JP4911938B2 - Reflow heat-resistant lithium secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、リフロー耐熱性を有し、低温で放電しても急激な電圧の落ち込みが生じない耐熱性リチウム二次電池の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a heat-resistant lithium secondary battery having reflow heat resistance and causing no sudden voltage drop even when discharged at a low temperature.
近年、携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器のメモリバックアップ用電源として、非水電解質二次電池が用いられている。このような非水電解質二次電池の電子機器への実装に際しては、生産効率を高めるためにリフローはんだ付け法が用いられているが、この方法によると短時間ではあるが、電池温度が200〜260℃にまで達する。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have been used as a memory backup power source for electronic devices such as mobile phones and digital cameras. When mounting such a nonaqueous electrolyte secondary battery on an electronic device, a reflow soldering method is used to increase production efficiency. According to this method, although the battery temperature is 200 to 200 seconds, the reflow soldering method is used. Reach up to 260 ° C.
このため、上記リフロー用非水電解質二次電池の電極材料には耐熱性に優れるものが用いられており、例えば、正極活物質としてマンガン酸化物が、負極活物質としてリチウム−アルミニウム合金が用いられていた。この構成の二次電池は、2〜3Vの範囲で効率よく放電できる。 For this reason, an electrode material having excellent heat resistance is used as the electrode material of the non-aqueous electrolyte secondary battery for reflow. For example, a manganese oxide is used as a positive electrode active material and a lithium-aluminum alloy is used as a negative electrode active material. It was. The secondary battery having this configuration can be efficiently discharged in the range of 2 to 3V.
しかしながら、近年、電子機器の省電力化に対する要望が強まっており、電子機器に組み込まれた半導体装置等の駆動電圧を0.8〜1.5V程度にまで低くすることが望まれている。このため、リフロー耐熱性を有し、且つ0.8〜1.5V程度の低電圧で安定して駆動できる二次電池が求められている。 However, in recent years, there has been an increasing demand for power saving of electronic devices, and it is desired to reduce the driving voltage of semiconductor devices and the like incorporated in electronic devices to about 0.8 to 1.5V. Therefore, there is a demand for a secondary battery that has reflow heat resistance and can be stably driven at a low voltage of about 0.8 to 1.5V.
このような中、リチウム−アルミニウム合金を負極として用いた場合に、約1.1Vで安定して放電できるチタン酸化物を正極に用いる技術が注目を集めているが、チタン酸化物を正極に用いた電池に対してリフロー実装法を用いると、加熱により電解液と電極とが反応して電極表面に被膜を形成し、この被膜がスムースな放電反応を阻害するという問題があった。
この問題は、特に−10℃〜−30℃の低温環境で使用した場合に顕著に現れ、放電初期に放電電圧が急激に落ち込み、この放電電圧の落ち込みにより、放電終止電圧以下となって放電容量が著しく低下したり、この電池を実装した電子機器の動作に悪影響を及ぼす。
Under these circumstances, when a lithium-aluminum alloy is used as a negative electrode, a technique using titanium oxide that can be stably discharged at about 1.1 V as a positive electrode has attracted attention. When the reflow mounting method is used for a conventional battery, there is a problem that the electrolytic solution reacts with the electrode by heating to form a coating on the electrode surface, and this coating inhibits a smooth discharge reaction.
This problem is particularly noticeable when used in a low temperature environment of −10 ° C. to −30 ° C., and the discharge voltage drops sharply at the beginning of discharge, and the discharge voltage drops below the end-of-discharge voltage. Significantly decreases or adversely affects the operation of an electronic device mounted with this battery.
ここで、チタン酸化物を用いた電池に関する技術としては、特許文献1〜4が挙げられる。
Here,
上記文献1に記載の技術は、正極活物質にリチウム含有マンガン酸化物を、負極活物質に酸化モリブデン、チタン酸リチウム、硫化鉄、五酸化ニオブから選ばれる少なくとも1種を用いる技術である。この技術によると、上記材料は電極と急激な反応をしにくいため、リフロー実装を行っても電池性能を損なわないようにすることができるとされる。
The technique described in
しかし、上記電池の放電電圧は2〜2.5Vであり、電池の低電圧化の要求に応えることができていない。 However, the discharge voltage of the battery is 2 to 2.5 V, and cannot meet the demand for lowering the battery voltage.
