JP5050845B2 - Test equipment and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は、電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうための試験装置、該試験装置を用いる電力供給デバイスの安全性評価方法および非水系電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a test apparatus for performing a safety test of a power storage and supply device, a safety evaluation method for a power supply device using the test apparatus, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.

電力貯蔵供給デバイスとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウム電池等の各種電池の1次電池や2次電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等のコンデンサ、燃料電池等の発電型電池などが開発され、工業的に広く用いられている。
上記のような電力貯蔵供給デバイスは、一般に高容量密度、高出力密度が求められる傾向にあり、より大きい電流において電力を貯蔵、供給することが望まれ、盛んに開発が進められている。
Examples of power storage and supply devices include primary batteries and secondary batteries such as lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, and lithium batteries, capacitors such as electrolytic capacitors and electric double layer capacitors, and power generation batteries such as fuel cells. Developed and widely used industrially.
The power storage and supply device as described above generally tends to require a high capacity density and a high output density, and it is desired to store and supply power at a larger current, and is being actively developed.

電力貯蔵供給デバイスの開発の際には、その安全性を評価するため、電力貯蔵供給デバイスに対して加熱、短絡等の操作を行ない、それによって電力貯蔵供給デバイスがどのような挙動を示すかを調査することがなされる。例えば、電力貯蔵供給デバイスに対して加熱を行ない、意図的に爆発等を起こさせる加熱評価試験などが挙げられる。   When developing a power storage and supply device, in order to evaluate its safety, the power storage and supply device is operated by heating, short-circuiting, etc., and the behavior of the power storage and supply device is shown. To be investigated. For example, a heating evaluation test that heats the power storage and supply device and intentionally causes an explosion or the like can be mentioned.

従来は、上記の電力貯蔵供給デバイスの安全性試験は放出形のブース内で行なわれていた。このような試験装置の例としては、宝泉社製 Li−Ion二次電池安全評価試験装置などが挙げられる。この試験装置では排気ダクトを有していて、安全性評価試験時にブース内でガスが発生した場合、そのガスを試験装置外に放出できるようになっている(非特許文献1参照)。   Conventionally, the safety test of the above power storage and supply device has been performed in a discharge type booth. An example of such a test apparatus is a Li-Ion secondary battery safety evaluation test apparatus manufactured by Hosen Co., Ltd. This test apparatus has an exhaust duct, and when gas is generated in the booth during the safety evaluation test, the gas can be discharged out of the test apparatus (see Non-Patent Document 1).

宝泉株式会社、製品カタログ、[online]、[平成16年10月28日検索]、インターネット<URL:http://www.hohsen.co.jp/jp/products/bat/23/index.html>Hosen Co., Ltd., Product Catalog, [online], [October 28, 2004 Search], Internet <URL: http: // www. hohsen. co. jp / jp / products / bat / 23 / index. html>

電力貯蔵供給デバイスについて安全性試験を行なった場合、電力貯蔵供給デバイスから排ガスが発生する場合がある。例えば、釘刺し試験、過充電試験、加熱試験などでは、電力貯蔵供給デバイスを意図的に爆発させてその安全性評価を行なうことがあるが、その際には、通常、電力貯蔵供給デバイスから急激に排ガスが発生する。   When a safety test is performed on a power storage and supply device, exhaust gas may be generated from the power storage and supply device. For example, in the nail penetration test, overcharge test, heating test, etc., the power storage and supply device may be deliberately exploded to evaluate its safety. Exhaust gas is generated.

ところが、非特許文献1記載の試験装置をはじめ、従来の試験装置は上記のような排ガスを試験装置外に単に排出するように構成されていた。また、例えば「リチウムイオン電池(小型電池)の安全性に関する国際的な認証」UL1642などの電力貯蔵供給デバイスの試験についての認証規定にも、特に電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を特に密閉系に行なうべきであるとの記載はなく、一般的に、上記のような安全性試験はブース内が外部に開放された放圧系で行なうものと認識されていた。   However, the conventional test apparatus including the test apparatus described in Non-Patent Document 1 is configured to simply discharge the exhaust gas as described above to the outside of the test apparatus. In addition, for example, “International certification for safety of lithium-ion batteries (small batteries)” UL1642 and other certification regulations for testing power storage and supply devices, especially safety tests for power storage and supply devices, especially in sealed systems There is no description that it should be performed, and it has been generally recognized that the safety test as described above is performed in a pressure relief system in which the inside of the booth is opened to the outside.

しかしながら、電力貯蔵供給デバイスの大型化に伴い、安全性試験も大型の電力貯蔵供給デバイスで行われるようになってきており、それに応じて、電力貯蔵供給デバイスから生じる排ガスの量も増えてきている。排ガスの量が増えた場合、単に試験装置外に排出するのみでは排ガスが外部環境や生体に与える影響を無視しえず、排ガスを処理することが望まれる。また、高出力電池や大型電池では、特に高い安全性の確保が要求されているが、安全性の確保は困難である。
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、排ガスの処理を可能としながら電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうことができるようにした試験装置を提供することを目的とする。また本発明は、短絡時や破壊時のガス発生が少なく、高い安全性を有する二次電池の提供を目的とする。
However, along with the increase in size of power storage and supply devices, safety tests are also being performed on large power storage and supply devices, and the amount of exhaust gas generated from power storage and supply devices has increased accordingly. . When the amount of exhaust gas increases, it is desirable to treat the exhaust gas without simply ignoring the influence of the exhaust gas on the external environment and living body simply by discharging it outside the test apparatus. In addition, high power batteries and large batteries are required to ensure particularly high safety, but it is difficult to ensure safety.
The present invention was devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a test apparatus capable of performing a safety test of an electric power storage and supply device while enabling treatment of exhaust gas. Another object of the present invention is to provide a secondary battery having a high level of safety with less gas generation at the time of short circuit or destruction.

本発明の発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうための試験装置に排ガスを処理しうる排ガス処理部と、上記排ガスを該排ガス処理部に入る前に一時的に保持する排ガス保持部とを設け、排ガス処理部の処理能力に合わせて排ガスをゆっくりと排ガス処理部に送るようにすることにより、電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を安全に行なうことができるようになることを見出した。また、この安全性試験結果を用いて、より安全性の高い電力供給デバイスが作製できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて成し遂げられたものである。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems, and as a result, an exhaust gas treatment unit capable of treating exhaust gas in a test apparatus for performing a safety test of a power storage and supply device, and the exhaust gas to the exhaust gas treatment By installing an exhaust gas holding unit that temporarily holds before entering the unit, and sending the exhaust gas slowly to the exhaust gas processing unit according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit, the safety test of the power storage and supply device is performed. I found out that I could do it safely. Moreover, it discovered that a power supply device with higher safety | security could be produced using this safety test result. The present invention has been accomplished based on these findings.

即ち、本発明の要旨は、電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうための耐圧性を有するブースと、電力貯蔵供給デバイスから発生する排ガスを処理しうる排ガス処理部と、上記排ガスを、該ブースから該排ガス処理部に、該排ガス処理部の処理能力に応じて送出する排ガス送出部とを備えることを特徴とする、試験装置に存する(請求項1)。これにより、排ガスの処理を可能としながら電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうことができる。また、排ガス処理部の処理能力を超えないように発生した排ガスをブース内に一時的に保持させながら排ガス処理を行なうことができるので、排ガスを確実に無害化することができる。   That is, the gist of the present invention is to provide a booth having a pressure resistance for conducting a safety test of a power storage and supply device, an exhaust gas treatment unit capable of processing exhaust gas generated from the power storage and supply device, and the exhaust gas. The exhaust gas processing unit is provided with an exhaust gas transmission unit that transmits the exhaust gas according to the processing capability of the exhaust gas processing unit (Claim 1). Thereby, the safety test of the power storage and supply device can be performed while enabling the treatment of the exhaust gas. In addition, since the exhaust gas generated so as not to exceed the processing capacity of the exhaust gas processing unit can be temporarily held in the booth, the exhaust gas can be reliably rendered harmless.

このとき、該試験装置において、該ブースは、下記ブース耐圧A以上の耐圧性を有するように構成することが好ましい。これにより、試験の安全性を高めることができる。
特に、該試験装置は、該ブース内を不活性ガスで置換しうる不活性ガス置換部を備えると共に、該ブースが、下記ブース耐圧A以上の耐圧性を有するように構成することが好ましい(請求項2)。これにより、安全性試験を不活性ガス雰囲気下で行なう際に、急激に排ガスが発生したり、ブース内に排ガスを一時的に保持させたりしてもブースが破損等することは無く、試験の安全性を更に向上させることができる。
ブース耐圧A:薬量を、電力貯蔵供給デバイスの加熱時の総発熱量相当のTNT薬量にTNT収率を掛けた値として、ホプキンソンの3乗根則により求められる爆風圧に、安全率を掛けた圧力。
At this time, in the test apparatus, the booth is preferably configured to have a pressure resistance equal to or higher than the following booth pressure resistance A. Thereby, the safety | security of a test can be improved.
In particular, the test apparatus preferably includes an inert gas replacement unit that can replace the interior of the booth with an inert gas, and the booth has a pressure resistance equal to or higher than the following booth breakdown voltage A (claim). Item 2). As a result, when the safety test is performed in an inert gas atmosphere, exhaust gas is not generated suddenly or even if the exhaust gas is temporarily held in the booth, the booth is not damaged. Safety can be further improved.
Booth pressure resistance A: The dose rate is the value obtained by multiplying the TNT dose corresponding to the total calorific value during heating of the power storage and supply device by the TNT yield, and the safety factor to the blast pressure determined by Hopkinson's third root rule. Applied pressure.

また、該試験装置において、該ブースは、下記ブース耐圧B以上の耐圧性を有するように構成することも好ましい。これによっても、試験の安全性を高めることができる。
特に、該試験装置は、該ブース内を空気で置換しうる空気置換部を備えると共に、該ブースが、下記ブース耐圧B以上の耐圧性を有するように構成することが好ましい(請求項3)。これにより、安全性試験を空気雰囲気下で行なう際に、急激に排ガスが発生したり、ブース内に排ガスを一時的に保持させたりしてもブースが破損等することは無く、試験の安全性を更に向上させることができる。
ブース耐圧B=初期圧×(Tb/T0)×安全率
(ただし、初期圧は安全性試験時の排ガス発生前のブース内圧を表わし、Tbは安全性試験時の燃焼火炎温度を表わし、T0は安全性試験時の排ガス発生前のブース内の雰囲気温度を表わす。)
In the test apparatus, the booth is preferably configured to have a pressure resistance equal to or higher than the following booth pressure resistance B. This also increases the safety of the test.
In particular, the test apparatus preferably includes an air replacement unit that can replace the inside of the booth with air, and the booth has a pressure resistance equal to or higher than the following booth pressure resistance B (Claim 3). As a result, when the safety test is performed in an air atmosphere, the exhaust will not be generated suddenly or even if the exhaust is temporarily held in the booth, the booth will not be damaged. Can be further improved.
Booth pressure resistance B = Initial pressure × (Tb / T0) × Safety factor (However, the initial pressure represents the booth internal pressure before exhaust gas generation during the safety test, Tb represents the combustion flame temperature during the safety test, and T0 is (Represents the ambient temperature in the booth before the generation of exhaust gas during the safety test.)

さらに、該試験装置は、該ブース内を8kPa以下に減圧させうる減圧部を備えることが好ましい(請求項4)。これにより、該ブース内のガスを別のガスに置換する際に減圧を行ない、効率的にガスの置換を行なうことができるようになる。また、減圧下での安全性試験を行なうことができるようにすることも可能である。
また、該試験装置は、該ブース内の温度を低下させる冷却部(冷却媒ライン)を備えることが好ましい(請求項5)。これにより、低温下での安全性試験を行なうことが可能となる。
Furthermore, it is preferable that the test apparatus includes a decompression unit capable of decompressing the booth to 8 kPa or less. As a result, when replacing the gas in the booth with another gas, the pressure is reduced and the gas can be replaced efficiently. It is also possible to perform a safety test under reduced pressure.
Moreover, it is preferable that this test apparatus is provided with the cooling part (cooling medium line) which reduces the temperature in this booth (Claim 5). This makes it possible to perform a safety test at low temperatures.

さらに、該試験装置は、上記排ガスを採取する排ガス採取部を備えることが好ましく(請求項6)、また、該排ガス採取部が採取した排ガスを分析する排ガス分析部を備えることが好ましい(請求項7)。これにより、安全性試験において発生する排ガスの組成分析を行なうことができるようになる。
さらに、該試験装置は、電力貯蔵供給デバイスの爆発が生じた場合に、上記爆発の爆風圧を測定する爆風圧センサを備えることが好ましい(請求項8)。
Further, the test apparatus preferably includes an exhaust gas sampling unit that collects the exhaust gas (Claim 6), and preferably includes an exhaust gas analysis unit that analyzes the exhaust gas collected by the exhaust gas sampling unit (Claim). 7). Thereby, composition analysis of the exhaust gas generated in the safety test can be performed.
Furthermore, it is preferable that the test apparatus includes a blast pressure sensor that measures a blast pressure of the explosion when an explosion of the power storage and supply device occurs (claim 8).

また、本発明の別の要旨は、上記試験装置(請求項1〜8)を用いて電力供給デバイスの安全性試験を行ない、該試験結果に基づいて、電力供給デバイスの安全性評価を行なうことを特徴とする、電力供給デバイスの安全性評価方法に存する(請求項9)。
この安全性評価方法における安全性試験は、釘刺し試験、過充電試験、加熱試験、外部短絡試験、落下試験、圧壊試験、過放電試験、熱衝撃試験、振動試験から選ばれるものが好ましい(請求項10)。
Another gist of the present invention is to perform a safety test of a power supply device using the test apparatus (claims 1 to 8), and to evaluate the safety of the power supply device based on the test result. The present invention resides in a method for evaluating the safety of a power supply device (claim 9).
The safety test in this safety evaluation method is preferably selected from a nail penetration test, an overcharge test, a heating test, an external short circuit test, a drop test, a crush test, an overdischarge test, a thermal shock test, and a vibration test. Item 10).

本発明の試験装置によれば、排ガスの処理を可能としながら電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうことができる。また、本発明の電力供給デバイスの安全性評価方法によれば、上記の試験装置を用いて電力供給デバイスの安全性を評価することが可能となる。また、本発明よれば、電池の破壊や内部短絡が起きた際にもガス発生が少なく、より安全性が高い非水系電解液二次電池を提供することができる。   According to the test apparatus of the present invention, it is possible to perform a safety test of an electric power storage and supply device while enabling treatment of exhaust gas. Moreover, according to the safety evaluation method for a power supply device of the present invention, it is possible to evaluate the safety of the power supply device using the test apparatus. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery with less gas generation and higher safety even when the battery is broken or an internal short circuit occurs.

本発明の第1実施形態及び第2実施形態としての試験装置を表わす模式的なブロック図である。It is a typical block diagram showing the testing apparatus as 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. ホプキンソンの3乗根則における換算距離と爆風圧との関係を表わす相関図である。It is a correlation diagram showing the relationship between the conversion distance and the blast pressure in Hopkinson's third root rule.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブース(排ガス保持部)
2 排ガス処理部
3 排ガス送出ライン(排ガス送出部)
4 室内ガス置換ライン(不活性ガス置換部、空気置換部)
5 減圧ライン(減圧部)
6 冷却ライン(冷却部)
7 排ガス採取ライン(排ガス採取部)
11 圧力センサ(爆風圧センサ)
21 フッ素吸着塔
22 水洗塔
23 活性炭処理槽
24 ブロア
25,26,27,31,35,43,52,71 配管
32,42,53,54,74,75 開閉弁
33 切替弁
34,41 ガスボンベ
51,73 真空ポンプ
72 サンプル容器
1 Booth (exhaust gas holding part)
2 Exhaust gas treatment part 3 Exhaust gas delivery line (exhaust gas delivery part)
4 Indoor gas replacement line (inert gas replacement part, air replacement part)
5 Decompression line (decompression unit)
6 Cooling line (cooling part)
7 Exhaust gas collection line (exhaust gas collection part)
11 Pressure sensor (blast pressure sensor)
21 Fluorine adsorption tower 22 Flushing tower 23 Activated carbon treatment tank 24 Blower 25, 26, 27, 31, 35, 43, 52, 71 Piping 32, 42, 53, 54, 74, 75 On-off valve 33 Switching valve 34, 41 Gas cylinder 51 , 73 Vacuum pump 72 Sample container

以下、実施形態を示して本発明について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.

[I.試験装置]
[I−1.第1実施形態]
[I−1−1.電力貯蔵供給デバイス]
電力貯蔵供給デバイスとは、電力を貯蔵又は供給することが可能なデバイスを広く意味する。電力貯蔵供給デバイスの具体例としては、アルカリ電池、リチウム電池等の1次電池、鉛酸電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池を含む二次電池、燃料電池等の発電型電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなどが挙げられる。これらの電力貯蔵供給デバイスは、その安全性試験を行なう場合にしばしば排ガスを排出することがあり、本発明は、この排ガスを処理しつつ安全性試験を行なうようにするものである。
[I. Test equipment]
[I-1. First Embodiment]
[I-1-1. Power storage and supply device]
The power storage and supply device broadly means a device capable of storing or supplying power. Specific examples of the power storage and supply device include primary batteries such as alkaline batteries and lithium batteries, secondary batteries including non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, lithium ion batteries, Examples include power generation batteries such as fuel cells, capacitors such as electrolytic capacitors, and electric double layer capacitors. These power storage and supply devices often emit exhaust gas when the safety test is performed, and the present invention makes it possible to perform the safety test while treating the exhaust gas.

[I−1−2.排ガス]
電力貯蔵供給デバイスから排出される排ガスは、主に、電力貯蔵供給デバイスを構成する材料が反応、分解、或いは単に放出されること等により生じるものである。
その例を挙げると、例えば電力貯蔵供給デバイスの一種であるリチウムイオン電池の場合、電解液に使用している有機溶媒の蒸気、水蒸気、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ化水素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、酸素などが排ガスとして生じうる。また、気体ではないものの、気相に分散するため気体同様に処理すべきものの例として、電解液のミストや、電極、集電体、電池の缶等それぞれの微細な破片及び粉塵、並びに、これらが熱分解した結果発生する固体(粉塵)などが挙げられる。これらは全て、排ガスとして処理すべきことが好ましい。
[I-1-2. Exhaust gas]
The exhaust gas discharged from the power storage and supply device is mainly generated by the reaction, decomposition, or simple release of the material constituting the power storage and supply device.
For example, in the case of a lithium ion battery which is a kind of power storage and supply device, for example, vapor of organic solvent used in the electrolyte, water vapor, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen fluoride, methane, Ethane, ethylene, propane, propylene, oxygen and the like can be generated as exhaust gas. Examples of things that are not gases but should be treated in the same way as gases because they disperse in the gas phase include electrolyte mist, fine fragments and dust of electrodes, current collectors, battery cans, etc. And solids (dust) generated as a result of thermal decomposition of. All of these are preferably treated as exhaust gas.

上記の排ガスは、主として以下のようなメカニズムにより発生しているものと推察される。即ち、電力貯蔵供給デバイスが高温にさらされると、構成部材が熱分解し、その分解熱によりさらに電力貯蔵供給デバイスの温度が上昇する。その結果、熱分解による排ガス発生が加速されていく、いわゆる熱暴走状態となる。この熱暴走状態では急激に熱分解や反応等が進行するため、それに伴う排ガスの発生速度も極めて速い。   It is assumed that the exhaust gas is generated mainly by the following mechanism. That is, when the power storage and supply device is exposed to a high temperature, the component is thermally decomposed, and the temperature of the power storage and supply device is further increased by the decomposition heat. As a result, a so-called thermal runaway state occurs in which exhaust gas generation due to thermal decomposition is accelerated. In this thermal runaway state, pyrolysis, reaction, etc. proceed rapidly, and the accompanying exhaust gas generation rate is extremely fast.

なお、上記のように電力貯蔵供給デバイスが高温にさらされる原因としては、単に電力貯蔵供給デバイスが高温下におかれ全体的に加熱されることのみでなく、例えば、電力貯蔵供給デバイスの内部で短絡が生じ、電力貯蔵供給デバイス自身が有する放電のエネルギーや、電力貯蔵供給デバイスに接続されている充放電器のエネルギーが短絡部に集中して、ジュール熱によって局所的に高温になることなどが挙げられる。   Note that the reason why the power storage and supply device is exposed to a high temperature as described above is not only that the power storage and supply device is heated at a high temperature and heated as a whole, but also, for example, inside the power storage and supply device. A short circuit occurs, and the energy of the discharge that the power storage and supply device itself has and the energy of the charger / discharger connected to the power storage and supply device concentrate on the short circuit part and locally become high temperature due to Joule heat, etc. Can be mentioned.

また、電力貯蔵供給デバイスが電解液を用いている場合、熱によって電解液の気化が発生するため、その気化によっても排ガスは生じることとなる。例えば、リチウム一次電池や電気二重層キャパシタには通常は電解液として有機溶媒が使用されており、この有機溶媒が気化して排ガスとなる。また、例えばニッケル水素電池は電解液として水系溶媒を用いており、この場合、排ガスとして水素が発生する。なお、電解液のような液体を用いた電力貯蔵供給デバイスでは、蒸気圧が温度とともに上昇する。
さらに、電力貯蔵供給デバイスに用いられる電極は、一般に粉末や微小な粒子等を用いて作製される場合が多い。したがって、これらの粉末や粒子等は、熱分解反応時に、電力貯蔵供給デバイスの破損や破裂等にともなって粉末となり、気相に分散して排ガスとなる。
In addition, when the power storage and supply device uses an electrolyte solution, the electrolyte solution is vaporized by heat, so that exhaust gas is also generated by the vaporization. For example, an organic solvent is usually used as an electrolytic solution for a lithium primary battery or an electric double layer capacitor, and the organic solvent is vaporized to become exhaust gas. Further, for example, a nickel metal hydride battery uses an aqueous solvent as an electrolytic solution, and in this case, hydrogen is generated as exhaust gas. In a power storage and supply device using a liquid such as an electrolytic solution, the vapor pressure increases with temperature.
Furthermore, in general, an electrode used for a power storage and supply device is generally manufactured using powder, fine particles, or the like. Therefore, these powders, particles, and the like become powder during breakage or rupture of the power storage and supply device during the thermal decomposition reaction, and are dispersed in the gas phase to become exhaust gas.

特に、電力貯蔵供給デバイスを大型化した場合、その構成部材の使用量も増加し、その比表面積が小さくなって除熱能力が低下して高温になりやすくなる。さらに、電力貯蔵供給デバイスを大型化した場合には電力貯蔵供給デバイス自身が有する電気エネルギーや接続される充電器が大きくなって短絡が生じた場合に集中するエネルギーが大きくなるため、電力貯蔵供給デバイスの種類にかかわらず熱暴走状態になりやすい。したがって、電力貯蔵供給デバイスを大型化すると、上記の排ガスの発生量が大きくなる傾向がある。
本発明の試験装置は、上述したように発生する排ガスの処理を行ないながら安全性試験を行なうことが可能であることを、利点の一つとしている。
In particular, when the power storage and supply device is enlarged, the amount of its constituent members used is also increased, the specific surface area is reduced, the heat removal capability is lowered, and the temperature tends to increase. Furthermore, when the power storage and supply device is enlarged, the electric energy that the power storage and supply device itself has and the energy that is concentrated when the connected charger becomes large and a short circuit occurs increases. Regardless of the type, it is prone to thermal runaway. Therefore, when the power storage and supply device is enlarged, the amount of the generated exhaust gas tends to increase.
One of the advantages of the test apparatus of the present invention is that a safety test can be performed while processing the exhaust gas generated as described above.

[I−1−3.試験]
本発明の試験装置を用いて行なう安全性試験に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、通常は、当該安全性試験によって電力貯蔵供給デバイスから排ガスが発生するような安全性試験を行なうようにすると、排ガスの処理が可能であるという本発明の効果を有効に活用することができるため、好ましい。
[I-1-3. test]
There is no limitation on the safety test performed using the test apparatus of the present invention, and it is optional as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, normally, if the safety test is performed such that exhaust gas is generated from the power storage and supply device by the safety test, the effect of the present invention that the exhaust gas can be treated can be effectively utilized. Therefore, it is preferable.

このような電力貯蔵供給デバイスの安全性試験の具体例を挙げると、例えば、釘刺し試験が挙げられる。釘刺し試験は、油圧プレス機等の押圧手段に釘を取り付け、所定の速度でその釘を動かすことで、固定された試験用の電力貯蔵供給デバイスに釘を刺し込むことにより行なう。釘を刺し込まれることにより、電力貯蔵供給デバイスには内部短絡が発生する。釘刺し試験では、この内部短絡が発生した際の電力貯蔵供給デバイスの電圧、表面温度、電解液の漏れ、発煙、破損の程度などを測定する。   A specific example of the safety test of such a power storage and supply device is, for example, a nail penetration test. The nail penetration test is performed by attaching a nail to a pressing means such as a hydraulic press machine and moving the nail at a predetermined speed to pierce the nail into a fixed test power storage and supply device. By inserting the nail, an internal short circuit occurs in the power storage and supply device. In the nail penetration test, the voltage, surface temperature, electrolyte leakage, smoke generation, and degree of breakage of the power storage and supply device when this internal short circuit occurs are measured.

また、安全性試験の具体例としては、過充電試験も挙げられる。過充電試験では、試験用の電力貯蔵供給デバイスに対して通常の充電容量以上に充電を継続させる。このことによって電力貯蔵供給デバイスに異常な発熱が発生することがある。過充電試験では、この異常な発熱が発生した際の電力貯蔵供給デバイスの電圧、電流、表面温度、電解液の漏れ、発煙、破損の程度などを測定する。なお、過充電試験を行なう際、充電電流や上限電圧などの試験条件は適宜設定することができる。   A specific example of the safety test is an overcharge test. In the overcharge test, the power storage and supply device for the test is continuously charged beyond the normal charge capacity. This may cause abnormal heat generation in the power storage and supply device. In the overcharge test, the voltage, current, surface temperature, electrolyte leakage, smoke generation, breakage, etc. of the power storage and supply device when this abnormal heat generation occurs are measured. In addition, when performing an overcharge test, test conditions, such as a charging current and an upper limit voltage, can be set suitably.

さらに、安全性試験の具体例としては、加熱試験も挙げられる。加熱試験では、試験用の電力貯蔵供給デバイスをオーブンやホットプレート等を用いて高温にさらし、電力貯蔵供給デバイスの全体又は一部を加熱する。加熱試験では、この加熱時の電力貯蔵供給デバイスの電圧、表面温度、電解液の漏れ、発煙、破損の程度などを測定する。
また、それ以外にも、本発明の試験装置を用いて行なうことができる電力貯蔵供給デバイスの安全性試験としては、例えば、外部短絡試験、落下試験、圧壊試験、過放電試験、熱衝撃試験、振動試験なども挙げられる。
Furthermore, a heat test is also mentioned as a specific example of the safety test. In the heating test, a power storage / supply device for testing is exposed to a high temperature using an oven, a hot plate, or the like to heat all or part of the power storage / supply device. In the heating test, the voltage, surface temperature, electrolyte leakage, smoke generation, and degree of breakage of the power storage and supply device during heating are measured.
In addition, as a safety test of a power storage and supply device that can be performed using the test apparatus of the present invention, for example, an external short circuit test, a drop test, a crush test, an overdischarge test, a thermal shock test, Also includes vibration tests.

[I−1−4.試験装置]
図1に、本実施形態の試験装置の概要を模式的に表わすブロック図を示す。この図1に示すように、本実施形態の試験装置は、ブース1と、排ガス処理部2と、排ガス送出部としての排ガス送出ライン3と、室内ガス置換ライン4と、減圧部としての減圧ライン5と、冷却部としての冷却媒ライン6と、排ガス採取部としての排ガス採取ライン7とを備える。なお、図1において、配管内を流れる排ガス並びに冷媒の向きを、矢印で示す。
[I-1-4. Test equipment]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an outline of the test apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the test apparatus of this embodiment includes a booth 1, an exhaust gas treatment unit 2, an exhaust gas delivery line 3 as an exhaust gas delivery unit, an indoor gas replacement line 4, and a decompression line as a decompression unit. 5, a cooling medium line 6 serving as a cooling unit, and an exhaust gas collecting line 7 serving as an exhaust gas collecting unit. In FIG. 1, the direction of the exhaust gas and the refrigerant flowing in the pipe is indicated by arrows.

[I−1−4−1.ブース]
ブース1は、内部に安全性試験を行なう場となる空間を有する容器である。その形状に制限は無く、箱状、円筒状、球状等の任意の形状として形成することができる。さらに、その寸法も内部に設置する安全性試験用の試験機器や試験の対象物である電力貯蔵供給デバイスの寸法に応じて適宜設定することができる。
[I-1-4-1. booth]
The booth 1 is a container having a space for a safety test inside. There is no restriction | limiting in the shape, It can form as arbitrary shapes, such as box shape, cylindrical shape, and spherical shape. Furthermore, the dimensions can also be set as appropriate according to the dimensions of the safety test equipment installed inside and the power storage and supply device that is the test object.

また、ブース1を形成する材料も任意であるが、気密性、耐圧性、耐久性などを考慮すると、金属で形成することが好ましい。特に、安全性試験においては腐食性の強いガス、液体、固体等がブース1内において飛散することが多いため、防錆性の良好な材料で形成すればより好ましい。好適な材料の具体例としては、ステンレス、ハステロイ、インコネル等が挙げられる。さらに、耐食性を付与するためのテフロン(登録商標)等の耐食性の物質をコーティングやライティングして、任意の金属表面に保護層を形成したものでブース1を形成しても好ましい。   Moreover, although the material which forms the booth 1 is also arbitrary, when airtightness, pressure | voltage resistance, durability, etc. are considered, forming with a metal is preferable. In particular, in a safety test, highly corrosive gases, liquids, solids, and the like are often scattered in the booth 1, and therefore, it is more preferable to form the material with a good antirust property. Specific examples of suitable materials include stainless steel, hastelloy, inconel and the like. Further, it is also preferable to form the booth 1 by coating or lighting a corrosion-resistant substance such as Teflon (registered trademark) for imparting corrosion resistance and forming a protective layer on an arbitrary metal surface.

