JP4560056B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

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Description

本発明は、常温溶融塩を含む非水電解質を備えた一次電池と二次電池に関するものである。   The present invention relates to a primary battery and a secondary battery provided with a nonaqueous electrolyte containing a room temperature molten salt.

現在、有機溶媒にリチウム塩を溶解した有機電解液を非水電解質として用いたリチウム一次電池やリチウムイオン二次電池が携帯機器のメモリーバックアップや駆動電源として多用されている。これらの電池では、有機電解液に有機溶媒が含有されているため、高温下で蒸気圧が高くなりやすく、また有機溶媒の多くは引火性を有することから、安全性を高める配慮が必要である。   At present, lithium primary batteries and lithium ion secondary batteries using an organic electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent as a non-aqueous electrolyte are frequently used as a memory backup or driving power source for portable devices. In these batteries, since the organic solvent is contained in the organic electrolyte, the vapor pressure tends to increase at high temperatures, and many of the organic solvents are flammable, so consideration must be given to increase safety. .

また、電気自動車(EV)、ハイブリッド車(HEV)、大型の電力貯蔵用電池、高出力を要求されるパワーツール用などの電池においては、より一層の高い安全性と高温下での高い信頼性と長寿命とが要求されるため、非水電解質の安全性をさらに高める必要がある。一方、高出力、長寿命なキャパシターにおいても同様に高い安全性の電解質が要求されている。   In addition, in electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), large power storage batteries, and power tool batteries that require high output, even higher safety and high reliability at high temperatures. Therefore, it is necessary to further improve the safety of the nonaqueous electrolyte. On the other hand, high safety and long life capacitors are similarly required to have high safety electrolytes.

そのため、無機固体からなる固体電解質や、不燃性の非水電解質として常温で液状のイオン性融体である常温溶融塩が注目されている。例えば特開平4−349365号などに常温溶融塩を用いたリチウム電池が開示されている。   Therefore, solid electrolytes made of inorganic solids and room temperature molten salts that are ionic melts that are liquid at room temperature have attracted attention as nonflammable nonaqueous electrolytes. For example, JP-A-4-349365 discloses a lithium battery using a room temperature molten salt.

しかしながら、常温溶融塩を含む非水電解質は、有機電解液からなる非水電解質に比べて高粘性で導電性が低いため、高い大電流性能が得られないという問題点がある。
特開平4−349365号公報(特許請求の範囲)
However, a non-aqueous electrolyte containing a room temperature molten salt has a problem that a high current performance cannot be obtained because it has higher viscosity and lower conductivity than a non-aqueous electrolyte made of an organic electrolyte.
JP-A-4-349365 (Claims)

本発明は、高温貯蔵特性が改善された非水電解質電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery having improved high-temperature storage characteristics.

本発明に係る非水電解質電池は、正極と、
負極と、
リチウムイオンとB[(OCO)22 -で表されるアニオンとを含有する常温溶融塩を含む非水電解質と
を具備することを特徴とするものである。
A nonaqueous electrolyte battery according to the present invention comprises a positive electrode,
A negative electrode,
It is characterized in that it comprises a non-aqueous electrolyte containing an ambient temperature molten salt containing an anion represented by - lithium ion and B [(OCO) 2] 2 .

以上詳述したように本発明によれば、高温貯蔵特性が改善された非水電解質電池を提供することができる。   As described above in detail, according to the present invention, a nonaqueous electrolyte battery having improved high-temperature storage characteristics can be provided.

まず、本発明に係る非水電解質電池の第1の実施形態について説明する。   First, a first embodiment of a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention will be described.

この第1実施形態の非水電解質電池は、容器と、前記容器内に収納され、正極活物質を含む正極と、前記容器内に収納され、負極活物質を含む負極と、前記容器内に収容され、リチウムイオンを含有した常温溶融塩を含む非水電解質とを具備する。また、前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極は、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる平均一次粒子径が1〜100nmの範囲内の金属酸化物粒子を含む。 The nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment is housed in a container, a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode contained in the container and containing a negative electrode active material, and housed in the container. And a non-aqueous electrolyte containing a room temperature molten salt containing lithium ions. Further, at least one of the positive electrode and the negative electrode has an average primary particle size of at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles. Includes metal oxide particles in the range of 100 nm.

さらに、第1実施形態の非水電解質電池では、正極と負極の間にセパレータを介在させることができる。   Furthermore, in the nonaqueous electrolyte battery of the first embodiment, a separator can be interposed between the positive electrode and the negative electrode.

以下、金属酸化物粒子、正極、負極、非水電解質、セパレータ及び容器について説明する。   Hereinafter, the metal oxide particles, the positive electrode, the negative electrode, the nonaqueous electrolyte, the separator, and the container will be described.

1)金属酸化物粒子
金属酸化物粒子は、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる。
1) Metal oxide particles The metal oxide particles comprise at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles, and SiO 2 -containing particles.

この金属酸化物粒子を正極及び負極のうち少なくともいずれか一方の電極に含有させるが、この金属酸化物粒子の平均一次粒子径は、以下に説明する理由により1〜100nmの範囲内にすることが望ましい。平均一次粒子径が100nmを超えると、活物質粒子の表面に均一に分散しなくなるため、活物質粒子の常温溶融塩への濡れ性が低下して高い大電流性能を得られない恐れがある。平均一次粒子径が小さくなるほど、活物質粒子表面に均一分散しやすくなるものの、平均一次粒子径を1nm未満にすると、金属酸化物粒子の常温溶融塩への親和性が低くなるため、活物質粒子の常温溶融塩への濡れ性が改善されない恐れがある。平均一次粒子径のより好ましい範囲は、1〜50nmで、さらに好ましい範囲は1〜20nmである。   The metal oxide particles are contained in at least one of the positive electrode and the negative electrode, and the average primary particle diameter of the metal oxide particles may be in the range of 1 to 100 nm for the reason described below. desirable. If the average primary particle diameter exceeds 100 nm, the active material particles will not be uniformly dispersed on the surface, so that the wettability of the active material particles to room temperature molten salt may be reduced, and high current performance may not be obtained. The smaller the average primary particle diameter, the easier it is to uniformly disperse on the surface of the active material particles. However, when the average primary particle diameter is less than 1 nm, the affinity of the metal oxide particles to the room temperature molten salt decreases. There is a possibility that the wettability to room temperature molten salt may not be improved. A more preferable range of the average primary particle diameter is 1 to 50 nm, and a more preferable range is 1 to 20 nm.

Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子の表面に、ヘキサメチルジシラザンのような極性を有する官能基が結合されていると、電極の常温溶融塩に対する濡れ性がさらに高くなるため、好ましい。 When a functional group having polarity such as hexamethyldisilazane is bonded to the surfaces of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles, the wettability of the electrode to room temperature molten salt is further increased. Therefore, it is preferable.

2)正極
正極活物質としては、例えば、種々の酸化物、硫化物、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)のような無機材料、フッ化カーボンのような有機材料などが挙げられる。正極活物質には、1種類の材料を単独で用いても、2種類以上の材料を混合して用いても良い。
2) Positive electrode Examples of the positive electrode active material include various oxides, sulfides, conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, disulfide polymer materials, inorganic materials such as sulfur (S), and carbon fluoride. Organic materials etc. are mentioned. As the positive electrode active material, one type of material may be used alone, or two or more types of materials may be mixed and used.

酸化物の具体例としては、二酸化マンガン(MnO)、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LiMn、LiMnO)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLiCoO)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1−yCo)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnCo1−y)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLiMn2−yNi)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLiFePO、LiFe1−yMnPO、LiCoPOなど)、バナジウム酸化物(例えばV)などが挙げられる。一方、硫化物の具体例としては、硫酸鉄(例えばFe(SO)などが挙げられる。 Specific examples of the oxide include manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, Li x Mn 2 O 4 , Li x MnO 2 ), lithium nickel composite oxide ( For example, Li x NiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (eg, Li x CoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (eg, LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxide (eg, LiMn y Co 1). -y O 2), spinel type lithium-manganese-nickel composite oxide (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphates having an olivine structure (e.g., Li x FePO 4, Li x Fe 1-y Mn y PO 4 , Li x CoPO 4, etc.), vanadium oxide (eg, V 2 O 5 ) And the like. On the other hand, specific examples of sulfides include iron sulfate (for example, Fe 2 (SO 4 ) 3 ).

