JP4805691B2 - Non-aqueous electrolyte battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack - Google Patents

Non-aqueous electrolyte battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン非水電解質電池用活物質、非水電解質電池および電池パックにかかわる。   The present invention relates to an active material for a lithium ion nonaqueous electrolyte battery, a nonaqueous electrolyte battery, and a battery pack.

リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われる非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として盛んに研究開発が進められている。   Non-aqueous electrolyte batteries that are charged and discharged by moving lithium ions between a negative electrode and a positive electrode are actively researched and developed as high energy density batteries.

近年、非水電解質電池は、ハイブリッド自動車や、電気自動車、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源として期待されており、3年から10年程度の長期信頼性等、従来進められてきた高エネルギー密度化とは異なる特性が求められている。   In recent years, nonaqueous electrolyte batteries have been expected as power sources for uninterruptible power supplies of hybrid vehicles, electric vehicles, mobile phone base stations, etc., and have been promoted in the past, such as long-term reliability of about 3 to 10 years. Different characteristics from high energy density are required.

信頼性向上のためには、電解液と電極活物質との間の副反応による劣化を低減することが鍵となる。副反応を大幅に抑制する方法として、負極の充電電位を上げることが挙げられる。従来においては、黒鉛など、Li金属のイオン化電位に近い電位(0.01〜0.4 V vs. Li/Li+)でLiの脱挿入反応が行われる活物質を負極に用いてきた。これに対し、より高い電位(0.5〜2V vs. Li/Li+程度)でLiの脱挿入反応が行われる活物質を負極に用いることで、充電時の負極の電位を高くして電解液の副反応を進み難くすることが出来る。   In order to improve reliability, the key is to reduce deterioration due to side reactions between the electrolytic solution and the electrode active material. As a method for significantly suppressing the side reaction, increasing the charging potential of the negative electrode can be mentioned. Conventionally, an active material, such as graphite, that undergoes Li desorption reaction at a potential close to the ionization potential of Li metal (0.01 to 0.4 V vs. Li / Li +) has been used for the negative electrode. On the other hand, by using an active material in which the Li desorption reaction is performed at a higher potential (about 0.5 to 2 V vs. Li / Li +) as the negative electrode, the potential of the negative electrode during charging can be increased and the electrolyte solution can be added. The reaction can be made difficult to proceed.

Li4Ti5O12、TiO2、MoO2、WO2などの酸化物は、0.4〜2.5V vs. Li/Li+の範囲の電位でリチウムの脱挿入が可能であるが、容量密度あるいはサイクル特性が不十分である。   Oxides such as Li4Ti5O12, TiO2, MoO2, and WO2 can desorb and insert lithium at a potential in the range of 0.4 to 2.5 V vs. Li / Li +, but have insufficient capacity density or cycle characteristics.

チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)はリチウムの脱挿入反応において非常に高い信頼性を有しているが、重量容量密度は黒鉛の約2分の1にとどまり、従来のリチウム二次電池と比較してエネルギー密度の低下は避けられない。一方、チタン酸リチウムより大きい重量容量密度を持つTiO2、体積容量密度が大きいMoO2、WO2は、いずれもサイクル特性に劣る。特に、TiO2は絶縁体であるために充放電反応が進み難かった。   Lithium titanate (Li4Ti5O12) has very high reliability in lithium desorption, but its weight capacity density is only about one-half that of graphite, and it has energy compared to conventional lithium secondary batteries. A decrease in density is inevitable. On the other hand, TiO 2 having a weight capacity density larger than that of lithium titanate, MoO 2 having a large volume capacity density, and WO 2 are all poor in cycle characteristics. In particular, since TiO2 is an insulator, the charge / discharge reaction is difficult to proceed.

TiO2、MoO2、WO2の活物質について、他金属元素の添加によるサイクル特性の向上が開示されている(特許文献1〜3参照。)。   Regarding active materials of TiO2, MoO2, and WO2, improvement of cycle characteristics by adding other metal elements is disclosed (see Patent Documents 1 to 3).

特許文献1に、アナタ−ゼ型TiO2にFe、Ni等の酸化物を加え、700℃で10時間焼成することにより、活物質を合成することが示されている。特許文献2に、MoO2にFe、Ni等の酸化物を加え、700℃で12時間焼成することにより、活物質を合成することが示されている。特許文献3に、WO2にFe、Ni等の酸化物を加え、1000℃で10時間焼成することにより、活物質を合成することが示されている。   Patent Document 1 discloses that an active material is synthesized by adding an oxide such as Fe or Ni to anatase TiO2 and baking at 700 ° C. for 10 hours. Patent Document 2 discloses that an active material is synthesized by adding an oxide such as Fe or Ni to MoO2 and baking at 700 ° C. for 12 hours. Patent Document 3 discloses that an active material is synthesized by adding an oxide such as Fe or Ni to WO2 and baking at 1000 ° C. for 10 hours.

しかしながら、これらの活物質は、未だ十分なサイクル特性を得るには至っていない。
特開2000-268822公報 特開2000-277113公報 特開2000-277111公報
However, these active materials have not yet achieved sufficient cycle characteristics.
JP 2000-268822 JP JP 2000-277113 A JP 2000-277111 A

本発明は、上記事情に鑑みて、サイクル特性に優れた活物質ならびにそれを用いた非水電解質電池および電池パックを提供する。   In view of the above circumstances, the present invention provides an active material excellent in cycle characteristics, and a nonaqueous electrolyte battery and a battery pack using the active material.

本発明の非水電解質電池用活物質は、Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, Znから選ばれるM2が添加された、Ti, Mo, Wから選ばれるM1の二酸化金属酸化物であり、X線回折パターンにおいて最も強度の大きいピークの半値幅が1°以上4°未満であることを特徴とする。   The active material for a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention is an M1 metal dioxide oxide selected from Ti, Mo, and W, to which M2 selected from Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, and Zn is added. In the X-ray diffraction pattern, the full width at half maximum of the peak having the highest intensity is 1 ° or more and less than 4 °.

また、本発明の非水電解質電池は、正極と、Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, Znから選ばれるM2が添加された、Ti, Mo, Wから選ばれるM1の二酸化金属酸化物であり、X線回折パターンにおいて最も強度の大きいピークの半値幅が1°以上4°未満である活物質を有する負極と、非水電解質と、を具備することを特徴とする。   In addition, the nonaqueous electrolyte battery of the present invention includes a positive electrode and M1 metal dioxide selected from Ti, Mo, and W, to which M2 selected from Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, and Zn is added. A negative electrode having an active material that is an oxide and has a peak half-width of 1 ° or more and less than 4 ° in an X-ray diffraction pattern, and a non-aqueous electrolyte is provided.

また、本発明の電池パックは、上述の非水電解質電池の組電池を具備することを特徴とする。   Moreover, the battery pack of the present invention is characterized by comprising the above-mentioned assembled battery of nonaqueous electrolyte batteries.

本発明は、サイクル特性に優れた活物質ならびにそれを用いた非水電解質電池および電池パックを提供する。   The present invention provides an active material excellent in cycle characteristics, and a nonaqueous electrolyte battery and a battery pack using the active material.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は発明の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. Each figure is a schematic diagram for promoting explanation and understanding of the invention, and its shape, dimensions, ratio, and the like are different from those of an actual device. However, these are in consideration of the following explanation and known techniques. The design can be changed as appropriate.

まず、第一の実施の形態にて非水電解質電池用活物質について説明し、次に、第二の実施の形態にて非水電解質電池について説明し、最後に、第三の実施の形態にて電池パックについて説明する。   First, the active material for a nonaqueous electrolyte battery will be described in the first embodiment, then the nonaqueous electrolyte battery will be described in the second embodiment, and finally, the third embodiment will be described. The battery pack will be described.

(第一の実施の形態)
第一の実施の形態に係る非水電解質電池用活物質について説明する。
(First embodiment)
The active material for nonaqueous electrolyte batteries according to the first embodiment will be described.

第一の実施の形態に係る非水電解質電池用活物質は、Ti, Mo, Wから選ばれるM1の二酸化金属酸化物であり、Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, Znから選ばれるM2が、二酸化金属酸化物に添加されており、X線回折パターンにおいて最も強度の大きいピークの半値幅が1°以上4°未満であることを特徴とする。   The active material for a non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment is an M1 metal oxide selected from Ti, Mo, and W, and includes Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, and Zn. M2 selected is added to the metal dioxide oxide, and the half-width of the peak having the highest intensity in the X-ray diffraction pattern is 1 ° or more and less than 4 °.

第一の実施の形態においては、Ti, Mo, Wから選ばれるM1の二酸化金属酸化物にM2を添加し後述する製造方法で製造することで、結晶構造を低結晶化することによりリチウムの挿入脱離に対する結晶構造の破壊を低減し、サイクル特性を向上できる。   In the first embodiment, lithium is inserted by reducing the crystal structure by adding M2 to the metal dioxide oxide of M1 selected from Ti, Mo, and W, and manufacturing it by the manufacturing method described later. Destruction of the crystal structure due to desorption can be reduced, and cycle characteristics can be improved.

