは0≦yh≦1を満たす。);
ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12等が挙げられる。
The oxide-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it contains an oxygen atom (O), has lithium ion conductivity, and has electron insulation.
For example, Li xa La ya TiO 3 [xa satisfies 0.3 ≦ xa ≦ 0.7, and ya satisfies 0.3 ≦ ya ≦ 0.7. ] (LLT);
Li xb La yb Zr zb M bb mb Onb (M bb is one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In and Sn. xb satisfies 5 ≦ xb ≦ 10, yb satisfies 1 ≦ yb ≦ 4, zb satisfies 1 ≦ zb ≦ 4, mb satisfies 0 ≦ mb ≦ 2, and nb satisfies 5 ≦ nb ≦ 20. );
Li xc Byc M cc zc Onc (M cc is one or more elements selected from the group consisting of C, S, Al, Si, Ga, Ge, In and Sn, and xc is 0 ≦ xc ≦ 5. Satisfaction, yc satisfies 0 ≦ yc ≦ 1, zc satisfies 0 ≦ zc ≦ 1, nc satisfies 0 ≦ nc ≦ 6);
Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd (xd satisfies 1 ≦ xd ≦ 3, yd satisfies 0 ≦ yd ≦ 1, zd satisfies 0 ≦ zd ≦ 2 , Ad satisfies 0 ≦ ad ≦ 1, md satisfies 1 ≦ md ≦ 7, and nd satisfies 3 ≦ nd ≦ 13.);
Li (3-2xe) M ee xe D ee O (xe represents a number of 0 to 0.1, M ee is .D ee representing the divalent metal atom one halogen atom or two or more of Represents a combination of halogen atoms.);
Li xf Si yf Ozf (xf satisfies 1≤xf≤5, yf satisfies 0 <yf≤3, zf satisfies 1≤zf≤10);
Li xg S yg O zg (xg satisfies 1 ≦ xg ≦ 3, yg satisfies 0 <yg ≦ 2, zg satisfies 1 ≦ zg ≦ 10.);
Li 3 BO 3 ;
Li 3 BO 3- Li 2 SO 4 ;
Li 2 O-B 2 O 3- P 2 O 5 ;
Li 2 O-SiO 2 ;
Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 ;
Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w is w <1);
Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 with a Lithium (Lithium super ionic controller) type crystal structure;
La 0.55 Li 0.35 TiO 3 with a perovskite-type crystal structure;
LiTi 2 P 3 O 12 , Li 1 + xh + yh (Al, Ga) xh (Ti, Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 (xh is 0 ≦ xh ≦) having a NASION (Naturium super ionic controller) type crystal structure. 1 is satisfied, and yh satisfies 0 ≦ yh ≦ 1);
Examples thereof include Li 7 La 3 Zr 2 O 12 having a garnet-type crystal structure.

非水溶媒の分解によるガスの発生を抑制する観点から、非水溶媒は、フッ素原子を含むリン酸エステルを含むことが好ましい。フッ素原子を含むリン酸エステルは比較的融点が低いため、広い温度範囲で電池特性を確保しやすいと考えられる。 From the viewpoint of suppressing the generation of gas due to the decomposition of the non-aqueous solvent, the non-aqueous solvent preferably contains a phosphoric acid ester containing a fluorine atom. Since the phosphoric acid ester containing a fluorine atom has a relatively low melting point, it is considered that it is easy to secure the battery characteristics in a wide temperature range.

非水溶媒がフッ素原子を含むリン酸エステルを含む場合、フッ素原子を含むリン酸エステルの含有率は、非水溶媒の全量に対して5体積%を超えていることが好ましく、7体積%以上であることがより好ましく、10体積%以上であることがさらに好ましく、15体積%以上であることが特に好ましく、20体積%以上であることがより一層好ましい。フッ素原子を含むリン酸エステルの含有率が10体積%以上であることにより、非水溶媒の融点が下がり、低温特性に優れるという効果が得られる。
フッ素原子を含むリン酸エステルの含有率は、入出力特性の観点から、非水溶媒の全量に対して90体積%以下であることが好ましく、80体積%以下であることがより好ましく、60体積%以下であることがさらに好ましく、50体積%以下であることが特に好ましい。
When the non-aqueous solvent contains a phosphoric acid ester containing a fluorine atom, the content of the phosphoric acid ester containing a fluorine atom preferably exceeds 5% by volume, preferably 7% by volume or more, based on the total amount of the non-aqueous solvent. It is more preferably 10% by volume or more, particularly preferably 15% by volume or more, and even more preferably 20% by volume or more. When the content of the phosphoric acid ester containing a fluorine atom is 10% by volume or more, the melting point of the non-aqueous solvent is lowered, and the effect of excellent low temperature characteristics can be obtained.
From the viewpoint of input / output characteristics, the content of the phosphoric acid ester containing a fluorine atom is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, and more preferably 60% by volume with respect to the total amount of the non-aqueous solvent. It is more preferably% or less, and particularly preferably 50% by volume or less.

フッ素原子を含むリン酸エステルは、リン酸が持つ三つの水素原子の全てが有機基で置換された構造を備えており、三つの有機基の少なくとも一つがフッ素原子を含んでいれば特に限定されない。
フッ素原子を含む有機基としては、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基、ヘテロアラルキル基等の少なくとも一つの水素原子がフッ素原子に置換されている基が挙げられる。
また、フッ素原子を含まない有機基としては、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基、ヘテロアラルキル基等が挙げられる。
The phosphoric acid ester containing a fluorine atom has a structure in which all three hydrogen atoms of phosphoric acid are substituted with organic groups, and is not particularly limited as long as at least one of the three organic groups contains a fluorine atom. ..
Examples of the organic group containing a fluorine atom include a group in which at least one hydrogen atom such as an alkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aralkyl group and a heteroaralkyl group is substituted with a fluorine atom. ..
Examples of the organic group containing no fluorine atom include an alkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aralkyl group, and a heteroaralkyl group.

フッ素原子を含むリン酸エステルとしては、具体的には、リン酸トリス(トリフルオロメチル)、リン酸トリス(2,2−ジフルオロエチル)、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)、リン酸トリス(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)、リン酸トリス(ヘキサフルオロイソプロピル)、リン酸トリス(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)、リン酸トリス(2,2,3,3,4,4,5,5,5−ノナフルオロペンチル)、リン酸トリス(3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)メチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2−ジフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)2,2,2−トリフルオロエチル及びリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)等が挙げられる。中でも、リチウムチタン複合酸化物(LTO)等の触媒作用を特に受けないため、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)が好ましい。これらフッ素原子を含むリン酸エステルとしては、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the phosphate ester containing a fluorine atom include tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (2,2-difluoroethyl), and tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl). , Tris phosphate (2,2,3,3-tetrafluoropropyl), Tris phosphate (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl), Tris phosphate (hexafluoroisopropyl), Tris phosphate (2,2,3,3-pentafluoropropyl) 2,2,3,3,4,5,5-octafluoropentyl), Tris phosphate (2,2,3,3,4,5,5,5-nonafluoropentyl), phosphoric acid Tris (3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl), bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) methyl, bis phosphate (2,2,2) -Trifluoroethyl) ethyl, bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) 2,2-difluoroethyl, bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) 2,2,3,3- Tetrafluoropropyl, bis phosphate (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) 2,2,2-trifluoroethyl and bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) (2,2,3) , 3-Tetrafluoropropyl) and the like. Of these, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) is preferable because it is not particularly affected by the catalytic action of lithium-titanium composite oxide (LTO) or the like. As the phosphoric acid ester containing these fluorine atoms, one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

非水溶媒は、ジメチルカーボネートを含むことが好ましい。ジメチルカーボネートは、耐酸化性及び耐還元性に優れており、電解質に添加することでリチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性が向上すると推察される。 The non-aqueous solvent preferably contains dimethyl carbonate. Dimethyl carbonate is excellent in oxidation resistance and reduction resistance, and it is presumed that the charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are improved by adding it to the electrolyte.