二次電池の正極活物質として好ましいのは、電池電圧が高いリチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMn)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLiCoO)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1−yCo)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLiMn2−yNi)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnCo1−y)、リチウムリン酸鉄(例えばLiFePO)などである。なお、x、yは1以下(0を含む)であることが好ましい。 The positive electrode active material of the secondary battery is preferably a lithium manganese composite oxide (for example, Li x Mn 2 O 4 ), a lithium nickel composite oxide (for example, Li x NiO 2 ), a lithium cobalt composite oxide ( For example, Li x CoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (eg, Li x Ni 1-y Co y O 2 ), spinel-type lithium manganese nickel composite oxide (eg, Li x Mn 2-y Ni y O 4 ), lithium Manganese cobalt composite oxide (for example, Li x Mn y Co 1-y O 2 ), lithium iron phosphate (for example, Li x FePO 4 ), and the like. X and y are preferably 1 or less (including 0).

一方、一次電池の正極活物質として好ましいのは、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、硫化鉄、フッ化カーボンなどである。   On the other hand, manganese dioxide, iron oxide, copper oxide, iron sulfide, carbon fluoride and the like are preferable as the positive electrode active material of the primary battery.

正極活物質粒子の平均粒径は、1〜100μmの範囲内にすることが好ましく、さらに好ましい範囲は、2〜30μmである。   The average particle diameter of the positive electrode active material particles is preferably in the range of 1 to 100 μm, and more preferably in the range of 2 to 30 μm.

正極に前述した金属酸化物粒子を添加する場合、正極活物質粒子の平均粒径D1(nm)に対する金属酸化物粒子の平均一次粒子径d(nm)の粒径比(d/D1)は、1×10-5〜1×10-1の範囲内にすることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。粒径比(d/D1)を1×10-5未満にすると、正極活物質粒子表面への金属酸化物粒子の分散性もしくは金属酸化物粒子の常温溶融塩に対する親和性が低下する恐れがある。一方、粒径比(d/D1)が1×10-1を超えると、正極活物質粒子よりもむしろ金属酸化物粒子表面が非水電解質で濡れて正極の活物質利用率が低下する恐れがある。粒径比(d/D1)のより好ましい範囲は、1×10-4〜1×10-2である。 When the metal oxide particles described above are added to the positive electrode, the particle diameter ratio (d / D 1 ) of the average primary particle diameter d (nm) of the metal oxide particles to the average particle diameter D 1 (nm) of the positive electrode active material particles. Is preferably in the range of 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 . This is due to the reason explained below. If the particle size ratio (d / D 1 ) is less than 1 × 10 −5 , the dispersibility of the metal oxide particles on the surface of the positive electrode active material particles or the affinity of the metal oxide particles for the room temperature molten salt may be reduced. is there. On the other hand, when the particle size ratio (d / D 1 ) exceeds 1 × 10 −1 , the surface of the metal oxide particles rather than the positive electrode active material particles may get wet with the non-aqueous electrolyte, and the active material utilization rate of the positive electrode may decrease. There is. A more preferable range of the particle size ratio (d / D 1 ) is 1 × 10 −4 to 1 × 10 −2 .

正極に前述した金属酸化物粒子を添加する場合、正極の金属酸化物粒子の含有量は、10重量%以下にすることが望ましく、さらに好ましい範囲は0.1〜5重量%である。これは、含有量が多いと電池容量が低下する恐れがあり、一方、含有量が少ないと大電流性能と低温放電性能が著しく低下する恐れがあるからである。   When the metal oxide particles described above are added to the positive electrode, the content of the metal oxide particles in the positive electrode is desirably 10% by weight or less, and a more preferable range is 0.1 to 5% by weight. This is because if the content is large, the battery capacity may decrease, whereas if the content is small, the large current performance and the low-temperature discharge performance may be significantly decreased.

正極は、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤の他に、必要に応じて金属酸化物粒子とを適当な溶媒に懸濁させ、得られた懸濁物をアルミニウム箔などの集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより作製される。   In the positive electrode, for example, in addition to the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder, the metal oxide particles are suspended in an appropriate solvent as required, and the resulting suspension is collected into a current collector such as an aluminum foil. It is produced by applying to the body, drying, and pressing.

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.

正極活物質、金属酸化物粒子、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質を80〜95重量%、金属酸化物粒子を10重量%以下(0重量%を含む)、導電剤を3〜20重量%、結着剤を2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the positive electrode active material, the metal oxide particles, the conductive agent and the binder is 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 10% by weight or less (including 0% by weight) of the metal oxide particles, and the conductive agent. It is preferable that the content is 3 to 20% by weight and the binder is in the range of 2 to 7% by weight.

3)負極
負極活物質には、リチウムを吸蔵放出する材料を用いるのが好ましく、例えば、リチウム金属、リチウム合金、炭素質物、金属化合物などを挙げることができる。負極には、1種類の負極活物質を用いても、2種類以上の負極活物質を混合して用いても良い。
3) Negative electrode As the negative electrode active material, a material that absorbs and releases lithium is preferably used. Examples thereof include lithium metal, lithium alloy, carbonaceous material, and metal compound. As the negative electrode, one type of negative electrode active material may be used, or two or more types of negative electrode active materials may be mixed and used.

前記リチウム合金としてはリチウムアルミニウム合金、リチウム亜鉛合金、リチウムマグネシウム合金、リチウム珪素合金、リチウム鉛合金などが挙げられる。   Examples of the lithium alloy include a lithium aluminum alloy, a lithium zinc alloy, a lithium magnesium alloy, a lithium silicon alloy, and a lithium lead alloy.

リチウムを吸蔵放出する炭素質物としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、気相成長炭素繊維、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素を挙げることができる。中でも、気相成長炭素繊維、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素が好ましい。また、炭素質物は、X線回折による(002)面の面間隔d002が0.34nm以下であることが好ましい。 Examples of the carbonaceous material that absorbs and releases lithium include natural graphite, artificial graphite, coke, vapor grown carbon fiber, mesophase pitch carbon fiber, spherical carbon, and resin-fired carbon. Among these, vapor growth carbon fiber, mesophase pitch carbon fiber, and spherical carbon are preferable. The carbonaceous material preferably has a (002) plane spacing d 002 of 0.34 nm or less by X-ray diffraction.

前記金属化合物としては、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物などが挙げられる。金属酸化物の具体例として、チタン酸リチウム(Li4+xTi12)、タングステン酸化物(WO)、アモルファススズ酸化物(例えばSnB0.40.63.1)、スズ珪素酸化物(SnSiO)、酸化珪素(SiO)などが挙げられる。金属硫化物の具体例として、硫化リチウム(TiS)、硫化モリブデン(MoS),硫化鉄(例えばFeS、FeS、LiFeS)などが挙げられる。金属窒化物の具体例として、リチウムコバルト窒化物(例えばLiCoN、0<x<4,0<y<0.5)などが挙げられる。 Examples of the metal compound include metal oxides, metal sulfides, and metal nitrides. Specific examples of the metal oxide include lithium titanate (Li 4 + x Ti 5 O 12 ), tungsten oxide (WO 3 ), amorphous tin oxide (eg, SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 ), tin silicon Examples thereof include oxide (SnSiO 3 ) and silicon oxide (SiO). Specific examples of metal sulfides include lithium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (eg, FeS, FeS 2 , Li x FeS 2 ) and the like. Specific examples of the metal nitride include lithium cobalt nitride (for example, Li x Co y N, 0 <x <4, 0 <y <0.5).

負極活物質としてリチウムもしくはリチウム合金を用いる場合、リチウム箔やリチウム合金箔をそのまま電極として用いることができる。リチウム箔またはリチウム合金箔を負極として用いる場合、金属酸化物粒子は正極のみに含有される。   When lithium or lithium alloy is used as the negative electrode active material, lithium foil or lithium alloy foil can be used as an electrode as it is. When lithium foil or lithium alloy foil is used as the negative electrode, the metal oxide particles are contained only in the positive electrode.

また、負極活物質としてリチウム合金、炭素質物もしくは金属化合物を使用する場合、負極活物質として粒状形態のものを使用することができる。この場合、負極に金属酸化物粒子を添加することが望ましい。   Moreover, when using a lithium alloy, a carbonaceous material, or a metal compound as a negative electrode active material, the thing of a granular form can be used as a negative electrode active material. In this case, it is desirable to add metal oxide particles to the negative electrode.

負極活物質粒子の平均粒径は、0.1〜100μmの範囲内にすることが好ましく、さらに好ましい範囲は、1〜50μmである。   The average particle size of the negative electrode active material particles is preferably in the range of 0.1 to 100 μm, and more preferably in the range of 1 to 50 μm.