これは、低結晶化により構造中に空隙が多く生じ、リチウムの挿入脱離による結晶格子の体積変化に対する耐性が高まったためと考えられる。さらに、添加金属元素が結晶構造中に欠陥、空孔、非晶質部分を生じ結晶構造のリチウム挿入脱離に対する耐性の維持に貢献していると考えられる。   This is thought to be because many voids were generated in the structure due to low crystallization, and the resistance to changes in the volume of the crystal lattice due to lithium insertion / extraction increased. Furthermore, it is considered that the additive metal element generates defects, vacancies, and amorphous portions in the crystal structure, and contributes to maintaining the resistance to lithium insertion / extraction of the crystal structure.

副次的効果として、結晶中に多くの空孔が存在することにより、リチウムの吸蔵サイトが増加し充放電容量が増加することが挙げられる。   As a secondary effect, the presence of many vacancies in the crystal increases the number of lithium occlusion sites and increases the charge / discharge capacity.

なお、本実施の形態でいう低結晶化とは、X線回折パターンがブロード化した状態をいい、X線回折パターンにおいて全くピークが見えなくなるような非晶質状態とは異なる。具体的には、低結晶化とは、X線回折パターンにおいて最も強度の大きいピークの半値幅が1°以上4°未満であるように調製した活物質のことを指す。   Note that low crystallization in the present embodiment refers to a state in which the X-ray diffraction pattern is broadened, and is different from an amorphous state in which no peak is visible in the X-ray diffraction pattern. Specifically, low crystallization refers to an active material prepared such that the full width at half maximum of the peak having the highest intensity in the X-ray diffraction pattern is 1 ° or more and less than 4 °.

したがって、第一の実施の形態においては、活物質の粉末X線回折測定における最強回折ピークの半値幅を、1°以上4°未満に調製することが大切である。1°以上であると、低結晶化による活物質の膨張収縮に伴う劣化低減の効果が顕在化する。4°未満であると、焼成不十分で残留している原材料等により生じる副反応、溶出に起因するサイクル劣化が顕在化しがたい。   Therefore, in the first embodiment, it is important to adjust the full width at half maximum of the strongest diffraction peak in the powder X-ray diffraction measurement of the active material to 1 ° or more and less than 4 °. When it is 1 ° or more, the effect of reducing deterioration due to expansion and contraction of the active material due to low crystallization becomes apparent. If it is less than 4 °, it is difficult to make the cycle deterioration due to side reactions and elution caused by the raw materials remaining due to insufficient firing.

また、これらの添加金属元素は、活物質への導電性の付与にも寄与する。なお、これらの添加金属元素は0.5〜2V vs. Li/Li+の電位範囲で酸化物として安定で充放電に悪影響を与えないものである。   These additive metal elements also contribute to imparting conductivity to the active material. These additive metal elements are stable as oxides in a potential range of 0.5 to 2 V vs. Li / Li + and do not adversely affect charging and discharging.

特に、M1がTiである二酸化チタンについては、導電性の向上が著しく、アナターゼ型、ルチル型のいずれにおいても十分な充放電容量およびサイクル特性を得ることが出来る。したがって、ルチル型TiO2もしくはアナターゼ型TiO2を主相とすることが好ましい。なお、主相とは、X線回折パターンにおいて最も強度の高い回折ピークを有する相のことを指すものとする。   In particular, with regard to titanium dioxide in which M1 is Ti, the conductivity is remarkably improved, and sufficient charge / discharge capacity and cycle characteristics can be obtained in both the anatase type and the rutile type. Therefore, it is preferable to use rutile TiO2 or anatase TiO2 as the main phase. The main phase refers to a phase having the highest intensity diffraction peak in the X-ray diffraction pattern.

さらに、実施例にて後述するように、アナターゼ型TiO2を主相とする二酸化チタンは、ルチル型TiO2を主相とする二酸化チタンに比して、第一の実施の形態のサイクル特性向上の効果が顕著であり、本発明に特に適合する。   Furthermore, as will be described later in the examples, titanium dioxide having anatase-type TiO2 as a main phase is more effective in improving the cycle characteristics of the first embodiment than titanium dioxide having rutile-type TiO2 as a main phase. Is particularly suitable for the present invention.

一方、M1がMo、Wである二酸化モリブデンおよび二酸化タングステンについては、単斜晶系であり空間群P21/nに属する結晶相が主相であることが好ましい。Liの可逆吸蔵量が大きく酸化物としては導電性も高いためである。   On the other hand, for molybdenum dioxide and tungsten dioxide in which M1 is Mo or W, it is preferable that the crystal phase belonging to the monoclinic system and belonging to the space group P21 / n is the main phase. This is because the reversible storage amount of Li is large and the conductivity of the oxide is high.

第一の実施の形態の活物質は、X線回折パターンにおいて最も強度の大きいピークの半値幅を1°以上4°未満であるように調製するために、比較的低温で焼成することが重要である。最適な焼成温度は添加元素M2に応じて変化するが、二酸化金属酸化物の主相と好ましい焼成条件との関係については次のとおりである。   It is important that the active material of the first embodiment is fired at a relatively low temperature in order to prepare the half-width of the peak with the highest intensity in the X-ray diffraction pattern to be 1 ° or more and less than 4 °. is there. The optimum firing temperature varies depending on the additive element M2, and the relationship between the main phase of the metal dioxide oxide and preferred firing conditions is as follows.

アナターゼ型TiO2:350℃以上600℃以下、2時間以上20時間以下
ルチル型TiO2:500℃以上1000℃以下、2時間以上20時間以下
MoO2・WO2:400℃以上600℃以下、2時間以上20時間以下
これに対し、特許文献1〜3のように焼成温度が高いと、活物質の結晶性が増し、X線回折パターンの半値幅を上述の範囲に調整できず、本実施の形態のサイクル特性向上の効果が期待できない。
Anatase TiO2: 350 ° C to 600 ° C, 2 hours to 20 hours Rutile TiO2: 500 ° C to 1000 ° C, 2 hours to 20 hours
MoO2 · WO2: 400 ° C or higher and 600 ° C or lower, 2 hours or longer and 20 hours or shorter On the other hand, if the firing temperature is high as in Patent Documents 1 to 3, the crystallinity of the active material increases and the half-value width of the X-ray diffraction pattern Cannot be adjusted to the above range, and the effect of improving the cycle characteristics of the present embodiment cannot be expected.

なお、この製造方法において、固体内拡散により均一な材料を得るためには長時間を要するため、前駆体は液相で混合あるいは反応させて作製することが好ましい。水溶液から共沈法により前駆体を得る方法、ゾルゲル法により添加元素を含んだ前駆体ゲルを得る方法などが特に好ましい。   In this production method, since it takes a long time to obtain a uniform material by in-solid diffusion, the precursor is preferably prepared by mixing or reacting in the liquid phase. A method of obtaining a precursor from an aqueous solution by a coprecipitation method, a method of obtaining a precursor gel containing an additive element by a sol-gel method, and the like are particularly preferable.

M1およびM2は、モル比が0.03≦M2/(M1+M2)≦0.2を満たすことが好ましい。この範囲より小さいとサイクル特性向上、容量増加の効果が十分でない恐れがあり、この範囲を超えると充放電容量が小さくなるためである。   M1 and M2 preferably satisfy a molar ratio of 0.03 ≦ M2 / (M1 + M2) ≦ 0.2. If it is smaller than this range, the effect of improving the cycle characteristics and increasing the capacity may not be sufficient, and if this range is exceeded, the charge / discharge capacity becomes smaller.

活物質の平均粒径は、20nm以上10μm以下であることが好ましい。活物質の粒径および比表面積はリチウムの挿入脱離反応の速度に影響し、負極特性に大きな影響をもつが、この範囲の値であれば安定して特性を発揮することができる。   The average particle size of the active material is preferably 20 nm or more and 10 μm or less. The particle size and specific surface area of the active material affect the rate of lithium insertion and desorption reaction, and have a great influence on the negative electrode characteristics. However, values within this range can stably exhibit the characteristics.

さらに、活物質の平均粒径は、1μm以下であることが好ましい。活物質の利用率の向上および電池の大電流特性の向上のためである。   Furthermore, the average particle size of the active material is preferably 1 μm or less. This is for improving the utilization factor of the active material and improving the large current characteristics of the battery.

活物質の平均粒径の分析方法としては、レーザー回折法が挙げられる。例えば、レーザー回折式分布測定装置(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する。   As a method for analyzing the average particle diameter of the active material, a laser diffraction method may be mentioned. For example, using a laser diffraction distribution measuring device (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, and then a stirred water tank The luminous intensity distribution is measured 64 times at intervals of 2 seconds, and the particle size distribution data is analyzed.

