JP4839671B2 - battery - Google Patents

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Description

本発明は、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極活物質を用いる場合に有効な電池に関する。 The present invention relates to an effective batteries in the case of using a negative electrode active material containing at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as configuration elements.

電子機器の小型化に伴い、高エネルギー密度を有する電池の開発が要求されている。この要求に応える電池として、リチウム(Li)の析出・溶解反応を利用したリチウム金属二次電池がある。しかし、リチウム金属二次電池では充電時に負極上にリチウムがデンドライト析出し不活性化するため、サイクル寿命が短いという問題がある。   With the miniaturization of electronic devices, development of batteries having high energy density is required. As a battery that meets this requirement, there is a lithium metal secondary battery that utilizes a precipitation / dissolution reaction of lithium (Li). However, the lithium metal secondary battery has a problem that the cycle life is short because lithium dendrites on the negative electrode during charging and becomes inactive.

このサイクル寿命を改善したものとしては、リチウムイオン二次電池が製品化されている。リチウムイオン二次電池の負極には、黒鉛層間へのリチウムのインターカレーション反応を利用した黒鉛材料、あるいは細孔中へのリチウムの吸蔵・放出作用を応用した炭素質材料などの負極活物質が用いられている。そのため、リチウムイオン二次電池では、リチウムがデンドライト析出せず、サイクル寿命が長い。また、黒鉛材料あるいは炭素質材料は空気中で安定であるので、工業的に生産する上でもメリットが大きい。   As a battery with improved cycle life, a lithium ion secondary battery has been commercialized. The negative electrode of a lithium ion secondary battery has a negative electrode active material such as a graphite material using lithium intercalation reaction between graphite layers, or a carbonaceous material applying lithium occlusion / release action into pores. It is used. Therefore, in a lithium ion secondary battery, lithium does not deposit dendrites and the cycle life is long. In addition, since the graphite material or the carbonaceous material is stable in the air, there is a great merit in industrial production.

しかし、インターカレーションによる負極容量は第1ステージ黒鉛層間化合物の組成C6 Liに規定されるように上限が存在する。また、炭素質材料の微小な細孔構造を制御することは工業的に困難であると共に炭素質材料の比重の低下をもたらし、単位体積当たりの負極容量ひいては単位体積当たりの電池容量向上の有効な手段とはなり得ない。ある種の低温焼成炭素質材料では1000mAh/gを越える負極放電容量を示すことが知られているが、対リチウム金属において0.8V以上の貴な電位で大きな容量を有するため金属酸化物等を正極に用い電池を構成した場合に放電電圧が低下する等の問題があった。 However, the negative electrode capacity due to intercalation has an upper limit as defined by the composition C 6 Li of the first stage graphite intercalation compound. In addition, it is industrially difficult to control the fine pore structure of the carbonaceous material and causes a decrease in the specific gravity of the carbonaceous material, which is effective in improving the negative electrode capacity per unit volume and thus the battery capacity per unit volume. It cannot be a means. Certain low-temperature calcined carbonaceous materials are known to exhibit negative electrode discharge capacities exceeding 1000 mAh / g. However, since they have a large capacity at a noble potential of 0.8 V or more with respect to lithium metal, metal oxides or the like are used. When a battery is configured for use as the positive electrode, there are problems such as a decrease in discharge voltage.

このような理由から、現状の炭素質材料では、今後の更なる電子機器の使用時間の長時間化、電源の高エネルギー密度化に対応することが困難と考えられ、よりいっそうリチウムの吸蔵・放出能力の大きい負極活物質が望まれている。   For these reasons, it is considered difficult for the current carbonaceous materials to cope with longer use time of electronic devices and higher energy density of the power source in the future. A negative electrode active material having a large capacity is desired.

一方、より高容量を実現可能な負極活物質としては、ある種のリチウム合金が電気化学的かつ可逆的に生成および分解することを応用した材料が広く研究されてきた。例えば、リチウム−アルミニウム合金が広く研究され、特許文献1にはケイ素合金が報告されている。しかし、これらの合金は、電池の負極に用いた場合、サイクル特性を劣化させてしまうという問題があった。その原因の1つとしては、これらの合金は、充放電に伴い膨張収縮し、充放電を繰り返す度に微粉化することが挙げられる。   On the other hand, as negative electrode active materials capable of realizing higher capacities, materials that apply the electrochemical and reversible generation and decomposition of certain lithium alloys have been widely studied. For example, lithium-aluminum alloys have been extensively studied, and Patent Document 1 reports silicon alloys. However, when these alloys are used for the negative electrode of a battery, there is a problem that the cycle characteristics are deteriorated. One of the causes is that these alloys expand and contract with charging / discharging and are pulverized every time charging / discharging is repeated.

そこで、このような合金の微粉化を抑制するために、例えば、リチウムの吸蔵および放出に伴う膨張収縮に関与しない元素で一部を置換することが検討されてきた。例えば、LiSia b (0≦a、0<b<2)(特許文献2参照)、Lic Si1-d d e (Mはアルカリ金属を除く金属元素もしくはケイ素(Si)を除く半金属元素を表し、0≦c、0<d<1、0<e<2である)(特許文献3参照)、リチウム−アルミニウム−テルル系合金(特許文献4参照)などが提案されている。また、1種以上の非金属元素と、長周期型周期表における14族の金属元素または半金属元素とを含む化合物(特許文献5参照)も提案されている。
米国特許第4950566号明細書 特開平6−325765号公報 特開平7−230800号公報 特開平7−288130号公報 特開平11−102705号公報
Therefore, in order to suppress the pulverization of such an alloy, for example, it has been studied to partially substitute with an element that does not participate in expansion and contraction associated with insertion and extraction of lithium. For example, LiSi a O b (0 ≦ a, 0 <b <2) (see Patent Document 2), Li c Si 1-d M d O e (M is a metal element excluding an alkali metal or silicon (Si) is excluded. It represents a metalloid element, and 0 ≦ c, 0 <d <1, 0 <e <2 (see Patent Document 3), a lithium-aluminum-tellurium alloy (see Patent Document 4), and the like have been proposed. . In addition, a compound including at least one non-metallic element and a group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table has been proposed (see Patent Document 5).
U.S. Pat. No. 4,950,566 JP-A-6-325765 JP-A-7-230800 JP 7-288130 A JP-A-11-102705

しかしながら、これらの負極活物質を用いても、膨張収縮に由来するサイクル特性の劣化が大きく、高容量という特徴を活かしきれていないのが実情である。   However, even if these negative electrode active materials are used, the deterioration of cycle characteristics due to expansion and contraction is large, and the fact that the characteristics of high capacity cannot be fully utilized.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、サイクル特性などの電池特性を向上させることができる電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, its object is to provide a batteries capable of improving battery characteristics such as cycle characteristics.

本発明による電池は、正極および負極と共に電解液を備え、負極は、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を含有し、電解液は、エチレンスルフィトおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種と、ハロゲン原子を有する炭酸エステル誘導体とを含む溶媒を含有するものである。 A battery according to the present invention includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode , the negative electrode is capable of inserting and extracting an electrode reactant, and includes a negative electrode including at least one member selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as constituent elements The material contains a solvent, and the electrolytic solution contains a solvent containing at least one member selected from the group consisting of ethylene sulfite and derivatives thereof and a carbonate ester derivative having a halogen atom.

本発明の電池によれば、負極は、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を含有し、電解液は、エチレンスルフィトおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種と、ハロゲン原子を有する炭酸エステル誘導体とを含む溶媒を含有するようにしたので、負極に安定な被膜を生成し、負極と電解液との間に生じる不可逆反応を抑制することができると共に、正極で起こる電解液の酸化分解反応を抑制することができる。よって、サイクル特性を向上させることができ、また、低温特性および過充電時の安全性を向上させることができる。 According to the battery of the present invention, the negative electrode is capable of occluding and releasing the electrode reactant, and contains a negative electrode material containing at least one member selected from the group consisting of a metal element and a metalloid element as a constituent element. includes at least one kind selected from the group consisting of ethylene sulfite and its derivatives. Thus contains a solvent containing a carbonic ester derivative having a halogen atom, to produce a stable coating on the negative electrode, a negative electrode The irreversible reaction occurring between the electrolyte and the electrolyte can be suppressed, and the oxidative decomposition reaction of the electrolyte that occurs at the positive electrode can be suppressed. Therefore, cycle characteristics can be improved, and low temperature characteristics and overcharge safety can be improved.

特に、溶媒におけるエチレンスルフィトおよびその誘導体の含有量を0.05体積%以上5体積%以下とするようにすれば、または、溶媒における炭酸エステル誘導体の含有量を0.1体積%以上65体積%以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, if the content of ethylene sulfite and its derivative in the solvent is 0.05% by volume or more and 5% by volume or less, or the content of the carbonate ester derivative in the solvent is 0.1% by volume or more and 65% by volume. If it is made into% or less, a higher effect can be acquired.

また、負極が、構成元素としてスズ(Sn)およびケイ素のうちの少なくとも一方を含む負極材料を含有するようにすれば、より高い効果を得ることができる。 Moreover, the negative electrode, can be on Let 's you containing a negative electrode material containing at least one of tin (Sn) and silicon as an element to obtain a higher effect.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、電解液が注入され、セパレータ23に含浸されている。また、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a wound electrode body 20 in which a strip-like positive electrode 21 and a negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. Have. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. An electrolyte is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. In addition, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 are interposed via a gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16, and the disk plate 15A is reversed when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20の中心にはセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   A center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じて導電材および結着材を含んでいてもよい。リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン(TiS2 ),硫化モリブデン(MoS2 ),セレン化ニオブ(NbSe2 )あるいは酸化バナジウム(V2 5 )などのリチウムを含有しない金属カルコゲン化物、またはリチウムを含有するリチウム含有化合物が挙げられる。 The positive electrode active material layer 21B includes, for example, any one or more of positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium as an electrode reactant as a positive electrode active material. Materials and binders may be included. Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include lithium such as titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), niobium selenide (NbSe 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). Metal chalcogenides containing no lithium, or lithium-containing compounds containing lithium.

中でも、リチウム含有化合物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられ、特にコバルト(Co),ニッケルおよびマンガン(Mn)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。より高い電圧を得ることができるからである。その化学式は、例えば、Lix MIO2 あるいはLiy MIIPO4 で表される。式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属元素を表す。xおよびyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。 Among these, lithium-containing compounds are preferable because some compounds can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. In particular, cobalt (Co), nickel and manganese (Mn Among these, those containing at least one of them are preferred. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula is represented by, for example, Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 . In the formula, MI and MII represent one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(Lix CoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(Lix NiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(Lix Ni1-z Coz 2 (z<1))、あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 4 )などが挙げられる。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4 )あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-v Mnv PO4 (v<1))が挙げられる。 Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni 1-z Co z O 2 (z <1)) or lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel structure. Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-v Mn v PO 4 (v <1)). Can be mentioned.