負極に前述した金属酸化物粒子を含有させる場合、負極活物質粒子の平均粒径D2(nm)に対する金属酸化物粒子の平均一次粒子径d(nm)の粒径比(d/D2)は、1×10-5〜1×10-1の範囲内にすることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。粒径比(d/D2)を1×10-5未満にすると、負極活物質粒子表面への金属酸化物粒子の分散性もしくは金属酸化物粒子の常温溶融塩に対する親和性が低下する恐れがある。一方、粒径比(d/D2)が1×10-1を超えると、負極活物質粒子よりもむしろ金属酸化物粒子表面が非水電解質で濡れて負極の活物質利用率が低下する恐れがある。粒径比(d/D2)のより好ましい範囲は、1×10-4〜1×10-2である。 When the above-described metal oxide particles are contained in the negative electrode, the particle diameter ratio (d / D 2 ) of the average primary particle diameter d (nm) of the metal oxide particles to the average particle diameter D 2 (nm) of the negative electrode active material particles Is preferably in the range of 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 . This is due to the reason explained below. If the particle size ratio (d / D 2 ) is less than 1 × 10 −5 , the dispersibility of the metal oxide particles on the surface of the negative electrode active material particles or the affinity of the metal oxide particles for the room temperature molten salt may be reduced. is there. On the other hand, when the particle size ratio (d / D 2 ) exceeds 1 × 10 −1 , the surface of the metal oxide particles rather than the negative electrode active material particles may get wet with the non-aqueous electrolyte, and the active material utilization rate of the negative electrode may decrease. There is. A more preferable range of the particle size ratio (d / D 2 ) is 1 × 10 −4 to 1 × 10 −2 .

負極に前述した金属酸化物粒子を含有させる場合、負極の金属酸化物粒子の含有量は、10重量%以下にすることが望ましく、さらに好ましい範囲は0.1〜5重量%である。これは、含有量が多いと電池容量が低下する恐れがあり、一方、含有量が少ないと大電流性能と低温放電性能が著しく低下する恐れがあるからである。   When the metal oxide particles described above are contained in the negative electrode, the content of the metal oxide particles in the negative electrode is desirably 10% by weight or less, and a more preferable range is 0.1 to 5% by weight. This is because if the content is large, the battery capacity may decrease, whereas if the content is small, the large current performance and the low-temperature discharge performance may be significantly decreased.

粒状形態の負極活物質を用いる場合、負極は、例えば、負極活物質粒子と結着剤の他に、必要に応じて金属酸化物粒子とを適当な溶媒に懸濁させ、得られた懸濁物を銅箔などの金属集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより作製される。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、スチレンブタジェンゴムなどが挙げられる。また、この負極には、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、金属粉末などの導電剤をさらに含有させても良い。   In the case of using a negative electrode active material in a granular form, for example, the negative electrode is obtained by suspending metal oxide particles in an appropriate solvent, if necessary, in addition to the negative electrode active material particles and the binder. An object is applied to a metal current collector such as a copper foil, dried, and then pressed. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, and styrene butadiene rubber. Further, the negative electrode may further contain a conductive agent such as acetylene black, carbon black, graphite, and metal powder.

負極活物質、金属酸化物粒子、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質を80〜98重量%、金属酸化物粒子を10重量%以下(0重量%を含む)、導電剤を20重量%以下(0重量%を含む)、結着剤を2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the negative electrode active material, the metal oxide particles, the conductive agent and the binder is 80 to 98% by weight of the negative electrode active material, 10% by weight or less (including 0% by weight) of the metal oxide particles, and the conductive agent. It is preferable to be 20% by weight or less (including 0% by weight) and the binder is in the range of 2 to 7% by weight.

4)非水電解質
非水電解質は、リチウムイオンを含有した常温溶融塩から実質的に形成された液状非水電解質であることが望ましい。このような液状非水電解質を備えた非水電解質電池は、安全性を高くすることができる。
4) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte is desirably a liquid non-aqueous electrolyte substantially formed from a room temperature molten salt containing lithium ions. A non-aqueous electrolyte battery including such a liquid non-aqueous electrolyte can increase safety.

ここでいう常温溶融塩とは、非水電解質電池の作動温度範囲内(−40℃〜100℃)において少なくとも一部が液状である塩を意味する。中でも、室温付近(好ましくは−20℃〜60℃)において少なくとも一部が液状である塩を用いるのが好ましい。   The term “normal temperature molten salt” as used herein means a salt that is at least partially liquid in the operating temperature range (−40 ° C. to 100 ° C.) of the nonaqueous electrolyte battery. Among them, it is preferable to use a salt that is at least partially liquid around room temperature (preferably -20 ° C to 60 ° C).

常温溶融塩は、リチウムイオンと、有機物カチオンと、アニオンとから構成されるイオン性融体であることが望ましい。   The room temperature molten salt is preferably an ionic melt composed of lithium ions, organic cations, and anions.

前記有機物カチオンは、以下の化2に示す骨格を有する有機物カチオンであることが望ましく、中でも、アルキルイミダゾリウムイオン、四級アンモニウムイオンが好ましい。

Figure 0004560056
The organic cation is preferably an organic cation having a skeleton represented by the following chemical formula 2, and among them, alkyl imidazolium ions and quaternary ammonium ions are preferable.
Figure 0004560056

前記アルキルイミダソリウムイオンとしては、例えば、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオンなどを挙げることができる。ジアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン(MEI)が好ましい。一方、トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,2−ジエチル−3−プロピルイミダゾリウムイオン(DMPI)が好ましい。 Examples of the alkyl imidazolium ions include dialkyl imidazolium ions and trialkyl imidazolium ions. As the dialkylimidazolium ion, 1-methyl-3-ethylimidazolium ion (MEI + ) is preferable. On the other hand, as the trialkylimidazolium ion, 1,2-diethyl-3-propylimidazolium ion (DMPI + ) is preferable.

前記四級アンモニムイオンとしては、例えば、テトラアルキルアンモニウムイオン、環状アンモニウムイオンなどを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、ジメチルエチルメトキシ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が好ましい。   Examples of the quaternary ammonium ions include tetraalkylammonium ions and cyclic ammonium ions. As the tetraalkylammonium ion, dimethylethylmethoxyammonium ion and trimethylpropylammonium ion are preferable.

常温溶融塩の融点は100℃以下が好ましく、より好ましい融点は20℃以下で、さらに好ましい融点は0℃以下である。アルキルイミダゾリウムイオン及び四級アンモニウムイオンのうち少なくとも一方を有機物カチオンとして用いることにより、常温溶融塩の融点を100℃以下もしくは20℃以下にすることができると共に、非水電解質と負極との反応性を低くすることができる。   The melting point of the room temperature molten salt is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, and still more preferably 0 ° C. or lower. By using at least one of alkyl imidazolium ions and quaternary ammonium ions as the organic cation, the melting point of the room temperature molten salt can be made 100 ° C. or lower or 20 ° C. or lower, and the reactivity between the nonaqueous electrolyte and the negative electrode Can be lowered.

常温溶融塩中のリチウムイオンの濃度は、20mol%以下であることが好ましい。前記範囲にすることにより、20℃以下の低温において常温溶融塩が液体の形態を安定に保つことができる。また、常温以下でも常温溶融塩が低粘度を維持することができるため、非水電解質のイオン伝導度を高くすることができる。より好ましい範囲は、1〜10mol%である。   The concentration of lithium ions in the room temperature molten salt is preferably 20 mol% or less. By setting it in the above range, the molten salt at room temperature can be kept in a stable liquid form at a low temperature of 20 ° C. or lower. Further, since the room temperature molten salt can maintain a low viscosity even at room temperature or lower, the ionic conductivity of the nonaqueous electrolyte can be increased. A more preferable range is 1 to 10 mol%.

前記アニオンには、BF 、PF 、AsF 、ClO 、CFSO 、CFCOO、CHCOO、CO 2−、N(CFSO 、N(CSO 及び(CFSOよりなる群から選択される少なくとも1種類を使用することが好ましい。複数のアニオンを共存させることにより、融点が20℃以下もしくは0℃以下の常温溶融塩を容易に形成することができる。より好ましいアニオンとしては、BF 、CFSO 、CFCOO、CHCOO、CO 2−、N(CFSO 、N(CSO 、(CFSOが挙げられる。 Examples of the anion include BF 4 , PF 6 , AsF 6 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , and N (CF 3 SO 2 ) 2. -, N (C 2 F 5 SO 2) 2 - and (CF 3 SO 2) 3 C - is preferably used at least one selected from the group consisting of. By allowing a plurality of anions to coexist, a room temperature molten salt having a melting point of 20 ° C. or lower or 0 ° C. or lower can be easily formed. More preferable anions include BF 4 , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , N (CF 3 SO 2 ) 2 , and N (C 2 F 5 SO 2 ). 2 -, (CF 3 SO 2 ) 3 C - and the like.

5)セパレータ
セパレータとしては、例えば、合成樹脂製不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルムなどを用いることができる。
5) Separator As the separator, for example, a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

6)容器
容器としては、金属製容器、ラミネートフィルム製容器を用いることができる。
6) Container As the container, a metal container or a laminate film container can be used.