非水溶媒がジメチルカーボネートを含む場合、ジメチルカーボネートの含有率は、充放電サイクル特性の観点から、非水溶媒の全量に対して、5体積%以上であることが好ましく、15体積%以上であることがより好ましく、30体積%以上であることがさらに好ましく、50体積%以上であることが特に好ましい。また、低温特性の観点から、非水溶媒の全量に対して、80体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましく、65体積%以下であることがさらに好ましく、55体積%以下であることが特に好ましい。 When the non-aqueous solvent contains dimethyl carbonate, the content of dimethyl carbonate is preferably 5% by volume or more, preferably 15% by volume or more, based on the total amount of the non-aqueous solvent from the viewpoint of charge / discharge cycle characteristics. More preferably, it is more preferably 30% by volume or more, and particularly preferably 50% by volume or more. Further, from the viewpoint of low temperature characteristics, it is preferably 80% by volume or less, more preferably 70% by volume or less, still more preferably 65% by volume or less, and 55 by volume, based on the total amount of the non-aqueous solvent. It is particularly preferable that the volume is 0% or less.

フッ素原子を含むリン酸エステルとジメチルカーボネートとの含有体積比(フッ素原子を含むリン酸エステル/ジメチルカーボネート)は、充放電サイクル特性及びガス発生抑制の観点から、0.05〜2.5であることが好ましく、0.05〜1.5であることがより好ましく、0.1〜1.4であることがさらに好ましく、0.15〜1.2であることが特に好ましい。 The content volume ratio of the phosphoric acid ester containing a fluorine atom to the dimethyl carbonate (phosphate containing a fluorine atom / dimethyl carbonate) is 0.05 to 2.5 from the viewpoint of charge / discharge cycle characteristics and suppression of gas generation. It is preferably 0.05 to 1.5, more preferably 0.1 to 1.4, and particularly preferably 0.15 to 1.2.

本開示の電解質は、フッ素原子を含むリン酸エステル及びジメチルカーボネート以外のその他の非水溶媒を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
その他の非水溶媒は、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、エチルメチルスルホン(EMS)、ビニレンカーボネート(VC)、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、1,1,2,2−テトラフルオロエチル2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル等のフッ素化エーテル、及び酢酸メチル、酢酸エチル、ジフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル等のカルボン酸エステル(フッ素原子を含むカルボン酸エステルを除く)からなる群より選択される非水溶媒であってもよい。
The electrolyte of the present disclosure may or may not contain a phosphoric acid ester containing a fluorine atom and other non-aqueous solvents other than dimethyl carbonate.
Other non-aqueous solvents include ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), ethylmethylsulfone (EMS), vinylene carbonate (VC), methylethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, 1, Fluorinated ethers such as 2-dimethoxyethane, dimethoxymethane, tetrahydrofuran, dioxolane, methylene chloride, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl 2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether, and methyl acetate, ethyl acetate. , Even a non-aqueous solvent selected from the group consisting of carboxylic acid esters (excluding carboxylic acid esters containing a fluorine atom) such as methyl difluoroacetate, ethyl trifluoroacetate, methyl propionate, ethyl propionate, and methyl butyrate. good.

電解質がその他の非水溶媒を含む場合、その他の非水溶媒の合計含有率は、非水溶媒の全量に対して、30体積%未満であることが好ましく、25体積%以下であることがより好ましく、15体積%以下であることがさらに好ましく、10体積%以下であることが特に好ましい。その他の非水溶媒の合計含有率は、非水溶媒の全量に対して、0体積%であってもよいが、安全性、入出力特性、低温特性等を向上させる観点から5体積%以上であるとよい。
電解質がその他の非水溶媒を含む場合、その他の非水溶媒は、1種単独でもよく、2種以上の組み合わせでもよい。1種単独の場合、前述のその他の非水溶媒の合計含有率は、その他の非水溶媒の含有率と読み替えるものとする。
EC、EMS等の引火点が高い溶媒を用いることで、電解質を安全化することができるが、これら化合物は耐還元性に劣ることがある。そのため、その他の非水溶媒を用いる場合、非水溶媒の全量に対するその他の非水溶媒の含有率が30体積%未満であれば、充放電サイクル特性の低下を抑制できる傾向にある。
酢酸メチル等の融点の低いカルボン酸エステルを溶媒として用いることで、低温特性を改善することができる。
1,1,2,2−テトラフルオロエチル2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル等の粘度が低い溶媒を用いることで入出力特性を改善することができる。
When the electrolyte contains other non-aqueous solvents, the total content of the other non-aqueous solvents is preferably less than 30% by volume and more preferably 25% by volume or less with respect to the total amount of the non-aqueous solvents. It is more preferably 15% by volume or less, and particularly preferably 10% by volume or less. The total content of the other non-aqueous solvents may be 0% by volume with respect to the total amount of the non-aqueous solvent, but it should be 5% by volume or more from the viewpoint of improving safety, input / output characteristics, low temperature characteristics and the like. It would be nice to have it.
When the electrolyte contains other non-aqueous solvents, the other non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. In the case of one type alone, the total content of the above-mentioned other non-aqueous solvents shall be read as the content of other non-aqueous solvents.
The electrolyte can be made safe by using a solvent having a high flash point such as EC and EMS, but these compounds may be inferior in reduction resistance. Therefore, when another non-aqueous solvent is used, if the content of the other non-aqueous solvent with respect to the total amount of the non-aqueous solvent is less than 30% by volume, the deterioration of the charge / discharge cycle characteristics tends to be suppressed.
By using a carboxylic acid ester having a low melting point such as methyl acetate as a solvent, the low temperature characteristics can be improved.
Input / output characteristics can be improved by using a solvent having a low viscosity such as 1,1,2,2-tetrafluoroethyl 2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether.

リチウム塩としては、LiPF(ヘキサフルオロリン酸リチウム)、LiBF(テトラフルオロホウ酸リチウム)、LiFSI(リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド)、LiTFSI(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、LiClO、LiB(C、LiCHSO、LiCFSO、LiN(SOCFCF等が挙げられる。これらのリチウム塩は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、溶媒に対する溶解性、リチウムイオン二次電池とした場合の充放電特性、入出力特性、充放電サイクル特性等を総合的に判断すると、リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム及びリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの少なくともいずれかを含むことが好ましく、ヘキサフルオロリン酸リチウム及びテトラフルオロホウ酸リチウムの少なくとも一方を含むことがより好ましい。
Examples of the lithium salt include LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate), LiBF 4 (lithium tetrafluoroborate), LiFSI (lithium bis (fluorosulfonyl) imide), LiTFSI (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), LiClO 4. , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2, and the like. These lithium salts may be used alone or in combination of two or more.
Among these, when comprehensively judging the solubility in a solvent, charge / discharge characteristics, input / output characteristics, charge / discharge cycle characteristics, etc. in the case of a lithium ion secondary battery, the lithium salts are lithium hexafluorophosphate and tetrafluoro. It preferably contains at least one of lithium borate and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, and more preferably contains at least one of lithium hexafluorophosphate and lithium tetrafluoroborate.

電解質におけるリチウム塩の濃度は、安全性の観点から、0.8mol/L〜4.0mol/Lであることが好ましく、1.0mol/L〜3.0mol/Lであることがより好ましく、1.2mol/L〜2.5mol/Lであることがさらに好ましい。リチウム塩の濃度を1.2mol/L〜2.0mol/Lと高濃度化することで、引火点を上げ、電解質をより安全化することができる。 From the viewpoint of safety, the concentration of the lithium salt in the electrolyte is preferably 0.8 mol / L to 4.0 mol / L, more preferably 1.0 mol / L to 3.0 mol / L, and 1 It is more preferably .2 mol / L to 2.5 mol / L. By increasing the concentration of the lithium salt to 1.2 mol / L to 2.0 mol / L, the flash point can be raised and the electrolyte can be made safer.

