JP2021197309A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Kenji Kakiage
孝一 君島
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Abstract

To provide a lithium ion secondary battery which is high in the electric capacity achieved when being charged at a high speed, and which is arranged so that the occurrence of short circuit caused by lithium dendrite piercing a separator can be suppressed.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises: a negative electrode in which a sulfur-modified polyacrylonitrile is used as a negative electrode active material; a separator composed of an unwoven fabric or a piece of paper; and a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、負極活物質として硫黄変性ポリアクリロニトリルを用い、負極と正極の間に介在するセパレータとして不織布又は紙を用いた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 using sulfur-modified polyacrylonitrile as the negative electrode active material and non-woven fabric or paper as a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode.

リチウムイオン二次電池は、従来のニッケル・水素二次電池と比較して、セル電圧が高く、エネルギー密度が高い。このため、スマートフォン等のモバイル機器に加え、ハイブリッド自動車や電気自動車、定置型蓄電池、ノートパソコンなどの電子機器への適用が進められている。リチウムイオン二次電池では、正極と負極との間を絶縁させるためにセパレータが介在している。
例えば、特許文献1及び特許文献2において、安価で非水電解液を保持しやすいセパレータとして不織布を用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。
Lithium-ion secondary batteries have higher cell voltage and higher energy density than conventional nickel-hydrogen secondary batteries. Therefore, in addition to mobile devices such as smartphones, application to electronic devices such as hybrid vehicles, electric vehicles, stationary storage batteries, and notebook computers is being promoted. In a lithium ion secondary battery, a separator is interposed to insulate between the positive electrode and the negative electrode.
For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a lithium ion secondary battery using a non-woven fabric as an inexpensive separator that easily holds a non-aqueous electrolytic solution.

リチウムイオン二次電池は、高容量化や高出力、長寿命化、安全性の向上、低コスト化等の課題があり、電極材料や電解液の開発が盛んに行われている。 Lithium-ion secondary batteries have problems such as high capacity, high output, long life, improved safety, and low cost, and electrode materials and electrolytic solutions are being actively developed.

例えば、特許文献3には、硫黄変性ポリアクリロニトリルを正極材料に用いたリチウムイオン二次電地が開示されている。特許文献4には、負極活物質として硫黄変性ポリアクリロニトリルを用い、集電体としてアルミニウムを用いた負極と、正極活物質としてリチウムマンガン系複合酸化物を用いた正極を具備する二次電池が提案されている。 For example, Patent Document 3 discloses a lithium ion secondary electrode using sulfur-modified polyacrylonitrile as a positive electrode material. Patent Document 4 proposes a secondary battery including a negative electrode using sulfur-modified polyacrylonitrile as a negative electrode active material, aluminum as a current collector, and a positive electrode using a lithium manganese-based composite oxide as a positive electrode active material. Has been done.

国際公開第2005/067079号International Publication No. 2005/067079 特開2016−119212号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-119212 国際公開第2010/044437号International Publication No. 2010/0444437 特開2014−93626号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-93626

従来のリチウムイオン二次電池は高速充放電を行うと、充放電できる電気容量が低下しやすい課題があった。また、セパレータとして不織布又は紙を用いたリチウムイオン二次電池は、充放電の繰り返しで電極に発生したリチウムデンドライトが不織布を貫通して正負極間で短絡が発生しやすいため、サイクル寿命が乏しい課題がある。本発明は、これらの課題を解決することができるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The conventional lithium-ion secondary battery has a problem that the electric capacity that can be charged and discharged tends to decrease when high-speed charging and discharging are performed. In addition, lithium-ion secondary batteries that use non-woven fabric or paper as the separator have a problem of poor cycle life because the lithium dendrite generated on the electrodes due to repeated charging and discharging easily penetrates the non-woven fabric and causes a short circuit between the positive and negative electrodes. There is. An object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery capable of solving these problems.

本発明者らは、鋭意検討を行なった結果、負極に特定材料を用いることで、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a specific material for the negative electrode, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、負極に負極活物質として硫黄変性ポリアクリロニトリルを用い、セパレータとして不織布又は紙を用い、リチウム塩を含有する非水電解質を含有するリチウムイオン二次電池である。 That is, the present invention is a lithium ion secondary battery containing a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, using sulfur-modified polyacrylonitrile as the negative electrode active material for the negative electrode and non-woven fabric or paper as the separator.

本発明のリチウムイオン二次電池は、セパレータが、厚み5μm〜50μm、空隙率40%以上、ガーレー値100秒/100ml以下の不織布又は紙であることが好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the separator is preferably a non-woven fabric or paper having a thickness of 5 μm to 50 μm, a void ratio of 40% or more, and a Garley value of 100 seconds / 100 ml or less.

本発明のリチウムイオン二次電池は、硫黄変性ポリアクリロニトリルの平均粒子径が、0.1μm〜50μmであることが好ましい。 The lithium ion secondary battery of the present invention preferably has an average particle size of sulfur-modified polyacrylonitrile of 0.1 μm to 50 μm.

本発明のリチウムイオン二次電池において、リチウム塩を含有する非水電解質が、液体状非水電解質又は高分子ゲル状非水電解質であることが好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is preferable that the non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is a liquid non-aqueous electrolyte or a polymer gel-like non-aqueous electrolyte.

本発明のリチウムイオン二次電池において、液体状非水電解質が、環状カーボネート化合物を含有することがより好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is more preferable that the liquid non-aqueous electrolyte contains a cyclic carbonate compound.

本発明のリチウムイオン二次電池は、液体状非水電解質が、鎖状カーボネート化合物をさらに含有することがより好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is more preferable that the liquid non-aqueous electrolyte further contains a chain carbonate compound.

本発明によれば、高速充放電時の電池容量が向上し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 invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery having an improved battery capacity during high-speed charging / discharging.

本発明のリチウムイオン二次電池のコイン型電池の構造の一例を概略的に示す縦断面図である。It is a vertical sectional view schematically showing an example of the structure of the coin-type battery of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池の円筒型電池の基本構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the basic structure of the cylindrical battery of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池の円筒型電池の内部構造を断面として示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the cylindrical battery of the lithium ion secondary battery of this invention as a cross section. 本発明のリチウムイオン二次電池のラミネート型電池の内部の積層型電極群を模式的に示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows typically the laminated type electrode group inside the laminated type battery of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池のラミネート型電池を模式的に示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view schematically showing the laminated type battery of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池のラミネート型電池を模式的に示す外観平面図である。It is external top view which shows typically the laminated type battery of the lithium ion secondary battery of this invention.

本発明のリチウムイオン二次電池は、硫黄変性ポリアクリロニトリルを含む負極と、セパレータとして不織布又は紙を用い、リチウム塩を含有する非水電解質を有するものである。
以下、本発明のリチウムイオン二次電池について、好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
The lithium ion secondary battery of the present invention has a negative electrode containing a sulfur-modified polyacrylonitrile, a non-woven fabric or paper as a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.
Hereinafter, the lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment.

<硫黄変性ポリアクリロニトリル(SPAN)>
硫黄変性ポリアクリロニトリル(以下、「SPAN」と称する)は、ポリアクリロニトリル化合物と、硫黄とを混合し、非酸化雰囲気中、250℃〜600℃の加熱処理で変性させることによって製造することができる。非酸化雰囲気とは、酸素濃度が5体積%未満、好ましくは2体積%未満、更に好ましくは、酸素を実質的に含有しない雰囲気を表し、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気や、硫黄ガス雰囲気等が挙げられる。
<Sulfur-modified polyacrylonitrile (SPAN)>
Sulfur-modified polyacrylonitrile (hereinafter referred to as "SPAN") can be produced by mixing a polyacrylonitrile compound and sulfur and modifying them in a non-oxidizing atmosphere by heat treatment at 250 ° C. to 600 ° C. The non-oxidizing atmosphere represents an atmosphere in which the oxygen concentration is less than 5% by volume, preferably less than 2% by volume, and more preferably substantially free of oxygen, for example, an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, or argon. , Sulfur gas atmosphere, etc.

ポリアクリロニトリル化合物は、アクリロニトリルのホモポリマーであっても、アクリロニトリルと他のモノマーとのコポリマーであってもよい。ポリアクリロニトリル化合物におけるアクリロニトリルの含有量が低くなると活物質による電池の高容量化を図れず、電池性能が低下する観点から、アクリロニトリルと他のモノマーとのコポリマーにおけるアクリロニトリルの含有量は少なくとも90質量%であることが好ましく、ポリアクリロニトリルホモポリマーが更に好ましい。他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸、酢酸ビニル、N−ビニルホルムアミド、N,N’−メチレンビス(アクリルアミド)が挙げられる。 The polyacrylonitrile compound may be a homopolymer of acrylonitrile or a copolymer of acrylonitrile and another monomer. When the content of acrylonitrile in the polyacrylonitrile compound is low, the capacity of the battery cannot be increased by the active material, and the battery performance is deteriorated. Therefore, the content of acrylonitrile in the copolymer of acrylonitrile and other monomers is at least 90% by mass. It is preferable to have a polyacrylonitrile homopolymer, and a polyacrylonitrile homopolymer is further preferable. Examples of other monomers include acrylic acid, vinyl acetate, N-vinylformamide, and N, N'-methylenebis (acrylamide).

SPANは、粉砕や造粒等の方法により所望の粒径にすることが好ましい。粉砕は、気体中で行う乾式粉砕でも、水等の液体中で行う湿式粉砕でもよい。工業的な粉砕方法としては、例えば、ボールミル、ローラーミル、ターボミル、ジェットミル、サイクロンミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライター、ビーズミル等が挙げられる。 It is preferable that the SPAN has a desired particle size by a method such as pulverization or granulation. The pulverization may be performed by dry pulverization performed in a gas or wet pulverization performed in a liquid such as water. Examples of the industrial crushing method include ball mills, roller mills, turbo mills, jet mills, cyclone mills, hammer mills, pin mills, rotary mills, vibration mills, planetary mills, attritors, bead mills and the like.

粉砕したSPANは、さらに分級することが好ましい。分級の方法としては特に限定されないが、重力分級、慣性分級、および遠心分級などの乾式分級法;沈降分級、機械式分級、および水力分級などの湿式分級法;振動篩いや面内運動篩いなどの篩い網を用いた、篩い分け分級法;などの分級法を採用することができる。中でも、篩い分け分級法が好ましい。
粉砕、分級工程を実施することで、本発明に適した粒子径のSPANを効率的に製造することができる。
The crushed SPAN is preferably further classified. The classification method is not particularly limited, but is a dry classification method such as gravity classification, inertial classification, and centrifugal classification; a wet classification method such as sedimentation classification, mechanical classification, and hydraulic classification; vibration sieve, in-plane motion sieve, and the like. A classification method such as a sieving classification method using a sieving net can be adopted. Above all, the sieving classification method is preferable.
By carrying out the pulverization and classification steps, a SPAN with a particle size suitable for the present invention can be efficiently produced.

