JP4284261B2 - Secondary battery - Google Patents

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JP4284261B2 JP2004285247A JP2004285247A JP4284261B2 JP 4284261 B2 JP4284261 B2 JP 4284261B2 JP 2004285247 A JP2004285247 A JP 2004285247A JP 2004285247 A JP2004285247 A JP 2004285247A JP 4284261 B2 JP4284261 B2 JP 4284261B2
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Description

本発明は、リチウムイオンを媒体とする二次電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery using lithium ions as a medium.

携帯電話やノートパソコンなどの携帯用電子機器には、高いエネルギー密度を有するリチウムイオン電池が使用されている。このリチウムイオン電池の形態は様々であるが、現在商用化されている形態は、鉄系缶体を使用したコイン型電池、鉄系缶体を使用した円筒形電池、鉄系缶体やアルミニウム缶体を使用した角形電池、アルミラミネートフィルムを使用したラミネート薄型電池がある。   Lithium ion batteries having high energy density are used for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers. There are various forms of this lithium ion battery, but the forms currently commercialized are coin-type batteries using iron-based cans, cylindrical batteries using iron-based cans, iron-based cans and aluminum cans. There are square batteries using the body and laminated thin batteries using the aluminum laminate film.

コイン型電池は、主として携帯機器のメモリーバックアップ用や、内部時計駆動用などに用いられ、鉄系缶体に積層電極を挿入し、開口部を鉄系蓋で塞ぎ、鉄系缶体の開口部をかしめることによって製造される。   Coin-type batteries are mainly used for memory backup of portable devices and for driving internal clocks. Inserting laminated electrodes into an iron can, closing the opening with an iron lid, and opening the iron can Manufactured by caulking.

円筒形電池は、主としてノートパソコンなどに用いられ、鉄系缶体に電池素子を挿入し、開口部を鉄系などの蓋で塞ぎ、鉄系缶体の開口部をかしめることによって製造される。例えば特許文献1には、ステンレスからなる有底円筒状容器の開口部に絶縁封口板をかしめ固定した円筒形リチウム二次電池が記載されている。   Cylindrical batteries are mainly used for notebook computers and the like, and are manufactured by inserting battery elements into iron-based can bodies, closing the openings with iron-based lids, and caulking the openings in the iron-based can bodies. . For example, Patent Document 1 describes a cylindrical lithium secondary battery in which an insulating sealing plate is caulked and fixed to an opening of a bottomed cylindrical container made of stainless steel.

角形電池は、主として携帯電話などに用いられ、鉄系缶体やアルミニウム缶体に電池素子を挿入し、缶体と同質の金属蓋で開口部を塞ぎ、接触部をレーザーで溶接して完成させる。   The prismatic battery is mainly used for mobile phones, etc., and the battery element is inserted into an iron can or aluminum can, the opening is closed with a metal lid of the same quality as the can, and the contact is welded with a laser to complete the battery. .

ラミネート薄型電池も、主として携帯電話などに用いられているが、この場合、電池素子を外装材であるラミネートフィルムで被覆し、開口部を熱融着することで作製している。   Laminate thin batteries are also mainly used in mobile phones and the like. In this case, the battery elements are manufactured by covering the battery elements with a laminate film as an exterior material and heat-sealing the openings.

このようにリチウムイオン電池には種々の形態がある。しかしながら、アルミニウムを缶体に用いた場合、低コストが可能なかしめ加工を以下に説明する理由により採用することができず、現状技術では高価なレーザー溶接を用いざるを得ない。   Thus, there are various forms of lithium ion batteries. However, when aluminum is used for the can, it is not possible to employ a caulking process capable of reducing the cost for the reason described below, and in the current technology, expensive laser welding must be used.

例えば、円筒形電池を作る場合、鉄系缶体の代わりにアルミニウム缶体を用いると、開口部でのかしめ強度が低くなり、内部から電解液の漏液が多発し、安全面、信頼性で商品化は難しい。したがって、現状、アルミニウム製の缶体に封口部材をかしめ固定した円筒形リチウムイオン電池は商品化されていない。   For example, when making a cylindrical battery, if an aluminum can body is used instead of an iron-based can body, the caulking strength at the opening will be low, and electrolyte leakage will frequently occur from the inside, resulting in safety and reliability. Commercialization is difficult. Therefore, at present, a cylindrical lithium ion battery in which a sealing member is caulked and fixed to an aluminum can is not commercialized.

アルミニウムの比重は、鉄のそれに比べて4分の1程度であり、アルミニウム缶体を適用できれば、電池の軽量化につながり、商業的価値は高い。
特開平9−213335号公報
The specific gravity of aluminum is about one-fourth that of iron, and if an aluminum can body can be applied, it will lead to lighter batteries and high commercial value.
JP-A-9-213335

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から容器を形成した場合であっても、漏液することなく、充放電サイクル特性に優れた二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem. Even when a container is formed from aluminum or an aluminum alloy, a secondary battery excellent in charge / discharge cycle characteristics without leaking liquid is provided. The purpose is to provide.

本発明によれば、金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、γ−ブチロラクトンを含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記封口部材の高さh(mm)と円形底面の面積S(mm 2 )との比(h/S)が0.04[1/mm]以上であることを特徴とする二次電池が提供される。
また、本発明によれば、金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、γ−ブチロラクトンを含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と、
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記耐腐食層の割合が前記封口部材の体積の10〜99%であることを特徴とする二次電池が提供される。
According to the onset bright, and bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte held in the electrode group and containing γ-butyrolactone;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container ;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A secondary battery comprising: a negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside ;
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers ,
A secondary battery having a ratio (h / S) of a height h (mm) of the sealing member to an area S (mm 2 ) of a circular bottom is 0.04 [1 / mm] or more is provided. Is done.
Further, according to the present invention, a bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte held in the electrode group and containing γ-butyrolactone;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside;
A secondary battery comprising:
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers,
A secondary battery is provided, wherein a ratio of the corrosion-resistant layer is 10 to 99% of a volume of the sealing member.

また、本発明によれば、金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、常温溶融塩を含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記封口部材の高さh(mm)と円形底面の面積S(mm 2 )との比(h/S)が0.04[1/mm]以上であることを特徴とする二次電池が提供される。
また、本発明によれば、金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、常温溶融塩を含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と、
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記耐腐食層の割合が前記封口部材の体積の10〜99%であることを特徴とする二次電池が提供される。
Further, according to this onset bright, and bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte that is held in the electrode group and contains a room temperature molten salt;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container ;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A secondary battery comprising: a negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside ;
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers ,
A secondary battery having a ratio (h / S) of a height h (mm) of the sealing member to an area S (mm 2 ) of a circular bottom is 0.04 [1 / mm] or more is provided. Is done.
Further, according to the present invention, a bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte that is held in the electrode group and contains a room temperature molten salt;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside;
A secondary battery comprising:
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers,
A secondary battery is provided, wherein a ratio of the corrosion-resistant layer is 10 to 99% of a volume of the sealing member.

本発明によれば、充放電特性に優れ、安全性・信頼性の高い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 secondary battery having excellent charge / discharge characteristics and high safety and reliability.

本発明者らは、上記目的を達成すべく種々の研究を重ねた結果、外装容器にアルミニウムあるいはアルミニウム合金製のものを使用した場合であっても、封口構造・封口材料を工夫し、特定の非水電解質を用いることによって、外装容器の開口部に封口部材をかしめ固定するという簡易な封口構造を持ちながらも耐漏液性に優れた二次電池を実現できることを究明した。   As a result of repeating various studies to achieve the above object, the present inventors have devised a sealing structure and a sealing material, even when aluminum or an aluminum alloy made of an outer container is used. By using a non-aqueous electrolyte, it has been found that a secondary battery excellent in leakage resistance can be realized while having a simple sealing structure in which a sealing member is caulked and fixed to an opening of an outer container.