さらに、ブース1の耐圧性を向上させる観点からは、ブース1に対して何らかの補強を施すことも好ましい。例えば、公知の耐圧容器、耐圧ドアなどを任意に用いてブース1を形成し、耐圧性を高めるようにすれば良い。また、ブース1の周囲を鉄筋コンクリート等で補強した補強構造となるように構成することもできる。
また、ブース1は、高い気密性を備えていることが望ましい。具体的には、ブース1内を設計圧まで減圧して30分放置後、ブース1内の変化が無いようにすることが好ましい。これにより、ブース1内に大気が浸入したり、ブース1内の排ガスが外部に漏れ出したりすることを防止できる。
Furthermore, from the viewpoint of improving the pressure resistance of the booth 1, it is also preferable to give some reinforcement to the booth 1. For example, the booth 1 may be formed by arbitrarily using a known pressure vessel, pressure door, or the like so as to increase the pressure resistance. Moreover, it can also comprise so that it may become the reinforcement structure which reinforced the circumference | surroundings of the booth 1 with reinforced concrete etc.
Moreover, it is desirable that the booth 1 has high airtightness. Specifically, it is preferable to reduce the inside of the booth 1 to the design pressure and leave it for 30 minutes, so that there is no change in the booth 1. Thereby, it is possible to prevent the atmosphere from entering the booth 1 or the exhaust gas in the booth 1 from leaking outside.

さらに、ブース1には、内部のブース1に試験機器や試験サンプルを搬入したり上記試験機器のメンテナンスをしたりするためのドアを設けておくと好ましい。ドアの形状は任意であり、例えば、ブース1が箱状であれば、その箱形状の側面のひとつをそのままドアとして形成しても良い。また、ドアの寸法は、ブース1に試験機器等を自由に出し入れできる程度の大きさであれば任意である。通常は、ドアの面積は0.1m以上とするとよい。Furthermore, it is preferable that the booth 1 is provided with a door for carrying test equipment and test samples into the internal booth 1 and maintaining the test equipment. The shape of the door is arbitrary. For example, if the booth 1 is box-shaped, one of the box-shaped side surfaces may be formed as a door as it is. Moreover, the dimension of a door is arbitrary if it is a magnitude | size which is a grade which can take in and out test equipment etc. freely in the booth 1. FIG. Usually, the area of the door is preferably 0.1 m 2 or more.

このドアを通じて、試験機器や試験サンプルの搬入や、メンテナンスなどを行なうことができる。なお、ここでメンテナンスとは、試験機器の検査、ブースの破損等の有無の検査、配線の不具合の検査、配管の不具合の検査、試験機器の交換、試験機器の修理、ブース1内の清掃などのことをいう。   Through this door, it is possible to carry in test equipment and test samples, perform maintenance, and the like. Here, the term “maintenance” refers to inspection of test equipment, inspection of booth damage, inspection of wiring defects, inspection of piping defects, replacement of test equipment, repair of test equipment, cleaning of booth 1, etc. I mean.

また、ドア(以下適宜、「大ドア」)の一部に、さらにドア(以下適宜、「小ドア」という)を設けるようにしてもよい。上述したような大ドアは、通常は重く開閉に難がある。安全性試験時にはブース1内の気密を維持するためにドアの開閉は速やかに行なうことが好ましいが、大ドアが重いと、その開閉に時間がかかる。それに対し、小ドアを設けるようにすれば、小ドアは一般に開閉が大ドアよりも開閉が容易であるため、速やかに開閉を行なうことができ、ブース1内の気密性を損なうことは無い。   Further, a door (hereinafter referred to as “small door” as appropriate) may be provided on a part of the door (hereinafter referred to as “large door” as appropriate). Large doors as described above are usually heavy and difficult to open and close. During the safety test, it is preferable to quickly open and close the door in order to maintain airtightness in the booth 1, but if the large door is heavy, it takes time to open and close. On the other hand, if the small door is provided, the small door is generally easier to open and close than the large door, so that the small door can be opened and closed quickly, and the airtightness in the booth 1 is not impaired.

小ドアの形状は任意であり、四角形、円形など、適当な形状に形成することができる。
また、小ドアの寸法も任意であり、電力貯蔵供給デバイスの大きさや、小ドアを通じてブース1に出し入れする部品類の大きさなどに応じて適切な寸法に設定することができる。例えば、小ドアの面積は、通常、0.04m〜0.1mとするとよい。なお、ブース1に小ドアを設ける場合、通常は、ブース1内部に試験サンプルを出し入れするためには小ドアを用い、ブース1内部に試験機器の出し入れやそのメンテナンスを行なう場合には大ドアを用いることになる。しかし、小ドア及び大ドアの両方の機能を備えた単一のドアをブース1に設けるようにしてもよい。
The shape of the small door is arbitrary, and can be formed in an appropriate shape such as a square or a circle.
The size of the small door is also arbitrary, and can be set to an appropriate size according to the size of the power storage and supply device, the size of the parts to be taken in and out of the booth 1 through the small door, and the like. For example, the area of the small door, normally, or equal to 0.04m 2 ~0.1m 2. When a small door is provided in the booth 1, normally, a small door is used for loading and unloading test samples into the booth 1, and a large door is used for loading and unloading test equipment and maintenance of the test equipment. Will be used. However, a single door having the functions of both a small door and a large door may be provided in the booth 1.

さらに、ブース1内に設けられる試験用の空間は、外部から隔離して気密性を備えることができればその形状及び寸法に制限は無く、試験機材や安全性試験の目的等に応じて任意に設定することができる。例えば、上記の試験用の空間の形状の具体例としては、四角柱状、円柱状、球状などが挙げられる。また、ブース1内の容積も任意であるが、通常は0.5m以上10m以下とする。Furthermore, the test space provided in the booth 1 is not limited in shape and size as long as it can be isolated from the outside and has airtightness, and can be arbitrarily set according to the purpose of the test equipment and safety test. can do. For example, specific examples of the shape of the test space include a quadrangular prism shape, a cylindrical shape, and a spherical shape. Although the volume of the booth 1 is arbitrary, typically to 0.5 m 3 or more 10 m 3 or less.

さらに、ブース1内には、通常、安全性試験に用いる試験機器や配線等が設置される。これらの試験機器や配線等としては、安全性試験の種類に応じて適当な種類の機材を任意に設置することが可能である。通常用いられるものの具体例を挙げると、ヒータ、釘刺し試験用プレス機等の試験機器、並びに、それらを制御するための配線及びそれらに電力を供給するための電源などが挙げられる。なお、ヒータを用いる場合には、−40℃〜+350℃の温度範囲で加熱を行なうことができるものを用いることが好ましい。
また、安全性試験中の内部の様子を観察、録画するために、CCDカメラなどの観察用機器を設置しておくこともある。ただし、この場合、SUS(ステンレス)等で形成した保護ケースなどで観察用機器を保護するようにすることが好ましい。
Furthermore, in the booth 1, test equipment and wiring used for safety tests are usually installed. As these test equipment and wiring, it is possible to arbitrarily install an appropriate type of equipment according to the type of safety test. Specific examples of commonly used ones include test equipment such as a heater and a nail penetration test press, wiring for controlling them, and a power source for supplying power to them. In addition, when using a heater, it is preferable to use what can be heated in the temperature range of -40 degreeC-+350 degreeC.
In addition, an observation device such as a CCD camera may be installed in order to observe and record the internal state during the safety test. However, in this case, it is preferable to protect the observation apparatus with a protective case formed of SUS (stainless steel) or the like.

また、ブース1内には、安全性試験時に使用するセンサ類を設置しておくことが好ましい。センサ類の種類に制限は無く、安全性試験の目的に応じて適切なものを任意に用いることができる。例えば、図1に示すように、ブース1内に圧力センサ(爆風圧センサ)11を設けてもよい。これにより、安全性試験により発生した排ガスの発生量や、安全性試験時に爆発が生じた場合の爆風圧を測定することができる。
圧力センサ11はブース1内の任意の位置に適宜設置することができるが、ここでは、ブース1の内壁に設置したものとして説明する。
Moreover, it is preferable to install sensors used in the safety test in the booth 1. There is no restriction | limiting in the kind of sensors, A suitable thing can be arbitrarily used according to the objective of a safety test. For example, as shown in FIG. 1, a pressure sensor (blast pressure sensor) 11 may be provided in the booth 1. Thereby, the amount of exhaust gas generated by the safety test and the blast pressure when an explosion occurs during the safety test can be measured.
The pressure sensor 11 can be appropriately installed at an arbitrary position in the booth 1, but here, it is assumed that it is installed on the inner wall of the booth 1.

また、圧力センサ11の種類に制限は無く、本発明の効果を損なわない限り任意の圧力センサを用いることができる。ただし、ブース1の内圧の変化、昇圧速度、最高到達圧力などから電力貯蔵供給デバイスの安全性を評価する場合は、通常10Hz以上の高い周波数で(即ち、短い測定間隔で)圧力を測定できる仕様の圧力センサを用いるようにすることが好ましい。
なお、ブース1内の圧力に応じてブース1の壁部、底部、天井部などにひずみが生じる場合には、そのひずみを測定するひずみゲージを設置し、それにより測定されるひずみの大きさから圧力を算出するようにしても良い。
Moreover, there is no restriction | limiting in the kind of pressure sensor 11, As long as the effect of this invention is not impaired, arbitrary pressure sensors can be used. However, when evaluating the safety of a power storage and supply device based on changes in the internal pressure of the booth 1, the pressure increase speed, the maximum ultimate pressure, etc., it is usually possible to measure the pressure at a high frequency of 10 Hz or higher (that is, at a short measurement interval). It is preferable to use a pressure sensor.
In addition, when distortion arises in the wall part, bottom part, ceiling part, etc. of booth 1 according to the pressure in booth 1, the strain gauge which measures the distortion is installed, and the magnitude | size of the strain measured by it The pressure may be calculated.

また、この他用いられるセンサ類の例としては、温度センサが挙げられる。温度センサとしては、安全性試験の種類や目的に応じて、ブース1内の雰囲気温度、電力貯蔵供給デバイスの表面温度や内部温度などを測定できるものなどを適宜用いることができる。特に、温度センサはヒータと共に用いることが多い。
さらに、例えば、釘刺し試験用プレス機を用いる場合は、釘刺し位置や釘刺し深さ等を制御するための位置センサを用いるようにすることが好ましい。
Moreover, a temperature sensor is mentioned as an example of other sensors used. As the temperature sensor, a sensor that can measure the atmospheric temperature in the booth 1, the surface temperature of the power storage and supply device, the internal temperature, and the like can be appropriately used according to the type and purpose of the safety test. In particular, the temperature sensor is often used with a heater.
Furthermore, for example, when using a nail penetration test press, it is preferable to use a position sensor for controlling the nail penetration position, the nail penetration depth, and the like.

また、本発明の試験装置では、安全性試験により電力貯蔵供給デバイスから発生する排ガスを、排ガス処理部2に入る前に一時的に保持するようにする。即ち、通常の排ガス処理部2には処理能力(処理速度)に所定の限界があるが、安全性試験では一般にその処理能力以上の量の排ガスが生じるため、何ら対策を講じない場合は排ガス処理部2で安全性試験により生じた排ガスを処理しきれなくなる虞がある。また、処理能力が十分に大きい排ガス処理部2を用意することも考えられるが、この場合は設備コストが非常に大きくなる。そこで、本実施形態の試験装置では、上記の点を解決するため、排ガス処理部2の排ガス処理能力に応じた速度で排ガスを排ガス処理部2に送出可能な排ガス送出ライン3を設け、送出する前の排ガスを一時的に保持するようにするのである。排ガス処理部2の上流であればどこで排ガスを保持するようにしても良く、例えば排ガス送出部2に排ガス保持用のタンクを設けるようにしてもよいが、通常は、ブース1自体を排ガス保持部として用い、ブース1内で排ガスを一時的に保持するようにする。   In the test apparatus of the present invention, the exhaust gas generated from the power storage and supply device by the safety test is temporarily held before entering the exhaust gas treatment unit 2. That is, the normal exhaust gas treatment unit 2 has a predetermined limit on the processing capacity (processing speed), but in the safety test, an amount of exhaust gas that generally exceeds the processing capacity is generated. There is a possibility that the exhaust gas generated by the safety test in the part 2 cannot be completely processed. Although it is conceivable to prepare the exhaust gas treatment unit 2 having a sufficiently large treatment capacity, in this case, the equipment cost becomes very large. Therefore, in order to solve the above-described points, the test apparatus of the present embodiment is provided with an exhaust gas delivery line 3 that can send exhaust gas to the exhaust gas treatment unit 2 at a speed corresponding to the exhaust gas treatment capability of the exhaust gas treatment unit 2 and sends the exhaust gas. The previous exhaust gas is temporarily held. The exhaust gas may be held anywhere as long as it is upstream of the exhaust gas treatment unit 2. For example, a tank for holding the exhaust gas may be provided in the exhaust gas delivery unit 2. Normally, the booth 1 itself is connected to the exhaust gas holding unit. The exhaust gas is temporarily held in the booth 1.

ここで、ブース1が排ガスを一時的に保持する場合、どれだけの時間保持するかは排ガス処理部2の排ガス処理能力に応じて任意であるが、ブース1から排ガス処理部2に送出される排ガスの量が排ガス処理部2の処理能力を超えないよう、排ガス処理部2の処理能力に応じて保持するようにすることが望ましい。具体的には、通常20分以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上保持できるようにする。   Here, when the booth 1 temporarily holds the exhaust gas, how long the exhaust gas is held is arbitrary according to the exhaust gas treatment capacity of the exhaust gas treatment unit 2, but is sent from the booth 1 to the exhaust gas treatment unit 2. It is desirable to keep the amount of exhaust gas according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2 so that the amount of exhaust gas does not exceed the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2. Specifically, it can be maintained for usually 20 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer.

ところで、ブース1に排ガスを保持させるようにするには、排ガスの保持が可能となるよう、安全性試験の条件に応じた耐圧性をブース1に備えさせるようにすることが望ましい。詳しくは、ブース1が備える耐圧性は、少なくともブース内のガス置換が可能な程度の密閉性を保持し得る耐圧性を有していることが望ましい。安全性試験の条件や種類によっては、大量の排ガスが発生することがあるため、その排ガスを保持するには充分な耐圧性をブース1に備えさせておくことが望ましいためである。この場合、ブース1が備えるべき耐圧は、後述する通り、安全性試験時のブース1内の雰囲気に応じて決定することが好ましく、具体的には、ブース1内の雰囲気が不活性雰囲気である場合と空気雰囲気である場合とは区別するようにすることが好ましい。
本実施形態では、ブース1は排ガスの保持が可能となる程度の耐圧性を有するとともに、ブース1内に圧力センサ11を備えているものとする。また、ブース1が前記のとおり耐圧性を備えるため、本実施形態の試験装置では、ブース1が排ガス保持部として機能しうるようになっている。
By the way, in order to make the booth 1 hold the exhaust gas, it is desirable to provide the booth 1 with pressure resistance according to the conditions of the safety test so that the exhaust gas can be held. Specifically, it is desirable that the pressure resistance of the booth 1 has a pressure resistance that can maintain at least a sealing property that allows gas replacement in the booth. This is because a large amount of exhaust gas may be generated depending on the conditions and types of the safety test, and therefore it is desirable to provide the booth 1 with sufficient pressure resistance to hold the exhaust gas. In this case, as will be described later, the withstand voltage that the booth 1 should have is preferably determined according to the atmosphere in the booth 1 during the safety test. Specifically, the atmosphere in the booth 1 is an inert atmosphere. It is preferable to distinguish between the case and the air atmosphere.
In the present embodiment, it is assumed that the booth 1 has a pressure resistance enough to hold the exhaust gas, and includes a pressure sensor 11 in the booth 1. Moreover, since the booth 1 has pressure resistance as described above, the booth 1 can function as an exhaust gas holding unit in the test apparatus of the present embodiment.

[I−1−4−2.排ガス処理部]
排ガス処理部2は、安全性試験で発生した排ガスに処理(以下適宜、「無害化処理」という)を行ない、系外に放出しても無害な状態にするためのものである。排ガスの無害化処理が可能であれば具体的な構成に制限は無く、生じる排ガスの種類に応じて任意の構成とすることができる。本実施形態では、排ガス処理部2はフッ素吸着塔21、水洗塔22、活性炭処理槽23、ブロア24並びに各部を連結する配管25,26,27から構成されているものとする。
[I-1-4-2. Exhaust gas treatment section]
The exhaust gas treatment unit 2 treats the exhaust gas generated in the safety test (hereinafter referred to as “detoxification treatment” as appropriate) and makes it harmless even if it is discharged out of the system. As long as the detoxification treatment of the exhaust gas is possible, the specific configuration is not limited, and any configuration can be used according to the type of exhaust gas generated. In this embodiment, it is assumed that the exhaust gas treatment unit 2 includes a fluorine adsorption tower 21, a water washing tower 22, an activated carbon treatment tank 23, a blower 24, and pipes 25, 26, and 27 that connect the parts.

フッ素吸着塔21は、フッ化物吸着材が充填された吸着塔であり、このフッ素吸着塔21内を通すことによって排ガス中に含まれるフッ化物をフッ化物吸着材に吸着させて除去できるようになっている。ここで除去されるフッ化物の具体例としては、例えば、フッ化水素等が挙げられる。なお、フッ化物の除去のためには、フッ素吸着塔21に代えて(又は併用して)、水酸化ナトリウム水溶液を洗浄液とするスクラバーを用いることもできる。
また、フッ素吸着塔21を通過した排ガスは、配管25を通って水洗塔22に送出されるようになっている。
The fluorine adsorption tower 21 is an adsorption tower filled with a fluoride adsorbent. By passing through the fluorine adsorption tower 21, the fluoride contained in the exhaust gas can be adsorbed on the fluoride adsorbent and removed. ing. Specific examples of the fluoride removed here include, for example, hydrogen fluoride. In order to remove fluoride, a scrubber using a sodium hydroxide aqueous solution as a cleaning liquid can be used instead of (or in combination with) the fluorine adsorption tower 21.
The exhaust gas that has passed through the fluorine adsorption tower 21 is sent to the water washing tower 22 through the pipe 25.

水洗塔22は排ガスを水洗するもので、この水洗塔22を通すことによって、電極材料粉末等の排ガス中の固相成分を水洗して除去したり、水に容易に溶ける成分などを溶かして除去したりできるようになっている。また、水洗塔22を通過した排ガスは、配管26を通って活性炭処理槽23に送られるようになっている。   The washing tower 22 is for washing the exhaust gas, and by passing through the washing tower 22, the solid phase components in the exhaust gas such as electrode material powder are washed and removed, or the components that are easily dissolved in water are dissolved and removed. You can do it. The exhaust gas that has passed through the water washing tower 22 is sent to the activated carbon treatment tank 23 through the pipe 26.

活性炭処理槽23は、活性炭が充填された容器であり、この活性炭処理槽23を通すことによって有機ガス等を活性炭に吸着させて除去できるようになっている。また、活性炭処理槽23を通過した排ガスは、配管27を通ってブロア24に送られるようになっている。   The activated carbon treatment tank 23 is a container filled with activated carbon, and by passing through the activated carbon treatment tank 23, organic gas or the like can be adsorbed and removed by the activated carbon. The exhaust gas that has passed through the activated carbon treatment tank 23 is sent to the blower 24 through the pipe 27.

ブロア24は、送られてきた排ガスを系外に放出させるためのものである。このブロア24から放出される排ガスは、フッ素吸着塔21、水洗塔22及び活性炭処理槽23で処理されているために系外に放出して問題となる成分を含有しておらず、したがって、安全性試験により発生した排ガスが環境などに害を与えることを抑制することができる。   The blower 24 is for discharging the sent exhaust gas out of the system. The exhaust gas discharged from the blower 24 is processed in the fluorine adsorption tower 21, the water washing tower 22, and the activated carbon treatment tank 23, and therefore does not contain any components that would be discharged out of the system. It can suppress that the exhaust gas generated by the property test is harmful to the environment.

なお、排ガス処理部2の排ガス処理速度に制限は無い。仮に処理速度の限界以上の排ガスが安全性試験において発生したとしても、ブース1を排ガス保持部として用いて排ガスを一時的に保持できるため、排ガス処理部2の処理能力に応じた速度で排ガスを排ガス処理部2に送出することができるからである。   The exhaust gas treatment speed of the exhaust gas treatment unit 2 is not limited. Even if exhaust gas exceeding the limit of the processing speed is generated in the safety test, the exhaust gas can be temporarily held using the booth 1 as the exhaust gas holding unit, so that the exhaust gas is discharged at a speed according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2. This is because it can be sent to the exhaust gas treatment unit 2.

また、無害化処理によって排ガス中の有害物質がどの程度除去されるかについては制限は無いが、排ガス処理部2から系外に排出される排ガス中における有害物質の濃度が、通常5重量%以下、好ましくは2重量%以下、より好ましくは1重量%以下となるようにすることが望ましい。なお、ここで言う有害物質とは、例えば、含フッ素化合物、炭化水素、含リン化合物、粉塵などを指す。   In addition, there is no restriction on how much harmful substances in the exhaust gas are removed by the detoxification treatment, but the concentration of harmful substances in the exhaust gas discharged from the exhaust gas treatment unit 2 to the outside of the system is usually 5% by weight or less. It is desirable that the content be 2% by weight or less, more preferably 1% by weight or less. In addition, the harmful substance said here points out a fluorine-containing compound, hydrocarbon, a phosphorus-containing compound, dust etc., for example.

[I−1−4−3.排ガス送出ライン]
排ガス送出ライン3は、排ガスを、ブース1から排ガス処理部2に、排ガス処理部2の処理能力に応じて送出するためのものである。詳しくは、排ガス処理部2の処理速度の限界を超えないように排ガスの流量を調整しながら、排ガスをブース1から排ガス処理部2に送出するものである。本実施形態では、排ガス処理ライン3は、配管31と開閉弁32とを備えている。
具体的には、ブース1と排ガス処理部2のフッ素吸着塔21とは配管31によって連結されていて、開閉弁32を開ければ両者が連通してブース1内の排ガスをフッ素吸着塔21に送出することができ、開閉弁32を閉めれば上記送出を止めることができるようになっている。
[I-1-4-3-3. Exhaust gas delivery line]
The exhaust gas delivery line 3 is for sending exhaust gas from the booth 1 to the exhaust gas treatment unit 2 according to the processing capability of the exhaust gas treatment unit 2. Specifically, the exhaust gas is sent from the booth 1 to the exhaust gas processing unit 2 while adjusting the flow rate of the exhaust gas so as not to exceed the limit of the processing speed of the exhaust gas processing unit 2. In the present embodiment, the exhaust gas treatment line 3 includes a pipe 31 and an on-off valve 32.
Specifically, the booth 1 and the fluorine adsorption tower 21 of the exhaust gas treatment unit 2 are connected by a pipe 31, and when the on-off valve 32 is opened, both communicate with each other to send the exhaust gas in the booth 1 to the fluorine adsorption tower 21. The above delivery can be stopped by closing the on-off valve 32.

また、ブース1内で排ガスが発生した際には、通常はブース1内は排ガスの発生により排ガス処理部2内よりも高圧となっているために、ブース1内の排ガスはその圧力差によって排ガス処理部2に送出されるようになっている。さらに、配管31はブロア24の吸引されているため、これにより、ブース1内の排ガスはより確実に配管31を通って排ガス処理部2に送られるようになっている。   In addition, when exhaust gas is generated in the booth 1, the booth 1 is usually at a higher pressure than the exhaust gas treatment unit 2 due to the generation of exhaust gas. It is sent to the processing unit 2. Further, since the pipe 31 is sucked by the blower 24, the exhaust gas in the booth 1 is more reliably sent to the exhaust gas treatment unit 2 through the pipe 31.

さらに、このブロア24の吸引を利用して、ブース1内の排ガスがドアから外部へ放出されることを防止することも可能である。即ち、例えばドアの開閉中に開閉弁32を開けておけば、ブロア24の吸引によって配管31内がブース1内よりも負圧となり、したがって配管31がブース1内のガスを吸引するようになるため、ブース1内の圧力は試験装置の外部圧力よりも低くなり、このため、試験装置外部に排ガス等のブース1内のガスが漏れ出すことを抑制することができる。   Furthermore, it is possible to prevent the exhaust gas in the booth 1 from being discharged from the door to the outside by using the suction of the blower 24. That is, for example, if the on-off valve 32 is opened during opening and closing of the door, the suction of the blower 24 causes the inside of the pipe 31 to have a negative pressure than the inside of the booth 1, and thus the pipe 31 sucks the gas in the booth 1. Therefore, the pressure in the booth 1 becomes lower than the external pressure of the test apparatus, and therefore, it is possible to prevent the gas in the booth 1 such as exhaust gas from leaking out of the test apparatus.

また、排ガス送出ライン3には、排ガス処理部2の処理能力に応じて送出する排ガスの流量を調整する流量調整手段を設け、排ガス処理部2の排ガス処理速度の限界値を超える流入速度で排ガスが排ガス処理部2に流入しないようにしておく。どのようにして調整を行なうかは任意であるが、例えば、しぼりを設けるようにすることが好ましい。具体例としては、配管31の内径を所定値以下とし、排ガス処理部2の処理能力に応じた流量の排ガスだけを流通させられるようにして、配管31自体をしぼりとして機能させることができる。これにより、排ガス処理部2に流入する排ガスの流入速度は、排ガス処理部2の排ガス処理速度の限界を超えないように保たれるので、排ガス処理部2で処理しきれない排ガスが無害化されずに系外に放出されることを防止することができる。   Further, the exhaust gas delivery line 3 is provided with a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the exhaust gas to be delivered according to the processing capacity of the exhaust gas treatment unit 2, and the exhaust gas at an inflow rate exceeding the limit value of the exhaust gas treatment rate of the exhaust gas treatment unit 2. Is prevented from flowing into the exhaust gas treatment unit 2. Although how to adjust is arbitrary, it is preferable to provide a squeeze, for example. As a specific example, the pipe 31 itself can be made to function as a squeeze by setting the inner diameter of the pipe 31 to be equal to or less than a predetermined value and allowing only an exhaust gas having a flow rate corresponding to the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2 to flow. As a result, the inflow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust gas treatment unit 2 is maintained so as not to exceed the limit of the exhaust gas treatment rate of the exhaust gas treatment unit 2, so that exhaust gas that cannot be processed by the exhaust gas treatment unit 2 is rendered harmless. Without being released outside the system.

また、例えば、排ガスの流量調整の方法としては、配管31の径を調整する以外にも、絞り弁を設けるようにしてもよい。この際にも、絞り弁の絞り程度は任意であるが、絞り弁の流量調整機能により、排ガスの流量が排ガス処理部2の排ガス処理速度の範囲内に収まるようにすることが好ましい。これによっても、排ガス流量が排ガス処理部2の処理能力の限界を確実に超えないようにすることができる。   For example, as a method for adjusting the flow rate of the exhaust gas, a throttle valve may be provided in addition to adjusting the diameter of the pipe 31. In this case as well, the degree of throttling of the throttle valve is arbitrary, but it is preferable that the flow rate of the exhaust gas be within the range of the exhaust gas processing speed of the exhaust gas processing unit 2 by the flow rate adjusting function of the throttle valve. This also ensures that the exhaust gas flow rate does not exceed the limit of the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2.

さらに、排ガス送出部3が単位時間に排ガス処理部2に送出する排ガスの量は、排ガス処理部2の処理能力を超えない限り任意である。ただし、確実に排ガスの無害化処理を行なう観点からは、排ガス処理部2の処理速度の限界値に対して、通常90%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは50%以下の排ガスが排ガス処理2に流入するよう、排ガスの流量調整を行なうようにすることが望ましい。
また、配管31内に排ガスの流量を検出する流量センサと安全弁とを設け、流量センサで上記範囲を超える排ガス流量を検出した場合に安全弁が閉まったり流路を絞ったりするように構成することも好ましい。
Furthermore, the amount of the exhaust gas that the exhaust gas sending unit 3 sends to the exhaust gas processing unit 2 per unit time is arbitrary as long as the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2 is not exceeded. However, from the viewpoint of surely detoxifying the exhaust gas, the exhaust gas is usually 90% or less, preferably 80% or less, more preferably 50% or less with respect to the limit value of the processing speed of the exhaust gas treatment unit 2. It is desirable to adjust the flow rate of the exhaust gas so as to flow into the treatment 2.
In addition, a flow sensor and a safety valve that detect the flow rate of the exhaust gas are provided in the pipe 31, and when the exhaust gas flow rate exceeding the above range is detected by the flow sensor, the safety valve may be closed or the flow path may be throttled. preferable.

また、試験時の安全性を更に高めるため、何らかの流量制御手段を設けるようにしても良い。例えば、排ガス送出ライン3に所定の時間毎に開閉を繰り返す開閉弁を設け、その開閉弁が開いている時間と閉まっている時間との比率を調整することにより排ガスの流量制御を行なうようにしてもよい。
さらに、排ガス送出ライン3を流通する排ガスの流量を検出する流量センサと、この流量センサが検知する排ガスの流量が特定値以上となった場合には開度をしぼる絞り弁とを設け、これにより排ガスの流量制御を行なうようにしてもよい。この際、上記特定値を排ガス処理部2の排ガス処理速度の限界値以下にしておけば、排ガス処理部2に対する排ガスの流入速度が上記限界値を超えることを防止できる。
Further, some flow control means may be provided in order to further enhance the safety during the test. For example, the exhaust gas delivery line 3 is provided with an open / close valve that repeatedly opens and closes every predetermined time, and the flow rate control of the exhaust gas is performed by adjusting the ratio between the open time and the open time of the open / close valve. Also good.
Furthermore, a flow rate sensor for detecting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust gas delivery line 3 and a throttle valve for reducing the opening when the flow rate of the exhaust gas detected by the flow rate sensor exceeds a specific value are provided. You may make it perform the flow control of waste gas. At this time, if the specific value is set to be equal to or less than the limit value of the exhaust gas treatment rate of the exhaust gas treatment unit 2, the inflow rate of the exhaust gas to the exhaust gas treatment unit 2 can be prevented from exceeding the limit value.