(第二の実施の形態)
第二の実施の形態に係る非水電解質電池は、第一の実施形態の活物質を負極活物質として用いることを特徴とする。
(Second embodiment)
The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment is characterized by using the active material of the first embodiment as a negative electrode active material.

第二の実施の形態に係る電池単体(非水電解質電池)の一例について、図1、図2を参照してその構造を説明する。図1に、第二の実施の形態に係わる扁平型非水電解質二次電池の断面模式図を示す。図2は、図1のAで示した円で囲われた部分を詳細に表す部分断面模式図を示す。   The structure of an example of a single battery (nonaqueous electrolyte battery) according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, the cross-sectional schematic diagram of the flat type nonaqueous electrolyte secondary battery concerning 2nd embodiment is shown. FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic diagram showing in detail a portion surrounded by a circle shown by A in FIG.

図1に示すように、外装部材7には、扁平状の捲回電極群6が収納されている。捲回電極群6は、正極3と負極4をその間にセパレータ5を介在させて渦巻状に捲回された構造を有する。非水電解質は、捲回電極群6に保持されている。   As shown in FIG. 1, a flat wound electrode group 6 is accommodated in the exterior member 7. The wound electrode group 6 has a structure in which the positive electrode 3 and the negative electrode 4 are wound in a spiral shape with a separator 5 interposed therebetween. The nonaqueous electrolyte is held in the wound electrode group 6.

図2に示すように、捲回電極群6の最外周には負極4が位置しており、この負極4の内周側にセパレータ5、正極3、セパレータ5、負極4、セパレータ5、正極3、セパレータ5というように正極3と負極4がセパレータ5を介して交互に積層されている。負極4は、負極集電体4aと、負極集電体4aに担持された負極活物質含有層4bとを備えるものである。負極4の最外周に位置する部分では、負極集電体4aの片面のみに負極活物質含有層4bが形成されている。正極3は、正極集電体3aと、正極集電体3aに担持された正極活物質含有層3bとを備えるものである。   As shown in FIG. 2, the negative electrode 4 is located on the outermost periphery of the wound electrode group 6, and the separator 5, the positive electrode 3, the separator 5, the negative electrode 4, the separator 5, and the positive electrode 3 are disposed on the inner peripheral side of the negative electrode 4. The positive electrode 3 and the negative electrode 4 are alternately stacked with the separator 5 interposed therebetween, such as a separator 5. The negative electrode 4 includes a negative electrode current collector 4a and a negative electrode active material-containing layer 4b supported on the negative electrode current collector 4a. In the portion located on the outermost periphery of the negative electrode 4, the negative electrode active material-containing layer 4b is formed only on one surface of the negative electrode current collector 4a. The positive electrode 3 includes a positive electrode current collector 3a and a positive electrode active material-containing layer 3b supported on the positive electrode current collector 3a.

図1に示すように、帯状の正極端子1は、捲回電極群6の外周端近傍の正極集電体3aに電気的に接続されている。一方、帯状の負極端子2は、捲回電極群6の外周端近傍の負極集電体4aに電気的に接続されている。正極端子1及び負極端子2の先端は、外装部材7の同じ辺から外部に引き出されている。   As shown in FIG. 1, the strip-like positive electrode terminal 1 is electrically connected to the positive electrode current collector 3 a in the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 6. On the other hand, the strip-like negative electrode terminal 2 is electrically connected to the negative electrode current collector 4 a in the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 6. The tips of the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 are drawn out from the same side of the exterior member 7.

以下、負極、非水電解質、正極、セパレータ、外装部材、正極端子、負極端子について詳細に説明する。   Hereinafter, the negative electrode, the nonaqueous electrolyte, the positive electrode, the separator, the exterior member, the positive electrode terminal, and the negative electrode terminal will be described in detail.

1)負極
負極は、負極集電体と、負極集電体の片面若しくは両面に担持され、負極活物質、負極導電剤および結着剤を含む負極層とを有する。
1) Negative Electrode The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode layer that is supported on one or both surfaces of the negative electrode current collector and includes a negative electrode active material, a negative electrode conductive agent, and a binder.

負極活物質としては、上述した第一の実施形態の活物質を用いる。   As the negative electrode active material, the active material of the first embodiment described above is used.

集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための負極導電剤としては、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 negative electrode conductive agent for improving the current collecting performance and suppressing the contact resistance with the current collector include acetylene black, carbon black, and graphite.

負極活物質と負極導電剤を結着させるための結着剤としては、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等が挙げられる。   Examples of the binder for binding the negative electrode active material and the negative electrode conductive agent include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, styrene butadiene rubber, and the like.

負極活物質層の厚さは1.0〜150μmの範囲であることが望ましい。従って負極集電体の両面に担持されている場合は負極活物質層の合計の厚さは20〜300μmの範囲となる。片面の厚さのより好ましい範囲は30〜100μmである。この範囲であると大電流放電特性とサイクル寿命は大幅に向上する。   The thickness of the negative electrode active material layer is desirably in the range of 1.0 to 150 μm. Therefore, when the negative electrode current collector is supported on both surfaces, the total thickness of the negative electrode active material layer is in the range of 20 to 300 μm. A more preferable range of the thickness of one side is 30 to 100 μm. Within this range, the large current discharge characteristics and cycle life are greatly improved.

負極活物質、負極導電剤及び結着剤の配合比については、負極活物質は70重量%以上96重量%以下、負極導電剤は2重量%以上28重量%以下、結着剤は2重量%以上28重量%以下の範囲にすることが好ましい。負極導電剤量が2重量%未満であると、負極層の集電性能が低下し、非水電解質二次電池の大電流特性が低下する。また、結着剤量が2重量%未満であると、負極層と負極集電体の結着性が低下し、サイクル特性が低下する。一方、高容量化の観点から、負極導電剤及び結着剤は各々28重量%以下であることが好ましい。   Regarding the mixing ratio of the negative electrode active material, the negative electrode conductive agent, and the binder, the negative electrode active material is 70% by weight to 96% by weight, the negative electrode conductive agent is 2% by weight to 28% by weight, and the binder is 2% by weight. It is preferable to be in the range of 28% by weight or less. When the amount of the negative electrode conductive agent is less than 2% by weight, the current collecting performance of the negative electrode layer is deteriorated, and the large current characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery are deteriorated. On the other hand, when the amount of the binder is less than 2% by weight, the binding property between the negative electrode layer and the negative electrode current collector is lowered, and the cycle characteristics are lowered. On the other hand, from the viewpoint of increasing the capacity, the negative electrode conductive agent and the binder are each preferably 28% by weight or less.

負極集電体は、負極活物質のLi吸蔵放出電位にて電気化学的に安定である銅、ニッケルもしくはステンレスが好ましい。負極集電体の厚さは5〜20μmであることが望ましい。この範囲であると電極強度と軽量化のバランスがとれるからである。   The negative electrode current collector is preferably copper, nickel, or stainless steel that is electrochemically stable at the Li insertion / release potential of the negative electrode active material. The thickness of the negative electrode current collector is desirably 5 to 20 μm. This is because within this range, the electrode strength and weight reduction can be balanced.

負極は、例えば、負極活物質、負極導電剤及び結着剤を汎用されている溶媒に懸濁し作製したスラリーを、負極集電体に塗布し、乾燥し、負極層を作製した後、プレスを施すことにより作製される。その他、負極活物質、負極導電剤及び結着剤をペレット状に形成し、負極層として用いても良い。   The negative electrode is prepared by, for example, applying a slurry prepared by suspending a negative electrode active material, a negative electrode conductive agent, and a binder in a commonly used solvent to a negative electrode current collector, drying the negative electrode layer, and then forming a negative electrode layer. It is produced by applying. In addition, the negative electrode active material, the negative electrode conductive agent, and the binder may be formed in a pellet shape and used as the negative electrode layer.

2)非水電解質
非水電解質としては、電解質を有機溶媒に溶解することにより調整される液状非水電解質、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質等が挙げられる。
2) Non-aqueous electrolyte Examples of the non-aqueous electrolyte include a liquid non-aqueous electrolyte prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent, a gel non-aqueous electrolyte obtained by combining a liquid electrolyte and a polymer material, and the like.

液状非水電解質は、電解質を0.5mol/l以上2.5mol/l以下の濃度で有機溶媒に溶解することにより、調製される。   The liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 mol / l or more and 2.5 mol / l or less.

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミトリチウム[LiN(CFSO]等のリチウム塩、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、LiPF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 trifluorometa. Examples thereof include lithium salts such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethylsulfonylimitolithium [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], or a mixture thereof. It is preferable that it is difficult to oxidize even at a high potential, and LiPF 6 is most preferable.