封口部材において、少なくとも電極群と対向する面を、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成し、同時に、電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部を、エチレンプロピレンターポリマー(EPDM)、イソブチレンイソプレンゴム(IIR)及びブタジエンスチレンゴム(SBR)よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成することによって、封口部材の気体透過度を低くすることができる。   In the sealing member, at least the surface facing the electrode group is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine resin. At the same time, at least a part of the surface opposite to the surface facing the electrode group is at least one selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer (EPDM), isobutylene isoprene rubber (IIR) and butadiene styrene rubber (SBR). The gas permeability of the sealing member can be lowered by forming the liquid-proof layer containing the resin.

また、耐腐食層は、電池内の不可避的不純物の一種である水分と非水電解質中のリチウム塩との反応により生成した強アルカリ成分による封口部材の侵食を抑制することができるため、封口部材の強度低下を抑えることができる。   In addition, the corrosion-resistant layer can suppress the erosion of the sealing member due to the strong alkali component generated by the reaction between moisture, which is one of inevitable impurities in the battery, and the lithium salt in the non-aqueous electrolyte. The strength reduction can be suppressed.

一方、耐漏液層は、その優れた弾性により外装容器と封口部材との密着性を高めることが可能である。   On the other hand, the leak-proof layer can enhance the adhesion between the outer container and the sealing member due to its excellent elasticity.

さらに、γ−ブチロラクトン及び常温溶融塩のうち少なくとも一方を含む非水電解質は、蒸気圧が低く(常温溶融塩からなる非水電解質の場合には蒸気圧が存在しない)、45℃程度の高温環境下における非水電解質の揮発によるガス発生を抑制することができるため、前述した強度維持のための耐腐食層と密着性確保のための耐漏液層とを組み合わせて使用することで、ガス発生による封口部材の変形や位置ずれの問題を回避することができる。従って、外装容器の開口部に封口部材をかしめ固定するという簡易な封口構造を有する二次電池において、高温環境下での気密性の低下を抑制することができ、高温環境下での漏液の防止と充放電サイクル寿命の向上を図ることができる。   Furthermore, a non-aqueous electrolyte containing at least one of γ-butyrolactone and a room temperature molten salt has a low vapor pressure (there is no vapor pressure in the case of a non-aqueous electrolyte composed of a room temperature molten salt), and a high temperature environment of about 45 ° C. Gas generation due to volatilization of the non-aqueous electrolyte below can be suppressed, so by using a combination of the above-mentioned corrosion-resistant layer for maintaining strength and a leak-proof liquid layer for securing adhesion, The problem of deformation and displacement of the sealing member can be avoided. Therefore, in the secondary battery having a simple sealing structure in which the sealing member is caulked and fixed to the opening of the outer container, it is possible to suppress a decrease in hermeticity in a high temperature environment, and to prevent leakage of liquid in a high temperature environment. Prevention and improvement of charge / discharge cycle life can be achieved.

一方、同じような封口構造を採用した場合であっても、γ−ブチロラクトンの代わりに通常リチウムイオン電池に使われているエチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネートに代表される溶媒を主として用いた場合には、これらの蒸気圧が高く、高温環境で容易に揮発するため、ガス発生により封口部材の変形や位置ずれを生じて封口部材と容器との密着性が低下し、気密性の低下により充放電サイクル寿命が短くなる。   On the other hand, even when a similar sealing structure is adopted, a solvent typified by a chain carbonate such as ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, or diethyl carbonate, which is usually used in a lithium ion battery instead of γ-butyrolactone. When mainly used, these vapor pressures are high and easily volatilize in a high temperature environment, so that the sealing member is deformed or displaced due to gas generation, resulting in a decrease in the adhesion between the sealing member and the container, resulting in airtightness. As a result, the charge / discharge cycle life is shortened.

上記した理由により、本発明の電池構成を採用することで、軽量で、良好な電池特性を有する二次電池を簡便に、再現性良く製造することが可能になる。   For the reasons described above, by adopting the battery configuration of the present invention, it is possible to easily manufacture a secondary battery that is light and has good battery characteristics with good reproducibility.

以下、本発明に係る二次電池の一実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a secondary battery according to the present invention will be described in detail.

この二次電池は、正極と負極の間にセパレータを介在した電極群と、前記電極群に含浸される非水電解質と、前記電極群が収納される容器とを具備する事とを骨子とする。 This secondary battery basically includes an electrode group having a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, a nonaqueous electrolyte impregnated in the electrode group, and a container in which the electrode group is stored. .

以下、正極、負極、セパレータ、非水電解質及び容器について説明する。 Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the separator, the nonaqueous electrolyte, and the container will be described.

1)正極
この正極は、正極集電体と、前記正極集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質及び結着剤を含む正極活物質層とを有する。
1) Positive electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer that is supported on one or both surfaces of the positive electrode current collector and includes an active material and a binder.

前記正極集電体は、たとえば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金などから形成された金属箔や多孔質板を使用することができる。   As the positive electrode current collector, for example, a metal foil or a porous plate formed of aluminum or an aluminum alloy can be used.

前記正極活物質としては、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn24またはLixMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoy2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMnyCo1-y2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiy4)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4など)、硫酸鉄(Fe2(SO43)、バナジウム酸化物(例えばV25)などが挙げられる(なお、x,yは0〜1の範囲であることが好ましい)。また、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ(S)、フッ化カーボンなどの有機材料および無機材料も挙げられる。より好ましい二次電池用の正極活物質としては、電池電圧が高いリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄などが挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include various oxides and sulfides. For example, manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), lithium nickel composite oxide (eg, Li x NiO 2 ) , lithium-cobalt composite oxide (e.g., Li x CoO 2), lithium nickel cobalt composite oxide (e.g., LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn y Co 1-y O 2 ), spinel type lithium-manganese-nickel composite oxide (Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphates having an olivine structure (Li x FePO 4, Li x Fe 1-y Mn y PO 4, Li x etc. CoPO 4), iron sulfate (Fe 2 (SO 4) 3 ), vanadium oxide (e.g. V 2 O 5), and the like (Note that, x, y is 0-1 It is preferable that the circumference). In addition, conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, disulfide-based polymer materials, organic materials such as sulfur (S) and carbon fluoride, and inorganic materials are also included. More preferable positive electrode active materials for secondary batteries include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, and spinel type lithium manganese nickel composite oxide with high battery voltage. , Lithium manganese cobalt composite oxide, lithium iron phosphate and the like.

正極活物質としては、γ−ブチロラクトンに対する耐性を考慮して、Snを含有しているリチウム含有複合酸化物が好ましく、特に、Snを添加したLiCoO2であることが好ましい。Sn添加の効果的な添加量は0.01原子%以上であり、高容量化の観点から5原子%以下であることが好ましい。 In consideration of resistance to γ-butyrolactone, the positive electrode active material is preferably a lithium-containing composite oxide containing Sn, and particularly preferably LiCoO 2 to which Sn is added. The effective addition amount of Sn is 0.01 atomic% or more, and is preferably 5 atomic% or less from the viewpoint of increasing the capacity.

前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.

前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

前記正極活物質と導電剤と結着剤の配合比は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜18重量%、結着剤2〜17重量%の範囲にすることが好ましい。   The mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 18% by weight of the conductive agent, and 2 to 17% by weight of the binder.

2)負極
この負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質及び結着剤を含む負極活物質層とを有する。
2) Negative electrode The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer that is supported on one or both surfaces of the negative electrode current collector and includes an active material and a binder.

前記負極集電体には、たとえば、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、アルミニウムあるいはアルミニウム合金などから形成された金属箔や多孔質板を使用することができる。   For the negative electrode current collector, for example, a metal foil or a porous plate formed of nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, or the like can be used.

前記負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金、リチウムチタン複合酸化物(例えば、Li4Ti512など)、金属酸化物(例えば、アモルファススズ酸化物、WO2、MoO2など)、TiS2、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物等を挙げることができる。中でも、炭素質物が好ましい。この炭素質物を含む負極は、負極の充放電効率を向上することができると共に、充放電に伴う負極抵抗を小さくすることができるため、非水電解質二次電池のサイクル寿命及び出力特性を大幅に向上することができる。 Examples of the negative electrode active material include lithium metal, lithium alloy, lithium titanium composite oxide (eg, Li 4 Ti 5 O 12 ), and metal oxide (eg, amorphous tin oxide, WO 2 , MoO 2, etc.). TiS 2 , carbonaceous materials that occlude and release lithium ions, and the like. Of these, carbonaceous materials are preferred. Since the negative electrode containing this carbonaceous material can improve the charge / discharge efficiency of the negative electrode and reduce the negative electrode resistance accompanying charge / discharge, the cycle life and output characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be greatly improved. Can be improved.