電解質は、必要に応じて添加剤を含んでもよい。
添加剤としては、リチウムイオン二次電池の電解質用の添加剤であれば特に制限されず、例えば、窒素を含有する複素環化合物、硫黄を含有する複素環化合物、窒素及び硫黄を含有する複素環化合物、環状カルボン酸エステル、フッ素含有環状カーボネート、含フッ素ホウ酸エステル並びにその他の分子内に不飽和結合を有する化合物が挙げられる。また、上記添加剤以外に、求められる機能に応じて過充電防止剤、負極皮膜形成剤、正極保護剤、高入出力剤等の他の添加剤を用いてもよい。
The electrolyte may contain additives as needed.
The additive is not particularly limited as long as it is an additive for an electrolyte of a lithium ion secondary battery, and is, for example, a heterocyclic compound containing nitrogen, a heterocyclic compound containing sulfur, or a heterocycle containing nitrogen and sulfur. Examples thereof include compounds, cyclic carboxylic acid esters, fluorine-containing cyclic carbonates, fluorine-containing borate esters, and other compounds having unsaturated bonds in the molecule. In addition to the above additives, other additives such as an overcharge inhibitor, a negative electrode film forming agent, a positive electrode protective agent, and a high input / output agent may be used depending on the required function.

電解質が添加剤を含むことにより、高温での保存特性、充放電サイクル特性及び入出力特性の向上を図ることができる。 When the electrolyte contains an additive, it is possible to improve the storage characteristics at high temperatures, the charge / discharge cycle characteristics, and the input / output characteristics.

(負極の負極容量と正極の正極容量との容量比)
本開示において、容量比(負極容量/正極容量)は、充放電サイクル特性とエネルギー密度の観点から1以下であることが好ましい。例えば、容量比(負極容量/正極容量)が1以下であることにより、正極電位の上昇を抑制できるため、ジメチルカーボネート等の非水溶媒の分解反応を抑制でき、充放電サイクル特性が良好となる傾向にある。さらに、前述のように非水溶媒としてフッ素原子を含むリン酸エステルを用いることにより、負極側でのガス発生も抑制できる。
(Capacity ratio between the negative electrode capacity of the negative electrode and the positive electrode capacity of the positive electrode)
In the present disclosure, the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is preferably 1 or less from the viewpoint of charge / discharge cycle characteristics and energy density. For example, when the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is 1 or less, an increase in the positive electrode potential can be suppressed, so that the decomposition reaction of a non-aqueous solvent such as dimethyl carbonate can be suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics are improved. There is a tendency. Further, by using a phosphoric acid ester containing a fluorine atom as a non-aqueous solvent as described above, gas generation on the negative electrode side can be suppressed.

容量比(負極容量/正極容量)は0.6以上1未満であることが好ましい。容量比が0.6以上の場合は、電池容量が向上し、体積エネルギー密度が向上する傾向となる。容量比(負極容量/正極容量)は、0.7〜0.98であることがより好ましく、体積エネルギー密度及び入力特性の観点から0.75〜0.95であることがさらに好ましい。 The capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is preferably 0.6 or more and less than 1. When the capacity ratio is 0.6 or more, the battery capacity tends to be improved and the volume energy density tends to be improved. The capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is more preferably 0.7 to 0.98, and further preferably 0.75 to 0.95 from the viewpoint of volume energy density and input characteristics.

なお、「正極容量」及び「負極容量」は、それぞれ、対極を金属リチウムとする電気化学セルを構成して定電流充電−定電流放電を行ったときに得られる可逆的に利用できる最大の容量を意味する。
また、負極容量とは、[負極の放電容量]を示し、正極容量とは、[正極の放電容量]を示す。
ここで、[負極の放電容量]とは、負極活物質に挿入されているリチウムイオンが脱離するときに充放電装置で算出されるものと定義する。また、[正極の放電容量]とは、正極活物質へリチウムイオンが挿入されるときに充放電装置で算出されるものと定義する。
例えば、正極活物質にスピネル型のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物を、負極活物質にLTOを用いた場合には、「正極容量」及び「負極容量」は、上記電気化学セルにおいて、電圧範囲をそれぞれ4.95V〜3.5V及び1.0V〜2.0Vとし、定電流充電及び定電流放電時の電流密度を、正極容量については0.37mA/cm、負極容量については0.30mA/cmとする上記充放電を行って評価した場合に得られる容量とする。
なお、上記電気化学セルにおいて、リチウムチタン複合酸化物等の負極活物質から、リチウムイオンが挿入される方向を充電と、リチウムイオンが脱離する方向を放電と、定義する。また、上記電気化学セルにおいて、正極活物質であるリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物から、リチウムイオンが脱離する方向を充電と、リチウムイオンが挿入される方向を放電と、定義する。
The "positive electrode capacity" and "negative electrode capacity" are the maximum capacities that can be reversibly obtained when a constant current charge-constant current discharge is performed by forming an electrochemical cell whose counter electrode is metallic lithium, respectively. Means.
Further, the negative electrode capacity indicates [discharge capacity of the negative electrode], and the positive electrode capacity indicates [discharge capacity of the positive electrode].
Here, the [discharge capacity of the negative electrode] is defined as being calculated by the charging / discharging device when the lithium ions inserted in the negative electrode active material are desorbed. Further, [discharge capacity of the positive electrode] is defined as being calculated by the charging / discharging device when lithium ions are inserted into the positive electrode active material.
For example, when a spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide is used as the positive electrode active material and LTO is used as the negative electrode active material, the “positive electrode capacity” and the “negative electrode capacity” are in the voltage range in the above-mentioned electrochemical cell. 4.95V to 3.5V and 1.0V to 2.0V, respectively, and the current density during constant current charging and constant current discharging is 0.37mA / cm 2 for the positive electrode capacity and 0.30mA for the negative electrode capacity. The capacity is defined as / cm 2 and is the capacity obtained when evaluated by performing the above charging and discharging.
In the electrochemical cell, the direction in which lithium ions are inserted from the negative electrode active material such as lithium titanium composite oxide is defined as charging, and the direction in which lithium ions are desorbed is defined as discharging. Further, in the electrochemical cell, the direction in which lithium ions are desorbed from the lithium-nickel-manganese composite oxide which is the positive electrode active material is defined as charging, and the direction in which lithium ions are inserted is defined as discharging.

本開示において、正極容量は、正極に含まれる正極活物質の量を多くすることにより大きくなり、量を少なくすることにより小さくなる傾向にある。負極容量は、正極容量と同様、負極活物質の量によって増減する。正極容量及び負極容量を調整することで、本開示のリチウムイオン二次電池の容量比(負極容量/正極容量)を1以下に調整することが可能となる。 In the present disclosure, the positive electrode capacity tends to increase by increasing the amount of the positive electrode active material contained in the positive electrode, and tends to decrease by decreasing the amount. The negative electrode capacity, like the positive electrode capacity, increases or decreases depending on the amount of the negative electrode active material. By adjusting the positive electrode capacity and the negative electrode capacity, the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) of the lithium ion secondary battery of the present disclosure can be adjusted to 1 or less.

本開示のリチウムイオン二次電池の形状は、円筒型、積層型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状とすることができる。電解質が非水溶媒を含む電解液である場合、正極と負極との間にセパレータを介在させ電極体とし、正極集電体及び負極集電体から外部に通ずる正極端子及び負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続し、この電極体を電解液とともに電池外装体に密閉してリチウムイオン二次電池が完成する。
以下に、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した積層型リチウムイオン二次電池について説明するが、本開示はこれに制限されない。
The shape of the lithium ion secondary battery of the present disclosure can be various shapes such as a cylindrical type, a laminated type, a coin type, and a laminated type. When the electrolyte is an electrolytic solution containing a non-aqueous solvent, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, and the space between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal leading to the outside is , Connect using a lead for collecting electricity, etc., and seal this electrode body together with the electrolytic solution in the battery exterior to complete the lithium ion secondary battery.
Hereinafter, a laminated lithium ion secondary battery in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator will be described, but the present disclosure is not limited thereto.