負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅(Cu)箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A. The negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質を含んでおり、必要に応じて結着材,導電材あるいは充電に寄与しない他の材料を含んでいてもよい。負極活物質としては、例えば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を1種または2種以上含有することが好ましい。このような負極材料としては、具体的には、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素の単体,合金,あるいは化合物、またはこれらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   The negative electrode active material layer 22B includes, for example, a negative electrode active material, and may include a binder, a conductive material, or other materials that do not contribute to charging as necessary. As the negative electrode active material, for example, it is possible to occlude and release lithium as an electrode reactant, and one negative electrode material including at least one member selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as a constituent element. Or it is preferable to contain 2 or more types. Specifically, as such a negative electrode material, a simple substance, an alloy, or a compound of a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, an alloy, or a compound, or one or more phases thereof are at least partially included. The material which has is mentioned. In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.

リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg),ホウ素(B),アルミニウム,ガリウム(Ga),インジウム(In),ケイ素(Si),ゲルマニウム(Ge),スズ,鉛(Pb),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),銀(Ag),亜鉛(Zn),ハフニウム(Hf),ジルコニウム(Zr)あるいはイットリウム(Y)が挙げられ、中でも長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズである。より高い容量を得ることができるからである。これらの合金あるいは化合物としては、例えば化学式Mas Mbt で表されるものが挙げられる。この化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはMa以外の元素のうちの少なくとも1種を表す。sおよびtの値はそれぞれs>0、t≧0である。 Examples of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium include magnesium (Mg), boron (B), aluminum, gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), Tin, lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr) or yttrium (Y). Among them, a group 14 metal element or metalloid element in the long-period type periodic table is preferable, and silicon or tin is particularly preferable. This is because a higher capacity can be obtained. These alloys or compounds, such as those represented by the chemical formula Ma s Mb t. In this chemical formula, Ma represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, and Mb represents at least one of elements other than Ma. The values of s and t are s> 0 and t ≧ 0, respectively.

中でも、このような負極材料としては、スズと、コバルトと、炭素とを構成元素として含み、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)が30質量%以上70質量%以下であるSnCoC含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。   Among them, as such a negative electrode material, tin, cobalt, and carbon are included as constituent elements, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and tin and cobalt A SnCoC-containing material having a cobalt ratio Co / (Sn + Co) of 30% by mass to 70% by mass with respect to the total is preferable. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range, and excellent cycle characteristics can be obtained.

このSnCoC含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素,鉄,ニッケル,クロム,インジウム,ニオブ,ゲルマニウム(Ge),チタン,モリブデン,アルミニウム,リン,ガリウムまたはビスマスが好ましく、2種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。   This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. As other constituent elements, for example, silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium, germanium (Ge), titanium, molybdenum, aluminum, phosphorus, gallium, or bismuth is preferable, and two or more kinds may be included. This is because the capacity or cycle characteristics can be further improved.

なお、このSnCoC含有材料は、スズと、コバルトと、炭素とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このSnCoC含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。   This SnCoC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and this phase preferably has a low crystallinity or an amorphous structure. In this SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon that is a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element that is another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but this is because such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon with other elements. .

元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)が挙げられる。XPSでは、炭素の1s軌道(C1s)のピークは、グラファイトであれば、金原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正された装置において、284.5eVに現れる。また、表面汚染炭素であれば、284.8eVに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、C1sのピークは、284.5eVよりも低い領域に現れる。すなわち、SnCoC含有材料について得られるC1sの合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる場合には、SnCoC含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。   As a measuring method for examining the bonding state of elements, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be cited. In XPS, the peak of the carbon 1s orbital (C1s) appears at 284.5 eV in an energy calibrated apparatus so that the peak of the gold atom 4f orbital (Au4f) is obtained at 84.0 eV if it is graphite. . Moreover, if it is surface contamination carbon, it will appear at 284.8 eV. On the other hand, when the charge density of the carbon element increases, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV. That is, when the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the SnCoC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV, at least a part of the carbon contained in the SnCoC-containing material is a metal element or a half of other constituent elements. Combined with metal elements.

なお、XPS測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばC1sのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、これをエネルギー基準とする。XPS測定では、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、SnCoC含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In XPS measurement, for example, the C1s peak is used to correct the energy axis of the spectrum. Usually, since surface-contaminated carbon exists on the surface, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, which is used as an energy standard. In the XPS measurement, the waveform of the C1s peak is obtained as a shape including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. Therefore, by analyzing using, for example, commercially available software, the surface contamination The carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

このSnCoC含有材料は、例えば各構成元素の原料を混合して電気炉,高周波誘導炉あるいはアーク溶解炉などにより溶解しその後凝固することにより、また、ガスアトマイズあるいは水アトマイズなどの各種アトマイズ法、各種ロール法、またはメカニカルアロイング法あるいはメカニカルミリング法などのメカノケミカル反応を利用した方法により製造することができる。中でも、メカノケミカル反応を利用した方法により製造することが好ましい。SnCoC含有材料を低結晶化あるいは非晶質な構造とすることができるからである。この方法には、例えば、遊星ボールミル装置やアトライター等の製造装置を用いることができる。   This SnCoC-containing material is prepared by, for example, mixing raw materials of various constituent elements, melting them in an electric furnace, a high-frequency induction furnace, an arc melting furnace or the like, and then solidifying them. Various atomization methods such as gas atomization or water atomization, various rolls Or a method using a mechanochemical reaction such as a mechanical alloying method or a mechanical milling method. Especially, it is preferable to manufacture by the method using a mechanochemical reaction. This is because the SnCoC-containing material can have a low crystallinity or an amorphous structure. In this method, for example, a production apparatus such as a planetary ball mill apparatus or an attritor can be used.

また、負極活物質には他の材料を用いてもよい。他の負極活物質としては、例えば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な炭素材料が挙げられる。炭素材料は優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素,易黒鉛化性炭素,黒鉛,カーボンブラック,繊維状炭素あるいは熱分解性炭素が挙げられる。炭素材料は、負極活物質として単独で用いるようにしてもよいが、上述した金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物と共に用いてもよい。混合して用いた場合には、炭素材料が導電材としての役割も果たし、高容量を得ることができると共に、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。更に、これら以外の他の負極活物質を用いるようにしてもよく、その場合も、それを単独で用いても他の負極活物質と混合して用いてもよい。   Moreover, you may use another material for a negative electrode active material. As another negative electrode active material, for example, a carbon material capable of inserting and extracting lithium which is an electrode reactant is cited. A carbon material is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained. Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, carbon black, fibrous carbon, and pyrolytic carbon. The carbon material may be used alone as the negative electrode active material, but may be used together with the metal element or metalloid element, alloy or compound described above. When mixed and used, the carbon material also serves as a conductive material, which is preferable because high capacity can be obtained and cycle characteristics can be improved. Furthermore, other negative electrode active materials other than these may be used, and in that case, they may be used alone or mixed with other negative electrode active materials.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。   The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is composed of, for example, a porous film made of a synthetic resin made of polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, or the like, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. The porous film may be laminated.

セパレータ23に含浸されている電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する溶媒とを含んでいる。   The electrolytic solution impregnated in the separator 23 includes an electrolyte salt and a solvent that dissolves the electrolyte salt.

電解質塩としては、例えば、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 、LiN(CF3 SO2 2 、LiN(C2 5 SO2 2 、LiC(CF3 SO2 3 、LiB(C6 5 4 、LiB(C2 4 2 、LiCF3 SO3 、LiCH3 SO3 、LiCl、あるいはLiBrなどのリチウム塩が挙げられる。電解質塩は、いずれか1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB ( Examples thereof include lithium salts such as C 6 H 5 ) 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 SO 3 , LiCl, or LiBr. Any one electrolyte salt may be used alone, or two or more electrolyte salts may be mixed and used.

溶媒は、エチレンスルフィトおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種と、ハロゲン原子を有する炭酸エステル誘導体(以下、単に炭酸エステル誘導体と言う)の少なくとも1種とを含んでいる。エチレンスルフィトおよびその誘導体により負極22の表面に被膜が形成され、電解液の還元分解反応を抑制することができると共に、炭酸エステル誘導体により電解液の酸化電位が高くなり、正極21における電解液の酸化分解反応を抑制することができ、その相乗効果によりサイクル特性を向上させることができるからである。   The solvent contains at least one member selected from the group consisting of ethylene sulfite and derivatives thereof and at least one carbonate ester derivative having a halogen atom (hereinafter simply referred to as a carbonate ester derivative). A film is formed on the surface of the negative electrode 22 by ethylene sulfite and its derivative, and the reductive decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed, and the oxidation potential of the electrolytic solution is increased by the carbonic acid ester derivative. This is because the oxidative decomposition reaction can be suppressed and the cycle characteristics can be improved by the synergistic effect.

図3に電解液の組成を変えて電流−電位測定を行った結果を示す。図3において、Y1は炭酸エチレン(EC)75体積%と炭酸ジメチル(DMC)25体積%との混合溶媒に1.0mol/lのLiPF6 を加えた電解液1の電流−電位曲線であり、Y2はエチレンスルフィト(ES)5体積%と炭酸エチレン70体積%と炭酸ジメチル25体積%との混合溶媒に1.0mol/lのLiPF6 を加えた電解液2の電流−電位曲線であり、Y3は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)75体積%と炭酸ジメチル25体積%との混合溶媒に1.0mol/lのLiPF6 を加えた電解液3の電流−電位曲線である。なお、電流−電位測定は、電気化学測定装置として株式会社東陽テクニカ製(SI1280B)のものを使用し、作用極には白金、対極および参照極にはリチウム箔を用いた。また、作用極電位の掃引速度は1mV/secとした。 FIG. 3 shows the result of current-potential measurement performed by changing the composition of the electrolytic solution. In FIG. 3, Y1 is a current-potential curve of an electrolytic solution 1 in which 1.0 mol / l LiPF 6 is added to a mixed solvent of 75% by volume of ethylene carbonate (EC) and 25% by volume of dimethyl carbonate (DMC). Y2 is a current-potential curve of an electrolytic solution 2 in which 1.0 mol / l LiPF 6 is added to a mixed solvent of 5% by volume of ethylene sulfite (ES), 70% by volume of ethylene carbonate, and 25% by volume of dimethyl carbonate; Y3 is the current-potential of the electrolytic solution 3 in which 1.0 mol / l LiPF 6 is added to a mixed solvent of 75% by volume of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) and 25% by volume of dimethyl carbonate. It is a curve. In the current-potential measurement, an electrochemical measuring device manufactured by Toyo Corporation (SI1280B) was used, and platinum was used for the working electrode and lithium foil was used for the counter electrode and the reference electrode. The sweep rate of the working electrode potential was 1 mV / sec.