前記炭素質物としては、例えば、黒鉛、等方性黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素などを挙げることができる。中でも、メソフェーズピッチを原料とした炭素繊維や、球状炭素を含む負極は、充電効率が高いためにサイクル寿命を向上することができ、好適である。さらに、メソフェーズピッチを原料とした炭素繊維や、球状炭素の黒鉛結晶の配向は、放射状であることが好ましい。メソフェーズピッチを原料とした炭素繊維や、球状炭素は、例えば、石油ピッチ、コールタール、樹脂などの原料を550℃〜2000℃で熱処理することにより炭素化するか、あるいは2000℃以上の熱処理で黒鉛化することによって作製することができる。   Examples of the carbonaceous material include graphite, isotropic graphite, coke, carbon fiber, spherical carbon, resin-fired carbon, and pyrolytic vapor grown carbon. Among them, a carbon fiber using mesophase pitch as a raw material and a negative electrode containing spherical carbon are preferable because they can improve cycle life because of high charging efficiency. Furthermore, the orientation of carbon fibers made from mesophase pitch or spherical carbon graphite crystals is preferably radial. Carbon fibers and spherical carbon made from mesophase pitch are carbonized by heat-treating raw materials such as petroleum pitch, coal tar and resin at 550 ° C. to 2000 ° C., or graphite by heat treatment at 2000 ° C. or higher. Can be produced.

前記炭素質物は、X線回折ピークから得られる黒鉛結晶の(002)面の面間隔d002が0.3354nm〜0.40nmの範囲にあることが好ましい。前記炭素質物は、BET法による比表面積が0.5m2/g以上であることが好ましい。前記比表面積のより好ましい範囲は、1m2/g以上である。 The carbonaceous material is preferably surface spacing d 002 of (002) plane of graphite crystal obtained from X-ray diffraction peaks in the range of 0.3354Nm~0.40Nm. The carbonaceous material preferably has a specific surface area of 0.5 m 2 / g or more by the BET method. A more preferable range of the specific surface area is 1 m 2 / g or more.

結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、フッ素系ゴム等を用いることができる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC), and fluorine-based binder. Rubber or the like can be used.

負極は、負極活物質に導電剤と結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布、乾燥、プレスして帯状電極にすることにより作製される。   The negative electrode is produced by suspending a conductive agent and a binder in an appropriate solvent in a negative electrode active material, applying the suspension to a current collector, drying and pressing to form a strip electrode.

前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.

前記負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質70〜96重量%、導電剤2〜28重量%、結着剤2〜28重量%の範囲にすることが好ましい。導電剤量が2重量%未満であると、集電性が欠如して大電流特性が低下する恐れがある。また、結着剤量が2重量%未満であると、合剤層と集電体の結着性が欠如してサイクル性能が低下する可能性がある。一方、高容量化の観点から、導電剤および結着剤量は各々28重量%以下であることが好ましい。   The compounding ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 70 to 96% by weight of the negative electrode active material, 2 to 28% by weight of the conductive agent, and 2 to 28% by weight of the binder. If the amount of the conductive agent is less than 2% by weight, there is a possibility that the current collecting property is lacking and the large current characteristic is deteriorated. Further, if the amount of the binder is less than 2% by weight, the binding performance between the mixture layer and the current collector is lacking, and the cycle performance may be deteriorated. On the other hand, from the viewpoint of increasing the capacity, the amount of the conductive agent and the binder is preferably 28% by weight or less.

また、上記負極構成は、特に、金属リチウムの電位に対して1.0Vよりも貴となる負極活物質を用いる場合は、負極集電体を、たとえば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成することが望ましい。このような構成であると、有底筒状容器にアルミニウムを用いた場合に、負極がこの有底筒状容器に触れた場合であっても、アルミニウムで構成される有底筒状容器が溶出することなく、安定した電池特性を維持することが可能になる。軽量化の観点からは、金属リチウムの電位に対して1.0Vよりも貴となる負極活物質を用いて、負極集電体と有底筒状容器をアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成することが好ましい。   In addition, in the negative electrode configuration, particularly when a negative electrode active material that is nobler than 1.0 V with respect to the potential of metallic lithium is used, the negative electrode current collector is preferably formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy. . With such a configuration, when aluminum is used for the bottomed cylindrical container, the bottomed cylindrical container made of aluminum is eluted even when the negative electrode touches the bottomed cylindrical container. Without this, stable battery characteristics can be maintained. From the viewpoint of weight reduction, it is preferable that the negative electrode current collector and the bottomed cylindrical container be made of aluminum or an aluminum alloy by using a negative electrode active material that is nobler than 1.0 V with respect to the potential of metallic lithium. .

この場合、負極活物質としては、負極の作動電位が金属リチウムの電位に対して1.0Vよりも貴となる物質として、たとえば、酸化タングステン、酸化モリブデン、硫化鉄、硫化チタン、チタン酸リチウムなどを用いることができる。特に、リチウムとチタンを含む複合酸化物、あるいはリチウムと鉄を含む複合硫化物であることが好ましく、なかでも化学式Li4+xTi512(0≦x≦3)で表され、スピネル型構造を有するチタン酸リチウム、あるいは、LixFeSy(0≦x≦4、0.9≦y≦2.1)で表される硫化鉄が好ましい。 In this case, as the negative electrode active material, a material in which the operating potential of the negative electrode is nobler than 1.0 V with respect to the potential of metallic lithium, such as tungsten oxide, molybdenum oxide, iron sulfide, titanium sulfide, lithium titanate, etc. Can be used. In particular, it is preferably a composite oxide containing lithium and titanium, or a composite sulfide containing lithium and iron. In particular, it is represented by the chemical formula Li 4 + x Ti 5 O 12 (0 ≦ x ≦ 3), and is a spinel type. A lithium titanate having a structure or iron sulfide represented by Li x FeS y (0 ≦ x ≦ 4, 0.9 ≦ y ≦ 2.1) is preferable.

3)セパレータ
セパレータには多孔質セパレータを用いることが可能である。
3) Separator A porous separator can be used as the separator.

多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。   Examples of the porous separator include a porous film containing polyethylene, polypropylene, cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), and a synthetic resin nonwoven fabric. Among these, a porous film made of polyethylene, polypropylene, or both is preferable because it can improve the safety of the secondary battery.

4)非水電解質
この非水電解質は、γ−ブチロラクトン及び常温溶融塩のうち少なくとも一方を含む限り、形態は特に限定されず、液状、ゲル状、固体状にすることが可能である。
4) Nonaqueous Electrolyte As long as this nonaqueous electrolyte contains at least one of γ-butyrolactone and a room temperature molten salt, the form is not particularly limited, and can be liquid, gel, or solid.

好ましい非水電解質として、例えば、電解質を有機溶媒に溶解した液状の非水電解質を挙げることができる。   As a preferable non-aqueous electrolyte, for example, a liquid non-aqueous electrolyte in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent can be exemplified.

前記有機溶媒としては、γ−ブチロラクトンを主たる溶媒とし、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネートを適宜混合させると良い。   As the organic solvent, γ-butyrolactone is a main solvent, and for example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and vinylene carbonate (VC) may be mixed as appropriate.

有機溶媒中のγ−ブチロラクトンの含有量は、50体積%より多く、95体積%以下にすることが望ましい。さらに好ましい範囲は、60体積%以上、80体積%以下である。   The content of γ-butyrolactone in the organic solvent is desirably more than 50% by volume and 95% by volume or less. A more preferable range is 60% by volume or more and 80% by volume or less.

また、添加剤として、少量のジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)などの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)などの環状エーテル、ジメトキシエタン(DME)などの鎖状エーテル、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)、トリフロロプロピレン、芳香族化合物等を混合させても良い。これらの有機溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。   As additives, a small amount of chain carbonate such as dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC) and diethyl carbonate (DEC), cyclic ether such as tetrahydrofuran (THF) and 2 methyl tetrahydrofuran (2MeTHF), dimethoxyethane A chain ether such as (DME), acetonitrile (AN), sulfolane (SL), trifluoropropylene, an aromatic compound, or the like may be mixed. These organic solvents can be used alone or in the form of a mixture of two or more.