上記文献2の技術は、正極活物質として、三酸化タングステンに、スピネル構造のリチウムチタン酸化物及び/又は五酸化二ニオブを添加したものを用いる技術である。この技術によると、過放電時の三酸化タングステンの結晶破壊を防止でき、充放電サイクル寿命および過放電特性を向上させることができるとされる。
The technique of the above-mentioned
しかし、上記技術は、リフロー実装を行うことについて何ら考慮されておらず、この点において改良の余地があった。 However, the above technique does not consider any reflow mounting, and there is room for improvement in this respect.
上記文献3に記載の技術は、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、およびWからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物の粒子と、前記粒子を覆い導電性を有する炭素材料を含む被覆層とを備え、前記被覆層が、全重量に対して5wt%以下の割合で含まれている電極を用いる技術である。この技術によると、サイクル特性および重負荷放電特性に優れ、かつ高容量な非水二次電池を実現できるとされる。
The technique described in the above-mentioned
しかし、上記技術は、リフロー実装を行うことについて何ら考慮されておらず、この点において改良の余地があった。 However, the above technique does not consider any reflow mounting, and there is room for improvement in this respect.
上記文献4の技術は、スピネル型リチウム−チタン酸化物に対してWO3、LiWO2、あるいはNb2O5のいずれか一種類あるいは二種類以上を混合したものを負極として用いる技術である。この技術によると、放電末期の放電特性を向上させることができるとされる。 The technique of the above-mentioned document 4 is a technique that uses, as a negative electrode, a mixture of one or more of WO 3 , LiWO 2 , and Nb 2 O 5 with respect to spinel type lithium-titanium oxide. According to this technique, the discharge characteristics at the end of discharge can be improved.
しかし、上記技術もまた、リフロー実装を行うことについて何ら考慮されておらず、この点において改良の余地があった。 However, the above technique also does not consider any reflow mounting, and there is room for improvement in this respect.
本発明は以上に鑑みなされたものであり、耐熱性に優れ、放電初期の電圧の急激な落ち込みを防止し得たリチウム二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery that has excellent heat resistance and can prevent a sudden drop in voltage at the initial stage of discharge.
上記課題を解決するための本発明は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水溶媒と電解質塩とを含む非水電解質と、を有するリフロー耐熱性リチウム二次電池において、前記正極活物質は、チタン酸化物と、放電初期において前記チタン酸化物よりも高い電圧で放電する金属酸化物と、を含み、前記金属酸化物が、ニオブ酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物からなる群より選択される1種以上の化合物であり、前記正極全質量中に占める前記金属酸化物の質量割合が、1〜30質量%であることを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a reflow heat-resistant lithium secondary battery having a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte including a non-aqueous solvent and an electrolyte salt. The positive electrode active material includes a titanium oxide and a metal oxide that discharges at a higher voltage than the titanium oxide in the initial stage of discharge, and the metal oxide includes niobium oxide, molybdenum oxide, tungsten It is 1 or more types of compounds selected from the group which consists of oxides, The mass ratio of the said metal oxide in the said positive electrode total mass is 1-30 mass%, It is characterized by the above-mentioned.
上記構成によると、チタン酸化物よりも高い電圧で放電する金属酸化物(ニオブ酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物からなる群より選択される1種以上の化合物)が含まれており、この金属酸化物が放電初期に電池の放電電圧を引き上げるように作用するので、電圧の急激な落ち込みを防止できる。
また、正極全質量中に占める金属酸化物の質量割合が、1質量%未満であると電圧の落ち込みを抑制する効果が十分に得られず、他方、30質量%より多いと放電容量が低下する。よって上記範囲内に規制する。
According to the above configuration, the metal oxide (one or more compounds selected from the group consisting of niobium oxide, molybdenum oxide, and tungsten oxide) that discharges at a higher voltage than titanium oxide is included. Since the metal oxide acts to raise the discharge voltage of the battery at the early stage of discharge, it is possible to prevent a sudden drop in voltage.
