JP4038826B2 - 非水電解液二次電池および製造法 - Google Patents
非水電解液二次電池および製造法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電サイクル特性に優れた高容量非水電解液二次電池に関するものであり、負極材料が主として非晶質カルコゲン化合物及び、または非晶質酸化物である放電容量の大きな非水電解液二次電池の充放電サイクル寿命等の充放電特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解液二次電池用負極材料としては、リチウム金属やリチウム合金が代表的であるが、それらを用いると充放電中にリチウム金属が樹枝状に成長したいわゆるデンドライトが発生し、内部ショートの原因あるいはデンドライト自体の持つ高い活性のため、発火などの危険をはらんでいた。これに対し、リチウムを可逆的に挿入・放出可能な焼成炭素質材料が実用化されるようになってきた。
炭素質材料は、それ自体が導電性を持つので、過充電や急速充電の際に炭素質材料の上にリチウム金属が析出する場合のあること、更に炭素質材料は密度が比較的小さいため、体積当たりの容量が低いという二重の意味で放電容量が制限されるという欠点があった。
【０００３】
近年、平均放電電圧が３〜３．６Ｖ級の高放電電位を持ち、高容量の非水電解液二次電池を達成するものとして、負極材料にＳｎ、Ｖ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒなどの酸化物、及び、それらの複合酸化物を用いることが提案されている（特開平５−１７４８１８号、同６−６０８６７号、同６−２７５２６７号、同６−３２５７６５号、同６−３３８３２４号、ＥＰ−６１５２９６号各公開公報）。これらＳｎ、Ｖ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒなどの酸化物、及び、それらの複合酸化物は、ある種のリチウムを含む遷移金属化合物の正極と組み合わせることにより、平均放電電圧が３〜３．６Ｖ級で放電容量が大きく、又、実用領域でのデンドライト発生がほとんどなく極めて安全性が高い非水電解液二次電池を与えることがわかった。しかし、これらの電池においても、負極材料の取り扱いによっては充放電サイクルが制約を受けるなどの問題があり、電池の安定製造及び、更に充放電サイクル特性を改良することが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、放電容量の大きな非水電解液二次電池の充放電サイクル特性を向上させること、またこのような非水電解液二次電池の安定な製造法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液中に二酸化炭素を０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下含有させることを特徴とする非水電解液二次電池およびその製造法によって達成された。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい形態を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液中に二酸化炭素を０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下含有させることを特徴とする非水電解液二次電池。
（２）該非水電解液に含有される支持塩が、少なくともＬｉＰＦ６及び／又はＬｉＢＦ４であることを特徴とする項（１）に記載の非水電解液二次電池。
（３）該負極材料が、一般式（１）で示されることを特徴とする項（１）又は（２）に記載の非水電解液二次電池。
Ｍ１Ｍ２ｐＭ４ｑＭ６ｒ 一般式（１）
（式中、Ｍ１、Ｍ２は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれる少なくとも一種、Ｍ４はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種、Ｍ６はＯ、Ｓ、Ｔｅから選ばれる少なくとも一種、ｐ、ｑは各々０．００１〜１０、ｒは１．００〜５０の数字を表す。）
（４）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液を該非水二次電池に注液する前にあらかじめ二酸化炭素含有ガスと接触させて、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
（５）該非水電解液に二酸化炭素を含有させる方法が、該非水電解液を該非水二次電池に注液する前に、あらかじめ圧力容器内で加圧された二酸化炭素含有ガスと接触させる方法であることを特徴とする項（４）に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
（６）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ非水電解液を注液後、封口前に電池を二酸化炭素含有ガスと接触させて、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
（７）該非水電解液に二酸化炭素を含有させる方法が、非水電解液を注液後、封口前に電池を圧力容器内で加圧された二酸化炭素含有ガスと接触させる方法であることを特徴とする項（６）に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
（８）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水二次電池の封口時に、電池内に二酸化炭素含有ガスを封入して、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
【０００８】
電池内に炭酸ガスを封入することは従来より知られている。例えば、特開平７−１７６３２３号公開公報では、リチウム金属やリチウム合金負極の表面に生成する電池反応阻害物である水酸化リチウム皮膜の生成防止に有用であることが記載され、特開平７−２４９４３１号、同６−１４００７７号公開公報等では、電池に発熱などの異常が発生したときに安全弁を確実に開放させるために、炭酸ガスや炭酸ガスを発生する化合物の内蔵が有効であることが記載されている。
本発明者らは、鋭意研究の結果、本発明の非晶質カルコゲン化合物及び、または非晶質酸化物を負極材料に用いた場合の充放電サイクル性のばらつきが、電解液等に二酸化炭素ガスを含ませることによって改善されることを見いだし、上記発明に至った。前述の負極材料を用いた場合サイクル特性がばらつく原因としては、負極材料の微細粉が電解液の分解を促進したり、焼成時の未反応原料が負極材料粒子に沈積してサイクル特性を劣化させることが考えられているが、二酸化炭素ガスの存在がこれらを防止する機構はわかっていない。
【０００９】
本発明において非水電解液に二酸化炭素を含有させることにより非水電解液二次電池の高容量を損なうことなく充放電サイクル特性を向上させることができる。
本発明において非水電解液中に二酸化炭素を含有（溶解）させる方法としては、あらかじめ非水電解液を電池内に注液前に二酸化炭素含有ガスと接触させて含有させる方法、注液後、電池封口前に二酸化炭素含有ガスと接触させて含有させる方法、電池封口時に電池内に二酸化炭素含有ガスを封入し、封口後に電池内で二酸化炭素含有ガスを含有させる方法のいずれでもよく、またこれらを組み合わせて使用することもできる。
【００１０】
あらかじめ非水電解液を二酸化炭素ガスと接触させる方法としては、二酸化炭素含有ガスを散気管などを通して非水電解液中にバッチ式で導入する方法、濡れ壁塔や充てん塔、気泡塔を通して連続的に導入する方法のいずれによることもできる。
また、圧力容器内で加圧した二酸化炭素含有ガスと接触させる方法も効果的である。
【００１１】
注液後、電池封口前に二酸化炭素ガスと接触させる方法としては、電池内の非水電解液中に直接二酸化炭素含有ガスを導入して接触させる方法、電池上部に二酸化炭素含有ガスを導入して電解液液面で二酸化炭素含有ガスを導入して接触させる方法、圧力容器内で加圧二酸化炭素含有ガスと接触させる方法のいずれでもよい。
【００１２】
電池封口時に電池内に二酸化炭素含有ガスを封入する方法としては、二酸化炭素含有ガス雰囲気下で封口することにより達成される。
これらに使用する二酸化炭素含有ガスとしては、純二酸化炭素ガス、二酸化炭素を含む混合ガスのいずれでもよいが、極力水分を含まないものが好ましく、露点-40℃以下であることが好ましく、-50 ℃以下であることが特に好ましい。混合ガスとしては、空気、酸素等との混合ガス、窒素、アルゴン等不活性ガスとの混合ガス等を使用することができる。
非水電解液中に含有させる二酸化炭素の量としては0.005mol／リットル以上0.2mol／リットル以下が好ましく、0.01mol/リットル／以上0.1mol／リットル以下が特に好ましい。電解液中の二酸化炭素の濃度は、ＧＣ法（ガスクロマトグラフィー法）によって測定することができる。二酸化炭素の量は少なすぎると充放電サイクル特性改善への効果が十分でなく、多すぎると電池の使用時に、外気温の上昇により電池内圧上昇などの問題が発生し好ましくない。
【００１３】
電解液は、一般に、溶媒と、その溶媒に溶解する支持塩から構成され、リチウム塩（アニオンとリチウムカチオン）が好ましい。
本発明で使用できる電解液の溶媒 溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ジオキサン、アセトニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、１，３−プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒を挙げることができ、これらの一種または二種以上を混合して使用する。なかでは、カーボネート系の溶媒が好ましく、環状カーボネート及び／または非環状カーボネートを含ませたものが好ましい。環状カーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートをが好ましい。また、非環状カーボネートとしたは、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートを含ませることが好ましい。
【００１４】
本発明で使用出来るこれらの溶媒に溶解するリチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣＦ3 ＣＯ2 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＢ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウムなどのＬｉ塩を上げることが出来、これらの一種または二種以上を混合して使用することができる。なかでもＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 の一種または二種以上を混合して溶解したものが好ましい。ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 の一種または二種とＬｉＰＦ6 を混合したものが特に好ましい。
支持塩の濃度は、特に限定されないが、電解液１リットル当たり０．２〜３モルが好ましい。
本発明で使用できる電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネートあるいはジエチルカーボネートを適宜混合した電解液にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4および／あるいはＬｉＰＦ6 を含む電解液が好ましい。特にプロピレンカーボネートあるいはエチレンカーボネートと１、２−ジメトキシエタン及び／あるいはジエチルカーボネートとの混合溶媒にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 および／あるいはＬｉＰＦ6 を含む電解液が好ましく、特に、少なくともエチレンカーボネートとＬｉＰＦ6 を含むものが好ましい。
これら電解液を電池内に添加する量は、特に限定されないが、正極活物質や負極材料の量や電池のサイズによって必要量用いることができる。
【００１５】
以下、本発明の非水電解液二次電池を作るための他の材料と製造方法について詳述する。本発明の非水電解液二次電池に用いられる正・負極は、正極合剤あるいは負極合剤を集電体上に塗設して作ることが出来る。正極あるいは負極合剤には、それぞれ正極活物質あるいは負極材料のほか、それぞれに導電剤、結着剤、分散剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤を含むことができる。
【００１６】
本発明で用いられる負極材料は、電池組み込み時に主として非晶質であることが好ましい。ここで言う主として非晶質とはＣｕＫα線を用いたＸ線回折法で２θ値で２０°から４０°に頂点を有するブロードな散乱帯を有する物であり、結晶性の回折線を有してもよい。好ましくは２θ値で４０°以上７０°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、２θ値で２０°以上４０°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の５００倍以下であることが好ましく、さらに好ましくは１００倍以下であり、特に好ましくは５倍以下であり、最も好ましくは 結晶性の回折線を有さないことである。
【００１７】
本発明で用いられる負極材料は下記一般式（１）で表されることが好ましい。
Ｍ1 Ｍ2pＭ4qＭ6r 一般式（１）
式中、Ｍ1 、Ｍ2 は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂ、Ａｌであり、特に好ましくはＳｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂ、Ａｌである。Ｍ4 はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＫ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａで、特に好ましくはＣｓ、Ｍｇである。Ｍ6 はＯ、Ｓ、Ｔｅから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＯ、Ｓであり、特に好ましくはＯである。p 、q は各々０．００１〜１０であり、好ましくは０．０１〜５であり、特に好ましくは０．０１〜２である。rは１．００〜５０であり、好ましくは１．００〜２６であり、特に好ましくは１．０２〜６である。Ｍ1 、Ｍ2 の価数は特に限定されることはなく、単独価数であっても、各価数の混合物であっても良い。またＭ1 、Ｍ2 、Ｍ4 の比はＭ2 およびＭ4 がＭ1 に対して０．００１〜１０モル当量の範囲において連続的に変化させることができ、それに応じＭ6 の量（一般式（１）において、r の値）も連続的に変化する。
【００１８】
上記に挙げた化合物の中でも、本発明においてはＭ1 がＳｎである場合が好ましく、一般式（２）で表される。
ＳｎＭ3pＭ5qＭ7r 一般式（２）