図1は本開示のリチウムイオン二次電池の一例を示す斜視図である。また、図2は、電極群を構成する正極板、負極板、セパレータ及びガス吸蔵部材を示す斜視図である。
なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、実質的に同一の機能を有する部材には全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
図1のリチウムイオン二次電池10は、ラミネートフィルムの電池外装体6内に、電極群20と電解液を収容したものであり、正極集電タブ2と負極集電タブ4を電池外装体6外に取り出すようにしている。さらに、ラミネートフィルムの電池外装体6内にガス吸蔵部材7が配置されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the lithium ion secondary battery of the present disclosure. Further, FIG. 2 is a perspective view showing a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and a gas storage member constituting the electrode group.
It should be noted that the size of the members in each figure is conceptual, and the relative relationship between the sizes of the members is not limited to this. In addition, members having substantially the same function may be given the same reference numerals throughout the drawings, and overlapping description may be omitted.
The lithium ion secondary battery 10 of FIG. 1 contains an electrode group 20 and an electrolytic solution in a battery exterior body 6 of a laminated film, and a positive electrode current collecting tab 2 and a negative electrode current collecting tab 4 are housed in the battery exterior body 6. I try to take it out. Further, the gas storage member 7 is arranged in the battery exterior body 6 of the laminated film.

そして、図2に示すように、電極群20は正極集電タブ2を取り付けた正極板1、ガス吸蔵部材7、セパレータ5、及び負極集電タブ4を取り付けた負極板3を積層したものである。
なお、正極板、負極板、セパレータ、電極群、ガス吸蔵部材及び電池の大きさ、形状等は任意のものとすることができ、図1及び図2に示されるものに限定されるわけではない。
電池外装体6の材料としては、アルミニウム製のラミネートフィルム、SUS、アルミニウム、銅、ステンレス等が挙げられる。
Then, as shown in FIG. 2, the electrode group 20 is formed by laminating a positive electrode plate 1 to which a positive electrode current collecting tab 2 is attached, a gas storage member 7, a separator 5, and a negative electrode plate 3 to which a negative electrode current collecting tab 4 is attached. be.
The size, shape, etc. of the positive electrode plate, negative electrode plate, separator, electrode group, gas occlusion member, and battery can be arbitrary, and are not limited to those shown in FIGS. 1 and 2. ..
Examples of the material of the battery exterior 6 include a laminated film made of aluminum, SUS, aluminum, copper, stainless steel and the like.

リチウムイオン二次電池の他の実施形態としては、例えば、正極板と負極板とをセパレータを介し積層してなる積層体を巻回して得られた電極群を円筒型の電池外装体内に封入し、円筒型の電池外装体内にガス吸蔵部材が配置された円筒型リチウムイオン二次電池を挙げることができる。
図3は本開示のリチウムイオン二次電池の他の形態を示す断面図である。
図3に示すように、リチウムイオン二次電池11は、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状の電池外装体16を有している。電池外装体16には、電極群15が収容されている。電極群15は、帯状の正極板12及び負極板13がポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン製多孔質シートのセパレータ14を介して断面渦巻状に捲回されている。セパレータ14は、例えば、幅が58mm、厚さが20μmに設定される。電極群15の上端面には、一端部を正極板12に固定されたアルミニウム製でリボン状の正極タブ端子が導出されている。正極タブ端子の他端部は、電極群15の上側に配置され正極外部端子となる円盤状の電池蓋の下面に超音波溶接で接合されている。一方、電極群15の下端面には、一端部を負極板13に固定されたニッケル製でリボン状の負極タブ端子が導出されている。負極タブ端子の他端部は、電池外装体16の内底部に抵抗溶接で接合されている。したがって、正極タブ端子及び負極タブ端子は、それぞれ電極群15の両端面の互いに反対側に導出されている。なお、電極群15の外周面全周には、図示を省略した絶縁被覆が施されている。電池蓋は、絶縁性の樹脂製ガスケットを介して電池外装体16の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池11の内部は密封されている。また、電池外装体16内には、図示しないガス吸蔵部材が配置され、図示しない電解液が注液されている。リチウムイオン二次電池11において、ガス吸蔵部材の配置は特に限定されない。
なお、正極板、負極板、セパレータ、電極群及び電池の大きさ、形状等は任意のものとすることができ、図3に示されるものに限定されるわけではない。
As another embodiment of the lithium ion secondary battery, for example, an electrode group obtained by winding a laminate formed by laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate via a separator is enclosed in a cylindrical battery exterior. , Cylindrical battery A cylindrical lithium ion secondary battery in which a gas storage member is arranged inside the exterior can be mentioned.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the lithium ion secondary battery of the present disclosure.
As shown in FIG. 3, the lithium ion secondary battery 11 has a battery exterior body 16 made of nickel-plated steel and having a bottomed cylindrical shape. The electrode group 15 is housed in the battery exterior body 16. In the electrode group 15, the strip-shaped positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 13 are wound in a spiral cross section via a separator 14 of a porous sheet made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene. The separator 14 is set to, for example, a width of 58 mm and a thickness of 20 μm. On the upper end surface of the electrode group 15, a ribbon-shaped positive electrode tab terminal made of aluminum whose one end is fixed to the positive electrode plate 12 is led out. The other end of the positive electrode tab terminal is arranged on the upper side of the electrode group 15 and is joined to the lower surface of the disk-shaped battery lid serving as the positive electrode external terminal by ultrasonic welding. On the other hand, on the lower end surface of the electrode group 15, a ribbon-shaped negative electrode tab terminal made of nickel having one end fixed to the negative electrode plate 13 is led out. The other end of the negative electrode tab terminal is joined to the inner bottom of the battery exterior 16 by resistance welding. Therefore, the positive electrode tab terminal and the negative electrode tab terminal are led out to the opposite sides of both end faces of the electrode group 15, respectively. The entire circumference of the outer peripheral surface of the electrode group 15 is covered with an insulating coating (not shown). The battery lid is caulked and fixed to the upper part of the battery exterior 16 via an insulating resin gasket. Therefore, the inside of the lithium ion secondary battery 11 is sealed. Further, a gas storage member (not shown) is arranged in the battery exterior body 16, and an electrolytic solution (not shown) is injected. In the lithium ion secondary battery 11, the arrangement of the gas storage member is not particularly limited.
The size, shape, and the like of the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, the electrode group, and the battery can be arbitrary, and are not limited to those shown in FIG.

以下、実施例に基づき本開示をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail based on examples. The present invention is not limited to the following examples.

[比較例1]
正極は、正極活物質であるスピネル型リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn1.5、BET比表面積:0.31m/g、メジアン径D50:16.9μm)を93質量部、導電剤としてアセチレンブラック(デンカ株式会社)を5質量部、結着剤としてポリアクリロニトリル骨格にアクリル酸及び直鎖エーテル基を付加した共重合体(後述の合成例1のバインダ樹脂組成物)を2質量部混合し、適量のN−メチル−2−ピロリドンを添加して混練することでペースト状の正極合剤スラリーを得た。このスラリーを正極用の集電体である厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に実質的に均等かつ均質に正極合剤の固形分として145g/mになるように塗布した。その後、乾燥処理を施し、乾燥塗膜を得た。この乾燥塗膜を、正極合剤の固形分として密度が2.3g/cmになるまでプレスにより圧密化し、シート状の正極を作製した。正極合剤を含む層の厚さは63μmであった。これを幅30mm、長さ45mmに切断して正極板とし、図2に示すようにこの正極板に正極集電タブを取り付けた。
[Comparative Example 1]
The positive electrode is a spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , BET specific surface area: 0.31 m 2 / g, median diameter D50: 16.9 μm), which is a positive electrode active material. 93 parts by mass, 5 parts by mass of acetylene black (Denka Co., Ltd.) as a conductive agent, and a copolymer in which acrylic acid and a linear ether group are added to a polyacrylonitrile skeleton as a binder (binder resin composition of Synthesis Example 1 described later). 2 parts by mass of the product) was mixed, an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and the mixture was kneaded to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. This slurry was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, which is a current collector for the positive electrode, substantially evenly and uniformly so as to have a solid content of 145 g / m 2 of the positive electrode mixture. Then, it was subjected to a drying treatment, and a dry coating film was obtained. This dry coating film was consolidated by pressing until the density became 2.3 g / cm 3 as the solid content of the positive electrode mixture to prepare a sheet-shaped positive electrode. The thickness of the layer containing the positive electrode mixture was 63 μm. This was cut into a width of 30 mm and a length of 45 mm to obtain a positive electrode plate, and as shown in FIG. 2, a positive electrode current collecting tab was attached to this positive electrode plate.