このように排ガス送出ライン3で排ガスの流量を調整するようにすることによって、排ガス送出部3により送出される前の排ガスはブース1内に保持されることになる。しかしこの場合でも、上述したようにブース1が充分な耐圧性を備えているために、排ガス処理部2に送出される前の排ガスを一時的に保持してもブース1が破損したりする虞は無い。
なお、本実施形態では、排ガス処理部2の排ガス処理能力に応じた内径を有する配管31を用いて排ガス送出ライン3を形成しているものとする。さらに、本実施形態においては、上記開閉弁32が絞り量(バルブ開度)を調整できる絞り弁としても機能するようになっていて、この開閉弁32の絞り量を調整することによっても、排ガス処理部2に流入する排ガスの流入速度を調整できるようになっているものとする。ただし、配管31と開閉弁32のいずれか一方のみによっても排ガスの流量制御は可能である。
By adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust gas delivery line 3 in this way, the exhaust gas before being sent out by the exhaust gas sending unit 3 is held in the booth 1. However, even in this case, since the booth 1 has sufficient pressure resistance as described above, the booth 1 may be damaged even if the exhaust gas before being sent to the exhaust gas treatment unit 2 is temporarily held. There is no.
In the present embodiment, it is assumed that the exhaust gas delivery line 3 is formed using a pipe 31 having an inner diameter corresponding to the exhaust gas treatment capacity of the exhaust gas treatment unit 2. Further, in the present embodiment, the on-off valve 32 functions as a throttle valve capable of adjusting the throttle amount (valve opening degree), and exhaust gas can also be adjusted by adjusting the throttle amount of the on-off valve 32. It is assumed that the inflow speed of the exhaust gas flowing into the processing unit 2 can be adjusted. However, the flow rate of the exhaust gas can be controlled by only one of the pipe 31 and the on-off valve 32.

さらに、本実施形態では、配管31の排ガス処理部2の直前部分には切替弁33が設けられ、この切替弁33を切り替えることによって、ブース1及び排ガス処理部2を接続する流路と、ガスボンベ34及び排ガス処理部2を接続して排ガス処理部2に不活性ガスを供給する流路とを切り替えることができるようになっている。
具体的には、切替弁33には窒素ガス等の不活性ガスが貯蔵されたガスボンベ34が配管35によって接続されている。したがって、切替弁33を切り替えてガスボンベ34から排ガス処理部2に不活性ガスを供給することにより、排ガス処理部2の系内に存在する酸素を追い出して、排ガスを導入した際に排ガス処理部2内の酸素濃度が爆発範囲に入らないようなっている。
Furthermore, in the present embodiment, a switching valve 33 is provided immediately before the exhaust gas treatment unit 2 of the pipe 31, and by switching the switching valve 33, a flow path connecting the booth 1 and the exhaust gas treatment unit 2, and a gas cylinder 34 and the exhaust gas treatment unit 2 can be connected to switch the flow path for supplying the inert gas to the exhaust gas treatment unit 2.
Specifically, a gas cylinder 34 in which an inert gas such as nitrogen gas is stored is connected to the switching valve 33 by a pipe 35. Therefore, by switching the switching valve 33 and supplying the inert gas from the gas cylinder 34 to the exhaust gas treatment unit 2, oxygen present in the system of the exhaust gas treatment unit 2 is expelled and the exhaust gas treatment unit 2 is introduced when the exhaust gas is introduced. The oxygen concentration inside does not enter the explosion range.

[I−1−4−4.室内ガス置換ライン]
室内ガス置換ライン4は、ブース1内を不活性ガスで置換するためのものである。ここでは、室内ガス置換ライン4は、不活性ガスを貯蔵したガスボンベ41が、開閉弁42を備えた配管43によってブース1に接続されることにより構成されている。これにより、開閉弁42を開けるとガスボンベ41内の不活性ガスがブース1に送出され、ブース1内の雰囲気を不活性ガスで置換することが可能になっている。即ち、本実施形態の不活性ガス置換ライン4は、不活性ガス置換部として機能するようになっている。
[I-1-4-4. Indoor gas replacement line]
The indoor gas replacement line 4 is for replacing the interior of the booth 1 with an inert gas. Here, the indoor gas replacement line 4 is configured by connecting a gas cylinder 41 storing an inert gas to the booth 1 through a pipe 43 having an on-off valve 42. Thereby, when the on-off valve 42 is opened, the inert gas in the gas cylinder 41 is sent to the booth 1, and the atmosphere in the booth 1 can be replaced with the inert gas. That is, the inert gas replacement line 4 of the present embodiment functions as an inert gas replacement unit.

不活性ガスとしては、排ガスとの反応性が小さい種類の気体を任意に用いることができる。具体例としては、アルゴン、ヘリウム等の希ガスや、窒素などが挙げられる。特に、電力貯蔵供給デバイスとして組成にリチウムを含有するものを用いる場合、リチウムは窒素と反応する虞があるため、不活性ガスとしては希ガスを用いることが好ましい。なお、これらの不活性ガスは1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As the inert gas, any kind of gas having low reactivity with exhaust gas can be used. Specific examples include noble gases such as argon and helium, nitrogen, and the like. In particular, when a power storage / supply device containing lithium is used in the composition, it is preferable to use a rare gas as the inert gas because lithium may react with nitrogen. In addition, these inert gas may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

ここで、ブース1内を不活性ガスに置換するのは、電力貯蔵供給デバイスから放出される排ガスがブース1内の空気中の酸素等によって燃焼または爆発し、それにより、排ガスの組成分析ができなくなったり、ブース1の内圧がブース1の耐圧以上の圧力となってブース1が破壊されたりすることを防止するためである。したがって、ブース1内の不活性ガスによる置換を行なうのは、排ガスの組成を分析したい場合などに行なうようにすることが好ましい。
本実施形態では、不活性ガスとして希ガスを用いるようにして室内ガス置換ライン4を構成しているものとする。
Here, the inside of the booth 1 is replaced with an inert gas because the exhaust gas discharged from the power storage and supply device burns or explodes due to oxygen in the air in the booth 1, thereby enabling composition analysis of the exhaust gas. This is to prevent the booth 1 from being lost or being destroyed due to the internal pressure of the booth 1 exceeding the pressure of the booth 1. Therefore, the replacement with the inert gas in the booth 1 is preferably performed when it is desired to analyze the composition of the exhaust gas.
In the present embodiment, it is assumed that the indoor gas replacement line 4 is configured such that a rare gas is used as the inert gas.

[I−1−4−5.減圧ライン]
減圧ライン5は、ブース1内を減圧させるためのものであり、真空ポンプ51と、真空ポンプ51をブース1及び排ガス送出ライン3に接続する配管52と、配管52の真空ポンプ51の前後(即ち、上流及び下流)にそれぞれ設けられた開閉弁53,54とを備えている。したがって、開閉弁53,54を開けることにより、ブース1と真空ポンプ51とが連通してブース1内が減圧され、また、ブース1から真空ポンプ51へと引かれたガスは排ガス送出ライン3を通って排ガス処理部2へ送られるようになっている。
[I-1-4-5. Pressure reduction line]
The depressurization line 5 is for depressurizing the inside of the booth 1, and includes a vacuum pump 51, a pipe 52 connecting the vacuum pump 51 to the booth 1 and the exhaust gas delivery line 3, and before and after the vacuum pump 51 of the pipe 52 (that is, , Upstream and downstream) on / off valves 53 and 54, respectively. Therefore, by opening the on-off valves 53 and 54, the booth 1 and the vacuum pump 51 communicate with each other to depressurize the inside of the booth 1, and the gas drawn from the booth 1 to the vacuum pump 51 passes through the exhaust gas delivery line 3. The exhaust gas is sent to the exhaust gas treatment unit 2.

ここで、ブース1内の減圧を行なうようにするのは、ブース1内の雰囲気を室内ガス置換ライン4によって置換する際に、ブース1内を減圧した状態でガスボンベ41から不活性ガスを供給するようにすることで、効率的に置換を行なうことができるようにするためである。また、ブース1内の雰囲気の置換時にブース1内に仮に排ガスが残留していたとしても、上記のようにブース1内を減圧しておけば、ブース1内の排ガス濃度を薄めることができるので、仮に大気と排ガスとが混合した場合であっても排ガス濃度が爆発範囲に入ることを抑制することができる。   Here, the decompression in the booth 1 is performed because the inert gas is supplied from the gas cylinder 41 in a state where the inside of the booth 1 is decompressed when the atmosphere in the booth 1 is replaced by the indoor gas replacement line 4. By doing so, the replacement can be performed efficiently. Further, even if exhaust gas remains in the booth 1 when the atmosphere in the booth 1 is replaced, the exhaust gas concentration in the booth 1 can be reduced by reducing the pressure in the booth 1 as described above. Even if the atmosphere and the exhaust gas are mixed, it is possible to suppress the exhaust gas concentration from entering the explosion range.

また、減圧ライン5により、フッ化物を含む有害ガスや蒸気等を効果的に処理するために排気量を制御することができる。即ち、真空ポンプ51の出力や、開閉弁53,54の開度を調整することにより、真空ポンプ51を用いて、排ガス処理部2に送る排ガスの送出量をコントロールすることができる。
さらに、減圧ライン5を設けたことにより、減圧下での安全性試験を可能とすることも可能である。
なお、減圧ライン5はブース1内を減圧する他、減圧ライン5を通じてブース1内の排ガスを排ガス処理部2に送出するために用いることも可能である。
In addition, the amount of exhaust can be controlled by the decompression line 5 in order to effectively treat harmful gases and vapors containing fluoride. That is, by adjusting the output of the vacuum pump 51 and the opening degree of the on-off valves 53 and 54, the amount of exhaust gas sent to the exhaust gas treatment unit 2 can be controlled using the vacuum pump 51.
Furthermore, by providing the decompression line 5, it is possible to enable a safety test under reduced pressure.
Note that the decompression line 5 can be used not only to decompress the inside of the booth 1 but also to send the exhaust gas in the booth 1 to the exhaust gas treatment unit 2 through the decompression line 5.

さらに、減圧ライン5を用いてブース1内を減圧する場合、試験装置の外部圧力(通常は大気圧)よりも減圧することが可能であればどの程度減圧できるかは任意であるが、通常8kPa以下まで減圧できるようにすることが好ましい。
本実施形態でも、減圧ライン5を用いてブース1内の圧力を8kPa以下まで減圧できるようになっているとする。
Further, when the inside of the booth 1 is decompressed using the decompression line 5, the amount of decompression can be arbitrarily determined as long as the decompression can be performed more than the external pressure (usually atmospheric pressure) of the test apparatus. It is preferable that the pressure can be reduced to the following.
Also in this embodiment, it is assumed that the pressure in the booth 1 can be reduced to 8 kPa or less using the pressure reducing line 5.

[I−1−4−6.冷却媒ライン]
試験装置には、ブース1内の温度を調整するため、温度調整手段を設けることが好ましい。通常、電力貯蔵供給デバイスの安全性試験においては試験機器としてヒータを用いることが多いため、温度調整を行なおうとする場合、ヒータによって上昇した温度を強制的に低下させるための冷却手段を設けるようにすればよい。本実施形態においては、ブース1に冷却媒ライン6を設け、これにより、ブース1内の温度調整ができるようになっている。
[I-1-4-6. Coolant line]
In order to adjust the temperature in the booth 1, the test apparatus is preferably provided with temperature adjusting means. Usually, a heater is often used as a test equipment in a safety test of a power storage and supply device. Therefore, when temperature adjustment is to be performed, a cooling means for forcibly lowering the temperature raised by the heater should be provided. You can do it. In the present embodiment, a cooling medium line 6 is provided in the booth 1 so that the temperature in the booth 1 can be adjusted.

冷却媒ライン6は、内部に冷媒が流通する配管であり、この冷却媒ライン6内を低温の冷媒が流通することで、ブース1内の温度を低下させることができるようになっている。なお、冷媒に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができる。   The cooling medium line 6 is a pipe through which a refrigerant flows. The low temperature refrigerant flows through the cooling medium line 6 so that the temperature in the booth 1 can be lowered. In addition, there is no restriction | limiting in a refrigerant | coolant, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, arbitrary things can be used.

また、ブース1の雰囲気温度を下げるだけでなく、ブース1内の所定の位置を冷却するようにしても良い。例えば、ブース1内の電力貯蔵供給デバイスを設置する箱や台を冷却しようとする場合には、その箱や台を冷却できるように冷却媒ライン6を設け、その箱内や台上に電力貯蔵供給デバイスを設置して安全性試験を行なうようにすることも可能である。
本実施形態では、冷却媒ライン6はブース1内の雰囲気温度を低下させるように設けられているものとする。
In addition to lowering the atmospheric temperature of the booth 1, a predetermined position in the booth 1 may be cooled. For example, when cooling a box or a base in which an electric power storage and supply device in the booth 1 is installed, a cooling medium line 6 is provided so that the box or the base can be cooled, and the electric power is stored in the box or the base. It is also possible to install a supply device and perform a safety test.
In the present embodiment, it is assumed that the coolant line 6 is provided so as to lower the ambient temperature in the booth 1.

[I−1−4−7.排ガス採取ライン]
排ガス採取ライン7は、安全性試験により発生した排ガスを採取するためのものである。この排ガス採取ライン7で、排ガス処理部2で処理される以前に排ガスを採取し、別途採取した排ガスを分析することにより、電力貯蔵供給デバイスに対する詳しい分析が可能となる。
[I-1-4-7. Exhaust gas collection line]
The exhaust gas collection line 7 is for collecting the exhaust gas generated by the safety test. The exhaust gas collection line 7 collects the exhaust gas before being processed by the exhaust gas processing unit 2 and analyzes the separately collected exhaust gas, thereby enabling detailed analysis of the power storage and supply device.

本実施形態では、排ガス採取ライン7は排ガス送出ライン3から分岐した配管71を備えていて、この配管71には、排ガスを採取するためのサンプル容器72と、排ガスを排ガス送出ライン3から抜き出すための真空ポンプ73と、サンプル容器72の前後にそれぞれ設けられた開閉弁74,75とが設けられている。なお、サンプル容器72は配管71に着脱可能となっている。したがって、排ガスの採取時には、まず、サンプル容器72の上流の開閉弁74を閉め、下流の開閉弁75を開けて真空ポンプ73を稼動させてサンプル容器72内を減圧する。次いで、下流の開閉弁75を閉め、上流の開閉弁74を開けてサンプル容器72内に排ガス送出ライン3から排ガスを取り込む。これを1回又は2回以上繰り返してサンプル容器72内を排ガスで充たすことにより、サンプル容器72内に排ガスを採取できるようになっている。   In the present embodiment, the exhaust gas collection line 7 includes a pipe 71 branched from the exhaust gas delivery line 3, and in this pipe 71, a sample container 72 for collecting exhaust gas and an exhaust gas to be extracted from the exhaust gas delivery line 3. Vacuum pump 73 and on-off valves 74 and 75 provided before and after the sample container 72, respectively. The sample container 72 can be attached to and detached from the pipe 71. Therefore, when collecting the exhaust gas, first, the on-off valve 74 upstream of the sample container 72 is closed, the downstream on-off valve 75 is opened, and the vacuum pump 73 is operated to decompress the sample container 72. Next, the downstream on-off valve 75 is closed, the upstream on-off valve 74 is opened, and the exhaust gas is taken into the sample container 72 from the exhaust gas delivery line 3. By repeating this once or twice or more to fill the sample container 72 with the exhaust gas, the exhaust gas can be collected in the sample container 72.

このようにして採取された排ガスは、組成分析、毒性試験、燃焼性試験などの分析を適宜行なわれることになる。分析の方法及び使用する分析装置に制限は無く、安全性試験の目的に応じて任意に分析を行なうようにすればよい。
分析装置の例を挙げると、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、イオンクロマトグラフなどのガス組成分析用装置、ISO−10156−1996に記載の燃焼試験用装置などが挙げられる。なお、前記の燃焼試験用装置は、燃焼筒内に充満させた可燃性ガスと空気との混合気に対し、電極で火花をスパークさせ、火炎の伝播を確認する分析方法である。
The exhaust gas thus collected is subjected to analysis such as composition analysis, toxicity test, and flammability test as appropriate. There is no limitation on the method of analysis and the analysis apparatus to be used, and the analysis may be arbitrarily performed according to the purpose of the safety test.
Examples of analyzers include gas composition analyzers such as gas chromatographs, liquid chromatographs, ion chromatographs, and combustion test apparatuses described in ISO-10156-1996. In addition, the said apparatus for a combustion test is an analysis method which sparks with an electrode with respect to the mixture of the combustible gas and air with which the inside of the combustion cylinder was filled, and confirms flame propagation.

[I−1−5.使用方法]
本実施形態の試験装置は以上のように構成されているので、上記の試験装置を使用する場合、まず、ブース1内に安全性試験の対象である電力貯蔵供給デバイスを設置する。なお、当初は、開閉弁32,42,53,54,74,75は閉められていて、また、切替弁33はブース1内と排ガス処理部2とを連通させているものとする。
[I-1-5. how to use]
Since the test apparatus of the present embodiment is configured as described above, when using the above-described test apparatus, first, the power storage and supply device that is the subject of the safety test is installed in the booth 1. Initially, the on-off valves 32, 42, 53, 54, 74, and 75 are closed, and the switching valve 33 communicates the booth 1 with the exhaust gas treatment unit 2.

電力貯蔵供給デバイスの設置後、ブース1のドアを閉めて、減圧ライン5によりブース1内を減圧する。具体的には、開閉弁53,54を開き、真空ポンプ51を稼動させてブース1内を減圧する。通常は、ブース1内の圧力が20kPaとなるように減圧すればよい。また、ブース1内の圧力は圧力センサ11で検出するようにすれば良い。これにより、ブース1内が減圧される。   After installing the power storage and supply device, the door of the booth 1 is closed and the inside of the booth 1 is decompressed by the decompression line 5. Specifically, the on-off valves 53 and 54 are opened and the vacuum pump 51 is operated to depressurize the booth 1. Usually, the pressure in the booth 1 may be reduced so as to be 20 kPa. Further, the pressure in the booth 1 may be detected by the pressure sensor 11. Thereby, the inside of booth 1 is decompressed.

減圧後、減圧ライン5によるブース1内の減圧を停止し、室内ガス供給ライン4からブース1内の雰囲気を置換する。具体的には、開閉弁53,54を閉め、開閉弁42を開けてガスボンベ41内の不活性ガスをブース1内に供給して、ブース1内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。この際、安全性試験に適当な圧力となるように圧力センサ11でブース1内の圧力を検出しながらガスボンベ41からのガス供給量を調整するようにすることが好ましい。これによりブース1内の雰囲気が不活性ガスで置換される。   After decompression, decompression in the booth 1 by the decompression line 5 is stopped, and the atmosphere in the booth 1 is replaced from the indoor gas supply line 4. Specifically, the on-off valves 53 and 54 are closed, the on-off valve 42 is opened, and the inert gas in the gas cylinder 41 is supplied into the booth 1 to make the atmosphere in the booth 1 an inert gas atmosphere. At this time, it is preferable to adjust the gas supply amount from the gas cylinder 41 while detecting the pressure in the booth 1 with the pressure sensor 11 so that the pressure is appropriate for the safety test. Thereby, the atmosphere in the booth 1 is replaced with the inert gas.

なお、ブース1内での排ガスの爆発を抑制するだけであれば上記のブース1内の減圧及び雰囲気置換は1回行なえば十分であるが、排ガスの組成を正確に測定したい場合などには上記のブース1内の減圧及び雰囲気置換を通常2回以上、好ましくは6回以上行なうようにすればよい。これにより、ブース1内の酸素濃度を充分に低く(例えば、50ppm以下に)することができ、排ガスが雰囲気ガスと反応をすることによって排ガスの組成が変化することを防止できる。また、電力貯蔵供給デバイスの外部で排ガスが燃焼や爆発をすると、電力貯蔵供給デバイス内部で発生した熱量の検出が良好に行えなくなり安全性試験を精密に行なえなくなる虞もあるが、排ガスの燃焼や爆発を抑制することにより、上記の虞を無くすことができる。   If the explosion of the exhaust gas in the booth 1 is only to be suppressed, it is sufficient to perform the decompression and atmosphere replacement in the booth 1 only once. However, when it is desired to accurately measure the composition of the exhaust gas, The decompression and atmosphere replacement in the booth 1 are usually performed twice or more, preferably six times or more. Thereby, the oxygen concentration in the booth 1 can be made sufficiently low (for example, 50 ppm or less), and the composition of the exhaust gas can be prevented from changing due to the reaction of the exhaust gas with the atmospheric gas. Also, if the exhaust gas burns or explodes outside the power storage and supply device, the amount of heat generated inside the power storage and supply device may not be detected well, and safety tests may not be performed accurately. By suppressing the explosion, the above-mentioned fear can be eliminated.

さらに、ブース1内の雰囲気を置換した後に、切替弁33を切り替えて、上述したようにガスボンベ34から排ガス処理部2に不活性ガスを供給し、排ガス処理部2の系内に存在する酸素を追い出しておく。
また、冷却媒ライン6やブース1内のヒータ(図示省略)を用いてブース1内の温度を調整しておく。調整後、冷却媒ライン6やヒータによる温度調整は停止させる。
Further, after replacing the atmosphere in the booth 1, the switching valve 33 is switched to supply the inert gas from the gas cylinder 34 to the exhaust gas treatment unit 2 as described above, and the oxygen present in the system of the exhaust gas treatment unit 2 is changed. Evict it.
Moreover, the temperature in the booth 1 is adjusted using the cooling medium line 6 and the heater (not shown) in the booth 1. After the adjustment, the temperature adjustment by the coolant line 6 or the heater is stopped.

以上の準備ができた後、開閉弁32,42,53,74を閉めてブース1を密閉した状態で、ブース1内で釘刺し試験などの安全性試験を行ない、ブース1内の試験機器やセンサ類を用いて、必要なデータの測定を行なう。この際、安全性試験により電力貯蔵供給デバイスから排ガスが発生する。しかし、本実施形態の試験装置では、ブース1が充分な気密性及び耐圧性を有しているため、生じた排ガスはブース1内に保持され、系外に放出されることは無い。なお、圧力センサ11で排ガスが発生した際の爆風圧を検知し、これも分析に用いることができる。   After the above preparations are completed, a safety test such as a nail penetration test is performed in the booth 1 with the on-off valves 32, 42, 53, 74 closed and the booth 1 sealed, and the test equipment in the booth 1 The necessary data is measured using sensors. At this time, exhaust gas is generated from the power storage and supply device by a safety test. However, in the test apparatus of this embodiment, since the booth 1 has sufficient airtightness and pressure resistance, the generated exhaust gas is held in the booth 1 and is not released out of the system. The pressure sensor 11 detects the blast pressure when exhaust gas is generated, and this can also be used for analysis.

排ガスの発生後、排ガス採取ライン7により、排ガスの採取を行なう。具体的には、上述したように開閉弁74,75を交互に開閉してサンプル容器72内を減圧し、このサンプル容器72内に排ガスを採取する。採取された排ガスは、サンプル容器72を取り外して分析機器等でその内部の排ガスを分析することができる。なお、排ガスの採取後、開閉弁74,75は閉める。   After the exhaust gas is generated, the exhaust gas is collected by the exhaust gas collection line 7. Specifically, as described above, the open / close valves 74 and 75 are alternately opened and closed to depressurize the sample container 72, and the exhaust gas is collected in the sample container 72. The sampled gas 72 can be removed from the collected exhaust gas, and the internal exhaust gas can be analyzed with an analytical instrument or the like. After the exhaust gas is collected, the on-off valves 74 and 75 are closed.

排ガスの採取後、バルブ開度を調整しながら開閉弁32を開き、また、切替弁33をブース1と排ガス処理部2とを連通させるように切り替えて、ブース1内の排ガスを排ガス処理部2に送出する。この際、排ガス送出ライン3が排ガス処理部2の処理能力に応じて送出する排ガスの流量を調整できるよう、配管31が上記のようにいわばしぼりとして機能するように形成され、さらに、開閉弁32が絞り弁としても機能するようになっているので、ブース1内に排ガスを一時的に保持することができ、したがって、排ガス処理部2に流入した排ガスは確実に無害化処理を施されることになる。具体的には、フッ素吸着塔21、水洗塔22及び活性炭処理槽23それぞれの処理能力を超えない範囲の量の排ガスが排ガス処理部2に送られ、フッ素吸着塔21、水洗塔22及び活性炭処理槽23で順に処理をされ、無害化される。そして、無害化された排ガスはブロア24から系外に放出される。
以上のようにして、本実施形態の試験装置を用いた安全性試験が行なわれる。
After collecting the exhaust gas, the on-off valve 32 is opened while adjusting the valve opening, and the switching valve 33 is switched so that the booth 1 and the exhaust gas treatment unit 2 communicate with each other. To send. At this time, the pipe 31 is formed so as to function as a so-called squeeze, as described above, so that the flow rate of the exhaust gas sent from the exhaust gas delivery line 3 can be adjusted according to the processing capacity of the exhaust gas treatment unit 2. Since the exhaust gas also functions as a throttle valve, the exhaust gas can be temporarily held in the booth 1, so that the exhaust gas flowing into the exhaust gas treatment unit 2 is surely subjected to the detoxification process. become. Specifically, an amount of exhaust gas in a range not exceeding the treatment capacity of each of the fluorine adsorption tower 21, the water washing tower 22 and the activated carbon treatment tank 23 is sent to the exhaust gas treatment unit 2, and the fluorine adsorption tower 21, the water washing tower 22 and the activated carbon treatment are treated. Processing is carried out in order in the tank 23 to render it harmless. The harmless exhaust gas is discharged from the blower 24 to the outside of the system.
As described above, the safety test using the test apparatus of the present embodiment is performed.

[I−1−6.効果]
以上のように、本実施形態の試験装置を用いれば、排ガスの処理を可能としながら電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうことができる。また、電力貯蔵供給デバイスに対して釘刺し試験、過充電試験、加熱試験などの安全性試験を行なうと、急激に大量の排ガスが発生するが、本実施形態の試験装置では、ガス送出ライン3が排ガス処理部2の処理能力に応じて送出する排ガスの流量を調整するため、排ガス処理部2に排ガスが流入する前に排ガスを一時的に保持して、処理能力に応じて排ガス処理部2に排ガスを流入させることができる。したがって、排ガス処理部2に処理能力を超える排ガスが流入して排ガスの無害化処理を行なうことができなくなる虞は無く、安全に安全性試験を行なうことができる。また、特に大型電池等の大量の排ガスを放出する電力貯蔵供給デバイスは、従来の技術を用いた場合には排ガス処理に困難を生じる可能性が高いため、上記の試験用デバイスを用いることによる利点が大きい。
[I-1-6. effect]
As described above, by using the test apparatus according to the present embodiment, it is possible to perform a safety test of an electric power storage and supply device while enabling treatment of exhaust gas. Further, when safety tests such as a nail penetration test, an overcharge test, and a heating test are performed on the power storage and supply device, a large amount of exhaust gas is rapidly generated. However, in the test apparatus of this embodiment, the gas delivery line 3 In order to adjust the flow rate of the exhaust gas sent according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2, the exhaust gas is temporarily held before the exhaust gas flows into the exhaust gas processing unit 2, and the exhaust gas processing unit 2 according to the processing capacity The exhaust gas can be flowed into. Therefore, there is no risk that exhaust gas exceeding the processing capacity will flow into the exhaust gas treatment unit 2 and the exhaust gas detoxification process cannot be performed, and a safety test can be performed safely. In addition, power storage and supply devices that emit a large amount of exhaust gas, such as large batteries, are likely to cause difficulties in exhaust gas treatment using conventional techniques, so the advantages of using the above test device Is big.

さらに、本実施形態の試験装置は、ブース1に耐圧性を有するように構成してあるため、排ガスを確実にブース1に保持することが可能である。さらに、ブース1が耐圧性を有していることにより、安全性試験を不活性ガス雰囲気下で行なう際に急激に排ガスが発生したり、また、ブース1内に排ガスを一時的に保持させたりしてもブース1が破損等することは無く、試験の安全性を更に向上させることができる。   Furthermore, since the test apparatus of the present embodiment is configured so that the booth 1 has pressure resistance, it is possible to reliably hold the exhaust gas in the booth 1. Furthermore, because the booth 1 has pressure resistance, exhaust gas is suddenly generated when the safety test is performed in an inert gas atmosphere, or the exhaust gas is temporarily held in the booth 1. Even so, the booth 1 is not damaged, and the safety of the test can be further improved.

さらに、本実施形態の試験装置は減圧ライン5を備えているため、ブース1内のガスを別のガスに置換する際に減圧を行ない、効率的にガスの置換を行なうことができる。また、減圧下での安全性試験を行なうことができるようにすることも可能である。
さらに、本実施形態の試験装置は、ブース1内の温度を低下させる冷却ライン6を備えているため、適切に温度調整を行なうことができ、また、低温下での安全性試験を行なうことが可能となる。
Furthermore, since the test apparatus according to the present embodiment includes the decompression line 5, the gas can be efficiently replaced by reducing the pressure when the gas in the booth 1 is replaced with another gas. It is also possible to perform a safety test under reduced pressure.
Furthermore, since the test apparatus of the present embodiment includes the cooling line 6 that lowers the temperature in the booth 1, the temperature can be appropriately adjusted, and a safety test can be performed at a low temperature. It becomes possible.

また、本実施形態の試験装置は排ガスを採取する排ガス採取ライン7を備えているため、安全性試験において発生する排ガスの各種分析を行なうことができるようになる。
さらに、本実施形態の試験装置は圧力センサ11を備えているため、安全性試験時に排ガス発生に伴って生じる爆発の爆風圧を測定することもできる。
In addition, since the test apparatus of the present embodiment includes the exhaust gas collection line 7 that collects exhaust gas, various analyzes of the exhaust gas generated in the safety test can be performed.
Furthermore, since the test apparatus of the present embodiment includes the pressure sensor 11, it is also possible to measure the blast pressure of an explosion that occurs due to the generation of exhaust gas during a safety test.

[I−2.第2実施形態]
本発明の第2実施形態としての試験装置は、ブース1の耐圧性がブース耐圧A以上の耐圧性を備えるように構成されている他は、第1実施形態と同様である。
[I-2. Second Embodiment]
The test apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment except that the booth 1 has a pressure resistance higher than the booth pressure A.