式中、Ｍ3 はＳi 、Ｇe 、Ｐb 、Ｐ、Ｂ、Ａｌから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＳi 、Ｇe 、Ｐ、Ｂ、Ａｌであり、特に好ましくはＳi 、Ｐ、Ｂ、Ａｌである。Ｍ5 はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＣｓ、Ｍｇで、特に好ましくはＭｇである。Ｍ7 はＯ、Ｓから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＯである。p 、q は各々０．００１〜１０であり、好ましくは０．０１〜５であり、さらに好ましくは０．０１〜１．５であり、特に好ましくは０．７〜１．５である。r は１．００〜５０であり、好ましくは１．００〜２６であり、特に好ましくは１．０２〜６である。
【００１９】
本発明の負極材料の例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｏ3.65、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｎａ0.2 Ｏ3.7 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.3 Ｐ0.5 Ｒｂ0.2 Ｏ3.4 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.1 Ｏ3.65、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｇｅ0.05Ｏ3.85、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｍｇ0.1 Ｇｅ0.02Ｏ3.83、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｏ3.2 、ＳｎＡｌ0.3 Ｂ0.5 Ｐ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＡｌ0.3 Ｂ0.5 Ｐ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.3 Ｂａ0.08Ｍｇ0.08Ｏ3.26、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.08Ｏ3.28、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｏ3.6 、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｏ3.7 。
【００２０】
ＳｎＡｌ0.5 Ｂ0.4 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.65、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｌｉ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.05、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.05、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.03、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.05Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.03、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.65、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.03、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.1 Ｏ3.05、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3 、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.06Ｏ3.07、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.14Ｏ3.03、
ＳｎＰＢａ0.08Ｏ3.58、ＳｎＰＫ0.1 Ｏ3.55、ＳｎＰＫ0.05Ｍｇ0.05Ｏ3.58、ＳｎＰＣｓ0.1 Ｏ3.55、ＳｎＰＢａ0.08Ｆ0.08Ｏ3.54、ＳｎＰＫ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.55、ＳｎＰＫ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.53、ＳｎＰＣｓ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.55、ＳｎＰＣｓ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.53。
【００２１】
Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｂａ0.08Ｆ0.08Ｏ3.54、
Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｌｉ0.1 Ｋ0.1 Ｂａ0.1 Ｆ0.1 Ｏ3.65、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.08Ｏ3.34、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 ＰＣｓ0.05Ｏ4.23、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 ＰＫ0.05Ｏ4.23、Ｓｎ1.2 Ａｌ0.5 Ｂ0.3 Ｐ0.4 Ｃｓ0.2 Ｏ3.5 、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｂａ0.08Ｏ3.68、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｂａ0.08Ｆ0.08Ｏ3.64、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｍｇ0.04Ｂａ0.04Ｏ3.68、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.3 Ｐ0.5 Ｂａ0.08Ｏ3.58、
Ｓｎ1.3 Ａｌ0.3 Ｂ0.3 Ｐ0.4 Ｎａ0.2 Ｏ3.3 、
Ｓｎ1.3 Ａｌ0.2 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.2 Ｏ3.4 、
Ｓｎ1.3 Ａｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.2 Ｏ3.6 、Ｓｎ1.4 Ａｌ0.4 ＰＫ0.2 Ｏ4.6 、Ｓｎ1.4 Ａｌ0.2 Ｂａ0.1 ＰＫ0.2 Ｏ4.45、Ｓｎ1.4 Ａｌ0.2 Ｂａ0.2 ＰＫ0.2 Ｏ4.6 、
Ｓｎ1.4 Ａｌ0.4 Ｂａ0.2 ＰＫ0.2 Ｂａ0.1 Ｆ0.2 Ｏ4.9 、
Ｓｎ1.4 Ａｌ0.4 ＰＫ0.3 Ｏ4.65、Ｓｎ1.5 Ａｌ0.2 ＰＫ0.2 Ｏ4.4 、Ｓｎ1.5 Ａｌ0.4 ＰＫ0.1 Ｏ4.65、
Ｓｎ1.5 Ａｌ0.4 ＰＣｓ0.05Ｏ4.63、
Ｓｎ1.5 Ａｌ0.4 ＰＣｓ0.05Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ4.63。
【００２２】
ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.1 Ｂ0.2 Ｐ0.1 Ｃａ0.4 Ｏ3.1 、ＳｎＳｉ0.4 Ａｌ0.2 Ｂ0.4 Ｏ2.7 、ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.2 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｍｇ0.1 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｂ0.2 Ｏ2.8 、
ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.2 Ｏ3.55、ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.5 Ｏ4.30、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.3 Ｏ3.25、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｂａ0.2 Ｏ2.95、
ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｃａ0.2 Ｏ2.95、
ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｍｇ0.1 Ｏ3.2 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.3 Ｐ0.1 Ｏ3.05、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｍｇ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｃａ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｐ0.2 Ｏ3 、ＳｎＳｉ0.6 Ｂ0.2 Ｐ0.2 Ｏ3 、ＳｎＳｉ0.8 Ａｌ0.2 Ｏ2.9 、ＳｎＳｉ0.8 Ａｌ0.3 Ｂ0.2 Ｐ0.2 Ｏ3.85、
ＳｎＳｉ0.8 Ｂ0.2 Ｏ2.9 、ＳｎＳｉ0.8 Ｂａ0.2 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.8 Ｍｇ0.2 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.8 Ｃａ0.2 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.8 Ｐ0.2 Ｏ3.1 。
【００２３】
Ｓｎ0.9 Ｍｎ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.1 Ｒｂ0.1 Ｏ2.95、
Ｓｎ0.9 Ｆｅ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.1 Ｒｂ0.1 Ｏ2.95、
Ｓｎ0.8 Ｐｂ0.2 Ｃａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.3 Ｇｅ0.7 Ｂａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.9 Ｍｎ0.1 Ｍｇ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.2 Ｍｎ0.8 Ｍｇ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.7 Ｐｂ0.3 Ｃａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.2 Ｇｅ0.8 Ｂａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35
【００２４】
上記焼成されて得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の重量差から算出できる。
本発明の負極材料への軽金属挿入量は、その軽金属の析出電位に近似するまででよいが、例えば、負極材料当たり５０〜７００モル％が好ましいが、特に、１００〜６００モル％が好ましい。その放出量は挿入量に対して多いほど好ましい。軽金属の挿入方法は、電気化学的、化学的、熱的方法が好ましい。電気化学的方法は、正極活物質に含まれる軽金属を電気化学的に挿入する方法や軽金属あるいはその合金から直接電気化学的に挿入する方法が好ましい。化学的方法は、軽金属との混合、接触あるいは、有機金属、例えば、ブチルリチウム等と反応させる方法がある。電気化学的方法、化学的方法が好ましい。該軽金属はリチウムあるいはリチウムイオンが特に好ましい。
【００２５】
本発明においては、以上示したような一般式（１）、（２）で示される化合物を主として負極材料として用いることにより、より充放電サイクル特性の優れた、かつ高い放電電圧、高容量で安全性が高く、高電流特性が優れた非水電解液二次電池を得ることができる。本発明において、特に優れた効果を得ることができるのはＳｎを含有し且つＳｎの価数が２価で存在する化合物を負極材料として用いることである。Ｓｎの価数は化学滴定操作によって求めることができる。例えばPhysics and Chemistry of Glasses Vol.8 No.4 (1967)の１６５頁に記載の方法で分析することができる。また、Ｓｎの固体核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定によるナイトシフトから決定することも可能である。例えば、幅広測定において金属Ｓｎ（０価のＳｎ）はＳｎ（ＣＨ3 ）4 に対して７０００ｐｐｍ付近と極端に低磁場にピークが出現するのに対し、ＳｎＯ（＝２価）では１００ｐｐｍ付近、ＳｎＯ2 （＝４価）では−６００ｐｐｍ付近に出現する。このように同じ配位子を有する場合ナイトシフトが中心金属であるＳｎの価数に大きく依存するので、11 ９ Ｓｎ−ＮＭＲ測定で求められたピーク位置で価数の決定が可能となる。
【００２６】
本発明の負極材料に各種化合物を含ませることができる。例えば、遷移金属（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、ランタノイド系金属、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ）や周期表１７族元素（Ｆ、Ｃｌ）を含ませることができる。また電子伝導性をあげる各種化合物（例えば、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｎｂの化合物）のドーパントを含んでもよい。添加する化合物の量は０〜２０モル％が好ましい。
【００２７】
本発明における一般式（１）（２）で示される酸化物を主体とする複合酸化物の合成法は焼成法、溶液法いずれの方法も採用することができる。
例えば焼成法について詳細に説明するとＭ1 化合物、Ｍ2 化合物とＭ4 化合物（Ｍ1 、Ｍ2 は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｍ4 はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合し、焼成せしめればよい。Ｓｎ化合物としてはたとえばＳｎＯ、ＳｎＯ2 、Ｓｎ2 Ｏ3 、Ｓｎ3 Ｏ4 、Ｓｎ7 Ｏ13・Ｈ2 Ｏ、Ｓｎ8 Ｏ15、水酸化第一錫、オキシ水酸化第二錫、亜錫酸、蓚酸第一錫、燐酸第一錫、オルト錫酸、メタ錫酸、パラ錫酸、弗化第一錫、弗化第二錫、塩化第一錫、塩化第二錫、ピロリン酸第一錫、リン化錫、硫化第一錫、硫化第二錫、等を挙げることができる。