図3に示したように、エチレンスルフィトを用いると酸化電位が低くなり、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いると酸化電位が高くなることが分かる。すなわち、エチレンスルフィトもしくはその誘導体を添加すると、負極22に被膜を形成することによりサイクル特性を向上させることができる一方で、酸化電位が低くなり、正極21において電解液の酸化分解反応が起こるので、大幅にサイクル特性を向上させることが難しいが、ハロゲン原子を有する炭酸エステル誘導体を添加すれば電解液の酸化電位が上昇し、正極21における電解液の酸化分解反応を抑制することができるので、互いの良特性を合わせた相乗効果により、飛躍的にサイクル特性を向上させることができると考えられる。   As shown in FIG. 3, it can be seen that the oxidation potential is lowered when ethylene sulfite is used, and the oxidation potential is increased when 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is used. That is, when ethylene sulfite or a derivative thereof is added, a cycle characteristic can be improved by forming a film on the negative electrode 22, while an oxidation potential is lowered and an oxidative decomposition reaction of the electrolytic solution occurs in the positive electrode 21. Although it is difficult to significantly improve the cycle characteristics, the addition of a carbonic acid ester derivative having a halogen atom increases the oxidation potential of the electrolytic solution, so that the oxidative decomposition reaction of the electrolytic solution in the positive electrode 21 can be suppressed. It is considered that the cycle characteristics can be drastically improved by the synergistic effect of combining the good characteristics of each other.

エチレンスルフィトは化1(1)に示した構造式で表されるものである。エチレンスルフィトの誘導体としては例えば化1(2)に示したものが挙げられ、具体的には、化1(3)に示した4−フルオロエチレンスルフィト、化1(4)に示した4−クロロエチレンスルフィト、化1(5)に示した4−メチルエチレンスルフィト、あるいは化1(6)に示した4−フェニルエチレンスルフィトなどが挙げられる。   Ethylene sulfite is represented by the structural formula shown in Chemical Formula 1 (1). Examples of the ethylene sulfite derivative include those shown in Chemical Formula 1 (2), specifically, 4-fluoroethylene sulfite shown in Chemical Formula 1 (3), and 4 shown in Chemical Formula 1 (4). -Chloroethylene sulfite, 4-methylethylene sulfite shown in Chemical formula 1 (5), 4-phenylethylene sulfite shown in Chemical formula 1 (6), and the like.

Figure 0004839671
Figure 0004839671

炭酸エステル誘導体としては、例えば化2(1)に示した炭酸エチレンの誘導体が挙げられる。具体的には、化2(2)に示した4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化2(3)に示した4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化2(4)に示した4−ブロモ−1,3−ジオキソラン−2−オン、化2(5)に示した4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられ、中でも化2(2)に示した4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンが好ましい。   Examples of the carbonic acid ester derivative include the ethylene carbonate derivatives shown in Chemical Formula 2 (1). Specifically, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 2 (2), 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical formula 2 (3), 4-bromo-1,3-dioxolan-2-one shown in 2 (4), 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical Formula 2 (5), etc. 4-Fluoro-1,3-dioxolan-2-one shown in Chemical Formula 2 (2) is preferred.

Figure 0004839671
化2(1)において、R21,R22,R23,R24は、水素基、ハロゲン基、またはアルキル基の水素の少なくとも一部がハロゲンで置換された基を表し、それらは同一でも異なっていてもよい。但し、その少なくとも1つは水素基以外の置換基を表す。
Figure 0004839671
In Chemical Formula 2 (1), R21, R22, R23, and R24 represent a hydrogen group, a halogen group, or a group in which at least a part of hydrogen of the alkyl group is substituted with halogen, and they may be the same or different. . However, at least one of them represents a substituent other than a hydrogen group.

溶媒は、エチレンスルフィトおよびその誘導体の少なくとも1種と、炭酸エステル誘導体とにより構成するようにしてもよいが、更に、1気圧下での沸点が130℃以下の低粘度溶媒と混合して用いることが好ましい。電池の動作温度範囲を広くすることができると共に、電解液のイオン伝導度を高くすることができるからである。このような低粘度溶媒としては、例えば、沸点が90℃の炭酸ジメチル(CH3 OCOOCH3 )、沸点が108℃の炭酸エチルメチル(CH3 CH2 OCOOCH3 )、あるいは沸点が127℃の炭酸ジエチル(C2 5 OCOOC2 5 )が挙げられる。 The solvent may be composed of at least one of ethylene sulfite and its derivatives and a carbonate ester derivative, but is further mixed with a low-viscosity solvent having a boiling point of 130 ° C. or less under 1 atmosphere. It is preferable. This is because the operating temperature range of the battery can be widened and the ionic conductivity of the electrolyte can be increased. Examples of such a low viscosity solvent include dimethyl carbonate having a boiling point of 90 ° C. (CH 3 OCOOCH 3 ), ethyl methyl carbonate having a boiling point of 108 ° C. (CH 3 CH 2 OCOOCH 3 ), or diethyl carbonate having a boiling point of 127 ° C. (C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 ).

また溶媒には、更に他の1種または2種以上の溶媒を混合して用いてもよい。他の溶媒としては、例えば、炭酸ビニルエチレン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステルあるいはフルオロベンゼンが挙げられる。中でも、炭酸エチレンと炭酸ジメチルとを混合して用いるようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができる場合があるので好ましい。   Moreover, you may mix and use another 1 type, or 2 or more types of solvent for a solvent. Other solvents include, for example, vinyl ethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, tetrahydrofuran, 2-methyl Tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetic acid ester, butyric acid ester, propionic acid ester or fluorobenzene may be mentioned. Of these, it is preferable to use a mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate because the cycle characteristics may be further improved.

溶媒におけるエチレンスルフィトおよびその誘導体の含有量は、2種以上を含む場合にはその合計で、0.05体積%以上5体積%以下とすることが好ましく、0.1体積%以上3体積%以下とすればより好ましい。また、溶媒における炭酸エステル誘導体の含有量は、2種以上を含む場合にはその合計で、0.1体積%以上65体積%以下とすることが好ましく、0.2体積%以上60体積%以下とすればより好ましい。更に、溶媒における低粘度溶媒の含有量は、2種以上を含む場合にはその合計で、20体積%以上とすることが好ましい。これらの範囲内においてより高い特性を得ることができるからである。   The content of ethylene sulfite and derivatives thereof in the solvent is preferably 0.05% by volume or more and 5% by volume or less, and more preferably 0.1% by volume or more and 3% by volume when two or more types are included. The following is more preferable. Further, the content of the carbonate ester derivative in the solvent is preferably 0.1% by volume or more and 65% by volume or less, and 0.2% by volume or more and 60% by volume or less in total when two or more types are included. This is more preferable. Furthermore, the content of the low-viscosity solvent in the solvent is preferably 20% by volume or more in total when two or more types are included. This is because higher characteristics can be obtained within these ranges.

加えて、炭酸エチレンを混合して用いる場合には、炭酸エステル誘導体に対する炭酸エチレンの体積比(炭酸エチレン/炭酸エステル誘導体)を、1/4以上4以下の範囲内とすることが好ましい。この範囲内においてより高い特性を得ることができるからである。   In addition, when ethylene carbonate is mixed and used, the volume ratio of ethylene carbonate to the carbonate derivative (ethylene carbonate / carbonate derivative) is preferably in the range of 1/4 or more and 4 or less. This is because higher characteristics can be obtained within this range.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。その際、負極22にエチレンスルフィトもしくはその誘導体に基づく安定な被膜が生成され、負極22と電解液との間に生じる不可逆反応が抑制されると共に、炭酸エステル誘導体に基づく電解液の酸化電位の上昇により、正極21で起こる電解液の酸化分解反応が抑制される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution. When the discharge is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution. At that time, a stable film based on ethylene sulfite or a derivative thereof is formed on the negative electrode 22, irreversible reaction occurring between the negative electrode 22 and the electrolytic solution is suppressed, and the oxidation potential of the electrolytic solution based on the carbonate derivative is reduced. By the increase, the oxidative decomposition reaction of the electrolytic solution occurring at the positive electrode 21 is suppressed.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、例えば、正極活物質と、導電材と、結着材とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。   First, for example, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like material. A positive electrode mixture slurry is obtained. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A and the solvent is dried. Then, the positive electrode active material layer 21B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the positive electrode 21 is manufactured.

次いで、例えば、負極活物質と、結着材とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。   Next, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. And Subsequently, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, and the solvent is dried. Then, the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 22 is manufactured.

次いで、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1,2に示した二次電池が完成する。   Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, the electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

このように本実施の形態では、電解液が、エチレンスルフィトおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種と、炭酸エステル誘導体とを含むようにしたので、負極22に安定な被膜を生成することができ、負極22と電解液との間に生じる不可逆反応を抑制することができると共に、電解液の酸化電位を向上させることができ、正極21で起こる電解液の酸化分解反応を抑制することができる。よって、サイクル特性を向上させることができ、また、低温特性および過充電時の安全性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, since the electrolytic solution includes at least one member selected from the group consisting of ethylene sulfite and derivatives thereof and a carbonate ester derivative, a stable coating film is generated on the negative electrode 22. The irreversible reaction occurring between the negative electrode 22 and the electrolytic solution can be suppressed, the oxidation potential of the electrolytic solution can be improved, and the oxidative decomposition reaction of the electrolytic solution occurring at the positive electrode 21 can be suppressed. Can do. Therefore, cycle characteristics can be improved, and low temperature characteristics and overcharge safety can be improved.

特に、負極22が、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を含有する場合において、より高い効果を得ることができる。   In particular, when the negative electrode 22 is capable of inserting and extracting lithium and contains a negative electrode material containing at least one member selected from the group consisting of a metal element and a metalloid element as a constituent element, a higher effect can be obtained. Obtainable.

また、溶媒におけるエチレンスルフィトおよびその誘導体の含有量を0.05体積%以上5体積%以下とするようにすれば、または、溶媒における炭酸エステル誘導体の含有量を0.1体積%以上65体積%以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   Further, if the content of ethylene sulfite and its derivative in the solvent is 0.05% by volume or more and 5% by volume or less, or the content of the carbonate ester derivative in the solvent is 0.1% by volume or more and 65% by volume. If it is made into% or less, a higher effect can be acquired.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係る二次電池は、負極22の構成が異なることを除き、他は第1の実施の形態と同様の構成・作用および効果を有しており、同様にして製造することができる。よって、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一の部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
The secondary battery according to the second embodiment has the same configuration, operation, and effects as the first embodiment except that the configuration of the negative electrode 22 is different, and is manufactured in the same manner. be able to. Therefore, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component and description of the same part is abbreviate | omitted.