In addition, if the mass ratio of the metal oxide in the total mass of the positive electrode is less than 1% by mass, the effect of suppressing the voltage drop cannot be sufficiently obtained, while if it exceeds 30% by mass, the discharge capacity decreases. . Therefore, it restrict | limits in the said range.
ここで、放電初期においてチタン酸化物よりも高い電圧で放電する金属酸化物とは、正極に該金属酸化物、負極にリチウム−アルミニウム合金を用い、放電開始から理論容量の20%放電するまでの電圧が、正極にチタン酸化物を用いた場合よりも高いものであることを意味する。 Here, the metal oxide that discharges at a higher voltage than the titanium oxide in the initial stage of the discharge means that the metal oxide is used for the positive electrode and the lithium-aluminum alloy is used for the negative electrode. This means that the voltage is higher than when titanium oxide is used for the positive electrode.
上記構成において、前記チタン酸化物が、Li 1+x Ti 2−x O 4 (−0.2≦x≦1/3)で示されるスピネル型リチウム−チタン酸化物である、とすることができる。 In the above structure, the titanium oxide may be a spinel-type lithium-titanium oxide represented by Li 1 + x Ti 2-x O 4 (−0.2 ≦ x ≦ 1/3) .
上記構成において、前記金属酸化物が、Nb 2 O 5 、MoO y (2≦y≦3)、WO z (2≦z≦3)からなる群より選択される1種以上の化合物である、とすることができる。 In the above configuration, the metal oxide is one or more compounds selected from the group consisting of Nb 2 O 5 , MoO y (2 ≦ y ≦ 3), and WO z (2 ≦ z ≦ 3). can do.
上記構成において、前記負極活物質が、リチウム−アルミニウム合金であるとすることができる。 In the above configuration, the negative electrode active material may be a lithium-aluminum alloy.
上記本発明の構成によると、リフロー法によっても放電電圧の落ち込みの生じない、安定して放電可能なリフロー耐熱性リチウム二次電池を実装することができる。 According to the configuration of the present invention, it is possible to mount a reflow heat-resistant lithium secondary battery that can be stably discharged without causing a drop in the discharge voltage even by the reflow method.
本発明を実施するための最良の形態を、コイン型の非水電解質電池を例として、説明する。図1は、この電池の全体構成を示す断面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described by taking a coin-type non-aqueous electrolyte battery as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of this battery.
図1に示すように、電池外装缶(正極缶)1内には、モリブデン酸化物が添加されたチタン酸化物を活物質とする正極2と、リチウム―アルミニウム合金を活物質とする負極3と、両極を離間するセパレータ4とから構成される電極体が収容されている。そして、このセパレータ4には、電解液が含浸されている。この電池は、正極缶2の開口部と電池封口缶(負極キャップ)6とが、リング形状の絶縁ガスケット5を介して、かしめ固定され封止されている。
As shown in FIG. 1, a battery outer can (positive electrode can) 1 includes a
このような本発明に係る非水電解質電池の詳細を実施例によりさらに具体的に説明する。 The details of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention will be described more specifically with reference to examples.