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ビニレンカーボネート等の環状カーボネートや、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)等の鎖状カーボネートや、テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、ジオキソラン(DOX)等の環状エーテルや、ジメトキシエタン(DME)、ジエトエタン(DEE)等の鎖状エーテルや、γ-ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)等の単独若しくは混合溶媒を挙げることができる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate, and chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC). And cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), dioxolane (DOX), chain ethers such as dimethoxyethane (DME) and dietoethane (DEE), γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile ( AN), sulfolane (SL) and the like alone or in combination.

高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることができる。   Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), and the like.

なお、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いてもよい。   As the nonaqueous electrolyte, a room temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions, a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like may be used.

常温溶融塩(イオン性融体)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。また、有機物カチオンは、一般に、4級アンモニウム骨格を有する。   The room temperature molten salt (ionic melt) refers to a compound that can exist as a liquid at room temperature (15 ° C. 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. The organic cation generally has a quaternary ammonium skeleton.

高分子固体電解質は、電解質を高分子材料に溶解し固体化し調製する。   The polymer solid electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte in a polymer material and solidifying it.

無機固体電解質は、リチウムイオン伝導性を有する固体物質である。   The inorganic solid electrolyte is a solid material having lithium ion conductivity.

3)正極
正極は、正極集電体と、正極集電体の片面若しくは両面に担持され、正極活物質、正極導電剤及び結着剤を含む正極活物質含有層とを有する。
3) Positive Electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material-containing layer that is supported on one or both surfaces of the positive electrode current collector and includes a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, and a binder.

正極活物質としては、酸化物、硫化物、ポリマー等が挙げられる。   Examples of the positive electrode active material include oxides, sulfides, and polymers.

例えば、酸化物としては、Liを吸蔵した二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、及び、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4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(LixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoyO2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnyCo1-yO2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiyO4)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4等)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV2O5)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等が挙げられる。 For example, as the oxide, manganese dioxide (MnO 2 ) occluded Li, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, and lithium manganese composite oxide (for example, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), lithium Nickel composite oxide (for example, Li x NiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (for example, LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxide (for example, LiMn y Co 1-y O 2 ), spinel-type lithium manganese nickel composite oxide (Li x Mn 2-y Ni y O 4 ), lithium phosphorus oxide having an olivine structure (Li x FePO 4 , Li x Fe 1- y Mn y PO 4, Li x CoPO 4 , etc.), iron sulfate (Fe 2 (SO 4) 3), vanadium oxide (e.g. V 2 O 5), and lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide and the like.

例えば、ポリマーとしては、ポリアニリンやポリピロール等の導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料等が挙げられる。その他に、イオウ(S)、フッ化カーボン等も使用できる。   For example, examples of the polymer include conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, and disulfide polymer materials. In addition, sulfur (S), carbon fluoride, etc. can be used.

高い正極電圧が得られる正極活物質としては、リチウムマンガン複合酸化物(LixMn2O4)、リチウムニッケル複合酸化物(LixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1-yCoyO2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiyO4)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(LixMnyCo1-yO2)、リチウムリン酸鉄(LixFePO4)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等が挙げられる。なお、x、yは0〜1の範囲であることが好ましい。 As positive electrode active materials that can obtain a high positive electrode voltage, lithium manganese composite oxide (Li x Mn 2 O 4 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), Lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni 1-y Co y O 2 ), spinel type lithium manganese nickel composite oxide (Li x Mn 2-y Ni y O 4 ), lithium manganese cobalt composite oxide (Li x Mn y Co 1-y O 2 ), lithium iron phosphate (Li x FePO 4 ), lithium nickel cobalt manganese composite oxide, and the like. X and y are preferably in the range of 0 to 1.

中でも、常温溶融塩を含む非水電解質を用いる際には、リチウムリン酸鉄、LixVPO4F、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、リチウムニッケルコバルト複合酸化物を用いることが、サイクル寿命の観点から好ましい。これは、上記正極活物質と常温溶融塩との反応性が少なくなるためである。 Among them, when using a non-aqueous electrolyte containing a room temperature molten salt, it is possible to use lithium iron phosphate, Li x VPO 4 F, lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, It is preferable from the viewpoint of cycle life. This is because the reactivity between the positive electrode active material and the room temperature molten salt is reduced.

また、一次電池用の正極活物質には、例えば、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が挙げられる。   Examples of the positive electrode active material for the primary battery include manganese dioxide, iron oxide, copper oxide, iron sulfide, and carbon fluoride.

正極活物質の一次粒子径は、100nm以上1μm以下であると好ましい。100nm以上であると、工業生産上扱いやすい。1μm以下であると、リチウムイオンの固体内拡散をスムーズに進行させることができる。   The primary particle diameter of the positive electrode active material is preferably 100 nm or more and 1 μm or less. It is easy to handle in industrial production as it is 100 nm or more. When the thickness is 1 μm or less, diffusion of lithium ions in the solid can proceed smoothly.

正極活物質の比表面積は、0.1m2/g以上10m2/g以下であることが好ましい。0.1m2/g以上であると、リチウムイオンの吸蔵・放出サイトを十分に確保できる。10m2/g以下であると、工業生産上扱いやすく、良好な充放電サイクル性能を確保できる。 The specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.1 m 2 / g or more and 10 m 2 / g or less. When it is 0.1 m 2 / g or more, sufficient lithium ion storage / release sites can be secured. When it is 10 m 2 / g or less, it is easy to handle in industrial production, and good charge / discharge cycle performance can be secured.

集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための正極導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等の炭素質物を挙げることができる。   Examples of the positive electrode conductive agent for improving the current collecting performance and suppressing the contact resistance with the current collector include carbonaceous materials such as acetylene black, carbon black, and graphite.

正極活物質と正極導電剤を結着させるための結着剤としては、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)、フッ素系ゴム等が挙げられる。   Examples of the binder for binding the positive electrode active material and the positive electrode conductive agent include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

正極活物質層の片面の厚さは1.0μm〜150μmの範囲であることが、電池の大電流放電特性とサイクル寿命の保持の点から望ましい。従って正極集電体の両面に担持されている場合は正極活物質層の合計の厚さは20μm〜300μmの範囲となることが望ましい。片面のより好ましい範囲は30μm〜120μmである。この範囲であると大電流放電特性とサイクル寿命は向上する。   The thickness of one surface of the positive electrode active material layer is preferably in the range of 1.0 μm to 150 μm from the viewpoint of maintaining the large current discharge characteristics and cycle life of the battery. Accordingly, when the positive electrode current collector is supported on both surfaces, the total thickness of the positive electrode active material layer is desirably in the range of 20 μm to 300 μm. A more preferable range on one side is 30 μm to 120 μm. Within this range, large current discharge characteristics and cycle life are improved.

正極活物質、正極導電剤及び結着剤の配合比については、正極活物質は80重量%以上95重量%以下、正極導電剤は3重量%以上18重量%以下、結着剤は2重量%以上17重量%以下の範囲にすることが好ましい。正極導電剤については、3重量%以上であることにより上述した効果を発揮することができ、18重量%以下であることにより、高温保存下での正極導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤については、2重量%以上であることにより十分な電極強度が得られ、17重量%以下であることにより、電極の絶縁体の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。   Regarding the compounding ratio of the positive electrode active material, the positive electrode conductive agent, and the binder, the positive electrode active material is 80% by weight to 95% by weight, the positive electrode conductive agent is 3% by weight to 18% by weight, and the binder is 2% by weight. It is preferable to be in the range of 17 wt% or less. With respect to the positive electrode conductive agent, the effect described above can be exhibited by being 3% by weight or more, and by being 18% by weight or less, decomposition of the nonaqueous electrolyte on the surface of the positive electrode conductive agent under high temperature storage can be achieved. Can be reduced. When the amount of the binder is 2% by weight or more, sufficient electrode strength can be obtained, and when the amount is 17% by weight or less, the blending amount of the electrode insulator can be reduced and the internal resistance can be reduced.

正極は、例えば、正極活物質、正極導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁し作製したスラリーを、正極集電体に塗布し、乾燥し、正極活物質含有層を作製した後、プレスを施すことにより作製される。その他、正極活物質、正極導電剤及び結着剤をペレット状に形成し、正極活物質含有層として用いても良い。   For the positive electrode, for example, a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, and a binder are suspended in a suitable solvent, and this suspended slurry is applied to a positive electrode current collector and dried to produce a positive electrode active material-containing layer. Then, it is manufactured by applying a press. In addition, the positive electrode active material, the positive electrode conductive agent, and the binder may be formed in a pellet shape and used as the positive electrode active material-containing layer.

前記正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。   The positive electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil.