SPANの平均粒子径(D50)は50μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましく、20μm以下がさらに好ましい。平均粒子径が小さ過ぎるとハンドリング性の悪化や、粒子の比表面積の増加に伴って副反応が生じやすくなり、リチウムイオン二次電池の充放電安定性に悪影響を及ぼすため、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましい。 The average particle size (D50) of SPAN is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 20 μm or less. If the average particle size is too small, the handling property will deteriorate and side reactions will easily occur as the specific surface area of the particles increases, which will adversely affect the charge / discharge stability of the lithium ion secondary battery. It is preferable, 0.5 μm or more is more preferable, and 1 μm or more is further preferable.

SPANの粒子径は、レーザー回折光散乱法により測定された50%粒子径を平均粒子径とする。レーザー回折光散乱法では、粒子径は体積基準の直径であり、SPANの二次粒子径が測定される。レーザー回折光散乱法でSPANの平均粒子径を測定する場合は、SPANを水、アルコール等の分散媒に分散して測定する。 The average particle size of the SPAN particle size is 50% particle size measured by the laser diffraction light scattering method. In the laser diffracted light scattering method, the particle size is a volume-based diameter, and the secondary particle size of SPAN is measured. When measuring the average particle size of SPAN by the laser diffraction light scattering method, SPAN is dispersed in a dispersion medium such as water or alcohol for measurement.

本発明において、SPANの形状は繊維状であってもよい。繊維状のSPANを用いる場合、好ましい平均繊維径は、0.05μm以上、10μm以下である。繊維径は小さい方が好ましいが、SPANの原料となるポリアクリロニトリルは、平均繊維径が0.05μm未満のポリアクリロニトリルの工業製品の入手が困難である。また、平均繊維径が10μmよりも大きい場合、大きな充放電容量が得られない場合がある。より大きな充放電容量を得る観点や入手容易とする観点から繊維状SPANの好ましい平均繊維径は0.1μm〜5μmであり、0.15μm〜2μmが更に好ましい。 In the present invention, the shape of the SPAN may be fibrous. When a fibrous SPAN is used, the preferable average fiber diameter is 0.05 μm or more and 10 μm or less. It is preferable that the fiber diameter is small, but it is difficult to obtain an industrial product of polyacrylonitrile having an average fiber diameter of less than 0.05 μm as the polyacrylonitrile which is a raw material of SPAN. Further, when the average fiber diameter is larger than 10 μm, a large charge / discharge capacity may not be obtained. The average fiber diameter of the fibrous SPAN is preferably 0.1 μm to 5 μm, more preferably 0.15 μm to 2 μm, from the viewpoint of obtaining a larger charge / discharge capacity and making it easily available.

繊維状SPANのアスペクト比を繊維長/繊維径と表す場合、繊維状SPANの平均アスペクト比は3以上が好ましく、5以上が更に好ましい。アスペクト比が大きくなると、大きな充放電容量が得られることから繊維長は大きい方が好ましいが、繊維長があまりに大きいとSPANを含有する活物質層の表面が平滑にならない場合がある。繊維状SPANの平均繊維長は300μm以下が好ましく、150μm以下が更に好ましい。同様の観点から、繊維状SPANの平均アスペクト比は5000以下が好ましく、1000以下が更に好ましい。繊維状SPANの繊維長及び繊維径は、走査型電子顕微鏡の画像(SEM画像)から求めることができる。繊維長は、繊維の長さを表し、繊維径は、繊維の長手方向と直行する断面が円形である場合はその円の径を表し、断面が円形でない場合は断面の短径と長径の平均を表す。一本の繊維状SPANにおける繊維径の測定個所は任意で行うことができる。 When the aspect ratio of the fibrous SPAN is expressed as fiber length / fiber diameter, the average aspect ratio of the fibrous SPAN is preferably 3 or more, more preferably 5 or more. When the aspect ratio is large, it is preferable that the fiber length is large because a large charge / discharge capacity can be obtained. However, if the fiber length is too large, the surface of the active material layer containing SPAN may not be smooth. The average fiber length of the fibrous SPAN is preferably 300 μm or less, more preferably 150 μm or less. From the same viewpoint, the average aspect ratio of the fibrous SPAN is preferably 5000 or less, more preferably 1000 or less. The fiber length and fiber diameter of the fibrous SPAN can be obtained from an image (SEM image) of a scanning electron microscope. The fiber length represents the length of the fiber, and the fiber diameter represents the diameter of the circle when the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the fiber is circular, and when the cross section is not circular, the average of the minor axis and the major axis of the cross section. Represents. The measurement point of the fiber diameter in one fibrous SPAN can be arbitrarily performed.

繊維状SPANの平均アスペクト比は、平均繊維長/平均繊維径を計算した値であり、平均繊維長、平均繊維径は、10個以上の繊維状SPANのSEM画像から計測した繊維径、繊維長の数平均値を表す。 The average aspect ratio of the fibrous SPAN is a value obtained by calculating the average fiber length / average fiber diameter, and the average fiber length and the average fiber diameter are the fiber diameter and the fiber length measured from the SEM images of 10 or more fibrous SPANs. Represents the number average value of.

SPANにおける硫黄含有量は、大きな充放電容量と優れたサイクル特性が得られるので、30質量%〜55質量%が好ましく、35質量%〜50質量%がより好ましい。
なお、本明細書において、SPANの硫黄含有量は、硫黄及び酸素が分析可能なCHN分析装置、例えば、エレメンター社製vario MICRO cubeを用いた元素分析の結果から算出した数値を表す。
The sulfur content in the SPAN is preferably 30% by mass to 55% by mass, more preferably 35% by mass to 50% by mass, because a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.
In this specification, the sulfur content of SPAN represents a numerical value calculated from the result of elemental analysis using a CHN analyzer capable of analyzing sulfur and oxygen, for example, a vario MICRO cube manufactured by Elementer.

本発明のリチウムイオン二次電池において、SPANは負極活物質として負極に用いられる。負極は、公知の方法に準じて製造することができる。例えば、負極活物質、バインダー及び導電助剤を含む配合物を、有機溶媒又は水でスラリー化した電極合剤ペーストを集電体に塗布して乾燥することにより、集電体上に電極合剤層が形成された負極を製造することができる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, SPAN is used for the negative electrode as a negative electrode active material. The negative electrode can be manufactured according to a known method. For example, an electrode mixture paste containing a negative electrode active material, a binder and a conductive auxiliary agent is applied to a current collector by applying an electrode mixture paste slurryed with an organic solvent or water to the current collector and dried, whereby the electrode mixture is applied onto the current collector. A negative electrode having a layer formed can be manufactured.

上記バインダーとしては、特に限定されないが、公知のバインダーを用いることができる。バインダーの具体的な例としては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリ塩化ビニル、アクリル酸、ポリアクリル酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、セルロースナノファイバー、デンプン等が挙げられる。バインダーは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。 The binder is not particularly limited, but a known binder can be used. Specific examples of the binder include, for example, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, acrylic nitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, styrene-isoprene rubber, fluororubber, polyethylene, polypropylene, polyacrylamide, polyamide, polyamideimide, and the like. Polyethylene, polyacrylonitrile, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene-acrylic acid ester copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polymethylmethacrylate, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl Examples thereof include ether, polyvinyl chloride, acrylic acid, polyacrylic acid, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, cellulose nanofibers, starch and the like. Only one kind of binder may be used, or two or more kinds of binders may be used in combination.

バインダーの含有量は、SPAN100質量部に対して、0.5質量部〜30質量部であることが好ましく、電極の安定性が良好になるので、1質量部〜20質量部であることがより好ましい。 The content of the binder is preferably 0.5 part by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of SPAN, and the stability of the electrode is improved, so that the content is more preferably 1 part by mass to 20 parts by mass. preferable.

導電助剤は、電極の導電助剤として公知のものを用いることができる。導電助剤の具体的な例としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コールタールピッチ、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、剥片化黒鉛、グラフェン、フラーレン、ニードルコークス等の炭素材料;アルミニウム粉、ニッケル粉、チタン粉等の金属粉末;酸化亜鉛、酸化チタン等の導電性金属酸化物;La、Sm、Ce、TiS等の硫化物が挙げられる。 As the conductive auxiliary agent, a known conductive auxiliary agent for the electrode can be used. Specific examples of conductive auxiliaries include natural graphite, artificial graphite, coal tar pitch, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, roller black, and disc black. , Carbon nanotubes, carbon material such as Vapor Green Carbon Fiber (VGCF), flaky graphite, graphene, fullerene, needle coke; metal powders such as aluminum powder, nickel powder, titanium powder; zinc oxide, oxidation. Conductive metal oxides such as titanium; sulfides such as La 2 S 3 , Sm 2 S 3 , Ce 2 S 3 and TiS 2 can be mentioned.

導電助剤の平均粒子径(D50)は、0.0001μm〜100μmであることが好ましく、0.001μm〜50μmであることがより好ましい。 The average particle size (D50) of the conductive auxiliary agent is preferably 0.0001 μm to 100 μm, and more preferably 0.001 μm to 50 μm.

導電助剤の含有量は、負極活物質100質量部に対して、通常0.1質量部〜50質量部であり、0.5質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることがより好ましい。 The content of the conductive auxiliary agent is usually 0.1 part by mass to 50 parts by mass, preferably 0.5 part by mass to 30 parts by mass, and 1 part by mass to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. It is more preferably 20 parts by mass.

負極の電極合剤ペーストを調製するための溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ニトロメタン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、ポリエチレンオキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、水、アルコール等が挙げられる。溶媒の使用量は、電極合剤ペーストを塗膜する際に選択する塗布方法にあわせて調整することができ、例えば、ドクターブレード法による塗布の場合、負極活物質、バインダー及び導電助剤の合計量100質量部に対して、10質量部〜300質量部であることが好ましく、20質量部〜200質量部であることが更に好ましい。 Examples of the solvent for preparing the electrode mixture paste for the negative electrode include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, acetonitrile, and pro. Pionitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, nitromethane, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, methylethylketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, polyethylene oxide, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, water, alcohol and the like. The amount of the solvent used can be adjusted according to the coating method selected when coating the electrode mixture paste. For example, in the case of coating by the doctor blade method, the total of the negative electrode active material, the binder and the conductive auxiliary agent. The amount is preferably 10 parts by mass to 300 parts by mass, and more preferably 20 parts by mass to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass.

負極の電極合剤ペーストには、本発明の効果を損なわない範囲で、前記成分に加え、例えば、粘度調整剤、補強材、酸化防止剤、pH調整剤、分散剤等の他の成分を含有させてもよい。これらの他の成分としては公知のものを、公知の配合比率で使用することができる。 The electrode mixture paste for the negative electrode contains, for example, other components such as a viscosity regulator, a reinforcing material, an antioxidant, a pH adjuster, and a dispersant, in addition to the above-mentioned components, as long as the effects of the present invention are not impaired. You may let it. As these other components, known ones can be used in known compounding ratios.