(実施例1)
〈正極の作製〉
Example 1
<Preparation of positive electrode>
チタン酸化物(スピネル型リチウムチタン酸化物:Li4Ti5O12)93質量部と、ニオブ酸化物(Nb2O5)1質量部と、導電剤としてのカーボン5質量部と、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン1質量部とを混合し、正極合剤となした。この混合物を5トン/cm2で加圧成形し、乾燥して直径2mm、厚み0.7mmの円板状の正極2を作製した。
93 parts by mass of titanium oxide (spinel type lithium titanium oxide: Li 4 Ti 5 O 12 ), 1 part by mass of niobium oxide (Nb 2 O 5 ), 5 parts by mass of carbon as a conductive agent, and a binder As a positive electrode mixture, 1 part by mass of polytetrafluoroethylene was mixed. This mixture was press-molded at 5 ton / cm 2 and dried to produce a disc-shaped
〈負極の作製〉
ステンレス板とアルミニウム板とを貼り合わせ、内面がアルミニウム板になるようにしたクラッド材製の負極キャップ6を用いた。この負極キャップ6の内面のアルミニウム板の表面に直径2mm、厚み0.2mmの円板状の金属リチウム板を圧着して、負極3を作製した。上記クラッド材のアルミニウムと金属リチウム板は、電池作製後に行われる充放電により合金化反応が起こるため、この負極の活物質はリチウム−アルミニウム合金となる。
<Preparation of negative electrode>
A negative electrode cap 6 made of a clad material in which a stainless steel plate and an aluminum plate were bonded together so that the inner surface was an aluminum plate was used. A disc-shaped metal lithium plate having a diameter of 2 mm and a thickness of 0.2 mm was pressure-bonded to the surface of the aluminum plate on the inner surface of the negative electrode cap 6 to produce the
〈電解液の作製〉
プロピレンカーボネートとジエチレングリコールジメチルエーテルとを体積比1:1で混合した混合溶媒に、溶質としてのLiN(CF3SO2)2を1.0M(モル/リットル)の割合で溶解し、電解液を作製した。
<Preparation of electrolyte>
LiN (CF 3 SO 2 ) 2 as a solute was dissolved at a ratio of 1.0 M (mol / liter) in a mixed solvent in which propylene carbonate and diethylene glycol dimethyl ether were mixed at a volume ratio of 1: 1 to prepare an electrolytic solution. .
〈電池の作製〉
前記負極3上に、ポリフェニレンスルフィド(PPS)製の不織布からなるセパレータ4を載置させ、このセパレータ4に上記電解液を注液した。その後、セパレータ上に前記正極2を載置させ、さらにその上にステンレス製の正極缶1(厚み0.15mm)を被せた。この正極缶1と前記負極キャップ6とを、ポリフェニレンスルフィド(PPS)製の絶縁ガスケット5を介してかしめ封口し、電池径(直径)4.0mmで厚み1.4mmの実施例1に係る非水電解質電池を作製した。なお、PPSは耐熱性の高い樹脂である(融点:PPS、約280℃)。
<Production of battery>
A separator 4 made of a non-woven fabric made of polyphenylene sulfide (PPS) was placed on the
(実施例2)
チタン酸化物を84質量部、ニオブ酸化物を10質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例2に係る電池を作製した。
(Example 2)
A battery according to Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 84 parts by mass of titanium oxide and 10 parts by mass of niobium oxide were used.
(実施例3)
チタン酸化物を69質量部、ニオブ酸化物を25質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例3に係る電池を作製した。
Example 3
A battery according to Example 3 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 69 parts by mass of titanium oxide and 25 parts by mass of niobium oxide were used.
(実施例4)
ニオブ酸化物に代えて、モリブデン酸化物(MoO2)を用いたこと以外は、上記実施例2と同様にして、実施例4に係る電池を作製した。
Example 4
A battery according to Example 4 was fabricated in the same manner as in Example 2 except that molybdenum oxide (MoO 2 ) was used instead of niobium oxide.
(実施例5)
ニオブ酸化物に代えて、タングステン酸化物(WO3)を用いたこと以外は、上記実施例2と同様にして、実施例5に係る電池を作製した。
(Example 5)
A battery according to Example 5 was fabricated in the same manner as in Example 2 except that tungsten oxide (WO 3 ) was used instead of niobium oxide.
(実施例6)
チタン酸化物を69質量部、ニオブ酸化物を12.5質量部、モリブデン酸化物を12.5質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例6に係る電池を作製した。
(Example 6)
A battery according to Example 6 was made in the same manner as Example 1 except that 69 parts by mass of titanium oxide, 12.5 parts by mass of niobium oxide, and 12.5 parts by mass of molybdenum oxide were used. did.
(比較例1)
チタン酸化物を94質量部とし、ニオブ酸化物を添加しなかったこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例1に係る電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A battery according to Comparative Example 1 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide was 94 parts by mass and the niobium oxide was not added.
上記で作製した実施例1〜6、比較例1に係る電池について下記の条件でリフローを行い、リフロー後の各電池に対し、下記試験を行った。なお、検体数は2である。 The batteries according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 produced above were reflowed under the following conditions, and the following tests were performed on each battery after reflow. Note that the number of specimens is two.