アルミニウム箔およびアルミニウム合金箔の厚さは、5μm以上20μm以下、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1%以下にすることが好ましい。   The thickness of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is 5 μm or more and 20 μm or less, more preferably 15 μm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99% or more. As the aluminum alloy, an alloy containing elements such as magnesium, zinc and silicon is preferable. On the other hand, the content of transition metals such as iron, copper, nickel and chromium is preferably 1% or less.

4)セパレータ
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、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であり、安全性向上の観点から好ましい。
4) Separator Examples of the 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 or polypropylene is preferable from the viewpoint of improving safety because it can be melted at a constant temperature to interrupt the current.

5)外装部材
外装部材としては、肉厚0.2mm以下のラミネートフィルムや、肉厚0.5mm以下の金属製容器が挙げられる。金属製容器の肉厚は、0.2mm以下であるとより好ましい。
5) Exterior member Examples of the exterior member include a laminate film having a thickness of 0.2 mm or less and a metal container having a thickness of 0.5 mm or less. The wall thickness of the metal container is more preferably 0.2 mm or less.

形状としては、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型等が挙げられる。なお、無論、携帯用電子機器等に積載される小型電池の他、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池でも良い。   Examples of the shape include a flat type, a square type, a cylindrical type, a coin type, a button type, a sheet type, and a laminated type. Of course, in addition to a small battery mounted on a portable electronic device or the like, a large battery mounted on a two-wheel to four-wheel automobile or the like may be used.

ラミネートフィルムは、金属層と金属層を被覆する樹脂層とからなる多層フィルムである。軽量化のために、金属層はアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂層は、金属層を補強するためのものであり、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)等の高分子を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行うことにより成形する。   The laminate film is a multilayer film composed of a metal layer and a resin layer covering the metal layer. In order to reduce the weight, the metal layer is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The resin layer is for reinforcing the metal layer, and a polymer such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polyethylene terephthalate (PET), or the like can be used. The laminate film is formed by sealing by heat sealing.

金属製容器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等が挙げられる。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属の含有量は1%以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性、放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。   Examples of the metal container include aluminum or an aluminum alloy. As the aluminum alloy, an alloy containing elements such as magnesium, zinc and silicon is preferable. On the other hand, the content of transition metals such as iron, copper, nickel and chromium is preferably 1% or less. Thereby, it becomes possible to dramatically improve long-term reliability and heat dissipation in a high temperature environment.

6)負極端子
負極端子は、上述の負極活物質のLi吸蔵放出電位にて電気化学的に安定であり、かつ導電性を備える材料から形成することができる。具体的には、銅、ニッケル、ステンレスが挙げられる。接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料が好ましい。
6) Negative electrode terminal The negative electrode terminal can be formed from a material that is electrochemically stable at the Li occlusion-release potential of the negative electrode active material described above and has conductivity. Specific examples include copper, nickel, and stainless steel. In order to reduce the contact resistance, the same material as the negative electrode current collector is preferable.

7)正極端子
正極端子は、リチウムイオン金属に対する電位が3V以上5V以下の範囲における電気的安定性と導電性とを備える材料から形成することができる。具体的には、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等の元素を含むアルミニウム合金、アルミニウムが挙げられる。接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料が好ましい。
7) Positive electrode terminal The positive electrode terminal can be formed from a material having electrical stability and electrical conductivity in a range where the potential with respect to the lithium ion metal is 3 V or more and 5 V or less. Specific examples include aluminum alloys and aluminum containing elements such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. In order to reduce the contact resistance, the same material as the positive electrode current collector is preferable.

第二の実施形態に係る非水電解質電池は、前述した図1及び図2に示す構成のものに限らず、例えば、図3及び図4に示す構成にすることができる。図3は第二の実施形態に係る別の扁平型非水電解質二次電池を模式的に示す部分切欠斜視図で、図4は図3のB部の拡大断面図である。   The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 and 2 described above, and can be configured, for example, as shown in FIGS. FIG. 3 is a partially cutaway perspective view schematically showing another flat type nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG.

図3に示すように、ラミネートフィルム製の外装部材8内には、積層型電極群9が収納されている。積層型電極群9は、図4に示すように、正極3と負極4とをその間にセパレータ5を介在させながら交互に積層した構造を有する。正極3は複数枚存在し、それぞれが正極集電体3aと、正極集電体3aの両面に担持された正極活物質含有層3bとを備える。負極4は複数枚存在し、それぞれが負極集電体4aと、負極集電体4aの両面に担持された負極活物質含有層4bとを備える。それぞれの負極4の負極集電体4aは、一辺が正極3から突出している。正極3から突出した負極集電体4aは、帯状の負極端子2に電気的に接続されている。帯状の負極端子2の先端は、外装部材8から外部に引き出されている。また、ここでは図示しないが、正極3の正極集電体3aは、負極集電体4aの突出辺と反対側に位置する辺が負極4から突出している。負極4から突出した正極集電体3aは、帯状の正極端子1に電気的に接続されている。帯状の正極端子1の先端は、負極端子2とは反対側に位置し、外装部材8の辺から外部に引き出されている。   As shown in FIG. 3, a laminated electrode group 9 is housed in an exterior member 8 made of a laminate film. As shown in FIG. 4, the stacked electrode group 9 has a structure in which the positive electrodes 3 and the negative electrodes 4 are alternately stacked with separators 5 interposed therebetween. There are a plurality of positive electrodes 3, each including a positive electrode current collector 3 a and a positive electrode active material-containing layer 3 b supported on both surfaces of the positive electrode current collector 3 a. A plurality of negative electrodes 4 are present, each including a negative electrode current collector 4a and a negative electrode active material-containing layer 4b supported on both surfaces of the negative electrode current collector 4a. One side of the negative electrode current collector 4 a of each negative electrode 4 protrudes from the positive electrode 3. The negative electrode current collector 4 a protruding from the positive electrode 3 is electrically connected to the strip-shaped negative electrode terminal 2. The tip of the strip-like negative electrode terminal 2 is drawn out from the exterior member 8 to the outside. Although not shown here, the positive electrode current collector 3a of the positive electrode 3 has a side protruding from the negative electrode 4 on the side opposite to the protruding side of the negative electrode current collector 4a. The positive electrode current collector 3 a protruding from the negative electrode 4 is electrically connected to the belt-like positive electrode terminal 1. The front end of the belt-like positive electrode terminal 1 is located on the opposite side to the negative electrode terminal 2 and is drawn out from the side of the exterior member 8.

(第三の実施の形態)
第三の実施の形態に係る電池パックは、第二の実施の形態に係る電池単体を複数有する。各々の電池単体は電気的に直列もしくは並列に配置され、組電池を為している。
(Third embodiment)
The battery pack according to the third embodiment has a plurality of single batteries according to the second embodiment. Each battery unit is electrically arranged in series or in parallel to form an assembled battery.

電池単体には、図1または図3に示す扁平型電池を使用することができる。   The flat battery shown in FIG. 1 or FIG. 3 can be used for a single battery.

図5の電池パックにおける電池単体21は、図1に示す扁平型非水電解質電池から構成されている。複数の電池単体21は、正極端子1と負極端子2が突出している向きを一つに揃えて厚さ方向に積層されている。図6に示すように、電池単体21は、直列に接続されて組電池22をなしている。組電池22は、図5に示すように、粘着テープ23によって一体化されている。   The battery unit 21 in the battery pack of FIG. 5 is composed of a flat type non-aqueous electrolyte battery shown in FIG. The plurality of battery units 21 are stacked in the thickness direction with the direction in which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude are aligned. As shown in FIG. 6, the battery units 21 are connected in series to form an assembled battery 22. As shown in FIG. 5, the assembled battery 22 is integrated by an adhesive tape 23.

正極端子1および負極端子2が突出する側面に対しては、プリント配線基板24が配置されている。プリント配線基板24には、図6に示すように、サーミスタ25、保護回路26および外部機器への通電用の端子27が搭載されている。   A printed wiring board 24 is disposed on the side surface from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude. As shown in FIG. 6, a thermistor 25, a protection circuit 26, and a terminal 27 for energizing external devices are mounted on the printed wiring board 24.

図5及び図6に示すように、組電池22の正極側配線28は、プリント配線基板24の保護回路26の正極側コネクタ29に電気的に接続されている。組電池22の負極側配線30は、プリント配線基板24の保護回路26の負極側コネクタ31に電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the positive electrode side wiring 28 of the assembled battery 22 is electrically connected to the positive electrode side connector 29 of the protection circuit 26 of the printed wiring board 24. The negative electrode side wiring 30 of the assembled battery 22 is electrically connected to the negative electrode side connector 31 of the protection circuit 26 of the printed wiring board 24.