電極合剤ペーストの製造において、負極活物質としてのSPAN、バインダー及び導電助剤を溶媒に分散又は溶解させる際、すべてを一括して溶媒に加えて分散処理してもよいし、別々に加えて分散処理してもよい。溶媒中に、バインダー、導電助剤、負極活物質の順番で逐次添加して分散処理を行なうと、これらを溶媒に均一に分散できるため好ましい。電極合剤ペーストが他の成分を含有する場合、他の成分を一括して加えて分散処理することができるが、他の成分を1種添加するごとに分散処理することが好ましい。 In the production of the electrode mixture paste, when SPAN as a negative electrode active material, a binder and a conductive auxiliary agent are dispersed or dissolved in a solvent, all of them may be added to the solvent at once for dispersion treatment, or added separately. Distributed processing may be performed. It is preferable to sequentially add the binder, the conductive auxiliary agent, and the negative electrode active material to the solvent in this order to perform the dispersion treatment because these can be uniformly dispersed in the solvent. When the electrode mixture paste contains other components, the other components can be added all at once for dispersion treatment, but it is preferable to perform dispersion treatment for each addition of one of the other components.

分散処理の方法は特に制限ないが、工業的な方法として、例えば、通常のボールミル、サンドミル、ビーズミル、サイクロンミル、ゼロミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、ディスパー、自転・公転ミキサー、プラネタリーミキサー、フィルミックス、ジェットペースタ等を使用することができる。 The method of dispersion treatment is not particularly limited, but industrial methods include, for example, ordinary ball mills, sand mills, bead mills, cyclone mills, zero mills, pigment dispersers, grinders, ultrasonic dispersers, homogenizers, dispersers, and revolutions. A revolution mixer, a planetary mixer, a fill mix, a jet pacer, etc. can be used.

集電体としては、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、カーボン、導電性樹脂等の導電材料が挙げられる。集電体の形状としては、箔状、板状、網状、三次元網目状、発泡状、不織布状等が挙げられ、集電体は多孔質又は無孔のどちらでも構わない。また、これらの導電材料は、密着性や電気特性を改良するために表面処理が施されていてもよい。これらの導電材料の中でも、導電性及び価格の観点からアルミニウムが好ましく、アルミニウム箔が特に好ましい。集電体の厚みは、特に制限ないが、箔状の場合は通常5μm〜30μmである。 Examples of the current collector include conductive materials such as titanium, titanium alloy, aluminum, aluminum alloy, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, carbon, and conductive resin. Examples of the shape of the current collector include a foil shape, a plate shape, a net shape, a three-dimensional mesh shape, a foam shape, a non-woven fabric shape, and the like, and the current collector may be either porous or non-porous. Further, these conductive materials may be surface-treated in order to improve adhesion and electrical characteristics. Among these conductive materials, aluminum is preferable from the viewpoint of conductivity and price, and aluminum foil is particularly preferable. The thickness of the current collector is not particularly limited, but in the case of a foil, it is usually 5 μm to 30 μm.

負極の電極合剤ペーストを集電体上に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、ダイコーター法、コンマコーター法、カーテンコーター法、スプレーコーター法、グラビアコーター法、フレキソコーター法、ナイフコーター法、ドクターブレード法、リバースロール法、ハケ塗り法、ディップ法等を用いることができる。電極合剤ペーストの粘性及び乾燥性に合わせて、良好な塗布層の表面状態を得ることが可能となる点で、ダイコーター法、ナイフコーター法、ドクターブレード法及びコンマコーター法が好ましい。 The method of applying the electrode mixture paste of the negative electrode onto the current collector is not particularly limited, but for example, the die coater method, the comma coater method, the curtain coater method, the spray coater method, the gravure coater method, the flexo coater method, and the knife coater. A method, a doctor blade method, a reverse roll method, a brush coating method, a dip method, or the like can be used. The die coater method, the knife coater method, the doctor blade method and the comma coater method are preferable in that a good surface condition of the coating layer can be obtained according to the viscosity and the drying property of the electrode mixture paste.

負極の電極合剤ペーストの集電体上への塗布は、集電体の片面に行ってもよいし、両面に行ってもよい。集電体の両面に塗布する場合は、片面ずつ逐次塗布してもよいし、両面同時に塗布してもよい。また、集電体の表面に連続的に塗布してもよいし、間欠的に塗布してもよいし、ストライプ状に塗布してもよい。塗布層の厚さ、長さ及び幅は、電池の大きさ等に応じて、適宜、決定することができる。 The negative electrode mixture paste may be applied to one side of the current collector or both sides of the current collector. When it is applied to both sides of the current collector, it may be applied sequentially on one side at a time, or it may be applied on both sides at the same time. Further, it may be applied continuously to the surface of the current collector, intermittently, or in stripes. The thickness, length and width of the coating layer can be appropriately determined according to the size of the battery and the like.

集電体上に塗布された負極の電極合剤ペーストを乾燥させる方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。乾燥方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、加熱炉などに静置する、遠赤外線や赤外線、又は電子線等を照射することによる乾燥が挙げられる。これらの乾燥方法は組合せて実施してもよい。加熱する場合の温度は、一般的には50℃〜180℃程度であるが、温度などの条件は電極合剤ペーストの塗布量、使用した溶媒の沸点やバインダーの種類等に応じて適宜設定することができる。この乾燥により、電極合剤ペーストの塗膜から溶媒等の揮発成分が揮発し、集電体上に電極合剤層が形成される。 The method for drying the electrode mixture paste of the negative electrode applied on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Examples of the drying method include drying with warm air, hot air, and low humidity air, vacuum drying, and drying by irradiating far infrared rays, infrared rays, electron beams, or the like, which is left in a heating furnace or the like. These drying methods may be carried out in combination. The temperature for heating is generally about 50 ° C to 180 ° C, but conditions such as temperature are appropriately set according to the amount of the electrode mixture paste applied, the boiling point of the solvent used, the type of binder, and the like. be able to. By this drying, volatile components such as a solvent are volatilized from the coating film of the electrode mixture paste, and an electrode mixture layer is formed on the current collector.

SPANは、元来リチウムを含まない材料であるが、不可逆容量を有することから、リチウムをあらかじめドープすることもできる。SPANにリチウムドープする方法としては、例えば、対極に金属リチウムを用いて半電池を組み、電気化学的にリチウムをドープする電解ドープ法によってリチウムを挿入する方法や、金属リチウム箔を電極に貼り付けた後、電解液の中に放置し、電極へのリチウムの拡散を利用してドープする貼り付けドープ法によりリチウムを挿入する方法、活物質とリチウム金属とを機械的に衝突させ、リチウムを挿入するメカニカルドープ法、リチウムナフタレニド溶液中に電極を浸漬させてリチウムを挿入するケミカルドープ法等が挙げられるが、本発明は、これらの方法に限定されるのもではない。 Although SPAN is originally a lithium-free material, it can be pre-doped with lithium because it has an irreversible capacity. As a method of lithium-doping SPAN, for example, a method of assembling a semi-battery using metallic lithium at the counter electrode and inserting lithium by an electrolytic doping method of electrochemically doping lithium, or a method of attaching a metallic lithium foil to an electrode. After that, it is left in the electrolytic solution and is doped by utilizing the diffusion of lithium to the electrode. The method of inserting lithium by the pasting doping method, the active material and the lithium metal are mechanically collided and the lithium is inserted. Examples thereof include a mechanical dope method in which an electrode is immersed in a lithium naphthalenide solution and a chemical dope method in which lithium is inserted, but the present invention is not limited to these methods.

<セパレータ>
セパレータは、多孔質層を形成し絶縁性を有し、正極と負極間との短絡を抑制するものであって、本発明のリチウムイオン二次電池は、セパレータとして不織布又は紙を用いることを特徴とする。また、セパレータの片面または両面にセラミック塗工がなされていてもよい。
<Separator>
The separator forms a porous layer, has insulating properties, and suppresses a short circuit between a positive electrode and a negative electrode. The lithium ion secondary battery of the present invention is characterized in that a non-woven fabric or paper is used as the separator. And. Further, ceramic coating may be applied to one side or both sides of the separator.

不織布は、繊維を織ったり編んだりせずに、化学的、溶剤、又はこれらの組み合わせによって繊維間を接合、絡合、又はこれらの組み合わせによって作られた構造物を表し、本発明の非水電解質二次電池において、正極と負極との間の位置に配置してセパレータとしての機能を有するものが挙げられる。 The non-woven material represents a structure made by joining, entwining, or a combination of these fibers with a chemical, solvent, or a combination thereof without weaving or knitting the fibers, and represents the non-aqueous electrolyte of the present invention. Examples of the secondary battery include those that are arranged at a position between the positive electrode and the negative electrode and have a function as a separator.

不織布の製造方法は、公知の製造方法を採用することができるが、一般には、繊維の集積層を形成する工程と、集積層の繊維間を結合する工程の2段階の工程を有し、それぞれの段階において、種々の製造方法を選択することができる。例えば、集積層を形成する工程としては、例えば、乾式法、湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法、エレクトロスピニング法、フォーススピニング法、フラッシュ紡糸法等が挙げられる。集積層の繊維間を結合する工程としては、例えば、サーマルボンド法、ケミカルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法(水流絡合法)、ステッチボンド法、スチームジェット法等が挙げられる。なお、エレクトロスピニング法、フォーススピニング法、フラッシュ紡糸法を採用する場合、集積層の繊維間を結合する工程が無い場合がある。 As a method for producing a non-woven fabric, a known production method can be adopted, but in general, it has a two-step process of forming an integrated layer of fibers and a process of bonding the fibers of the integrated layer, each of which has two steps. At this stage, various manufacturing methods can be selected. For example, as a step of forming an integrated layer, for example, a dry method, a wet method, a spunbond method, a melt blow method, an electrospinning method, a force spinning method, a flash spinning method and the like can be mentioned. Examples of the step of bonding the fibers of the integrated layer include a thermal bond method, a chemical bond method, a needle punch method, a spunlace method (water flow entanglement method), a stitch bond method, a steam jet method and the like. When the electrospinning method, the force spinning method, or the flash spinning method is adopted, there may be no step of bonding the fibers of the integrated layer.

不織布の原料としては、繊維に加工することができる公知の物質を使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリオレフィン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ポリアクリロニトリル繊維、又はナイロン繊維などが挙げられる。本発明のリチウムイオン二次電池において、不織布は、2種類以上の繊維を用いたものであってもよい。熱安定が良好で工業製品として入手が容易である観点から、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、セルロース繊維、ポリアクリロニトリル繊維を含有する不織布が好ましく、ポリエチレンテレフタレート繊維、セルロース繊維、ポリアクリロニトリル繊維を含有する不織布がさらに好ましい。また、リチウムイオン二次電池の使用目的や用途に応じて、繊維長や太さなどの形状を調整してもよい。 As the raw material of the non-woven fabric, a known substance that can be processed into a fiber can be used, and for example, polyethylene terephthalate fiber, polyolefin fiber, aramid fiber, glass fiber, cellulose fiber, polyacrylonitrile fiber, nylon fiber and the like can be used. Can be mentioned. In the lithium ion secondary battery of the present invention, the nonwoven fabric may be one using two or more kinds of fibers. Nonwoven fabrics containing polyethylene terephthalate fiber, polypropylene fiber, polyamide fiber, polyimide fiber, cellulose fiber, and polyacrylonitrile fiber are preferable, and polyethylene terephthalate fiber, cellulose fiber, and poly are preferable from the viewpoint of good thermal stability and easy availability as an industrial product. Nonwoven fabrics containing acrylonitrile fibers are more preferred. Further, the shape such as the fiber length and the thickness may be adjusted according to the purpose and use of the lithium ion secondary battery.