Ｓｉ化合物としてはたとえばＳｉＯ2 、ＳｉＯ、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン等の有機珪素化合物、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、トリクロロハイドロシラン等のハイドロシラン化合物を挙げることができる。
Ｇｅ化合物としてはたとえばＧｅＯ2 、ＧｅＯ、ゲルマニウムテトラメトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド等のアルコキシゲルマニウム化合物等を挙げることができる。
【００２８】
Ｐｂ化合物としてはたとえばＰｂＯ2 、ＰｂＯ、Ｐｂ2 Ｏ3 、Ｐｂ3 Ｏ4 、硝酸鉛、炭酸鉛、蟻酸鉛、酢酸鉛、四酢酸鉛、酒石酸鉛、鉛ジエトキシド、鉛ジ（イソプロポキシド）等を挙げることができる。
Ｐ化合物としてはたとえば五酸化リン、オキシ塩化リン、五塩化リン、三塩化リン、三臭化リン、トリメチルリン酸、トリエチルリン酸、トリプロピルリン酸、ピロリン酸第一錫、リン酸ホウ素等を挙げることができる。
Ｂ化合物としてはたとえば三二酸化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、炭化ホウ素、ほう酸、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリプロピル、ほう酸トリブチル、リン化ホウ素、リン酸ホウ素等を挙げることができる。
Ａｌ化合物としてはたとえば酸化アルミニウム（α−アルミナ、β−アルミナ）、ケイ酸アルミニウム、アルミニウムトリ−ｉｓｏ−プロポキシド、亜テルル酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ホウ化アルミニウム、リン化アルミニウム、リン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ほう酸アルミニウム、硫化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ホウ化アルミニウム等を挙げることができる。
Ｓｂ化合物としてはたとえば三酸化二アンチモン、トリフェニルアンチモン等を挙げることができる。
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ化合物としては、各々の酸化塩、水酸化塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、アルミニウム化合物等を挙げることができる。
【００２９】
焼成条件としては、昇温速度として昇温速度毎分４℃以上２０００℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは６℃以上２０００℃以下である。とくに好ましくは１０℃以上２０００℃以下であり、かつ焼成温度としては２５０℃以上１５００℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは３５０℃以上１５００℃以下であり、とくに好ましくは５００℃以上１５００℃以下であり、かつ焼成時間としては０．０１時間以上１００時間以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５時間以上７０時間以下であり、とくに好ましくは１時間以上２０時間以下であり、かつ降温速度としては毎分２℃以上１０7 ℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは４℃以上１０7 ℃以下であり、とくに好ましくは６℃以上１０7 ℃以下であり、特に好ましくは１０℃以上１０7 ℃以下である。
本発明における昇温速度とは「焼成温度（℃表示）の５０％」から「焼成温度（℃表示）の８０％」に達するまでの温度上昇の平均速度であり、本発明における降温速度とは「焼成温度（℃表示）の８０％」から「焼成温度（℃表示）の５０％」に達するまでの温度降下の平均速度である。
【００３０】
降温は焼成炉中で冷却してもよくまた焼成炉外に取り出して、例えば水中に投入して冷却してもよい。またセラミックスプロセッシング（技報堂出版 １９８７）２１７頁記載のｇｕｎ法・Ｈａｍｍｅｒ−Ａｎｖｉｌ法・ｓｌａｐ法・ガスアトマイズ法・プラズマスプレー法・遠心急冷法・ｍｅｌｔ ｄｒａｇ法などの超急冷法を用いることもできる。またニューガラスハンドブック（丸善 １９９１）１７２頁記載の単ローラー法、双ローラ法を用いて冷却してもよい。焼成中に溶融する材料の場合には、焼成中に原料を供給しつつ焼成物を連続的に取り出してもよい。焼成中に溶融する材料の場合には融液を攪拌することが好ましい。焼成ガス雰囲気は好ましくは酸素含有率が５体積％以下の雰囲気であり、さらに好ましくは不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとしては例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン等が挙げられる。
【００３１】
本発明で用いられる一般式（１）（２）で示される化合物の平均粒子サイズは、１．０〜３０μｍが好ましく、２．０〜２０μｍが特に好ましい。所定の粒子サイズにするには、良く知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことが出来る。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機、水ひなどを必要に応じて用いることができる。分級は乾式、湿式ともに用いることができる。特に本発明においては、粒径１μｍ以下の微細粉をできる限り除くことが好ましい。混入する微細粉は体積分率で３％以下、より好ましくは１％以下である。上記の負極材料粒子から、未反応の原料等を除くために、該粒子を水洗したり、有機溶媒、含水有機溶媒で洗浄したりしてもよい。水や有機溶媒は、適当な塩類でそのｐＨが調節されていてもよい。
【００３２】
本発明で用いられるより好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料としては、リチウム化合物／遷移金属化合物（ここで遷移金属とは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１種）の合計のモル比が０．３〜２．２になるように混合して合成することが好ましい。本発明で用いられるとくに好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料としては、リチウム化合物／遷移金属化合物（ここで遷移金属とは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種）の合計のモル比が０．３〜２．２になるように混合して合成することが好ましい。
本発明で用いられるとくに好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料とは、Ｌｉx ＱＯy （ここでＱは主として、その少なくとも一種がＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｆｅを含む遷移金属）、ｘ＝０．２〜１．２、ｙ＝１．４〜３）であることが好ましい。Ｑとしては遷移金属以外にＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂなどを混合してもよい。混合量は遷移金属に対して０〜３０モル％が好ましい。
【００３３】
本発明で用いられるさらに好ましいリチウム含有金属酸化物正極材料としては、Ｌｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、Ｌｉx ＭｎＯ2 、Ｌｉx Ｃｏa Ｎｉ1-a Ｏ2 、Ｌｉx Ｃｏb Ｖ1-b Ｏz 、Ｌｉx Ｃｏb Ｆｅ1-b Ｏ2 、Ｌｉx Ｍｎ2 Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｃｏ2-c Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｎｉ2-c Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｖ2-c Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｆｅ2-c Ｏ4 （ここでｘ＝０．７〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｃ＝１．６〜１．９６、ｚ＝２．０１〜２．３）があげられる。
本発明で用いられる最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料としては、Ｌｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、Ｌｉx ＭｎＯ2 、Ｌｉx Ｃｏa Ｎｉ1-a Ｏ2 、Ｌｉx Ｍｎ2 Ｏ4 、Ｌｉx Ｃｏb Ｖ1-b Ｏz （ここでｘ＝０．７〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２．０１〜２．３）があげられる。
ここで、上記のｘ値は、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。
【００３４】
本発明で使用出来る導電性の炭素化合物としては、構成された電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。具体例としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、石油コークス、石炭コークス、セルロース類、糖類、メソフェーズピッチ等の高温焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、アスフェルトピッチ、コールタール、活性炭、メソフューズピッチ、ポリアセン等をあげることが出来る。これらの中では、グラファイトやカーボンブラックが好ましい。炭素系以外の導電剤として、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の金属粉類、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物等を単独またはこれらの混合物を必要に応じて含ませることが出来る。導電剤の合剤層への添加量は、負極材料または正極材料に対し６〜５０重量％であることが好ましく、特に６〜３０重量％であることが好ましい。カーボンや黒鉛では、６〜２０重量％であることが特に好ましい。
【００３５】
本発明で用いる電極合剤を保持するための結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーを一種またはこれらの混合物を用いることが出来る。好ましい結着剤としては、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸Ｎａ、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸Ｎａ、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ（メタ）アクリレート、スチレンーマレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルロロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、２ーエチルヘキシルアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルを含有する（メタ）アクリル酸エステル共重合体、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレンーブタジエン共重合体、アクリロニトリルーブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン（ラテックス）あるいはサスペンジョンを挙げることが出来る。特にポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
これらの結着剤は単独または混合して用いることが出来る。その結着剤の添加量は、少ないと電極合剤の保持力・凝集力が弱くまたサイクル性が悪く、多すぎると電極体積が増加し電極単位体積あるいは単位重量あたりの容量が減少し、さらに導電性が低下し、容量は減少する。結着剤の添加量は、特に限定されないが、１〜３０重量％が好ましく、特に２〜１０重量％が好ましい。
【００３６】
本発明の負極合剤または正極合剤ペーストの調整は、水系で行うことが好ましい。
合剤ペーストの調整は、まず活物質および導電剤を混合し、結着剤（樹脂粉体のサスペンジョンまたはエマルジョン（ラテックス）状のもの）および水を加えて混練混合し、引続いて、ミキサー、ホモジナイザー、ディゾルバー、プラネタリミキサー、ペイントシェイカー、サンドミル等の攪拌混合機、分散機で分散して行うことが出来る。
調整された正極活物質や負極活物質の合剤ペーストは、集電体の上に塗布（コート）、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。塗布は種々の方法で行うことが出来るが、例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及びスクイーズ法を挙げることが出来る。ブレード法、ナイフ法及びエクストルージョン法が好ましい。塗布は、０．１〜１００ｍ／分の速度で実施されることが好ましい。この際、合剤ペーストの液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定することにより、良好な塗布層の表面状態を得ることが出来る。その塗布層の厚み、長さや巾は、電池の大きさにより決められるが、塗布層の厚みは、乾燥後圧縮された状態で、１〜２０００μｍが特に好ましい。
【００３７】
ペレットやシートの水分除去のための乾燥又は脱水方法としては、一般に採用されている方法を利用することができ、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風を単独あるいは組み合わせて用いることが出来る。温度は８０〜３５０℃の範囲が好ましく、特に１００〜２５０℃の範囲が好ましい。含水量は、電池全体で２０００ｐｐｍ以下が好ましく、正極合剤、負極合剤や電解液ではそれぞれ５００ｐｐｍ以下にすることが充放電サイクル性の点で好ましい。
【００３８】
シート状の電極合剤の圧縮は、一般に採用されているプレス方法を用いることが出来るが、特に金型プレス法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に限定されないが、１０ｋｇ／ｃｍ2 〜３ｔ／ｃｍ2 が好ましい。カレンダープレス法のプレス速度は、０．１〜５０ｍ／分が好ましい。プレス温度は、室温〜２００℃が好ましい。
【００３９】
本発明で使用できる正極及び負極の支持体即ち集電体は、材質として、正極にはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、負極には銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、形態としては、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。
【００４０】