負極22は、第1の実施の形態と同様に、負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層22Bは、ケイ素およびスズのうちの少なくとも一方を含む負極活物質を含有している。具体的には、例えば、ケイ素の単体,合金,あるいは化合物、またはスズの単体,合金,あるいは化合物を含有しており、それらの2種以上を含有していてもよい。   Similarly to the first embodiment, the negative electrode 22 has a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A. The negative electrode active material layer 22B is made of silicon and tin. The negative electrode active material containing at least one of these is contained. Specifically, for example, it contains a simple substance, an alloy, or a compound of silicon, or a simple substance, an alloy, or a compound of tin, and may contain two or more of them.

また、負極活物質層22Bは、例えば、気相法,液相法,あるいは焼成法、またはそれらの2以上の方法を用いて形成されたものであり、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体22Aの構成元素が負極活物質層22Bに、または負極活物質の構成元素が負極集電体22Aに、またはそれらが互いに拡散していることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層22Bの膨張・収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。   The negative electrode active material layer 22B is formed by using, for example, a vapor phase method, a liquid phase method, a firing method, or two or more of these methods. The negative electrode active material layer 22B and the negative electrode current collector It is preferable that 22A is alloyed in at least a part of the interface. Specifically, it is preferable that the constituent element of the negative electrode current collector 22A is diffused in the negative electrode active material layer 22B, the constituent element of the negative electrode active material is diffused in the negative electrode current collector 22A, or they are mutually diffused at the interface. This is because breakage due to expansion / contraction of the negative electrode active material layer 22B due to charging / discharging can be suppressed, and electronic conductivity between the negative electrode active material layer 22B and the negative electrode current collector 22A can be improved. .

なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法,スパッタ法,イオンプレーティング法,レーザーアブレーション法,熱化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition )法,プラズマ化学気相成長法あるいは溶射法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金あるいは無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法というのは、例えば、粒子状の負極活物質を結着材などと混合して溶剤に分散させ、塗布したのち、結着材などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法,反応焼成法あるいはホットプレス焼成法が挙げられる。   As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal chemical vapor deposition ( Examples include CVD (Chemical Vapor Deposition), plasma chemical vapor deposition, and thermal spraying. As the liquid phase method, a known method such as electroplating or electroless plating can be used. The firing method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder, dispersed in a solvent, applied, and then heat-treated at a temperature higher than the melting point of the binder. A known method can also be used for the firing method, for example, an atmospheric firing method, a reactive firing method, or a hot press firing method.

(第3の実施の形態)
図4は、第3の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows the configuration of the secondary battery according to the third embodiment. This secondary battery is a so-called laminate film type, and has a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached accommodated in a film-shaped exterior member 40.

正極リード31および負極リード32は、それぞれ、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out from the inside of the exterior member 40 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. For example, the exterior member 40 is disposed so that the polyethylene film side and the wound electrode body 30 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive. An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 40 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図5は、図4に示した巻回電極体30のI−I線に沿った断面構造を表すものである。電極巻回体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質36を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ37により保護されている。   FIG. 5 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The electrode winding body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte 36, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 37.

正極33は、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A,正極活物質層33B,負極集電体34A,負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、上述した第1または第2の実施の形態における正極集電体21A,正極活物質層21B,負極集電体22A,負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。   The positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B and the positive electrode active material layer 33B are arranged to face each other. The configuration of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 is the same as that of the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material in the first or second embodiment described above. This is the same as the material layer 21B, the negative electrode current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23.

電解質36は、第1の実施の形態と同様に電解液により構成するようにしてもよいが、電解液を高分子化合物に保持させることによりいわゆるゲル状としてもよい。ゲル状の電解質は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液の構成は、第1の実施の形態と同様である。高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレートなどのエステル系高分子化合物あるいはアクリレート系高分子化合物、またはポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ化ビニリデンの重合体が挙げられ、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いられる。特に、酸化還元安定性の観点からは、フッ化ビニリデンの重合体などのフッ素系高分子化合物を用いることが望ましい。   The electrolyte 36 may be composed of an electrolytic solution as in the first embodiment, but may be a so-called gel by holding the electrolytic solution in a polymer compound. A gel electrolyte is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. The configuration of the electrolytic solution is the same as that of the first embodiment. Examples of the polymer compound include, for example, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, an ester polymer compound such as polymethacrylate, or an acrylate polymer compound, or polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride. Examples thereof include polymers of vinylidene fluoride such as a copolymer with hexafluoropropylene, and any one of these or a mixture of two or more thereof is used. In particular, from the viewpoint of redox stability, it is desirable to use a fluorine-based polymer compound such as a vinylidene fluoride polymer.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、正極33および負極34のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質36を形成する。次いで、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。続いて、電解質36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。そののち、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図4,5に示した二次電池が完成する。   First, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte 36. Next, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode current collector 34A. Subsequently, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte 36 is formed are laminated through a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion. Thus, the wound electrode body 30 is formed. After that, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edge portions of the exterior members 40 are sealed and sealed by thermal fusion or the like. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 4 and 5 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材40の内部に注入したのち、外装部材40の開口部を熱融着して密封する。そののち、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質36を形成し、図4,5に示した二次電池を組み立てる。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound. Rotate and adhere the protective tape 37 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge portion excluding one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 40. Subsequently, an electrolyte composition including an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the interior of the exterior member 40 Then, the opening of the exterior member 40 is heat-sealed and sealed. Thereafter, heat is applied to polymerize the monomer to obtain a polymer compound, thereby forming a gel electrolyte 36, and assembling the secondary battery shown in FIGS.

更に、同様にして巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成したのち、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、電解液を注入して密閉するようにしてもよい。   Further, after forming a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30 in the same manner, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge except one side is heat-sealed into a bag shape, An electrolytic solution may be injected and sealed.

この二次電池は、第1の実施の形態に係る二次電池と同様に作用し、同様の効果を得ることができる。   This secondary battery acts in the same manner as the secondary battery according to the first embodiment, and can obtain the same effect.

更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。   Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施例1−1〜1−8)
図1に示したような円筒型の二次電池を作製した。
(Examples 1-1 to 1-8)
A cylindrical secondary battery as shown in FIG. 1 was produced.

まず、炭酸リチウム0.5molと炭酸コバルト1molとを混合し、この混合物を空気雰囲気下880℃で5時間焼成して正極活物質であるリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )を合成した後、これを平均粒径8μmの粉末にした。なお、得られたリチウムコバルト複合酸化物についてX線回折測定を行った結果、JCPDSファイルに登録されたリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )のスペクトルと良く一致していた。 First, 0.5 mol of lithium carbonate and 1 mol of cobalt carbonate were mixed, and this mixture was baked at 880 ° C. for 5 hours in an air atmosphere to synthesize lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material. Was made into a powder having an average particle size of 8 μm. As a result of X-ray diffraction measurement of the obtained lithium cobalt composite oxide, it was in good agreement with the spectrum of lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) registered in the JCPDS file.

次いで、このリチウムコバルト複合酸化物粉末95質量部と炭酸リチウム粉末5質量部とを混合し、この混合物91質量部と、導電材であるグラファイト(ロンザ製KS−15)6質量部と、結着材であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して正極合剤を調製したのち、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを作製した。続いて、正極合剤スラリーを厚み20μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体21Aに塗布し乾燥させたのち圧縮成型して正極活物質層21Bを形成することにより帯状の正極21を作製した。   Next, 95 parts by mass of this lithium cobalt composite oxide powder and 5 parts by mass of lithium carbonate powder are mixed, 91 parts by mass of this mixture, 6 parts by mass of graphite (KS-15 made by Lonza) as a conductive material, and binding. A positive electrode mixture was prepared by mixing 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a material, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry was applied to a positive electrode current collector 21A made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compression-molded to form a positive electrode active material layer 21B. Thus, a belt-like positive electrode 21 was produced.

一方、銅粉末10gとスズ粉末90gとを混合し、この混合物を石英ボートに入れ、アルゴンガス雰囲気中において1000℃に加熱し、室温まで放冷した。これにより得られた塊を、アルゴンガス雰囲気でボールミルにて粉砕し、銅−スズ(Cu−Sn)合金粉末を得た。次いで、この銅−スズ合金粉末を負極活物質として用い、銅−スズ合金粉末80質量部と、導電材および負極活物質であるグラファイト(ロンザ製KS−15)11質量部およびアセチレンブラック1質量部と、結着材であるポリフッ化ビニリデン8質量部とを混合して負極合剤を調製したのち、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを作製した。次いで、厚さ10μmの銅箔よりなる負極集電体22Aに塗布し乾燥させたのち圧縮成型して負極活物質層22Bを形成することにより帯状の負極22を作製した。   On the other hand, 10 g of copper powder and 90 g of tin powder were mixed, and this mixture was put into a quartz boat, heated to 1000 ° C. in an argon gas atmosphere, and allowed to cool to room temperature. The lump thus obtained was pulverized by a ball mill in an argon gas atmosphere to obtain a copper-tin (Cu-Sn) alloy powder. Then, using this copper-tin alloy powder as a negative electrode active material, 80 parts by mass of copper-tin alloy powder, 11 parts by mass of conductive material and negative electrode active material graphite (KS-15 made by Lonza), and 1 part by mass of acetylene black Then, 8 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder was mixed to prepare a negative electrode mixture, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry. Subsequently, it apply | coated to the negative electrode collector 22A which consists of copper foil with a thickness of 10 micrometers, it was made to dry, and it compression-molded and formed the negative electrode active material layer 22B, and produced the strip | belt-shaped negative electrode 22. FIG.

以上のように作製した正極21、負極22を、厚さ25μmの微多孔性ポリエチレンフィルム(東燃化学製;E25MMS)からなるセパレータ23を介して、負極22、セパレータ23、正極21およびセパレータ23の順に積層してから多数巻回し、外径18mmの巻回電極体20を作製した。また、巻回電極体20は図示しない粘着テープで固定した。   The positive electrode 21 and the negative electrode 22 produced as described above are arranged in the order of the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 through the separator 23 made of a microporous polyethylene film (manufactured by Tonen Chemical; E25MMS) having a thickness of 25 μm. After the lamination, a large number of windings were performed to produce a wound electrode body 20 having an outer diameter of 18 mm. The wound electrode body 20 was fixed with an adhesive tape (not shown).

この巻回電極体20を、ニッケルめっきを施した鉄製の電池缶11に収納した。そして、巻回電極体20の上下両面には絶縁板12, 13を配設し、アルミニウム製の正極リード25を正極集電体21Aから導出して電池蓋14に、一方ニッケル製の負極リード26を負極集電体22Aから導出して電池缶11にそれぞれ溶接した。   The wound electrode body 20 was housed in an iron battery can 11 plated with nickel. Insulating plates 12 and 13 are provided on the upper and lower surfaces of the wound electrode body 20, and the positive electrode lead 25 made of aluminum is led out from the positive electrode current collector 21A to the battery lid 14, while the negative electrode lead 26 made of nickel. Was led out from the negative electrode current collector 22A and welded to the battery can 11 respectively.