〈リフロー〉
電池の表面温度が、最大で250℃となるように設定したリフロー炉内に各電池を2回投入した。
ここで、リフロー炉に2回投入したのは、両面実装基板において、表裏面で2回のはんだ付けを行うことを考慮に入れたものである。
<Reflow>
Each battery was placed twice in a reflow furnace set so that the surface temperature of the battery was 250 ° C. at maximum.
Here, the reason why the reflow furnace was charged twice is that the soldering is performed twice on the front and back surfaces of the double-sided mounting board.
〈低温放電特性の測定〉
耐リフロー試験後の各電池を、−20℃で、300kΩの固定抵抗で、電池電圧が0.8Vになるまで放電し、その放電容量を測定するとともに、放電時間と電池電圧との関係を測定した。
<Measurement of low-temperature discharge characteristics>
Each battery after the reflow resistance test is discharged at −20 ° C. with a fixed resistance of 300 kΩ until the battery voltage becomes 0.8 V, and the discharge capacity is measured, and the relationship between the discharge time and the battery voltage is measured. did.
上記試験結果(平均値)を、下記表1に示すとともに、比較例1、実施例2の放電時間と電圧との関係を図2に示す。 The test results (average values) are shown in Table 1 below, and the relationship between discharge time and voltage in Comparative Example 1 and Example 2 is shown in FIG.
上記表1及び図2から、チタン酸化物とともに、金属酸化物(ニオブ酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物からなる群より選択される1種以上の化合物)を含む実施例1〜6では、放電開始後、緩やかに電圧が1.1V程度まで下がり、その後1.1Vで安定して放電しているのに対し、金属酸化物を含まない比較例1では、放電開始後から放電電圧が0.95Vとなるまで急激に落ち込んでいることがわかる。 From Table 1 and FIG. 2, in Examples 1 to 6 including a metal oxide (one or more compounds selected from the group consisting of niobium oxide, molybdenum oxide, and tungsten oxide) together with titanium oxide , After the start of discharge, the voltage gradually drops to about 1.1 V, and then stable discharge at 1.1 V, whereas in Comparative Example 1 that does not include a metal oxide, the discharge voltage is 0 after the start of discharge. It can be seen that it has dropped rapidly until it reaches .95V.
このことは、次のように考えられる。実施例1〜6では、チタン酸化物に、チタン酸化物よりも高い電圧で放電する金属酸化物(ニオブ酸化物等)が添加されており、この金属酸化物が放電初期の放電電圧を引き上げるように作用し、放電電圧の急激な落ち込みが生じない。他方、比較例1では、金属酸化物を含まないため、リフローによって生じた被膜によりスムースな放電が阻害され、放電電圧が急激に落ち込む。 This is considered as follows. In Examples 1 to 6, a metal oxide (such as niobium oxide) that discharges at a higher voltage than titanium oxide is added to titanium oxide, and this metal oxide increases the discharge voltage at the initial stage of discharge. The discharge voltage does not drop suddenly. On the other hand, in Comparative Example 1, since the metal oxide is not included, smooth discharge is hindered by the coating generated by reflow, and the discharge voltage drops rapidly.
また、上記実験では、放電終止電圧を0.8Vとしたが、これを1.0Vとした場合には、比較例1の放電容量は極めて小さくなるので、このような用途の電子機器の使用には適さないものである。 In the above experiment, the final discharge voltage was set to 0.8 V. However, when this is set to 1.0 V, the discharge capacity of Comparative Example 1 is extremely small. Is not suitable.
なお、リフローを行わなかった場合には、金属酸化物を添加していなくても、電圧の急激な落ち込みは見られなかった。よって、この現象はリフローに起因するものである。 In the case where reflow was not performed, a sudden drop in voltage was not observed even when no metal oxide was added. Therefore, this phenomenon is caused by reflow.
また、実施例1〜3の比較から、金属酸化物の添加量が増えるに従い、放電容量が小さくなることがわかる。 Moreover, it turns out that discharge capacity becomes small as the addition amount of a metal oxide increases from the comparison of Examples 1-3.
これは、金属酸化物の放電容量が、チタン酸化物よりも小さいためと考えられる。 This is presumably because the discharge capacity of the metal oxide is smaller than that of the titanium oxide.