金属製容器としては、例えば、角形あるいは円筒形の金属缶を用いることができる。また、金属製容器の形成材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどを挙げることができる。金属製容器の肉厚は、0.5mm以下にすることが好ましく、より好ましい範囲は0.2mm以下である。   As the metal container, for example, a rectangular or cylindrical metal can can be used. Examples of the material for forming the metal container include aluminum, aluminum alloy, iron, and stainless steel. The wall thickness of the metal container is preferably 0.5 mm or less, and more preferably 0.2 mm or less.

ラミネートフィルムとしては、例えば、金属箔と樹脂フィルムとを含む積層フィルムが挙げられる。樹脂フィルムは、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子から形成することができる。ラミネートフィルムの厚さは、0.2mm以下にすることが望ましい。   Examples of the laminate film include a laminated film including a metal foil and a resin film. The resin film can be formed of a polymer such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polyethylene terephthalate (PET), for example. The thickness of the laminate film is desirably 0.2 mm or less.

以上説明した本発明に係る非水電解質電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、リチウムイオンを含有した常温溶融塩を含む非水電解質とを具備した非水電解質電池であって、
前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極は、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる平均一次粒子径が1〜100nmの範囲内である金属酸化物粒子を含むことを特徴とするものである。
The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention described above includes a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and a nonaqueous electrolyte containing a room temperature molten salt containing lithium ions. Because
At least one of the positive electrode and the negative electrode has an average primary particle diameter of 1 to 100 nm made of at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles. It is characterized by including metal oxide particles within the range.

このような構成にすると、正極及び負極のうち少なくとも一方の電極において、常温溶融塩に対する親和性の高い金属酸化物粒子を活物質粒子表面に均一に分散させることができるため、非水電解質に対する濡れ性を向上することができる。その結果、正極及び負極のうち少なくとも一方の電極において、非水電解質の保持量を増加させることができ、活物質利用率を向上することができるため、非水電解質の大電流性能と低温性能を向上させることができる。その結果、常温溶融塩を含む非水電解質を備え、安全性が高く、かつ大電流性能と低温性能に優れる非水電解質電池を実現することができる。   In such a configuration, at least one of the positive electrode and the negative electrode can uniformly disperse the metal oxide particles having a high affinity for the room temperature molten salt on the surface of the active material particles, so that the wetness to the non-aqueous electrolyte is increased. Can be improved. As a result, in at least one of the positive electrode and the negative electrode, the amount of nonaqueous electrolyte retained can be increased, and the active material utilization rate can be improved. Therefore, the high current performance and low temperature performance of the nonaqueous electrolyte can be improved. Can be improved. As a result, it is possible to realize a nonaqueous electrolyte battery that includes a nonaqueous electrolyte containing a room temperature molten salt, has high safety, and is excellent in large current performance and low temperature performance.

特に、正極及び負極双方に前述した金属酸化物粒子を含有させることによって、正極及び負極両方の活物質利用率を向上させることができるため、不均一反応が生じるのを抑えることができ、非水電解質電池の大電流性能と低温性能をさらに向上することができる。   In particular, by including the metal oxide particles described above in both the positive electrode and the negative electrode, it is possible to improve the active material utilization rate of both the positive electrode and the negative electrode. The large current performance and low temperature performance of the electrolyte battery can be further improved.

また、金属酸化物粒子が含有された電極において、活物質粒子の平均粒径D(nm)に対する平均一次粒子径d(nm)の粒径比(d/D)を1×10-5〜1×10-1の範囲内にすることによって、金属酸化物粒子の分散性と金属酸化物粒子の常温溶融塩に対する親和性をさらに向上することができるため、非水電解質電池の大電流性能と低温性能をより向上することができる。 In the electrode containing metal oxide particles, the particle size ratio (d / D) of the average primary particle diameter d (nm) to the average particle diameter D (nm) of the active material particles is 1 × 10 −5 to 1 Since the dispersibility of the metal oxide particles and the affinity of the metal oxide particles with respect to the room temperature molten salt can be further improved by being within the range of × 10 −1 , the large current performance and low temperature of the nonaqueous electrolyte battery can be improved. The performance can be further improved.

次いで、本発明に係る非水電解質電池の第2の実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention will be described.

この第2実施形態の非水電解質電池は、容器と、前記容器内に収納される正極と、前記容器内に収納される負極と、前記容器内に収容され、リチウムイオンとB[(OCO)22 -で表されるアニオンとを含有する常温溶融塩を含む非水電解質とを具備する。 The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment includes a container, a positive electrode housed in the container, a negative electrode housed in the container, a lithium ion and B [(OCO) contained in the container. 2] 2 - and a non-aqueous electrolyte containing an ambient temperature molten salt containing an anion represented by.

また、第2実施形態の非水電解質電池では、正極と負極の間にセパレータを介在させることができる。このセパレータとしては、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。   In the nonaqueous electrolyte battery of the second embodiment, a separator can be interposed between the positive electrode and the negative electrode. As this separator, the thing similar to what was demonstrated in 1st Embodiment mentioned above can be mentioned.

以下、正極、負極及び非水電解質について説明する。なお、容器には、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを使用することができる。   Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte will be described. In addition, the thing similar to what was demonstrated in 1st Embodiment mentioned above can be used for a container.

A)正極
正極活物質としては、例えば、種々の酸化物、硫化物、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)のような無機材料、フッ化カーボンのような有機材料などが挙げられる。正極活物質には、1種類の材料を単独で用いても、2種類以上の材料を混合して用いても良い。
A) Positive electrode Examples of the positive electrode active material include various oxides, sulfides, conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, disulfide polymer materials, inorganic materials such as sulfur (S), and carbon fluoride. Organic materials etc. are mentioned. As the positive electrode active material, one type of material may be used alone, or two or more types of materials may be mixed and used.

酸化物及び硫化物の具体例としては、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。   Specific examples of the oxide and sulfide include the same as those described in the first embodiment.

好ましい二次電池用正極活物質及び好ましい一次電池用正極活物質には、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。   Examples of the preferable positive electrode active material for secondary battery and the preferable positive electrode active material for primary battery include the same materials as those described in the first embodiment.

正極は、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤とを適当な溶媒に懸濁させ、得られた懸濁物をアルミニウム箔などの集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより作製される。   For example, the positive electrode is obtained by suspending a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder in a suitable solvent, applying the obtained suspension to a current collector such as an aluminum foil, drying, and then pressing. Produced.

前記導電剤及び前記結着剤としては、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。   Examples of the conductive agent and the binder include the same as those described in the first embodiment.

正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質を80〜95重量%、導電剤を3〜20重量%、結着剤を2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder. .

この正極に、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる平均一次粒子径が1〜100nmの範囲内の金属酸化物粒子を含有させても良い。これにより、高温貯蔵特性、大電流特性および低温特性に優れる非水電解質電池を実現することができる。 This positive electrode contains metal oxide particles having an average primary particle diameter of 1 to 100 nm consisting of at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles. You may let them. Thereby, a nonaqueous electrolyte battery excellent in high temperature storage characteristics, large current characteristics and low temperature characteristics can be realized.

B)負極
負極活物質には、リチウムを吸蔵放出する材料を用いるのが好ましく、例えば、リチウム金属、リチウム合金、炭素質物、金属化合物などを挙げることができる。負極には、1種類の負極活物質を用いても、2種類以上の負極活物質を混合して用いても良い。
B) Negative electrode As the negative electrode active material, a material that absorbs and releases lithium is preferably used, and examples thereof include lithium metal, lithium alloy, carbonaceous material, and metal compound. As the negative electrode, one type of negative electrode active material may be used, or two or more types of negative electrode active materials may be mixed and used.

リチウム合金、リチウムを吸蔵放出する炭素質物および金属化合物としては、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。   Examples of the lithium alloy, the carbonaceous material that absorbs and releases lithium, and the metal compound include the same materials as those described in the first embodiment.

負極活物質としてリチウムもしくはリチウム合金を用いる場合、リチウム箔やリチウム合金箔をそのまま電極として用いることができる。また、負極活物質としてリチウム合金、炭素質物もしくは金属化合物を用いる場合、粉末状の活物質を用いることができる。   When lithium or lithium alloy is used as the negative electrode active material, lithium foil or lithium alloy foil can be used as an electrode as it is. Moreover, when using a lithium alloy, a carbonaceous material, or a metal compound as a negative electrode active material, a powdery active material can be used.

粉末状の活物質を含む負極は、例えば、負極活物質粉末と結着剤とを適当な溶媒に懸濁させ、得られた懸濁物を銅箔などの金属集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより作製される。前記結着剤としては、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。また、この負極には、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、金属粉末などの導電剤をさらに含有させても良い。   The negative electrode containing a powdered active material is prepared by, for example, suspending the negative electrode active material powder and a binder in an appropriate solvent, and applying the obtained suspension to a metal current collector such as a copper foil, followed by drying. Thereafter, it is manufactured by pressing. Examples of the binder include those similar to those described in the first embodiment. Further, the negative electrode may further contain a conductive agent such as acetylene black, carbon black, graphite, and metal powder.