本発明で使用できるセパレータは、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材質として、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、ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロンの混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形態として微孔性フィルムであるものが好ましい。特に、孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性フィルムが好ましい。
【００４１】
電池の形状はボタン、コイン、シート、シリンダー、角などのいずれにも適用できる。電池は、ペレット、シート状あるいはセパレーターと共に巻回した電極を電池缶に挿入し、缶と電極を電気的に接続し、電解液を注入し封口して形成する。この時、安全弁を封口板として用いることができる。更に電池の安全性を保証するためにＰＴＣ素子を用いるのが好ましい。
【００４２】
本発明で使用できる有底電池外装缶は材質としてニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板（同上）、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合金が好ましい。
【００４３】
該シート状の合剤電極は、巻いたり、折ったりして缶に挿入し、缶とシートを電気的に接続し、電解液を注入し、封口板を用いて電池缶を形成する。このとき、安全弁を封口板として用いることが出来る。安全弁の他、従来から知られている種々の安全素子を備えつけても良い。例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタル、ＰＴＣ素子等が用いられる。また、安全弁のほかに電池缶の内圧上昇の対策として、電池缶に切込を入れる方法、ガスケット亀裂方法あるいは封口板亀裂方法を利用することが出来る。また、充電機に過充電や過放電対策を組み込んだ回路を具備させても良い。
【００４４】
電解液は、全量を１回で注入してもよいが、２段階以上に分けて行うことが好ましい。２段階以上に分けて注入する場合、それぞれの液は同じ組成でも、違う組成（例えば、非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解した溶液を注入した後、前記溶媒より粘度の高い非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解した溶液を注入）でも良い。また、電解液の注入時間の短縮等のために、電池缶を減圧（好ましくは５００〜１ torr 、より好ましくは４００〜１０ torr ）したり、電池缶に遠心力や超音波をかけることを行ってもよいが、いずれの場合も電解液中に溶解させた二酸化炭素を放散させすぎないことが好ましい。特に減圧を利用して注液を行った場合には、先記のような、注液後に二酸化炭素含有ガスと接触させる方法を用いることが好ましい。
【００４５】
缶やリード板は、電気伝導性をもつ金属や合金を用いることが出来る。例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウム等の金属あるいはそれらの合金が用いられる。キャップ、缶、シート、リード板の溶接法は、公知の方法（例、直流又は交流の電気溶接、レーザー溶接、超音波溶接）を用いることが出来る。封口用シール剤は、アスファルト等の従来から知られている化合物や混合物を用いることが出来る。
【００４６】
本発明で使用できるガスケットは、材質として、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、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好ましい。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが好ましい。
【００４７】
本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。
本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／または並列に組み電池パックに収納される。電池パックには正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／または電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニターし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設けても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端子等を外部端子として設けることもできる。また電池パックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱できるように固定しても良い。さらには、電池パックに電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設けても良い。
【００４８】
本発明の電池は様々な機器に使用される。特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、一眼レフカメラ、レンズ付きフィルム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。
【００４９】
【実施例】
以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、実施例８〜１０は、参考例である。
【００５０】
〔正極合剤ペーストの作成例〕
正極活物質；ＬｉＣｏＯ2 （炭酸リチウムと四酸化三コバルトと３：２のモル比で混合したものをアルミナるつぼにいれ、空気中、毎分２℃で７５０℃に昇温し４時間仮焼した後、さらに毎分２℃の速度で９００℃に昇温しその温度で８時間焼成し解砕したもの。中心粒子サイズ５μｍ、洗浄品５０ｇを１００ｍｌの水に分散した時の分散液の電導度は０．６ｍＳ／ｍ、ｐＨは１０．１、窒素吸着法による比表面積は０．４２ｍ2 ／ｇ）を２００ｇとアセチレンブラック１０ｇとを、ホモジナイザーで混合し、続いて結着剤として２−エチルヘキシルアクリレートとアクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物（固形分濃度５０重量％）を８ｇ、濃度２重量％のカルボキシメチルセルロース水溶液を６０ｇを加え混練混合し、さらに水を５０ｇを加え、ホモジナイザーで攪拌混合し、正極合剤ペーストを作成した。
〔負極合剤ペーストの作成例〕
負極活物質Ａ；ＳｎＧｅ0.1 Ｂ0.5 Ｐ0.58Ｍｇ0.1 Ｋ0.1 Ｏ3.35（一酸化錫６．７ｇ、ピロリン酸錫１０．３ｇ、三酸化二硼素１．７ｇ、炭酸カリウム０．７ｇ、酸化マグネシウム０．４ｇ、二酸化ゲルマニウム１．０ｇを乾式混合し、アルミナ製るつぼに入れ、アルゴン雰囲気下１５℃／分で１０００℃まで昇温し、１１００℃で１２時間焼成した後、１０℃／分で室温にまで降温し焼成炉より取り出したものを集め、ジェットミルで粉砕したもの、平均粒径４．５μm、１μm以下の粒子の体積分率が０．１％以下、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法において２θ値で２８°付近に頂点を有するブロードなピークを有する物であり、２θ値で４０°以上７０°以下には結晶性の回折線は見られなかった。）を２００ｇ、導電剤（人造黒鉛）３０ｇとホモジナイザーで混合し、さらに結着剤として濃度２重量％のカルボキシメチルセルロース水溶液５０ｇ、ポリフッ化ビニリデン１０ｇとを加え混合したものと水を３０ｇ加えさらに混練混合し、負極合剤ペーストを作成した。
【００５１】
［正極および負極電極シートの作成］
上記で作成した正極合剤ペーストをブレードコーターで厚さ３０μｍのアルミニウム箔集電体の両面に、塗布量４００ｇ／ｍ2 、圧縮後のシートの厚みが２８０μｍになるように塗布し、乾燥した後、ローラープレス機で圧縮成型し所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作成した。さらにドライボックス（露点；−５０℃以下のの乾燥空気）中で遠赤外線ヒーターにて充分脱水乾燥し、正極シートを作成した。
同様に、負極合剤ペーストを２０μｍの銅箔集電体に塗布し、上記正極シート作成と同様の方法で、塗布量７０ｇ／ｍ2 、圧縮後のシートの厚みが９０μｍである負極シートを作成した。
〔電解液調整例〕
アルゴン雰囲気で、２００ｃｃの細口のポリプロピレン容器に６５．３ｇの炭酸ジエチルをいれ、これに液温が３０℃を越えないように注意しながら、２２．２ｇの炭酸エチレンを少量ずつ溶解した。次に、０．４ｇのＬｉＢＦ4 ，１２．１ｇのＬｉＰＦ6 を液温が３０℃を越えないように注意しながら、それぞれ順番に、上記ポリプロピレン容器に少量ずつ溶解した。得られた電解液は比重１．１３５で無色透明の液体であった。水分は１８ｐｐｍであった。（カールフィシャー水分測定装置で測定）またこのときの二酸化炭素濃度は0.001mol／リットル未満であった。
〔シリンダー電池の作成例〕
正極シート、微孔性ポリプロピレンフィルム製セパレーター、負極シートおよびセパレーターの順に積層し、これを渦巻き状に巻回した。この巻回体を負極端子を兼ねるニッケルメッキを施した鉄製の有底円筒型電池缶に収納した。注液ブース内で指定の電解液を電池缶内に注入し、さらに封口ブース内で正極端子を有する電池蓋をガスケットを介してかしめて封口し、円筒型電池を作成した。
【００５２】
実施例１〜３
上記の電解液に散気管を使用して二酸化炭素を含有する空気と表１に示す所定の気／液比で接触させた。この電解液を使用し、上記の手順に従ってシリンダー電池を作成した。
【００５３】
【００５４】
実施例４
電解液を広口容器に入れ、容器ごと圧力容器内に入れ、圧力容器内に二酸化炭素含有ガス（９９％）を導入して３気圧まで加圧した。圧力容器内を常圧に戻し、電解液を取り出して、上記の手順に従ってシリンダー電池を作成した。
実施例５
電解液を注液した巻回体収納済みの円筒型電池缶を封口する前の状態で二酸化炭素含有ガス（９９％）を流通させたブース内に１０時間放置した後封口し、シリンダー電池を作成した。
実施例６
電解液を注入した巻回体収納済みの円筒型電池缶を封口する前の状態で圧力容器内に入れ、圧力容器内に二酸化炭素含有ガス（９９％）を導入して３気圧まで加圧した。圧力容器内を常圧に戻し、電池缶を取り出して、上記の手順に従ってシリンダー電池を作成した。
実施例７
封口ブース内に二酸化炭素含有ガス（９９％）を流通させて、その中で電池封口を行い、シリンダー電池を作成した。
【００５５】
比較例１
実施例１と同様の方法で、二酸化炭素含有ガスとの接触操作を行わない電解液を使用して通常の方法で注液、封口を行い、シリンダー電池を作成した。
比較例２〜４
酸化物系負極活物質に変え、炭素系活物質（黒鉛粉末）を用い前記負極シートの作成と同様の方法で負極シートを作成し、実施例１から３と同様の操作を行った電解液をそれぞれ使用して円筒型電池を作成した。
比較例５
酸化物系負極活物質に変え、炭素系活物質（黒鉛粉末）を用い前記負極シートの作成と同様の方法で負極シートを作成し、比較例１と同様に二酸化炭素含有ガスとの接触操作を行わない電解液を使用して通常の方法で注液、封口を行い、シリンダー電池を作成した。
実施例８〜１０
負極活物質Ａの１μm 以下の微細粉の体積分率を３％とする以外はＡと同様にして負極活物質Ｂを作り、実施例１〜３と同様な操作と実験を行った。
比較例６
負極活物質Ｂを用い比較例１と同様な実験をおこなった。
【００５６】
上記の方法で作成した電池について、電流密度５ｍＡ／ｃｍ2 、充電終止電圧４．１Ｖ、放電終止電圧２．８Ｖの条件で充放電し、放電容量およびサイクル寿命を求めた。
それぞれの電池の容量（Ｗｈ）の比、およびサイクル性（充放電１回目に対する３００回目容量の割合）を表２に示す。
【００５７】
表２ 実験の結果
実験番号 二酸化炭素導入 負極活物質 初期容量 サイクル性（％）
実施例１ 注液前液 酸化物Ａ １００ ８３
実施例２ 注液前液 酸化物Ａ １０１ ８５
実施例３ 注液前液 酸化物Ａ ９９ ８８
実施例４ 注液前液 酸化物Ａ ９９ ９１
実施例５ 注液後・封口前 酸化物Ａ １００ ８５
実施例６ 注液後・封口前 酸化物Ａ ９８ ８９
実施例７ 封口時 酸化物Ａ ９８ ８８
比較例１ なし 酸化物Ａ １００ ７４
比較例２ 注液前液 炭素系 ８０ ７８
比較例３ 注液前液 炭素系 ８１ ７９
比較例４ 注液前液 炭素系 ８０ ８０
比較例５ なし 炭素系 ７９ ７５
実施例８ 注液前液 酸化物Ｂ １００ ８０
実施例９ 注液前液 酸化物Ｂ １０１ ８３
実施例１０ 注液前液 酸化物Ｂ ９９ ８７
比較例６ なし 酸化物Ｂ １００ ６９
【００５８】
本発明の酸化物系負極活物質を使用した電池は、炭素系負極活物質を使用した電池に対し、容量が大きく、さらに、電解液と二酸化炭素含有ガスとの接触操作を行った電池はサイクル性が向上しており、向上率は炭素系負極活物質を用いたものよりも大きい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のように負極に非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、かつ非水電解液中に二酸化炭素を含有させることにより、優れた充放電特性を有しさらには充放電繰り返しによる放電容量の劣化の少ない非水電解液二次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に使用したシリンダー型電池の断面図を示す。
【符号の説明】
１ 負極端子を兼ねる電池外装缶
２ 電極群
３ 絶縁体
４ 正極リード板
５ ガスケット
６ 電池蓋（正極端子）
６１ 防爆弁体
６２ 電流遮断体
６３ＰＴＣ素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電サイクル特性に優れた高容量非水電解液二次電池に関するものであり、負極材料が主として非晶質カルコゲン化合物及び、または非晶質酸化物である放電容量の大きな非水電解液二次電池の充放電サイクル寿命等の充放電特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解液二次電池用負極材料としては、リチウム金属やリチウム合金が代表的であるが、それらを用いると充放電中にリチウム金属が樹枝状に成長したいわゆるデンドライトが発生し、内部ショートの原因あるいはデンドライト自体の持つ高い活性のため、発火などの危険をはらんでいた。これに対し、リチウムを可逆的に挿入・放出可能な焼成炭素質材料が実用化されるようになってきた。
炭素質材料は、それ自体が導電性を持つので、過充電や急速充電の際に炭素質材料の上にリチウム金属が析出する場合のあること、更に炭素質材料は密度が比較的小さいため、体積当たりの容量が低いという二重の意味で放電容量が制限されるという欠点があった。
【０００３】