次に、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)と、エチレンスルフィト(ES)と、炭酸ジメチル(DMC)と、炭酸エチレン(EC)とを混合した混合溶媒に、電解質塩として1.0mol/lのLiPF6 を加えて電解液を調製した。その際、実施例1−1〜1−8で表1に示したように溶媒の組成を変化させた。具体的には、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量は10体積%、炭酸ジメチルの含有量は50体積%とそれぞれ一定とし、エチレンスルフィトの含有量を0.01体積%〜5体積%の範囲内で変化させ、それに伴い炭酸エチレンの含有量を調節した。 Next, an electrolyte is added to a mixed solvent in which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), ethylene sulfite (ES), dimethyl carbonate (DMC), and ethylene carbonate (EC) are mixed. An electrolyte was prepared by adding 1.0 mol / l LiPF 6 as a salt. At that time, the composition of the solvent was changed as shown in Table 1 in Examples 1-1 to 1-8. Specifically, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is 10% by volume, the content of dimethyl carbonate is 50% by volume, and the ethylene sulfite content is 0.01%. The content was changed within the range of volume% to 5 volume%, and the ethylene carbonate content was adjusted accordingly.

続いて、この電解液を電池缶11の中に注入した。そののち、アスファルトで表面を塗布したガスケット17を介して電池缶11をかしめることにより、電流遮断機構を有する安全弁機構15、熱感抵抗素子16および電池蓋14を固定し、電池内の気密性を保持させ、直径18mm、高さ65mmの円筒型の二次電池を作製した。   Subsequently, this electrolytic solution was injected into the battery can 11. After that, the battery can 11 is caulked through a gasket 17 whose surface is coated with asphalt, thereby fixing the safety valve mechanism 15 having a current interrupting mechanism, the heat sensitive resistance element 16 and the battery lid 14, and airtightness in the battery. A cylindrical secondary battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced.

また、実施例1−1〜1−8に対する比較例1−1〜1−5として、表1に示したように溶媒の組成を変化させたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。比較例1−1は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびエチレンスルフィトを混合しないものであり、比較例1−2,1−4は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのみを混合し、比較例1−3,1−5はエチレンスルフィトのみを混合したものである。   Further, as Comparative Examples 1-1 to 1-5 with respect to Examples 1-1 to 1-8, except that the composition of the solvent was changed as shown in Table 1, other than the same as Example 1-1 Thus, a secondary battery was produced. Comparative Example 1-1 is a mixture in which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite are not mixed, and Comparative Examples 1-2 and 1-4 are 4-fluoro-1,3-dioxolane- Only 2-one was mixed, and Comparative Examples 1-3 and 1-5 were mixed with ethylene sulfite only.

作製した実施例1−1〜1−8および比較例1−1〜1−5の二次電池について、サイクル特性、低温特性および過充電時の電池外部の最高温度(以下、過充電時温度という)を次のようにして評価した。その結果を表1に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-8 and Comparative Examples 1-1 to 1-5, cycle characteristics, low temperature characteristics, and maximum temperature outside the battery during overcharge (hereinafter referred to as overcharge temperature) ) Was evaluated as follows. The results are shown in Table 1.

〈サイクル特性〉
25℃の環境中において、1000mAの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vまで行ったのち、1000mAの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、同一の充放電条件で充放電を100サイクル行い、1サイクル目の放電容量を100とした場合の100サイクル目の容量維持率(%)を求めた。
<Cycle characteristics>
In a 25 ° C. environment, a constant current constant voltage charge of 1000 mA is performed up to an upper limit voltage of 4.2 V, then a constant current discharge of 1000 mA is performed up to a final voltage of 2.5 V, and charge and discharge are performed 100 cycles under the same charge and discharge conditions The capacity maintenance rate (%) at the 100th cycle when the discharge capacity at the first cycle was set to 100 was determined.

〈低温特性〉
25℃の環境中において、1000mAの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vまで行ったのち、1000mAの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、次に、25℃の環境中において、1000mAの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vまで行ったのち、−20℃の環境中において、1000mAの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、後述する算出方法により求まる相対的な容量維持率を低温特性として評価した。すなわち、低温特性は、−20℃の環境中における1000mAでの放電容量(mAh)÷25℃の環境中における1000mAでの放電容量(mAh)×100により求めた。なお、放電容量は、放電容量(mAh)=1000mA×放電時間(h)により求めた。
<Low temperature characteristics>
In a 25 ° C environment, a constant current constant voltage charge of 1000 mA was performed up to an upper limit voltage of 4.2 V, a constant current discharge of 1000 mA was performed up to a final voltage of 2.5 V, and then in a 25 ° C environment, After carrying out constant current and constant voltage charging up to an upper limit voltage of 4.2 V, 1000 mA constant current discharging is performed up to a final voltage of 2.5 V in an environment of −20 ° C., and the relative capacity obtained by the calculation method described later is maintained. The rate was evaluated as a low temperature characteristic. That is, the low temperature characteristics were obtained by the following formula: discharge capacity (mAh) at 1000 mA in an environment of −20 ° C. ÷ discharge capacity (mAh) at 1000 mA in an environment of 25 ° C. × 100. The discharge capacity was determined by discharge capacity (mAh) = 1000 mA × discharge time (h).

〈過充電時の最高温度〉
25℃の環境中において、1000mAの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vまで行ったのち、3000mAの定電流充電を3時間行い、過充電時温度を測定した。
<Maximum temperature during overcharge>
In a 25 ° C. environment, 1000 mA constant current constant voltage charging was performed up to an upper limit voltage of 4.2 V, then 3000 mA constant current charging was performed for 3 hours, and the overcharge temperature was measured.

Figure 0004839671
Figure 0004839671

表1から明らかなように、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびエチレンスルフィトを添加した実施例1−1〜1−8によれば、これらを含まない比較例1−1、およびいずれか一方のみを添加した比較例1−2,1−3に比べて、サイクル特性を向上させることができた。   As is apparent from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-8 to which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite were added, Comparative Example 1-1 not containing them As compared with Comparative Examples 1-2 and 1-3 in which only one of them was added, the cycle characteristics could be improved.

また、比較例1−4,1−5のように、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンまたはエチレンスルフィトの一方のみ添加し、その添加量を多くするよりも、それらを共に添加した実施例1−3〜1−8の方が、よりサイクル特性を向上させることができた。これは、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとエチレンスルフィトとを混合したことによる相乗効果と考えられる。   Further, as in Comparative Examples 1-4 and 1-5, only one of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one or ethylene sulfite is added, and both of them are added rather than increasing the addition amount. The added Examples 1-3 to 1-8 were able to further improve the cycle characteristics. This is considered to be a synergistic effect by mixing 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite.

更に、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのみを添加した比較例1−2,1−4では過充電時温度が高くなってしまうのに対して、エチレンスルフィトも添加した実施例1−1〜1−8によれば、過充電時温度を低くすることができた。これは、エチレンスルフィトの添加により電解液の酸化分解電位が低くなるので、過充電の早い段階で電解液が分解してガスが発生し、安全弁機構15が作動したことによるものと考えられる。   Furthermore, in Comparative Examples 1-2 and 1-4 in which only 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was added, the temperature during overcharge was increased, whereas ethylene sulfite was also added. According to Examples 1-1 to 1-8, the overcharge temperature could be lowered. This is presumably because the oxidative decomposition potential of the electrolytic solution was lowered by the addition of ethylene sulfite, so that the electrolytic solution was decomposed and gas was generated at an early stage of overcharging, and the safety valve mechanism 15 was activated.

加えて、実施例1−1〜1−8において、エチレンスルフィトの含有量を増加させると、サイクル特性は極大値まで向上しそれ以降は低下に転じる傾向が見られ、一方、過充電時温度はエチレンスルフィトの濃度が増加すると共に低下する傾向が見られた。   In addition, in Examples 1-1 to 1-8, when the content of ethylene sulfite is increased, the cycle characteristics tend to increase to the maximum value and thereafter tend to decrease, while the overcharge temperature is increased. Tended to decrease as the concentration of ethylene sulfite increased.

すなわち、電解液にエチレンスルフィトと4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとを含むようにすれば、サイクル特性を向上させることができると共に、過充電時温度を低下させることができることが分かった。これらの両特性を向上させるための溶媒におけるエチレンスルフィトの含有量は、0.05体積%以上5体積%以下とすることが好ましく、0.1体積%以上3体積%以下とすればより好ましいことが分かった。   That is, if the electrolyte contains ethylene sulfite and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, cycle characteristics can be improved and the overcharge temperature can be lowered. I understood. The content of ethylene sulfite in the solvent for improving both of these characteristics is preferably 0.05% by volume or more and 5% by volume or less, more preferably 0.1% by volume or more and 3% by volume or less. I understood that.

(実施例2−1〜2−7)
表2に示したように溶媒の組成を変化させたことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。具体的には、エチレンスルフィトの含有量を1体積%とし、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を0.1体積%〜80体積%の範囲内で変化させ、それに伴い炭酸エチレンおよび炭酸ジメチルの含有量を調節した。実施例2−1〜2−7の二次電池についても、実施例1−5と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を実施例1−5および比較例1−1,1−3の結果と共に表2に示す。
(Examples 2-1 to 2-7)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-5 except that the composition of the solvent was changed as shown in Table 2. Specifically, the content of ethylene sulfite is 1% by volume, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is changed within the range of 0.1% by volume to 80% by volume, Accordingly, the contents of ethylene carbonate and dimethyl carbonate were adjusted. For the secondary batteries of Examples 2-1 to 2-7, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Table 2 together with the results of Example 1-5 and Comparative Examples 1-1 and 1-3.

Figure 0004839671
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表2から明らかなように、実施例2−1〜2−7によれば、実施例1−5と同様に、比較例1−1,1−3に比べてサイクル特性を向上させることができた。また、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を増加させると、低温特性は極大値まで向上し、そののち低下する傾向が見られ、また、過充電時温度は上昇する傾向が見られた。   As is apparent from Table 2, according to Examples 2-1 to 2-7, the cycle characteristics can be improved as compared with Comparative Examples 1-1 and 1-3 as in Example 1-5. It was. In addition, when the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is increased, the low-temperature characteristics are improved to the maximum value, and then tend to decrease, and the temperature during overcharge increases. There was a trend.

すなわち、溶媒における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量は、0.1体積%以上65体積%以下とすることが好ましく、0.2体積%以上60体積%以下とすればより好ましいことが分かった。また、炭酸ジメチルなどの低粘度溶媒を20体積%以上混合した方が好ましいことも分かった。   That is, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the solvent is preferably 0.1% by volume or more and 65% by volume or less, and preferably 0.2% by volume or more and 60% by volume or less. It turned out to be more preferable. It was also found that it is preferable to mix 20% by volume or more of a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate.