したがって、本実施形態においても、電力貯蔵供給デバイス、排ガス及び安全性試験は、それぞれ第1実施形態と同様である。
また、試験装置についても、図1に示すように、排ガス処理部2、排ガス送出ライン3、室内ガス置換ライン4、減圧ライン5、冷却媒ライン6及び排ガス採取ライン7は、それぞれ第1実施形態と同様である。
Therefore, also in the present embodiment, the power storage and supply device, the exhaust gas, and the safety test are the same as in the first embodiment.
As for the test apparatus, as shown in FIG. 1, the exhaust gas treatment unit 2, the exhaust gas delivery line 3, the indoor gas replacement line 4, the decompression line 5, the coolant line 6, and the exhaust gas collection line 7 are each in the first embodiment. It is the same.

さらに、ブース1についても、ブース耐圧がブース耐圧A以上になる以外は、第1実施形態と同様である。
即ち、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、排ガス送出ライン3が排ガス処理部2の処理能力に応じて排ガスを送出するようになっているため、ブース1に排ガスを一時的に保持させることができ、これにより、排ガス処理部2の排ガス処理速度の限界値を超える流入速度で排ガスが排ガス処理部2に流入しないようになっている。
Further, the booth 1 is the same as that of the first embodiment except that the booth breakdown voltage is equal to or higher than the booth breakdown voltage A.
That is, in this embodiment as well, as in the first embodiment, the exhaust gas delivery line 3 sends exhaust gas according to the processing capacity of the exhaust gas treatment unit 2, so that the exhaust gas is temporarily sent to the booth 1. Thus, the exhaust gas does not flow into the exhaust gas processing unit 2 at an inflow rate exceeding the limit value of the exhaust gas processing rate of the exhaust gas processing unit 2.

また、本実施形態でも、安全性試験を不活性ガス雰囲気下で行なうように構成している。このため、ブース1もそれに応じた耐圧性を備えるようになっている。
具体的には、本実施形態で行なっているように、室内ガス置換ライン4でブース1内の雰囲気を不活性ガスで置換しうる場合など、ブース1内を不活性雰囲気として安全性試験を行なう場合には、ブース1は、下記ブース耐圧A以上の耐圧性を有するように構成することが好ましい。
ブース耐圧A:薬量を、電力貯蔵供給デバイスの加熱時の総発熱量相当のTNT薬量にTNT収率を掛けた値として、ホプキンソンの3乗根則により求められる爆風圧に、安全率を掛けた圧力。
Also in the present embodiment, the safety test is performed in an inert gas atmosphere. For this reason, the booth 1 is also provided with the pressure | voltage resistance according to it.
Specifically, as in the present embodiment, when the atmosphere in the booth 1 can be replaced with an inert gas in the indoor gas replacement line 4, the safety test is performed with the inside of the booth 1 as an inert atmosphere. In this case, the booth 1 is preferably configured to have a pressure resistance equal to or higher than the following booth pressure resistance A.
Booth pressure resistance A: The dose rate is the value obtained by multiplying the TNT dose corresponding to the total calorific value during heating of the power storage and supply device by the TNT yield, and the safety factor to the blast pressure determined by Hopkinson's third root rule. Applied pressure.

通常、爆薬を爆源とする爆風圧と爆源からの距離との関係は、爆風圧と換算距離とについてホプキンソンの3乗根則による相関が、スケール則として広い範囲で成り立つ。このホプキンソンの3乗根則とは、換算距離、即ち「爆薬の薬量の3乗根で除した爆薬中心からの距離」において、爆発により生じた爆圧の爆風圧が同一となることを示すものであり、特に爆薬としてトリニトロトルエン(以下適宜、「TNT」という)を用いた場合については信頼性が高いことが知られている。   In general, the relationship between the blast pressure using an explosive as a bomb source and the distance from the bomb source is based on Hopkinson's third root rule for the blast pressure and the conversion distance in a wide range as a scale rule. This Hopkinson's third root rule indicates that the blast pressure of the explosion generated by the explosion is the same at a conversion distance, that is, “distance from the center of explosive divided by the third root of the amount of explosive dose”. In particular, it is known that the reliability is high when trinitrotoluene (hereinafter referred to as “TNT” as appropriate) is used as an explosive.

ブース耐圧Aを求める場合には、上記TNTの薬量を用いた換算距離によるスケール則であるホプキンソンの3乗根則を利用して、電力貯蔵供給デバイスを爆源とする爆風圧の強さを推算し、これに安全率を掛けた圧力値を算出する。この際、換算距離の算出に用いる薬量(以下適宜、「換算薬量」という)としては、ガス爆発の際に発生する熱量と同等の熱量を爆発において発生するTNT薬量に対しTNT収率を掛けた値を用いる。   When determining the booth pressure resistance A, the Hopkinson's third root rule, which is a scaling rule based on the conversion distance using the TNT dose, is used to determine the strength of the blast pressure using the power storage and supply device as the explosion source. The pressure value is calculated by multiplying this by the safety factor. At this time, the dose used for calculating the conversion distance (hereinafter referred to as “converted dose” as appropriate) is the TNT yield with respect to the TNT dose generated in the explosion, which is equivalent to the amount of heat generated in the gas explosion. Use the value multiplied by.

上記TNT収率は、爆発の激しさの尺度であり、排ガスとして爆轟しやすいガスが発生する場合にはTNT収率は高くなる。したがって、排ガスの種類に関わらず、安全性試験で生じうる激しい爆発に対応できる試験装置を構成する場合には、上記ブース耐圧Aの算出に用いるTNT収率は、通常0.01%以上、好ましくは0.1%以上、より好ましくは1%以上、また、通常20%以下、好ましくは10以下、より好ましくは5%以下とすることが望ましい。   The TNT yield is a measure of the intensity of explosion, and the TNT yield increases when a gas that is easily detonated is generated as exhaust gas. Therefore, when configuring a test apparatus that can cope with a severe explosion that may occur in a safety test regardless of the type of exhaust gas, the TNT yield used for calculating the booth pressure resistance A is usually 0.01% or more, preferably Is preferably 0.1% or more, more preferably 1% or more, and usually 20% or less, preferably 10 or less, more preferably 5% or less.

具体的なTNT収率の求め方は任意であるが、例えば、以下のようにして理論値に対する実測値の割合を測定することで求めることができる。即ち、試験サンプルと同様の電力貯蔵供給デバイスを実際に熱分解又は爆発させる実験(以下適宜、「測定用実験」という)を行ない、試験サンプルからある距離における圧力を測定し、測定される圧力の最大値と同じ圧力を爆発時に発生させるTNT火薬の質量(以下適宜、「TNT当量」という)を求める。このTNT当量の、「試験サンプルの熱分解や、これにともなう破裂、爆発等の、当該測定用実験の際に発生する可能性があった総熱量と同等の熱量を爆発において発生するTNT薬量」に対する比率(通常は、百分率)からTNT収率を求めることができる。測定用実験で圧力を測定する距離は任意であり、測定しやすい適当な距離を適宜設定することができる。例えば、熱分解あるいは爆発の中心から1メートルの距離を測定位置と決め、その測定位置での圧力推移を評価する測定用実験を行なうようにすればよい。また、測定用実験は密閉容器内で行なってもよく、開放系で行なってもよい。   The specific method for obtaining the TNT yield is arbitrary, but can be obtained, for example, by measuring the ratio of the actual measurement value to the theoretical value as follows. That is, an experiment in which a power storage and supply device similar to the test sample is actually pyrolyzed or exploded (hereinafter referred to as “measurement experiment” as appropriate) is performed, and the pressure at a certain distance from the test sample is measured. The mass of TNT explosive that generates the same pressure as the maximum value at the time of explosion (hereinafter referred to as “TNT equivalent” as appropriate) is obtained. This TNT equivalent, “the amount of TNT that is generated in the explosion, is equivalent to the total amount of heat that could be generated during the measurement experiment, such as thermal decomposition of the test sample, rupture, explosion, etc. TNT yield can be determined from the ratio (usually percentage) to “ The distance for measuring the pressure in the measurement experiment is arbitrary, and an appropriate distance that can be easily measured can be set as appropriate. For example, a measurement experiment may be performed in which a distance of 1 meter from the center of pyrolysis or explosion is determined as a measurement position, and a pressure transition at the measurement position is evaluated. Further, the measurement experiment may be performed in an airtight container or an open system.

また、安全率は、ブース1が安全であることの確実性の程度を表わす値である。この値が大きいほど、より確実にブース1は安全であるといえる。この安全性の値は、通常1以上、また、通常2以下、好ましくは5以下である。   The safety factor is a value representing the degree of certainty that the booth 1 is safe. It can be said that the larger the value, the safer the booth 1 is. This safety value is usually 1 or more, usually 2 or less, preferably 5 or less.

具体的には、ブース耐圧Aは、以下のようにして求めることができる。即ち、(1)安全性試験において電力貯蔵供給デバイスから発生する総発熱量を求め、(2)その総発熱量に相当するTNT薬量を特定し、(3)このTNT薬量に上記TNT収率を乗じて換算薬量を算出する。(4)また、別途ブース1の寸法等から電力貯蔵供給デバイスからブース1の内壁の対象部位までの距離を求めておく。(5)そして、電力貯蔵供給デバイスからブース1の内壁の対象部位までの距離を換算薬量の3乗根で除して換算距離を求める。(6)さらに、上記のようにして求めた換算距離から対応する爆風圧を特定する。(7)最後に、この爆風圧に安全率を乗じてブース耐圧Aを算出する。   Specifically, the booth breakdown voltage A can be obtained as follows. That is, (1) the total calorific value generated from the power storage and supply device in the safety test is obtained, (2) the TNT dosage corresponding to the total calorific value is specified, and (3) the TNT dosage is included in this TNT dosage. Multiply the rate to calculate the equivalent dose. (4) Separately, the distance from the power storage and supply device to the target portion of the inner wall of the booth 1 is obtained from the dimensions of the booth 1 and the like. (5) Then, the distance from the power storage and supply device to the target part of the inner wall of the booth 1 is divided by the third root of the converted dose to obtain the converted distance. (6) Further, the corresponding blast pressure is specified from the conversion distance obtained as described above. (7) Finally, the booth pressure resistance A is calculated by multiplying the blast pressure by the safety factor.

以下、具体的な事例を示してブース耐圧Aの算出方法を説明する。
(1)総発熱量の見積もり
ブース耐圧Aを算出する際には、安全性試験において電力貯蔵供給デバイスから発生される総発熱量を求める。この際、総発熱量として文献値や想定値を用いても良いが、ブース耐圧Aの信頼性を高めるには、実験的に求めた総発熱量の実験値を用いるようにすることが好ましい。
Hereinafter, a specific example is shown and the calculation method of the booth pressure | voltage resistant A is demonstrated.
(1) Estimation of total heat generation amount When calculating the booth withstand pressure A, the total heat generation amount generated from the power storage and supply device in the safety test is obtained. At this time, a literature value or an assumed value may be used as the total calorific value, but in order to increase the reliability of the booth breakdown voltage A, it is preferable to use an experimental value of the total calorific value obtained experimentally.

上記総発熱量の実験的な求め方は任意である。例えば、安全性試験を行なう対象である電力貯蔵供給デバイスと全く同じ構成の試験用デバイスを用いて実験を行ない、総発熱量を見積もっても良い。ただし、操作を簡単にするためには、電力貯蔵供給デバイスと同様の組成や構成要素を有し寸法が異なる試験用デバイスを用意し、この試験用デバイスを用いて単位体積当たりの発熱量を実験により測定した上で、求めた単位体積当たりの発熱量を電力貯蔵供給デバイスの体積倍して総発熱量を求めるようにすることが好ましい。なお、総発熱量の求め方の説明においては、上記総発熱量を求める実験に用いる電力貯蔵供給デバイスを「試験用デバイス」と呼び、安全性試験に用いる電力貯蔵供給デバイスと区別するようにする。   The experimental method for obtaining the total calorific value is arbitrary. For example, an experiment may be performed using a test device having the same configuration as the power storage and supply device that is the subject of the safety test, and the total heat generation amount may be estimated. However, in order to simplify the operation, a test device with the same composition and components as the power storage and supply device and different dimensions is prepared, and the amount of heat generated per unit volume is tested using this test device. It is preferable to calculate the total calorific value by multiplying the obtained calorific value per unit volume by the volume of the power storage and supply device. In the description of how to determine the total calorific value, the power storage and supply device used in the experiment for determining the total calorific value is referred to as a “test device” and is distinguished from the power storage and supply device used in the safety test. .

本事例では、試験用デバイスに対して実際に加熱試験を行ない、これにより総発熱量を求めるものとして説明を行なう。加熱試験により総発熱量を求める場合、試験用デバイスとして用いる電力貯蔵供給デバイスの容量は、0.3アンペアアワー(Ah)から2Ah程度の容量のものが好ましい。電力貯蔵供給デバイスの寸法が小さすぎず、且つ、大きすぎないので、発熱速度の評価精度を向上させることができ、また、安全性を高めることができるからである。   In this example, a description will be given on the assumption that a heating test is actually performed on the test device, thereby obtaining the total calorific value. When determining the total calorific value by the heating test, the capacity of the power storage and supply device used as the test device is preferably about 0.3 ampere hours (Ah) to 2 Ah. This is because the size of the power storage and supply device is neither too small nor too large, so that the accuracy of evaluating the heat generation rate can be improved and the safety can be improved.

また、安全性試験においては、上記の試験用デバイスよりも大きい容量を有する電力貯蔵供給デバイスの安全性評価を行なうことが多い。したがって、通常は、上記のように、安全性試験に用いる電力貯蔵供給デバイスとは異なる寸法の試験用デバイスを用いて単位体積当たりの熱量を求め、それを実際の安全性試験に用いる電力貯蔵供給デバイスの寸法に合わせて体積倍して総発熱量を求めることになる。よって、本事例においても、加熱試験で用いる試験用デバイスの電極や電解液などの構成要素は、実際に安全性試験に用いる電力貯蔵供給デバイスと同様にするものとする。   Further, in the safety test, the safety evaluation of the power storage and supply device having a larger capacity than the test device is often performed. Therefore, usually, as described above, the amount of heat per unit volume is obtained using a test device having a size different from that of the power storage and supply device used for the safety test, and the power storage and supply used for the actual safety test is obtained. The total calorific value is obtained by multiplying the volume according to the dimensions of the device. Therefore, also in this example, components such as electrodes and electrolytes of the test device used in the heating test are assumed to be the same as those of the power storage and supply device actually used in the safety test.

加熱試験の条件は想定する安全性試験の条件に合わせて任意に設定すれば良い。具体的な条件の例を示すと、例えば、加熱は常温から通常200℃〜300℃程度まで昇温して行ない、また、その昇温速度は通常1K/min〜2K/minとする。
さらに、加熱に用いる機器も任意であるが、通常はオーブンを用いる。その場合、具体的には、試験用デバイスをオーブン内に設置し、オーブンの内部の温度を室温から昇温させながら、表面温度及びオーブン内雰囲気温度を測定することになる。この際用いるオーブンに制限は無く、任意のオーブンを用いることができるが、昇温速度を設定できる(プログラマブルである)ものが好ましい。
The heating test conditions may be arbitrarily set according to the assumed safety test conditions. As an example of specific conditions, for example, heating is performed by raising the temperature from normal temperature to about 200 ° C. to about 300 ° C., and the rate of temperature increase is usually 1 K / min to 2 K / min.
Furthermore, although the apparatus used for a heating is also arbitrary, normally an oven is used. In this case, specifically, the test device is installed in the oven, and the surface temperature and the oven atmosphere temperature are measured while the temperature inside the oven is raised from room temperature. There is no restriction | limiting in the oven used at this time, Although arbitrary ovens can be used, what can set up a temperature increase rate (it is programmable) is preferable.

また、加熱試験の際には、試験用デバイス自体の温度及び試験用デバイスの雰囲気温度の時間推移をそれぞれ測定しておくようにする。試験用デバイス自体の温度には、その表面温度と内部温度とのいずれを採用しても良く、適宜、測定しやすい方の温度を採用することができる。本事例では、試験用デバイス自体の温度としてその表面温度を用いた場合について説明するが、内部温度を試験用デバイス自体の温度として採用する場合も、同様に行なうことができる。   In addition, during the heating test, the time transitions of the temperature of the test device itself and the ambient temperature of the test device are measured. Either the surface temperature or the internal temperature may be adopted as the temperature of the test device itself, and the temperature at which measurement is easier can be adopted as appropriate. In this example, the case where the surface temperature is used as the temperature of the test device itself will be described, but the same can be done when the internal temperature is adopted as the temperature of the test device itself.

加熱試験後、測定した温度推移から試験用デバイスの発熱速度を求め、発熱速度を時間で積分して試験用デバイスからの総発熱量を求める。
上記発熱速度は、加熱試験により得られた試験用デバイス自体の温度の時間変化、即ち、ここでは試験用デバイスの表面温度の時間変化を用いて算出する。具体的には、まず、試験用デバイスの表面温度及び雰囲気温度を用いて、測定した試験用デバイスの熱伝達係数を求める。この熱伝達係数は、試験用デバイスの表面と試験用デバイスの外部との熱交換速度を評価するパラメータであり、表面温度を発熱速度に変換するために用いる係数である。
After the heating test, the heat generation rate of the test device is obtained from the measured temperature transition, and the heat generation rate is integrated over time to obtain the total heat generation amount from the test device.
The heat generation rate is calculated using the time change of the temperature of the test device itself obtained by the heating test, that is, here, the time change of the surface temperature of the test device. Specifically, first, the heat transfer coefficient of the measured test device is obtained using the surface temperature and the ambient temperature of the test device. The heat transfer coefficient is a parameter for evaluating the heat exchange rate between the surface of the test device and the outside of the test device, and is a coefficient used for converting the surface temperature into the heat generation rate.

一般に、加熱試験の結果については、下記式1が成立する。

Figure 0005050845
ただし、式1において、各記号が表わす値は、次の通りである。
ρ : 試験用デバイスの密度
Cp : 試験用デバイスの比熱
T : 試験用デバイスの温度
t : 時間
U : 熱伝達係数
A : 比表面積
surface : 試験用デバイスの表面温度
ambient : 試験用デバイスの雰囲気温度
heat : 発熱速度In general, the following formula 1 holds for the result of the heating test.
Figure 0005050845
However, in Expression 1, the values represented by the symbols are as follows.
ρ: Test device density Cp: Test device specific heat T: Test device temperature t: Time U: Heat transfer coefficient A: Specific surface area T surface : Test device surface temperature T ambient : Test device atmosphere Temperature heat: Heat generation rate

ここで、加熱試験中で、発熱が生じていない温度領域においては、上記式1における発熱速度(heat)はゼロである。
したがって、下記式2が成立し、この式2から、熱伝達係数(U)を求めることができる。ここで、式2において、各記号が表わす値は、上記式1と同様である。また、式2から熱伝達係数を求める際に用いる試験用デバイスの密度(ρ)、比熱(Cp)、比表面積(A)などは、別途予め求めておくことが好ましい。

Figure 0005050845
Here, in the temperature range in which no heat is generated during the heating test, the heat generation rate (heat) in Equation 1 is zero.
Therefore, the following formula 2 is established, and from this formula 2, the heat transfer coefficient (U) can be obtained. Here, in Expression 2, the value represented by each symbol is the same as that in Expression 1 above. In addition, it is preferable to previously obtain the density (ρ), specific heat (Cp), specific surface area (A), etc. of the test device used when obtaining the heat transfer coefficient from Equation 2.
Figure 0005050845

なお、得られる熱伝達係数(U)は、温度によらず平均値を用いてもよいが、ブース耐圧Aの精度を上げるためには、関数化して表わすことが好ましい。
また、ここでは試験用デバイスを用いて式2により熱伝達係数(U)を求めたが、熱伝達係数(U)を求める方法に制限は無く、任意の方法で求めることができる。例えば、試験用デバイスの代わりに、試験用デバイスと同様の表面構成部材を用いた他の部材(例えば、評価対象である電力貯蔵供給デバイスのケースに鉛ビーズを詰めたもの等)を用いて上記方法により式2を用いて熱伝達係数(U)を求めるようにしても良い。また、例えば、場合によっては、適切な文献値を用いることもできる。
In addition, although the average value may be used for the obtained heat transfer coefficient (U) regardless of the temperature, in order to increase the accuracy of the booth breakdown voltage A, it is preferable to express it as a function.
In addition, here, the heat transfer coefficient (U) is obtained by Equation 2 using a test device, but the method for obtaining the heat transfer coefficient (U) is not limited and can be obtained by any method. For example, in place of the test device, the other member using the same surface constituting member as the test device (for example, a case of a power storage and supply device to be evaluated packed with lead beads) is used. Depending on the method, the heat transfer coefficient (U) may be obtained using Equation 2. Also, for example, depending on the case, an appropriate document value can be used.

次に、求めた熱伝達係数(U)を用いて、熱分解による発熱が発生している温度領域において、上記式1を用いることにより、オーブン加熱試験により測定された試験用デバイスの表面温度(Tsurface)を、発熱速度(heat)に変換する。具体的には、加熱試験で得た試験用デバイスの表面温度(Tsurface)及び雰囲気温度(Tambient)、並びに、上述したようにして求めた熱伝達係数(U)を用いて、試験用デバイスの発熱速度対温度の関係を導出する。なお、密度(ρ)、比熱(Cp)、比表面積(A)などは、式2と同様のものを用いることができる。Next, using the obtained heat transfer coefficient (U), in the temperature region where heat generation due to thermal decomposition occurs, the surface temperature of the test device (measured by the oven heating test) by using Equation 1 above ( T surface ) is converted into a heat generation rate (heat). Specifically, using the surface temperature (T surface ) and ambient temperature (T ambient ) of the test device obtained in the heating test, and the heat transfer coefficient (U) obtained as described above, the test device The relationship between heat generation rate and temperature is derived. The density (ρ), specific heat (Cp), specific surface area (A), and the like can be the same as those in Equation 2.

次に、上記のように電力貯蔵供給デバイスの表面温度を変換して得られた発熱速度(heat)を、試験用デバイスの体積当たりの発熱速度[W/m]に規格化する。なお、通常、試験用デバイスは電極捲回体や積層体として形成されているが、この体積は予め測定しておくことが好ましい。また、規格化は他の段階において行なっても良く、例えば、発熱速度を時間で積分して発熱量に変換した後に行なうようにしてもよい。さらに、「試験用デバイスの体積」とは、試験用デバイスにおいて発熱が生じる部分の体積のことであり、試験用デバイスの中の外装(例えば、缶やラミネート)や余分な隙間は含まない。Next, the heat generation rate (heat) obtained by converting the surface temperature of the power storage and supply device as described above is normalized to the heat generation rate [W / m 3 ] per volume of the test device. Usually, the test device is formed as an electrode winding body or a laminated body, but it is preferable to measure this volume in advance. The normalization may be performed at another stage, for example, after the heat generation rate is integrated over time and converted into a heat generation amount. Furthermore, the “volume of the test device” is a volume of a portion where heat is generated in the test device, and does not include an exterior (for example, a can or a laminate) or an extra gap in the test device.

次に、上記のようにして得られた発熱速度[W/m]を、加熱試験を行なった時間で積分し、試験用デバイスの単位体積当たりの発熱量を求める。
そして、この単位体積当たりの発熱量から、換算薬量の算出に用いる総発熱量[J/m]を求める。なお、ここで「電力貯蔵供給デバイスの体積」も、電力貯蔵供給デバイスにおいて発熱が生じる部分の体積のことであり、電力貯蔵供給デバイスの中の外装(例えば、缶やラミネート)や余分な隙間は含まない。
Next, the heat generation rate [W / m 3 ] obtained as described above is integrated with the time during which the heating test is performed, and the heat generation amount per unit volume of the test device is obtained.
Then, from the calorific value per unit volume, the total calorific value [J / m 3 ] used for calculating the converted dose is obtained. Here, the “volume of the power storage and supply device” is also the volume of the portion where heat is generated in the power storage and supply device, and the exterior (for example, cans and laminates) and excess gaps in the power storage and supply device are not Not included.

即ち、加熱試験で求めた単位体積当たりの発熱量に、ブース1内で安全性試験を行なう電力貯蔵供給デバイスの体積を掛けて、実際に安全性試験で生じる総発熱量[J]を求める。具体例を示すと、上記単位体積当たりの発熱量が1.8×10[J/m]であり、電力貯蔵供給デバイスの体積が7.2×10−5[m]である場合には、安全性試験の対象となる電力貯蔵供給デバイスが安全性試験時に生じる熱量の総発熱量は、
(1.8×10[J/m])×(7.2×10−5[m])= 1.3×10[J]
となる。
That is, the total calorific value [J] actually generated in the safety test is obtained by multiplying the calorific value per unit volume obtained in the heating test by the volume of the power storage and supply device that performs the safety test in the booth 1. Specifically, the calorific value per unit volume is 1.8 × 10 9 [J / m 3 ], and the volume of the power storage and supply device is 7.2 × 10 −5 [m 3 ]. The total calorific value of the amount of heat generated by the power storage and supply device subject to the safety test during the safety test is
(1.8 × 10 9 [J / m 3 ]) × (7.2 × 10 −5 [m 3 ]) = 1.3 × 10 5 [J]
It becomes.

なお、電力貯蔵供給デバイスとしてリチウムイオン電池等の特定のデバイスを用いる場合には、上記の加熱試験を行なう代わりに、電力貯蔵供給デバイスの電力容量[J]に、通常30%以上100%以下の適当な係数値を掛けた値を総発熱量とすることもできる。例えば、容量10Ah、平均電圧3.7Vの電池を安全性試験の対象とした場合、その電力容量は
10×3.7×3600=1.3×10[J]
となる。したがって、これに30%〜100%の係数値を掛けた値を、この電池の総発熱量とみなし、上記(2)〜(6)の計算を行なうようにしても、ブース耐圧Aを算出することができる。なお、電力容量に掛ける係数値は実験的に求めればよい。
また、総発熱量としては、想定値や文献値などを用いても良い。ただし、信頼性を高める観点からは、実験値を用いることが好ましい。
When a specific device such as a lithium ion battery is used as the power storage / supply device, the power capacity [J] of the power storage / supply device is usually 30% or more and 100% or less instead of performing the heating test. A value obtained by multiplying an appropriate coefficient value may be used as the total calorific value. For example, when a battery having a capacity of 10 Ah and an average voltage of 3.7 V is a subject of the safety test, the power capacity is 10 × 3.7 × 3600 = 1.3 × 10 5 [J].
It becomes. Therefore, a value obtained by multiplying this by a coefficient value of 30% to 100% is regarded as the total heat generation amount of the battery, and the booth withstand voltage A is calculated even when performing the above calculations (2) to (6). be able to. The coefficient value multiplied by the power capacity may be obtained experimentally.
Moreover, as a total calorific value, an assumed value or a document value may be used. However, from the viewpoint of improving reliability, it is preferable to use experimental values.

(2)安全性試験時に生じる総発熱量に相当するTNT薬量の特定
安全性試験時に生じる総発熱量が判明すれば、次に、その総発熱量に相当するTNT薬量を特定する。TNTの爆発時発熱量は2.6×10[J/ton]であるので、具体的には、当該総発熱量を2.6×10J/tonで除すればよい。上記加熱試験の具体例の場合、安全性試験時に生じる総熱量は1.3×10[J]であるので、それに相当するTNT薬量は
(1.3×10[J])/(2.6×10[J/ton])
=5×10−5[ton]
=0.05[kg]
である。
(2) Identification of TNT dosage corresponding to the total calorific value generated during the safety test If the total calorific value generated during the safety test is determined, then the TNT dosage corresponding to the total calorific value is identified. Since the heat value during explosion of TNT is 2.6 × 10 9 [J / ton], specifically, the total heat value may be divided by 2.6 × 10 9 J / ton. In the case of the specific example of the heating test, the total amount of heat generated during the safety test is 1.3 × 10 5 [J], so the corresponding TNT dosage is (1.3 × 10 5 [J]) / ( 2.6 × 10 9 [J / ton])
= 5 × 10 −5 [ton]
= 0.05 [kg]
It is.

(3)換算薬量の算出
総発熱量に相当するTNT薬量が判明すれば、次に、そのTNT薬量に前述のTNT収率をかけ、ホプキンソンの3乗根則に適用する変換薬量を算出する。上記加熱試験の具体例の場合、上記総発熱量に相当するTNT薬量が0.05[kg]であるので、TNT収率を5%とした場合、換算薬量は
(0.05[kg])×(0.05)=2.5×10−3[kg]
となる。
(3) Calculation of conversion dose Once the TNT dose corresponding to the total calorific value is known, the conversion dose to be applied to Hopkinson's third-root rule by multiplying the TNT dose by the above-mentioned TNT yield. Is calculated. In the case of the specific example of the heating test, the TNT dosage corresponding to the total calorific value is 0.05 [kg]. Therefore, when the TNT yield is 5%, the converted dosage is (0.05 [kg]. ]) × (0.05) = 2.5 × 10 −3 [kg]
It becomes.

(4)内壁までの距離の特定
また、別途、ブース1内の電力貯蔵供給デバイスからブース1の内壁の対象部位までの距離を求めておく。この距離は、後の換算距離の計算に用いる。上記加熱試験の具体例においては、この距離は、0.35mであるとする。なお、ここで対象部位とは、ブース耐圧A以上の耐圧性を備えさせようとする部位のことをいう。
(4) Specifying the distance to the inner wall Separately, the distance from the power storage and supply device in the booth 1 to the target portion of the inner wall of the booth 1 is obtained. This distance is used for later calculation of the converted distance. In the specific example of the heating test, this distance is 0.35 m. Here, the target portion refers to a portion intended to have a pressure resistance higher than the booth breakdown voltage A.