負極は、負極活物質としてリチウムチタン複合酸化物の一種であるチタン酸リチウム(BET比表面積:6.5m/g、メジアン径D50:7.3μm)を91質量部、導電剤としてアセチレンブラック(Li400、デンカ株式会社)を4質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(KFポリマー#9130、株式会社クレハ)を5質量部混合し、適量のN−メチル−2−ピロリドンを添加して混練することでペースト状の負極合剤スラリーを得た。このスラリーを負極用の集電体である厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に負極合剤の固形分として100g/mになるように塗布した。その後、乾燥処理を施し、乾燥塗膜を得た。この乾燥塗膜を、負極合剤の固形分として密度が2.0g/cmになるまでプレスにより圧密化し、シート状の負極を作製した。負極合剤を含む層の厚さは50μmであった。これを幅30mm、長さ45mmに切断して負極板とし、図2に示すようにこの負極板に負極集電タブを取り付けた。 For the negative electrode, 91 parts by mass of lithium titanate (BET specific surface area: 6.5 m 2 / g, median diameter D50: 7.3 μm), which is a kind of lithium titanium composite oxide, as the negative electrode active material, and acetylene black (acetylene black) as the conductive agent. Mix 4 parts by mass of Li400 (Denka Co., Ltd.) and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (KF polymer # 9130, Kureha Co., Ltd.) as a binder, add an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone, and knead. As a result, a paste-like negative electrode mixture slurry was obtained. This slurry was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, which is a current collector for the negative electrode, so as to have a solid content of 100 g / m 2 of the negative electrode mixture. Then, it was subjected to a drying treatment, and a dry coating film was obtained. This dry coating film was consolidated by pressing until the density became 2.0 g / cm 3 as the solid content of the negative electrode mixture to prepare a sheet-shaped negative electrode. The thickness of the layer containing the negative electrode mixture was 50 μm. This was cut into a width of 30 mm and a length of 45 mm to obtain a negative electrode plate, and as shown in FIG. 2, a negative electrode current collecting tab was attached to this negative electrode plate.

正極で使用した結着剤の合成例を以下に示す。 An example of synthesizing the binder used for the positive electrode is shown below.

<合成例1>
撹拌機、温度計、冷却管及び窒素ガス導入管を装備した3リットルのセパラブルフラスコに、精製水1804gを仕込み、窒素ガス通気量200ml/分の条件下、撹拌しながら、74℃まで昇温した後、窒素ガスの通気を止めた。次いで、重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.968gを精製水76gに溶かした水溶液を添加し、直ちに、ニトリル基含有単量体のアクリロニトリル183.8g、カルボキシル基含有単量体のアクリル酸9.7g(アクリロニトリル1モルに対して0.039モルの割合)及び単量体のメトキシトリエチレングリコールアクリレート(新中村化学工業株式会社、商品名:NKエステルAM−30G)6.5g(アクリロニトリル1モルに対して0.0085モルの割合)の混合液を、反応系の温度を74±2℃に保ちながら、2時間かけて滴下した。続いて、懸濁した反応系に、過硫酸アンモニウム0.25gを精製水21.3gに溶かした水溶液を添加し、84℃まで昇温した後、反応系の温度を84±2℃に保ちながら、2.5時間反応を進めた。その後、1時間かけて40℃まで冷却した後、撹拌を止めて一晩室温で放冷し、バインダ樹脂組成物が沈殿した反応液を得た。この反応液を吸引ろ過し、回収した湿潤状態の沈殿を精製水1800gで3回洗浄した後、80℃で10時間真空乾燥して、単離及び精製し、バインダ樹脂組成物を得た。
<Synthesis example 1>
1804 g of purified water was placed in a 3 liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling tube and a nitrogen gas introduction tube, and the temperature was raised to 74 ° C. while stirring under the condition of a nitrogen gas aeration rate of 200 ml / min. After that, the ventilation of nitrogen gas was stopped. Next, an aqueous solution prepared by dissolving 0.968 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator in 76 g of purified water was added, and immediately, 183.8 g of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer and 9.7 g of acrylic acid as a carboxyl group-containing monomer were added. (Ratio of 0.039 mol to 1 mol of acrylonitrile) and 6.5 g of monomeric methoxytriethylene glycol acrylate (Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd., trade name: NK ester AM-30G) (to 1 mol of acrylonitrile) The mixed solution (at a ratio of 0.0085 mol) was added dropwise over 2 hours while maintaining the temperature of the reaction system at 74 ± 2 ° C. Subsequently, an aqueous solution prepared by dissolving 0.25 g of ammonium persulfate in 21.3 g of purified water was added to the suspended reaction system, the temperature was raised to 84 ° C., and then the temperature of the reaction system was maintained at 84 ± 2 ° C. The reaction proceeded for 2.5 hours. Then, after cooling to 40 ° C. over 1 hour, stirring was stopped and the mixture was allowed to cool overnight at room temperature to obtain a reaction solution in which the binder resin composition was precipitated. The reaction solution was suction-filtered, and the recovered wet precipitate was washed 3 times with 1800 g of purified water and then vacuum dried at 80 ° C. for 10 hours for isolation and purification to obtain a binder resin composition.

(電極群の作製)
作製した正極板と負極板とを、厚さ15μm、幅35mm、長さ50mmのポリプロピレン単層膜(空孔率50%)からなるセパレータを介して対向させ、積層状の電極群を作製した。
(Preparation of electrode group)
The prepared positive electrode plate and the negative electrode plate were opposed to each other via a separator made of a polypropylene single layer film (porosity 50%) having a thickness of 15 μm, a width of 35 mm, and a length of 50 mm to prepare a laminated electrode group.

(電解液の調製)
下記表1に示す非水溶媒に、電解質であるLiPFを1.0mol/Lの濃度で溶解させ、電解液を調製した。
(Preparation of electrolytic solution)
An electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 , which is an electrolyte, in a non-aqueous solvent shown in Table 1 below at a concentration of 1.0 mol / L.

(リチウムイオン二次電池の作製)
上記電極群を、図1に示すように、アルミニウム製のラミネートフィルムで構成された電池外装体内に収容させると共に、この電池外装体内に、電解液を注入後、上記の正極集電タブと負極集電タブとを外部に取り出すようにして電池容器の開口部を封口させて、比較例1のリチウムイオン二次電池を作製した。なお、アルミニウム製のラミネートフィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム/アルミニウム箔/シーラント層(ポリプロピレン等)の積層体である。
作製したリチウムイオン二次電池について、室温で半日放置後、40℃、電流値0.2Cで2.0V〜3.5Vの電圧範囲で定電流充電及び定電流放電を3サイクル行った。
(Manufacturing of lithium-ion secondary battery)
As shown in FIG. 1, the electrode group is housed in a battery exterior body made of an aluminum laminated film, and after injecting an electrolytic solution into the battery exterior body, the positive electrode current collecting tab and the negative electrode collection are described. The lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was produced by closing the opening of the battery container by taking out the electric tab to the outside. The aluminum laminated film is a laminated body of polyethylene terephthalate (PET) film / aluminum foil / sealant layer (polypropylene or the like).
The prepared lithium ion secondary battery was left at room temperature for half a day, and then subjected to constant current charging and constant current discharging in a voltage range of 2.0 V to 3.5 V at 40 ° C. and a current value of 0.2 C for 3 cycles.