(実施例3−1,3−2)
低粘度溶媒として、炭酸ジメチルに代えて、表3に示したように炭酸エチルメチル(EMC)または炭酸ジエチル(DEC)を用いたことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。実施例3−1,3−2の二次電池についても、実施例1−5と同様にして、サイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を実施例1−5および比較例1−1〜1−3の結果と共に表3に示す。
(Examples 3-1 and 3-2)
The low viscosity solvent was replaced with dimethyl carbonate in the same manner as in Example 1-5 except that ethyl methyl carbonate (EMC) or diethyl carbonate (DEC) was used as shown in Table 3. A battery was produced. For the secondary batteries of Examples 3-1 and 3-2, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Table 3 together with the results of Example 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-3.

Figure 0004839671
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表3から明らかなように、実施例3−1,3−2によれば、実施例1−5と同様に、比較例1−1〜1−3に比べてサイクル特性を向上させることができ、比較例1−1,1−2に比べて過充電時温度を低くすることができた。すなわち、沸点が130℃以下の他の低粘度溶媒を用いても同様の効果を得られることが分かった。   As is apparent from Table 3, according to Examples 3-1 and 3-2, the cycle characteristics can be improved as compared with Comparative Examples 1-1 to 1-3 as in Example 1-5. Compared with Comparative Examples 1-1 and 1-2, the overcharge temperature could be lowered. That is, it has been found that the same effect can be obtained even when another low-viscosity solvent having a boiling point of 130 ° C. or lower is used.

(実施例4−1,4−2)
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えてコバルト−スズ(Co−Sn)合金粉末またはコバルト−チタン−スズ(Co−Ti−Sn)合金粉末を用いたことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。すなわち、溶媒には、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン10体積%、エチレンスルフィト1体積%、炭酸ジメチル50体積%、および炭酸エチレン39体積%の割合で混合したものを用いた。
(Examples 4-1 and 4-2)
Example 1 except that cobalt-tin (Co-Sn) alloy powder or cobalt-titanium-tin (Co-Ti-Sn) alloy powder was used as the negative electrode active material instead of the copper-tin alloy powder. A secondary battery was produced in the same manner as in -5. That is, the solvent used was a mixture of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one 10% by volume, ethylenesulfite 1% by volume, dimethyl carbonate 50% by volume, and ethylene carbonate 39% by volume. It was.

なお、コバルト−スズ合金粉末は、コバルト粉末10gとスズ粉末90gとを混合し、この混合物を石英ボートに入れ、アルゴンガス雰囲気中において1000℃に加熱し、室温まで放冷して得られた塊を、アルゴンガス雰囲気でボールミルにて粉砕することにより作製した。コバルト−チタン−スズ合金粉末は、チタン粉末1gとコバルト粉末9gとスズ粉末90gとを混合し、この混合物を石英ボートに入れ、アルゴンガス雰囲気中において1000℃に加熱し、室温まで放冷して得られた塊を、アルゴンガス雰囲気でボールミルにて粉砕することにより作製した。   The cobalt-tin alloy powder is a lump obtained by mixing 10 g of cobalt powder and 90 g of tin powder, placing the mixture in a quartz boat, heating to 1000 ° C. in an argon gas atmosphere, and allowing to cool to room temperature. Was prepared by pulverizing with a ball mill in an argon gas atmosphere. The cobalt-titanium-tin alloy powder is prepared by mixing 1 g of titanium powder, 9 g of cobalt powder, and 90 g of tin powder, putting the mixture in a quartz boat, heating to 1000 ° C. in an argon gas atmosphere, and allowing to cool to room temperature. The obtained lump was produced by pulverizing with a ball mill in an argon gas atmosphere.

また、実施例4−1,4−2に対する比較例4−1,4−2として、炭酸ジメチル50体積%と炭酸エチレン50体積%とを混合した混合溶媒を用いたことを除き、他は実施例4−1,4−2と同様にして二次電池を作製した。実施例4−1,4−2および比較例4−1,4−2の二次電池についても、実施例1−5と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を表4,5に示す。   In addition, as Comparative Examples 4-1 and 4-2 with respect to Examples 4-1 and 4-2, except that a mixed solvent in which 50% by volume of dimethyl carbonate and 50% by volume of ethylene carbonate were mixed was used. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 4-1 and 4-2. For the secondary batteries of Examples 4-1 and 4-2 and Comparative Examples 4-1 and 4-2, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Tables 4 and 5.

Figure 0004839671
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表4,5から明らかなように、実施例4−1,4−2によれば、比較例4−1,4−2に比べてサイクル特性および低温特性を向上させることができ、また、過充電時温度を低くすることができた。すなわち、他のスズ合金を用いる場合においても、溶媒にエチレンスルフィトおよび4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含むようにすれば、サイクル特性および低温特性を向上させ、また、過充電時温度を低くできることが分かった。   As apparent from Tables 4 and 5, according to Examples 4-1 and 4-2, the cycle characteristics and the low temperature characteristics can be improved as compared with Comparative Examples 4-1 and 4-2. The temperature during charging could be lowered. That is, even when other tin alloys are used, if the solvent contains ethylene sulfite and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, cycle characteristics and low-temperature characteristics can be improved. It was found that the temperature during charging can be lowered.

(実施例5−1〜5−8)
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えてCoSnC含有材料を用いたことを除き、他は実施例1−1〜1−8と同様にして二次電池を作製した。その際、実施例5−1〜5−7では、CoSnC含有材料として、スズとコバルトとインジウムとチタンと炭素とを含むものを用い、実施例5−8では、スズとケイ素とコバルトと炭素とを含むものを用いた。これらのCoSnC含有材料はメカノケミカル反応を利用して合成した。
(Examples 5-1 to 5-8)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-8, except that a CoSnC-containing material was used instead of the copper-tin alloy powder as the negative electrode active material. At that time, in Examples 5-1 to 5-7, a CoSnC-containing material containing tin, cobalt, indium, titanium, and carbon was used. In Example 5-8, tin, silicon, cobalt, and carbon were used. The thing containing was used. These CoSnC-containing materials were synthesized using a mechanochemical reaction.

作製したCoSnC含有材料について組成の分析を行ったところ、実施例5−1〜5−7では、スズの含有量が48質量%、コバルトの含有量が23質量%、インジウムの含有量が5質量%、チタンの含有量が2質量%、炭素の含有量が20質量%であり、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)は32質量%であった。また、実施例5−8では、スズの含有量が45質量%、ケイ素の含有量が4質量%、コバルトの含有量が29質量%、炭素の含有量が20質量%であり、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)は39質量%であった。なお、炭素の含有量は、炭素・硫黄分析装置により測定し、スズ,コバルト,インジウムおよびチタンの含有量は、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)発光分析により測定した。   When the composition of the produced CoSnC-containing material was analyzed, in Examples 5-1 to 5-7, the tin content was 48 mass%, the cobalt content was 23 mass%, and the indium content was 5 mass%. %, The content of titanium was 2% by mass, the content of carbon was 20% by mass, and the ratio Co / (Sn + Co) of cobalt to the total of tin and cobalt was 32% by mass. Moreover, in Example 5-8, content of tin is 45 mass%, content of silicon is 4 mass%, content of cobalt is 29 mass%, content of carbon is 20 mass%, tin and cobalt The ratio Co / (Sn + Co) of cobalt to the total was 39% by mass. The carbon content was measured by a carbon / sulfur analyzer, and the contents of tin, cobalt, indium and titanium were measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission analysis.

また、得られたCoSnC含有材料についてX線回折を行ったところ、いずれも回折角2θ=20°〜50°の間に、回折角2θが1.0°以上の広い半値幅を有する回折ピークが観察された。更に、このCoSnC含有材料についてXPSを行ったところ、いずれも図6に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析すると、表面汚染炭素のピークP2と、ピークP2よりも低エネルギー側にCoSnC含有材料中におけるC1sのピークP3とが得られた。このピークP3は、284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、CoSnC含有材料中の炭素が他の元素と結合していることが確認された。   Further, when X-ray diffraction was performed on the obtained CoSnC-containing material, a diffraction peak having a wide half-value width with a diffraction angle 2θ of 1.0 ° or more was observed between the diffraction angles 2θ = 20 ° to 50 °. Observed. Furthermore, when XPS was performed on this CoSnC-containing material, a peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, a peak P2 of surface contamination carbon and a peak P3 of C1s in the CoSnC-containing material on the lower energy side than the peak P2 were obtained. This peak P3 was obtained in a region lower than 284.5 eV. That is, it was confirmed that carbon in the CoSnC-containing material was bonded to other elements.

なお、溶媒の組成は実施例5−1〜5−8で表6,7に示したように変化させた。具体的には、実施例5−1〜5−3では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を10体積%とし、エチレンスルフィトの含有量を0.5体積%〜5体積%の範囲内で変化させ、それに伴い炭酸エチレンの含有量を調節した。実施例5−4,5−5では、エチレンスルフィトの含有量を1体積%とし、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1体積%または15体積%と変化させ、それに伴い炭酸エチレンの含有量を調節した。実施例5−6,5−7では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を10体積%、エチレンスルフィトの含有量を1体積%、炭酸エチレンの含有量を39体積%とし、低粘度溶媒の種類を炭酸エチルメチルまたは炭酸ジエチルに代えた。実施例5−8では、実施例1−5と同様に、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を10体積%、エチレンスルフィトの含有量を1体積%、炭酸ジメチルの含有量を50体積%、炭酸エチレンの含有量を39体積%とした。   In addition, the composition of the solvent was changed as shown in Tables 6 and 7 in Examples 5-1 to 5-8. Specifically, in Examples 5-1 to 5-3, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was 10% by volume, and the content of ethylene sulfite was 0.5% by volume. The content was changed within the range of ˜5% by volume, and the ethylene carbonate content was adjusted accordingly. In Examples 5-4 and 5-5, the content of ethylene sulfite was changed to 1% by volume, and the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was changed to 1% by volume or 15% by volume. Accordingly, the ethylene carbonate content was adjusted. In Examples 5-6 and 5-7, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was 10% by volume, the content of ethylene sulfite was 1% by volume, and the content of ethylene carbonate was 39%. The volume of the low-viscosity solvent was changed to ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate. In Example 5-8, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was 10% by volume, the content of ethylene sulfite was 1% by volume, and dimethyl carbonate, as in Example 1-5. The content of was 50% by volume, and the content of ethylene carbonate was 39% by volume.

本実施例に対する比較例5−1〜5−6として、表6,7に示したように溶媒の組成を変化させたことを除き、他は実施例5−1〜5−8と同様にして二次電池を作製した。比較例5−1,5−6は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびエチレンスルフィトを混合しないものであり、比較例5−2は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのみを混合し、比較例5−3〜5−5はエチレンスルフィトのみを混合したものである。   As Comparative Examples 5-1 to 5-6 with respect to the present Example, except that the composition of the solvent was changed as shown in Tables 6 and 7, it was the same as Example 5-1 to 5-8. A secondary battery was produced. Comparative Examples 5-1 and 5-6 are those in which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite are not mixed, and Comparative Example 5-2 is 4-fluoro-1,3-dioxolane- Only 2-one was mixed, and Comparative Examples 5-3 to 5-5 were prepared by mixing only ethylene sulfite.