前記電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO22]などのリチウム塩が挙げられる。γ−ブチロラクトン中でも安定に存在し、高誘電率化できる四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を主たる電解質とすることが最も好ましい。 Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), and trifluoro lithium methanesulfonic acid (LiCF 3 SO 3), bis (trifluoromethylsulfonyl) imide lithium [LiN (CF 3 SO 2) 2] include lithium salts such as. Most preferably, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), which exists stably in γ-butyrolactone and has a high dielectric constant, is the main electrolyte.

前記電解質は、有機溶媒に対して、0.5〜2.0mol/Lの範囲で溶解させることが好ましい。   The electrolyte is preferably dissolved in the range of 0.5 to 2.0 mol / L with respect to the organic solvent.

また、非水電解質として、リチウム塩を含有した常温溶融塩を用いることができる。   Moreover, a room temperature molten salt containing a lithium salt can be used as the non-aqueous electrolyte.

常温溶融塩とは、有機物カチオンとアニオンの組合せからなる有機塩の内、常温(15〜25℃)で液体として存在しうる化合物を指す。常温溶融塩としては、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩等が挙げられる。なお、一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、25℃以下である。   The room temperature molten salt refers to a compound that can exist as a liquid at room temperature (15 to 25 ° C.) among organic salts composed of a combination of an organic cation and an anion. Examples of the room temperature molten salt include a room temperature molten salt that exists alone as a liquid, a room temperature molten salt that becomes a liquid when mixed with an electrolyte, and a room temperature molten salt that becomes a liquid when dissolved in an organic solvent. In general, the melting point of a room temperature molten salt used for a nonaqueous electrolyte battery is 25 ° C. or less.

リチウム塩としては、リチウム二次電池に一般的に利用されているような、広い電位窓を有するリチウム塩が用いられる。たとえば、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO2),LiN(CF3SC(C25SO23などを挙げられるが、これらの限定されるものではない。これらは、単独で用いても、2種類以上を混合して用いても良い。 As the lithium salt, a lithium salt having a wide potential window, which is generally used for lithium secondary batteries, is used. For example, LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ), LiN (CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3, etc. However, these are not limited, and these may be used alone or in combination of two or more.

リチウム塩の含有量は、0.1〜3mol/Lであることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。リチウム塩の含有量を0.1mol/L未満にすると、非水電解質のイオン伝導性が低下して高い大電流・低温放電特性を得られない恐れがある。一方、リチウム塩の含有量が3mol/Lを超えると、非水電解質の融点が上昇して常温で液状を保つのが困難になる可能性がある。リチウム塩含有量のさらに好ましい範囲は、1〜2mol/Lである。   The lithium salt content is desirably 0.1 to 3 mol / L. This is due to the reason explained below. If the content of the lithium salt is less than 0.1 mol / L, the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte is lowered and high high current / low temperature discharge characteristics may not be obtained. On the other hand, when the content of the lithium salt exceeds 3 mol / L, the melting point of the non-aqueous electrolyte is increased and it may be difficult to maintain a liquid state at room temperature. A more preferable range of the lithium salt content is 1 to 2 mol / L.

常温溶融塩としては、たとえば、式(1)で示される骨格を有する4級アンモニウム有機物カチオンを有するもの、あるいは、式(2)で示される骨格を有するイミダゾリウムカチオンを有するものが挙げられる。

Figure 0004284261
Examples of the room temperature molten salt include those having a quaternary ammonium organic cation having a skeleton represented by the formula (1) or those having an imidazolium cation having a skeleton represented by the formula (2).
Figure 0004284261

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但し、式(2)において、R1とR2は、それぞれ、Cn2n+1(n=1〜6)であり、また、互いに同じでも異なっていても良く、R3はHまたはCn2n+1(n=1〜6)である。 However, in the formula (2), R1 and R2 are each, C n H 2n + 1 ( n = 1~6), also may be the same or different from each other, R3 is H or C n H 2n +1 (n = 1 to 6).

式(1)で示される骨格を有する4級アンモニウム有機物カチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウム、トリアルキルイミダゾリウム、などのイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオンなどが挙げられる。特に、式(2)で示される骨格を有するイミダゾリウムカチオンが好ましい。   Examples of the quaternary ammonium organic cation having a skeleton represented by the formula (1) include imidazolium ions such as dialkylimidazolium and trialkylimidazolium, tetraalkylammonium ions, alkylpyridinium ions, pyrazolium ions, pyrrolidinium ions, And piperidinium ions. In particular, an imidazolium cation having a skeleton represented by the formula (2) is preferable.

なお、テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、トリメチルエチルアンモニウムイオン、トリメチルプロピルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the tetraalkylammonium ion include, but are not limited to, trimethylethylammonium ion, trimethylpropylammonium ion, trimethylhexylammonium ion, and tetrapentylammonium ion.

また、アルキルピリジニウムイオンとしては、N−メチルピリジニウムイオン、N−エチルピリジニウムイオン、N−プロピルピリジニウムイオン、N−ブチルピリジニウムイオン、1−エチルー2メチルピリジニウムイオン、1−ブチル−4−メチルピリジニウムイオン、1−ブチル−2,4ジメチルピリジニウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the alkylpyridinium ion include N-methylpyridinium ion, N-ethylpyridinium ion, N-propylpyridinium ion, N-butylpyridinium ion, 1-ethyl-2-methylpyridinium ion, 1-butyl-4-methylpyridinium ion, Although 1-butyl-2,4 dimethyl pyridinium ion etc. are mentioned, it is not limited to these.

なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩は、単独で用いてもよく、または2種以上混合して用いても良い。   In addition, the normal temperature molten salt which has these cations may be used independently, or may be used in mixture of 2 or more types.

式(2)で示される骨格を有するイミダゾリウムカチオンは、特に限定されるものではない。例えば、ジアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられる。トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,2,3−トリメチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられる。   The imidazolium cation having a skeleton represented by the formula (2) is not particularly limited. For example, as the dialkyl imidazolium ion, 1,3-dimethylimidazolium ion, 1-ethyl-3-methylimidazolium ion, 1-methyl-3-ethylimidazolium ion, 1-methyl-3-butylimidazolium ion 1-butyl-3-methylimidazolium ion, and the like. Examples of the trialkylimidazolium ion include 1,2,3-trimethylimidazolium ion, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium ion, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium ion, and 1-butyl-2. , 3-dimethylimidazolium ion and the like.

なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩は、単独で用いてもよく、または2種以上を混合して用いても良い。   In addition, the normal temperature molten salt which has these cations may be used independently, or may mix and use 2 or more types.

5)有底筒状容器
有底筒状容器としては、金属製容器が使用できる。軽量化と、かしめ加工性と、過放電時のFe溶出の恐れがない点から、材質はアルミニウムもしくはアルミニウム合金であることが好ましい。アルミニウム合金の中でも、Mg、Fe、Siなどを微量添加したアルミニウム合金は、封口部のかしめ強度を高めることが可能であるため、好ましい。肉厚に関しては、材質にも依存するが軽量化と強度との兼ね合いから0.2mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。
5) Bottomed cylindrical container As the bottomed cylindrical container, a metal container can be used. The material is preferably aluminum or an aluminum alloy from the viewpoints of weight reduction, caulking workability, and the possibility of Fe elution during overdischarge. Among aluminum alloys, an aluminum alloy to which a small amount of Mg, Fe, Si, or the like is added is preferable because it can increase the caulking strength of the sealing portion. The thickness is preferably 0.2 mm or more and 0.5 mm or less in consideration of weight reduction and strength, although it depends on the material.