(正極容量及び負極容量の測定)
−正極容量の測定−
幅31mm、長さ46mmに切断した厚さ0.5mmのリチウム箔を、幅31mm、長さ46mmに切断した銅メッシュに貼り付け、対極とした。対極には、集電タブを取り付けた。作製した正極板と対極とを、厚さ15μm、幅35mm、長さ50mmのポリプロピレン単層膜(空孔率50%)からなるセパレータを介して対向させ、積層状の電極群を作製した。この電極群を、図1に示すように、アルミニウム製のラミネートフィルムで構成された電池外装体内に収容させ、この電池外装体内に、電解液を注入後、正極集電タブと対極の集電タブとを外部に取り出すようにして電池外装体の開口部を封口させて、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、アルミニウム製のラミネートフィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム/アルミニウム箔/シーラント層(ポリプロピレン等)の積層体である。電解液はLiPF濃度が1.2mol/LのEC/DMC混合溶媒(EC:DMCは体積比で3:7)を用いた。正極容量は、電圧範囲を4.95V〜3.5Vとし、定電流充電及び定電流放電時の電流密度を0.37mA/cmとする充放電を行って評価した場合に得られる放電容量とした。
なお、測定の結果、比較例1についての正極の容量は25mAhであった。
(Measurement of positive electrode capacity and negative electrode capacity)
-Measurement of positive electrode capacity-
A lithium foil having a thickness of 0.5 mm cut into a width of 31 mm and a length of 46 mm was attached to a copper mesh cut into a width of 31 mm and a length of 46 mm, and used as a counter electrode. A current collector tab was attached to the opposite pole. The prepared positive electrode plate and the counter electrode were opposed to each other via a separator made of a polypropylene single-layer film (porosity 50%) having a thickness of 15 μm, a width of 35 mm, and a length of 50 mm to prepare a laminated electrode group. As shown in FIG. 1, this electrode group is housed in a battery exterior body made of an aluminum laminated film, and after injecting an electrolytic solution into the battery exterior body, a positive electrode current collecting tab and a counter electrode current collecting tab are used. A lithium ion secondary battery was manufactured by sealing the opening of the battery exterior body by taking out the battery to the outside. The aluminum laminated film is a laminated body of polyethylene terephthalate (PET) film / aluminum foil / sealant layer (polypropylene or the like). As the electrolytic solution, an EC / DMC mixed solvent having a LiPF 6 concentration of 1.2 mol / L (EC: DMC: 3: 7 by volume) was used. The positive electrode capacity is the discharge capacity obtained when evaluated by charging / discharging with a voltage range of 4.95 V to 3.5 V and a current density of 0.37 mA / cm 2 during constant current charging and constant current discharge. bottom.
As a result of the measurement, the capacity of the positive electrode for Comparative Example 1 was 25 mAh.

−負極容量の測定−
正極容量の測定において、作製した正極板に替えて負極板を用い、電圧範囲1.0V〜2.0Vとし、定電流充電及び定電流放電時の電流密度を0.30mA/cmとする充放電を行って評価した以外は正極容量の測定と同様にして、負極容量の測定を行った。
なお、測定の結果、比較例1についての負極の容量は21mAhであった。
比較例1についての正極の容量と負極の容量とから、容量比(負極容量/正極容量)は0.85と算出された。
-Measurement of negative electrode capacity-
In the measurement of the positive electrode capacity, a negative electrode plate is used instead of the prepared positive electrode plate, the voltage range is 1.0V to 2.0V, and the current density during constant current charging and constant current discharging is 0.30 mA / cm 2. The negative electrode capacity was measured in the same manner as the positive electrode capacity measurement except that the evaluation was performed by discharging.
As a result of the measurement, the capacity of the negative electrode for Comparative Example 1 was 21 mAh.
The capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) was calculated to be 0.85 from the positive electrode capacity and the negative electrode capacity of Comparative Example 1.

(ガスの発生量の測定)
比較例1のリチウムイオン二次電池の体積を比重計(MDS−300、アルファーミラージュ株式会社)で測定した(初期体積)。
次に、上記のリチウムイオン二次電池を、充放電装置(BATTERY TEST UNIT、株式会社IEM)を用いて、50℃において電流値1C、充電終止電圧3.5Vで定電流充電し、15分間休止後、電流値1C、放電終止電圧2.6Vで定電流放電を行った。なお、電流値の単位として用いたCとは、“電流値(A)/電池容量(Ah)”を意味する。この操作を100回、300回又は500回繰り返した後、このリチウムイオン二次電池の体積を上記の比重計を用いて測定した(100サイクル後の体積、300サイクル後の体積又は500サイクル後の体積)。
以下の式から100サイクル後のガスの発生量、300サイクル後のガスの発生量及び500サイクル後のガスの発生量を算出した。得られた結果を表1及び図5に示す。
各サイクル後のガスの発生量(mL)=(各サイクル後の体積)−(初期体積)
(Measurement of gas generation amount)
The volume of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was measured with a hydrometer (MDS-300, Alpha Mirage Co., Ltd.) (initial volume).
Next, the above lithium ion secondary battery is charged with a constant current at 50 ° C. at a current value of 1C and a charge termination voltage of 3.5V using a charging / discharging device (BATTERY TEST UNIT, IEM Co., Ltd.), and is paused for 15 minutes. After that, constant current discharge was performed with a current value of 1C and a discharge termination voltage of 2.6V. In addition, C used as a unit of a current value means "current value (A) / battery capacity (Ah)". After repeating this operation 100 times, 300 times or 500 times, the volume of the lithium ion secondary battery was measured using the above-mentioned hydrometer (volume after 100 cycles, volume after 300 cycles or after 500 cycles). volume).
From the following formulas, the amount of gas generated after 100 cycles, the amount of gas generated after 300 cycles, and the amount of gas generated after 500 cycles were calculated. The obtained results are shown in Table 1 and FIG.
Amount of gas generated after each cycle (mL) = (volume after each cycle)-(initial volume)

(サイクル特性の評価)
前述の(ガスの発生量の測定)と同様の条件で充放電を繰り返してこの充放電を700サイクル行い、100サイクル後、300サイクル後、500サイクル後及び700サイクル後のそれぞれにおいて、放電容量を測定した。そして、以下の式から放電容量維持率(%)を算出した。得られた結果を図7に示す。
放電容量維持率(%)=(各サイクル後の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
(Evaluation of cycle characteristics)
Charging and discharging are repeated under the same conditions as described above (measurement of gas generation amount), and this charging and discharging is performed for 700 cycles, and the discharge capacity is determined after 100 cycles, 300 cycles, 500 cycles, and 700 cycles, respectively. It was measured. Then, the discharge capacity retention rate (%) was calculated from the following formula. The obtained results are shown in FIG.
Discharge capacity retention rate (%) = (Discharge capacity after each cycle / Discharge capacity in the first cycle) x 100

[比較例2]
非水溶媒の配合を表1に記載のように変更した以外は、比較例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、比較例1と同様に評価した。得られた評価結果を表1、図6及び図8に示す。
[Comparative Example 2]
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composition of the non-aqueous solvent was changed as shown in Table 1, and the evaluation was carried out in the same manner as in Comparative Example 1. The obtained evaluation results are shown in Table 1, FIG. 6 and FIG.

[比較例3]
比較例1のリチウムイオン二次電池の作製において、電池外装体内の図4に示す位置に125μm厚の水素吸蔵金属物(材質:チタン系金属化合物、1cm四方)を設置し、水素吸蔵金属物を樹脂によって片面を電池外装体に固定した以外は、比較例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、比較例1と同様に評価した。得られた評価結果を表1、図5及び図7に示す。
[Comparative Example 3]
In the production of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, a 125 μm-thick hydrogen storage metal material (material: titanium-based metal compound, 1 cm square) was installed at the position shown in FIG. 4 inside the battery exterior, and the hydrogen storage metal material was placed. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that one side was fixed to the battery exterior with a resin, and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The obtained evaluation results are shown in Table 1, FIG. 5 and FIG. 7.