実施例5−1〜5−8および比較例5−1〜5−6の二次電池についても、実施例1−1〜1−8と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を表6,7に示す。   For the secondary batteries of Examples 5-1 to 5-8 and Comparative Examples 5-1 to 5-6, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were set in the same manner as in Examples 1-1 to 1-8. evaluated. The results are shown in Tables 6 and 7.

Figure 0004839671
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Figure 0004839671
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表6,7から明らかなように、実施例5−1〜5−8によれば、比較例5−1〜5−6に比べてサイクル特性および低温特性を向上させることができ、また、過充電時温度を低くすることができた。すなわち、他のスズ含有材料を用いる場合においても、溶媒にエチレンスルフィトおよび4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含むようにすれば、サイクル特性および低温特性を向上させ、また、過充電時温度を低くできることが分かった。   As is apparent from Tables 6 and 7, according to Examples 5-1 to 5-8, the cycle characteristics and the low temperature characteristics can be improved as compared with Comparative Examples 5-1 to 5-6. The temperature during charging could be lowered. That is, even when other tin-containing materials are used, if the solvent contains ethylene sulfite and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, cycle characteristics and low-temperature characteristics are improved. It was found that the temperature during overcharge can be lowered.

(実施例6−1,6−2)
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えて銅−ケイ素(Cu−Si)合金粉末またはコバルト−ケイ素(Co−Si)合金粉末を用いたことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。すなわち、溶媒には、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン10体積%、エチレンスルフィト1体積%、炭酸ジメチル50体積%、および炭酸エチレン39体積%の割合で混合したものを用いた。
(Examples 6-1 and 6-2)
Other than using a copper-silicon (Cu-Si) alloy powder or a cobalt-silicon (Co-Si) alloy powder instead of the copper-tin alloy powder as the negative electrode active material, the same as in Example 1-5 Thus, a secondary battery was produced. That is, the solvent used was a mixture of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one 10% by volume, ethylenesulfite 1% by volume, dimethyl carbonate 50% by volume, and ethylene carbonate 39% by volume. It was.

なお、銅−ケイ素合金粉末は、銅粉末20gとケイ素粉末80gとを混合し、この混合物を石英ボートに入れ、アルゴンガス雰囲気中において1000℃に加熱し、室温まで放冷して得られた塊を、アルゴンガス雰囲気でボールミルにて粉砕することにより作製した。コバルト−ケイ素合金粉末は、コバルト粉末20gとケイ素粉末80gとを混合し、この混合物を石英ボートに入れ、アルゴンガス雰囲気中において1000℃に加熱し、室温まで放冷して得られた塊を、アルゴンガス雰囲気でボールミルにて粉砕することにより作製した。   The copper-silicon alloy powder was obtained by mixing 20 g of copper powder and 80 g of silicon powder, placing the mixture in a quartz boat, heating to 1000 ° C. in an argon gas atmosphere, and allowing to cool to room temperature. Was prepared by pulverizing with a ball mill in an argon gas atmosphere. The cobalt-silicon alloy powder is obtained by mixing 20 g of cobalt powder and 80 g of silicon powder, placing this mixture in a quartz boat, heating to 1000 ° C. in an argon gas atmosphere, and allowing to cool to room temperature. It was produced by grinding with a ball mill in an argon gas atmosphere.

また、実施例6−1,6−2に対する比較例6−1,6−2として、炭酸ジメチル50体積%と炭酸エチレン50体積%とを混合した混合溶媒を用いたことを除き、他は実施例6−1,6−2と同様にして二次電池を作製した。実施例6−1,6−2および比較例6−1,6−2の二次電池についても、実施例1−5と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を表8,9に示す。   In addition, as Comparative Examples 6-1 and 6-2 with respect to Examples 6-1 and 6-2, except that a mixed solvent in which 50% by volume of dimethyl carbonate and 50% by volume of ethylene carbonate were mixed was used. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 6-1 and 6-2. For the secondary batteries of Examples 6-1 and 6-2 and Comparative Examples 6-1 and 6-2, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Tables 8 and 9.

Figure 0004839671
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表8,9から明らかなように、実施例6−1,6−2によれば、比較例6−1,6−2に比べてサイクル特性および低温特性を向上させることができ、過充電時温度も低くすることができた。すなわち、ケイ素の合金を用いる場合においても、溶媒にエチレンスルフィトおよび4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含むようにすれば、サイクル特性および低温特性を向上させ、また、過充電時温度を低くできることが分かった。   As can be seen from Tables 8 and 9, according to Examples 6-1 and 6-2, the cycle characteristics and the low temperature characteristics can be improved as compared with Comparative Examples 6-1 and 6-2. The temperature could also be lowered. That is, even when a silicon alloy is used, if the solvent contains ethylene sulfite and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, cycle characteristics and low temperature characteristics can be improved, and overcharge can be achieved. It was found that the temperature could be lowered.

(実施例7−1〜7−8)
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えてケイ素を用いたことを除き、他は実施例1−1〜1−8と同様にして二次電池を作製した。その際、実施例7−1〜7−7では、銅箔よりなる負極集電体22Aに、電子ビーム蒸着法によりケイ素よりなる負極活物質層22Bを形成することにより負極22を作製した。実施例7−8では、平均粒径1μmのケイ素粉末90質量%と、結着材であるポリフッ化ビニリデン10質量%とを、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散し、銅箔よりなる負極集電体22Aに塗布して乾燥させ、圧縮成型したのち、熱処理することにより負極22を作製した。
(Examples 7-1 to 7-8)
Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-8, except that silicon was used instead of the copper-tin alloy powder as the negative electrode active material. At that time, in Examples 7-1 to 7-7, the negative electrode 22 was fabricated by forming the negative electrode active material layer 22B made of silicon on the negative electrode current collector 22A made of copper foil by the electron beam evaporation method. In Example 7-8, 90% by mass of silicon powder having an average particle diameter of 1 μm and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, and from a copper foil The negative electrode current collector 22A was coated, dried, compression-molded, and then heat-treated to produce the negative electrode 22.

なお、溶媒の組成は実施例7−1〜7−8で表10,11に示したように変化させた。具体的には、実施例7−1〜7−3では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を10体積%とし、エチレンスルフィトの含有量を0.5体積%〜5体積%の範囲内で変化させ、それに伴い炭酸エチレンの含有量を調節した。実施例7−4,7−5では、エチレンスルフィトの含有量を1体積%とし、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1体積%または15体積%と変化させ、それに伴い炭酸エチレンの含有量を調節した。実施例7−6,7−7では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を10体積%、エチレンスルフィトの含有量を1体積%、炭酸エチレンの含有量を39体積%とし、低粘度溶媒の種類を炭酸エチルメチルまたは炭酸ジエチルに代えた。実施例7−8では、実施例1−5と同様に、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を10体積%、エチレンスルフィトの含有量を1体積%、炭酸ジメチルの含有量を50体積%、炭酸エチレンの含有量を39体積%とした。   In addition, the composition of the solvent was changed as shown in Tables 10 and 11 in Examples 7-1 to 7-8. Specifically, in Examples 7-1 to 7-3, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was 10% by volume, and the content of ethylene sulfite was 0.5% by volume. The content was changed within the range of ˜5% by volume, and the ethylene carbonate content was adjusted accordingly. In Examples 7-4 and 7-5, the content of ethylene sulfite was changed to 1% by volume, and the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was changed to 1% by volume or 15% by volume. Accordingly, the ethylene carbonate content was adjusted. In Examples 7-6 and 7-7, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was 10% by volume, the content of ethylene sulfite was 1% by volume, and the content of ethylene carbonate was 39%. The volume of the low-viscosity solvent was changed to ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate. In Example 7-8, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was 10% by volume, the content of ethylene sulfite was 1% by volume, and dimethyl carbonate, as in Example 1-5. The content of was 50% by volume, and the content of ethylene carbonate was 39% by volume.

本実施例に対する比較例7−1〜7−6として、表10,11に示したように溶媒の組成を変化させたことを除き、他は実施例7−1〜7−8と同様にして二次電池を作製した。比較例7−1,7−6は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびエチレンスルフィトを混合しないものであり、比較例7−2は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのみを混合し、比較例7−3〜7−5はエチレンスルフィトのみを混合したものである。   As Comparative Examples 7-1 to 7-6 with respect to the present Example, except that the composition of the solvent was changed as shown in Tables 10 and 11, other than that was the same as Example 7-1 to 7-8. A secondary battery was produced. Comparative Examples 7-1 and 7-6 are those in which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite are not mixed, and Comparative Example 7-2 is 4-fluoro-1,3-dioxolane- Only 2-one was mixed, and Comparative Examples 7-3 to 7-5 were mixed with ethylene sulfite only.

実施例7−1〜7−8および比較例7−1〜7−6の二次電池についても、実施例1−1〜1−8と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を表10,11に示す。   For the secondary batteries of Examples 7-1 to 7-8 and Comparative Examples 7-1 to 7-6, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were set in the same manner as in Examples 1-1 to 1-8. evaluated. The results are shown in Tables 10 and 11.

Figure 0004839671
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Figure 0004839671
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表10,11から明らかなように、実施例7−1〜7−8によれば、比較例7−1〜7−6に比べてサイクル特性および低温特性を向上させることができ、また、過充電時温度を低くすることができた。すなわち、ケイ素の単体を用いる場合においても、また負極活物質層22Bを気相法あるいは焼成法などにより形成する場合においても、溶媒にエチレンスルフィトおよび4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含むようにすれば、サイクル特性および低温特性を向上させ、また、過充電時温度を低くできることが分かった。   As apparent from Tables 10 and 11, according to Examples 7-1 to 7-8, the cycle characteristics and the low temperature characteristics can be improved as compared with Comparative Examples 7-1 to 7-6. The temperature during charging could be lowered. That is, even when using a simple substance of silicon or when the negative electrode active material layer 22B is formed by a vapor phase method or a firing method, ethylene sulfite and 4-fluoro-1,3-dioxolane-2- It has been found that if ON is included, cycle characteristics and low temperature characteristics can be improved, and the overcharge temperature can be lowered.

参考例8−1)
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えて炭素材料を用いて負極22を形成したことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。すなわち、溶媒には、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン10体積%、エチレンスルフィト1体積%、炭酸ジメチル50体積%、および炭酸エチレン39体積%の割合で混合したものを用いた。負極22は、グラファイト(ロンザ製KS−44)90質量部と、アセチレンブラック2重量部と、結着材であるポリフッ化ビニリデン8重量部とを混合し、N−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、銅箔よりなる負極集電体22Aに塗布・乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成することにより作製した。
( Reference Example 8-1)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-5 except that the negative electrode 22 was formed using a carbon material instead of the copper-tin alloy powder as the negative electrode active material. That is, the solvent used was a mixture of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one 10% by volume, ethylenesulfite 1% by volume, dimethyl carbonate 50% by volume, and ethylene carbonate 39% by volume. It was. The negative electrode 22 is a mixture of 90 parts by mass of graphite (KS-44 manufactured by Lonza), 2 parts by weight of acetylene black, and 8 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone. Then, the negative electrode current collector 22A made of copper foil was applied and dried, and compression molded to form the negative electrode active material layer 22B.