紙は、植物繊維、その他の繊維を膠着させて製造したものを表し、植物繊維は、セルロース、セルロースの変異体(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等)が挙げられる。その他の繊維は、例えば、繊維状鉱物、動物繊維、合成樹脂繊維等が挙げられる。繊維状鉱物としては、例えば、ガラス繊維、ロックウール、繊維状ケイ酸塩、セラミックウール、ウイスカ類等が挙げられる。動物繊維は、動物から得られる繊維を表し、繊維が得られる動物としては、例えば、羊、蚕、山繭、アンゴラ山羊、カシミヤ山羊、駱駝、ラマ、アルパカ、ピクーニャ、アンゴラウサギ、蜘蛛等が挙げられる。合成樹脂繊維は、合成樹脂から得られる繊維を表し、例えば、ポリオレフィン(ポリプロピレン、ポリプロピレン共重合体等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いて得られる繊維が挙げられる。
本発明に用いられる紙は、セルロースを原料として含有する紙が好ましく、ポリプロピレン等の合成樹脂シートに紙を圧着させたものを用いてもよい。
Paper represents a product produced by laminating plant fibers and other fibers, and examples of the plant fibers include cellulose and variants of cellulose (carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc.). Examples of other fibers include fibrous minerals, animal fibers, synthetic resin fibers and the like. Examples of the fibrous mineral include glass fiber, rock wool, fibrous silicate, ceramic wool, whiskers and the like. Animal fiber represents a fiber obtained from an animal, and examples of the animal from which the fiber can be obtained include sheep, silk moth, cocoon, Angora goat, cashmere goat, sardine, llama, alpaca, picuna, Angora rabbit, and spider. .. The synthetic resin fiber represents a fiber obtained from a synthetic resin, for example, polyolefin (polypropylene, polypropylene copolymer, etc.), polyester (polyethylene terephthalate, poethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polyacrylonitrile, polyaramid, polyamideimide. , Fibers obtained by using polyimide or the like.
The paper used in the present invention is preferably paper containing cellulose as a raw material, and paper obtained by pressure-bonding paper to a synthetic resin sheet such as polypropylene may be used.

本発明においてセパレータは、正極と負極との間を絶縁し短絡を防止するとともに、セパレータを介して電池反応を行うためのイオン透過性を有することと、電池内において電池反応に寄与する活物質層の体積効率が高くなるように、不織布又は紙の厚みを調整することが好ましい。具体的には、セパレータとして用いる不織布又は紙の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましい。不織布又は紙の厚みを5μm以上にすることで、絶縁機能を高め、並びに必要な非水電解液の量を不織布又は紙が保持することができる。不織布又は紙の厚みを50μm以下にすることで、電池容量や電池特性への影響を少なくすることができる。 In the present invention, the separator insulates between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit, has ion permeability for carrying out a battery reaction via the separator, and has an active material layer that contributes to the battery reaction in the battery. It is preferable to adjust the thickness of the non-woven fabric or paper so that the volume efficiency of the non-woven fabric or paper is high. Specifically, the thickness of the nonwoven fabric or paper used as the separator is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. By making the thickness of the non-woven fabric or paper 5 μm or more, the insulating function can be enhanced and the non-woven fabric or paper can hold the required amount of the non-aqueous electrolytic solution. By reducing the thickness of the non-woven fabric or paper to 50 μm or less, the influence on the battery capacity and battery characteristics can be reduced.

セパレータの空隙率は体積基準であり、電解液を保持できる機能を得ることができるように、空隙率が40%以上であることが好ましい。上限は、正負極間の短絡を防止できるように80%以下であることが好ましい。 The porosity of the separator is based on the volume, and the porosity is preferably 40% or more so that the function of holding the electrolytic solution can be obtained. The upper limit is preferably 80% or less so as to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes.

セパレータのガーレー値は、織物や不織布に関する指標であり、本明細書では、JIS P8117に準拠して測定された値を表す。このガーレー値が小さいほど通気性が高い。本発明のリチウムイオン二次電池において、セパレータ内のイオン拡散性を高めるため、セパレータのガーレー値が、100秒/100ml以下であることが好ましく、50秒/100ml以下がより好ましい。 The Garley value of the separator is an index relating to a woven fabric or a non-woven fabric, and in this specification, it represents a value measured according to JIS P8117. The smaller this garley value, the higher the breathability. In the lithium ion secondary battery of the present invention, the Garley value of the separator is preferably 100 seconds / 100 ml or less, more preferably 50 seconds / 100 ml or less, in order to enhance the ion diffusivity in the separator.

<正極>
本発明のリチウムイオン二次電池に用いる正極は、正極活物質、バインダー及び導電助剤を含む。
<Positive electrode>
The positive electrode used in the lithium ion secondary battery of the present invention contains a positive electrode active material, a binder and a conductive auxiliary agent.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いることできる正極活物質としては、例えば、リチウムを含有する複合酸化物が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material that can be used in the lithium ion secondary battery of the present invention include a composite oxide containing lithium.

リチウムを含有する複合酸化物は、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム遷移金属ケイ酸塩化合物、リチウム遷移金属硫酸化合物からなる群から選択される。これらの化合物に含まれる遷移金属は、特に限定されないが、リチウムイオン二次電池の充放電安定性が良好であることから、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、ホウ素、カルシウム、モリブデン、及びタングステンが好ましく、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、及び銅が本発明の効果が顕著になるので好ましく、アルミニウム、マンガン、鉄、コバルト、及びニッケルが、本発明の効果が更に顕著になるので好ましい。 The lithium-containing composite oxide is selected from the group consisting of a lithium transition metal composite oxide, a lithium transition metal silicate compound, and a lithium transition metal sulfate compound. The transition metal contained in these compounds is not particularly limited, but aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, and copper have good charge / discharge stability of the lithium ion secondary battery. Zinc, magnesium, gallium, zirconium, niobium, boron, calcium, molybdenum, and tungsten are preferable, and aluminum, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, and copper are preferable because the effects of the present invention become remarkable. , Aluminum, manganese, iron, cobalt, and nickel are preferred because the effects of the present invention are even more pronounced.

リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。
LiNiCoM1d (1)
Li(1+x)Mn(2−x-y)M1 (2)
式中、a、b、c及びdは、0.9≦a≦1.2、0.3<b<1、0≦c≦0.5、0≦d≦0.5、b+c+d=1を満たし、xは、0≦x<0.5を満たし、yは、0≦y<0.5を満たす。M1はアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、ホウ素、カルシウム、モリブデン、及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
Examples of the lithium transition metal composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , a compound represented by the following general formula (1), and a compound represented by the following general formula (2).
Li a Ni b Co c M1 d O 2 (1)
Li (1 + x) Mn (2-x-y) M1 y O 4 (2)
In the formula, a, b, c and d have 0.9 ≦ a ≦ 1.2, 0.3 <b <1, 0 ≦ c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 0.5, b + c + d = 1. Satisfaction, x satisfies 0 ≦ x <0.5, and y satisfies 0 ≦ y <0.5. M1 is preferably at least one selected from the group consisting of aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, niobium, boron, calcium, molybdenum, and tungsten.

一般式(1)で表される化合物又は一般式(2)で表される化合物の具体的な例としては、例えば、LiMn、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.5Mn1.5、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi0.80Co0.17Al0.03、LiNi0.90Co0.05Al0.05、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.9Co0.05Mn0.05、LiMn1.8Al0.2、Li1.1Mn1.8Mg0.1、Li1.1Mn1.85Al0.05、LiMnO−LiMO(M=コバルト、ニッケル、マンガン)等が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (1) or the compound represented by the general formula (2) include, for example, LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.90 Co 0.05 Al 0.05 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , Li 1.1 Mn 1.8 Mg 0.1 O 4 , Li 1.1 Mn 1. Examples thereof include 85 Al 0.05 O 4 , Li 2 MnO 3- LiMO 2 (M = cobalt, nickel, manganese) and the like.

本発明の正極に用いることができるリチウム遷移金属複合酸化物としては、充放電安定性が良好なことから、例えば、LiCoO、LiMn、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05が好ましい。 The lithium transition metal composite oxide that can be used for the positive electrode of the present invention has good charge / discharge stability, and therefore, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3. O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0 8.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is preferable.

本発明のリチウム遷移金属リン酸化合物としては、例えば、下記一般式(3)で表される化合物が挙げられる。
LiM2(PO) (3)
式中、hは0<h≦3であり、jは0.5≦j≦2であり、kは1≦k≦3であり、lは0≦l≦1である。M2は鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、チタン、タングステン、モリブデン、クロム、バナジウム、または一酸化バナジウム(II)の少なくとも1種であり、充放電安定性が良好であることから、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、バナジウム、又は一酸化バナジウム(II)の少なくとも1種がより好ましい。また、M2の一部がアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ等、他の1種以上の金属で置換されていてもよい。
Examples of the lithium transition metal phosphoric acid compound of the present invention include compounds represented by the following general formula (3).
Li h M2 j (PO 4 ) kF l (3)
In the formula, h is 0 <h ≦ 3, j is 0.5 ≦ j ≦ 2, k is 1 ≦ k ≦ 3, and l is 0 ≦ l ≦ 1. M2 is at least one of iron, cobalt, nickel, manganese, copper, titanium, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, or vanadium monoxide (II), and has good charge / discharge stability, so iron and cobalt. , Nickel, manganese, copper, vanadium, or vanadium monoxide (II) is more preferred. Further, a part of M2 may be replaced with one or more other metals such as aluminum, zinc, magnesium, zirconium, gallium and niobium.

リチウム遷移金属リン酸化合物の具体的な例としては、例えば、LiFePO、LiMnFe1-XPO、LiCuPO、LiNiPO、LiCoPO、LiMnPO、LiVOPO、LiFePO、LiNiPO、LiCoPO、LiMnPO、LiNiPOF、LiCoPOF、LiMnPOF、LiFePOF、Li(PO、LiMn7/8Fe1/8PO、LiMn2/3Fe1/3PO、LiFe0.9Mn0.1PO、LiFe0.2Mn0.8PO、LiFe0.15Mn0.75Mg0.1PO4、LiFe0.19Mn0.75Zr0.03PO等が挙げられる。 Specific examples of the lithium-transition metal phosphate compound, for example, LiFePO 4, LiMn X Fe 1 -X PO 4, LiCuPO 4, LiNiPO 4, LiCoPO 4, LiMnPO 4, LiVOPO 4, Li 2 FePO 4, Li 2 NiPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 NiPO 4 F, Li 2 CoPO 4 F, Li 2 MnPO 4 F, Li 2 FePO 4 F, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li Mn 7 / 8 Fe 1/8 PO 4 , LiMn 2/3 Fe 1/3 PO 4 , LiFe 0.9 Mn 0.1 PO 4 , LiFe 0.2 Mn 0.8 PO 4 , LiFe 0.15 Mn 0.75 Mg Examples thereof include 0.1 PO 4 , LiFe 0.19 Mn 0.75 Zr 0.03 PO 4.