6)封口部材
封口部材は、耐漏液層と耐腐食層を含む。耐漏液層は、内外部からの気体の移動を抑制すると共に、封口部材とリード部、封口部材と有底筒状容器の密着性を向上させ、耐腐食層は内外部からの気体の移動を抑制すると共に、非水電解質による封口部材の侵食を抑制する効果を有する。
6) Sealing member The sealing member includes a leak-proof layer and a corrosion-resistant layer. The leak-proof layer suppresses the movement of gas from the inside and outside, and improves the adhesion between the sealing member and the lead part, and the sealing member and the bottomed cylindrical container, and the corrosion-resistant layer prevents the movement of gas from the inside and outside. While suppressing, it has the effect which suppresses erosion of the sealing member by a nonaqueous electrolyte.

耐漏液層には、エチレンプロピレンターポリマー(EPDM)、イソブチレンイソプレンゴム(IIR)、またはブタジエンスチレンゴム(SBR)などを用いることができる。耐漏液層を形成する樹脂の種類は1種類もしくは2種類以上にすることが可能である。   For the leak-proof layer, ethylene propylene terpolymer (EPDM), isobutylene isoprene rubber (IIR), butadiene styrene rubber (SBR), or the like can be used. The type of the resin that forms the leak-proof layer can be one type or two or more types.

耐漏液層を構成するゴム材料は、ASTM(D638)試験法に基づく最高伸び(%)が700(%)以上、1000%以下であることが好ましい。これにより、外装容器との密着性が高まり、内外部の気体と非水電解質の移動を効果的に抑制することができる。   The rubber material constituting the leak-proof layer preferably has a maximum elongation (%) of 700 (%) or more and 1000% or less based on the ASTM (D638) test method. Thereby, adhesiveness with an exterior container increases and it can suppress effectively movement of gas inside and outside and a nonaqueous electrolyte.

水分の侵入抑制の観点では、耐漏液層は非ジエン系ゴムであるIIRもしくはEPDMを含有することが好ましい。SBRのような二重結合を含むジエン系ゴムは、オゾンアタックを受けやすく耐候性に劣るため、水分侵入抑制効果が不十分である恐れがあるからである。   From the viewpoint of suppressing moisture penetration, the leak-proof layer preferably contains IIR or EPDM, which is a non-diene rubber. This is because a diene rubber containing a double bond such as SBR is susceptible to ozone attack and is inferior in weather resistance, and therefore there is a possibility that the moisture penetration inhibiting effect is insufficient.

耐腐食層には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂などを用いることができる。中でも、耐アルカリ性に優れるポリプロピレン(PP)やポリエチレン(PE)が好ましい。   For the corrosion resistant layer, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, fluorine-based resin, or the like can be used. Among these, polypropylene (PP) and polyethylene (PE) which are excellent in alkali resistance are preferable.

ポリアミドとしては、MCナイロン、6ナイロン、66ナイロンなどが例示される。   Examples of the polyamide include MC nylon, 6 nylon, 66 nylon and the like.

フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロポロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)を例示することができる。いずれのフッ素系樹脂も耐アルカリ性に富むため、封口部材の非水電解質による侵食を抑制する効果が高い。中でも、給水率が0.01%以下であるPTFE,FEP、PCTFEが好ましい。   Examples of fluororesins include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether. Examples thereof include a polymer (PFA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and polyvinylidene fluoride (PVDF). Since any fluororesin is rich in alkali resistance, the effect of suppressing erosion by the nonaqueous electrolyte of the sealing member is high. Among these, PTFE, FEP, and PCTFE having a water supply rate of 0.01% or less are preferable.

耐腐食層を形成する樹脂の種類は1種類もしくは2種類以上にすることが可能である。   The type of resin that forms the corrosion-resistant layer can be one type or two or more types.

耐腐食層を構成する樹脂の吸水率(24時間)は、0.01%以下(0%を含む)であることが好ましい。これにより、外部からの水分の浸入を抑制して非水電解質による侵食を効果的に抑えることが可能になる。   The water absorption rate (24 hours) of the resin constituting the corrosion-resistant layer is preferably 0.01% or less (including 0%). Thereby, it becomes possible to suppress the invasion of moisture from the outside and effectively suppress the erosion by the non-aqueous electrolyte.

また、耐腐食層を構成する樹脂のASTM(D638)試験法に基づく伸び(%)が200(%)以上、700%以下であることが好ましい。これにより、外装容器と封口部材との密着性が高まり、耐漏液層への非水電解質の侵入を抑えることができる。   Moreover, it is preferable that elongation (%) based on the ASTM (D638) test method of the resin constituting the corrosion-resistant layer is 200% or more and 700% or less. Thereby, the adhesiveness of an exterior container and a sealing member improves, and the penetration | invasion of the nonaqueous electrolyte to a leak-proof liquid layer can be suppressed.

上述した理由に基づき、より好ましい封口部材の構成は、イソブチレンイソプレンゴム(IIR)を含む耐漏液層と、ポリエチレンあるいはポリプロピレンを含有する耐腐食層とを含有するものである。このことは、リチウム塩を溶質とする電解液はもちろんのこと、4級塩を溶質とする常温溶融塩でも同様のことが言える。   Based on the above-described reason, a more preferable configuration of the sealing member includes a leak-proof layer containing isobutylene isoprene rubber (IIR) and a corrosion-resistant layer containing polyethylene or polypropylene. The same can be said for an ambient temperature molten salt having a quaternary salt as a solute as well as an electrolytic solution having a lithium salt as a solute.

また、電池内の強アルカリ成分によって封口部材が侵食されるが、この侵食を抑制する効果は、耐腐食層の割合が封口部材の体積の10〜99%である場合に顕著に現れ、封口部材中の耐腐食層の割合を大きくすることによって、電池性能に大きく関わる非水電解質の透過量を少なくすることができる。この場合、封口部材の全体の厚さを薄くすることが可能になるため、発電要素の体積を増やすことができ、電池の高容量化が達成される。高温で優れた充放電サイクル特性を得るためには、耐腐食層の割合が封口部材の体積の40%以上、90%以下であることが望ましい。   Further, the sealing member is eroded by the strong alkali component in the battery, and the effect of suppressing this erosion appears remarkably when the proportion of the corrosion-resistant layer is 10 to 99% of the volume of the sealing member. By increasing the proportion of the corrosion-resistant layer therein, it is possible to reduce the permeation amount of the non-aqueous electrolyte that greatly affects the battery performance. In this case, since it becomes possible to reduce the whole thickness of the sealing member, the volume of the power generation element can be increased, and the capacity of the battery can be increased. In order to obtain excellent charge / discharge cycle characteristics at high temperatures, the proportion of the corrosion-resistant layer is desirably 40% or more and 90% or less of the volume of the sealing member.

本発明に係る二次電池の一実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る円筒形二次電池を示した部分切欠斜視図で、図2は図1の円筒形二次電池についての模式的な断面図で、図3は本発明の第2の実施形態に係る円筒形二次電池を示した模式的な部分断面図である。   An embodiment of a secondary battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical secondary battery according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the cylindrical secondary battery of FIG. 1, and FIG. It is the typical fragmentary sectional view which showed the cylindrical secondary battery which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

図1に示すように、有底円筒形の容器1内には、電極群2が収納されている。電極群2は、正極3及び負極4をその間にセパレータ5を介在させて渦巻き状に捲回した構造を有する。液状の非水電解質は、電極群2に保持されている。円板状の封口部材6は、容器1の開口部を半径方向に加圧して縮径した後、開口部の上端1aを内方に折り曲げるかしめ固定によって容器1の開口部に取り付けられている。封口部材6は、電極群1と対向する面に配された耐腐食層7と、耐腐食層7の外側に配置された耐漏液層8とが一体化されたものである。   As shown in FIG. 1, an electrode group 2 is accommodated in a bottomed cylindrical container 1. The electrode group 2 has a structure in which a positive electrode 3 and a negative electrode 4 are wound in a spiral shape with a separator 5 interposed therebetween. The liquid nonaqueous electrolyte is held in the electrode group 2. The disk-shaped sealing member 6 is attached to the opening of the container 1 by crimping and fixing the upper end 1a of the opening inward after the diameter of the opening of the container 1 is reduced in the radial direction. The sealing member 6 is formed by integrating a corrosion-resistant layer 7 disposed on a surface facing the electrode group 1 and a leakage-resistant layer 8 disposed outside the corrosion-resistant layer 7.