近年、平均放電電圧が３〜３．６Ｖ級の高放電電位を持ち、高容量の非水電解液二次電池を達成するものとして、負極材料にＳｎ、Ｖ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒなどの酸化物、及び、それらの複合酸化物を用いることが提案されている（特開平５−１７４８１８号、同６−６０８６７号、同６−２７５２６７号、同６−３２５７６５号、同６−３３８３２４号、ＥＰ−６１５２９６号各公開公報）。これらＳｎ、Ｖ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒなどの酸化物、及び、それらの複合酸化物は、ある種のリチウムを含む遷移金属化合物の正極と組み合わせることにより、平均放電電圧が３〜３．６Ｖ級で放電容量が大きく、又、実用領域でのデンドライト発生がほとんどなく極めて安全性が高い非水電解液二次電池を与えることがわかった。しかし、これらの電池においても、負極材料の取り扱いによっては充放電サイクルが制約を受けるなどの問題があり、電池の安定製造及び、更に充放電サイクル特性を改良することが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、放電容量の大きな非水電解液二次電池の充放電サイクル特性を向上させること、またこのような非水電解液二次電池の安定な製造法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液中に二酸化炭素を０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下含有させることを特徴とする非水電解液二次電池およびその製造法によって達成された。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい形態を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液中に二酸化炭素を０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下含有させることを特徴とする非水電解液二次電池。
（２）該非水電解液に含有される支持塩が、少なくともＬｉＰＦ６及び／又はＬｉＢＦ４であることを特徴とする項（１）に記載の非水電解液二次電池。
（３）該負極材料が、一般式（１）で示されることを特徴とする項（１）又は（２）に記載の非水電解液二次電池。
Ｍ１Ｍ２ｐＭ４ｑＭ６ｒ 一般式（１）
（式中、Ｍ１、Ｍ２は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれる少なくとも一種、Ｍ４はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種、Ｍ６はＯ、Ｓ、Ｔｅから選ばれる少なくとも一種、ｐ、ｑは各々０．００１〜１０、ｒは１．００〜５０の数字を表す。）
（４）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液を該非水二次電池に注液する前にあらかじめ二酸化炭素含有ガスと接触させて、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
（５）該非水電解液に二酸化炭素を含有させる方法が、該非水電解液を該非水二次電池に注液する前に、あらかじめ圧力容器内で加圧された二酸化炭素含有ガスと接触させる方法であることを特徴とする項（４）に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
（６）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ非水電解液を注液後、封口前に電池を二酸化炭素含有ガスと接触させて、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
（７）該非水電解液に二酸化炭素を含有させる方法が、非水電解液を注液後、封口前に電池を圧力容器内で加圧された二酸化炭素含有ガスと接触させる方法であることを特徴とする項（６）に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
（８）リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水二次電池の封口時に、電池内に二酸化炭素含有ガスを封入して、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
【０００８】
電池内に炭酸ガスを封入することは従来より知られている。例えば、特開平７−１７６３２３号公開公報では、リチウム金属やリチウム合金負極の表面に生成する電池反応阻害物である水酸化リチウム皮膜の生成防止に有用であることが記載され、特開平７−２４９４３１号、同６−１４００７７号公開公報等では、電池に発熱などの異常が発生したときに安全弁を確実に開放させるために、炭酸ガスや炭酸ガスを発生する化合物の内蔵が有効であることが記載されている。
本発明者らは、鋭意研究の結果、本発明の非晶質カルコゲン化合物及び、または非晶質酸化物を負極材料に用いた場合の充放電サイクル性のばらつきが、電解液等に二酸化炭素ガスを含ませることによって改善されることを見いだし、上記発明に至った。前述の負極材料を用いた場合サイクル特性がばらつく原因としては、負極材料の微細粉が電解液の分解を促進したり、焼成時の未反応原料が負極材料粒子に沈積してサイクル特性を劣化させることが考えられているが、二酸化炭素ガスの存在がこれらを防止する機構はわかっていない。
【０００９】
本発明において非水電解液に二酸化炭素を含有させることにより非水電解液二次電池の高容量を損なうことなく充放電サイクル特性を向上させることができる。
本発明において非水電解液中に二酸化炭素を含有（溶解）させる方法としては、あらかじめ非水電解液を電池内に注液前に二酸化炭素含有ガスと接触させて含有させる方法、注液後、電池封口前に二酸化炭素含有ガスと接触させて含有させる方法、電池封口時に電池内に二酸化炭素含有ガスを封入し、封口後に電池内で二酸化炭素含有ガスを含有させる方法のいずれでもよく、またこれらを組み合わせて使用することもできる。
【００１０】
あらかじめ非水電解液を二酸化炭素ガスと接触させる方法としては、二酸化炭素含有ガスを散気管などを通して非水電解液中にバッチ式で導入する方法、濡れ壁塔や充てん塔、気泡塔を通して連続的に導入する方法のいずれによることもできる。
また、圧力容器内で加圧した二酸化炭素含有ガスと接触させる方法も効果的である。
【００１１】
注液後、電池封口前に二酸化炭素ガスと接触させる方法としては、電池内の非水電解液中に直接二酸化炭素含有ガスを導入して接触させる方法、電池上部に二酸化炭素含有ガスを導入して電解液液面で二酸化炭素含有ガスを導入して接触させる方法、圧力容器内で加圧二酸化炭素含有ガスと接触させる方法のいずれでもよい。
【００１２】
電池封口時に電池内に二酸化炭素含有ガスを封入する方法としては、二酸化炭素含有ガス雰囲気下で封口することにより達成される。
これらに使用する二酸化炭素含有ガスとしては、純二酸化炭素ガス、二酸化炭素を含む混合ガスのいずれでもよいが、極力水分を含まないものが好ましく、露点-40℃以下であることが好ましく、-50 ℃以下であることが特に好ましい。混合ガスとしては、空気、酸素等との混合ガス、窒素、アルゴン等不活性ガスとの混合ガス等を使用することができる。
非水電解液中に含有させる二酸化炭素の量としては0.005mol／リットル以上0.2mol／リットル以下が好ましく、0.01mol/リットル／以上0.1mol／リットル以下が特に好ましい。電解液中の二酸化炭素の濃度は、ＧＣ法（ガスクロマトグラフィー法）によって測定することができる。二酸化炭素の量は少なすぎると充放電サイクル特性改善への効果が十分でなく、多すぎると電池の使用時に、外気温の上昇により電池内圧上昇などの問題が発生し好ましくない。
【００１３】
電解液は、一般に、溶媒と、その溶媒に溶解する支持塩から構成され、リチウム塩（アニオンとリチウムカチオン）が好ましい。
本発明で使用できる電解液の溶媒 溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ジオキサン、アセトニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、１，３−プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒を挙げることができ、これらの一種または二種以上を混合して使用する。なかでは、カーボネート系の溶媒が好ましく、環状カーボネート及び／または非環状カーボネートを含ませたものが好ましい。環状カーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートをが好ましい。また、非環状カーボネートとしたは、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートを含ませることが好ましい。
【００１４】
本発明で使用出来るこれらの溶媒に溶解するリチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣＦ3 ＣＯ2 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＢ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウムなどのＬｉ塩を上げることが出来、これらの一種または二種以上を混合して使用することができる。なかでもＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 の一種または二種以上を混合して溶解したものが好ましい。ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 の一種または二種とＬｉＰＦ6 を混合したものが特に好ましい。
支持塩の濃度は、特に限定されないが、電解液１リットル当たり０．２〜３モルが好ましい。
本発明で使用できる電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネートあるいはジエチルカーボネートを適宜混合した電解液にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4および／あるいはＬｉＰＦ6 を含む電解液が好ましい。特にプロピレンカーボネートあるいはエチレンカーボネートと１、２−ジメトキシエタン及び／あるいはジエチルカーボネートとの混合溶媒にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 および／あるいはＬｉＰＦ6 を含む電解液が好ましく、特に、少なくともエチレンカーボネートとＬｉＰＦ6 を含むものが好ましい。
これら電解液を電池内に添加する量は、特に限定されないが、正極活物質や負極材料の量や電池のサイズによって必要量用いることができる。
【００１５】
以下、本発明の非水電解液二次電池を作るための他の材料と製造方法について詳述する。本発明の非水電解液二次電池に用いられる正・負極は、正極合剤あるいは負極合剤を集電体上に塗設して作ることが出来る。正極あるいは負極合剤には、それぞれ正極活物質あるいは負極材料のほか、それぞれに導電剤、結着剤、分散剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤を含むことができる。
【００１６】
本発明で用いられる負極材料は、電池組み込み時に主として非晶質であることが好ましい。ここで言う主として非晶質とはＣｕＫα線を用いたＸ線回折法で２θ値で２０°から４０°に頂点を有するブロードな散乱帯を有する物であり、結晶性の回折線を有してもよい。好ましくは２θ値で４０°以上７０°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、２θ値で２０°以上４０°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の５００倍以下であることが好ましく、さらに好ましくは１００倍以下であり、特に好ましくは５倍以下であり、最も好ましくは 結晶性の回折線を有さないことである。
【００１７】
本発明で用いられる負極材料は下記一般式（１）で表されることが好ましい。
Ｍ1 Ｍ2pＭ4qＭ6r 一般式（１）
式中、Ｍ1 、Ｍ2 は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂ、Ａｌであり、特に好ましくはＳｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂ、Ａｌである。Ｍ4 はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＫ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａで、特に好ましくはＣｓ、Ｍｇである。Ｍ6 はＯ、Ｓ、Ｔｅから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＯ、Ｓであり、特に好ましくはＯである。p 、q は各々０．００１〜１０であり、好ましくは０．０１〜５であり、特に好ましくは０．０１〜２である。rは１．００〜５０であり、好ましくは１．００〜２６であり、特に好ましくは１．０２〜６である。Ｍ1 、Ｍ2 の価数は特に限定されることはなく、単独価数であっても、各価数の混合物であっても良い。またＭ1 、Ｍ2 、Ｍ4 の比はＭ2 およびＭ4 がＭ1 に対して０．００１〜１０モル当量の範囲において連続的に変化させることができ、それに応じＭ6 の量（一般式（１）において、r の値）も連続的に変化する。
【００１８】
上記に挙げた化合物の中でも、本発明においてはＭ1 がＳｎである場合が好ましく、一般式（２）で表される。
ＳｎＭ3pＭ5qＭ7r 一般式（２）
式中、Ｍ3 はＳi 、Ｇe 、Ｐb 、Ｐ、Ｂ、Ａｌから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＳi 、Ｇe 、Ｐ、Ｂ、Ａｌであり、特に好ましくはＳi 、Ｐ、Ｂ、Ａｌである。Ｍ5 はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＣｓ、Ｍｇで、特に好ましくはＭｇである。Ｍ7 はＯ、Ｓから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＯである。p 、q は各々０．００１〜１０であり、好ましくは０．０１〜５であり、さらに好ましくは０．０１〜１．５であり、特に好ましくは０．７〜１．５である。r は１．００〜５０であり、好ましくは１．００〜２６であり、特に好ましくは１．０２〜６である。
【００１９】
本発明の負極材料の例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｏ3.65、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｎａ0.2 Ｏ3.7 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.3 Ｐ0.5 Ｒｂ0.2 Ｏ3.4 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.1 Ｏ3.65、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｇｅ0.05Ｏ3.85、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｍｇ0.1 Ｇｅ0.02Ｏ3.83、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｏ3.2 、ＳｎＡｌ0.3 Ｂ0.5 Ｐ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＡｌ0.3 Ｂ0.5 Ｐ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.3 Ｂａ0.08Ｍｇ0.08Ｏ3.26、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.08Ｏ3.28、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｏ3.6 、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｏ3.7 。