ここで、本願発明の効果を得るためには、正極全質量(チタン酸化物+金属酸化物+結着剤+導電剤)を100としたとき、金属酸化物が1質量部以上含まれていることが好ましい。また、放電容量の観点から、金属酸化物の添加量の上限は、30質量部とするのが好ましい。 Here, in order to obtain the effect of the present invention, when the total mass of the positive electrode (titanium oxide + metal oxide + binder + conductive agent) is 100, 1 part by mass or more of the metal oxide is included. It is preferable. From the viewpoint of discharge capacity, the upper limit of the amount of metal oxide added is preferably 30 parts by mass.
〔その他の事項〕
本発明で用いるチタン酸化物としては、Li1+xTi2-xO4(−0.2≦x≦1/3)で示されるスピネル型リチウム−チタン酸化物を用いることが好ましい。また、ニオブ酸化物としてはNb2O5、モリブデン酸化物としてはMoOy(2≦y≦3)タングステン酸化物としてはWOz(2≦z≦3)を用いることが好ましい。また、上記金属酸化物にリチウムが含まれていてもよい。
[Other matters]
As the titanium oxide used in the present invention, it is preferable to use a spinel type lithium-titanium oxide represented by Li 1 + x Ti 2-x O 4 (−0.2 ≦ x ≦ 1/3). Further, it is preferable to use Nb 2 O 5 as the niobium oxide, MoO y (2 ≦ y ≦ 3) as the molybdenum oxide, and WO z (2 ≦ z ≦ 3) as the tungsten oxide. The metal oxide may contain lithium.
また、負極活物質としてはリチウム−アルミニウム合金を用いたが、これに限定されることはなく、リチウム−シリコン合金・リチウム−錫合金等の他のリチウム合金を用いてもよい。また、これらの合金に他の金属を微量含む合金であってもよい。 Moreover, although lithium-aluminum alloy was used as a negative electrode active material, it is not limited to this, You may use other lithium alloys, such as a lithium- silicon alloy and a lithium- tin alloy. Moreover, the alloy which contains trace amount of other metals in these alloys may be sufficient.
また、電解質塩としては、LiN(CF3SO2)2以外にLiN(C2F5SO2)2、LiPF6、LiBF4、LiClO4等を用いることができ、またこれらの混合物であってもよい。中でも、熱安定性に優れることから、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2を用いることが好ましい。 In addition to LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, etc. can be used as the electrolyte salt, and a mixture thereof. Also good. Among these, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are preferably used because of excellent thermal stability.
また、非水溶媒としては、上記実施例で用いたものに限定されないが、沸点が低い溶媒を多量に用いるとリフロー時に溶媒が揮発して、電池が破裂する危険性があることに留意する。 In addition, the non-aqueous solvent is not limited to those used in the above examples, but it should be noted that if a large amount of a solvent having a low boiling point is used, the solvent volatilizes during reflow and the battery may rupture.
また、上記実施例では、電池外装缶の開口部を封止するために、ガスケットを用いたカシメ封止法を用いたが、この方法以外にもレーザー照射による封止方法、樹脂からなる封止部材を熱溶着する方法等を用いてもよい。 In the above embodiment, a caulking sealing method using a gasket is used to seal the opening of the battery outer can, but besides this method, a sealing method by laser irradiation, a sealing made of resin You may use the method of heat-welding a member.
また、セパレータの材質としては、その耐熱温度(融点・分解温度)が、150℃を超えて高いことが好ましく、リフローはんだの溶解温度(185℃)を超えて高いことがより好ましく、リフロー時の最低温度(200℃)を超えて高いことがさらに好ましく、リフロー時の最高温度(260℃)を超えて高いことが最も好ましい。 Further, as the material of the separator, the heat-resistant temperature (melting point / decomposition temperature) is preferably higher than 150 ° C., more preferably higher than the melting temperature of reflow solder (185 ° C.), and during reflow It is more preferable that the temperature is higher than the minimum temperature (200 ° C.), and it is most preferable that the temperature is higher than the maximum temperature (260 ° C.) during reflow.