負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質を80〜98重量%、導電剤を20重量%以下(0重量%を含む)、結着剤を2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is 80 to 98% by weight of the negative electrode active material, 20% by weight or less (including 0% by weight) of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder. It is preferable to make it into a range.

この負極に、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる平均一次粒子径が1〜100nmの範囲内の金属酸化物粒子を含有させても良い。これにより、高温貯蔵特性、大電流特性および低温特性に優れる非水電解質電池を実現することができる。 This negative electrode contains metal oxide particles having an average primary particle diameter of 1 to 100 nm consisting of at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles. You may let them. Thereby, a nonaqueous electrolyte battery excellent in high temperature storage characteristics, large current characteristics and low temperature characteristics can be realized.

C)非水電解質
非水電解質は、リチウムイオンとB[(OCO) で表されるアニオンとを含有した常温溶融塩から実質的に形成される液状非水電解質であることが望ましい。B[(OCO) で表されるアニオンの構造式を下記化3に示す。

Figure 0004560056
C) a non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte lithium ions and B [(OCO) 2] 2 - It is desirable that a liquid nonaqueous electrolyte is substantially formed from a room temperature molten salt containing the anion represented . The structural formula of an anion represented by B [(OCO) 2 ] 2 is shown in the following chemical formula 3.
Figure 0004560056

ここでいう常温溶融塩とは、非水電解質電池の作動温度範囲内(−40℃〜100℃)において少なくとも一部が液状である塩を意味する。中でも、室温付近(好ましくは−20℃〜60℃)において少なくとも一部が液状である塩を用いるのが好ましい。   The term “normal temperature molten salt” as used herein means a salt that is at least partially liquid in the operating temperature range (−40 ° C. to 100 ° C.) of the nonaqueous electrolyte battery. Among them, it is preferable to use a salt that is at least partially liquid around room temperature (preferably -20 ° C to 60 ° C).

常温溶融塩の融点は100℃以下が好ましく、より好ましい融点は20℃以下で、さらに好ましい融点は0℃以下である。   The melting point of the room temperature molten salt is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, and still more preferably 0 ° C. or lower.

常温溶融塩は、さらに有機物カチオンを含有することが好ましい。この有機物カチオンとしては、前述した第1の実施形態で説明したのと同様なものを挙げることができる。   The room temperature molten salt preferably further contains an organic cation. As this organic cation, the same thing as what was demonstrated in 1st Embodiment mentioned above can be mentioned.

常温溶融塩のB[(OCO) の濃度は、50mol%以下であることが好ましい。これは、B[(OCO) の濃度が50mol%を超えると、常温溶融塩の融点上昇あるいは非水電解質のイオン伝導度低下を招く恐れがあるからである。より好ましい濃度範囲は、5〜25mol%である。この範囲内にすることにより、20℃以下の低温において常温溶融塩が液体の状態を安定に保つことができる。また、常温以下の雰囲気において常温溶融塩が低粘度を維持することができるため、非水電解質のイオン伝導度を高くすることができる。 The concentration of B [(OCO) 2 ] 2 − in the room temperature molten salt is preferably 50 mol% or less. This, B [(OCO) 2] 2 - concentration is more than 50 mol%, there is a fear of causing the ionic conductivity decreases the melting point raised or non-aqueous electrolyte of the ionic liquid. A more preferable concentration range is 5 to 25 mol%. By setting it within this range, the molten salt at room temperature can be kept stable at a low temperature of 20 ° C. or lower. Moreover, since the normal temperature molten salt can maintain a low viscosity in an atmosphere at or below normal temperature, the ionic conductivity of the nonaqueous electrolyte can be increased.

常温溶融塩には、B[(OCO) で表されるアニオン以外のアニオン(以下、第2のアニオンと称す)を含有させることができる。第2のアニオンとしては、例えば、BF 、PF 、AsF 、ClO 、CFSO 、CFCOO、CHCOO、CO 2−、N(CFSO 、N(CSO 及び(CFSOよりなる群から選択される少なくとも一種類のアニオンが好ましい。この第2のアニオンを常温溶融塩に含有させることによって、常温溶融塩の融点を低くすることができるため、融点が20℃以下もしくは0℃以下の常温溶融塩を容易に得ることができる。また、第2のアニオンは、B[(OCO) で表されるアニオンに比較してイオン半径が小さいため、非水電解質のイオン伝導度を高くすることができる。第2のアニオンのうちより好ましいアニオンとしては、BF 、CFSO 、CFCOO、CHCOO、CO 2−、N(CFSO 、N(CSO 、(CFSOが挙げられる。 The room temperature molten salt may contain an anion other than the anion represented by B [(OCO) 2 ] 2 (hereinafter referred to as a second anion). Examples of the second anion include BF 4 , PF 6 , AsF 6 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , N (CF 3 SO 2) 2 -, N ( C 2 F 5 SO 2) 2 - and (CF 3 SO 2) 3 C - is at least a kind of anion selected from the group consisting preferred. By including this second anion in the room temperature molten salt, the melting point of the room temperature molten salt can be lowered, so that a room temperature molten salt having a melting point of 20 ° C. or lower or 0 ° C. or lower can be easily obtained. In addition, since the second anion has a smaller ionic radius than the anion represented by B [(OCO) 2 ] 2 , the ionic conductivity of the nonaqueous electrolyte can be increased. Among the second anions, more preferred anions include BF 4 , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2) 2 - , (CF 3 SO 2) 3 C - and the like.

常温溶融塩のアニオン成分としてB[(OCO) で表されるアニオンのみを使用しても良いが、第2のアニオンを併用する場合には、アニオン成分中の第2のアニオンの割合を80mol%以下にすることが望ましい。 Only the anion represented by B [(OCO) 2 ] 2 may be used as the anion component of the room temperature molten salt, but when the second anion is used in combination, the second anion in the anion component The ratio is desirably 80 mol% or less.

以上の第2の実施形態に説明したように、本発明に係る別の非水電解質電池は、正極と、負極と、リチウムイオンとB[(OCO)22 -で表されるアニオンとを含有する常温溶融塩を含む非水電解質とを具備するものである。本発明によれば、高温貯蔵時の放電容量の低下を抑えることができる。 As described in the second embodiment above, another nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, lithium ions, and an anion represented by B [(OCO) 2 ] 2 −. And a nonaqueous electrolyte containing a room temperature molten salt. According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in discharge capacity during high-temperature storage.

すなわち、リチウム金属、リチウム合金、炭素材料、金属化合物などの各種負極材料は、非水電解質の常温溶融塩に含まれる有機カチオンを電気化学的に還元分解しやすく、このことが常温溶融塩を備えた非水電解質電池の実用化の妨げの一因になっている。   That is, various negative electrode materials such as lithium metal, lithium alloy, carbon material, metal compound, etc. are easily subjected to electrochemical reduction and decomposition of organic cations contained in the non-aqueous electrolyte room temperature molten salt, which is provided with the room temperature molten salt. This is one of the factors that hinder the practical application of non-aqueous electrolyte batteries.

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、リチウムイオンと、B[(OCO)22 -で表されるアニオンと、有機物カチオンとを含有する常温溶融塩が電池作動温度範囲内で液状を保つことができ、この常温溶融塩を含む非水電解質を一次電池あるいは二次電池に用いると、負極による非水電解質の還元分解を抑制することができ、高温貯蔵時の容量低下を抑制できることを見出した。さらに、二次電池の場合には、充放電サイクル寿命を向上できることもわかった。これらは、B[(OCO) で表されるアニオンが負極上で一部還元分解され、負極表面に、非水電解質の還元分解を抑制するリチウム透過性の良質な皮膜が形成されるためであると考えられる。 The present inventors have results of extensive studies, the lithium ion, B [(OCO) 2] 2 - and an anion represented by the room temperature molten salt containing a organic cation liquid in the battery operating temperature range When this non-aqueous electrolyte containing a room temperature molten salt is used for a primary battery or a secondary battery, reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte by the negative electrode can be suppressed, and a decrease in capacity during high-temperature storage can be suppressed. I found it. Furthermore, in the case of the secondary battery, it was also found that the charge / discharge cycle life can be improved. They, B [(OCO) 2] 2 - anions represented by is partially reductive decomposition on the negative electrode, the negative electrode surface, Li permeable good quality coatings to suppress reductive decomposition of the nonaqueous electrolyte is formed This is considered to be because of this.

また、B[(OCO) で表されるアニオンには、フッ素原子が含まれていないため、非水電解質の熱安定性を高くして非水電解質電池の安全性を向上することができるばかりか、環境負荷の少ないリチウム乾電池の実現が可能になる。 Moreover, since the anion represented by B [(OCO) 2 ] 2 does not contain a fluorine atom, the thermal stability of the non-aqueous electrolyte is increased to improve the safety of the non-aqueous electrolyte battery. In addition, it is possible to realize a lithium battery with a low environmental impact.