【００２０】
ＳｎＡｌ0.5 Ｂ0.4 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.65、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｌｉ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.05、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.05、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.03、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.05Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.03、
ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.65、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.03、
ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.1 Ｏ3.05、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3 、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.06Ｏ3.07、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.14Ｏ3.03、
ＳｎＰＢａ0.08Ｏ3.58、ＳｎＰＫ0.1 Ｏ3.55、ＳｎＰＫ0.05Ｍｇ0.05Ｏ3.58、ＳｎＰＣｓ0.1 Ｏ3.55、ＳｎＰＢａ0.08Ｆ0.08Ｏ3.54、ＳｎＰＫ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.55、ＳｎＰＫ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.53、ＳｎＰＣｓ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.55、ＳｎＰＣｓ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.53。
【００２１】
Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｂａ0.08Ｆ0.08Ｏ3.54、
Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｌｉ0.1 Ｋ0.1 Ｂａ0.1 Ｆ0.1 Ｏ3.65、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.08Ｏ3.34、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 ＰＣｓ0.05Ｏ4.23、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 ＰＫ0.05Ｏ4.23、Ｓｎ1.2 Ａｌ0.5 Ｂ0.3 Ｐ0.4 Ｃｓ0.2 Ｏ3.5 、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｂａ0.08Ｏ3.68、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｂａ0.08Ｆ0.08Ｏ3.64、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｐ0.6 Ｍｇ0.04Ｂａ0.04Ｏ3.68、
Ｓｎ1.2 Ａｌ0.4 Ｂ0.3 Ｐ0.5 Ｂａ0.08Ｏ3.58、
Ｓｎ1.3 Ａｌ0.3 Ｂ0.3 Ｐ0.4 Ｎａ0.2 Ｏ3.3 、
Ｓｎ1.3 Ａｌ0.2 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.2 Ｏ3.4 、
Ｓｎ1.3 Ａｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.2 Ｏ3.6 、Ｓｎ1.4 Ａｌ0.4 ＰＫ0.2 Ｏ4.6 、Ｓｎ1.4 Ａｌ0.2 Ｂａ0.1 ＰＫ0.2 Ｏ4.45、Ｓｎ1.4 Ａｌ0.2 Ｂａ0.2 ＰＫ0.2 Ｏ4.6 、
Ｓｎ1.4 Ａｌ0.4 Ｂａ0.2 ＰＫ0.2 Ｂａ0.1 Ｆ0.2 Ｏ4.9 、
Ｓｎ1.4 Ａｌ0.4 ＰＫ0.3 Ｏ4.65、Ｓｎ1.5 Ａｌ0.2 ＰＫ0.2 Ｏ4.4 、Ｓｎ1.5 Ａｌ0.4 ＰＫ0.1 Ｏ4.65、
Ｓｎ1.5 Ａｌ0.4 ＰＣｓ0.05Ｏ4.63、
Ｓｎ1.5 Ａｌ0.4 ＰＣｓ0.05Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ4.63。
【００２２】
ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.1 Ｂ0.2 Ｐ0.1 Ｃａ0.4 Ｏ3.1 、ＳｎＳｉ0.4 Ａｌ0.2 Ｂ0.4 Ｏ2.7 、ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.2 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｍｇ0.1 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｂ0.2 Ｏ2.8 、
ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.2 Ｏ3.55、ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.5 Ｏ4.30、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.3 Ｏ3.25、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｂａ0.2 Ｏ2.95、
ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｃａ0.2 Ｏ2.95、
ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｍｇ0.1 Ｏ3.2 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.3 Ｐ0.1 Ｏ3.05、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｍｇ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｃａ0.2 Ｏ2.7 、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.2 Ｐ0.2 Ｏ3 、ＳｎＳｉ0.6 Ｂ0.2 Ｐ0.2 Ｏ3 、ＳｎＳｉ0.8 Ａｌ0.2 Ｏ2.9 、ＳｎＳｉ0.8 Ａｌ0.3 Ｂ0.2 Ｐ0.2 Ｏ3.85、
ＳｎＳｉ0.8 Ｂ0.2 Ｏ2.9 、ＳｎＳｉ0.8 Ｂａ0.2 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.8 Ｍｇ0.2 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.8 Ｃａ0.2 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.8 Ｐ0.2 Ｏ3.1 。
【００２３】
Ｓｎ0.9 Ｍｎ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.1 Ｒｂ0.1 Ｏ2.95、
Ｓｎ0.9 Ｆｅ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.1 Ｒｂ0.1 Ｏ2.95、
Ｓｎ0.8 Ｐｂ0.2 Ｃａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.3 Ｇｅ0.7 Ｂａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.9 Ｍｎ0.1 Ｍｇ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.2 Ｍｎ0.8 Ｍｇ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.7 Ｐｂ0.3 Ｃａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.2 Ｇｅ0.8 Ｂａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35
【００２４】
上記焼成されて得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の重量差から算出できる。
本発明の負極材料への軽金属挿入量は、その軽金属の析出電位に近似するまででよいが、例えば、負極材料当たり５０〜７００モル％が好ましいが、特に、１００〜６００モル％が好ましい。その放出量は挿入量に対して多いほど好ましい。軽金属の挿入方法は、電気化学的、化学的、熱的方法が好ましい。電気化学的方法は、正極活物質に含まれる軽金属を電気化学的に挿入する方法や軽金属あるいはその合金から直接電気化学的に挿入する方法が好ましい。化学的方法は、軽金属との混合、接触あるいは、有機金属、例えば、ブチルリチウム等と反応させる方法がある。電気化学的方法、化学的方法が好ましい。該軽金属はリチウムあるいはリチウムイオンが特に好ましい。
【００２５】
本発明においては、以上示したような一般式（１）、（２）で示される化合物を主として負極材料として用いることにより、より充放電サイクル特性の優れた、かつ高い放電電圧、高容量で安全性が高く、高電流特性が優れた非水電解液二次電池を得ることができる。本発明において、特に優れた効果を得ることができるのはＳｎを含有し且つＳｎの価数が２価で存在する化合物を負極材料として用いることである。Ｓｎの価数は化学滴定操作によって求めることができる。例えばPhysics and Chemistry of Glasses Vol.8 No.4 (1967)の１６５頁に記載の方法で分析することができる。また、Ｓｎの固体核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定によるナイトシフトから決定することも可能である。例えば、幅広測定において金属Ｓｎ（０価のＳｎ）はＳｎ（ＣＨ3 ）4 に対して７０００ｐｐｍ付近と極端に低磁場にピークが出現するのに対し、ＳｎＯ（＝２価）では１００ｐｐｍ付近、ＳｎＯ2 （＝４価）では−６００ｐｐｍ付近に出現する。このように同じ配位子を有する場合ナイトシフトが中心金属であるＳｎの価数に大きく依存するので、11 ９ Ｓｎ−ＮＭＲ測定で求められたピーク位置で価数の決定が可能となる。
【００２６】
本発明の負極材料に各種化合物を含ませることができる。例えば、遷移金属（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、ランタノイド系金属、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ）や周期表１７族元素（Ｆ、Ｃｌ）を含ませることができる。また電子伝導性をあげる各種化合物（例えば、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｎｂの化合物）のドーパントを含んでもよい。添加する化合物の量は０〜２０モル％が好ましい。
【００２７】
本発明における一般式（１）（２）で示される酸化物を主体とする複合酸化物の合成法は焼成法、溶液法いずれの方法も採用することができる。
例えば焼成法について詳細に説明するとＭ1 化合物、Ｍ2 化合物とＭ4 化合物（Ｍ1 、Ｍ2 は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｍ4 はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合し、焼成せしめればよい。Ｓｎ化合物としてはたとえばＳｎＯ、ＳｎＯ2 、Ｓｎ2 Ｏ3 、Ｓｎ3 Ｏ4 、Ｓｎ7 Ｏ13・Ｈ2 Ｏ、Ｓｎ8 Ｏ15、水酸化第一錫、オキシ水酸化第二錫、亜錫酸、蓚酸第一錫、燐酸第一錫、オルト錫酸、メタ錫酸、パラ錫酸、弗化第一錫、弗化第二錫、塩化第一錫、塩化第二錫、ピロリン酸第一錫、リン化錫、硫化第一錫、硫化第二錫、等を挙げることができる。
Ｓｉ化合物としてはたとえばＳｉＯ2 、ＳｉＯ、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン等の有機珪素化合物、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、トリクロロハイドロシラン等のハイドロシラン化合物を挙げることができる。
Ｇｅ化合物としてはたとえばＧｅＯ2 、ＧｅＯ、ゲルマニウムテトラメトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド等のアルコキシゲルマニウム化合物等を挙げることができる。
【００２８】
Ｐｂ化合物としてはたとえばＰｂＯ2 、ＰｂＯ、Ｐｂ2 Ｏ3 、Ｐｂ3 Ｏ4 、硝酸鉛、炭酸鉛、蟻酸鉛、酢酸鉛、四酢酸鉛、酒石酸鉛、鉛ジエトキシド、鉛ジ（イソプロポキシド）等を挙げることができる。
Ｐ化合物としてはたとえば五酸化リン、オキシ塩化リン、五塩化リン、三塩化リン、三臭化リン、トリメチルリン酸、トリエチルリン酸、トリプロピルリン酸、ピロリン酸第一錫、リン酸ホウ素等を挙げることができる。
Ｂ化合物としてはたとえば三二酸化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、炭化ホウ素、ほう酸、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリプロピル、ほう酸トリブチル、リン化ホウ素、リン酸ホウ素等を挙げることができる。
Ａｌ化合物としてはたとえば酸化アルミニウム（α−アルミナ、β−アルミナ）、ケイ酸アルミニウム、アルミニウムトリ−ｉｓｏ−プロポキシド、亜テルル酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ホウ化アルミニウム、リン化アルミニウム、リン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ほう酸アルミニウム、硫化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ホウ化アルミニウム等を挙げることができる。