(5)換算距離の算出
換算薬量と、電力貯蔵供給デバイスからブース1の内壁の対象部位までの距離とから、換算距離を求める。具体的には、電力貯蔵供給デバイスからブース1の内壁の対象部位までの距離を換算薬量の3乗根で除して換算距離を算出する。また、ブース1の内壁においては電力貯蔵供給デバイスからの距離が最も小さい部位が最も高い圧力を受けることから、電力貯蔵供給デバイスと内壁との最短距離を用いて換算距離を求め、内壁で電力貯蔵供給デバイスからの距離が最も小さい部位に必要とされる耐圧に、ブース1全体の耐圧を合わせるようにすると、試験の安全性をより高めることができ、好ましい。上記加熱試験の具体例の場合、換算距離は、
(0.35[m])/{(2.5×10−3[kg])(1/3)
=2.6[m/kg(1/3)
となる。
(5) Calculation of conversion distance A conversion distance is calculated | required from the conversion dosage and the distance from the electric power storage supply device to the object site | part of the inner wall of the booth 1. FIG. Specifically, the conversion distance is calculated by dividing the distance from the power storage and supply device to the target part of the inner wall of the booth 1 by the cube root of the conversion dose. Moreover, since the site | part with the shortest distance from an electric power storage supply device receives the highest pressure in the inner wall of booth 1, a conversion distance is calculated | required using the shortest distance of an electric power storage supply device and an inner wall, and electric power storage is carried out by an inner wall. It is preferable to make the safety of the booth 1 as a whole with the pressure resistance required for the part where the distance from the supply device is the smallest, because the safety of the test can be further improved. In the specific example of the heating test, the conversion distance is
(0.35 [m]) / {(2.5 × 10 −3 [kg]) (1/3) }
= 2.6 [m / kg (1/3) ]
It becomes.

(6)爆風圧の特定
上記のようにして求めた換算距離を基に、その換算距離に対応する爆風圧を特定する。具体的には、ホプキンソンの3乗根則における換算距離と爆風圧との関係を表わす図2に示す相関図を用い、横軸の換算距離に対応する縦軸の爆風圧を特定する。したがって、上記加熱試験の具体例においては、横軸の換算距離2.6[m/kg(1/3)]に対応する縦軸の値2[Kgf/cm]が、ブース1の当該部位における爆風圧となる。
(6) Identification of blast pressure Based on the converted distance obtained as described above, the blast pressure corresponding to the converted distance is specified. Specifically, the blast pressure on the vertical axis corresponding to the converted distance on the horizontal axis is specified using the correlation diagram shown in FIG. 2 showing the relationship between the converted distance and the blast pressure in Hopkinson's third-root rule. Therefore, in the specific example of the heating test, the value 2 [Kgf / cm 2 ] on the vertical axis corresponding to the converted distance 2.6 [m / kg (1/3) ] on the horizontal axis is the relevant part of the booth 1. The blast pressure at

(7)ブース耐圧Aの算出
さらに、上記の爆風圧に安全率を掛けて、ブース1の対象部位におけるブース耐圧Aを算出する。したがって、安全率を1とした場合、上記加熱試験の具体例における対象部位のブース耐圧Aは
2[Kgf/cm]×1(安全率)=2[Kgf/cm
となる。
(7) Calculation of Booth Pressure A The booth pressure A at the target part of Booth 1 is calculated by multiplying the blast pressure by a safety factor. Therefore, when the safety factor is 1, the booth pressure resistance A of the target part in the specific example of the heating test is 2 [Kgf / cm 2 ] × 1 (safety factor) = 2 [Kgf / cm 2 ].
It becomes.

したがって、安全性試験を不活性雰囲気下で行なう場合、ブース1は、ブース1を構成する壁部、底部、天井部などの少なくとも一部、好ましくは全体が、上述したブース耐圧A以上の耐圧性を有し、上記ブース耐圧Aまでの内圧に耐えることができるように構成することが望ましい。
本実施形態においては、ブース1は圧力センサ11を備え、さらに、その全体が上記のようにして算出したブース耐圧A以上の耐圧性及び気密性を有して構成されているものとする。また、ブース1がブース耐圧A以上の耐圧性を備えるため、本実施形態の試験装置では、ブース1が排ガス保持部として機能しうるようになっている。
Therefore, when the safety test is performed in an inert atmosphere, the booth 1 has a pressure resistance higher than the above-described booth breakdown voltage A, preferably at least part of the wall, bottom, ceiling, etc. constituting the booth 1. It is desirable to be able to withstand the internal pressure up to the booth pressure resistance A.
In the present embodiment, it is assumed that the booth 1 includes a pressure sensor 11, and further, the booth 1 is configured to have a pressure resistance and an airtightness equal to or higher than the booth breakdown voltage A calculated as described above. In addition, since the booth 1 has a pressure resistance higher than the booth pressure A, the booth 1 can function as an exhaust gas holding unit in the test apparatus of the present embodiment.

本実施形態の試験装置は以上のように構成されているので、第1実施形態と同様にして安全性試験を行なうことができる。
以上のように、本実施形態の試験装置を用いれば、排ガスの処理を可能としながら電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうことができる。また、電力貯蔵供給デバイスに対して釘刺し試験、過充電試験、加熱試験などの安全性試験を行なうと、急激に大量の排ガスが発生するが、本実施形態の試験装置では、排ガス送出ライン3が排ガス処理部2の処理能力に応じて送出する排ガスの流量を調整するため、排ガス処理部2に排ガスが流入する前に一時的に保持して、処理能力に応じて排ガス処理部2に排ガスを流入させることができる。したがって、排ガス処理部2に処理能力を超える排ガスが流入して排ガスの無害化処理を行なうことができなくなる虞は無く、安全に安全性試験を行なうことができる。
Since the test apparatus of the present embodiment is configured as described above, a safety test can be performed in the same manner as in the first embodiment.
As described above, by using the test apparatus according to the present embodiment, it is possible to perform a safety test of an electric power storage and supply device while enabling treatment of exhaust gas. Further, when safety tests such as a nail penetration test, an overcharge test, and a heating test are performed on the power storage and supply device, a large amount of exhaust gas is rapidly generated. In the test apparatus of this embodiment, the exhaust gas delivery line 3 In order to adjust the flow rate of the exhaust gas sent out according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2, temporarily hold the exhaust gas before flowing into the exhaust gas processing unit 2, and to the exhaust gas processing unit 2 according to the processing capacity Can be introduced. Therefore, there is no risk that exhaust gas exceeding the processing capacity will flow into the exhaust gas treatment unit 2 and the exhaust gas detoxification process cannot be performed, and a safety test can be performed safely.

また、本実施形態の試験装置は、ブース1を、ブース耐圧A以上の耐圧性を有するように構成してあるため、安全性試験を不活性ガス雰囲気下で行なう際に急激に排ガスが発生したり、また、ブース1内に排ガスを一時的に保持させたりしてもブース1が破損等することを、より確実に防止することができ、試験の安全性を更に向上させることができる。
また、その他、第1実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
Moreover, since the booth 1 is configured to have a pressure resistance higher than the booth pressure A, the test apparatus according to the present embodiment generates exhaust gas suddenly when the safety test is performed in an inert gas atmosphere. In addition, even if the exhaust gas is temporarily held in the booth 1, it is possible to more reliably prevent the booth 1 from being damaged, and the safety of the test can be further improved.
In addition, operations and effects similar to those of the first embodiment can be obtained.

[I−3.第3実施形態]
本発明の第3実施形態としての試験装置は、室内ガス置換ラインが空気でブース1内を置換し、また、ブース1の耐圧性がブース耐圧B以上の耐圧性を備えるように構成されている他は、第1実施形態と同様である。
[I-3. Third Embodiment]
The test apparatus as the third embodiment of the present invention is configured such that the indoor gas replacement line replaces the inside of the booth 1 with air, and the booth 1 has a pressure resistance higher than the booth pressure resistance B. Others are the same as in the first embodiment.

したがって、本実施形態においても、電力貯蔵供給デバイス、排ガス及び安全性試験は、それぞれ第1実施形態と同様である。
また、試験装置についても、図1に示すように、排ガス処理部2、排ガス送出ライン3、減圧ライン5、冷却媒ライン6及び排ガス採取ライン7は、それぞれ第1実施形態と同様である。
Therefore, also in the present embodiment, the power storage and supply device, the exhaust gas, and the safety test are the same as in the first embodiment.
As for the test apparatus, as shown in FIG. 1, the exhaust gas treatment unit 2, the exhaust gas delivery line 3, the decompression line 5, the coolant line 6 and the exhaust gas collection line 7 are the same as those in the first embodiment.

さらに、ブース1についても、ブース耐圧がブース耐圧B以上になる以外は、第1実施形態と同様である。
即ち、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、排ガス送出ライン3が排ガス処理部2の処理能力に応じて排ガスを送出するようになっているため、ブース1に排ガスを一時的に保持させることができ、これにより、排ガス処理部2の排ガス処理速度の限界値を超える流入速度で排ガスが排ガス処理部2に流入しないようになっている。ただし、本実施形態ではブース1内を空気雰囲気として安全性試験を行なうため、試験の安全性を高めるためには、ブース1もそれに応じた耐圧性を備えることが好ましい。
Further, the booth 1 is the same as the first embodiment except that the booth breakdown voltage is equal to or higher than the booth breakdown voltage B.
That is, in this embodiment as well, as in the first embodiment, the exhaust gas delivery line 3 sends exhaust gas according to the processing capacity of the exhaust gas treatment unit 2, so that the exhaust gas is temporarily sent to the booth 1. Thus, the exhaust gas does not flow into the exhaust gas processing unit 2 at an inflow rate exceeding the limit value of the exhaust gas processing rate of the exhaust gas processing unit 2. However, in the present embodiment, since the safety test is performed with the inside of the booth 1 as an air atmosphere, it is preferable that the booth 1 also has a pressure resistance corresponding to the safety test.

空気雰囲気下で安全性試験を行ない、その安全性試験で排ガスが発生した場合、空気中で排ガスの可燃性成分が燃焼することが考えられる。しかし、その燃焼の燃焼火炎温度は、通常は、一般的な有機系の可燃性ガスが空気中で燃焼するときの概略値である2500Kを超えることは無い。したがって、ブース1の容積に比して発生する排ガスの量が非常に小さいため、排ガス自体の発生によるブース1の内圧の増加量は充分に小さくなる。即ち、空気雰囲気下で安全性試験を行ない、且つ、発生する排ガスが燃焼する場合には、電力貯蔵供給デバイスから発生する排ガスの量による影響よりも、排ガス発生後にその排ガスが燃焼してブース1内温度が上昇することによる熱膨張の影響の方が大きくなるのである。このため、空気雰囲気下で安全性試験を行なう場合に、排ガスの発生に伴って生じる爆発に耐える耐圧性をブース1に備えさせる場合には、排ガスの可燃性成分が燃焼したことによる「温度上昇のみによる影響」に耐える耐圧性を備えればよい。   When a safety test is performed in an air atmosphere and exhaust gas is generated in the safety test, the combustible component of the exhaust gas may be combusted in the air. However, the combustion flame temperature of the combustion usually does not exceed 2500 K which is an approximate value when a general organic combustible gas burns in air. Therefore, since the amount of exhaust gas generated compared to the volume of the booth 1 is very small, the amount of increase in the internal pressure of the booth 1 due to the generation of the exhaust gas itself is sufficiently small. That is, when the safety test is performed in an air atmosphere and the generated exhaust gas is burned, the exhaust gas is burned after the exhaust gas is generated rather than the influence of the amount of the exhaust gas generated from the power storage and supply device. The effect of thermal expansion due to the increase in internal temperature is greater. For this reason, when the safety test is performed in an air atmosphere and the booth 1 is provided with a pressure resistance that can withstand the explosion caused by the generation of the exhaust gas, the “temperature rise caused by the combustion of the combustible component of the exhaust gas” It is only necessary to have pressure resistance that can withstand “effects of

したがって、具体的には、室内ガス置換ライン4でブース1内の雰囲気を空気で置換しうる場合など、ブース1内を空気雰囲気として安全性試験を行なう場合には、ブース1は、下記ブース耐圧B以上の耐圧性を有するように構成することが好ましい。
ブース耐圧B=初期圧×(Tb/T0)×安全率
(ただし、初期圧は安全性試験時の排ガス発生前のブース1の内圧を表わし、Tbは安全性試験時の燃焼火炎温度を表わし、T0は安全性試験時の排ガス発生前のブース1内の雰囲気温度を表わす。また、安全率は、第2実施形態で説明したのと同様の値である。なお、Tb,T0はそれぞれ絶対温度での値を表わす。)
Therefore, when the safety test is performed with the air atmosphere in the booth 1 such as when the atmosphere in the booth 1 can be replaced with air in the indoor gas replacement line 4, the booth 1 has the following booth pressure resistance. It is preferable to have a pressure resistance of B or higher.
Booth pressure resistance B = initial pressure × (Tb / T0) × safety factor (where the initial pressure represents the internal pressure of booth 1 before exhaust gas generation during the safety test, and Tb represents the combustion flame temperature during the safety test, T0 represents the ambient temperature in the booth 1 before exhaust gas generation during the safety test, and the safety factor is the same value as described in the second embodiment, where Tb and T0 are absolute temperatures, respectively. Represents the value at.)

ここで、燃焼火炎温度Tbは、排ガス燃焼時の雰囲気温度であり、その測定方法は任意である。
具体的な事例を示して説明すると、例えば、初期圧が0.1MPaであり、安全性試験時の排ガス発生前のブース1内の雰囲気温度T0が25℃(298K)であり、安全性試験時の燃焼火炎温度(2500K)がTbであり、安全率を1とする場合には、ブース耐圧Bは
ブース耐圧B=0.1MPa×2500(K)/298(K)×1=0.8MPa
となる。
Here, the combustion flame temperature Tb is an atmospheric temperature during exhaust gas combustion, and the measurement method is arbitrary.
For example, the initial pressure is 0.1 MPa, the ambient temperature T0 in the booth 1 before exhaust gas generation during the safety test is 25 ° C. (298 K), and the safety test is performed. When the combustion flame temperature (2500 K) of Tb is Tb and the safety factor is 1, the booth withstand pressure B is: booth withstand pressure B = 0.1 MPa × 2500 (K) / 298 (K) × 1 = 0.8 MPa
It becomes.

また、第2実施形態と同様に、ホプキンソンの3乗根則を用いて爆風圧を算出し、その爆風圧に第2実施形態と同様に安全率を掛けて、ブース1にその爆風圧以上の耐圧性を備えさせるようにしても良い。
なお、特に電力貯蔵供給デバイスが電池である場合には、電解液の質量の10倍を、第2実施形態で説明した爆風圧の算出方法における、総発熱量に相当するTNT薬量として用いることができる。また、この際の電解液の質量としては、簡便には、電池の体積の1/3に、密度1000kg/mを掛けた値を用いることができる。
Similarly to the second embodiment, the blast pressure is calculated using the Hopkinson's third-root rule, and the blast pressure is multiplied by the safety factor in the same manner as the second embodiment, and the booth 1 has a pressure higher than the blast pressure. You may make it provide pressure resistance.
In particular, when the power storage and supply device is a battery, use 10 times the mass of the electrolyte as the TNT dosage corresponding to the total calorific value in the method for calculating the blast pressure described in the second embodiment. Can do. In addition, as the mass of the electrolyte solution at this time, a value obtained by multiplying 1/3 of the volume of the battery by a density of 1000 kg / m 3 can be used.

さらに、電解液の燃焼熱が分かる場合は、TNTの爆発時発熱量2.6×10J/tonを用いて上記のTNT薬量を求めてもよい。具体的には、電解液の燃焼熱をTNTの爆発時発熱量で割ってTNT薬量を算出することができる。
また、空気雰囲気下で安全性試験を行なう場合のブース1の備えるべき耐圧性をホプキンソンの3乗根則を用いて求める場合、そのTNT収率は第2実施形態と同様である。さらに、TNT収率として実測値を用いても良い。
Furthermore, when the heat of combustion of the electrolyte is known, the TNT dose may be determined using a TNT explosion heat value of 2.6 × 10 9 J / ton. Specifically, the TNT dosage can be calculated by dividing the combustion heat of the electrolyte by the TNT explosion heat value.
Further, when the pressure resistance to be provided in the booth 1 when performing a safety test in an air atmosphere is obtained using Hopkinson's third root rule, the TNT yield is the same as in the second embodiment. Furthermore, an actual measurement value may be used as the TNT yield.

ただし、通常、安全性試験において発生する排ガスが空気中において可燃性である場合には、ホプキンソンの3乗根則を用いて求めた爆風圧よりも大きい爆風圧が安全性試験において生じることが多い。したがって、空気雰囲気下での安全性試験を行なうためのブース1を構成する場合、当該安全性試験において発生する排ガスが空気中で可燃性で無い場合にはホプキンソンの3乗根則を用いて求めたブース耐圧Aをブース1に備えさせるようにしても良いが、安全性試験において発生する排ガスが空気中で可燃性である場合、又は、発生する排ガスが不明である場合には、本実施形態で説明したブース耐圧Bをブース1に備えさせるようにすることが好ましい。   However, in general, when the exhaust gas generated in the safety test is flammable in the air, a blast pressure larger than the blast pressure obtained using Hopkinson's third root rule is often generated in the safety test. . Therefore, when the booth 1 for performing a safety test in an air atmosphere is configured, if the exhaust gas generated in the safety test is not flammable in the air, it is obtained using Hopkinson's third-root rule. The booth pressure resistance A may be provided in the booth 1, but when the exhaust gas generated in the safety test is flammable in the air, or when the generated exhaust gas is unknown, this embodiment It is preferable to make the booth 1 have the booth breakdown voltage B described in the above.

なお、安全性試験を、第1,第2実施形態のように不活性雰囲気下で行なう場合と、第3実施形態のように空気雰囲気下で行なう場合とでブース1に要求される耐圧性が異なるのは、次のような理由による。すなわち、不活性雰囲気下では、排ガス中の可燃性ガスの分解や燃焼反応に利用される酸素は、電力貯蔵供給デバイス内にもともと酸素として存在していたか、或いは、構成部材が分解して発生した酸素のみである。これに対し、空気雰囲気下で安全性試験を行なう場合には、上記の酸素にさらに空気中の酸素も加わる。したがって、空気中で安全性試験を行なう場合のほうが、不活性雰囲気下で安全性試験を行なう場合よりも分解、燃焼反応がより進行し、このため、要求される耐圧性に違いが生じるのである。
なお、本実施形態では、ブース1は上述したブース耐圧B以上の耐圧性を有して構成されているものとする。
Note that the pressure resistance required for the booth 1 depends on whether the safety test is performed in an inert atmosphere as in the first and second embodiments or in an air atmosphere as in the third embodiment. The difference is due to the following reasons. That is, under an inert atmosphere, oxygen used for decomposition and combustion reaction of combustible gas in the exhaust gas was originally present as oxygen in the power storage and supply device, or generated by decomposition of components. Only oxygen. On the other hand, when a safety test is performed in an air atmosphere, oxygen in the air is further added to the above oxygen. Therefore, when the safety test is performed in the air, the decomposition and combustion reaction proceeds more than when the safety test is performed under an inert atmosphere, and thus the required pressure resistance is different. .
In this embodiment, it is assumed that the booth 1 is configured to have a pressure resistance higher than the booth breakdown voltage B described above.

さらに、本実施形態の試験装置では、室内ガス置換ライン4は、第1実施形態で用いられていた不活性ガスの代わりに、空気で置換を行なうようになっている。したがって、室内ガス置換ライン4はブース1内を空気で置換しうる空気置換部として機能する。
このように、ブース1内を空気で置換して安全性試験を空気雰囲気下で行なうようにすることにより、電力貯蔵供給デバイスを実際の使用状態に近い状態で評価することが可能となる。また、電力貯蔵供給デバイスの外部の要因で、排ガスがどのように燃焼や爆発をするか分析することも可能である。なお、酸素がブース1内に存在しているため、通常は、空気雰囲気下における安全性試験時に生じる圧力は、不活性雰囲気下における安全性試験時に生じる圧力よりも高くなるが、その分ブース1の耐圧性を高めてあるため、排ガスの保持ができなくなったり、ブース1が破損したりする虞は無い。
Further, in the test apparatus of the present embodiment, the indoor gas replacement line 4 performs replacement with air instead of the inert gas used in the first embodiment. Therefore, the indoor gas replacement line 4 functions as an air replacement section that can replace the interior of the booth 1 with air.
Thus, by replacing the interior of the booth 1 with air and performing the safety test in an air atmosphere, the power storage and supply device can be evaluated in a state close to the actual use state. It is also possible to analyze how the exhaust gas burns and explodes due to factors external to the power storage and supply device. Since oxygen is present in the booth 1, the pressure generated during the safety test under an air atmosphere is usually higher than the pressure generated during the safety test under an inert atmosphere. Therefore, there is no possibility that the exhaust gas cannot be retained or the booth 1 is damaged.

本実施形態の試験装置は以上のように構成されているので、安全性試験の準備時に室内ガス置換ライン4を用いてブース1内を空気で置換するようにする他は、第1実施形態と同様にして安全性試験を行なうことができる。   Since the test apparatus of the present embodiment is configured as described above, except that the interior of the booth 1 is replaced with air using the indoor gas replacement line 4 when preparing for the safety test, the first embodiment is the same as the first embodiment. Similarly, a safety test can be performed.

以上のように、本実施形態の試験装置を用いれば、排ガスの処理を可能としながら電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうことができる。また、電力貯蔵供給デバイスに対して釘刺し試験、過充電試験、加熱試験などの安全性試験を行なうと、急激に大量の排ガスが発生するが、本実施形態の試験装置では、排ガス送出ライン3が排ガス処理部2の処理能力に応じて送出する排ガスの流量を調整するため、排ガス処理部2に排ガスが流入する前に一時的に保持して、処理能力に応じて排ガス処理部2に排ガスを流入させることができる。したがって、排ガス処理部2に処理能力を超える排ガスが流入して排ガスの無害化処理を行なうことができなくなる虞は無く、安全に安全性試験を行なうことができる。   As described above, by using the test apparatus according to the present embodiment, it is possible to perform a safety test of an electric power storage and supply device while enabling treatment of exhaust gas. Further, when safety tests such as a nail penetration test, an overcharge test, and a heating test are performed on the power storage and supply device, a large amount of exhaust gas is rapidly generated. In the test apparatus of this embodiment, the exhaust gas delivery line 3 In order to adjust the flow rate of the exhaust gas sent out according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit 2, temporarily hold the exhaust gas before flowing into the exhaust gas processing unit 2, and to the exhaust gas processing unit 2 according to the processing capacity Can be introduced. Therefore, there is no risk that exhaust gas exceeding the processing capacity will flow into the exhaust gas treatment unit 2 and the exhaust gas detoxification process cannot be performed, and a safety test can be performed safely.

また、本実施形態の試験装置は、ブース1を、ブース耐圧B以上の耐圧性を有するように構成してあるため、安全性試験を空気雰囲気下で行なう際に急激に排ガスが発生したり、また、ブース1内に排ガスを一時的に保持させたりしてもブース1が破損等することは無く、試験の安全性を更に向上させることができる。
また、その他、第1実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
Moreover, since the test apparatus of the present embodiment is configured so that the booth 1 has a pressure resistance equal to or higher than the booth breakdown voltage B, exhaust gas is rapidly generated when the safety test is performed in an air atmosphere, Further, even if the exhaust gas is temporarily held in the booth 1, the booth 1 is not damaged and the safety of the test can be further improved.
In addition, operations and effects similar to those of the first embodiment can be obtained.

[I−4.その他]
以上、本発明の試験装置について実施の形態を示して説明したが、本発明の試験装置は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変形して実施することができる。
例えば、上記の第1、第2又は第3実施形態で説明した各構成要素は、それぞれ任意に組み合わせて用いるようにしてもよい。
さらに、例えば、室内ガス置換ライン4に不活性ガスを供給するガスボンベと空気を供給するガスボンベとの両方を備えさせ、不活性ガス及び空気のいずれか一方で選択的にブース1内を置換することができるように構成しても良い。この際、室内ガス置換ライン4を2本以上設けるようにしてもよく、切替弁等を用いて単一の室内ガス置換ライン4で不活性ガス又は空気でブース1内を置換できるようにしても良い。なお、この場合、ブース1の耐圧性は、不活性雰囲気下で安全性試験を行なう場合に備えるべき耐圧性と、空気雰囲気下で安全性試験を行なう場合に備えるべき耐圧性とのうちで、より高い方の耐圧性を備えるようにすることが望ましい。
[I-4. Others]
As mentioned above, although the embodiment of the test apparatus of the present invention has been shown and described, the test apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. Can be implemented.
For example, you may make it use each component demonstrated in said 1st, 2nd or 3rd embodiment arbitrarily combining, respectively.
Further, for example, the indoor gas replacement line 4 is provided with both a gas cylinder for supplying an inert gas and a gas cylinder for supplying air, and either the inert gas or the air is selectively replaced in the booth 1. You may comprise so that it can do. At this time, two or more indoor gas replacement lines 4 may be provided, and the inside of the booth 1 may be replaced with an inert gas or air in the single indoor gas replacement line 4 using a switching valve or the like. good. In this case, the booth 1 has a pressure resistance of a pressure resistance to be provided when performing a safety test in an inert atmosphere and a pressure resistance to be provided when performing a safety test in an air atmosphere. It is desirable to provide a higher pressure resistance.

また、例えば、特に第3実施形態のように空気雰囲気下で安全性試験を行なう場合、専用の室内ガス置換ライン4を設けず、単にブース1に設けたドアを通じてブース1内を空気雰囲気に置換をするようにしてもよい。
さらに、冷却ライン6を設ける代わりに、冷却媒で充たしたバスをブース1内に設置してブース1内を冷却するようにしても良い。
Further, for example, when performing a safety test in an air atmosphere as in the third embodiment, the interior of the booth 1 is simply replaced with an air atmosphere through a door provided in the booth 1 without providing the dedicated indoor gas replacement line 4. You may make it do.
Furthermore, instead of providing the cooling line 6, a bus filled with a cooling medium may be installed in the booth 1 to cool the booth 1.

さらに、例えば、排ガス採取ライン7で排ガスを採取する場合には、ブース1内に排ガスを攪拌するための攪拌機(扇風機等)を設置し、排ガスを均一化することができるようにしておくことが好ましい。これにより、排ガス分析の信頼性を向上させることが可能である。なお、上記の実施形態では排ガス採取ライン7を、排ガス送出ライン3から排ガスを抜き出すようにしたが、ブース1に直接接続された専用配管を備えるように構成しても良い。   Further, for example, when exhaust gas is collected by the exhaust gas collection line 7, a stirrer (fan or the like) for stirring the exhaust gas is installed in the booth 1 so that the exhaust gas can be made uniform. preferable. Thereby, it is possible to improve the reliability of exhaust gas analysis. In the above embodiment, the exhaust gas collection line 7 is extracted from the exhaust gas delivery line 3, but may be configured to include a dedicated pipe directly connected to the booth 1.

さらに、例えば、試験装置に分析機器(排ガス分析部)を設け、その分析機器とサンプル容器72とを配管で連結するようにして、試験装置が排ガス採取ライン7で採取した排ガスを分析できるようにしてもよい。これにより、排ガスの分析をより簡単に行なうことができる。
また、例えば、排ガス採取ライン7を通った後の排ガスを、再び排ガス送出ライン3に戻すようにしてもよい。これにより、処理しないまま系外に放出される排ガスの量をより低減することができる。
Further, for example, an analytical instrument (exhaust gas analysis unit) is provided in the test apparatus, and the analytical instrument and the sample container 72 are connected by a pipe so that the exhaust gas collected by the exhaust gas sampling line 7 can be analyzed by the test apparatus. May be. Thereby, analysis of exhaust gas can be performed more easily.
Further, for example, the exhaust gas after passing through the exhaust gas collection line 7 may be returned to the exhaust gas delivery line 3 again. Thereby, the quantity of the waste gas discharged | emitted out of a system without processing can be reduced more.

また、ブース1には上記実施形態で例示したもの以外の試験設備を設置するようにしても良い。例えば、電力貯蔵供給デバイスの充放電用配線、電流電圧測定用配線、試験機制御用配線、試験機電力供給用配線、電灯用電源、攪拌機用電源、CCDカメラ用電源、映像音声信号用ライン、電力貯蔵供給デバイス内の圧力測定センサ用ライン、ブース内の圧力測定センサ用ラインなどの電気測定系試験設備;ブース内雰囲気温度、電力貯蔵供給デバイス表面温度、電力貯蔵供給デバイス内部温度等を測定するための温度測定系試験設備などが挙げられる。
さらに、ブース1に安全弁や圧抜きバルブ等を設け、さらに安全性を高めるようにしてもよい。
Moreover, you may make it install the test equipment other than what was illustrated by the said embodiment in the booth 1. FIG. For example, charging / discharging wiring for power storage and supply devices, wiring for current voltage measurement, testing machine control wiring, testing machine power supply wiring, power supply for lamps, power supply for stirrer, power supply for CCD camera, video and audio signal line, power Electrical measurement system test equipment such as pressure measurement sensor line in storage supply device, pressure measurement sensor line in booth; to measure booth atmosphere temperature, power storage supply device surface temperature, power storage supply device internal temperature, etc. Temperature measuring system test equipment.
Furthermore, a safety valve, a pressure relief valve, or the like may be provided in the booth 1 to further enhance safety.

また、室内ガス置換ライン4が設けられていない場合や、室内ガス置換ライン4によりブース1内の雰囲気が不活性ガスや空気以外の気体の雰囲気とされる場合に、ブース1に上記のブース耐圧Aやブース耐圧Bを備えさせるようにするようにしても良い。さらに、例えば安全性試験によって発生する排ガスがブース1内の雰囲気に存在する気体と反応しない場合などには、室内ガス置換ライン4によってブース1内の雰囲気を空気雰囲気とする場合にブース1にブース耐圧Aを備えさせるようにしても良い。また、例えば試験装置に汎用性をもたせるため、安全性試験時のブース1内の雰囲気に存在する雰囲気に関わらず、ブース1にブース耐圧Bを備えさせるようにしても良い。このように、ブース1にブース耐圧A及びブース耐圧Bのいずれを備えさせるかは、適宜、任意に設定することができる。   Further, when the indoor gas replacement line 4 is not provided, or when the atmosphere in the booth 1 is changed to an atmosphere of a gas other than an inert gas or air by the indoor gas replacement line 4, the above-mentioned booth pressure resistance is set in the booth 1. A or booth breakdown voltage B may be provided. Further, for example, when the exhaust gas generated by the safety test does not react with the gas present in the atmosphere in the booth 1, the booth 1 is set in the booth 1 when the atmosphere in the booth 1 is changed to the air atmosphere by the indoor gas replacement line 4. A withstand voltage A may be provided. For example, in order to give the test apparatus versatility, the booth 1 may be provided with the booth pressure resistance B regardless of the atmosphere existing in the atmosphere in the booth 1 during the safety test. As described above, whether the booth withstand voltage A or the booth withstand voltage B is provided in the booth 1 can be arbitrarily set as appropriate.