正極リード9は、一端が正極3に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材6を貫通して外部に引き出されている。負極リード10は、一端が負極4に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材6を貫通して外部に引き出されている。正極リード9及び負極リード10は、例えば、アルミニウム製ワイヤなどの金属ワイヤからそれぞれ形成することができる。   One end of the positive electrode lead 9 is electrically connected to the positive electrode 3, and the other end penetrates the sealing member 6 and is drawn to the outside. One end of the negative electrode lead 10 is electrically connected to the negative electrode 4, and the other end penetrates the sealing member 6 and is drawn to the outside. The positive electrode lead 9 and the negative electrode lead 10 can be formed from a metal wire such as an aluminum wire, for example.

正極リード9と負極リード10のうちの一方のみ封口部材6を貫通させて外側に引き出すことも可能であるが、この場合、残りのリードを容器の底部に溶接する必要があり、このためのスペースを容器1内に設けなければならない。図1,2のように両方のリードを封口部材6を通して外部に引き出すことによって、容器の底部にリードを溶接するためのスペースが不要になるため、容器1内へ収容可能な電極群1の容積を増加させることができ、高容量化を図ることが可能である。   Although only one of the positive electrode lead 9 and the negative electrode lead 10 can be passed through the sealing member 6 and pulled out to the outside, in this case, it is necessary to weld the remaining leads to the bottom of the container, and space for this purpose. Must be provided in the container 1. As shown in FIGS. 1 and 2, by pulling out both leads to the outside through the sealing member 6, the space for welding the leads to the bottom of the container becomes unnecessary, so the volume of the electrode group 1 that can be accommodated in the container 1 The capacity can be increased and the capacity can be increased.

上述した図1,2では、耐腐食層7と耐漏液層8の二層構造の封口部材6を使用した例を説明したが、これに限定されない。例えば図3に示すように、電極群1と対向する面7aと、最外周(容器1の内周と接する面)7bと、正極リード9及び負極リード10それぞれの貫通孔の内周面7cとを耐腐食層7で形成し、それ以外の箇所を耐漏液層8で形成することが可能である。この場合、電極群1と対向する面に耐腐食層7が配され、電極群1と対向する面と反対側の面に耐腐食層7と耐漏液層8が配された構成になる。   In FIGS. 1 and 2 described above, the example in which the sealing member 6 having the two-layer structure of the corrosion-resistant layer 7 and the leakage-resistant layer 8 is used has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, a surface 7 a facing the electrode group 1, an outermost periphery (a surface in contact with the inner periphery of the container 1) 7 b, an inner peripheral surface 7 c of a through hole of each of the positive electrode lead 9 and the negative electrode lead 10 Can be formed with the anti-corrosion layer 7 and other portions can be formed with the leak-proof liquid layer 8. In this case, the anti-corrosion layer 7 is disposed on the surface facing the electrode group 1, and the anti-corrosion layer 7 and the leak-proof liquid layer 8 are disposed on the surface opposite to the surface facing the electrode group 1.

前述した図1〜図3に例示されるような円板状の封口部材では、封口部材の高さh(mm)と円形底面の面積S(mm2)との比(h/S)が0.04[1/mm]以上であると、電池外部からの水分の浸入、電池外部への非水電解質の漏洩を効果的に抑制することができる。 In the disk-shaped sealing member illustrated in FIGS. 1 to 3 described above, the ratio (h / S) between the height h (mm) of the sealing member and the area S (mm 2 ) of the circular bottom surface is 0. When it is 0.04 [1 / mm] or more, it is possible to effectively suppress the ingress of moisture from the outside of the battery and the leakage of the non-aqueous electrolyte to the outside of the battery.

なお、前述した図1〜図3では、容器の開口部を縮径した後、開口部の上端を内方に折り曲げるかしめ加工を施したが、容器の開口部を縮径せずに開口部の上端を内方に折り曲げるかしめ加工にも適用することが可能である。   In FIGS. 1 to 3 described above, the diameter of the opening of the container is reduced, and then the upper end of the opening is bent inwardly. However, the opening of the container is not reduced without reducing the diameter of the opening. The present invention can also be applied to caulking by bending the upper end inward.

[実施例]
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the invention is not exceeded.

(実施例1〜10)
<正極の作製>
まず、正極活物質としてSnを含有させたリチウムコバルト酸化物(LiCo0.97Sn0.032)粉末90重量%、アセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%をN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合してスラリーとし、このスラリーを15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面にリード溶接部を除いて塗布し後、乾燥し、プレスすることにより電極密度が3.0g/cm3の正極を作製した。
(Examples 1 to 10)
<Preparation of positive electrode>
First, 90% by weight of lithium cobalt oxide (LiCo 0.97 Sn 0.03 O 2 ) powder containing Sn as a positive electrode active material, 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) are added to N -In addition to methyl pyrrolidone (NMP), a slurry is obtained by mixing, and this slurry is applied to both sides of a current collector made of 15 μm aluminum foil, excluding the lead weld, and then dried and pressed to reduce the electrode density. A positive electrode of 3.0 g / cm 3 was produced.

<負極の作製>
負極活物質としてLi4Ti512と、導電材として、1200℃で焼成したコークス(d002が0.3465nm、平均粒径3μm)と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを重量比90:5:5になるようにN−メチルピロリドン(NMP)溶液に加えて混合し、得られたスラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔にリード溶接部を除いて塗布し、乾燥した後、プレスすることにより負極を作製した。
<Production of negative electrode>
A weight ratio of Li 4 Ti 5 O 12 as a negative electrode active material, coke fired at 1200 ° C. (d 002 is 0.3465 nm, average particle size 3 μm) and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a conductive material is 90: 5 in weight ratio. : N-methylpyrrolidone (NMP) solution was added so as to be mixed, and the obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm excluding lead welds, dried, and then pressed. A negative electrode was produced.

<電極群の作製>
アルミニウム製ワイヤからなる正極リードを正極集電体に溶接し、また、アルミニウム製ワイヤからなる負極リードを負極集電体に溶接した。
<Production of electrode group>
A positive electrode lead made of an aluminum wire was welded to the positive electrode current collector, and a negative electrode lead made of an aluminum wire was welded to the negative electrode current collector.

正極、厚さ25μmのポリエチレン製の多孔質フィルムからなるセパレータ、負極、セパレータの順番に積層した後、渦巻き状に捲回し、電極群を作製した。作製した電極群は、アルミニウム製有底筒状容器に挿入し、80℃で24時間真空乾燥させた。   After laminating a positive electrode, a separator made of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm, a negative electrode, and a separator in this order, they were wound in a spiral shape to produce an electrode group. The produced electrode group was inserted into an aluminum bottomed cylindrical container and vacuum-dried at 80 ° C. for 24 hours.

<液状非水電解質の調製>
エチレンカーボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(GBL)の混合溶媒(体積比率20:80)に電解質としての四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解させることにより液状非水電解質(非水電解液)を調製した。
<Preparation of liquid nonaqueous electrolyte>
By dissolving 1.5 mol / L of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte in a mixed solvent (volume ratio 20:80) of ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (GBL), a liquid non-aqueous electrolyte ( Non-aqueous electrolyte) was prepared.

<封口部材の作製>
封口部材は、耐漏液層としてイソブチレンイソプレンゴム(IIR)の円形板と、耐腐食層としてポリエチレン(PE)の円形板とを組み合わせて、PEの割合が封口部材の体積の10〜99%(10、20、30、40、50、60、70、80、90、99)となるようにして、図2に示すような、耐漏液層と耐腐食層との二層構造を有する高さhが4mmの封口部材を作製した。封口部材の高さh(mm)と円形底面の面積S(mm2)との比(h/S)は、0.05[1/mm]であった。
<Preparation of sealing member>
The sealing member is a combination of a circular plate of isobutylene isoprene rubber (IIR) as a liquid-proof layer and a circular plate of polyethylene (PE) as a corrosion-resistant layer, and the proportion of PE is 10 to 99% (10 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 99), and a height h having a two-layer structure of a leak-proof layer and a corrosion-resistant layer as shown in FIG. A 4 mm sealing member was produced. The ratio (h / S) between the height h (mm) of the sealing member and the area S (mm 2 ) of the circular bottom surface was 0.05 [1 / mm].