サーミスタ25は、電池単体21の温度を検知するためのもので、検知信号は保護回路26に送信される。保護回路26は、所定の条件で保護回路と外部機器への通電用端子との間のプラス側配線31a及びマイナス側配線31bを遮断できる。所定の条件とは、例えば、サーミスタの検出温度が所定温度以上になったとき、電池単体21の過充電、過放電、過電流等を検知したとき等である。この検知方法は、個々の電池単体21もしくは電池単体21全体について行われる。個々の電池単体21を検知する場合、電池電圧を検知してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検知してもよい。後者の場合、個々の電池単体21中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図6の場合、電池単体21それぞれに電圧検知のための配線32を接続し、これら配線32を通して検知信号が保護回路26に送信される。   The thermistor 25 is for detecting the temperature of the battery unit 21, and the detection signal is transmitted to the protection circuit 26. The protection circuit 26 can cut off the plus side wiring 31a and the minus side wiring 31b between the protection circuit and a terminal for energization to an external device under a predetermined condition. The predetermined condition is, for example, when the detected temperature of the thermistor becomes equal to or higher than a predetermined temperature, or when overcharge, overdischarge, overcurrent, or the like of the battery unit 21 is detected. This detection method is performed for each individual battery unit 21 or the entire battery unit 21. When detecting each battery unit 21, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each battery unit 21. In the case of FIG. 6, wiring 32 for voltage detection is connected to each battery unit 21, and a detection signal is transmitted to the protection circuit 26 through these wirings 32.

組電池22について、正極端子1および負極端子2が突出する側面以外の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート33が配置される。正極端子1および負極端子2が突出する側面とプリント配線基板24との間には、ゴムもしくは樹脂からなるブロック状の保護ブロック34が配置される。   In the assembled battery 22, a protective sheet 33 made of rubber or resin is disposed on three side surfaces other than the side surface from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude. Between the side surface from which the positive electrode terminal 1 and the negative electrode terminal 2 protrude and the printed wiring board 24, a block-shaped protection block 34 made of rubber or resin is disposed.

この組電池22は、各保護シート33、保護ブロック34およびプリント配線基板24と共に収納容器35に収納される。すなわち、収納容器35の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート33が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板24が配置される。組電池22は、保護シート33及びプリント配線基板24で囲まれた空間内に位置する。収納容器35の上面には、蓋36が取り付けられる。   The assembled battery 22 is stored in a storage container 35 together with the protective sheets 33, the protective blocks 34, and the printed wiring board 24. That is, the protective sheet 33 is disposed on each of the inner side surface in the long side direction and the inner side surface in the short side direction of the storage container 35, and the printed wiring board 24 is disposed on the inner side surface on the opposite side in the short side direction. The assembled battery 22 is located in a space surrounded by the protective sheet 33 and the printed wiring board 24. A lid 36 is attached to the upper surface of the storage container 35.

なお、組電池22の固定には、粘着テープ23に代えて、熱収縮テープを用いても良い。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮チューブを周回させた後、該熱収縮チューブを熱収縮させて組電池を結束させる。   In addition, instead of the adhesive tape 23, a heat shrink tape may be used for fixing the assembled battery 22. In this case, protective sheets are arranged on both side surfaces of the assembled battery, the heat shrinkable tube is circulated, and then the heat shrinkable tube is thermally contracted to bind the assembled battery.

なお、図5,6に示した電池単体21は直列に接続されているが、電池容量を増大させるためには並列に接続しても良い。無論、組み上がった電池パックを直列、並列に接続することもできる。   5 and 6 are connected in series, but may be connected in parallel to increase the battery capacity. Of course, the assembled battery packs can be connected in series and in parallel.

また、電池パックの態様は用途により適宜変更される。   Moreover, the aspect of a battery pack is changed suitably by a use.

第三の実施の形態の電池パックの用途としては、デジタルカメラの電源用や、掃除機用、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車載用等が挙げられる。特に、サイクル特性とエネルギー密度の両立が望まれるものが好ましく、具体的には、電気自動車用、掃除機用が好適である。   The battery pack of the third embodiment can be used for power sources of digital cameras, vacuum cleaners, two-wheel to four-wheel hybrid electric vehicles, two-wheel to four-wheel electric vehicles, on-board vehicles such as assist bicycles, etc. Can be mentioned. In particular, those in which both cycle characteristics and energy density are desired are preferable. Specifically, those for electric vehicles and vacuum cleaners are suitable.

以下に実施例を説明するが、本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。   Examples will be described below, but the present invention is not limited to the examples described below unless the gist of the present invention is exceeded.

(実施例1)チタニウムテトライソプロポキシド23g、エタノール50g、塩化鉄(FeCl2・H2O)2.4gを溶解したゾルゲル反応液にエタノール20gと水1gの混合液を滴下して室温で一晩放置してゲルを得た。これを100℃で12時間乾燥した後、大気中で400℃で6時間の焼成を行い負極活物質の粉末を得た。   (Example 1) A mixed solution of 20 g of ethanol and 1 g of water was dropped into a sol-gel reaction solution in which 23 g of titanium tetraisopropoxide, 50 g of ethanol, and 2.4 g of iron chloride (FeCl 2 · H 2 O) were dissolved, and left at room temperature overnight. A gel was obtained. This was dried at 100 ° C. for 12 hours and then calcined in the atmosphere at 400 ° C. for 6 hours to obtain a negative electrode active material powder.

(実施例2)焼成温度を550℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例2の負極活物質の粉末を得た。   (Example 2) A negative electrode active material powder of Example 2 was obtained by synthesis in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was 550 ° C.

(実施例3)塩化鉄の代わりに塩化クロム(CrCl2)2.3gを加えた他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例3の負極活物質の粉末を得た。   Example 3 Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 2.3 g of chromium chloride (CrCl2) was added instead of iron chloride to obtain a negative electrode active material powder of Example 3.

(実施例4)塩化鉄の代わりに塩化クロム(CrCl2)2.3gを加え、焼成温度を600℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例4の負極活物質の粉末を得た。   (Example 4) The negative electrode active material powder of Example 4 was synthesized by the same method as Example 1 except that 2.3 g of chromium chloride (CrCl2) was added instead of iron chloride and the firing temperature was 600 ° C. Obtained.

(実施例5)塩化鉄の代わりに塩化ニッケル(NiCl2)2.4gを加えた他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例5の負極活物質の粉末を得た。   Example 5 A negative electrode active material powder of Example 5 was obtained by synthesis in the same manner as in Example 1 except that 2.4 g of nickel chloride (NiCl2) was added instead of iron chloride.

(実施例6)塩化鉄の代わりに塩化ニッケル(NiCl2)2.4gを加え、焼成温度を600℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例6の負極活物質の粉末を得た。   (Example 6) Instead of iron chloride, 2.4 g of nickel chloride (NiCl2) was added, and the sintering temperature was set to 600 ° C. Obtained.

(実施例7)塩化鉄の代わりに塩化銅(CuCl2)2.4gを加えた他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例7の負極活物質の粉末を得た。   (Example 7) A negative electrode active material powder of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.4 g of copper chloride (CuCl2) was added instead of iron chloride.

(実施例8)塩化鉄の代わりに塩化ニッケル(CuCl2)2.4gを加え、焼成温度を520℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例8の負極活物質の粉末を得た。   (Example 8) The negative electrode active material powder of Example 8 was synthesized by the same method as Example 1 except that 2.4 g of nickel chloride (CuCl2) was added instead of iron chloride and the firing temperature was 520 ° C. Obtained.

(実施例9)塩化鉄の代わりにジルコニウムテトライソプロポキシド3.6gを加えた他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例9の負極活物質の粉末を得た。   Example 9 A negative electrode active material powder of Example 9 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 3.6 g of zirconium tetraisopropoxide was added instead of iron chloride.

(実施例10)塩化鉄の代わりにジルコニウムテトライソプロポキシド3.6gを加え、焼成温度を600℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例10の負極活物質の粉末を得た。   (Example 10) The negative electrode active material powder of Example 10 was synthesized by the same method as Example 1 except that 3.6 g of zirconium tetraisopropoxide was added instead of iron chloride and the firing temperature was 600 ° C. Obtained.

(実施例11)塩化鉄の代わりにゲルマニウムテトライソエトキシド3.3gを加えた他は、実施例11と同じ方法で合成を行い実施例11の負極活物質の粉末を得た。   (Example 11) A negative electrode active material powder of Example 11 was obtained in the same manner as in Example 11 except that 3.3 g of germanium tetraisoethoxide was added instead of iron chloride.

(実施例12)塩化鉄の代わりにゲルマニウムテトライソエトキシド3.3g gを加え、焼成温度を650℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例12の負極活物質の粉末を得た。   (Example 12) The negative electrode active material powder of Example 12 was synthesized by the same method as Example 1 except that 3.3 gg of germanium tetraisoethoxide was added instead of iron chloride and the firing temperature was 650 ° C. Obtained.

(実施例13)塩化鉄の代わりに塩化錫(SnCl2)3.1gを加えた他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例13の負極活物質の粉末を得た。   (Example 13) A negative electrode active material powder of Example 13 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 3.1 g of tin chloride (SnCl2) was added instead of iron chloride.