Ｓｂ化合物としてはたとえば三酸化二アンチモン、トリフェニルアンチモン等を挙げることができる。
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ化合物としては、各々の酸化塩、水酸化塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、アルミニウム化合物等を挙げることができる。
【００２９】
焼成条件としては、昇温速度として昇温速度毎分４℃以上２０００℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは６℃以上２０００℃以下である。とくに好ましくは１０℃以上２０００℃以下であり、かつ焼成温度としては２５０℃以上１５００℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは３５０℃以上１５００℃以下であり、とくに好ましくは５００℃以上１５００℃以下であり、かつ焼成時間としては０．０１時間以上１００時間以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５時間以上７０時間以下であり、とくに好ましくは１時間以上２０時間以下であり、かつ降温速度としては毎分２℃以上１０7 ℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは４℃以上１０7 ℃以下であり、とくに好ましくは６℃以上１０7 ℃以下であり、特に好ましくは１０℃以上１０7 ℃以下である。
本発明における昇温速度とは「焼成温度（℃表示）の５０％」から「焼成温度（℃表示）の８０％」に達するまでの温度上昇の平均速度であり、本発明における降温速度とは「焼成温度（℃表示）の８０％」から「焼成温度（℃表示）の５０％」に達するまでの温度降下の平均速度である。
【００３０】
降温は焼成炉中で冷却してもよくまた焼成炉外に取り出して、例えば水中に投入して冷却してもよい。またセラミックスプロセッシング（技報堂出版 １９８７）２１７頁記載のｇｕｎ法・Ｈａｍｍｅｒ−Ａｎｖｉｌ法・ｓｌａｐ法・ガスアトマイズ法・プラズマスプレー法・遠心急冷法・ｍｅｌｔ ｄｒａｇ法などの超急冷法を用いることもできる。またニューガラスハンドブック（丸善 １９９１）１７２頁記載の単ローラー法、双ローラ法を用いて冷却してもよい。焼成中に溶融する材料の場合には、焼成中に原料を供給しつつ焼成物を連続的に取り出してもよい。焼成中に溶融する材料の場合には融液を攪拌することが好ましい。焼成ガス雰囲気は好ましくは酸素含有率が５体積％以下の雰囲気であり、さらに好ましくは不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとしては例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン等が挙げられる。
【００３１】
本発明で用いられる一般式（１）（２）で示される化合物の平均粒子サイズは、１．０〜３０μｍが好ましく、２．０〜２０μｍが特に好ましい。所定の粒子サイズにするには、良く知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことが出来る。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機、水ひなどを必要に応じて用いることができる。分級は乾式、湿式ともに用いることができる。特に本発明においては、粒径１μｍ以下の微細粉をできる限り除くことが好ましい。混入する微細粉は体積分率で３％以下、より好ましくは１％以下である。上記の負極材料粒子から、未反応の原料等を除くために、該粒子を水洗したり、有機溶媒、含水有機溶媒で洗浄したりしてもよい。水や有機溶媒は、適当な塩類でそのｐＨが調節されていてもよい。
【００３２】
本発明で用いられるより好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料としては、リチウム化合物／遷移金属化合物（ここで遷移金属とは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１種）の合計のモル比が０．３〜２．２になるように混合して合成することが好ましい。本発明で用いられるとくに好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料としては、リチウム化合物／遷移金属化合物（ここで遷移金属とは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種）の合計のモル比が０．３〜２．２になるように混合して合成することが好ましい。
本発明で用いられるとくに好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料とは、Ｌｉx ＱＯy （ここでＱは主として、その少なくとも一種がＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｆｅを含む遷移金属）、ｘ＝０．２〜１．２、ｙ＝１．４〜３）であることが好ましい。Ｑとしては遷移金属以外にＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂなどを混合してもよい。混合量は遷移金属に対して０〜３０モル％が好ましい。
【００３３】
本発明で用いられるさらに好ましいリチウム含有金属酸化物正極材料としては、Ｌｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、Ｌｉx ＭｎＯ2 、Ｌｉx Ｃｏa Ｎｉ1-a Ｏ2 、Ｌｉx Ｃｏb Ｖ1-b Ｏz 、Ｌｉx Ｃｏb Ｆｅ1-b Ｏ2 、Ｌｉx Ｍｎ2 Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｃｏ2-c Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｎｉ2-c Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｖ2-c Ｏ4 、Ｌｉx Ｍｎc Ｆｅ2-c Ｏ4 （ここでｘ＝０．７〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｃ＝１．６〜１．９６、ｚ＝２．０１〜２．３）があげられる。
本発明で用いられる最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極材料としては、Ｌｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、Ｌｉx ＭｎＯ2 、Ｌｉx Ｃｏa Ｎｉ1-a Ｏ2 、Ｌｉx Ｍｎ2 Ｏ4 、Ｌｉx Ｃｏb Ｖ1-b Ｏz （ここでｘ＝０．７〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２．０１〜２．３）があげられる。
ここで、上記のｘ値は、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。
【００３４】
本発明で使用出来る導電性の炭素化合物としては、構成された電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。具体例としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、石油コークス、石炭コークス、セルロース類、糖類、メソフェーズピッチ等の高温焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、アスフェルトピッチ、コールタール、活性炭、メソフューズピッチ、ポリアセン等をあげることが出来る。これらの中では、グラファイトやカーボンブラックが好ましい。炭素系以外の導電剤として、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の金属粉類、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物等を単独またはこれらの混合物を必要に応じて含ませることが出来る。導電剤の合剤層への添加量は、負極材料または正極材料に対し６〜５０重量％であることが好ましく、特に６〜３０重量％であることが好ましい。カーボンや黒鉛では、６〜２０重量％であることが特に好ましい。
【００３５】
本発明で用いる電極合剤を保持するための結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーを一種またはこれらの混合物を用いることが出来る。好ましい結着剤としては、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸Ｎａ、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸Ｎａ、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ（メタ）アクリレート、スチレンーマレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルロロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、２ーエチルヘキシルアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルを含有する（メタ）アクリル酸エステル共重合体、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレンーブタジエン共重合体、アクリロニトリルーブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン（ラテックス）あるいはサスペンジョンを挙げることが出来る。特にポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
これらの結着剤は単独または混合して用いることが出来る。その結着剤の添加量は、少ないと電極合剤の保持力・凝集力が弱くまたサイクル性が悪く、多すぎると電極体積が増加し電極単位体積あるいは単位重量あたりの容量が減少し、さらに導電性が低下し、容量は減少する。結着剤の添加量は、特に限定されないが、１〜３０重量％が好ましく、特に２〜１０重量％が好ましい。
【００３６】
本発明の負極合剤または正極合剤ペーストの調整は、水系で行うことが好ましい。
合剤ペーストの調整は、まず活物質および導電剤を混合し、結着剤（樹脂粉体のサスペンジョンまたはエマルジョン（ラテックス）状のもの）および水を加えて混練混合し、引続いて、ミキサー、ホモジナイザー、ディゾルバー、プラネタリミキサー、ペイントシェイカー、サンドミル等の攪拌混合機、分散機で分散して行うことが出来る。
調整された正極活物質や負極活物質の合剤ペーストは、集電体の上に塗布（コート）、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。塗布は種々の方法で行うことが出来るが、例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及びスクイーズ法を挙げることが出来る。ブレード法、ナイフ法及びエクストルージョン法が好ましい。塗布は、０．１〜１００ｍ／分の速度で実施されることが好ましい。この際、合剤ペーストの液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定することにより、良好な塗布層の表面状態を得ることが出来る。その塗布層の厚み、長さや巾は、電池の大きさにより決められるが、塗布層の厚みは、乾燥後圧縮された状態で、１〜２０００μｍが特に好ましい。
【００３７】
ペレットやシートの水分除去のための乾燥又は脱水方法としては、一般に採用されている方法を利用することができ、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風を単独あるいは組み合わせて用いることが出来る。温度は８０〜３５０℃の範囲が好ましく、特に１００〜２５０℃の範囲が好ましい。含水量は、電池全体で２０００ｐｐｍ以下が好ましく、正極合剤、負極合剤や電解液ではそれぞれ５００ｐｐｍ以下にすることが充放電サイクル性の点で好ましい。
【００３８】
シート状の電極合剤の圧縮は、一般に採用されているプレス方法を用いることが出来るが、特に金型プレス法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に限定されないが、１０ｋｇ／ｃｍ2 〜３ｔ／ｃｍ2 が好ましい。カレンダープレス法のプレス速度は、０．１〜５０ｍ／分が好ましい。プレス温度は、室温〜２００℃が好ましい。
【００３９】
本発明で使用できる正極及び負極の支持体即ち集電体は、材質として、正極にはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、負極には銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、形態としては、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。
【００４０】
本発明で使用できるセパレータは、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材質として、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、ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロンの混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形態として微孔性フィルムであるものが好ましい。特に、孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性フィルムが好ましい。
【００４１】
電池の形状はボタン、コイン、シート、シリンダー、角などのいずれにも適用できる。電池は、ペレット、シート状あるいはセパレーターと共に巻回した電極を電池缶に挿入し、缶と電極を電気的に接続し、電解液を注入し封口して形成する。この時、安全弁を封口板として用いることができる。更に電池の安全性を保証するためにＰＴＣ素子を用いるのが好ましい。
【００４２】
本発明で使用できる有底電池外装缶は材質としてニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板（同上）、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合金が好ましい。
【００４３】
該シート状の合剤電極は、巻いたり、折ったりして缶に挿入し、缶とシートを電気的に接続し、電解液を注入し、封口板を用いて電池缶を形成する。このとき、安全弁を封口板として用いることが出来る。安全弁の他、従来から知られている種々の安全素子を備えつけても良い。例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタル、ＰＴＣ素子等が用いられる。また、安全弁のほかに電池缶の内圧上昇の対策として、電池缶に切込を入れる方法、ガスケット亀裂方法あるいは封口板亀裂方法を利用することが出来る。また、充電機に過充電や過放電対策を組み込んだ回路を具備させても良い。