[II.安全性評価方法]
上述した本発明の試験装置を用いれば、電力供給デバイスの安全性試験を行ない、当該安全性試験の試験結果に基づいて、電力供給デバイスの安全性評価を行なうことができる。この際、安全性試験の種類に制限は無いが、例えば、釘刺し試験、過充電試験、加熱試験、外部短絡試験、落下試験、圧壊試験、過放電試験、熱衝撃試験、振動試験から選ばれる試験を行なうことができる。
[II. Safety evaluation method]
If the test apparatus of the present invention described above is used, the safety test of the power supply device can be performed, and the safety evaluation of the power supply device can be performed based on the test result of the safety test. At this time, the type of safety test is not limited, but for example, selected from nail penetration test, overcharge test, heating test, external short circuit test, drop test, crush test, overdischarge test, thermal shock test, vibration test A test can be performed.

具体的な安全性評価方法の内容は任意であるが、上記に基づき、例えば「リチウムイオン電池(小型電池)の安全性に関する国際的な認証」UL1642、「電池工業会指針SBA G1101 リチウム二次電池安全性評価基準ガイドライン」など認証規定に従って行なうことができる。
この際、本発明の試験装置は、耐圧性(密閉性)を有しているので、これを用いれば、特にガス発生量やガスの組成をより正確に分析することができる。したがって、この分析結果を用いて、破壊や内部短絡に際しても、ガス発生等がより少なく安全な電力供給デバイスを設計・作製することができる。
Although the content of the specific safety evaluation method is arbitrary, based on the above, for example, “International certification regarding safety of lithium ion battery (small battery)” UL1642, “Battery industry association guideline SBA G1101 lithium secondary battery” This can be done in accordance with certification regulations such as “Safety Evaluation Criteria Guidelines”.
At this time, since the test apparatus of the present invention has pressure resistance (sealing property), the gas generation amount and the gas composition can be analyzed more accurately by using this. Therefore, using this analysis result, it is possible to design and manufacture a safe power supply device with less gas generation or the like even in the event of breakdown or internal short circuit.

各種の評価試験における測定項目は、ブースに設置された各種のセンサ等により測定することができる。
例えば、電力供給デバイスの表面温度や、ブース内のガス温度は熱電対をはじめとする温度センサにより測定することができる。
また、例えば、ガスの発生量は、気体の状態方程式によって算出することができる。なお、前記の状態方程式は、圧力センサによって得られる安全性試験前後のブース内圧の変化および温度センサによって得られるブース内ガス温度から得られる。
さらに、例えば、排ガスの成分(組成)は、排ガス採取ラインから採取したガスについて、ガスクロマトグラフィーや質量分析装置など既知の分析装置や方法により分析して求めることができる。
また、例えば、ブース内にビデオカメラおよびビデオカメラによる撮影に必要な照明器具を備えれば、評価試験中の視覚的な挙動をとらえることもできる。
Measurement items in various evaluation tests can be measured by various sensors installed in the booth.
For example, the surface temperature of the power supply device and the gas temperature in the booth can be measured by a temperature sensor such as a thermocouple.
Further, for example, the amount of gas generated can be calculated by a gas equation of state. The above equation of state is obtained from the change in the booth internal pressure before and after the safety test obtained by the pressure sensor and the gas temperature in the booth obtained by the temperature sensor.
Further, for example, the component (composition) of the exhaust gas can be obtained by analyzing the gas collected from the exhaust gas collection line by a known analyzer or method such as gas chromatography or a mass spectrometer.
Further, for example, if a booth is equipped with a video camera and a lighting device necessary for photographing with the video camera, the visual behavior during the evaluation test can be captured.

[III.非水系電解液二次電池]
本発明の非水系電解液二次電池は、上記試験装置および安全性評価方法を用いて開発されたものであり、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極および負極と、非水系電解液とを備える非水系電解液二次電池である。
また、本発明の非水系電解液二次電池は、下記条件(1)または条件(2)を満足するものであり、好ましくはこれらの条件(1),(2)を同時に満足するものである。中でも、さらに好ましくは条件(3),(4)の少なくとも一方を満足するものであり、特に好ましくは条件(3),(4)を同時に満足するものである。
[III. Non-aqueous electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has been developed using the test apparatus and the safety evaluation method, and includes a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. It is a non-aqueous electrolyte secondary battery.
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention satisfies the following condition (1) or condition (2), and preferably satisfies these conditions (1) and (2) at the same time. . Among them, it is more preferable that at least one of the conditions (3) and (4) is satisfied, and particularly preferable that the conditions (3) and (4) are satisfied at the same time.

[III−1.非水系電解液二次電池が満たすべき条件]
(1)過充電試験におけるガス発生量
条件(1)は、本発明の非水系電解液二次電池について、上記試験装置を用いて下記条件で過充電試験を行なった場合、試験前後でのブース内圧力の変化が、25℃において、以下の要件を満たすことである。
要件:
試験前後でのブース内圧力の変化[Pa]×ブースの内容積[m]/(試験前のブース内圧力[Pa]×電池の体積[m])≦C
なお、上記要件において、Cは試験時のガス発生量を示す係数であり、100倍以下が好ましく、10倍以下がより好ましく、1倍以下が特に好ましい。
[III-1. Conditions that non-aqueous electrolyte secondary battery must satisfy]
(1) Gas generation amount in overcharge test Condition (1) is a booth before and after the test when the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is subjected to an overcharge test under the following conditions using the above test apparatus. The change in internal pressure satisfies the following requirements at 25 ° C.
Requirements:
Change in booth pressure before and after the test [Pa] × booth internal volume [m 3 ] / (booth internal pressure [Pa] before test × battery volume [m 3 ]) ≦ C
In addition, in the said requirements, C is a coefficient which shows the gas generation amount at the time of a test, 100 times or less are preferable, 10 times or less are more preferable, and 1 time or less are especially preferable.

また、過充電試験の条件は次の通りである。
(i)ブース内の雰囲気の初期温度を20±5℃とし、
(ii)完全に放電した状態あるいは充電深度0%から
(iii)前記非水系電解液二次電池を製造したメーカーの推奨する電流の3倍の電流で
(iv)充電容量の250%まで充電操作を行ない、
(v)試験過程におけるガス発生によるブース内圧の増加を測定する。
The conditions for the overcharge test are as follows.
(I) The initial temperature of the atmosphere in the booth is 20 ± 5 ° C.
(Ii) From a fully discharged state or from a charging depth of 0% (iii) Charging operation up to 250% of the charging capacity at a current 3 times the current recommended by the manufacturer of the non-aqueous electrolyte secondary battery Do
(V) Measure the increase in booth internal pressure due to gas generation during the test process.

なお、過充電試験の条件において、条件(i)にあるブース内の雰囲気の初期温度は、ブース内のいずれの位置において測定しても良い。ただし、通常は、ブース内に存在する非水系電解液二次電池から20mm以上の距離において温度を測定する。
また、条件(ii)において、非水系電解液二次電池が完全に放電した状態かどうかは、電池の電圧が常用電圧範囲における下限電圧以下であることにより確認できる。一方、充電深度0%であることは、電池の電圧を常用電圧範囲における下限電圧に30分間維持した場合に流れる放電容量が、電池の容量の2%以下であることにより確認できる。なお、ここでいう常用電圧範囲は充電時の上限電圧、放電時の下限電圧の間の電圧範囲のことで、これは一般には充放電サイクル寿命や保存寿命、ガス発生の程度、内部短絡の有無、放電容量などの電池特性を勘案し、使用用途に合うように決められ、メーカーによって推奨される。非水系電解液二次電池の仕様材料、内部構造、使用環境によってこの範囲は異なるが、たとえばリチウムイオン二次電池の場合、常用電圧範囲は2.5Vから4.2Vであることが一般的である。
さらに、メーカーの推奨する電流とは、メーカーが推奨する電流値の電流のことを指す。したがって、条件(iii)は、当該推奨された電流値の3倍の電流値の電流によって充電を行なうことを表わす。
また、条件(iv),(v)について、理想的には充電容量の250%まで充電するのであるが、充電量が充電容量の250%に到達する前にガス発生が生じ充電容量が250%にまで到達しない場合には、充電可能な最大量まで充電を行ない、当該最大量まで充電した時点でのブース内圧の増加を測定する。
なお、ブース内の雰囲気は任意であり、不活性ガスでも良く、空気でも良く、また、場合によってはそれ以外の気体であってもよい。
In the overcharge test condition, the initial temperature of the atmosphere in the booth in the condition (i) may be measured at any position in the booth. However, the temperature is usually measured at a distance of 20 mm or more from the nonaqueous electrolyte secondary battery present in the booth.
Further, in condition (ii), whether or not the non-aqueous electrolyte secondary battery is completely discharged can be confirmed by checking that the battery voltage is lower than the lower limit voltage in the normal voltage range. On the other hand, the charge depth of 0% can be confirmed by the fact that the discharge capacity flowing when the battery voltage is maintained at the lower limit voltage in the normal voltage range for 30 minutes is 2% or less of the battery capacity. The normal voltage range here refers to the voltage range between the upper limit voltage during charging and the lower limit voltage during discharging, and this is generally the charge / discharge cycle life and storage life, the extent of gas generation, and whether there is an internal short circuit. In consideration of battery characteristics such as discharge capacity, it is determined to suit the intended use and recommended by the manufacturer. This range varies depending on the specification material, internal structure, and usage environment of the non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, in the case of a lithium ion secondary battery, the normal voltage range is generally 2.5 V to 4.2 V. is there.
Furthermore, the current recommended by the manufacturer refers to a current having a current value recommended by the manufacturer. Therefore, the condition (iii) represents that charging is performed with a current having a current value that is three times the recommended current value.
In addition, under conditions (iv) and (v), charging is ideally performed up to 250% of the charging capacity, but gas is generated before the charging amount reaches 250% of the charging capacity, and the charging capacity is 250%. If it does not reach the maximum value, the battery is charged up to the maximum chargeable amount, and the increase in the booth internal pressure at the time of charging up to the maximum amount is measured.
The atmosphere in the booth is arbitrary, and may be an inert gas, air, or other gas depending on circumstances.

上記の過充電試験は、非水系電解液二次電池に対して充電を過剰に行なった場合の当該非水系電解液二次電池の挙動を分析するための試験である。そして、この過充電試験の結果、上記の要件を満たすことは、過充電時に当該非水系電解液二次電池において開弁、破裂、爆発が生じた場合に、当該非水系電解液二次電池からのガス発生量の程度、ガス発生により起こる衝撃の強さの程度がそれぞれ実用上問題とならない程度に小さいことを表わす。   The overcharge test is a test for analyzing the behavior of the non-aqueous electrolyte secondary battery when the non-aqueous electrolyte secondary battery is excessively charged. As a result of this overcharge test, satisfying the above requirements means that if the non-aqueous electrolyte secondary battery is opened, ruptured, or exploded during overcharge, the non-aqueous electrolyte secondary battery This indicates that the degree of gas generation and the magnitude of impact caused by gas generation are so small that they do not cause any practical problems.

過充電時に生じるガス発生量の程度、ガス発生により起こる衝撃の強さの程度は、非水系電解液二次電池の電池要素の種類、量、配置などが複雑に関係している。したがって、前記のガス発生量の程度、ガス発生により起こる衝撃の強さの程度が小さい非水系電解液二次電池を開発しようとする場合には、非水系電解液二次電池に実際に過充電を行なってガス発生を生じさせ、分析を行なうことを何回も繰り返すことになる。したがって、当該試験を行なうための試験装置として優れたものを使用するほど開発が良好に進行することが期待でき、試験装置の性能や機能が当該試験装置を用いて開発された非水系電解液二次電池にも反映されると考えられる。   The level of gas generated during overcharge and the level of impact generated by gas generation are complicatedly related to the type, amount, and arrangement of battery elements of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Therefore, when trying to develop a non-aqueous electrolyte secondary battery with a low level of gas generation and a low level of impact caused by gas generation, the non-aqueous electrolyte secondary battery is actually overcharged. To generate gas and repeat the analysis many times. Therefore, it can be expected that the development progresses better as the superior test apparatus for performing the test is used, and the performance and function of the test apparatus are developed using the test apparatus. It is considered to be reflected in the secondary battery.

なお、非水系電解液二次電池の製造メーカーは、通常は、安全性や効率性などの観点から、好適に使用できる電流量を推奨している。ここで、この推奨する電流量を決定する際にも、上記の過充電試験を繰り返すことになる。したがって、試験装置の性能や機能は、当該試験装置を用いて開発された非水系電解液二次電池について、その非水系電解液二次電池の製造メーカーの推奨する電流値とも相関することになると推察される。   Note that manufacturers of non-aqueous electrolyte secondary batteries usually recommend an amount of current that can be suitably used from the viewpoints of safety and efficiency. Here, the above overcharge test is repeated when determining the recommended amount of current. Therefore, the performance and function of the test device will correlate with the current value recommended by the manufacturer of the non-aqueous electrolyte secondary battery for the non-aqueous electrolyte secondary battery developed using the test device. Inferred.

(2)釘刺し試験におけるガス発生量
条件(2)は、本発明の非水系電解液二次電池について、上記試験装置を用いて下記条件で釘刺し試験を行なった場合、試験前後でのブース内圧力の変化が、25℃において、以下の要件を満たすことである。
要件:
試験前後でのブース内圧力の変化[Pa]×ブースの内容積[m]/(試験前のブース内圧力[Pa]×電池の体積[m])≦C
なお、上記要件において、Cは試験時のガス発生量を示す係数であり、100倍以下がこのましく、10倍以下がより好ましく、1倍以下が特に好ましい。
(2) Gas generation amount in the nail penetration test Condition (2) is the booth before and after the test when the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention was subjected to the nail penetration test under the following conditions using the above test apparatus. The change in internal pressure satisfies the following requirements at 25 ° C.
Requirements:
Change in booth pressure before and after the test [Pa] × booth internal volume [m 3 ] / (booth internal pressure [Pa] before test × battery volume [m 3 ]) ≦ C
In the above requirements, C is a coefficient indicating the amount of gas generated during the test, preferably 100 times or less, more preferably 10 times or less, and particularly preferably 1 time or less.

また、釘刺し試験の条件は次の通りである。
(i)ブース内の雰囲気の初期温度を20±5℃とし、
(ii)直径2.5mmから5mmの太さの釘を前記非水系電解液二次電池の中央部で、電極面に対し垂直方向に貫通させ、6時間以上放置し、
(iii)試験過程におけるガス発生によるブース内圧の増加を測定する。
The conditions for the nail penetration test are as follows.
(I) The initial temperature of the atmosphere in the booth is 20 ± 5 ° C.
(Ii) A nail having a diameter of 2.5 mm to 5 mm is penetrated in the center of the non-aqueous electrolyte secondary battery in a direction perpendicular to the electrode surface, and left for 6 hours or more.
(Iii) Measure the increase in booth internal pressure due to gas generation during the test process.

なお、釘刺し試験の条件において、条件(i)にあるブース内の雰囲気の初期温度は、ブース内のいずれの位置において測定しても良い。ただし、通常は、ブース内に存在する非水系電解液二次電池から20mm以上の距離において温度を測定する。
また、条件(ii)において、非水系電解液二次電池の中央部とは、電極面(正極又は負極の面)の中心点の周囲10mmの範囲内を指す。さらに、放置時間は6時間以上であれば制限は無いが、通常は24時間以下である。
なお、ブース内の雰囲気は任意であり、不活性ガスでも良く、空気でも良く、また、場合によってはそれ以外の気体であってもよい。
In the nail penetration test condition, the initial temperature of the atmosphere in the booth in the condition (i) may be measured at any position in the booth. However, the temperature is usually measured at a distance of 20 mm or more from the nonaqueous electrolyte secondary battery present in the booth.
In the condition (ii), the central portion of the non-aqueous electrolyte secondary battery refers to the range of 10 mm around the center point of the electrode surface (positive electrode or negative electrode surface). Further, the standing time is not limited as long as it is 6 hours or longer, but is usually 24 hours or shorter.
The atmosphere in the booth is arbitrary, and may be an inert gas, air, or other gas depending on circumstances.

上記の釘刺し試験は、非水系電解液二次電池が破損したり、非水系電解液二次電池外部より衝撃、振動が加わったりして短絡が生じた場合の当該非水系電解液二次電池の挙動を分析するための試験である。そして、この釘刺し試験の結果、上記の要件を満たすことは、短絡発生時に当該非水系電解液二次電池において開弁、破裂、爆発が生じた場合に、当該非水系電解液二次電池からのガス発生量の程度、ガス発生により起こる衝撃の強さの程度が実用上問題とならない程度に小さいことを表わす。   The above nail penetration test is performed when the non-aqueous electrolyte secondary battery is damaged or when a short circuit occurs due to impact or vibration applied from the outside of the non-aqueous electrolyte secondary battery. This is a test for analyzing the behavior of As a result of this nail penetration test, satisfying the above requirements means that when the non-aqueous electrolyte secondary battery opens, ruptures, or explodes when a short circuit occurs, the non-aqueous electrolyte secondary battery This means that the degree of gas generation and the strength of impact caused by gas generation are small enough not to cause a problem in practice.

短絡発生時に生じるガス発生量の程度、ガス発生により起こる衝撃の強さの程度も、非水系電解液二次電池の電池要素の種類、量、配置などが複雑に関係している。したがって、過充電試験の場合と同様に、非水系電解液二次電池を開発しようとする場合には、非水系電解液二次電池に実際に短絡を生じさせて分析を行なうことを何回も繰り返すことになる。したがって、試験装置の性能や機能が当該試験装置を用いて開発された非水系電解液二次電池にも反映されると考えられる。   The degree of gas generation generated at the occurrence of a short circuit and the level of impact generated by gas generation are also complicatedly related to the type, amount, and arrangement of battery elements of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Therefore, as in the case of the overcharge test, when trying to develop a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is necessary to repeatedly perform analysis by actually causing a short circuit in the non-aqueous electrolyte secondary battery. Will repeat. Therefore, it is considered that the performance and function of the test apparatus are also reflected in the non-aqueous electrolyte secondary battery developed using the test apparatus.

(3)加熱試験における電池表面温度
条件(3)は、本発明の非水系電解液二次電池について、上記試験装置を用いて下記条件で加熱試験を行なった場合、その過程で測定する当該非水系電解液二次電池の表面温度が、該非水系電解液二次電池が存在する雰囲気温度よりも50K以上超えないことである。また、非水系電解液二次電池の表面温度は、20K以上超えないことが好ましく、10K以上超えないことがより好ましく、5K以上超えないことが特に好ましい。即ち、非水系電解液二次電池の表面温度と雰囲気温度との差が、通常50K未満、好ましくは20K未満、より好ましくは10K未満、特に好ましくは5K未満である。
(3) Battery surface temperature in the heating test Condition (3) is the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention when the heating test is performed under the following conditions using the above test apparatus. The surface temperature of the aqueous electrolyte secondary battery is not more than 50K higher than the ambient temperature in which the non-aqueous electrolyte secondary battery exists. Further, the surface temperature of the nonaqueous electrolyte secondary battery preferably does not exceed 20K, more preferably does not exceed 10K, and particularly preferably does not exceed 5K. That is, the difference between the surface temperature and the ambient temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery is usually less than 50K, preferably less than 20K, more preferably less than 10K, and particularly preferably less than 5K.

また、加熱試験の条件は次の通りである。
(i)ブース内の雰囲気の初期温度20±5℃から、
(ii)1K/分から5K/分の温度上昇速度で前記ブース内の雰囲気の温度を150±2℃に到達させ、150±2℃で10分間、前記ブース内の雰囲気の温度を維持させながら、
(iii)試験過程における前記非水系電解液二次電池の表面温度につき当該試験全体を通じて測定を行う。
The conditions for the heating test are as follows.
(I) From the initial temperature of the booth atmosphere 20 ± 5 ° C,
(Ii) The temperature of the atmosphere in the booth reaches 150 ± 2 ° C. at a temperature increase rate of 1 K / min to 5 K / min, and the temperature of the atmosphere in the booth is maintained at 150 ± 2 ° C. for 10 minutes.
(Iii) The surface temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery in the test process is measured throughout the test.

なお、加熱試験の条件において、条件(i)にあるブース内の雰囲気の初期温度は、ブース内のいずれの位置において測定しても良い。ただし、通常は、ブース内に存在する非水系電解液二次電池から20mm以上の距離において温度を測定する。
さらに、条件(iii)において、非水系電解液二次電池の表面温度は、熱電対、白金測温抵抗体、サーミスタ、放射温度計などにより測定することができる。
また、加熱試験において試験初期のブース内の圧力は通常、大気圧(0.1MPa)であることが望ましい。
なお、ブース内の雰囲気は任意であり、不活性ガスでも良く、空気でも良く、また、場合によってはそれ以外の気体であってもよい。
In the heating test conditions, the initial temperature of the atmosphere in the booth in condition (i) may be measured at any position in the booth. However, the temperature is usually measured at a distance of 20 mm or more from the nonaqueous electrolyte secondary battery present in the booth.
Furthermore, in the condition (iii), the surface temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be measured with a thermocouple, a platinum resistance temperature detector, a thermistor, a radiation thermometer, or the like.
In the heating test, the pressure in the booth at the initial stage of the test is usually preferably atmospheric pressure (0.1 MPa).
The atmosphere in the booth is arbitrary, and may be an inert gas, air, or other gas depending on circumstances.

上記の加熱試験は、高温時の異常反応の程度を分析するための試験である。そして、この加熱試験の結果、上記の要件を満たすことは、高温時における異常反応の程度が低く、結果として高温時においても電池の異常昇温や電池からのガス発生の程度が低いことを表わす。   The heating test is a test for analyzing the degree of abnormal reaction at a high temperature. As a result of this heating test, satisfying the above requirements indicates that the degree of abnormal reaction at a high temperature is low, and as a result, the degree of abnormal temperature rise of the battery and the generation of gas from the battery are low. .

加熱時の異常反応の程度も、非水系電解液二次電池の電池要素の種類、量、配置などが複雑に関係している。したがって、過充電試験、釘さし試験の場合と同様に、非水系電解液二次電池を開発しようとする場合には、非水系電解液二次電池に実際に加熱試験を行って分析を行なうことを何回も繰り返すことになる。この際、試験の過程において非水系電解液二次電池から大量のガス発生が起こりうるため、試験用ブースとしてはガス発生によるブース内圧の増加に耐えることや発生ガスの処理機能を備えていることが望ましい。したがって、試験装置の性能や機能が当該試験装置を用いて開発された非水系電解液二次電池にも反映されると考えられる。   The degree of abnormal reaction during heating is also complicatedly related to the type, amount, arrangement, etc. of the battery elements of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Therefore, as in the case of the overcharge test and the nail penetration test, when trying to develop a non-aqueous electrolyte secondary battery, a heating test is actually performed on the non-aqueous electrolyte secondary battery for analysis. It will be repeated many times. At this time, a large amount of gas may be generated from the non-aqueous electrolyte secondary battery during the test process, so the test booth must be able to withstand the increase in the booth internal pressure due to gas generation and be equipped with a function for processing the generated gas. Is desirable. Therefore, it is considered that the performance and function of the test apparatus are also reflected in the non-aqueous electrolyte secondary battery developed using the test apparatus.

(4)好ましい性質
更に、本発明の非水系電解液二次電池は、下記(a)、(b)及び(c)よりなる群から選ばれる少なくとも1つの性質を満足するものが特に好ましい。
(a)前記非水系電解液二次電池が外装を備え、前記外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和が面積比で20倍以上である。
(b)前記非水系電解液二次電池の直流抵抗成分が10ミリオーム(mΩ)以下である。
(c)前記非水系電解液二次電池が外装を備え、1個の前記外装に収納される電池要素のもつ電気容量が3アンペアアワー(Ah)以上である。
なお、上記の性質(a)において、非水系電解液二次電池の外装及びその表面積(外表面積)については、後述する。
(4) Preferred Properties Furthermore, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention particularly preferably satisfies at least one property selected from the group consisting of the following (a), (b) and (c).
(A) The non-aqueous electrolyte secondary battery includes an exterior, and the total electrode area of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior is 20 times or more in area ratio.
(B) The non-aqueous electrolyte secondary battery has a DC resistance component of 10 milliohms (mΩ) or less.
(C) The non-aqueous electrolyte secondary battery has an exterior, and the electric capacity of a battery element housed in one of the exteriors is 3 ampere hours (Ah) or more.
In addition, in said property (a), the exterior and surface area (outer surface area) of a nonaqueous electrolyte secondary battery are mentioned later.

前記の性質(a)を満足する非水系電解液二次電池は、放電容量密度が大きいため放電容量に比して小さい電池を得られるという利点を有するため、好ましい。
また、性質(b)を満足する非水系電解液二次電池は、充放電時の電池内部抵抗が小さいため、大電流放電ができるという利点を有するため、好ましい。
さらに、性質(c)を満足する非水系電解液二次電池は、放電容量が大きく長時間にわたって電力を供給できるという利点を有するため、好ましい。
また、これら性質の二つを任意の組合せで同時に満足するものがより好ましく、三つを同時に満足するものが特に好ましい。
The non-aqueous electrolyte secondary battery satisfying the above-mentioned property (a) is preferable because it has an advantage that a battery smaller than the discharge capacity can be obtained because the discharge capacity density is large.
Moreover, the non-aqueous electrolyte secondary battery satisfying the property (b) is preferable because it has an advantage that a large current discharge can be performed because the battery internal resistance during charging and discharging is small.
Furthermore, the non-aqueous electrolyte secondary battery satisfying the property (c) is preferable because it has an advantage that the discharge capacity is large and power can be supplied for a long time.
Further, those satisfying two of these properties simultaneously in an arbitrary combination are more preferable, and those satisfying three simultaneously are particularly preferable.

[III−2.非水系電解液二次電池の構成]
以下に、上記特徴を有する本発明の非水系電解液二次電池について更に詳細に説明する。ただし、本発明の非水系電解液二次電池は、以下に説明する構成を有するものに限定されず、上述したように条件(1)〜(4)を満足する電池を広範に含むものである。即ち、条件(1)〜(4)を前記のように満足する非水系電解液二次電池は本発明の試験装置を用いた安全性評価を経て開発されたものと考えられ、以下に説明する構成は本発明の非水系電解液二次電池が有する構成の好ましい例である。
[III-2. Configuration of non-aqueous electrolyte secondary battery]
Hereinafter, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention having the above characteristics will be described in more detail. However, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not limited to the battery having the configuration described below, and includes a wide range of batteries that satisfy the conditions (1) to (4) as described above. That is, the non-aqueous electrolyte secondary battery that satisfies the conditions (1) to (4) as described above is considered to have been developed through safety evaluation using the test apparatus of the present invention, and will be described below. The configuration is a preferred example of the configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

[III−2−1.電池形状]
本発明の非水系電解液二次電池の電池形状は特に限定されるものではないが、例えば、有底筒型形状、有底角型形状、薄型形状、シート形状状、ペーパー形状が挙げられる。また、システムや機器に組み込まれる際に、容積効率を高めて収納性を上げるために、電池周辺に配置される周辺システムへの収まりを考慮した馬蹄形、櫛型形状等の異型のものであってもよい。さらに、電池内部の熱を効率よく外部に放出する観点から、比較的平らで大面積の面を少なくとも一つを有する角型形状が好ましい。
[III-2-1. Battery shape]
The battery shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a bottomed cylindrical shape, a bottomed square shape, a thin shape, a sheet shape, and a paper shape. In addition, in order to increase volumetric efficiency and improve storage when incorporated in a system or device, it is of a different shape such as a horseshoe shape or a comb shape considering the fit in the peripheral system arranged around the battery. Also good. Furthermore, from the viewpoint of efficiently releasing the heat inside the battery to the outside, a rectangular shape having at least one surface that is relatively flat and has a large area is preferable.

有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗による発生するジュール発熱を効率よく外部に逃げる設計にすることが好ましい。また、熱伝導性の高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。   In a battery having a bottomed cylindrical shape, since the outer surface area with respect to the power generating element to be filled becomes small, it is preferable to design so that Joule heat generated by the internal resistance at the time of charging and discharging efficiently escapes to the outside. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance having high thermal conductivity is increased and the temperature distribution inside is reduced.

有底角型形状では、一番大きい面の面積S(端子部を除く外形寸法の幅と高さとの積、単位m)の2倍と電池外形の厚さT(単位m)との比率2S/Tの値が100以上であることが好ましく、200以上であることが更に好適である。最大面を大きくすることにより高出力かつ大容量の電池であってもサイクル性や高温保存等の特性を向上させると共に、異常発熱時の放熱効率を上げることができ、後述する「弁作動」や「破裂」という危険な状態になることを抑制することができる。In the bottomed square shape, the ratio between the area S of the largest surface (the product of the width and height of the outer dimensions excluding the terminal portion, unit m 2 ) and the thickness T (unit m) of the battery outer shape The 2S / T value is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more. By increasing the maximum surface, it is possible to improve characteristics such as cycleability and high-temperature storage even for high-power and large-capacity batteries, and increase the heat dissipation efficiency during abnormal heat generation. It is possible to suppress a dangerous state of “rupture”.

[III−2−2.電池構成]
本発明の非水系電解液二次電池は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極及び負極、非水系電解液、正極と負極の間に配設されるセパレータ、集電端子、及び外装ケース等によって少なくとも構成される。要すれば、電池の内部及び/又は電池の外部に保護素子を装着してもよい。
[III-2-2. Battery configuration]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes at least a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a non-aqueous electrolyte, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, a current collecting terminal, and an outer case. Composed. If necessary, a protective element may be mounted inside the battery and / or outside the battery.

[III−2−2−1.正極]
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される正極について説明する。
[III−2−2−1−1.正極活物質]
以下に正極に使用される正極活物質について述べる。
[III-2-2-1. Positive electrode]
The positive electrode used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below.
[III-2-2-1-1. Cathode active material]
The positive electrode active material used for the positive electrode is described below.