[比較例4]
非水溶媒の配合を表1に記載のように変更した以外は、比較例3と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、比較例3と同様に評価した。得られた評価結果を表1、図6及び図7に示す。
[Comparative Example 4]
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 3 except that the composition of the non-aqueous solvent was changed as shown in Table 1, and the evaluation was carried out in the same manner as in Comparative Example 3. The obtained evaluation results are shown in Table 1, FIG. 6 and FIG.

[実施例1]
比較例1におけるシート状の正極板及び負極板をそれぞれ所定の大きさに裁断し、裁断して得られた正極と負極とを、その間に厚さ15μmのポリプロピレン微多孔膜を挟装して捲回し、ロール状の電極群を作製した。なお、正極の長さを74cmとし、負極の長さを78cmとし、セパレータの長さを85cmとした。また、正極の幅を6.4cmとし、負極の幅を5.6cmとし、セパレータの幅を5.85cmとした。セパレータの空孔率は、50%であった。
この電極群に集電用リードを付設し、電極群を電池外装体に挿入し、正極及び負極の上下に50μmのポリプロピレンテープ(粘着剤;アクリル系粘着剤)で覆われた125μm厚の水素吸蔵金属物(材質:チタン系金属化合物、1cm四方)を設置し、水素吸蔵金属物を樹脂によって片面を電池外装体に固定した後、円筒型の電池外装体内に表1記載の非水電解液を8mL注入した。最後に、電池外装体を密封して、リチウムイオン二次電池を完成させた。
なお、実施例1にて、正極の容量(Ah)に対する水素吸蔵金属物の体積(mL)の比率(水素吸蔵金属物の体積/正極の容量)は、0.25となるように水素吸蔵金属物を電池外装体に設置した。
[Example 1]
The sheet-shaped positive electrode plate and the negative electrode plate in Comparative Example 1 are each cut to a predetermined size, and the positive electrode and the negative electrode obtained by cutting are sandwiched between them and rolled with a polypropylene microporous film having a thickness of 15 μm. It was turned to prepare a roll-shaped electrode group. The length of the positive electrode was 74 cm, the length of the negative electrode was 78 cm, and the length of the separator was 85 cm. The width of the positive electrode was 6.4 cm, the width of the negative electrode was 5.6 cm, and the width of the separator was 5.85 cm. The porosity of the separator was 50%.
A current collecting lead is attached to this electrode group, the electrode group is inserted into the battery exterior, and 125 μm thick hydrogen storage is covered with 50 μm polypropylene tape (adhesive; acrylic adhesive) above and below the positive and negative electrodes. After installing a metal object (material: titanium-based metal compound, 1 cm square) and fixing one side of the hydrogen-storing metal object to the battery exterior with resin, the non-aqueous electrolyte solution shown in Table 1 is placed inside the cylindrical battery exterior. 8 mL was injected. Finally, the battery exterior was sealed to complete the lithium-ion secondary battery.
In Example 1, the ratio of the volume (mL) of the hydrogen storage metal to the capacity (Ah) of the positive electrode (volume of the hydrogen storage metal / capacity of the positive electrode) is 0.25. The object was installed on the battery exterior.

実施例1にて、前述の(サイクル特性の評価)と同様の条件で充放電を繰り返してこの充放電を1000サイクル行い、1000サイクル後の放電容量を測定し、放電容量維持率(%)を算出したところ、1000サイクル後にて90%以上の放電容量維持率を示した。 In Example 1, charging / discharging is repeated under the same conditions as described above (evaluation of cycle characteristics), this charging / discharging is performed for 1000 cycles, the discharge capacity after 1000 cycles is measured, and the discharge capacity retention rate (%) is determined. As a result of calculation, a discharge capacity retention rate of 90% or more was shown after 1000 cycles.

[比較例5]
ポリプロピレンテープで覆われた水素吸蔵金属物を電池外装体に設置しなかった以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を完成させ、サイクル特性の評価を行った。比較例5では、1000サイクル後にて20%以下の放電容量維持率を示し、実施例1に比べてサイクル特性が大きく低下していた。
[Comparative Example 5]
A lithium ion secondary battery was completed in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen storage metal covered with polypropylene tape was not installed on the battery exterior, and the cycle characteristics were evaluated. In Comparative Example 5, the discharge capacity retention rate was 20% or less after 1000 cycles, and the cycle characteristics were significantly deteriorated as compared with Example 1.

[実施例2]
非水溶媒を比較例1と同じ組成に変更した以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製し、実施例1と同様にガスの発生量を評価した。得られた評価結果を表1に示す。
[Example 2]
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the non-aqueous solvent was changed to the same composition as in Comparative Example 1, and the amount of gas generated was evaluated in the same manner as in Example 1. The obtained evaluation results are shown in Table 1.

なお、比較例2〜4及び実施例1については、容量比(負極容量/正極容量)が0.85となるように、正極合剤の片面塗布量と正極合剤密度を固定したうえで、負極合剤の片面塗布量及び負極合剤密度を変更した。 In Comparative Examples 2 to 4 and Example 1, the one-sided coating amount of the positive electrode mixture and the density of the positive electrode mixture were fixed so that the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) was 0.85, and then the mixture was fixed. The amount of one-sided coating of the negative electrode mixture and the density of the negative electrode mixture were changed.

Figure 2021180084
Figure 2021180084

表1中、ECはエチレンカーボネートを表し、TFEPはリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を表し、DMCはジメチルカーボネートを表す。 In Table 1, EC represents ethylene carbonate, TFEP represents tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), and DMC represents dimethyl carbonate.

図5に示すように、同じ非水溶媒を使用した比較例1と比較例3とを比較した場合、表1に示すように、ガス吸蔵部材を含む比較例3では、比較例1よりも測定されたガスの発生量が小さく、電池の膨張が抑制されていることが確認された。さらに、比較例3では、300サイクル後に電解液によるガス吸蔵部材の劣化は確認されなかった。 As shown in FIG. 5, when Comparative Example 1 and Comparative Example 3 using the same non-aqueous solvent are compared, as shown in Table 1, Comparative Example 3 including a gas occlusion member is measured more than Comparative Example 1. It was confirmed that the amount of gas generated was small and the expansion of the battery was suppressed. Further, in Comparative Example 3, deterioration of the gas storage member due to the electrolytic solution was not confirmed after 300 cycles.

図6に示すように、同じ非水溶媒を使用した比較例2と比較例4とを比較した場合、表1に示すように、ガス吸蔵部材を含む比較例4では、比較例2よりも測定されたガスの発生量が小さく、電池の膨張が抑制されていることが確認された。さらに、比較例4では、500サイクル後に電解液によるガス吸蔵部材の劣化は確認されなかった。また、電解液がTFEPを含む比較例4では、比較例3よりも測定されたガスの発生量が小さかった。 As shown in FIG. 6, when Comparative Example 2 and Comparative Example 4 using the same non-aqueous solvent are compared, as shown in Table 1, Comparative Example 4 including a gas occlusion member is measured more than Comparative Example 2. It was confirmed that the amount of gas generated was small and the expansion of the battery was suppressed. Further, in Comparative Example 4, deterioration of the gas storage member due to the electrolytic solution was not confirmed after 500 cycles. Further, in Comparative Example 4 in which the electrolytic solution contained TFEP, the measured amount of gas generated was smaller than that in Comparative Example 3.

図7及び図8に示すように、比較例3及び比較例4では、比較例1及び比較例2に比べて放電容量維持率の値が高く、サイクル特性に優れていることが確認された。 As shown in FIGS. 7 and 8, it was confirmed that in Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the value of the discharge capacity retention rate was higher than that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the cycle characteristics were excellent.