【００４４】
電解液は、全量を１回で注入してもよいが、２段階以上に分けて行うことが好ましい。２段階以上に分けて注入する場合、それぞれの液は同じ組成でも、違う組成（例えば、非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解した溶液を注入した後、前記溶媒より粘度の高い非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解した溶液を注入）でも良い。また、電解液の注入時間の短縮等のために、電池缶を減圧（好ましくは５００〜１ torr 、より好ましくは４００〜１０ torr ）したり、電池缶に遠心力や超音波をかけることを行ってもよいが、いずれの場合も電解液中に溶解させた二酸化炭素を放散させすぎないことが好ましい。特に減圧を利用して注液を行った場合には、先記のような、注液後に二酸化炭素含有ガスと接触させる方法を用いることが好ましい。
【００４５】
缶やリード板は、電気伝導性をもつ金属や合金を用いることが出来る。例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウム等の金属あるいはそれらの合金が用いられる。キャップ、缶、シート、リード板の溶接法は、公知の方法（例、直流又は交流の電気溶接、レーザー溶接、超音波溶接）を用いることが出来る。封口用シール剤は、アスファルト等の従来から知られている化合物や混合物を用いることが出来る。
【００４６】
本発明で使用できるガスケットは、材質として、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、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好ましい。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが好ましい。
【００４７】
本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。
本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／または並列に組み電池パックに収納される。電池パックには正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／または電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニターし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設けても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端子等を外部端子として設けることもできる。また電池パックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱できるように固定しても良い。さらには、電池パックに電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設けても良い。
【００４８】
本発明の電池は様々な機器に使用される。特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、一眼レフカメラ、レンズ付きフィルム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。
【００４９】
【実施例】
以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、実施例８〜１０は、参考例である。
【００５０】
〔正極合剤ペーストの作成例〕
正極活物質；ＬｉＣｏＯ2 （炭酸リチウムと四酸化三コバルトと３：２のモル比で混合したものをアルミナるつぼにいれ、空気中、毎分２℃で７５０℃に昇温し４時間仮焼した後、さらに毎分２℃の速度で９００℃に昇温しその温度で８時間焼成し解砕したもの。中心粒子サイズ５μｍ、洗浄品５０ｇを１００ｍｌの水に分散した時の分散液の電導度は０．６ｍＳ／ｍ、ｐＨは１０．１、窒素吸着法による比表面積は０．４２ｍ2 ／ｇ）を２００ｇとアセチレンブラック１０ｇとを、ホモジナイザーで混合し、続いて結着剤として２−エチルヘキシルアクリレートとアクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物（固形分濃度５０重量％）を８ｇ、濃度２重量％のカルボキシメチルセルロース水溶液を６０ｇを加え混練混合し、さらに水を５０ｇを加え、ホモジナイザーで攪拌混合し、正極合剤ペーストを作成した。
〔負極合剤ペーストの作成例〕
負極活物質Ａ；ＳｎＧｅ0.1 Ｂ0.5 Ｐ0.58Ｍｇ0.1 Ｋ0.1 Ｏ3.35（一酸化錫６．７ｇ、ピロリン酸錫１０．３ｇ、三酸化二硼素１．７ｇ、炭酸カリウム０．７ｇ、酸化マグネシウム０．４ｇ、二酸化ゲルマニウム１．０ｇを乾式混合し、アルミナ製るつぼに入れ、アルゴン雰囲気下１５℃／分で１０００℃まで昇温し、１１００℃で１２時間焼成した後、１０℃／分で室温にまで降温し焼成炉より取り出したものを集め、ジェットミルで粉砕したもの、平均粒径４．５μm、１μm以下の粒子の体積分率が０．１％以下、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法において２θ値で２８°付近に頂点を有するブロードなピークを有する物であり、２θ値で４０°以上７０°以下には結晶性の回折線は見られなかった。）を２００ｇ、導電剤（人造黒鉛）３０ｇとホモジナイザーで混合し、さらに結着剤として濃度２重量％のカルボキシメチルセルロース水溶液５０ｇ、ポリフッ化ビニリデン１０ｇとを加え混合したものと水を３０ｇ加えさらに混練混合し、負極合剤ペーストを作成した。
【００５１】
［正極および負極電極シートの作成］
上記で作成した正極合剤ペーストをブレードコーターで厚さ３０μｍのアルミニウム箔集電体の両面に、塗布量４００ｇ／ｍ2 、圧縮後のシートの厚みが２８０μｍになるように塗布し、乾燥した後、ローラープレス機で圧縮成型し所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作成した。さらにドライボックス（露点；−５０℃以下のの乾燥空気）中で遠赤外線ヒーターにて充分脱水乾燥し、正極シートを作成した。
同様に、負極合剤ペーストを２０μｍの銅箔集電体に塗布し、上記正極シート作成と同様の方法で、塗布量７０ｇ／ｍ2 、圧縮後のシートの厚みが９０μｍである負極シートを作成した。
〔電解液調整例〕
アルゴン雰囲気で、２００ｃｃの細口のポリプロピレン容器に６５．３ｇの炭酸ジエチルをいれ、これに液温が３０℃を越えないように注意しながら、２２．２ｇの炭酸エチレンを少量ずつ溶解した。次に、０．４ｇのＬｉＢＦ4 ，１２．１ｇのＬｉＰＦ6 を液温が３０℃を越えないように注意しながら、それぞれ順番に、上記ポリプロピレン容器に少量ずつ溶解した。得られた電解液は比重１．１３５で無色透明の液体であった。水分は１８ｐｐｍであった。（カールフィシャー水分測定装置で測定）またこのときの二酸化炭素濃度は0.001mol／リットル未満であった。
〔シリンダー電池の作成例〕
正極シート、微孔性ポリプロピレンフィルム製セパレーター、負極シートおよびセパレーターの順に積層し、これを渦巻き状に巻回した。この巻回体を負極端子を兼ねるニッケルメッキを施した鉄製の有底円筒型電池缶に収納した。注液ブース内で指定の電解液を電池缶内に注入し、さらに封口ブース内で正極端子を有する電池蓋をガスケットを介してかしめて封口し、円筒型電池を作成した。
【００５２】
実施例１〜３
上記の電解液に散気管を使用して二酸化炭素を含有する空気と表１に示す所定の気／液比で接触させた。この電解液を使用し、上記の手順に従ってシリンダー電池を作成した。
【００５３】
実施例４
電解液を広口容器に入れ、容器ごと圧力容器内に入れ、圧力容器内に二酸化炭素含有ガス（９９％）を導入して３気圧まで加圧した。圧力容器内を常圧に戻し、電解液を取り出して、上記の手順に従ってシリンダー電池を作成した。
実施例５
電解液を注液した巻回体収納済みの円筒型電池缶を封口する前の状態で二酸化炭素含有ガス（９９％）を流通させたブース内に１０時間放置した後封口し、シリンダー電池を作成した。
実施例６
電解液を注入した巻回体収納済みの円筒型電池缶を封口する前の状態で圧力容器内に入れ、圧力容器内に二酸化炭素含有ガス（９９％）を導入して３気圧まで加圧した。圧力容器内を常圧に戻し、電池缶を取り出して、上記の手順に従ってシリンダー電池を作成した。
実施例７
封口ブース内に二酸化炭素含有ガス（９９％）を流通させて、その中で電池封口を行い、シリンダー電池を作成した。
【００５５】
比較例１
実施例１と同様の方法で、二酸化炭素含有ガスとの接触操作を行わない電解液を使用して通常の方法で注液、封口を行い、シリンダー電池を作成した。
比較例２〜４
酸化物系負極活物質に変え、炭素系活物質（黒鉛粉末）を用い前記負極シートの作成と同様の方法で負極シートを作成し、実施例１から３と同様の操作を行った電解液をそれぞれ使用して円筒型電池を作成した。
比較例５
酸化物系負極活物質に変え、炭素系活物質（黒鉛粉末）を用い前記負極シートの作成と同様の方法で負極シートを作成し、比較例１と同様に二酸化炭素含有ガスとの接触操作を行わない電解液を使用して通常の方法で注液、封口を行い、シリンダー電池を作成した。
実施例８〜１０
負極活物質Ａの１μm 以下の微細粉の体積分率を３％とする以外はＡと同様にして負極活物質Ｂを作り、実施例１〜３と同様な操作と実験を行った。
比較例６
負極活物質Ｂを用い比較例１と同様な実験をおこなった。
【００５６】
上記の方法で作成した電池について、電流密度５ｍＡ／ｃｍ2 、充電終止電圧４．１Ｖ、放電終止電圧２．８Ｖの条件で充放電し、放電容量およびサイクル寿命を求めた。
それぞれの電池の容量（Ｗｈ）の比、およびサイクル性（充放電１回目に対する３００回目容量の割合）を表２に示す。
【００５７】
表２ 実験の結果
実験番号 二酸化炭素導入 負極活物質 初期容量 サイクル性（％）
実施例１ 注液前液 酸化物Ａ １００ ８３
実施例２ 注液前液 酸化物Ａ １０１ ８５
実施例３ 注液前液 酸化物Ａ ９９ ８８
実施例４ 注液前液 酸化物Ａ ９９ ９１
実施例５ 注液後・封口前 酸化物Ａ １００ ８５
実施例６ 注液後・封口前 酸化物Ａ ９８ ８９
実施例７ 封口時 酸化物Ａ ９８ ８８
比較例１ なし 酸化物Ａ １００ ７４
比較例２ 注液前液 炭素系 ８０ ７８
比較例３ 注液前液 炭素系 ８１ ７９
比較例４ 注液前液 炭素系 ８０ ８０
比較例５ なし 炭素系 ７９ ７５
実施例８ 注液前液 酸化物Ｂ １００ ８０
実施例９ 注液前液 酸化物Ｂ １０１ ８３
実施例１０ 注液前液 酸化物Ｂ ９９ ８７
比較例６ なし 酸化物Ｂ １００ ６９
【００５８】
本発明の酸化物系負極活物質を使用した電池は、炭素系負極活物質を使用した電池に対し、容量が大きく、さらに、電解液と二酸化炭素含有ガスとの接触操作を行った電池はサイクル性が向上しており、向上率は炭素系負極活物質を用いたものよりも大きい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のように負極に非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、かつ非水電解液中に二酸化炭素を含有させることにより、優れた充放電特性を有しさらには充放電繰り返しによる放電容量の劣化の少ない非水電解液二次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に使用したシリンダー型電池の断面図を示す。
【符号の説明】
１ 負極端子を兼ねる電池外装缶
２ 電極群
３ 絶縁体
４ 正極リード板
５ ガスケット
６ 電池蓋（正極端子）
６１ 防爆弁体
６２ 電流遮断体
６３ＰＴＣ素子
Claims (8)
- リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液中に二酸化炭素を０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下含有させることを特徴とする非水電解液二次電池。
- 該非水電解液に含有される支持塩が、少なくともＬｉＰＦ６及び／又はＬｉＢＦ４であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
- 該負極材料が、一般式（１）で示されることを特徴とする請求項１又は２に記載の非水電解液二次電池。
Ｍ１Ｍ２ｐＭ４ｑＭ６ｒ 一般式（１）
（式中、Ｍ１、Ｍ２は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれる少なくとも一種、Ｍ４はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種、Ｍ６はＯ、Ｓ、Ｔｅから選ばれる少なくとも一種、ｐ、ｑは各々０．００１〜１０、ｒは１．００〜５０の数字を表す。） - リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水電解液を該非水二次電池に注液する前にあらかじめ二酸化炭素含有ガスと接触させて、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
- 該非水電解液に二酸化炭素を含有させる方法が、該非水電解液を該非水二次電池に注液する前に、あらかじめ圧力容器内で加圧された二酸化炭素含有ガスと接触させる方法であることを特徴とする請求項４に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
- リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ非水電解液を注液後、封口前に電池を二酸化炭素含有ガスと接触させて、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
- 該非水電解液に二酸化炭素を含有させる方法が、非水電解液を注液後、封口前に電池を圧力容器内で加圧された二酸化炭素含有ガスと接触させる方法であることを特徴とする請求項６に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
- リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む負極および正極、リチウム塩を含む非水電解液、セパレーターからなる非水二次電池において、該負極が周期律表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む、主として非晶質カルコゲン化合物及び／または非晶質酸化物からなる材料を含み、該負極材料の粒径１μｍ以下の微細粉が体積分率で１％以下であり、かつ該非水二次電池の封口時に、電池内に二酸化炭素含有ガ スを封入して、非水電解液に０．００５ｍｏｌ／リットル以上０．２ｍｏｌ／リットル以下の二酸化炭素を含有させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
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