電極群を収納した有底筒状容器に液状非水電解質を注入した後、容器の開口部に封口部材をその耐腐食層が電極群と対向するように配置し、正極リードと負極リードの先端を封口部材に突き刺し、貫通させた。ついで、容器の開口部を半径方向に加圧して縮径した後、開口部の上端を内方に折り曲げることにより容器の開口部に封口部材をかしめ固定し、前述した図1,2に示す構造の円筒形非水電解質二次電池を製造した。   After injecting the liquid non-aqueous electrolyte into the bottomed cylindrical container containing the electrode group, a sealing member is placed in the opening of the container so that the corrosion-resistant layer faces the electrode group, and the tip of the positive electrode lead and the negative electrode lead Was inserted into the sealing member and penetrated. Next, after compressing the opening of the container in the radial direction to reduce the diameter, the upper end of the opening is bent inward to fix the sealing member to the opening of the container, and the structure shown in FIGS. A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured.

(実施例11〜24)
封口部材の耐腐食層と耐漏液層を下記表1〜表2に示す組み合わせで用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形非水電解質二次電池を製造した。なお、表1に記載したポリアミドとしては66ナイロンを使用した。
(Examples 11 to 24)
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the corrosion-resistant layer and leak-proof layer of the sealing member were used in the combinations shown in Tables 1 and 2 below. . In addition, 66 nylon was used as the polyamide described in Table 1.

(実施例25)
1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン(MEI+)とテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 -)とからなる常温溶融塩(EMIBF4)1リットルに対して、1モルのLiBF4を溶解させて非水電解質を調製した。なお、この常温溶融塩は20℃において液状であり、調製された非水電解質も20℃において液状であった。
(Example 25)
1 mol of LiBF 4 is dissolved in 1 liter of a room temperature molten salt (EMIBF 4 ) composed of 1-methyl-3-ethylimidazolium ion (MEI + ) and tetrafluoroborate ion (BF 4 ). A non-aqueous electrolyte was prepared. This room temperature molten salt was liquid at 20 ° C., and the prepared nonaqueous electrolyte was also liquid at 20 ° C.

得られた非水電解質を用いること以外は、前述した実施例5と同様な二次電池を製造した。   A secondary battery similar to that of Example 5 described above was produced except that the obtained nonaqueous electrolyte was used.

(実施例26)
N−ブチルピリジニウムイオン(BPy+)とBF4 -とからなる常温溶融塩(BPyBF4)1リットルに対して、1モルのLiBF4を溶解させて非水電解質を調製した。なお、この常温溶融塩は20℃において液状であり、調製された非水電解質も20℃において液状であった。
(Example 26)
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving 1 mol of LiBF 4 in 1 liter of room temperature molten salt (BPyBF 4 ) composed of N-butylpyridinium ion (BPy + ) and BF 4 . This room temperature molten salt was liquid at 20 ° C., and the prepared nonaqueous electrolyte was also liquid at 20 ° C.

得られた非水電解質を用いること以外は、前述した実施例5と同様な二次電池を製造した。   A secondary battery similar to that of Example 5 described above was produced except that the obtained nonaqueous electrolyte was used.

(実施例27)
Al合金(JIS3005合金(1.25%Mg−0.09%Zn−0.4%Si−1.2%Mn−0.5%Fe−0.1%Cu−0.2%Ti−Al[wt.%])である)製の容器を使用すること以外は、前述した実施例5と同様な二次電池を製造した。
(Example 27)
Al alloy (JIS 3005 alloy (1.25% Mg-0.09% Zn-0.4% Si-1.2% Mn-0.5% Fe-0.1% Cu-0.2% Ti-Al [ wt.%]), and a secondary battery similar to that of Example 5 described above was manufactured, except that a container made of) was used.

(比較例1)
PEの割合が50%である封口部材を用い、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合溶媒(体積比率20:80)に電解質としての四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解することにより調合した非水電解質を用いること以外は、実施例5と同様の二次電池を完成させた。
(Comparative Example 1)
Using a sealing member having a PE ratio of 50%, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte was mixed in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio 20:80). A secondary battery similar to that of Example 5 was completed, except that a nonaqueous electrolyte prepared by dissolving 5 mol / L was used.

(比較例2)
PEの割合が50%である封口部材を用い、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒(体積比率20:80)に電解質としての四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解することにより調合した非水電解質を用いること以外は、実施例5と同様の二次電池を完成させた。
(Comparative Example 2)
Using a sealing member having a PE ratio of 50%, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte was mixed in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 20:80). A secondary battery similar to that of Example 5 was completed, except that a nonaqueous electrolyte prepared by dissolving 5 mol / L was used.

(比較例3)
PEの割合が50%である封口部材を用い、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率20:80)に電解質としての四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解することにより調合した非水電解質を用いること以外は、実施例5と同様の二次電池を完成させた。
(Comparative Example 3)
Using a sealing member having a PE ratio of 50%, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte was mixed in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 20:80). A secondary battery similar to that of Example 5 was completed, except that a nonaqueous electrolyte prepared by dissolving 5 mol / L was used.

(比較例4)
封口部材をIIR単体とする以外は、実施例1と同様の二次電池を作製した。
(Comparative Example 4)
A secondary battery similar to that of Example 1 was produced except that the sealing member was IIR alone.

(比較例5)
封口部材をPE単体とする以外は、実施例1と同様の二次電池を作製した。
(Comparative Example 5)
A secondary battery similar to that of Example 1 was produced except that the sealing member was PE alone.

作製した二次電池に対して、45℃環境下で充放電サイクルを200回繰り返し、初期容量に対する200サイクル目の容量維持率を測定した。その結果を下記表1〜表2に示す。   With respect to the produced secondary battery, the charge / discharge cycle was repeated 200 times in a 45 ° C. environment, and the capacity retention rate at the 200th cycle relative to the initial capacity was measured. The results are shown in Tables 1 and 2 below.

なお、実施例1〜28の耐漏液層で使用したゴム材料のASTM(D638)試験法に基づく最高伸び(%)と、耐腐食層で使用した樹脂の吸水率(24時間)と、ASTM(D638)試験法に基づく伸び(%)とを下記表1〜2に併記する。

Figure 0004284261
In addition, the maximum elongation (%) based on the ASTM (D638) test method of the rubber material used in the leak-proof layer of Examples 1 to 28, the water absorption rate (24 hours) of the resin used in the corrosion-resistant layer, and ASTM ( D638) Elongation (%) based on the test method is also shown in Tables 1 and 2 below.
Figure 0004284261

Figure 0004284261
Figure 0004284261

表1〜2の結果から明らかなように、γ−ブチロラクトンまたは常温溶融塩を含有する非水電解質と、耐腐食層及び耐漏液層を備えた封口部材とを組み合わせた実施例1〜27の二次電池によると、45℃程度の高温でも優れたサイクル寿命を実現できることが分かった。   As is clear from the results of Tables 1 and 2, two of Examples 1 to 27 in which a nonaqueous electrolyte containing γ-butyrolactone or a room temperature molten salt and a sealing member provided with a corrosion-resistant layer and a liquid-resistant layer were combined. According to the secondary battery, it was found that an excellent cycle life could be realized even at a high temperature of about 45 ° C.

この理由は、次のように考えることができる。比較例4に示すように耐漏液層のみで封口部材を構成すると、非水電解質と直接接触する面から強アルカリ成分によって侵食されて、封止材料としての機能を失い、漏液し、電池性能が低下する。一方、比較例5に示すように耐腐食層のみで封口部材を構成すると、非水電解質との反応は抑制できるものの、封口部材自体の弾力性が欠落し、気密性が低下して、外部からの水分・ガスが浸入しやすくなり、電池性能を低下させる。   The reason for this can be considered as follows. As shown in Comparative Example 4, when the sealing member is composed of only the leak-proof layer, it is eroded by the strong alkali component from the surface that directly contacts the nonaqueous electrolyte, loses its function as a sealing material, leaks, and has battery performance. Decreases. On the other hand, as shown in Comparative Example 5, when the sealing member is composed only of the corrosion-resistant layer, the reaction with the non-aqueous electrolyte can be suppressed, but the elasticity of the sealing member itself is lost, the airtightness is reduced, and from the outside Moisture and gas can easily enter, reducing battery performance.