(実施例14)塩化鉄の代わりに塩化錫(SnCl2) 3.1gを加え、焼成温度を650℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例14の負極活物質の粉末を得た。   (Example 14) The negative electrode active material powder of Example 14 was synthesized by the same method as Example 1 except that 3.1 g of tin chloride (SnCl2) was added instead of iron chloride and the firing temperature was 650 ° C. Obtained.

(実施例15)塩化鉄の代わりに塩化亜鉛(ZnCl2)2.2gを加えた他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例15の負極活物質の粉末を得た。   Example 15 A negative electrode active material powder of Example 15 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.2 g of zinc chloride (ZnCl2) was added instead of iron chloride.

(実施例16)塩化鉄の代わりに塩化亜鉛(ZnCl2) 2.2gを加え、焼成温度を600℃とした他は、実施例1と同じ方法で合成を行い実施例16の負極活物質の粉末を得た。   (Example 16) The negative electrode active material powder of Example 16 was synthesized by the same method as in Example 1 except that 2.2 g of zinc chloride (ZnCl2) was added instead of iron chloride and the firing temperature was 600 ° C. Obtained.

(実施例17)MoO2粉末8gに、エタノール50gに塩化ニッケル(NiCl2)2.5gを溶解した溶液を加え乳鉢で湿式混合し。これを100℃で12時間乾燥した後、アルゴン気流中で450℃で18時間の焼成を行い実施例17の負極活物質の粉末を得た。   (Example 17) A solution of 2.5 g of nickel chloride (NiCl2) in 50 g of ethanol was added to 8 g of MoO2 powder, and wet-mixed in a mortar. This was dried at 100 ° C. for 12 hours and then calcined in an argon stream at 450 ° C. for 18 hours to obtain a negative electrode active material powder of Example 17.

(実施例18)WO2粉末8gに、エタノール50gに塩化ニッケル(NiCl2)2.5gを溶解した溶液を加え乳鉢で湿式混合し。これを100℃で12時間乾燥した後、アルゴン気流中で450℃で18時間の焼成を行い実施例18の負極活物質の粉末を得た。   (Example 18) A solution prepared by dissolving 2.5 g of nickel chloride (NiCl2) in 50 g of ethanol was added to 8 g of WO2 powder, and wet mixed in a mortar. This was dried at 100 ° C. for 12 hours and then calcined in an argon stream at 450 ° C. for 18 hours to obtain a negative electrode active material powder of Example 18.

(実施例19)実施例1と同様の方法で合成した粉末を、さらにトルエン蒸気を含有するアルゴン気流中で400℃3時間の熱処理を行い表面が炭素で被覆された黒灰色の負極活物質粉末を得た。   (Example 19) A black-gray negative electrode active material powder whose surface was coated with carbon by subjecting the powder synthesized by the same method as in Example 1 to a heat treatment at 400 ° C. for 3 hours in an argon stream containing toluene vapor. Got.

(実施例20)実施例9と同様の方法で合成した粉末を、さらにトルエン蒸気を含有するアルゴン気流中で400℃3時間の熱処理を行い表面が炭素で被覆された黒灰色の負極活物質粉末を得た。   (Example 20) A black-gray negative electrode active material powder whose surface was coated with carbon by subjecting a powder synthesized by the same method as in Example 9 to a heat treatment at 400 ° C. for 3 hours in an argon stream containing toluene vapor. Got.

(実施例21)実施例10と同様の方法で合成した粉末を、さらにトルエン蒸気を含有するアルゴン気流中で500℃3時間の熱処理を行い表面が炭素で被覆された黒灰色の負極活物質粉末を得た。   (Example 21) A black-gray negative electrode active material powder whose surface was coated with carbon by subjecting a powder synthesized by the same method as in Example 10 to a heat treatment at 500 ° C. for 3 hours in an argon stream containing toluene vapor. Got.

(比較例1)チタニウムテトライソプロポキシド23g、エタノール50gを溶解したゾルゲル反応液にエタノール20gと水1gの混合液を滴下して室温で一晩放置してゲルを得た。これを100℃で12時間乾燥した後、大気中で400℃で6時間の焼成を行い比較例1の負極活物質の粉末を得た。   (Comparative Example 1) A mixed solution of 20 g of ethanol and 1 g of water was dropped into a sol-gel reaction solution in which 23 g of titanium tetraisopropoxide and 50 g of ethanol were dissolved, and left at room temperature overnight to obtain a gel. This was dried at 100 ° C. for 12 hours and then calcined in the atmosphere at 400 ° C. for 6 hours to obtain a negative electrode active material powder of Comparative Example 1.

(比較例2)焼成温度を700℃とした他は比較例1と同様に合成を行い比較例2の活物質を得た。   (Comparative Example 2) Synthesis was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the firing temperature was set to 700 ° C, whereby an active material of Comparative Example 2 was obtained.

(比較例3)比較例1のゾルゲル反応液に塩化鉄FeCl2・H2O)2.4gを溶解し、焼成温度を700℃とした他は比較例1と同様に合成を行い比較例3の活物質を得た。   (Comparative Example 3) The active material of Comparative Example 3 was synthesized in the same manner as in Comparative Example 1 except that 2.4 g of iron chloride FeCl2 · H2O) was dissolved in the sol-gel reaction solution of Comparative Example 1 and the calcination temperature was 700 ° C. Obtained.

(比較例4)比較例1のゾルゲル反応液に塩化銅(CuCl2)2.4gを溶解し、焼成温度を700℃とした他は比較例1と同様に合成を行い比較例4の活物質を得た。   (Comparative Example 4) The active material of Comparative Example 4 was obtained by synthesizing in the same manner as Comparative Example 1 except that 2.4 g of copper chloride (CuCl2) was dissolved in the sol-gel reaction solution of Comparative Example 1 and the calcination temperature was 700 ° C. It was.

(比較例5)焼成温度を250℃とした他は、比較例1と同様に合成を行い比較例5の負極活物質の粉末を得た。   (Comparative Example 5) A negative electrode active material powder of Comparative Example 5 was obtained by synthesizing in the same manner as Comparative Example 1 except that the firing temperature was 250 ° C.

(比較例6)市販のMoO2粉末(300mesh, 99.5%)を活物質として用いた。   Comparative Example 6 Commercially available MoO2 powder (300 mesh, 99.5%) was used as the active material.

(比較例7)市販のWO2粉末(100mesh, 99.9%)を活物質として用いた。   (Comparative Example 7) Commercially available WO2 powder (100mesh, 99.9%) was used as the active material.

(比較例8)焼成温度を350℃とした他は、比較例1と同様に合成を行い比較例5の負極活物質の粉末を得た。   (Comparative Example 8) A negative electrode active material powder of Comparative Example 5 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the firing temperature was 350 ° C.

実施例1〜21および比較例1〜8により得られた試料について、以下に述べる組成分析、X線回折測定、充放電試験を行った。   The samples obtained in Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 8 were subjected to composition analysis, X-ray diffraction measurement, and charge / discharge test described below.

(組成分析)
得られた試料についてICP発光分析により元素組成を調べた。
(Composition analysis)
Elemental composition of the obtained sample was examined by ICP emission analysis.

(X線回折測定)
得られた粉末試料について粉末X線回折測定を行い、活物質の最も強度の大きいピークの半値幅を測定した。測定は株式会社マック・サイエンス社製X線回折測定装置(型式M18XHF22)を用い、以下の条件で行った。
(X-ray diffraction measurement)
The obtained powder sample was subjected to powder X-ray diffraction measurement, and the full width at half maximum of the strongest peak of the active material was measured. The measurement was performed under the following conditions using an X-ray diffractometer (model M18XHF22) manufactured by Mac Science Co., Ltd.

対陰極:Cu
管電圧:50kv
管電流:300mA
走査速度:1°(2θ)/min
時定数:1sec
受光スリット:0.15mm
発散スリット:0.5°
散乱スリット:0.5°
回折パターンより、d=1.92Å(2θ=47.2°)に現れるSiの面指数(220)のピークの半値幅(°(2θ))を測定した。また、Si(220)のピークが活物質中に含有される他の物質のピークと重なりをもつ場合には、ピークを単離し半値幅を測定した。
Counter cathode: Cu
Tube voltage: 50 kv
Tube current: 300mA
Scanning speed: 1 ° (2θ) / min
Time constant: 1 sec
Receiving slit: 0.15mm
Divergent slit: 0.5 °
Scattering slit: 0.5 °
From the diffraction pattern, the half width (° (2θ)) of the peak of the Si surface index (220) appearing at d = 1.92 ° (2θ = 47.2 °) was measured. Further, when the peak of Si (220) overlapped with the peaks of other substances contained in the active material, the peak was isolated and the half width was measured.