充放電安定性が良好なことから、LiFePO、LiCuPO、LiNiPO、LiCoPO、LiMnPO、LiVOPOが好ましく、LiFePO、LiNiPO、LiCoPO、LiMnPOがより好ましい。 LiFePO 4 , LiCuPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , and LiVOPO 4 are preferable, and LiFePO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , and LiMnPO 4 are more preferable because of good charge / discharge stability.

本発明のリチウムイオン二次電池において、正極活物質は、粉砕や造粒等の方法により所望の粒径とすることが好ましく、さらに分級することが好ましい。粉砕や分級する方法は、SPANの粉砕や分級する方法で記載したものと同じものが挙げられる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the positive electrode active material preferably has a desired particle size by a method such as pulverization or granulation, and is further preferably classified. Examples of the method for crushing and classifying include the same methods described in the method for crushing and classifying SPAN.

正極活物質の平均粒子径(D50)は、0.1μm〜50μmであることが好ましく、0.5μm〜30μmであることがより好ましく、1μm〜20μmであることが更に好ましい。50μmを超えると、均一で平滑な電極合剤層が得られない場合があり、0.1μmよりも小さいとハンドリング性が悪く、また比表面積が大きくなり副反応が生じやすく、充放電安定性に悪影響を及ぼす場合がある。 The average particle size (D50) of the positive electrode active material is preferably 0.1 μm to 50 μm, more preferably 0.5 μm to 30 μm, and even more preferably 1 μm to 20 μm. If it exceeds 50 μm, a uniform and smooth electrode mixture layer may not be obtained, and if it is smaller than 0.1 μm, the handling property is poor, and the specific surface area becomes large and side reactions are likely to occur, resulting in charge / discharge stability. May have an adverse effect.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる正極は、公知の方法に準じて製造することができる。例えば、正極活物質としてのリチウムを含有する複合酸化物、バインダー及び導電助剤を含む配合物を、有機溶媒又は水でスラリー化した電極合剤ペーストを集電体に塗布して乾燥することにより、集電体上に電極合剤層が形成された正極を製造することができる。 The positive electrode used in the lithium ion secondary battery of the present invention can be manufactured according to a known method. For example, a compound containing a composite oxide containing lithium as a positive electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent is applied to a current collector and dried by applying an electrode mixture paste slurryed with an organic solvent or water to a current collector. , A positive electrode having an electrode mixture layer formed on a current collector can be manufactured.

正極に用いられるバインダーは上記に記載したものと同じものが挙げられるが、充放電安定性が良好なことから、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロースナトリウムが好ましい。 The binder used for the positive electrode may be the same as that described above, but because of its good charge / discharge stability, polyvinylidene fluoride, polyimide, polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene, polyacrylic acid, and sodium carboxymethyl cellulose can be used. Is preferable.

バインダーの含有量は、正極活物質100質量部に対して、0.5質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることが更に好ましい。 The content of the binder is preferably 0.5 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 1 part by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.

正極に用いられる導電助剤は、上記に記載したものと同じものが挙げられる。 Examples of the conductive auxiliary agent used for the positive electrode include the same as those described above.

導電助剤の含有量は、正極活物質100質量部に対して、0.1質量部〜50質量部であることが好ましく、0.5質量部〜30質量部がより好ましく、1質量部〜20質量部がさらに好ましい。 The content of the conductive auxiliary agent is preferably 0.1 part by mass to 50 parts by mass, more preferably 0.5 part by mass to 30 parts by mass, and 1 part by mass to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. 20 parts by mass is more preferable.

正極の電極合剤ペーストを調製するための溶媒としては、上記の負極の電極合剤ペーストを調製するための溶媒と同じものを使用することができる。溶媒の使用量は、電極合剤ペーストを塗膜する際に選択する塗布方法にあわせて調整することができ、例えば、ドクターブレード法による塗布の場合、正極活物質、バインダー及び導電助剤の合計量100質量部に対して、10質量部〜300質量部であることが好ましく、20質量部〜200質量部であることが更に好ましい。 As the solvent for preparing the electrode mixture paste for the positive electrode, the same solvent as the solvent for preparing the electrode mixture paste for the negative electrode can be used. The amount of the solvent used can be adjusted according to the coating method selected when coating the electrode mixture paste. For example, in the case of coating by the doctor blade method, the total of the positive electrode active material, the binder and the conductive auxiliary agent. The amount is preferably 10 parts by mass to 300 parts by mass, and more preferably 20 parts by mass to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass.

正極の電極合剤ペーストには、本発明の効果を損なわない範囲で、前記成分に加え、例えば、粘度調整剤、補強材、酸化防止剤、pH調整剤、分散剤等の他の成分を含有させてもよい。これらの他の成分としては公知のものを、公知の配合比率で使用することができる。 The positive electrode mixture paste contains, for example, other components such as a viscosity regulator, a reinforcing material, an antioxidant, a pH adjuster, and a dispersant, in addition to the above-mentioned components, as long as the effects of the present invention are not impaired. You may let it. As these other components, known ones can be used in known compounding ratios.

電極合剤ペーストの製造において、正極活物質、バインダー及び導電助剤を溶媒に分散又は溶解させる際、すべてを一括して溶媒に加えて分散処理してもよいし、別々に加えて分散処理してもよい。溶媒中に、バインダー、導電助剤、正極活物質の順番で逐次添加して分散処理を行なうと、これらを溶媒に均一に分散できるため好ましい。電極合剤ペーストが他の成分を含有する場合、他の成分を一括して加えて分散処理することができるが、他の成分を1種添加するごとに分散処理することが好ましい。 In the production of the electrode mixture paste, when the positive electrode active material, the binder and the conductive auxiliary agent are dispersed or dissolved in the solvent, all of them may be added to the solvent at once for dispersion treatment or separately added for dispersion treatment. You may. It is preferable to sequentially add the binder, the conductive auxiliary agent, and the positive electrode active material to the solvent in this order to perform the dispersion treatment because these can be uniformly dispersed in the solvent. When the electrode mixture paste contains other components, the other components can be added all at once for dispersion treatment, but it is preferable to perform dispersion treatment for each addition of one of the other components.

電極合剤ペーストの製造における分散処理の方法や集電体としては、上記に記載したものと同じものが挙げられる。 Examples of the dispersion treatment method and the current collector in the production of the electrode mixture paste include the same as those described above.

正極の電極合剤ペーストを集電体上に塗布する方法や、電極合剤ペーストを乾燥させる方法は、負極の電極合剤ペーストを集電体上に塗布する方法及び電極合剤ペーストを乾燥させる方法として記載したものと同じ方法で利用することができる。 The method of applying the electrode mixture paste of the positive electrode on the current collector and the method of drying the electrode mixture paste are the method of applying the electrode mixture paste of the negative electrode on the current collector and the method of drying the electrode mixture paste. It can be used in the same way as described as the method.

<非水電解質>
リチウム塩を含有する非水電解質は、リチウム塩を有機溶媒に溶解して得られる液体状非水電解質、溶媒又は分散媒として、有機溶媒に高分子化合物を溶解してゲル化した高分子ゲルを用い、リチウム塩を溶解又は分散して得られる高分子ゲル状非水電解質等を挙げることができる。
<Non-water electrolyte>
The non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is a liquid non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent, or as a solvent or a dispersion medium, a polymer gel obtained by dissolving a polymer compound in an organic solvent and gelling. Examples thereof include a high molecular weight gel-like non-aqueous electrolyte obtained by dissolving or dispersing a lithium salt.

上記リチウム塩は特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池のリチウム塩として使用できる公知のリチウム塩を使用することができる。リチウム塩の具体的な例としては、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiC(CFSO、LiB(CFSO、LiB(C、LiBF(C)、LiSbF、LiSiF、LiSCN、LiClO、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlF、LiAlCl、LiPO、及びこれらの誘導体等が挙げられ、LiPF、LiBF、LiClO、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiPO、LiC(CFSO並びにLiCFSOの誘導体及びLiC(CFSOの誘導体からなる群から選ばれる1種以上を用いるのが好ましい。 The above lithium salt is not particularly limited, and a known lithium salt that can be used as a lithium salt for a lithium ion secondary battery can be used. Specific examples of lithium salts include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2. , LiN (SO 2 F) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB (CF 3 SO 3 ) 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiSbF 6 , LiSiF 5 , LiSCN, LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4 , LiAlCl 4 , LiPO 2 F 2 , and derivatives thereof, and examples thereof include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN ( CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , LiPO 2 F 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and derivatives of LiCF 3 SO 3 and LiC (CF) 3 SO 2 ) It is preferable to use at least one selected from the group consisting of 3 derivatives.

非水電解質中のリチウム塩の濃度は、低過ぎると十分な電流密度が得られないことがあり、一方、高過ぎると非水電解質の安定性を損なう恐れがある。そのため、リチウム塩の濃度は、0.5mol/L〜7mol/Lであることが好ましく、0.8mol/L〜1.8mol/Lであることがより好ましい。 If the concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is too low, sufficient current density may not be obtained, while if it is too high, the stability of the non-aqueous electrolyte may be impaired. Therefore, the concentration of the lithium salt is preferably 0.5 mol / L to 7 mol / L, more preferably 0.8 mol / L to 1.8 mol / L.

<液体状非水電解質>
非水電解質として液体状非水電解質を用いる場合、環状カーボネート化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
環状カーボネート化合物としては、例えば、エチレンカーボネート、1,2−プロピレンカーボネート、1,3−プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、1,3−ブチレンカーボネート、1,1,−ジメチルエチレンカーボネート等の飽和環状カーボネート化合物、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、プロピリデンカーボネート、エチレンエチリデンカーボネート、エチレンイソプロピリデンカーボンート等の不飽和環状カーボネート化合物が挙げられる。これらの環状カーボネート化合物は、水素原子の一部がフッ素原子に置換されていてもよい。
<Liquid non-aqueous electrolyte>
When a liquid non-aqueous electrolyte is used as the non-aqueous electrolyte, it preferably contains at least one compound selected from cyclic carbonate compounds.
Examples of the cyclic carbonate compound include saturation of ethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, 1,3-propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 1,3-butylene carbonate, 1,1,-dimethylethylene carbonate and the like. Examples thereof include unsaturated cyclic carbonate compounds such as cyclic carbonate compounds, vinylene carbonates, vinylethylene carbonates, propyridene carbonates, ethyleneethylidene carbonates and ethyleneisopropyridene carbonates. In these cyclic carbonate compounds, a part of hydrogen atom may be replaced with a fluorine atom.