[組成]
正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限はない。リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましく、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
[composition]
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. A substance containing lithium and at least one transition metal is preferable, and examples thereof include a lithium transition metal composite oxide and a lithium-containing transition metal phosphate compound.

リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiO等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMn、LiMnO等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiMn1.8Al0.2、LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. are preferable as the transition metal of the lithium transition metal composite oxide. Specific examples include lithium-cobalt composite oxides such as LiCoO 2 and LiNiO 2 . Lithium / nickel composite oxide, lithium / manganese composite oxide such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3, etc., and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Al, Ti , V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, and those substituted with other metals such as Si. As specific examples of the substituted ones, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.

リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP等のリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and specific examples include, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3 , iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn , Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other metals.

[表面被覆]
また、これら正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質が付着したものを用いることもできる。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。
[Surface coating]
In addition, a material in which a substance having a composition different from that of the substance constituting the main cathode active material is attached to the surface of the cathode active material can be used. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate.

これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加、乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加後、加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により正極活物質表面に付着させることができる。   These surface adhering materials are, for example, dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material, and dried. It can be made to adhere to the positive electrode active material surface by the method of making it react by the method etc., the method of adding to a positive electrode active material precursor, and baking simultaneously.

表面付着物質の量としては、正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、更に好ましくは10ppm以上、上限として好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での非水系電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。   The amount of the surface adhering substance is by mass with respect to the positive electrode active material, preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, and the upper limit is preferably 20% or less, more preferably 10%. % Or less, more preferably 5% or less. The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. However, when the amount of the adhering quantity is too small, the effect is not sufficiently exhibited. If the amount is too large, the resistance may increase in order to inhibit the entry and exit of lithium ions.

[形状]
正極活物質粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が用いられるが、中でも一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状ないし楕円球状であるものが好ましい。通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐため好ましい。また、板状等軸配向性の粒子であるよりも球状ないし楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作製する際の導電剤との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。
[shape]
As the shape of the positive electrode active material particles, a lump shape, a polyhedron shape, a sphere shape, an oval sphere shape, a plate shape, a needle shape, a column shape, etc., which are conventionally used, are used. Thus, it is preferable that the secondary particles have a spherical or elliptical shape. In general, an electrochemical element expands and contracts as the active material in the electrode expands and contracts as it is charged and discharged. Therefore, the active material is easily damaged due to the stress or the conductive path is broken. Therefore, it is preferable that the primary particles are aggregated to form secondary particles, rather than a single particle active material having only primary particles, in order to relieve expansion and contraction stress and prevent deterioration. In addition, spherical or oval spherical particles are less oriented during molding of the electrode than plate-like equiaxed particles, so that the electrode is less expanded and contracted during charge and discharge, and the electrode is produced. The mixing with the conductive agent is also preferable because it can be easily mixed uniformly.

[タップ密度]
正極活物質のタップ密度は、通常1.3g/cm以上、好ましくは1.5g/cm以上、更に好ましくは1.6g/cm以上、最も好ましくは1.7g/cm以上である。正極活物質のタップ密度が上記下限を下回ると正極活物質層形成時に、必要な分散媒量が増加すると共に、導電材や結着剤(バインダー)の必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。タップ密度の高い金属複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく特に上限はないが、大きすぎると、正極活物質層内における非水系電解液を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合があるため、通常2.5g/cm以下、好ましくは2.4g/cm以下である。
[Tap density]
The tap density of the positive electrode active material is usually 1.3 g / cm 3 or more, preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.6 g / cm 3 or more, and most preferably 1.7 g / cm 3 or more. . If the tap density of the positive electrode active material is lower than the lower limit, the amount of the required dispersion medium increases when the positive electrode active material layer is formed, and the necessary amount of conductive material and binder (binder) increases, leading to the positive electrode active material layer. In some cases, the positive electrode active material filling rate is restricted, and the battery capacity is restricted. By using a metal composite oxide powder having a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. In general, the tap density is preferably as large as possible, but there is no particular upper limit. However, if the tap density is too large, diffusion of lithium ions using the non-aqueous electrolyte solution as a medium in the positive electrode active material layer becomes rate-determining, and load characteristics may be likely to deteriorate. Usually, it is 2.5 g / cm 3 or less, preferably 2.4 g / cm 3 or less.

本発明においてタップ密度は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセル容積を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。In the present invention, the tap density is measured by passing a sieve having a mesh size of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell to fill the cell volume, and then measuring a powder density meter (for example, a tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). , Tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume and the weight of the sample is defined as the tap density.

[メジアン径d50
粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは3μm以上であり、上限は、通常20μm以下、好ましくは18μm以下、より好ましくは16μm以下、最も好ましくは15μm以下である。上記下限を下回ると、高嵩密度品が得られなくなる場合があり、上限を超えると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池性能の低下をきたしたり、電池の正極作製すなわち活物質と導電剤やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際に、スジを引く等の現象を生ずる場合がある。ここで、異なるメジアン径d50をもつ正極活物質を2種類以上混合することで、正極作製時の充填性を更に向上させることもできる。
[Median diameter d 50 ]
The median diameter d 50 of the particles (secondary particle diameter when primary particles are aggregated to form secondary particles) is usually 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, most The upper limit is usually 20 μm or less, preferably 18 μm or less, more preferably 16 μm or less, and most preferably 15 μm or less. If the lower limit is not reached, a high bulk density product may not be obtained. If the upper limit is exceeded, it takes time for the diffusion of lithium in the particles. When a conductive agent, a binder, or the like is slurried with a solvent and applied as a thin film, a phenomenon such as streaking may occur. Here, by mixing two or more kinds of positive electrode active materials having different median diameters d 50 , the filling property at the time of producing the positive electrode can be further improved.

なお、本発明におけるメジアン径d50は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定される。粒度分布計としてHORIBA社製LA−920を用いる場合、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24を設定して測定される。The median diameter d 50 in the present invention is measured by a known laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus. When LA-920 manufactured by HORIBA is used as a particle size distribution meter, a 0.1% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium for measurement, and a measurement refractive index of 1.24 is set after ultrasonic dispersion for 5 minutes. Measured.

[平均一次粒子径]
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、正極活物質の平均一次粒子径としては、通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.08μm以上、最も好ましくは0.1μm以上であり、上限は、通常3μm以下、好ましくは2μm以下、更に好ましくは1μm以下、最も好ましくは0.6μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下するために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。逆に、上記下限を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の現象を生ずる場合がある。
[Average primary particle size]
When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.08 μm or more, Most preferably, it is 0.1 μm or more, and the upper limit is usually 3 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less, and most preferably 0.6 μm or less. If the above upper limit is exceeded, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder filling property, or the specific surface area is greatly reduced, so that there is a high possibility that battery performance such as output characteristics will deteriorate. is there. On the other hand, when the value falls below the lower limit, a phenomenon such as inferior charge / discharge reversibility may occur due to an undeveloped crystal.

なお、一次粒子径は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。   The primary particle diameter is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for any 50 primary particles and obtained by taking the average value. It is done.

[BET比表面積]
正極活物質のBET比表面積は、0.2m/g以上、好ましくは0.3m/g以上、更に好ましくは0.4m/g以上で、4.0m/g以下、好ましくは2.5m/g以下、更に好ましくは1.5m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいとタップ密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性が低下しやすい場合がある。
[BET specific surface area]
The BET specific surface area of the positive electrode active material is 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.4 m 2 / g or more, 4.0 m 2 / g or less, preferably 2 .5m 2 / g or less, still more preferably not more than 1.5 m 2 / g. When the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to be lowered, and when the BET specific surface area is larger, the tap density is hardly increased, and the applicability at the time of forming the positive electrode active material is likely to be lowered.

BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義される。   The BET specific surface area is determined by using a surface area meter (for example, a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample for 30 minutes at 150 ° C. under nitrogen flow, and then measuring the relative pressure of nitrogen relative to atmospheric pressure. It is defined by a value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method using a nitrogen-helium mixed gas that is accurately adjusted to have a value of 0.3.

[製造法]
正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属硝酸塩、硫酸塩等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法、また、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。
[Production method]
As a manufacturing method of the positive electrode active material, a general method is used as a manufacturing method of the inorganic compound. In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or elliptical active material. For example, transition metal raw materials such as transition metal nitrates and sulfates and, if necessary, raw materials of other elements such as water can be used. Dissolve or pulverize and disperse in a solvent, adjust the pH while stirring to produce and recover a spherical precursor, and dry it as necessary. Then, LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and other Li A method of obtaining an active material by adding a source and baking at a high temperature, transition metal raw materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides and oxides, and if necessary, raw materials of other elements in a solvent such as water Dissolve or pulverize and disperse in the powder and dry mold it with a spray drier to make a spherical or oval spherical precursor. To this, add a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 and calcinate at a high temperature. How to get active material Transition metal source materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides and oxides, Li sources such as LiOH, Li 2 CO 3 and LiNO 3 , and source materials of other elements as necessary, such as water Examples thereof include a method of dissolving or pulverizing and dispersing in a solvent and drying and molding it with a spray dryer or the like to obtain a spherical or elliptical precursor, which is fired at a high temperature to obtain an active material.

[III−2−2−1−2.正極の構成]
以下に、本発明に使用される正極の構成について述べる。
[電極構造と作製法]
正極は、正極活物質粒子と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。正極活物質を用いる正極の製造は、常法により行なうことができる。すなわち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。
[III-2-2-1-2. Configuration of positive electrode]
Below, the structure of the positive electrode used for this invention is described.
[Electrode structure and fabrication method]
The positive electrode is produced by forming a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles and a binder on a current collector. Manufacture of the positive electrode using a positive electrode active material can be performed by a conventional method. That is, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener mixed in a dry form are pressure-bonded to a positive electrode current collector, or these materials are liquid media A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by applying it to a positive electrode current collector and drying it as a slurry by dissolving or dispersing in a slurry.

正極活物質の正極活物質層中の含有量は、通常10質量%以上、好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上である。また、通常99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が低いと、電気容量が不十分となる場合がある。逆に含有量が高すぎると、正極の強度が不足する場合がある。なお、本発明の正極活物質粉体は1種を単独で用いても良く、異なる組成又は異なる粉体物性の2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more. Moreover, it is 99.9 mass% or less normally, Preferably it is 99 mass% or less. When the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is low, the electric capacity may be insufficient. Conversely, if the content is too high, the strength of the positive electrode may be insufficient. In addition, the positive electrode active material powder of this invention may be used individually by 1 type, and may use together 2 or more types of a different composition or different powder physical properties by arbitrary combinations and ratios.

[導電材]
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[Conductive material]
A known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbonaceous materials such as amorphous carbon such as needle coke. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

導電材は、正極活物質層中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、また上限は、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。含有量がこの範囲よりも低いと導電性が不十分となる場合がある。逆に、含有量がこの範囲よりも高いと電池容量が低下する場合がある。   In the positive electrode active material layer, the conductive material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and the upper limit is usually 50% by mass or less, preferably 30% by mass. % Or less, more preferably 15% by mass or less. If the content is lower than this range, the conductivity may be insufficient. Conversely, if the content is higher than this range, the battery capacity may decrease.

[結着剤]
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[Binder]
The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that can be dissolved or dispersed in the liquid medium used in electrode production may be used. Resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene Rubber, ethylene-propylene rubber and other rubbery polymers; styrene / butadiene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer Polymer, styrene / isoprene Thermoplastic elastomeric polymers such as styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymers, propylene / α-olefin copolymers, etc. Soft polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc .; alkali metal ions (especially lithium ions) Examples thereof include a polymer composition having ion conductivity. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、上限は、通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably 60%. It is not more than mass%, more preferably not more than 40 mass%, most preferably not more than 10 mass%. When the ratio of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, if it is too high, battery capacity and conductivity may be reduced.

[液体媒体]
スラリーを形成するための液体媒体としては、正極活物質、導電剤、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。
[Liquid medium]
The liquid medium for forming the slurry may be any type of solvent that can dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the thickener used as necessary. There is no particular limitation, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.

水系媒体としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。なお、液体媒体は1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of the organic medium include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and NN-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethylformamide And amides such as dimethylacetamide; aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethyl sulfoxide. In addition, a liquid medium may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

[増粘剤]
特に水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[Thickener]
In particular, when an aqueous medium is used, it is preferable to make a slurry using a thickener and a latex such as styrene-butadiene rubber (SBR). A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

更に増粘剤を使用する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下したり、正極活物質間の抵抗が増大する場合がある。   Furthermore, when using a thickener, the ratio of the thickener to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more. Is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Below this range, applicability may be significantly reduced. If it exceeds, the ratio of the active material in the positive electrode active material layer may decrease, the battery capacity may decrease, and the resistance between the positive electrode active materials may increase.

[圧密化]
塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、下限として好ましくは1g/cm以上、より好ましくは1.5g/cm、更に好ましくは2g/cm以上であり、上限として好ましくは4g/cm以下、より好ましくは3.5g/cm以下、更に好ましくは3g/cm以下の範囲である。この範囲を上回ると集電体/活物質界面付近への非水系電解液の浸透性が低下し、特に高電流密度での充放電特性が低下する場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大する場合がある。
[Consolidation]
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1 g / cm 3 or more as a lower limit, more preferably 1.5 g / cm 3 , still more preferably 2 g / cm 3 or more, and the upper limit is preferably 4 g / cm 3 or less. The range is preferably 3.5 g / cm 3 or less, more preferably 3 g / cm 3 or less. If this range is exceeded, the permeability of the non-aqueous electrolyte solution to the vicinity of the current collector / active material interface may decrease, and the charge / discharge characteristics at a high current density may decrease. On the other hand, if it is lower, the conductivity between the active materials may be reduced, and the battery resistance may be increased.

[集電体]
正極集電体の材質としては特に制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
[Current collector]
There is no restriction | limiting in particular as a material of a positive electrode electrical power collector, A well-known thing can be used arbitrarily. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.

集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。薄膜がこの範囲よりも薄いと集電体として必要な強度が不足する場合がある。逆に、薄膜がこの範囲よりも厚いと取り扱い性が損なわれる場合がある。   Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, foam metal, etc. A carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. The thickness of the thin film is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thin film is thinner than this range, the strength required for the current collector may be insufficient. Conversely, if the thin film is thicker than this range, the handleability may be impaired.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水系電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が150以下であることが好ましく、特に好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、下限は0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.4以上、より好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。   The ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the (active material layer thickness on one side immediately before the nonaqueous electrolyte solution injection) / (current collector thickness) is 150 or less. Preferably, it is 20 or less, more preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.4 or more, more preferably 1 or more. Above this range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. Below this range, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material increases and the battery capacity may decrease.

[電極面積]
高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和が面積比で20倍以上とすることが好ましく、更に40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
[Electrode area]
From the viewpoint of increasing the stability at high output and high temperature, the area of the positive electrode active material layer is preferably larger than the outer surface area of the battery outer case. Specifically, the total electrode area of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is preferably 20 times or more, and more preferably 40 times or more. The outer surface area of the outer case is the total area obtained by calculation from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal in the case of a bottomed square shape. . In the case of a bottomed cylindrical shape, the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder. The total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in the structure in which the positive electrode mixture layer is formed on both sides via the current collector foil. , The sum of the areas where each surface is calculated separately.

[放電容量]
本発明の二次電池用非水系電解液を用いる場合、上述したように、二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3Ah以上であると、低温放電特性の向上効果が大きくなるため好ましい。そのため、正極板は、放電容量が満充電で、通常3Ah以上、好ましくは4Ah以上、また、通常20Ah以下、好ましくは10Ah以下になるように設計する。3Ah未満では、大電流の取り出し時に電極反応抵抗による電圧低下が大きくなり電力効率が悪くなる場合がある。20Ahより大きいと、電極反応抵抗が小さくなり電力効率は良くなるが、パルス充放電時の電池内部発熱による温度分布が大きく、充放電繰り返しの耐久性が劣り、また、過充電や内部短絡等の異常時の急激な発熱に対して放熱効率も悪くなり、内圧が上昇してガス放出弁が作動する現象(弁作動)、電池内容物が外に激しく噴出する現象(破裂)に至る確率が上がる場合がある。
[Discharge capacity]
When using the non-aqueous electrolyte for a secondary battery of the present invention, as described above, the electric capacity of the battery element housed in one battery exterior of the secondary battery (the battery is discharged from a fully charged state to a discharged state). When the electric capacity is 3 Ah or more, the effect of improving the low-temperature discharge characteristics is increased, which is preferable. Therefore, the positive electrode plate is designed so that the discharge capacity is fully charged and is usually 3 Ah or more, preferably 4 Ah or more, and usually 20 Ah or less, preferably 10 Ah or less. If it is less than 3 Ah, the voltage drop due to the electrode reaction resistance becomes large when taking out a large current, and the power efficiency may deteriorate. If it is larger than 20 Ah, the electrode reaction resistance is reduced and the power efficiency is improved, but the temperature distribution due to the internal heat generation of the battery during pulse charge / discharge is large, the durability of repeated charge / discharge is inferior, and overcharge, internal short circuit, etc. The heat radiation efficiency also deteriorates due to sudden heat generation at the time of abnormality, and the probability that the internal pressure rises and the gas release valve operates (valve operation) and the battery contents erupt violently (explosion) increases. There is a case.

[正極板の厚さ]
正極板の厚さは特に限定されるものではないが、高容量かつ高出力、高レート特性の観点から、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であり、上限としては、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下である。
[Thickness of positive electrode plate]
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited. From the viewpoint of high capacity, high output, and high rate characteristics, the thickness of the composite material layer minus the metal foil thickness of the core material is The lower limit for one surface is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and the upper limit is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.

[III−2−2−2.負極]
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される負極について説明する。
[III−2−2−2−1.負極活物質]
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。
[III-2-2-2. Negative electrode]
The negative electrode used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below.
[III-2-2-2-1. Negative electrode active material]
The negative electrode active material used for the negative electrode is described below.

負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、SnやSi等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物が安全性の点から好ましく用いられる。   The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, metal composite oxides, lithium simple substance And lithium alloys such as lithium aluminum alloy and metals that can form alloys with lithium such as Sn and Si. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Of these, carbonaceous materials or lithium composite oxides are preferably used from the viewpoint of safety.

金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能であれば特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。   The metal composite oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but preferably contains titanium and / or lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

炭素質材料としては、
(1)天然黒鉛、
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質;炭素質物質{例えば天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ、或いはこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物(例えば軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、或いは乾留液化油等の石炭系重質油、常圧残油、減圧残油の直流系重質油、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等分解系石油重質油、更にアセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素、フェナジンやアクリジン等のN環化合物、チオフェン、ビチオフェン等のS環化合物、ビフェニル、テルフェニル等のポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、含窒素性のポリアクニロニトリル、ポリピロール等の有機高分子、含硫黄性のポリチオフェン、ポリスチレン等の有機高分子、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロースに代表される多糖類等の天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等の熱可塑性樹脂、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等の熱硬化性樹脂)及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液及びこれらの炭化物}を400〜3200℃の範囲で一回以上熱処理された炭素質材料、
(3)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる結晶性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
(4)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる配向性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
から選ばれるものが初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスが良く好ましい。
As a carbonaceous material,
(1) natural graphite,
(2) Artificial carbonaceous material and artificial graphite material; carbonaceous material {for example, natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, or those obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch Coke and carbon materials partially graphitized, furnace black, acetylene black, pyrolysis products of organic substances such as pitch-based carbon fibers, carbonizable organic substances (for example, coal tar pitch from soft pitch to hard pitch, or dry distillation liquefaction Heavy oil such as coal, heavy oil of normal pressure, direct current heavy oil of reduced pressure residue, crude oil, cracked petroleum heavy oil such as ethylene tar produced during thermal decomposition of naphtha, acenaphthylene, decacyclene, Aromatic hydrocarbons such as anthracene and phenanthrene, N-ring compounds such as phenazine and acridine, thiophene, bithiophene, etc. Ring compounds, polyphenylenes such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilized products of these, organic polymers such as nitrogen-containing polyacrylonitrile, polypyrrole, sulfur-containing polythiophene, Organic polymers such as polystyrene, natural polymers such as polysaccharides represented by cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, saccharose, thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide and polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol -Thermosetting resins such as formaldehyde resin and imide resin) and their carbides or carbonizable organic substances in low molecular organic solvents such as benzene, toluene, xylene, quinoline, n-hexane, and the like Charcoal Carbonaceous material is heat treated one or more times things} in the range of from 400 to 3200 ° C.,
(3) a carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is composed of at least two types of carbonaceous materials having different crystallinity and / or has an interface in contact with the different crystalline carbonaceous materials,
(4) a carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is composed of carbonaceous materials having at least two or more different orientations and / or has an interface in contact with the carbonaceous materials having different orientations;
Is preferably a good balance between initial irreversible capacity and high current density charge / discharge characteristics.

[III−2−2−2−2.負極の構成、物性、調製方法]
炭素質材料についての性質や炭素質材料を含有する負極電極及び電極化手法、集電体、非水系電解液二次電池については、次に示す(1)〜(19)の何れか1項又は複数項を同時に満たしていることが望ましい。
[III-2-2-2-2. Structure of negative electrode, physical properties, preparation method]
Regarding the properties of the carbonaceous material, the negative electrode containing the carbonaceous material, the electrodeification method, the current collector, and the nonaqueous electrolyte secondary battery, any one of (1) to (19) below or It is desirable to satisfy multiple terms simultaneously.

(1)X線パラメータ
炭素質材料は、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、0.335nm以上であることが好ましく、通常0.360nm以下、好ましくは0.350nm以下、更に好ましくは0.345nm以下であることが望まれる。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることが更に好ましい。
(1) X-ray parameters For carbonaceous materials, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 0.335 nm or more, usually 0.360 nm. In the following, it is desired that the thickness is preferably 0.350 nm or less, more preferably 0.345 nm or less. Further, the crystallite size (Lc) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.

(2)灰分
炭素質材料中に含まれる灰分は、炭素質材料の全質量に対して、1質量%以下、中でも0.5質量%以下、特に0.1質量%以下、下限としては1ppm以上であることが好ましい。上記の範囲を上回ると充放電時の非水系電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。この範囲を下回ると、製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、コストが上昇する場合がある。
(2) Ash content The ash content in the carbonaceous material is 1% by mass or less, particularly 0.5% by mass or less, especially 0.1% by mass or less, and the lower limit is 1 ppm or more with respect to the total mass of the carbonaceous material. It is preferable that If the above range is exceeded, deterioration of battery performance due to reaction with the non-aqueous electrolyte during charge / discharge may not be negligible. Below this range, the manufacturing process requires a lot of time, energy and equipment for preventing contamination, which may increase costs.

(3)体積基準平均粒径
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)が、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは7μm以上である。また、上限は、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは25μm以下である。上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
(3) Volume-based average particle diameter The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably a volume-based average particle diameter (median diameter) determined by a laser diffraction / scattering method. Is 5 μm or more, more preferably 7 μm or more. Moreover, an upper limit is 100 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less, Most preferably, it is 25 micrometers or less. If it falls below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of the initial battery capacity. On the other hand, when the above range is exceeded, when an electrode is produced by coating, a non-uniform coating surface tends to be formed, which may be undesirable in the battery production process.

本発明において体積基準平均粒径は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−700)を用いて測定したメジアン径で定義する。   In the present invention, the volume-based average particle size is determined by dispersing carbon powder in a 0.2% by mass aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and laser diffraction / scattering type particle size. It is defined by the median diameter measured using a distribution meter (for example, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.).

(4)ラマンR値、ラマン半値幅
アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した炭素質材料のラマンR値は、通常0.01以上、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.10以上、上限としては1.50以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.50以下の範囲である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。すなわち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
(4) Raman R value, Raman half-value width The Raman R value of the carbonaceous material measured using the argon ion laser Raman spectrum method is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.10 or more. The upper limit is 1.50 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1.0 or less, and still more preferably 0.50 or less. When the Raman R value is below this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the non-aqueous electrolyte will increase, and the efficiency and gas generation may increase.

また、炭素質材料の1580cm−1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm−1以上、好ましくは15cm−1以上、また上限として、通常100cm−1以下、好ましくは80cm−1以下、より好ましくは60cm−1以下、更に好ましくは40cm−1以下の範囲である。ラマン半値幅がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。すなわち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。Further, the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm −1 of the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more, and the upper limit is usually 100 cm −1 or less, preferably 80 cm −1 or less. More preferably, it is 60 cm <-1> or less, More preferably, it is the range of 40 cm <-1> or less. When the Raman half width is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge and discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the non-aqueous electrolyte will increase, and the efficiency and gas generation may increase.

ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用い、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られたラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出して、これを炭素質材料のラマンR値と定義する。また、得られたラマンスペクトルの1580cm−1付近のピークPの半値幅を測定し、これを炭素質材料のラマン半値幅と定義する。The Raman spectrum is measured using a Raman spectrometer (for example, a Raman spectrometer manufactured by JASCO Corporation), the sample is naturally dropped into the measurement cell and filled, and the sample surface in the cell is irradiated with an argon ion laser beam. The cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam. The obtained Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A ) Is calculated and defined as the Raman R value of the carbonaceous material. Further, the half width of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 of the resulting Raman spectrum was measured, which is defined as the Raman half-value width of the carbonaceous material.

なお、ここでのラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長 :514.5nm
・試料上のレーザーパワー :15〜25mW
・分解能 :10〜20cm−1
・測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
・ラマンR値、ラマン半値幅解析:バックグラウンド処理、
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
The Raman measurement conditions here are as follows.
Argon ion laser wavelength: 514.5nm
・ Laser power on the sample: 15-25mW
・ Resolution: 10-20cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
・ Raman R value, Raman half width analysis: background processing,
-Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution

(5)BET比表面積
BET法を用いて測定した炭素質材料の比表面積は、通常0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1.0m/g以上、更に好ましくは1.5m/g以上である。上限は、通常100m/g以下、好ましくは25m/g以下、より好ましくは15m/g以下、更に好ましくは10m/g以下である。比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなるため、安全性が低下する場合がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。
(5) BET specific surface area The specific surface area of the carbonaceous material measured using the BET method is usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more. More preferably, it is 1.5 m 2 / g or more. An upper limit is 100 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 25 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 15 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 10 m < 2 > / g or less. If the value of the specific surface area is less than this range, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, and lithium is likely to precipitate on the electrode surface, which may reduce safety. On the other hand, if it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the non-aqueous electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may be difficult to obtain.

BET法による比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値を用いる。   The specific surface area according to the BET method is determined by using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Riken Okura), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under a nitrogen flow, and then comparing the nitrogen relative to the atmospheric pressure. A value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method is used, using a nitrogen helium mixed gas that is accurately adjusted so that the pressure value becomes 0.3.

(6)細孔径分布
炭素質材料の細孔径分布は、水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる、細孔の直径が0.01μm以上、1μm以下に相当する粒子内の空隙、粒子表面のステップによる凹凸、粒子間の接触面等の量が、0.01mL/g以上、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上、上限として0.6mL/g以下、好ましくは0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると、極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると、高電流密度充放電特性が低下し、かつ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られない場合がある。
(6) Pore size distribution The pore size distribution of the carbonaceous material is determined by mercury porosimetry (mercury intrusion method). The pore diameter is 0.01 μm or more and 1 μm or less. The amount of unevenness due to steps, contact surfaces between particles, etc. is 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more, and the upper limit is 0.6 mL / g or less, preferably Is 0.4 mL / g or less, more preferably 0.3 mL / g or less. If it exceeds this range, a large amount of binder may be required when forming an electrode plate. If it is less than the range, the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated, and the effect of mitigating the expansion / contraction of the electrode during charge / discharge may not be obtained.

また、0.01μm〜100μmの範囲の細孔径に相当する全細孔容積が、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.25mL/g以上、更に好ましくは0.4mL/g以上、上限として10mL/g以下、好ましくは5mL/g以下、より好ましくは2mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると極板化時にバインダーを多量に必要とする場合がある。下回ると極板化時に増粘剤や結着剤の分散効果が得られない場合がある。   Further, the total pore volume corresponding to the pore diameter in the range of 0.01 μm to 100 μm is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.25 mL / g or more, still more preferably 0.4 mL / g or more, The upper limit is 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, more preferably 2 mL / g or less. If it exceeds this range, a large amount of binder may be required when forming an electrode plate. If it is less than that, it may not be possible to obtain the effect of dispersing the thickener or the binder during the electrode plate formation.

また、平均細孔径が、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上、上限として50μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下の範囲である。この範囲を上回ると、バインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると高電流密度充放電特性が低下する場合がある。   The average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.5 μm or more, and the upper limit is 50 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. Beyond this range, a large amount of binder may be required. If it is less, the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

また、平均細孔径が、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上、上限として50μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下の範囲である。この範囲を上回ると、バインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると高電流密度充放電特性が低下する場合がある。   The average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.5 μm or more, and the upper limit is 50 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. Beyond this range, a large amount of binder may be required. If it is less, the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

水銀ポロシメトリー用の装置としては、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いる。試料約0.2gを、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施する。引き続き、4psia(約28kPa)に減圧し水銀を導入し、4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔径分布を算出する。なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°とする。平均細孔径には累積細孔体積が50%となるときの細孔径を用いる。なお、1dyne=10μN(マイクロニュートン)である。   As an apparatus for mercury porosimetry, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex Corporation) is used. About 0.2 g of a sample is sealed in a powder cell and pretreated by deaeration for 10 minutes at room temperature under vacuum (50 μmHg or less). Subsequently, the pressure is reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury is introduced, the pressure is increased stepwise from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa), and then the pressure is reduced to 25 psia (about 170 kPa). The number of steps at the time of pressure increase is 80 points or more, and the mercury intrusion amount is measured after an equilibration time of 10 seconds in each step. From the mercury intrusion curve thus obtained, the pore size distribution is calculated using the Washburn equation. The surface tension (γ) of mercury is 485 dyne / cm, and the contact angle (ψ) is 140 °. As the average pore diameter, the pore diameter when the cumulative pore volume is 50% is used. Note that 1 dyne = 10 μN (micro Newton).