正極及び負極のうち少なくとも一方の電極に、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる平均一次粒子径が1〜100nmの範囲内である金属酸化物粒子を含有させることによって、電極の活物質利用率を向上することができるため、高温貯蔵特性、大電流特性及び低温放電特性に優れる非水電解質電池を実現することができる。 At least one of the positive electrode and the negative electrode has an average primary particle diameter of at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles in the range of 1 to 100 nm. Since the active material utilization rate of the electrode can be improved by including the metal oxide particles, a nonaqueous electrolyte battery excellent in high-temperature storage characteristics, large current characteristics, and low-temperature discharge characteristics can be realized.

[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施例1)
<正極の作製>
正極活物質に平均粒径D1が3μm(3000nm)のリチウムコバルト酸化物(LiCoO)粒子を用い、これに平均一次粒子径dが20nmのAl粒子を正極全体に対して1重量%と、導電材として正極全体に対して8重量%の黒鉛粉末と、結着剤として正極全体に対して5重量%のPVdFとをそれぞれ配合してn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て電極密度3.3g/cmの正極を得た。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) particles having an average particle diameter D 1 of 3 μm (3000 nm) are used as the positive electrode active material, and 1 wt% of Al 2 O 3 particles having an average primary particle diameter d of 20 nm with respect to the entire positive electrode. %, 8% by weight graphite powder with respect to the whole positive electrode as a conductive material, and 5% by weight PVdF with respect to the whole positive electrode as a binder, respectively, and dispersed in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent. A slurry was prepared. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and a positive electrode having an electrode density of 3.3 g / cm 3 was obtained through a pressing process.

<負極の作製>
平均粒径D2が1μm(1000nm)のチタン酸リチウム(LiTi12)粒子と、平均一次粒子径dが20nmのAl粒子と、導電材としてアセチレンブラックと、結着剤としてPVdFとを重量比(LiTi12:Al粒子:導電材:結着剤)で88:1:5:6となるように配合してn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て電極密度2g/cmの負極を得た。
<Production of negative electrode>
Lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) particles having an average particle diameter D 2 of 1 μm (1000 nm), Al 2 O 3 particles having an average primary particle diameter d of 20 nm, acetylene black as a conductive material, and a binder N-methylpyrrolidone (NMP) solvent by blending PVdF as a weight ratio (Li 4 Ti 5 O 12 : Al 2 O 3 particles: conductive material: binder) to be 88: 1: 5: 6 To prepare a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and a negative electrode having an electrode density of 2 g / cm 3 was obtained through a pressing process.

なお、正極活物質粒子、負極活物質粒子および金属酸化物粒子の測定は、下記に説明する方法で行った。   In addition, the measurement of a positive electrode active material particle, a negative electrode active material particle, and a metal oxide particle was performed by the method demonstrated below.

レーザー回折式粒度分布測定装置(島津SALD-300)を用い、まず、ビーカーに試料を約0.1gと界面活性剤と1〜2mLの蒸留水を添加して十分に攪拌した後、攪拌水槽に注入し、2秒間隔で64回光強度分布を測定し、粒度分布データを解析するという方法にて測定した。   Using a laser diffraction particle size distribution analyzer (Shimadzu SALD-300), first add about 0.1 g of a sample, a surfactant, and 1 to 2 mL of distilled water to a beaker and stir well. The light intensity distribution was measured 64 times at intervals of 2 seconds, and the particle size distribution data was analyzed.

また、正極活物質粒子の平均粒径D1(nm)に対する平均一次粒子径d(nm)の粒径比(d/D1)と、負極活物質粒子の平均粒径D2(nm)に対する平均一次粒子径d(nm)の粒径比(d/D2)を下記表1に示す。 Further, the particle diameter ratio (d / D 1 ) of the average primary particle diameter d (nm) to the average particle diameter D 1 (nm) of the positive electrode active material particles and the average particle diameter D 2 (nm) of the negative electrode active material particles The particle size ratio (d / D 2 ) of the average primary particle size d (nm) is shown in Table 1 below.

<非水電解質の調製>
1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン(MEI)と、Liと、CFSO と、BF とをモル比がMEI:Li:CFSO :BF =45:5:20:30となるように混合し、20℃において液状の常温溶融塩を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
The molar ratio of 1-methyl-3-ethylimidazolium ion (MEI + ), Li + , CF 3 SO 3 and BF 4 is MEI + : Li + : CF 3 SO 3 : BF 4 −. = 45: 5: 20: 30 was mixed, and a liquid room temperature molten salt was obtained at 20 ° C.

この常温溶融塩をセパレータのポリエチレン製の多孔質フィルムに含浸させた後、このセパレータで正極表面を被覆した。負極をセパレータを介して正極と対向するように重ね、これらを渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成形することにより扁平型の電極群を得た。肉厚0.1mmのアルミニウム層含有ラミネートフィルムからなる容器内に電極群を収納し、図1示す構造を有し、厚さが3mmで、幅が35mmで、高さが62mmの薄型の非水電解質二次電池を作製した。   After impregnating the polyethylene porous film of the separator with this room temperature molten salt, the surface of the positive electrode was covered with this separator. The negative electrode was stacked so as to face the positive electrode with a separator interposed therebetween, and these were wound in a spiral shape, and then pressed into a flat shape to obtain a flat electrode group. An electrode group is housed in a container made of an aluminum layer-containing laminate film having a wall thickness of 0.1 mm, and has the structure shown in FIG. 1 and is a thin non-water having a thickness of 3 mm, a width of 35 mm, and a height of 62 mm. An electrolyte secondary battery was produced.

図1に示すように、扁平型の電極群1は、正極2と負極3をその間にセパレータ4を介在させて扁平形状にした構造を有する。帯状の正極端子5は、正極2に電気的に接続されている。一方、帯状の負極端子6は、負極3に電気的に接続されている。この電極群1は、ラミネートフィルム製容器7内に正極端子5と負極端子6の端部を容器7から延出させた状態で収納されている。なお、ラミネートフィルム製容器7は、ヒートシールにより封止がなされている。   As shown in FIG. 1, the flat electrode group 1 has a structure in which a positive electrode 2 and a negative electrode 3 are flattened with a separator 4 interposed therebetween. The strip-like positive electrode terminal 5 is electrically connected to the positive electrode 2. On the other hand, the strip-like negative electrode terminal 6 is electrically connected to the negative electrode 3. The electrode group 1 is housed in a laminate film container 7 with the ends of the positive electrode terminal 5 and the negative electrode terminal 6 extended from the container 7. The laminated film container 7 is sealed by heat sealing.

(実施例2〜9)
正極及び負極双方の電極に添加する金属酸化物粒子の種類、平均一次粒子径、配合量、粒径比(d/D1)及び粒径比(d/D2)を下記表1に示すように設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。
(Examples 2-9)
Table 1 below shows the types, average primary particle size, blending amount, particle size ratio (d / D 1 ) and particle size ratio (d / D 2 ) of the metal oxide particles added to both the positive electrode and the negative electrode. A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was assembled except that the setting was set to.

(比較例1)
正極および負極の双方の電極に金属酸化物粒子を添加しないこと以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 1)
A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as described in Example 1 was assembled except that the metal oxide particles were not added to both the positive electrode and the negative electrode.

(比較例2)
正極及び負極双方の電極に添加する金属酸化物粒子の種類、平均一次粒子径、配合量、粒径比(d/D1)及び粒径比(d/D2)を下記表1に示すように設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 2)
Table 1 below shows the types, average primary particle size, blending amount, particle size ratio (d / D 1 ) and particle size ratio (d / D 2 ) of the metal oxide particles added to both the positive electrode and the negative electrode. A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was assembled except that the setting was set to.

得られた実施例1〜9及び比較例1〜2の非水電解質二次電池について、100mAの定電流で3Vまで充電した後、1.5Vまで100mAの定電流放電を行う充放電サイクルを20℃で繰り返した。その際の放電初期容量と、1A放電時の容量維持率(100mA放電時を100としたの容量維持率)を下記表1に示す。

Figure 0004560056
About the obtained non-aqueous electrolyte secondary battery of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-2, after charging to 3V with a constant current of 100 mA, a charge / discharge cycle for carrying out a constant current discharge of 100 mA to 1.5V was performed. Repeated at ° C. Table 1 below shows the initial discharge capacity and the capacity retention ratio during 1 A discharge (capacity retention ratio when 100 mA discharge is 100).
Figure 0004560056

表1から明らかなように、Al23含有粒子、ZrO2含有粒子及びSiO2含有粒子よりなる群から選択される少なくとも1種類からなる平均一次粒子径が1〜100nmの金属酸化物粒子を含む正極及び負極を備えた実施例1〜9の二次電池は、金属酸化物無添加の比較例1の二次電池と平均一次粒子径が100nmを超える比較例2の二次電池に比較して、放電容量が高く、かつ大電流放電特性に優れていることが理解できる。 As is clear from Table 1, metal oxide particles having an average primary particle diameter of 1 to 100 nm consisting of at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 -containing particles, ZrO 2 -containing particles and SiO 2 -containing particles. The secondary batteries of Examples 1 to 9 including the positive electrode and the negative electrode included were compared with the secondary battery of Comparative Example 1 with no metal oxide added and the secondary battery of Comparative Example 2 with an average primary particle diameter exceeding 100 nm. Thus, it can be understood that the discharge capacity is high and the large current discharge characteristics are excellent.