実施例1〜27に示すように、耐漏液層と耐腐食層の複合材料とすることで、弾力性と非水電解質に対する耐性とを両立させることができ、長期間電池性能を維持することができる。   As shown in Examples 1 to 27, by using a composite material of a leak-proof liquid layer and a corrosion-resistant layer, both elasticity and resistance to a non-aqueous electrolyte can be achieved, and battery performance can be maintained for a long time. it can.

上記複合材料からなる封口部材を使用していても、比較例1〜3のように非水電解質に蒸気圧の高い鎖状カーボネート(DMC、EMC、DEC)を用いると、非水電解質のガス化によって、電池内圧が上昇し、封口部材を押し出し、気密性を低下させて、電池性能が低下する。   Even when a sealing member made of the above composite material is used, if a chain carbonate (DMC, EMC, DEC) having a high vapor pressure is used for the nonaqueous electrolyte as in Comparative Examples 1 to 3, gasification of the nonaqueous electrolyte is performed. As a result, the internal pressure of the battery rises, the sealing member is pushed out, the airtightness is lowered, and the battery performance is lowered.

このように、本発明の構成を採用することで、簡便な封止方法であっても、良好な電池性能を長期間維持できることが分かった。   Thus, it was found that by adopting the configuration of the present invention, good battery performance can be maintained for a long time even with a simple sealing method.

耐漏液層と耐腐食層の体積比率を変化させた実施例1〜10を比較することにより、耐腐食層が封口部材の体積の40%以上、90%以下である実施例4〜9の二次電池によると、200サイクル目の容量維持率が90%以上と実施例1〜3,10に比較して高くなることが理解できる。   By comparing Examples 1 to 10 in which the volume ratio of the leakage-proof layer and the corrosion-resistant layer was changed, two of Examples 4 to 9 in which the corrosion-resistant layer was 40% or more and 90% or less of the volume of the sealing member. According to the secondary battery, it can be understood that the capacity retention rate at the 200th cycle is 90% or higher, which is higher than those of Examples 1 to 3.

また、耐漏液層の種類をIIRに固定して耐腐食層の種類を変化させた実施例5と実施例11〜18を比較することにより、耐腐食層としてPEまたはPPを含有する実施例5,11の二次電池の200サイクル目の容量維持率が高いことがわかる。   Moreover, Example 5 which contains PE or PP as a corrosion-resistant layer by comparing Example 5 and Examples 11 to 18 with the type of the liquid-resistant layer fixed to IIR and changing the type of the corrosion-resistant layer. 11 shows that the secondary battery of No. 11 has a high capacity retention rate at the 200th cycle.

さらに、耐腐食層の種類をPEまたはPPに固定して耐漏液層の種類を比較したところ、実施例5,11,19,20,22,23の中でも、耐漏液層にIIRを含有する実施例5,11の二次電池の200サイクル目の容量維持率が高かった。   Furthermore, when the type of the corrosion-resistant layer was fixed to PE or PP and the type of the liquid-resistant layer was compared, among Examples 5, 11, 19, 20, 22, and 23, the leakage-resistant layer contained IIR. The capacity retention rate at the 200th cycle of the secondary batteries of Examples 5 and 11 was high.

これらの結果から、高温での充放電サイクル特性を向上させるためには、IIRを含有する耐漏液層と、PEまたはPPを含有する耐腐食層との組み合わせが望ましいことが理解できる。   From these results, it can be understood that a combination of a leak-proof liquid layer containing IIR and a corrosion-resistant layer containing PE or PP is desirable in order to improve charge / discharge cycle characteristics at high temperatures.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施形態に係る円筒形二次電池を示した部分切欠斜視図。1 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical secondary battery according to a first embodiment of the present invention. 図1の円筒形二次電池についての模式的な断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the cylindrical secondary battery in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態に係る円筒形二次電池を示した模式的な部分断面図。The typical fragmentary sectional view which showed the cylindrical secondary battery which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…有底筒状容器、1a…折り曲げ部、2…電極群、3…正極、4…負極、5…セパレータ、6…封口部材、7…耐腐食層、8…耐漏液層、9…正極リード、10…負極リード。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bottomed cylindrical container, 1a ... Bending part, 2 ... Electrode group, 3 ... Positive electrode, 4 ... Negative electrode, 5 ... Separator, 6 ... Sealing member, 7 ... Corrosion-resistant layer, 8 ... Leak-proof liquid layer, 9 ... Positive electrode Lead, 10 ... negative electrode lead.

Claims (7)

金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、γ−ブチロラクトンを含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記封口部材の高さh(mm)と円形底面の面積S(mm 2 )との比(h/S)が0.04[1/mm]以上であることを特徴とする二次電池。
A bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte held in the electrode group and containing γ-butyrolactone;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container ;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A secondary battery comprising: a negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside ;
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers ,
A secondary battery , wherein a ratio (h / S) of a height h (mm) of the sealing member to an area S (mm 2 ) of a circular bottom is 0.04 [1 / mm] or more .
金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、γ−ブチロラクトンを含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と、
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記耐腐食層の割合が前記封口部材の体積の10〜99%であることを特徴とする二次電池。
A bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte held in the electrode group and containing γ-butyrolactone;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside;
A secondary battery comprising:
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers,
The secondary battery according to claim 1, wherein a ratio of the corrosion-resistant layer is 10 to 99% of a volume of the sealing member .
金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、常温溶融塩を含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記封口部材の高さh(mm)と円形底面の面積S(mm 2 )との比(h/S)が0.04[1/mm]以上であることを特徴とする二次電池。
A bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte that is held in the electrode group and contains a room temperature molten salt;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container ;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A secondary battery comprising: a negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside ;
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers ,
A secondary battery , wherein a ratio (h / S) of a height h (mm) of the sealing member to an area S (mm 2 ) of a circular bottom is 0.04 [1 / mm] or more .
金属製の有底筒状容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群に保持され、常温溶融塩を含む非水電解質と、
前記容器の開口部にかしめ固定された円板状の封口部材と、
一端が前記正極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された正極リードと、
一端が前記負極に電気的に接続され、かつ他端が前記封口部材を貫通して外部に延出された負極リードと
を具備する二次電池であって、
前記封口部材は、前記電極群と対向する面が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド及びフッ素系樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐腐食層で形成されており、前記電極群と対向する面の反対側の面の少なくとも一部が、エチレンプロピレンターポリマー、イソブチレンイソプレンゴム及びブタジエンスチレンゴムよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する耐漏液層で形成されており、
前記耐腐食層の割合が前記封口部材の体積の10〜99%であることを特徴とする二次電池。
A bottomed cylindrical container made of metal,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A non-aqueous electrolyte that is held in the electrode group and contains a room temperature molten salt;
A disc-shaped sealing member fixed by caulking to the opening of the container;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode and the other end extending through the sealing member;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode and the other end penetrating the sealing member and extending to the outside;
A secondary battery comprising:
The sealing member is formed of a corrosion-resistant layer containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyimide amide, and fluorine-based resin on a surface facing the electrode group. And at least a part of a surface opposite to the surface facing the electrode group contains at least one resin selected from the group consisting of ethylene propylene terpolymer, isobutylene isoprene rubber and butadiene styrene rubber. Formed of layers,
The secondary battery according to claim 1, wherein a ratio of the corrosion-resistant layer is 10 to 99% of a volume of the sealing member .
前記容器は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成されていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の二次電池。 The container, the secondary battery according to claim 1 to 4 any one of claims, characterized in that it is formed of aluminum or an aluminum alloy. 前記耐腐食層が、ポリプロピレン及びポリエチレンのうち少なくとも一方を含有し、前記耐漏液層がイソブチレンイソプレンゴムを含有することを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the corrosion-resistant layer contains at least one of polypropylene and polyethylene, and the liquid-proof layer contains isobutylene isoprene rubber. 前記負極は、金属リチウムの電位に対して1.0Vよりも貴となる負極活物質を含むことを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の二次電池。The secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode includes a negative electrode active material that is nobler than 1.0 V with respect to a potential of metallic lithium.
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