測定した回折パターンについて、バックグラウンドの除去およびKα2線による影響の補正を行い、目的のピークの半値幅(°(2θ))を測定した。   About the measured diffraction pattern, the background was removed and the influence of the Kα2 line was corrected, and the half width (° (2θ)) of the target peak was measured.

(充放電試験)
得られた試料に平均径6μmのグラファイト7wt%、ポリフッ化ビニリデン3wt%を分散媒としてN-メチルピロリドンを用いて混練し、厚さ12μmの銅箔上に塗布して圧延した後、100℃で12時間真空乾燥し試験電極とした。対極および参照極を金属Li、電解液を1MLiPFのEC・MEC(体積比1:2)溶液とした電池をアルゴン雰囲気中で作製した。
(Charge / discharge test)
The obtained sample was kneaded with N-methylpyrrolidone as a dispersion medium with 7 wt% of graphite having an average diameter of 6 µm and 3 wt% of polyvinylidene fluoride. It was vacuum-dried for 12 hours to obtain a test electrode. A battery in which the counter electrode and the reference electrode were metallic Li and the electrolyte was an EC / MEC (volume ratio 1: 2) solution of 1M LiPF 6 was produced in an argon atmosphere.

充放電試験の条件は、参照極と試験電極間の所定の電位差(充電電位)まで1mA/cmの電流密度で充電、さらに8時間の定電圧充電を行い、放電は1mA/cmの電流密度で所定の放電電位まで行った。 The charge / discharge test conditions were as follows: charging at a current density of 1 mA / cm 2 up to a predetermined potential difference (charging potential) between the reference electrode and the test electrode, followed by constant voltage charging for 8 hours, and discharging at a current of 1 mA / cm 2 . The process was performed at a density up to a predetermined discharge potential.

充放電試験において、充電容量および放電容量は、充電または放電の開始から終了するまでに流れた電気量とした。この放電容量を初回放電容量とする。   In the charge / discharge test, the charge capacity and the discharge capacity were the amounts of electricity that flowed from the start to the end of charging or discharging. This discharge capacity is defined as the initial discharge capacity.

次に、同様に所定の充電電位まで1mA/cmの電流密度で充電、さらに8時間の定電圧充電を行い、放電を10mA/cmの電流密度で放電電位まで行うサイクルを100回行い1サイクル目に対する100サイクル目の放電容量の維持率を測定した。 Next, similarly, the battery is charged to a predetermined charging potential at a current density of 1 mA / cm 2 , further subjected to constant voltage charging for 8 hours, and discharged 100 times to a discharging potential at a current density of 10 mA / cm 2. The maintenance rate of the discharge capacity at the 100th cycle relative to the cycle was measured.

表1に、各実施例および比較例について、組成分析、X線回折測定、充放電試験の結果を示す。

Figure 0004805691
Table 1 shows the results of composition analysis, X-ray diffraction measurement, and charge / discharge test for each example and comparative example.
Figure 0004805691

表1に示すように、実施例1〜21は、比較例1〜8に比して、100サイクル後の容量維持率に優れる。したがって、本実施の形態の活物質は、サイクル特性に優れることがわかる。   As shown in Table 1, Examples 1-21 are excellent in capacity retention after 100 cycles as compared with Comparative Examples 1-8. Therefore, it can be seen that the active material of the present embodiment is excellent in cycle characteristics.

また、実施例19は実施例1に比して、実施例20は実施例9に比して、実施例21は実施例10に比して、100サイクル後の容量維持率に優れる。したがって、本実施の形態の二酸化金属酸化物の表面に炭素を被覆させると、サイクル特性により優れることがわかる。   Further, Example 19 is superior to Example 1, Example 20 is superior to Example 9, and Example 21 is superior to Example 10 in capacity retention after 100 cycles. Therefore, it can be seen that when the surface of the metal dioxide oxide of the present embodiment is coated with carbon, the cycle characteristics are more excellent.

また、100サイクル後の容量維持率について、実施例1は比較例1の4倍程度であるのに対し、実施例2は比較例2の2倍程度である。したがって、アナターゼ型TiO2を主相とする二酸化チタンは、ルチル型TiO2を主相とする二酸化チタンに比して、サイクル特性向上の効果が顕著であり、本発明に特に適合することがわかる。   Further, with respect to the capacity retention rate after 100 cycles, Example 1 is about four times that of Comparative Example 1, whereas Example 2 is about twice that of Comparative Example 2. Therefore, it can be seen that titanium dioxide having an anatase type TiO2 as a main phase has a remarkable effect of improving cycle characteristics as compared with titanium dioxide having a rutile type TiO2 as a main phase, and is particularly suitable for the present invention.

なお、比較例8について、初回充放電容量が低いのは、焼成温度が低い(350℃)ため反応液中の不純物(アルコール分、水分、カーボン等)が残留しており、Li充電時に副反応が起こるためであると考えられる。   In Comparative Example 8, the initial charge / discharge capacity is low because impurities (alcohol content, moisture, carbon, etc.) in the reaction liquid remain because the firing temperature is low (350 ° C.), and side reactions occur during Li charging. This is considered to occur.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限られず、特許請求の範囲に記載の発明の要旨の範疇において様々に変更可能である。また、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to these, In the category of the summary of the invention as described in a claim, it can change variously. In addition, the present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Furthermore, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.

第一の実施の形態に係わる扁平型非水電解質二次電池の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the flat type nonaqueous electrolyte secondary battery concerning 1st embodiment. 図1のAで示した円で囲われた部分を詳細に表す部分断面模式図。The partial cross section schematic diagram showing in detail the part enclosed by the circle | round | yen shown by A of FIG. 第一の実施の形態に係わる別の扁平型非水電解質二次電池を模式的に示した部分切欠斜視図。The partial notch perspective view which showed typically another flat type nonaqueous electrolyte secondary battery concerning 1st embodiment. 図3のB部の拡大断面図。The expanded sectional view of the B section of FIG. 第二の実施形態に係る電池パックの分解斜視図。The disassembled perspective view of the battery pack which concerns on 2nd embodiment. 図5の電池パックの電気回路を示すブロック図。The block diagram which shows the electric circuit of the battery pack of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…正極端子、2…負極端子、3…正極、3a…正極集電体、3b…正極活物質含有層、4…負極、4a…負極集電体、4b…負極活物質含有層、5…セパレータ、6…捲回電極群、7,8…外装部材、9…積層電極群、21…電池単体、22…組電池、23…粘着テープ、24…プリント配線基板、28…正極側配線、29…正極側コネクタ、30…負極側配線、31…負極側コネクタ、33…保護ブロック、35…収納容器、36…蓋。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode terminal, 2 ... Negative electrode terminal, 3 ... Positive electrode, 3a ... Positive electrode collector, 3b ... Positive electrode active material containing layer, 4 ... Negative electrode, 4a ... Negative electrode collector, 4b ... Negative electrode active material containing layer, 5 ... Separator, 6 ... wound electrode group, 7, 8 ... exterior member, 9 ... laminated electrode group, 21 ... single battery, 22 ... assembled battery, 23 ... adhesive tape, 24 ... printed wiring board, 28 ... positive electrode side wiring, 29 ... positive electrode side connector, 30 ... negative electrode side wiring, 31 ... negative electrode side connector, 33 ... protective block, 35 ... storage container, 36 ... lid.

Claims (6)

Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, Znから選ばれるM2が添加された、Ti, Mo, Wから選ばれるM1の二酸化金属酸化物であり、
X線回折パターンにおいて最も強度の大きいピークの半値幅が1°以上4°未満であることを特徴とする非水電解質電池用活物質。
M1 metal oxide selected from Ti, Mo, W, to which M2 selected from Cr, Fe, Ni, Cu, Zr, Ge, Sn, Zn is added,
An active material for a non-aqueous electrolyte battery, wherein a half-width of a peak having the highest intensity in an X-ray diffraction pattern is 1 ° or more and less than 4 °.
前記二酸化金属酸化物は、前記M1がTiであり、ルチル型TiO2を主相とすることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池用活物質。   2. The active material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the M 1 is Ti and the main phase is rutile TiO 2. 前記二酸化金属酸化物は、前記M1がTiであり、アナターゼ型TiO2を主相とすることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池用活物質。   2. The active material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the M 1 is Ti and the main phase is anatase TiO 2. 前記M1およびM2は、モル比が0.03≦M2/(M1+M2)≦0.2を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の非水電解質電池用活物質。   4. The active material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the molar ratio of M1 and M2 satisfies 0.03 ≦ M2 / (M1 + M2) ≦ 0.2. 正極と、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の活物質を有する負極と、
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 comprising the active material according to any one of claims 1 to 4,
A nonaqueous electrolyte battery comprising: a nonaqueous electrolyte.
請求項5に記載の非水電解質電池の組電池を具備することを特徴とする電池パック。   A battery pack comprising the assembled battery of the nonaqueous electrolyte battery according to claim 5.
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