(実施例10)
正極活物質粒子として平均粒径D1が5μm(5000nm)の二酸化マンガン粒子を使用すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして薄型の非水電解質一次電池を作製した。
(Example 10)
A thin nonaqueous electrolyte primary battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that manganese dioxide particles having an average particle diameter D 1 of 5 μm (5000 nm) were used as the positive electrode active material particles.

(比較例3)
正極活物質粒子として平均粒径D1が5μm(5000nm)の二酸化マンガン粒子を使用すること以外は、比較例1で説明したのと同様にして薄型の非水電解質一次電池を作製した。
(Comparative Example 3)
A thin nonaqueous electrolyte primary battery was produced in the same manner as described in Comparative Example 1 except that manganese dioxide particles having an average particle diameter D 1 of 5 μm (5000 nm) were used as the positive electrode active material particles.

実施例10および比較例3の非水電解質一次電池それぞれについて、二つに分け、一方について500mAで放電試験を行い、得られた放電容量を下記表2に示す。また、他方について1000mAで放電試験を行い、得られた放電容量を500mAでの放電容量を100%として下記表2に示す。

Figure 0004560056
Each of the nonaqueous electrolyte primary batteries of Example 10 and Comparative Example 3 was divided into two, one of which was subjected to a discharge test at 500 mA, and the obtained discharge capacity is shown in Table 2 below. The other was subjected to a discharge test at 1000 mA, and the obtained discharge capacity is shown in Table 2 below, assuming that the discharge capacity at 500 mA is 100%.
Figure 0004560056

表2から明らかなように、実施例10の一次電池は、大電流放電時に比較例3よりも高容量を得られることがわかる。   As is clear from Table 2, it can be seen that the primary battery of Example 10 can obtain a higher capacity than Comparative Example 3 during large current discharge.

(実施例11)
<正極の作製>
正極活物質にLiFePO粒子を用い、これに導電材として正極全体に対して8重量%の割合になるように黒鉛粉末と、結着剤として正極全体に対して5重量%となるようにPVdFとをそれぞれ配合し、これらをn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て電極密度3.3g/cmの正極を得た。
(Example 11)
<Preparation of positive electrode>
LiFePO 4 particles are used as a positive electrode active material, and graphite powder is used as a conductive material in a proportion of 8% by weight with respect to the whole positive electrode, and PVdF is used as a binder at 5% by weight with respect to the whole positive electrode. Were blended and dispersed in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and a positive electrode having an electrode density of 3.3 g / cm 3 was obtained through a pressing process.

<負極の作製>
リチウムアルミニウム合金(合金中のアルミニウム含有量は3原子%)箔を負極として用意した。
<Production of negative electrode>
A lithium aluminum alloy (aluminum content in the alloy was 3 atomic%) foil was prepared as a negative electrode.

<非水電解質の調製>
1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン(以下、MEIと称す)と、Liと、B[(OCO) と、第2のアニオンとしてBF とをモル比(MEI:Li:B[(OCO) :BF )が42:8:8:42となるように混合し、20℃において液状である常温溶融塩を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
A molar ratio (MEI + ) of 1-methyl-3-ethylimidazolium ion (hereinafter referred to as MEI + ), Li + , B [(OCO) 2 ] 2 and BF 4 as the second anion. : Li + : B [(OCO) 2 ] 2 : BF 4 ) was mixed at 42: 8: 8: 42 to obtain a room temperature molten salt which was liquid at 20 ° C.

この常温溶融塩をセパレータのポリエチレン製の多孔質フィルムに含浸させた後、このセパレータで正極表面を被覆した。負極をセパレータを介して正極と対向するように重ね、これらを渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成形することにより扁平型の電極群を得た。肉厚0.1mmのアルミニウム層含有ラミネートフィルムからなる容器内に電極群を収納し、前述した図1示す構造を有し、厚さが3mmで、幅が35mmで、高さが62mmの薄型の非水電解質二次電池を作製した。   After impregnating the polyethylene porous film of the separator with this room temperature molten salt, the surface of the positive electrode was covered with this separator. The negative electrode was stacked so as to face the positive electrode with a separator interposed therebetween, and these were wound in a spiral shape, and then pressed into a flat shape to obtain a flat electrode group. The electrode group is housed in a container made of an aluminum layer-containing laminate film having a wall thickness of 0.1 mm, and has the structure shown in FIG. 1 described above, and is thin with a thickness of 3 mm, a width of 35 mm, and a height of 62 mm. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced.

(実施例12〜13)
第2のアニオンの種類を下記表3に示すように変更すること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。
(Examples 12 to 13)
A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as described in Example 11 was assembled except that the type of the second anion was changed as shown in Table 3 below.

(実施例14)
MEIと、Liと、B[(OCO) と、第2のアニオンとしてBF とをモル比(MEI:Li:B[(OCO) :BF )が42:8:20:30となるように混合し、20℃において液状である常温溶融塩を得た。
(Example 14)
MEI + , Li + , B [(OCO) 2 ] 2 and BF 4 as the second anion are in a molar ratio (MEI + : Li + : B [(OCO) 2 ] 2 : BF 4 - ) Was mixed at 42: 8: 20: 30 to obtain a room temperature molten salt that was liquid at 20 ° C.

この常温溶融塩を用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。   A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 11 was assembled except that this room temperature molten salt was used.

(実施例15)
MEIと、Liと、B[(OCO) と、第2のアニオンとしてBF とをモル比(MEI:Li:B[(OCO) :BF )が46:4:4:46となるように混合し、20℃において液状である常温溶融塩を得た。
(Example 15)
MEI + , Li + , B [(OCO) 2 ] 2 and BF 4 as the second anion are in a molar ratio (MEI + : Li + : B [(OCO) 2 ] 2 : BF 4 - ) Was mixed so as to be 46: 4: 4: 46 to obtain a room temperature molten salt which was liquid at 20 ° C.

この常温溶融塩を用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。   A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 11 was assembled except that this room temperature molten salt was used.

(実施例16)
負極として厚さ100μmのアルミニウム金属箔(純度99.99%)を用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。
(Example 16)
A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 11 was assembled except that an aluminum metal foil (purity 99.99%) having a thickness of 100 μm was used as the negative electrode.

(実施例17)
チタン酸リチウム(LiTi12)粒子と、導電材としてアセチレンブラックと、結着剤としてPVdFとを重量比(LiTi12:導電材:結着剤)で85:10:5となるように配合し、これらをn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散させてスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て電極密度2g/cmの負極を得た。
(Example 17)
85:10: lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) particles, acetylene black as a conductive material, and PVdF as a binder in a weight ratio (Li 4 Ti 5 O 12 : conductive material: binder) 5 and these were dispersed in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and a negative electrode having an electrode density of 2 g / cm 3 was obtained through a pressing process.

この負極を用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。   A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same structure as that described in Example 11 was assembled except that this negative electrode was used.

(実施例18〜20)
カチオンの種類を下記表3に示すように変更し、かつカチオンとLiとB[(OCO) とBF とをモル比(カチオン:Li:B[(OCO) :BF )が42:8:20:30となるように混合すること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。なお、表3において、DMPI+は、1,2−ジエチル−3−プロピルイミダゾリウムイオンを示す。
(Examples 18 to 20)
The type of cation was changed as shown in Table 3 below, and the molar ratio of cation, Li + , B [(OCO) 2 ] 2 and BF 4 (cation: Li + : B [(OCO) 2 ]) 2 -: BF 4 -) is 42: 8: 20: except that mixed so that 30 were assembled thin nonaqueous electrolyte secondary battery of the same structure as that described in example 11 described above. In Table 3, DMPI + represents 1,2-diethyl-3-propylimidazolium ion.