非水電解質として環状カーボネート化合物を含む場合、粘度が低下してイオン伝導性が向上することから、さらに鎖状カーボネート化合物を含むことが好ましい。鎖状カーボネート化合物としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等の飽和鎖状カーボネート化合物、ジプロパルギルカーボネート、プロパルギルメチルカーボネート、エチルプロパルギルカーボネート、ビス(1−メチルプロパルギル)カーボネート、ビス(1−ジメチルプロパルギル)カーボネート等の不飽和鎖状カーボネート化合物が挙げられる。これらの鎖状カーボネート化合物は、水素原子の一部がフッ素原子に置換されていてもよい。 When the cyclic carbonate compound is contained as the non-aqueous electrolyte, it is preferable to further contain the chain carbonate compound because the viscosity is lowered and the ionic conductivity is improved. Examples of the chain carbonate compound include saturated chain carbonate compounds such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, and dipropyl carbonate, dipropargyl carbonate, propargyl methyl carbonate, ethylpropargyl carbonate, and bis (1-methylpropargyl) carbonate. , An unsaturated chain carbonate compound such as bis (1-dimethylpropargyl) carbonate. In these chain carbonate compounds, a part of hydrogen atom may be replaced with a fluorine atom.

液体状非水電解質は、リチウムイオン二次電池の性能及び保存安定性の点から、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒、プロピレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒が好ましく、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒がより好ましい。 The liquid non-aqueous electrolyte is a mixture of propylene carbonate, a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, a mixed solvent of ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate, and a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate from the viewpoint of the performance and storage stability of the lithium ion secondary battery. A mixed solvent, a mixed solvent of propylene carbonate and dimethyl carbonate, a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate, a mixed solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate are preferable, and a mixed solvent of propylene carbonate, an ethylene carbonate and ethylmethylcarbonate, and ethylene are preferable. A mixed solvent of carbonate and diethyl carbonate, a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate, and a mixed solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate are more preferable.

液体状非水電解質に鎖状カーボネート化合物を含む場合、環状カーボネート化合物と鎖状カーボネート化合物の混合比率は、環状カーボネート化合物を100体積部に対し、鎖状カーボネート化合物を10体積部〜1,000体積部であることが好ましい。鎖状カーボネート化合物が10体積部未満では、リチウムイオン二次電池の性能が低くなる場合があり、1,000体積部を超えると、リチウムイオン二次電池の高温での充放電安定性が低下する場合がある。 When the liquid non-aqueous electrolyte contains a chain carbonate compound, the mixing ratio of the cyclic carbonate compound and the chain carbonate compound is 100 parts by volume of the cyclic carbonate compound and 10 parts by volume to 1,000 parts by volume of the chain carbonate compound. It is preferably a part. If the amount of the chain carbonate compound is less than 10 parts by volume, the performance of the lithium ion secondary battery may be deteriorated, and if it exceeds 1,000 parts by volume, the charge / discharge stability of the lithium ion secondary battery is lowered. In some cases.

液体状非水電解質は、リチウムイオン二次電池の非水電解質に通常使用される有機溶媒が含まれていてもよい。具体的な例としては、例えば、飽和環状エステル化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物、アマイド化合物、鎖状エーテル化合物、環状エーテル化合物、飽和鎖状エステル化合物等が挙げられる。これらの有機溶媒は、1種のみを加えてもよいし、2種以上を加えて使用してもよい。 The liquid non-aqueous electrolyte may contain an organic solvent usually used for the non-aqueous electrolyte of a lithium ion secondary battery. Specific examples thereof include saturated cyclic ester compounds, sulfoxide compounds, sulfon compounds, amide compounds, chain ether compounds, cyclic ether compounds, saturated chain ester compounds and the like. Only one kind of these organic solvents may be added, or two or more kinds may be added and used.

飽和環状エステル化合物としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−ヘキサノラクトン、δ−オクタノラクトン等が挙げられる。 Examples of the saturated cyclic ester compound include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-hexanolactone, and δ-octanolactone.

スルホキシド化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジプロピルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド、チオフェン等が挙げられる。 Examples of the sulfoxide compound include dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dipropyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, thiophene and the like.

スルホン化合物としては、例えば、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、ジフェニルスルホン、スルホラン(テトラメチレンスルホンともいう)、3−メチルスルホラン、3,4−ジメチルスルホラン、3,4−ジフェニメチルスルホラン、スルホレン、3−メチルスルホレン、3−エチルスルホレン、3−ブロモメチルスルホレン等が挙げられる。これらの中でも、スルホラン及びテトラメチルスルホランが好ましい。 Examples of the sulfone compound include dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, diphenyl sulfone, sulfolane (also referred to as tetramethylene sulfone), 3-methyl sulfolane, 3,4-dimethyl sulfolane, 3,4-diphenylmethyl sulfolane, and the like. Examples thereof include sulfolane, 3-methylsulfolen, 3-ethylsulfolen, 3-bromomethylsulfolen and the like. Among these, sulfolane and tetramethylsulfolane are preferable.

アマイド化合物としては、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。 Examples of the amide compound include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

鎖状エーテル化合物及び環状エーテル化合物としては、例えば、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、1,2−ビス(メトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)プロパン、エチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、プロピレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、エチレングリコールビス(トリフルオロメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル等が挙げられ、これらの中でも、ジオキソランが好ましい。 Examples of the chain ether compound and the cyclic ether compound include dimethoxyethane, ethoxymethoxy ethane, diethoxy ethane, tetrahydrofuran, dioxolan, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) ethane, and 1,2-bis (ethoxycarbonyl). Oxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, propylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis (tri) Fluoroethyl) ether and the like can be mentioned, and among these, dioxolane is preferable.

飽和鎖状エステル化合物としては、分子中の炭素原子数の合計が2〜8であるモノエステル化合物及びジエステル化合物が好ましく、具体的な化合物としては、例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、マロン酸メチル、マロン酸エチル、コハク酸メチル、コハク酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールジアセチル、プロピレングリコールジアセチル等が挙げられ、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルが好ましい。 The saturated chain ester compound is preferably a monoester compound or a diester compound having a total number of carbon atoms in the molecule of 2 to 8, and specific compounds include, for example, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, and acetate. Ethyl, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate, ethyl trimethylacetate, methyl malonate, ethyl malonate, methyl succinate, ethyl succinate, Methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethylene glycol diacetyl, propylene glycol diacetyl and the like can be mentioned, including methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate and methyl propionate. , And ethyl propionate are preferred.

その他の有機溶媒として、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタンやこれらの誘導体、各種イオン液体を用いることもできる。 As other organic solvents, for example, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, derivatives thereof, and various ionic liquids can also be used.

<高分子ゲル状非水電解質>
高分子ゲルとして利用可能な高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニルクロライド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリスチレンスルホン酸等が挙げられる。高分子を溶解してゲル化する有機溶媒、リチウム塩と高分子ゲルの配合比率、高分子ゲルの製造方法としては、特に制限なく、本技術分野で公知の有機溶媒、公知のリチウム塩、公知の製造方法を採用することができる。
<Polymer gel-like non-aqueous electrolyte>
Examples of the polymer that can be used as the polymer gel include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyethylene, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, and polystyrene sulfonic acid. The organic solvent that dissolves and gels the polymer, the compounding ratio of the lithium salt and the polymer gel, and the method for producing the polymer gel are not particularly limited, and the organic solvent known in the present technology, the known lithium salt, and the known materials are known. The manufacturing method of can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池において、非水電解質の形態は特に制限されるものではないが、製造工程が簡便であることから、液体状非水電解質を用いることが好ましく、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを組み合わせて用いることがさらに好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the form of the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but it is preferable to use a liquid non-aqueous electrolyte because the manufacturing process is simple, and it is preferable to use a cyclic carbonate and a chain. It is more preferable to use a combination of carbonates.

非水電解質は、電池寿命の向上、安全性向上等のため、電極被膜形成剤、酸化防止剤、難燃剤、過充電防止剤等、公知の電解質添加剤を更に含んでもよい。電解質添加剤を用いる場合の濃度は、非水電解質に対し、0.01質量%〜10質量%であることが好ましく、0.1質量%〜5質量%であることがより好ましい。0.01質量%より少ないと添加効果が発揮できない場合があり、10質量%を超えるとリチウムイオン二次電池の特性に悪影響を及ぼす場合がある。 The non-aqueous electrolyte may further contain known electrolyte additives such as an electrode film forming agent, an antioxidant, a flame retardant, and an overcharge inhibitor in order to improve battery life and safety. When the electrolyte additive is used, the concentration is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.1% by mass to 5% by mass, based on the non-aqueous electrolyte. If it is less than 0.01% by mass, the addition effect may not be exhibited, and if it exceeds 10% by mass, the characteristics of the lithium ion secondary battery may be adversely affected.

<外部包装>
本発明のリチウムイオン二次電池の形状は、特に制限がなく、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート型電池等、種々の形状の電池とすることができ、外部包装部材として金属製容器又はラミネートフィルムを用いることができる。外部包装部材の厚さは、通常0.5mm以下であり、好ましくは0.3mm以下である。外部包装部材の形状としては、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等が挙げられる。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、セパレータを、電極上に同時又は順次流延して積層させ、正極、負極及び2層のセパレータを重ねて層状に巻いた巻回電池にも適用可能である。
<External packaging>
The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be a battery having various shapes such as a coin type battery, a cylindrical type battery, a square type battery, and a laminated type battery, and is made of metal as an external packaging member. A manufacturing container or a laminated film can be used. The thickness of the outer packaging member is usually 0.5 mm or less, preferably 0.3 mm or less. Examples of the shape of the external packaging member include a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, and a button type. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention can also be applied to a wound battery in which separators are simultaneously or sequentially cast and laminated on electrodes, and a positive electrode, a negative electrode and two layers of separators are laminated and wound in a layered manner. Is.

金属製容器としては、例えば、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成したものが挙げられる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金において、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属の含有量を1%以下にすることで、高温環境下での長期信頼性及び放熱性を飛躍的に向上させることができる。 Examples of the metal container include those made of stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, or the like. The aluminum alloy is preferably an alloy containing elements such as magnesium, zinc and silicon. By reducing the content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium to 1% or less in aluminum or an aluminum alloy, long-term reliability and heat dissipation in a high temperature environment can be dramatically improved.

ラミネートフィルムは、樹脂フィルム間に金属層を有する多層フィルムを用いることができる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムは、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材を形成することができる。 As the laminated film, a multilayer film having a metal layer between resin films can be used. The metal layer is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil for weight reduction. As the resin film, for example, a polymer material such as polypropylene, polyethylene, nylon, or polyethylene terephthalate can be used. The laminated film can be sealed by heat fusion to form an exterior member.