このような耐熱性樹脂の具体例としては、上記ポリフェニレンスルフィド以外に、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、セルロース等の耐熱性樹脂、または、樹脂素材にガラス繊維等のフィラーを添加してさらに耐熱温度を向上させた樹脂等が例示できる。 As a specific example of such a heat-resistant resin, in addition to the above polyphenylene sulfide, a heat-resistant resin such as polyether ether ketone, polyether ketone, polybutylene terephthalate, and cellulose, or a filler such as glass fiber is added to the resin material Thus, a resin having a further improved heat resistant temperature can be exemplified.
また、ガスケットによるカシメ封止や樹脂を溶着する場合には、これらの材料として、上記セパレータで用いた材料を用いることができる。 Moreover, when crimping sealing with a gasket or welding a resin, the materials used in the separator can be used as these materials.
以上説明したように、本発明によると、リフローを行っても、放電初期の電圧の急激な落ち込みを防止でき、0.8〜1.5Vの範囲で安定して放電できるリフロー耐熱性リチウム二次電池が得られる。従って産業上の利用可能性は大きい。 As described above, according to the present invention, a reflow heat-resistant lithium secondary that can prevent a sudden drop in voltage at the initial stage of discharge and stably discharge in the range of 0.8 to 1.5 V even if reflow is performed. A battery is obtained. Therefore, industrial applicability is great.
1 電池外装缶(正極缶)
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 絶縁ガスケット
6 電池封口缶(負極キャップ)
1 Battery outer can (positive electrode can)
2
Claims (5)
前記正極活物質は、チタン酸化物と、放電初期において前記チタン酸化物よりも高い電圧で放電する金属酸化物と、を含み、
前記金属酸化物が、ニオブ酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物からなる群より選択される1種以上の化合物であり、
前記正極全質量中に占める前記金属酸化物の質量割合が、1〜30質量%である、
ことを特徴とするリフロー耐熱性リチウム二次電池。 In a reflow heat-resistant lithium secondary battery having a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and a nonaqueous electrolyte including a nonaqueous solvent and an electrolyte salt,
The positive electrode active material includes titanium oxide, and a metal oxide that discharges at a higher voltage than the titanium oxide in the initial stage of discharge ,
The metal oxide is one or more compounds selected from the group consisting of niobium oxide, molybdenum oxide, and tungsten oxide;
The mass ratio of the metal oxide in the total mass of the positive electrode is 1 to 30% by mass.
A reflow heat-resistant lithium secondary battery characterized by the above.
前記チタン酸化物が、Li 1+x Ti 2−x O 4 (−0.2≦x≦1/3)で示されるスピネル型リチウム−チタン酸化物である、
ことを特徴とするリフロー耐熱性リチウム二次電池。 The reflow heat-resistant lithium secondary battery according to claim 1,
The titanium oxide is a spinel type lithium-titanium oxide represented by Li 1 + x Ti 2-x O 4 (−0.2 ≦ x ≦ 1/3).
A reflow heat-resistant lithium secondary battery characterized by the above.
前記金属酸化物が、Nb 2 O 5 、MoO y (2≦y≦3)、WO z (2≦z≦3)からなる群より選択される1種以上の化合物である、
ことを特徴とするリフロー耐熱性リチウム二次電池。 The reflow heat-resistant lithium secondary battery according to claim 1 or 2,
The metal oxide is one or more compounds selected from the group consisting of Nb 2 O 5 , MoO y (2 ≦ y ≦ 3), WO z (2 ≦ z ≦ 3).
A reflow heat-resistant lithium secondary battery characterized by the above.
前記負極活物質が、リチウム−アルミニウム合金である、
ことを特徴とするリフロー耐熱性リチウム二次電池。 In the reflow heat-resistant lithium secondary battery according to claim 1, 2, or 3,
The negative electrode active material is a lithium-aluminum alloy;
A reflow heat-resistant lithium secondary battery characterized by the above.
前記リチウム二次電池を請求項1、2、3、または4に記載のリフロー耐熱性リチウム二次電池としたことを特徴とする回路基板。 A circuit board on which a lithium secondary battery is mounted by reflow soldering,
A circuit board, wherein the lithium secondary battery is the reflow heat-resistant lithium secondary battery according to claim 1.
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