(実施例21)
正極活物質にLiFePO粒子を用い、これに平均一次粒子径が20nmのSiO粒子を正極全体に対して1重量%と、これに導電材として正極全体に対して8重量%の割合になるように黒鉛粉末と、結着剤として正極全体に対して5重量%となるようにPVdFとをそれぞれ配合し、これらをn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て電極密度3.3g/cmの正極を得た。
(Example 21)
LiFePO 4 particles are used as the positive electrode active material, and SiO 2 particles having an average primary particle diameter of 20 nm are 1% by weight with respect to the whole positive electrode, and the ratio of 8% by weight as a conductive material with respect to the whole positive electrode. Thus, graphite powder and PVdF were blended so as to be 5% by weight with respect to the whole positive electrode as a binder, and these were dispersed in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and a positive electrode having an electrode density of 3.3 g / cm 3 was obtained through a pressing process.

この正極を用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。   A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 11 was assembled except that this positive electrode was used.

(比較例4)
MEIと、Liと、BF とをモル比(MEI:Li:BF )が42:8:50となるように混合し、20℃において液状である常温溶融塩を得た。
(Comparative Example 4)
MEI + , Li + and BF 4 are mixed so that the molar ratio (MEI + : Li + : BF 4 ) is 42: 8: 50, and a room temperature molten salt which is liquid at 20 ° C. is obtained. It was.

この常温溶融塩を非水電解質として用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。   A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 11 was assembled except that this room temperature molten salt was used as a nonaqueous electrolyte.

(比較例5)
MEIと、Liと、N(CFSO とをモル比(MEI:Li:N(CFSO )が42:8:50となるように混合し、20℃において液状である常温溶融塩を得た。
(Comparative Example 5)
And MEI +, and Li +, N (CF 3 SO 2) 2 - and the molar ratio (MEI +: Li +: N (CF 3 SO 2) 2 -) is 42: 8: mixed such that the 50 A room temperature molten salt that is liquid at 20 ° C. was obtained.

この常温溶融塩を非水電解質として用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。   A thin nonaqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 11 was assembled except that this room temperature molten salt was used as a nonaqueous electrolyte.

(比較例6)
比較例4で用いたのと同種類の非水電解質と、実施例17で用いたのと同種類の負極を用いること以外は、前述した実施例11で説明したのと同様な構成の薄型非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 6)
A thin non-aqueous electrolyte having the same configuration as described in Example 11 above, except that the same type of nonaqueous electrolyte as used in Comparative Example 4 and the same type of negative electrode as used in Example 17 were used. A water electrolyte secondary battery was assembled.

得られた実施例11〜21及び比較例4〜6の非水電解質二次電池について、以下に説明する充放電条件での充放電サイクルを20℃で行い、放電初期容量と、サイクル寿命(放電容量が初期容量の80%となったサイクル数)とを測定し、その結果を下記表3に示す。   About the obtained nonaqueous electrolyte secondary battery of Examples 11-21 and Comparative Examples 4-6, the charging / discharging cycle on the charging / discharging conditions demonstrated below is performed at 20 degreeC, discharge initial capacity, and cycle life (discharge) The number of cycles in which the capacity was 80% of the initial capacity) was measured, and the results are shown in Table 3 below.

<充放電条件>
負極としてリチウムアルミニウム合金箔を用いる実施例11〜15,18〜20および比較例4,5については、100mAの定電流で4Vまで充電した後、3Vまで100mAの定電流放電を行う充放電サイクルを施した。
<Charging / discharging conditions>
For Examples 11 to 15, 18 to 20 and Comparative Examples 4 and 5 using lithium aluminum alloy foil as the negative electrode, after charging to 4 V with a constant current of 100 mA, a charge / discharge cycle in which constant current discharge of 100 mA to 3 V was performed gave.

負極としてアルミニウム金属箔を用いる実施例16については、100mAの定電流で3.8Vまで充電した後、1.5Vまで100mAの定電流放電を行う充放電サイクルを施した。   About Example 16 which uses aluminum metal foil as a negative electrode, after charging to 3.8V with a 100 mA constant current, the charging / discharging cycle which performs a 100 mA constant current discharge to 1.5V was given.

負極活物質としてチタン酸リチウムを用いる実施例17及び比較例6については、100mAの定電流で2.5Vまで充電した後、1.5Vまで100mAの定電流放電を行う充放電サイクルを施した。   About Example 17 and Comparative Example 6 which use lithium titanate as a negative electrode active material, after charging to 2.5V with a constant current of 100 mA, a charge / discharge cycle for performing a constant current discharge of 100 mA to 1.5V was performed.

また、実施例11〜21及び比較例4〜6の非水電解質二次電池について、充電後、85℃で20日間貯蔵し、残存容量を測定し(貯蔵前の放電容量を100%とする)、その結果を下記表3に示す。

Figure 0004560056
Moreover, about the nonaqueous electrolyte secondary battery of Examples 11-21 and Comparative Examples 4-6, after charge, it stores at 85 degreeC for 20 days, and a residual capacity | capacitance is measured (it sets the discharge capacity before storage to 100%). The results are shown in Table 3 below.
Figure 0004560056

表3から明らかなように、リチウムイオンとB[(OCO)22 -で表されるアニオンとを含有する常温溶融塩を備えた実施例11〜21の二次電池は、B[(OCO)22 -無添加の比較例4〜6に比較して、サイクル寿命が長く、かつ高温貯蔵時の容量残存率が高いことが理解できる。 As apparent from Table 3, the lithium ions and B [(OCO) 2] 2 - the secondary batteries of Examples 11 to 21 having a room temperature molten salt containing an anion represented by, B [(OCO ) 2] 2 - as compared with the comparative example 4-6 with no additive, long cycle life, and it can be seen that high residual capacity at high temperature storage.

(実施例22)
正極活物質粒子として二酸化マンガン粒子を使用すること以外は、実施例11で説明したのと同様にして薄型の非水電解質一次電池を作製した。
(Example 22)
A thin nonaqueous electrolyte primary battery was produced in the same manner as described in Example 11 except that manganese dioxide particles were used as the positive electrode active material particles.

(比較例7)
正極活物質粒子として二酸化マンガン粒子を使用すること以外は、比較例4で説明したのと同様にして薄型の非水電解質一次電池を作製した。
(Comparative Example 7)
A thin nonaqueous electrolyte primary battery was produced in the same manner as described in Comparative Example 4 except that manganese dioxide particles were used as the positive electrode active material particles.

実施例22および比較例7の非水電解質一次電池それぞれについて、二つに分け、一方については85℃の高温で1000時間貯蔵した後、500mAで放電試験を行った。他方については、高温貯蔵を行うことなく、500mAで放電試験を行い、得られた電池容量を下記表4に示す。この電池容量を100%として高温貯蔵後の放電容量を表したものを高温貯蔵時の残存率として下記表4に示す。

Figure 0004560056
Each of the nonaqueous electrolyte primary batteries of Example 22 and Comparative Example 7 was divided into two parts, one of which was stored at a high temperature of 85 ° C. for 1000 hours and then subjected to a discharge test at 500 mA. For the other, a discharge test was performed at 500 mA without performing high-temperature storage, and the obtained battery capacity is shown in Table 4 below. Table 4 below shows the discharge capacity after high-temperature storage when the battery capacity is 100%, as the remaining rate during high-temperature storage.
Figure 0004560056

表4から明らかなように、実施例22の非水電解質一次電池は、比較例7に比べて容量特性と長期間の高温貯蔵特性に優れていることが理解できる。   As can be seen from Table 4, it can be understood that the nonaqueous electrolyte primary battery of Example 22 is superior in capacity characteristics and long-term high-temperature storage characteristics as compared with Comparative Example 7.

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 constituent elements 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.

実施例1の薄型非水電解質二次電池を示す部分切欠斜視図。1 is a partially cutaway perspective view showing a thin non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…電極群、2…正極、3…負極、4…セパレータ、5…正極端子、6…負極端子、7…容器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode group, 2 ... Positive electrode, 3 ... Negative electrode, 4 ... Separator, 5 ... Positive electrode terminal, 6 ... Negative electrode terminal, 7 ... Container.

Claims (4)

正極と、
負極と、
リチウムイオンとB[(OCO)22 -で表されるアニオンとを含有する常温溶融塩を含む非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
A positive electrode;
A negative electrode,
Lithium ions and B [(OCO) 2] 2 - nonaqueous electrolyte battery characterized by comprising a non-aqueous electrolyte containing an ambient temperature molten salt containing an anion represented by.
前記常温溶融塩は、下記化1に示す骨格を有する有機物カチオンをさらに含有する請求項1記載の非水電解質電池。
Figure 0004560056
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the room temperature molten salt further contains an organic cation having a skeleton represented by Chemical Formula 1 below.
Figure 0004560056
前記負極の活物質は、リチウム金属、リチウム合金、炭素質物及び金属化合物から選択される少なくとも1種類からなることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質電池。   3. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material is made of at least one selected from lithium metal, a lithium alloy, a carbonaceous material, and a metal compound. 前記負極の活物質は、チタン酸リチウムであることを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material is lithium titanate.
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