図1は、本発明のリチウムイオン二次電池のコイン型電池の一例を、図2及び図3は円筒型電池の一例を、図4〜図6はラミネート型電池の一例をそれぞれ示したものである。 FIG. 1 shows an example of a coin-type battery of a lithium-ion secondary battery of the present invention, FIGS. 2 and 3 show an example of a cylindrical battery, and FIGS. 4 to 6 show an example of a laminated battery. be.

図1に示すコイン型リチウムイオン二次電池10において、1はリチウムイオンを放出できる正極、1aは正極集電体、2は正極から放出されたリチウムイオンを吸蔵、放出できる負極、2aは負極集電体、3は非水電解質、4はステンレス製の正極ケース、5はステンレス製の負極ケース、6はポリプロピレン製のガスケット、7はセパレータである。
後述の実施例では、コイン型リチウムイオン二次電池を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
In the coin-type lithium ion secondary battery 10 shown in FIG. 1, 1 is a positive electrode capable of emitting lithium ions, 1a is a positive electrode current collector, 2 is a negative electrode capable of storing and releasing lithium ions released from the positive electrode, and 2a is a negative electrode collection. The electric body, 3 is a non-aqueous electrolyte, 4 is a positive electrode case made of stainless steel, 5 is a negative electrode case made of stainless steel, 6 is a gasket made of polypropylene, and 7 is a separator.
In the examples described later, a coin-type lithium ion secondary battery will be used, but the present invention is not limited thereto.

図2及び図3に示す円筒型リチウムイオン二次電池10’において、11は負極、12は負極集電体、13は正極、14は正極集電体、15は非水電解質、16はセパレータ、17は正極端子、18は負極端子、19は負極板、20は負極リード、21は正極板、22は正極リード、23はケース、24は絶縁板、25はガスケット、26は安全弁、27はPTC素子である。 In the cylindrical lithium ion secondary battery 10'shown in FIGS. 2 and 3, 11 is a negative electrode, 12 is a negative electrode current collector, 13 is a positive electrode, 14 is a positive electrode current collector, 15 is a non-aqueous electrolyte, and 16 is a separator. 17 is a positive electrode terminal, 18 is a negative electrode terminal, 19 is a negative electrode plate, 20 is a negative electrode lead, 21 is a positive electrode plate, 22 is a positive electrode lead, 23 is a case, 24 is an insulating plate, 25 is a gasket, 26 is a safety valve, and 27 is a PTC. It is an element.

図4は、ラミネート型リチウムイオン二次電池28の電極群29を模式的に示す分解斜視図である。電極群29は、例えば、シート状の負極11と、シート状の正極13と、負極11及び正極13を仕切るシート状のセパレータ16を交互に積層した構造を有する。17は正極端子、18は負極端子である。 FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing the electrode group 29 of the laminated lithium ion secondary battery 28. The electrode group 29 has, for example, a structure in which a sheet-shaped negative electrode 11, a sheet-shaped positive electrode 13, and a sheet-shaped separator 16 for partitioning the negative electrode 11 and the positive electrode 13 are alternately laminated. Reference numeral 17 is a positive electrode terminal and 18 is a negative electrode terminal.

図5は、ラミネート型リチウムイオン二次電池28を模式的に示す分解斜視図であり、図6は、ラミネート型リチウムイオン二次電池28を模式的に示す外観平面図である。17は正極端子、18は負極端子、29は電極群、30はケース側ラミネートフィルム、31はふた側ラミネートフィルムである。 FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing the laminated lithium ion secondary battery 28, and FIG. 6 is an external plan view schematically showing the laminated lithium ion secondary battery 28. 17 is a positive electrode terminal, 18 is a negative electrode terminal, 29 is an electrode group, 30 is a case-side laminated film, and 31 is a lid-side laminated film.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, it can be carried out in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art.

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

〔製造例1〕SPAN負極の製造
硫黄(シグマアルドリッチ製、粒子径200μm、粉末)200質量部と、ポリアクリロニトリル粉末(シグマアルドリッチ製、開口径30μmの篩を用いて分級)100質量部とを混合した混合物を、アルミナタンマン管に入れた後、アルミナタンマン管の開口部を、熱電対、ガス導入管及びガス排出管が取り付けられたゴム栓で蓋をした。アルミナタンマン管内にアルゴンガスを100cc/分の流量で導入しながら、混合物を5℃/分の昇温速度で加熱し、360℃に到達した時点で加熱を止めたが、温度は400℃まで上昇した。自然放冷で室温まで冷却した後、アルミナタンマン管から反応生成物を取り出した。得られた反応生成物を加熱により単体硫黄を除去した後に粉砕して、SPANを得た。得られたSPANの平均粒子径は、6μm、硫黄含有量は37質量%であった。
[Production Example 1] Production of SPAN negative electrode 200 parts by mass of sulfur (manufactured by Sigma Aldrich, particle diameter 200 μm, powder) and 100 parts by mass of polyacrylonitrile powder (manufactured by Sigma Aldrich, classified using a sieve having an opening diameter of 30 μm) are mixed. After putting the resulting mixture into an alumina tanman tube, the opening of the alumina tanman tube was covered with a rubber stopper to which a thermocouple, a gas introduction tube and a gas discharge tube were attached. The mixture was heated at a heating rate of 5 ° C./min while introducing argon gas into the alumina tanman tube at a flow rate of 100 cc / min, and the heating was stopped when the temperature reached 360 ° C., but the temperature rose to 400 ° C. did. After cooling to room temperature by natural cooling, the reaction product was taken out from the alumina tanman tube. The obtained reaction product was heated to remove elemental sulfur and then pulverized to obtain SPAN. The average particle size of the obtained SPAN was 6 μm, and the sulfur content was 37% by mass.

次に、製造したSPANを負極活物質として用い、SPAN負極を製造した。
SPAN90.0質量部、導電助剤としてのアセチレンブラック(デンカ株式会社製)5.0質量部、バインダーとしてのスチレン−ブタジエンゴム(40質量%水分散液、日本ゼオン株式会社製)3.0質量部(固形分)、及びカルボキシメチルセルロースナトリウム(ダイセルファインケム株式会社製)2.0質量部を、溶媒である水110質量部に添加し、これらを自転・公転ミキサーを用いて、公転1600rpm、自転800rpmの条件で60分間混合して、電極合剤層形成用組成物を調製した。
Next, the manufactured SPAN was used as a negative electrode active material to manufacture a SPAN negative electrode.
SPAN 90.0 parts by mass, acetylene black as a conductive auxiliary agent (manufactured by Denka Co., Ltd.) 5.0 parts by mass, styrene-butadiene rubber as a binder (40% by mass aqueous dispersion, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) 3.0 mass Add 2.0 parts by mass (solid content) and 2.0 parts by mass of sodium carboxymethyl cellulose (manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd.) to 110 parts by mass of water as a solvent, and use a rotation / revolution mixer to rotate 1600 rpm and 800 rpm. The composition for forming an electrode mixture layer was prepared by mixing under the above conditions for 60 minutes.

得られた前記電極合剤層形成用組成物を、ドクターブレード法によりカーボンコートされたアルミニウム箔(厚さ22μm)からなる集電体の片面に塗布し、90℃で1時間静置して乾燥した後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさにカットし、更に使用直前に140℃で24時間真空乾燥してSPAN負極を作製した。 The obtained composition for forming an electrode mixture layer is applied to one side of a current collector made of a carbon-coated aluminum foil (thickness 22 μm) by a doctor blade method, and allowed to stand at 90 ° C. for 1 hour to dry. After that, it was press-molded. Then, the electrode was cut to a predetermined size and vacuum dried at 140 ° C. for 24 hours immediately before use to prepare a SPAN negative electrode.

〔製造例2〕黒鉛負極の製造
負極活物質として、人造黒鉛90.0質量部、導電助剤としてのアセチレンブラック(デンカ株式会社製)5.0質量部、バインダーとしてのスチレン−ブタジエンゴム(40質量%水分散液、日本ゼオン株式会社製)3.0質量部(固形分)、及びカルボキシメチルセルロースナトリウム(ダイセルファインケム株式会社製)2.0質量部を、溶媒である水100質量部に添加し、これらを自転・公転ミキサーを用いて、公転1600rpm、自転800rpmの条件で60分間混合して、電極合剤層形成用組成物を調製した。この電極合剤層形成用組成物を、ドクターブレード法により銅箔(厚さ10μm)からなる集電体の片面に塗布し、90℃で1時間静置して乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさにカットし、更に使用直前に140℃で24時間真空乾燥して黒鉛負極を作製した。
[Production Example 2] Production of Graphite Negative Electrode 90.0 parts by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 5.0 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.) as a conductive auxiliary agent, and styrene-butadiene rubber (40) as a binder. Mass% water dispersion, 3.0 parts by mass (solid content) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., and 2.0 parts by mass of sodium carboxymethyl cellulose (manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd.) are added to 100 parts by mass of water as a solvent. , These were mixed for 60 minutes under the conditions of revolution 1600 rpm and rotation 800 rpm using a rotation / revolution mixer to prepare a composition for forming an electrode mixture layer. This composition for forming an electrode mixture layer was applied to one side of a current collector made of a copper foil (thickness 10 μm) by a doctor blade method, allowed to stand at 90 ° C. for 1 hour, dried, and then press-molded. Then, the electrode was cut into a predetermined size and vacuum dried at 140 ° C. for 24 hours immediately before use to prepare a graphite negative electrode.

〔製造例3〕正極の製造
正極活物質として、LiNi1/3Co1/3Mn1/3 90.0質量部、導電助剤としてのアセチレンブラック(デンカ株式会社製)5.0質量部、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン5.0質量部を、溶媒であるN−メチルピロリドン50質量部に添加し、これらを自転・公転ミキサーを用いて、公転1600rpm、自転800rpmの条件で60分間混合して、電極合剤層形成用組成物を調製した。この電極合剤層形成用組成物を、ドクターブレード法によりアルミニウム箔(厚さ20μm)からなる集電体の片面に塗布し、90℃で乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさにカットし、更に使用直前に150℃で24時間真空乾燥して正極を作製した。
[Production Example 3] Production of positive electrode LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 90.0 parts by mass as positive electrode active material, 5.0 mass of acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.) as a conductive auxiliary agent Add 5.0 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder to 50 parts by mass of N-methylpyrrolidone as a solvent, and mix these with a rotation / revolution mixer under the conditions of revolution 1600 rpm and rotation 800 rpm for 60 minutes. Then, a composition for forming an electrode mixture layer was prepared. This composition for forming an electrode mixture layer was applied to one side of a current collector made of an aluminum foil (thickness 20 μm) by a doctor blade method, dried at 90 ° C., and then press-molded. Then, the electrode was cut to a predetermined size, and immediately before use, it was vacuum dried at 150 ° C. for 24 hours to prepare a positive electrode.