また、参考例8−1に対する比較例8−1〜8−5として、表12に示したように、溶媒の組成を変化させたことを除き、他は参考例8−1と同様にして二次電池を作製した。比較例8−1は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびエチレンスルフィトを混合しないものであり、比較例8−2,8−4は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのみを混合し、比較例8−3,8−5はエチレンスルフィトのみを混合したものである。参考例8−1および比較例8−1〜8−5の二次電池についても、実施例1−5と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を表12に示す。 Further, as Comparative Examples 8-1 to 8-5 with respect to Reference Example 8-1, as shown in Table 12, except that the composition of the solvent was changed, the other two were performed in the same manner as Reference Example 8-1. A secondary battery was produced. Comparative Example 8-1 is a mixture in which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite are not mixed, and Comparative Examples 8-2 and 8-4 are 4-fluoro-1,3-dioxolane- Only 2-one was mixed, and Comparative Examples 8-3 and 8-5 were prepared by mixing only ethylene sulfite. For the secondary batteries of Reference Example 8-1 and Comparative Examples 8-1 to 8-5, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Table 12.

Figure 0004839671
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表12から明らかなように、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとエチレンスルフィトとを用いた参考例8−1によれば、比較例8−1に比べて、サイクル特性および低温特性を向上させることができ、過充電時温度の上昇についても抑制することができることが分かった。また、比較例8−2〜8−5と比べると、過充電時温度を90℃に抑えつつ、サイクル特性および低温特性を向上させることができたことから、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとエチレンスルフィトとの相乗効果が明らかとなった。すなわち、負極活物質として炭素材料を用いる場合においても、溶媒に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよびエチレンスルフィトを含むようにすれば、サイクル特性および低温特性を向上させると共に、過充電時温度を低くできることが分かった。 As is clear from Table 12, according to Reference Example 8-1 using 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite, cycle characteristics and It was found that the low temperature characteristics can be improved and the temperature rise during overcharge can be suppressed. Further, compared with Comparative Examples 8-2 to 8-5, the cycle characteristics and the low temperature characteristics could be improved while suppressing the overcharge temperature to 90 ° C., so that 4-fluoro-1,3-dioxolane was obtained. A synergistic effect of 2-one and ethylene sulfite was revealed. That is, even when a carbon material is used as the negative electrode active material, if the solvent contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and ethylene sulfite, the cycle characteristics and the low temperature characteristics are improved. It was found that the temperature during overcharge can be lowered.

(実施例9−1,9−2)
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンに代えて、4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(ClEC)あるいは4−ブロモ−1,3−ジオキソラン−2−オン(BrEC)を用いたことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。実施例9−1,9−2の二次電池についても、実施例1−5と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を実施例1−5および比較例1−1〜1−3の結果と共に表13に示す。
(Examples 9-1 and 9-2)
Instead of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one (ClEC) or 4-bromo-1,3-dioxolan-2-one (BrEC) A secondary battery was made in the same manner as Example 1-5 except that was used. For the secondary batteries of Examples 9-1 and 9-2, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Table 13 together with the results of Example 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-3.

Figure 0004839671
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表13から明らかなように、実施例9−1,9−2によれば、実施例1−5と同様に、比較例1−1〜1−3に比べて、サイクル特性および低温特性を向上させることができると共に、過充電時温度を低くすることもできた。すなわち、ハロゲン原子を有する他の炭酸エステル誘導体を用いても、同様の効果を得られることが分かった。   As is clear from Table 13, according to Examples 9-1 and 9-2, cycle characteristics and low-temperature characteristics are improved as compared with Comparative Examples 1-1 to 1-3, as in Example 1-5. In addition, the temperature during overcharging could be lowered. That is, it was found that the same effect can be obtained even when other carbonate ester derivatives having a halogen atom are used.

(実施例10−1〜10−4)
エチレンスルフィトに代えて、4−フルオロエチレンスルフィト(F−ES)、4−クロロエチレンスルフィト(Cl−ES)、4−メチルエチレンスルフィト(CH3 −ES)、あるいは4−フェニルエチレンスルフィト(C6 5 −ES)のエチレンスルフィト誘導体を用いたことを除き、他は実施例1−5と同様にして二次電池を作製した。実施例10−1〜10−4の二次電池についても、実施例1−5と同様にしてサイクル特性、低温特性および過充電時温度を評価した。その結果を実施例1−5および比較例1−1〜1−3の結果と共に表14に示す。
(Examples 10-1 to 10-4)
Instead of ethylene sulfite, 4-fluoroethylene sulfite (F-ES), 4-chloroethylene sulfite (Cl-ES), 4-methylethylene sulfite (CH 3 -ES), or 4-phenylethylene sulfite A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-5, except that an ethylene sulfite derivative of phyto (C 6 H 5 -ES) was used. For the secondary batteries of Examples 10-1 to 10-4, the cycle characteristics, the low temperature characteristics, and the overcharge temperature were evaluated in the same manner as in Example 1-5. The results are shown in Table 14 together with the results of Example 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-3.

Figure 0004839671
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表14から明らかなように、実施例10−1〜10−4によれば、実施例1−5と同様に、比較例1−1〜1−3に比べて、サイクル特性および低温特性を向上させることができると共に、過充電時温度を低くすることもできた。すなわち、エチレンスルフィト誘導体を用いても、同様の効果を得られることが分かった。   As is apparent from Table 14, according to Examples 10-1 to 10-4, the cycle characteristics and the low temperature characteristics are improved as compared with Comparative Examples 1-1 to 1-3 as in Example 1-5. In addition, the temperature during overcharging could be lowered. That is, it was found that the same effect can be obtained even if an ethylene sulfite derivative is used.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液を用いる場合について説明し、更に上記実施の形態では、電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合についても説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物と電解液とを混合したもの、または他の無機化合物と電解液とを混合したもの、またはこれらの無機化合物とゲル状電解質とを混合したものが挙げられる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where an electrolytic solution is used as the electrolyte is described. In the above-described embodiment, the case where a gel electrolyte in which the electrolytic solution is held in a polymer compound is used is also described. Other electrolytes may be used. Other electrolytes include, for example, a mixture of an ion conductive inorganic compound such as ion conductive ceramics, ion conductive glass or ionic crystal and an electrolytic solution, or a mixture of another inorganic compound and an electrolytic solution. Or a mixture of these inorganic compounds and a gel electrolyte.

また、上記実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。その際、負極は、例えば上記実施の形態で説明したように、負極活物質としてその軽金属を吸蔵および放出することが可能な炭素材料、金属元素の単体,合金あるいは化合物、または半金属元素の単体,合金あるいは化合物を用いることができる。   In the above embodiment and examples, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), or alkalis such as magnesium or calcium (Ca) are used. The present invention can also be applied to the case of using an earth metal or another light metal such as aluminum. At that time, the negative electrode is, for example, as described in the above embodiment, as a negative electrode active material, a carbon material, a simple metal element, an alloy or a compound, or a simple metal element capable of inserting and extracting the light metal. Alloys or compounds can be used.

更に、上記実施の形態および実施例では、円筒型の二次電池を具体的に挙げて説明した
が、本発明はコイン型、ボタン型、あるいは角型などの他の形状を有する二次電池、または積層構造などの他の構造を有する二次電池についても同様に適用することができる
Furthermore, in the above-described embodiments and examples, a cylindrical secondary battery has been specifically described, but the present invention is a secondary battery having other shapes such as a coin type, a button type, or a square type, Alternatively, the present invention can be similarly applied to a secondary battery having another structure such as a stacked structure .

本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示した二次電池における巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body in the secondary battery shown in FIG. 電解液の組成による電流−電位曲線を表す特性図である。It is a characteristic view showing the electric current-potential curve by the composition of electrolyte solution. 本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the secondary battery which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図4に示した巻回電極体のI−I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line of the winding electrode body shown in FIG. 実施例で作製したCoSnC含有材料に係るX線光電子分光法により得られたピークの一例を表すものである。1 shows an example of a peak obtained by X-ray photoelectron spectroscopy relating to a CoSnC-containing material produced in an example.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、37…保護テープ、40…外装部材、41…密着フィルム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode current collector, 22B, 34B ... Negative electrode active material layer, 23, 35 ... Separator , 24 ... Center pin, 25, 31 ... Positive electrode lead, 26, 32 ... Negative electrode lead, 36 ... Electrolyte layer, 37 ... Protective tape, 40 ... Exterior member, 41 ... Adhesion film.

Claims (6)

正極および負極と共に電解液を備え
前記負極は、電極反応物質を吸蔵および放出可能であり、構成元素として金属元素および半金属元素からなる群のうちの少なくとも1種を含む負極材料を含有し、
前記電解液は、エチレンスルフィトおよびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種と、ハロゲン原子を有する炭酸エステル誘導体とを含む溶媒を含有する
電池。
An electrolyte is provided together with the positive electrode and the negative electrode ,
The negative electrode is capable of occluding and releasing an electrode reactant, and contains a negative electrode material including at least one member selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements as constituent elements,
The electrolytic solution contains a solvent containing at least one member selected from the group consisting of ethylene sulfite and derivatives thereof and a carbonate ester derivative having a halogen atom .
battery.
前記溶媒におけるエチレンスルフィトおよびその誘導体の含有量は、0.05体積%以上5体積%以下である請求項記載の電池。 The content of ethylene sulfite and its derivatives in the solvent is less than 5 vol% 0.05 vol%, battery according to claim 1, wherein. 前記溶媒における前記炭酸エステル誘導体の含有量は、0.1体積%以上65体積%以下である請求項記載の電池。 The content of the carbonate derivative in the solvent is less 65% by volume 0.1% by volume, battery according to claim 1, wherein. 前記溶媒は、更に、沸点が130℃以下の低粘度溶媒を含む請求項記載の電池。 The solvent is further boiling containing 130 ° C. or less of the low viscosity solvent, battery according to claim 1, wherein. 前記溶媒における前記低粘度溶媒の含有量は、20体積%以上である請求項記載の電池。 The battery according to claim 4 , wherein the content of the low-viscosity solvent in the solvent is 20% by volume or more. 前記負極は、構成元素としてスズ(Sn)およびケイ素(Si)のうちの少なくとも一方を含む負極材料を含有する請求項記載の電池。 The negative electrode, the negative electrode material containing A battery according to claim 1 further comprising at least one of tin (Sn) and silicon (Si) as an element.
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