(発生ガス割合の分析)
比較例1及び比較例2について、満充電後50℃環境下に30日間セルを静置した後の各ガスの発生量について、GC−MS(ガスクロマトグラフ質量分析計)を用いて分析した。水素ガスの測定には、株式会社ジェイ・サイエンス・ラボ製のGC7100型ガスクロマトグラフを用い、カラムにはMolecular Sieve 5Aを使用し、カラム温度を70℃とした。検出器には熱伝導度検出器を用いた。一酸化炭素ガス及び二酸化炭素ガスの測定には、株式会社柳本製作所製のG3810型ガスクロマトグラフを用い、カラムには活性炭を使用し、カラム温度を80℃とした。検出器には水素炎イオン化検出器を用いた。上記試験条件で静置したセルをアルゴン1000mLとともにガスバッグに封入し密閉環境下にてセル内のガスをバッグ内に放出させた。このガスを試料としてGC−MSに使用した。
結果を図9に示す。図9に示すように、非水溶媒がフッ素原子を含むリン酸エステルを含む比較例2では、比較例1と比べて30日間のセルの静置後において水素ガスの発生量が大きく低減していることが確認された。これにより、フッ素原子を含むリン酸エステルを含む非水溶媒を用いることで特に水素ガスの発生を抑制できることが分かった。
(Analysis of generated gas ratio)
For Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the amount of each gas generated after the cell was allowed to stand in an environment of 50 ° C. for 30 days after being fully charged was analyzed using a GC-MS (gas chromatograph mass spectrometer). A GC7100 type gas chromatograph manufactured by J-Science Labs Co., Ltd. was used for the measurement of hydrogen gas, a Molecular Sieve 5A was used for the column, and the column temperature was set to 70 ° C. A thermal conductivity detector was used as the detector. A G3810 type gas chromatograph manufactured by Yanagimoto Seisakusho Co., Ltd. was used for the measurement of carbon monoxide gas and carbon dioxide gas, activated carbon was used for the column, and the column temperature was set to 80 ° C. A hydrogen flame ionization detector was used as the detector. The cell that had been allowed to stand under the above test conditions was sealed in a gas bag together with 1000 mL of argon, and the gas in the cell was released into the bag in a closed environment. This gas was used as a sample for GC-MS.
The results are shown in FIG. As shown in FIG. 9, in Comparative Example 2 in which the non-aqueous solvent contains a phosphoric acid ester containing a fluorine atom, the amount of hydrogen gas generated is significantly reduced after the cell is allowed to stand for 30 days as compared with Comparative Example 1. It was confirmed that there was. From this, it was found that the generation of hydrogen gas can be particularly suppressed by using a non-aqueous solvent containing a phosphoric acid ester containing a fluorine atom.

1、12…正極板、2…正極集電タブ、3、13…負極板、4…負極集電タブ、5、14…セパレータ、6、16…電池外装体、7…ガス吸蔵部材、10、11…リチウムイオン二次電池、15、20…電極群 1, 12 ... Positive electrode plate, 2 ... Positive electrode current collecting tab, 3, 13 ... Negative electrode plate, 4 ... Negative electrode collecting tab, 5, 14 ... Separator, 6, 16 ... Battery exterior, 7 ... Gas storage member, 10, 11 ... Lithium ion secondary battery, 15, 20 ... Electrode group

Claims (16)

正極活物質を含む正極と、
負極活物質を含む負極と、
リチウム塩を含む電解質と、
ガスを吸蔵可能なガス吸蔵部、及び前記ガス吸蔵部の少なくとも一部を覆い、前記ガスを透過し、かつ前記ガス吸蔵部と前記電解質中に含まれる成分との接触を抑制可能な保護層を有するガス吸蔵部材と、
を備えるリチウムイオン二次電池。
A positive electrode containing a positive electrode active material and a positive electrode
Negative electrode containing negative electrode active material and negative electrode
Electrolytes containing lithium salts and
A protective layer that covers at least a part of the gas storage unit capable of storing gas and the gas storage unit, allows the gas to permeate, and suppresses contact between the gas storage unit and the components contained in the electrolyte. With the gas occlusion member
Lithium-ion secondary battery with.
前記ガス吸蔵部と前記電解質との間に前記保護層が位置する請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the protective layer is located between the gas storage unit and the electrolyte. 前記ガス吸蔵部材は、前記正極、前記負極、及び前記電解質が収容された電池外装体の内壁面の少なくとも一部に設置されている請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the gas storage member is installed on at least a part of the inner wall surface of the battery exterior containing the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte. 前記ガス吸蔵部は、水素ガスを吸蔵可能である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas storage unit is capable of storing hydrogen gas. 前記正極の容量(Ah)又は前記負極の容量(Ah)に対する前記ガス吸蔵部の体積(mL)の比率(ガス吸蔵部の体積/正極の容量又は負極の容量)は、0.01以上である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The ratio of the volume (mL) of the gas storage unit to the capacity (Ah) of the positive electrode or the capacity (Ah) of the negative electrode (volume of the gas storage unit / capacity of the positive electrode or capacity of the negative electrode) is 0.01 or more. The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4. 前記ガス吸蔵部は、金属層と、前記金属層の表面上の少なくとも一部に位置する触媒層と、を有し、
前記触媒層の表面上の少なくとも一部に前記保護層が位置する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
The gas storage unit has a metal layer and a catalyst layer located at least a part on the surface of the metal layer.
The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the protective layer is located on at least a part of the surface of the catalyst layer.
前記正極活物質は、リチウム電位に対して4.5V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質を含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary according to any one of claims 1 to 6, wherein the positive electrode active material contains an active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 4.5 V or more with respect to the lithium potential. battery. 前記負極活物質は、リチウム電位に対して0.4V以上の電位にてリチウムイオンが挿入及び脱離する活物質を含む請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary according to any one of claims 1 to 7, wherein the negative electrode active material contains an active material in which lithium ions are inserted and removed at a potential of 0.4 V or more with respect to the lithium potential. battery. 前記正極と前記負極との間に介在するセパレータをさらに備え、
前記電解質は、非水溶媒を含む請求項1〜請求項8に記載のリチウムイオン二次電池。
Further, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is provided.
The lithium ion secondary battery according to claim 1 to claim 8, wherein the electrolyte contains a non-aqueous solvent.
前記セパレータの空孔率は、20%〜80%である請求項9に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 9, wherein the separator has a porosity of 20% to 80%. 前記電解質は、非水溶媒及び前記非水溶媒が含浸されたポリマー電解質を含む請求項1〜請求項8に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 to claim 8, wherein the electrolyte includes a non-aqueous solvent and a polymer electrolyte impregnated with the non-aqueous solvent. 前記非水溶媒は、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルスルホン、ビニレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、フッ素化エーテル及びカルボン酸エステル(フッ素原子を含むカルボン酸エステルを除く)からなる群より選択される特定の非水溶媒をいずれも含まないか、又は、前記特定の非水溶媒の合計含有率は、前記非水溶媒の全量に対して30体積%未満である請求項9〜請求項11のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The non-aqueous solvent is ethylene carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylmethylsulfone, vinylene carbonate, methylethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, dimethoxymethane, tetrahydrofuran, dioxolane, methylene chloride, fluorine. It does not contain any of the specific non-aqueous solvents selected from the group consisting of the modified ether and the carboxylic acid ester (excluding the carboxylic acid ester containing a fluorine atom), or the total content of the specific non-aqueous solvent is the total content of the specific non-aqueous solvent. The lithium ion secondary battery according to any one of claims 9 to 11, wherein the amount is less than 30% by volume based on the total amount of the non-aqueous solvent. 前記非水溶媒は、フッ素原子を含むリン酸エステルを含む請求項9〜請求項12のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 9 to 12, wherein the non-aqueous solvent contains a phosphoric acid ester containing a fluorine atom. 前記電解質は、硫化物系無機固体電解質及び酸化物系無機固体電解質の少なくとも一方を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrolyte contains at least one of a sulfide-based inorganic solid electrolyte and an oxide-based inorganic solid electrolyte. 前記リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム及びリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドからなる群より選択される少なくとも1つを含む請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The one according to any one of claims 1 to 14, wherein the lithium salt contains at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. The lithium ion secondary battery described. 前記負極の負極容量と前記正極の正極容量との容量比(負極容量/正極容量)は、1以下である請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 15, wherein the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) between the negative electrode capacity of the negative electrode and the positive electrode capacity of the positive electrode is 1 or less.
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