〔実施例1−1〕リチウムイオン二次電池Aの製造
正極、SPAN負極、正極及び負極の間に不織布(セルロース、厚み25μm、空隙率60%、ガーレー値10秒/100ml)を挟みケース内に保持した。非水電解液として、エチレンカーボネート30体積%、エチルメチルカーボネート70体積%からなる混合溶媒に、LiPFが1.0mol/Lの濃度になるように調整した非水電解液をケース内に封入し、かしめ機を用いてケースを密閉、封止して、φ20mm、厚み3.2mmのコイン型のリチウムイオン二次電池Aを作製した。電池の容量は、2.0mAhであった。このコイン型のリチウムイオン二次電池の模式図を図1に示す。
[Example 1-1] Manufacture of lithium ion secondary battery A A non-woven fabric (cellulose, thickness 25 μm, void ratio 60%, Garley value 10 seconds / 100 ml) is sandwiched between a positive electrode, a SPAN negative electrode, a positive electrode and a negative electrode in a case. Retained. As the non-aqueous electrolytic solution, a non-aqueous electrolytic solution adjusted so that LiPF 6 has a concentration of 1.0 mol / L is sealed in a mixed solvent consisting of 30% by volume of ethylene carbonate and 70% by volume of ethylmethyl carbonate. The case was sealed and sealed using a caulking machine to prepare a coin-shaped lithium ion secondary battery A having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm. The capacity of the battery was 2.0 mAh. A schematic diagram of this coin-shaped lithium ion secondary battery is shown in FIG.

〔比較例1−1〕リチウムイオン二次電池Bの製造
セパレータとして、不織布を微多孔膜セパレータ(ポリプロピレン、厚み25μm、空隙率40%、ガーレー値200秒/100ml)に変更した以外は、実施例1−1と同様の手順で実施してリチウムイオン二次電池Bを作製した。電池の容量は、2.0mAhであった。
[Comparative Example 1-1] Examples of Production of Lithium Ion Secondary Battery B Except that the non-woven fabric was changed to a microporous membrane separator (polypropylene, thickness 25 μm, void ratio 40%, Garley value 200 seconds / 100 ml). A lithium ion secondary battery B was produced by carrying out the same procedure as in 1-1. The capacity of the battery was 2.0 mAh.

〔比較例1−2〕リチウムイオン二次電池Cの製造
負極として、SPAN負極を黒鉛負極に変更した以外は、実施例1−1と同様の手順で実施してリチウムイオン二次電池Cを作製した。電池の容量は、2.1mAhであった。
[Comparative Example 1-2] Manufacture of Lithium Ion Secondary Battery C Lithium ion secondary battery C is manufactured by carrying out the same procedure as in Example 1-1 except that the SPAN negative electrode is changed to a graphite negative electrode as the negative electrode. did. The capacity of the battery was 2.1 mAh.

〔比較例1−3〕リチウムイオン二次電池Dの製造
負極として、SPAN負極を黒鉛負極に、セパレータとして、不織布を微多孔膜セパレータ(ポリプロピレン、厚み25μm、空隙率40%、ガーレー値200秒/100ml)に変更した以外は、実施例1−1と同様の手順で実施してリチウムイオン二次電池Dを作製した。電池の容量は、2.1mAhであった。
[Comparative Example 1-3] Manufacture of Lithium Ion Secondary Battery D As a negative electrode, a SPAN negative electrode is used as a graphite negative electrode, and as a separator, a non-woven fabric is used as a microporous membrane separator (polypropylene, thickness 25 μm, void ratio 40%, Garley value 200 seconds / A lithium ion secondary battery D was produced by carrying out the same procedure as in Example 1-1 except that the value was changed to 100 ml). The capacity of the battery was 2.1 mAh.

実施例1及び比較例1〜3において作製したリチウムイオン二次電池A〜Dを用いて、下記の評価を行った。 The following evaluations were performed using the lithium ion secondary batteries A to D produced in Examples 1 and Comparative Examples 1 to 3.

<レート特性>
作製したリチウムイオン二次電池を25℃の恒温槽に入れ、充電レート0.1C、放電レート0.1C、充電終止電圧及び放電終止電圧を表1に記載の条件で充放電試験を5回連続して実施し、続いて、充電レート0.1C、放電レート3.0C、充電終止電圧及び放電終止電圧を表1に記載の条件で充放電試験を10回連続して実施し、充電レート0.1C、放電レート0.1C、充電終止電圧及び放電終止電圧を表1に記載の条件で充放電試験を3回連続して実施し、計18回の充放電試験を行い、放電容量を測定した。5回目の放電容量及び15回目の放電容量と、その放電容量比(レート特性)を表1にそれぞれ示す。放電容量の単位はmAhである。
<Rate characteristics>
The prepared lithium ion secondary battery is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and the charge / discharge test is continuously performed 5 times under the conditions shown in Table 1 for the charge rate 0.1C, the discharge rate 0.1C, the charge termination voltage and the discharge termination voltage. Then, the charge / discharge test was continuously performed 10 times under the conditions shown in Table 1 for the charge rate of 0.1 C, the discharge rate of 3.0 C, the charge end voltage and the discharge end voltage, and the charge rate was 0. .1C, discharge rate 0.1C, charge termination voltage and discharge termination voltage are subjected to three consecutive charge / discharge tests under the conditions shown in Table 1, and a total of 18 charge / discharge tests are performed to measure the discharge capacity. did. Table 1 shows the 5th and 15th discharge capacities and their discharge capacity ratios (rate characteristics). The unit of discharge capacity is mAh.

<充放電試験>
(1)作製したリチウムイオン二次電池を25℃の恒温槽に入れ、充電レート0.1C、放電レート0.1C、充電終止電圧及び放電終止電圧を表2に記載の条件で、充放電試験を5サイクル連続して実施した。
(2)(1)の処理後、リチウムイオン二次電池を、25℃の恒温槽に入れ、充電レート1.0C、放電レート1.0C、充電終止電圧及び放電終止電圧を表2に記載の条件で充放電試験を500サイクル連続して実施し、5サイクル後と、500サイクル後の放電容量を計測した。
(3)500サイクル後の放電容量と5サイクル後の放電容量を下記式に導入して、放電容量維持率(%)を算出した。これらの放電容量維持率(%)について下記表2にそれぞれ示す。
放電容量維持率(%)=(500サイクル後の放電容量/5サイクル後の放電容量)×100
<Charging / discharging test>
(1) The prepared lithium ion secondary battery is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and a charge / discharge test is performed under the conditions shown in Table 2 for a charge rate of 0.1C, a discharge rate of 0.1C, a charge termination voltage and a discharge termination voltage. Was carried out continuously for 5 cycles.
(2) After the treatment of (1), the lithium ion secondary battery is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and the charge rate 1.0C, the discharge rate 1.0C, the charge termination voltage and the discharge termination voltage are shown in Table 2. The charge / discharge test was carried out continuously for 500 cycles under the conditions, and the discharge capacities after 5 cycles and after 500 cycles were measured.
(3) The discharge capacity after 500 cycles and the discharge capacity after 5 cycles were introduced into the following formula to calculate the discharge capacity retention rate (%). These discharge capacity retention rates (%) are shown in Table 2 below.
Discharge capacity retention rate (%) = (Discharge capacity after 500 cycles / Discharge capacity after 5 cycles) x 100

Figure 2021197309
Figure 2021197309

Figure 2021197309
Figure 2021197309

表1の比較例2−2及び表2の比較例3−2は、短絡が発生し正確な評価をすることができなかった。また、表1の比較例2−1〜2−3及び表2の比較例3−1〜3−3より、レート特性及び放電容量維持率の両方が満足できるものではなかった。これらに対し、本発明のリチウムイオン二次電池は、レート特性及び放電容量維持率が高い水準で維持できることを確認できた。 In Comparative Example 2-2 in Table 1 and Comparative Example 3-2 in Table 2, a short circuit occurred and an accurate evaluation could not be performed. Further, from Comparative Examples 2-1 to 2-3 in Table 1 and Comparative Examples 3-1 to 3-3 in Table 2, both the rate characteristics and the discharge capacity retention rate were not satisfactory. On the other hand, it was confirmed that the lithium ion secondary battery of the present invention can maintain the rate characteristics and the discharge capacity retention rate at a high level.

1 正極
1a 正極集電体
2 負極
2a 負極集電体
3 非水電解質
4 正極ケース
5 負極ケース
6 ガスケット
7 セパレータ
10 コイン型リチウムイオン二次電池
10’円筒型リチウムイオン二次電池
11 負極
12 負極集電体
13 正極
14 正極集電体
15 非水電解質
16 セパレータ
17 正極端子
18 負極端子
19 負極板
20 負極リード
21 正極板
22 正極リード
23 ケース
24 絶縁板
25 ガスケット
26 安全弁
27 PTC素子
28 ラミネート型リチウムイオン二次電池
29 電極群
30 ケース側ラミネートフィルム
31 ふた側ラミネートフィルム
1 Positive electrode 1a Positive electrode current collector 2 Negative electrode 2a Negative electrode current collector 3 Non-aqueous electrolyte 4 Positive electrode case 5 Negative electrode case 6 Gasket 7 Separator 10 Coin-type lithium ion secondary battery 10'Cylindrical lithium ion secondary battery 11 Negative electrode 12 Negative electrode collection Electrode 13 Positive electrode 14 Positive electrode collector 15 Non-aqueous electrolyte 16 Separator 17 Positive electrode terminal 18 Negative electrode terminal
19 Negative electrode plate 20 Negative electrode lead 21 Positive electrode plate 22 Positive electrode lead 23 Case 24 Insulation plate 25 Gasket 26 Safety valve 27 PTC element 28 Laminated lithium ion secondary battery 29 Electrode group 30 Case side laminated film 31 Lid side laminated film

Claims (6)

負極に負極活物質として硫黄変性ポリアクリロニトリルを用い、セパレータとして不織布又は紙を用い、リチウム塩を含有する非水電解質を具備するリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, using sulfur-modified polyacrylonitrile as the negative electrode active material for the negative electrode, and using non-woven fabric or paper as the separator. 前記セパレータが、厚み5μm〜50μm、空隙率40%以上、ガーレー値100秒/100ml以下の不織布又は紙である、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 separator is a non-woven fabric or paper having a thickness of 5 μm to 50 μm, a porosity of 40% or more, and a Garley value of 100 seconds / 100 ml or less. 前記硫黄変性ポリアクリロニトリルの平均粒子径が、0.1μm〜50μmである、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the sulfur-modified polyacrylonitrile has an average particle size of 0.1 μm to 50 μm. 前記リチウム塩を含有する非水電解質が、液体状非水電解質又は高分子ゲル状非水電解質である、請求項1〜3の何れか一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 non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is a liquid non-aqueous electrolyte or a polymer gel non-aqueous electrolyte. 前記液体状非水電解質が、環状カーボネート化合物を含有する、請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 4, wherein the liquid non-aqueous electrolyte contains a cyclic carbonate compound. 前記液体状非水電解質が、鎖状カーボネート化合物をさらに含有する、請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the liquid non-aqueous electrolyte further contains a chain carbonate compound.
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