(7)円形度
炭素質材料の球形の程度として円形度を用い、その粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度が0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.5以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは0.85以上、最も好ましくは0.9以上である。円形度が大きいと高電流密度充放電特性が向上するため好ましい。円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
円形度
=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
(7) Circularity Using circularity as the degree of sphericity of the carbonaceous material, the circularity of particles having a particle size in the range of 3 to 40 μm is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.5 or more. Preferably it is 0.8 or more, more preferably 0.85 or more, and most preferably 0.9 or more. High circularity is preferable because high current density charge / discharge characteristics are improved. The circularity is defined by the following formula. When the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)

円形度の値としては、例えば、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。   As the value of the circularity, for example, a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.) is used, and about 0.2 g of a sample is mixed with polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant. Particles having a detection range of 0.6 to 400 μm and a particle size in the range of 3 to 40 μm after being dispersed in a 0.2 mass% aqueous solution (about 50 mL) and irradiated with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W Use the value measured for.

円形度を向上させる方法は、特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   The method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by the binder or the adhesive force of the particles themselves, etc. Is mentioned.

(8)真密度
炭素質材料の真密度は、通常1.4g/cm以上、好ましくは1.6g/cm以上、より好ましくは1.8g/cm以上、更に好ましくは2.0g/cm以上であり、上限としては2.26g/cm以下である。上限は黒鉛の理論値である。この範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて初期不可逆容量が増大する場合がある。本発明においては、真密度は、ブタノールを使用した液相置換法(ピクノメータ法)によって測定したもので定義する。
(8) True density The true density of the carbonaceous material is usually 1.4 g / cm 3 or more, preferably 1.6 g / cm 3 or more, more preferably 1.8 g / cm 3 or more, and still more preferably 2.0 g / cm 3. cm 3 and the upper limit is 2.26 g / cm 3 or less. The upper limit is the theoretical value of graphite. Below this range, the crystallinity of the carbon is too low and the initial irreversible capacity may increase. In the present invention, the true density is defined by a value measured by a liquid phase substitution method (pycnometer method) using butanol.

(9)タップ密度
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g/cm以上、好ましくは0.5g/cm以上、更に好ましくは0.7g/cm以上、特に好ましくは1g/cm以上である。また上限は、好ましくは2g/cm以下、更に好ましくは1.8g/cm以下、特に好ましくは1.6g/cm以下である。タップ密度がこの範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。一方、この範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。タップ密度は、正極活物質の項で記載した方法と同様の方法で測定され定義される。
(9) Tap density The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1 g / cm 3. That's it. The upper limit is preferably 2 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, and particularly preferably 1.6 g / cm 3 or less. When the tap density is below this range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, if it exceeds this range, there are too few voids between the particles in the electrode, it becomes difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics. The tap density is measured and defined by the same method as that described in the section of the positive electrode active material.

(10)配向比
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.015以上、上限は理論上0.67以下の範囲である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。
配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により次の通り測定する。
試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し600kgf/cmで圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出し、活物質の配向比と定義する。なお、1kgf=9.80665Nである。
(10) Orientation ratio The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and the upper limit is theoretically 0.67 or less. Below this range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate.
The orientation ratio is measured as follows by X-ray diffraction after pressure-molding the sample.
X-ray diffraction is performed by setting a molded body obtained by filling 0.47 g of a sample into a molding machine having a diameter of 17 mm and compressing it at 600 kgf / cm 2 so that it is flush with the surface of the measurement sample holder. Measure. A ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated from the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, and defined as the orientation ratio of the active material. Note that 1 kgf = 9.80665N.

ここでのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度、受光スリット=0.15mm、散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree, light receiving slit = 0.15 mm, scattering slit = 0.5 degree. Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

(11)アスペクト比(粉)
アスペクト比は理論上1以上であり、上限としては、通常10以下、好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。上限を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(11) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio is theoretically 1 or more, and the upper limit is usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less. If the upper limit is exceeded, streaking or a uniform coated surface may not be obtained during electrode plate formation, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

なお、アスペクト比は、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bとしたとき、A/Bであらわされる。炭素粒子の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行なう。厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。   The aspect ratio is expressed as A / B, where the longest diameter A of the carbonaceous material particles when observed three-dimensionally and the shortest diameter B perpendicular to the diameter A. The carbon particles are observed with a scanning electron microscope capable of magnifying observation. Arbitrary 50 graphite particles fixed on the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted, and A and B are measured. Find the average value.

(12)副材混合
「副材混合」とは、負極電極中及び/又は負極活物質中に性質の異なる炭素質材料を2種以上含有していることである。ここで述べた性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、灰分量の一つ以上の特性を示す。
(12) Sub-material mixing “Sub-material mixing” means that two or more carbonaceous materials having different properties are contained in the negative electrode and / or the negative electrode active material. The properties described here include one or more of X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, Raman R value, tap density, true density, pore distribution, circularity, and ash content. Show the characteristics.

特に好ましい実施の形態としては、体積基準粒度分布がメジアン径を中心としたときに左右対称とならないことや、ラマンR値が異なる炭素質材料を2種以上含有していること、X線パラメータが異なること等が挙げられる。   Particularly preferred embodiments include that the volume-based particle size distribution is not symmetrical when the median diameter is centered, that two or more carbonaceous materials having different Raman R values are contained, and the X-ray parameters are It is different.

その効果の一例としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料が導電剤として含有されることにより電気抵抗を低減させること等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。導電剤として使用する場合には、当該導電剤とする炭素質材料の負極活物質中における濃度は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては、通常45質量%以下、好ましくは40質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、導電性向上の効果が得にくい場合がある。上回ると、初期不可逆容量の増大を招く場合がある。   As an example of the effect, carbonaceous materials such as natural graphite, graphite such as artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke are contained as a conductive agent. It can be reduced. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. When used as a conductive agent, the concentration of the carbonaceous material used as the conductive agent in the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass. The upper limit is usually 45% by mass or less, preferably 40% by mass or less. Below this range, the effect of improving conductivity may be difficult to obtain. If it exceeds, the initial irreversible capacity may increase.

(13)電極作製
電極の製造は、常法によればよい。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。電池の非水系電解液注液工程直前の段階での片面あたりの負極活物質層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、上限は150μm以下、好ましくは120μm以下、より好ましくは100μm以下である。この範囲を上回ると、非水系電解液が集電体界面付近まで浸透しにくいため、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。またこの範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。また、負極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としても良い。
(13) Electrode production The electrode may be produced by a conventional method. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do. The thickness of the negative electrode active material layer per side in the stage immediately before the non-aqueous electrolyte injection process of the battery is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and the upper limit is 150 μm or less, preferably 120 μm. Hereinafter, it is more preferably 100 μm or less. If it exceeds this range, the non-aqueous electrolyte solution hardly penetrates to the vicinity of the current collector interface, and thus the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. On the other hand, below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity may decrease. Further, the negative electrode active material may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.

(14)集電体
集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられ、中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることができる。
(14) Current collector Any known current collector can be used. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Of these, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost. When the current collector is a metal material, examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal. Among them, a metal thin film is preferable, a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable, and both can be used as a current collector. When the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used.

圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。一方、電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された非水系電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。なお、上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていても良い。また、銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm〜1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていても良い。   A current collector made of a copper foil produced by a rolling method is suitable for use in a small cylindrical battery because the copper crystals are arranged in the rolling direction so that the negative electrode is hard to crack even if it is rounded sharply or rounded at an acute angle. be able to. On the other hand, the electrolytic copper foil, for example, immerses a metal drum in a non-aqueous electrolyte solution in which copper ions are dissolved, and causes the copper to precipitate on the surface of the drum by flowing an electric current while rotating the drum. It can be obtained by peeling off. Note that copper may be deposited on the surface of the rolled copper foil by an electrolytic method. Further, one or both surfaces of the copper foil may be subjected to a roughening treatment or a surface treatment (for example, a chromate treatment having a thickness of about several nm to 1 μm, a base treatment such as Ti).

集電体基板には、更に次のような物性が望まれる。
(14−1)平均表面粗さ(Ra)
JISB0601−1994に記載の方法で規定される集電体基板の負極活物質薄膜形成面の平均表面粗さ(Ra)は、特に制限されないが、通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、特に好ましくは0.15μm以上であり、通常1.5μm以下、好ましくは1.3μm以下、特に好ましくは1.0μm以下である。集電体基板の平均表面粗さ(Ra)を上記した下限と上限の間の範囲内とすることにより、良好な充放電サイクル特性が期待できる。上記下限値以上とすることにより、負極活物質薄膜との界面の面積が大きくなり、負極活物質薄膜との密着性が向上する。平均表面粗さ(Ra)の上限値は特に制限されるものではないが、平均表面粗さ(Ra)が1.5μmを超えるものは電池として実用的な厚みの箔としては一般に入手しにくいため、1.5μm以下のものが好ましい。
The following physical properties are desired for the current collector substrate.
(14-1) Average surface roughness (Ra)
The average surface roughness (Ra) of the negative electrode active material thin film forming surface of the current collector substrate defined by the method described in JIS B0601-1994 is not particularly limited, but is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more. The thickness is particularly preferably 0.15 μm or more, usually 1.5 μm or less, preferably 1.3 μm or less, particularly preferably 1.0 μm or less. By setting the average surface roughness (Ra) of the current collector substrate within the range between the lower limit and the upper limit described above, good charge / discharge cycle characteristics can be expected. By setting it to the above lower limit or more, the area of the interface with the negative electrode active material thin film is increased, and the adhesion with the negative electrode active material thin film is improved. The upper limit of the average surface roughness (Ra) is not particularly limited, but those having an average surface roughness (Ra) exceeding 1.5 μm are generally difficult to obtain as foils having a practical thickness as a battery. 1.5 μm or less is preferable.

(14−2)引張強度
集電体基板の引張強度は、特に制限されないが、通常100N/mm以上、好ましくは250N/mm以上、更に好ましくは400N/mm以上、特に好ましくは500N/mm以上である。引張強度とは、試験片が破断に至るまでに要した最大引張力を、試験片の断面積で割ったものである。本発明における引張強度は、伸び率と同様な装置及び方法で測定される。引張強度が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う負極活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の亀裂を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。
(14-2) Tensile strength The tensile strength of the current collector substrate is not particularly limited, but is usually 100 N / mm 2 or more, preferably 250 N / mm 2 or more, more preferably 400 N / mm 2 or more, and particularly preferably 500 N / mm. mm 2 or more. The tensile strength is obtained by dividing the maximum tensile force required until the test piece breaks by the cross-sectional area of the test piece. The tensile strength in the present invention is measured by the same apparatus and method as the elongation rate. If the current collector substrate has a high tensile strength, cracking of the current collector substrate due to expansion / contraction of the negative electrode active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained.

(14−3)0.2%耐力
集電体基板の0.2%耐力は、特に制限されないが、通常30N/mm以上、好ましくは150N/mm以上、特に好ましくは300N/mm以上である。0.2%耐力とは、0.2%の塑性(永久)歪みを与えるに必要な負荷の大きさであり、この大きさの負荷を加えた後に除荷しても0.2%変形している事を意味している。0.2%耐力は、伸び率と同様な装置及び方法で測定される。0.2%耐力が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う負極活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の塑性変形を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。
(14-3) 0.2% proof stress of 0.2% proof stress current collector substrate is not particularly limited, normally 30 N / mm 2 or more, preferably 150 N / mm 2 or more, particularly preferably 300N / mm 2 or more It is. The 0.2% proof stress is the magnitude of the load necessary to give a plastic (permanent) strain of 0.2%. It means that The 0.2% proof stress is measured by the same apparatus and method as the elongation rate. If the current collector substrate has a high 0.2% proof stress, plastic deformation of the current collector substrate due to expansion / contraction of the negative electrode active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained. Can do.

金属薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上である。また、上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは30μm以下である。1μmより薄くなると強度が低下するため塗布が困難となる場合がある。また100μmより厚くなると捲回等の電極の形を変形させる場合がある。また、金属薄膜は、メッシュ状でもよい。   Although the thickness of a metal thin film is arbitrary, it is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 3 micrometers or more, More preferably, it is 5 micrometers or more. Moreover, an upper limit is 1 mm or less normally, Preferably it is 100 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less. If the thickness is less than 1 μm, the strength may be reduced, and application may be difficult. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the shape of the electrode such as winding may be deformed. The metal thin film may be mesh.

(15)集電体と負極活物質層の厚さの比
集電体と負極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水系電解液注液直前の片面の負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が150以下であることが好ましく、特に好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、下限は0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.4以上、より好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。
(15) Ratio of thickness of current collector and negative electrode active material layer The ratio of the thickness of current collector and negative electrode active material layer is not particularly limited, but (one-sided negative electrode active material immediately before non-aqueous electrolyte injection) (Layer thickness) / (current collector thickness) is preferably 150 or less, particularly preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0. The range is 4 or more, more preferably 1 or more. Above this range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. Below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases and the battery capacity may decrease.

(16)電極密度
負極活物質を電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、好ましくは1g/cm以上、より好ましくは1.2g/cm、更に好ましくは1.3g/cm以上であり、上限として2g/cm以下、好ましくは1.9g/cm以下、よりに好ましくは1.8g/cm以下、更に好ましくは1.7g/cm以下の範囲である。この範囲を上回ると負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また下回ると負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
(16) Electrode density The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g / cm 3 or more, more preferably 1.2 g / cm 3 , more preferably 1.3 g / cm 3 or more, and the upper limit is 2 g / cm 3 or less, preferably 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, More preferably, it is the range of 1.7 g / cm 3 or less. When exceeding this range, the negative electrode active material particles are destroyed, resulting in an increase in initial irreversible capacity and a deterioration in high current density charge / discharge characteristics due to a decrease in the permeability of the non-aqueous electrolyte near the current collector / negative electrode active material interface. There is. On the other hand, the conductivity between the negative electrode active materials decreases, the battery resistance increases, and the capacity per unit volume may decrease.

(17)バインダー
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(17) Binder The binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and the solvent used during electrode production. Specifically, resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluororubber, Rubber polymers such as NBR (acrylonitrile / butadiene rubber) and ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, Soft resinous polymers such as tylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. Fluoropolymers; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions). These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。   The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive agent used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N -N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. .

特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant or the like is added to the thickener, and a slurry such as SBR is used to make a slurry. In addition, these may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上が好ましく、特に好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下の範囲である。この範囲を上回るとバインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量の低下を招く場合がある。また下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。   The ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and the upper limit is usually 20% by mass or less. Preferably it is 15 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is the range of 8 mass% or less. When it exceeds this range, the binder ratio in which the binder amount does not contribute to the battery capacity increases, and the battery capacity may be reduced. On the other hand, if it is lower, the strength of the negative electrode may be reduced.

特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には負極活物質に対する割合は、1質量%以上、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上であり、上限としては15質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下の範囲である。   In particular, when the main component contains a rubbery polymer typified by SBR, the ratio of the binder to the negative electrode active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0%. The upper limit is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. In addition, when the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride, the ratio to the negative electrode active material is 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more. The upper limit is 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.

増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

更に増粘剤を使用する場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下したり負極活物質間の抵抗が増大したりする場合がある。   Furthermore, when using a thickener, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, As an upper limit, it is 5 mass% or less, Preferably it is 3 mass% or less, More preferably, it is the range of 2 mass% or less. Below this range, applicability may be significantly reduced. When it exceeds, the ratio of the negative electrode active material to the negative electrode active material layer may decrease, and the battery capacity may decrease or the resistance between the negative electrode active materials may increase.

(18)極板配向比
極板配向比は、0.001以上が好ましく、特に好ましくは0.005以上、より好ましくは0.01以上、上限は理論値である0.67以下である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。
極板配向比の測定は以下のとおりである。目的密度にプレス後の負極電極について、X線回折により電極の負極活物質配向比を測定する。具体的手法は特に制限されないが、標準的な方法としては、X線回折により炭素の(110)回折と(004)回折のピークを、プロファイル関数として非対称ピアソンVIIを用いてフィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)回折と(004)回折のピークの積分強度を各々算出する。得られた積分強度から、(110)回折積分強度/(004)回折積分強度で表わされる比を算出し、電極の負極活物質配向比と定義する。
(18) Electrode orientation ratio The electrode orientation ratio is preferably 0.001 or more, particularly preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and the upper limit is 0.67 or less, which is a theoretical value. Below this range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate.
The measurement of the electrode plate orientation ratio is as follows. About the negative electrode after pressing to the target density, the negative electrode active material orientation ratio of the electrode is measured by X-ray diffraction. The specific method is not particularly limited, but as a standard method, peak separation is performed by fitting the peaks of (110) and (004) diffraction of carbon by X-ray diffraction using asymmetric Pearson VII as a profile function. The integrated intensities of the peaks of (110) diffraction and (004) diffraction are calculated. From the obtained integrated intensity, a ratio expressed by (110) diffraction integrated intensity / (004) diffraction integrated intensity is calculated and defined as the negative electrode active material orientation ratio of the electrode.

ここでのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :発散スリット=1度、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1度
・測定範囲、及び、ステップ角度/計測時間:
(110)面:76.5度≦2θ≦78.5度 0.01度/3秒
(004)面:53.5度≦2θ≦56.0度 0.01度/3秒
・試料調整 :硝子板に0.1mm厚さの両面テープで電極を固定
The X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
-Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator-Slit: Divergence slit = 1 degree, Receiving slit = 0.1 mm, Scattering slit = 1 degree-Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 76.5 degrees ≦ 2θ ≦ 78.5 degrees 0.01 degrees / 3 seconds (004) plane: 53.5 degrees ≦ 2θ ≦ 56.0 degrees 0.01 degrees / 3 seconds Sample preparation: Fix the electrode to the glass plate with double-sided tape with a thickness of 0.1 mm

(19)インピーダンス
放電状態から公称容量の60%まで充電した時の負極の抵抗が、100Ω以下が好ましく、特に好ましくは50Ω以下、より好ましくは20Ω以下、及び/又は二重層容量が1×10−6F以上が好ましく、特に好ましくは1×10−5F、より好ましくは1×10−4Fである。この範囲であると出力特性が良く好ましい。
(19) Impedance The resistance of the negative electrode when charged from the discharged state to 60% of the nominal capacity is preferably 100Ω or less, particularly preferably 50Ω or less, more preferably 20Ω or less, and / or the double layer capacity is 1 × 10 − 6 F or more is preferable, particularly preferably 1 × 10 −5 F, and more preferably 1 × 10 −4 F. Within this range, the output characteristics are good and preferable.

負極の抵抗及び二重層容量は、次の手順で測定する。測定する非水系電解液二次電池は、公称容量を5時間で充電できる電流値にて充電した後に、20分間充放電をしない状態を維持し、次に公称容量を1時間で放電できる電流値で放電したときの容量が公称容量の80%以上あるものを用いる。前述の放電状態の非水系電解液二次電池について公称容量を5時間で充電できる電流値にて公称容量の60%まで充電し、直ちに非水系電解液二次電池をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内に移す。ここで該非水系電解液二次電池を負極が放電又はショートしない状態ですばやく解体して取り出し、両面塗布電極であれば、片面の負極活物質を他面の負極活物質を傷つけずに剥離し、負極電極を12.5mmφに2枚打ち抜き、セパレータを介して負極活物質面がずれないよう対向させる。電池に使用されていた非水系電解液60μLをセパレータと両負極間に滴下して密着し、外気と触れない状態を保持して、両負極の集電体に導電をとり、交流インピーダンス法を実施する。測定は温度25℃で、10−2〜10Hzの周波数帯で複素インピーダンス測定を行ない、求められたコール・コール・プロットの負極抵抗成分の円弧を半円で近似して表面抵抗(R)と、二重層容量(Cdl)を求める。The resistance and double layer capacity of the negative electrode are measured by the following procedure. The non-aqueous electrolyte secondary battery to be measured is charged at a current value capable of charging a nominal capacity in 5 hours, then maintained in a state where it is not charged / discharged for 20 minutes, and then a current value capable of discharging the nominal capacity in 1 hour. The capacity when discharged at 80% or more of the nominal capacity is used. For the non-aqueous electrolyte secondary battery in the above-mentioned discharge state, the nominal capacity is charged to 60% of the nominal capacity at a current value that can be charged in 5 hours, and the non-aqueous electrolyte secondary battery is immediately put into a glove box under an argon gas atmosphere. Move in. Here, the non-aqueous electrolyte secondary battery is quickly disassembled and taken out in a state where the negative electrode is not discharged or short-circuited, and if it is a double-sided coated electrode, the negative electrode active material on one side is peeled off without damaging the negative electrode active material on the other side, Two negative electrodes are punched into 12.5 mmφ, and are opposed to each other so that the negative electrode active material surface does not shift through a separator. 60μL of non-aqueous electrolyte used in the battery was dropped between the separator and both negative electrodes, and kept in close contact with the outside air, and the current collector of both negative electrodes was made conductive and the AC impedance method was carried out. To do. The measurement is performed at a temperature of 25 ° C., and the complex impedance is measured in a frequency band of 10 −2 to 10 5 Hz. The surface resistance (R) is obtained by approximating the arc of the negative resistance component of the obtained Cole-Cole plot with a semicircle. And double layer capacity | capacitance (Cdl) is calculated | required.

負極板の面積は特に限定されるものではないが、対向する正極板よりもわずかに大きくして正極板が負極板から外にはみ出すことがないように設計する。充放電を繰り返したサイクルの寿命や高温保存による劣化を抑制する観点から、出来る限り正極に等しい面積に近づけることが、より均一かつ有効に働く電極割合を高めて特性が向上するので好ましい。特に、大電流で使用される場合には、この電極面積の設計が重要である。   The area of the negative electrode plate is not particularly limited, but is designed to be slightly larger than the opposing positive electrode plate so that the positive electrode plate does not protrude from the negative electrode plate. From the viewpoint of suppressing the cycle life of repeated charge and discharge and deterioration due to high temperature storage, it is preferable to make it as close as possible to the area equal to the positive electrode because the characteristics are improved by increasing the proportion of the electrodes that work more uniformly and effectively. In particular, when the electrode is used at a large current, the design of the electrode area is important.

負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に限定されるものではないが、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、上限は150μm以下、好ましくは120μm以下、より好ましくは100μm以下である。   The thickness of the negative electrode plate is designed according to the positive electrode plate to be used and is not particularly limited, but the thickness of the composite layer obtained by subtracting the thickness of the metal foil of the core is usually 15 μm or more, Preferably it is 20 micrometers or more, More preferably, it is 30 micrometers or more, and an upper limit is 150 micrometers or less, Preferably it is 120 micrometers or less, More preferably, it is 100 micrometers or less.

[III−2−2−3.非水系電解液]
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される非水系電解液を説明する。本発明の非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液は、リチウム塩及びこれを溶解する非水溶媒を含有する。
[III-2-2-3. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below. The non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a lithium salt and a non-aqueous solvent that dissolves the lithium salt.

[III−2−2−3−1.リチウム塩]]
リチウム塩としては、非水系電解液二次電池用非水系電解液の電解質として用いられ得ることが知られているリチウム塩であれば特に制限はないが、例えば次のものが挙げられる。
[III-2-2-3-1. Lithium salt]]
The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used as an electrolyte of a non-aqueous electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and examples thereof include the following.

(1)無機リチウム塩:
LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩;LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl等の無機塩化物塩等。
(2)含フッ素有機リチウム塩:
LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等。
(3)オキサラトボレート塩:
リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサラト)ボレート等。
(1) Inorganic lithium salt:
Inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 , LiIO 4 ; inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 .
(2) Fluorine-containing organic lithium salt:
Perfluoroalkane sulfonates such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), etc. Perfluoroalkanesulfonylimide salt; perfluoroalkanesulfonylmethide salt such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Fluoroalkyl fluorophosphates such as Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ] and the like.
(3) Oxalatoborate salt:
Lithium difluorooxalatoborate, lithium bis (oxalato) borate and the like.

これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
これらのなかでも、非水溶媒に対する溶解性、二次電池とした場合の充放電特性、出力特性、サイクル特性等を総合的に判断すると、LiPF、LiBF等が好ましく、LiPFが特に好ましい。
These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
Among these, LiPF 6 , LiBF 4, and the like are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable when comprehensively judging solubility in a non-aqueous solvent, charge / discharge characteristics, output characteristics, cycle characteristics, and the like in the case of a secondary battery. .

非水系電解液中の上記リチウム塩の濃度は、特に制限はないが、通常0.3mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.7mol/L以上である。また、その上限は、通常2mol/L以下、好ましくは1.8mol/L以下、より好ましくは1.7mol/L以下である。濃度が低すぎると、非水系電解液の電気伝導率が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、非水系電解液二次電池の性能が低下する場合がある。   The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is usually 0.3 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.7 mol / L or more. Moreover, the upper limit is 2 mol / L or less normally, Preferably it is 1.8 mol / L or less, More preferably, it is 1.7 mol / L or less. If the concentration is too low, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to an increase in viscosity. Battery performance may be reduced.

また、非水系電解液中には、リチウム塩として、含フッ素リチウム塩を含有することが好ましい。非水系電解液中の含フッ素リチウム塩の濃度は、特に制限はないが、0.5mol/L以上が好ましく、特に好ましくは0.7mol/L以上である。また、その上限は、2mol/L以下が好ましく、1.7mol/L以下が特に好ましい。濃度が低すぎると、非水系電解液の電気伝導率が不十分となる場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下して、非水系電解液二次電池の性能が低下する場合がある。   Further, the non-aqueous electrolyte preferably contains a fluorine-containing lithium salt as the lithium salt. The concentration of the fluorine-containing lithium salt in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 0.5 mol / L or more, particularly preferably 0.7 mol / L or more. Moreover, the upper limit is preferably 2 mol / L or less, particularly preferably 1.7 mol / L or less. If the concentration is too low, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the electrical conductivity will decrease due to an increase in viscosity, resulting in a non-aqueous electrolyte secondary battery. Performance may be degraded.

リチウム塩は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良いが、リチウム塩を2種以上併用する場合の好ましい一例は、LiPFとLiBFとの併用であり、この場合には、両者の合計に占めるLiBFの割合が、0.01質量%以上、20質量%以下であることが特に好ましく、0.1質量%以上、5質量%以下であるのが更に好ましい。また、他の好ましい一例は、無機フッ化物塩とパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩との併用であり、この場合には、両者の合計に占める無機フッ化物塩の割合は、70質量%以上、99質量%以下であることが特に好ましく、80質量%以上、98質量%以下であることがより更に好ましい。この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。Lithium salts may be used singly or in combination of two or more in any combination and ratio, but a preferred example when two or more lithium salts are used in combination is LiPF 6 and LiBF 4. In this case, the proportion of LiBF 4 in the total of both is particularly preferably 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass. More preferably, it is as follows. Another preferred example is the combined use of an inorganic fluoride salt and a perfluoroalkanesulfonylimide salt. In this case, the proportion of the inorganic fluoride salt in the total of both is 70% by mass or more and 99% by mass. % Or less, particularly preferably 80% by mass or more and 98% by mass or less. The combined use of both has the effect of suppressing deterioration due to high temperature storage.

[III−2−2−3−2.非水溶媒]
非水溶媒としても従来から非水系電解液の溶媒として提案されているものの中から、適宜選択して用いることができる。例えば、次のものが挙げられる。
[III-2-2-3-2. Nonaqueous solvent]
As the non-aqueous solvent, it can be appropriately selected from those conventionally proposed as solvents for non-aqueous electrolyte solutions. For example, the following are mentioned.

(1)環状カーボネート:
環状カーボネートを構成するアルキレン基の炭素数は2〜6が好ましく、特に好ましくは2〜4である。具体的には例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。
(1) Cyclic carbonate:
As for carbon number of the alkylene group which comprises a cyclic carbonate, 2-6 are preferable, Most preferably, it is 2-4. Specific examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.

(2)鎖状カーボネート:
鎖状カーボネートとしては、ジアルキルカーボネートが好ましく、構成するアルキル基の炭素数は、それぞれ、1〜5が好ましく、特に好ましくは1〜4である。具体的には例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等の対称鎖状カーボネート類、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネート類等のジアルキルカーボネートが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが好ましい。
(2) Chain carbonate:
As the chain carbonate, dialkyl carbonate is preferable, and the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 4, respectively. Specifically, for example, symmetrical chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and di-n-propyl carbonate, and asymmetric chain carbonates such as ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate. And dialkyl carbonates. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.

(3)環状エステル:
環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。
(4)鎖状エステル:
鎖状エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。
(3) Cyclic ester:
Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone and γ-valerolactone.
(4) Chain ester:
Examples of the chain ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and methyl propionate.

(5)環状エーテル:
環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。
(6)鎖状エーテル:
鎖状エーテルとしては、例えば、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。
(7)含硫黄有機溶媒:
含硫黄有機溶媒としては、例えば、スルフォラン、ジエチルスルホン等が挙げられる。
(5) Cyclic ether:
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like.
(6) Chain ether:
Examples of the chain ether include dimethoxyethane and dimethoxymethane.
(7) Sulfur-containing organic solvent:
Examples of the sulfur-containing organic solvent include sulfolane and diethyl sulfone.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネート類や環状エステル類等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネート類や鎖状エステル類等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。   These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use two or more compounds in combination. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonates and cyclic esters in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonates and chain esters.

非水溶媒の好ましい組合せの一つは、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類を主体とする組合せである。なかでも、非水溶媒に占める環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計が、85容量%以上、好ましくは90容量%以上、より好ましくは95容量%以上である。また、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計に対する環状カーボネート類の容量が5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、通常50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは25%以下のものである。非水溶媒全体に占めるカーボネート類の合計の上記好ましい容量範囲と、環状及び鎖状カーボネート類に対する環状カーボネート類の好ましい上記容量範囲は、組み合わされていることが特に好ましい。   One preferred combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of cyclic carbonates and chain carbonates. Among them, the total of the cyclic carbonates and the chain carbonates in the nonaqueous solvent is 85% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and more preferably 95% by volume or more. Further, the capacity of the cyclic carbonate with respect to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is 5% or more, preferably 10% or more, more preferably 15% or more, usually 50% or less, preferably 35% or less, More preferred is 30% or less, and further preferred is 25% or less. It is particularly preferred that the above preferred volume range of the total amount of carbonates occupying the entire non-aqueous solvent is combined with the preferred above volume range of cyclic carbonates relative to cyclic and chain carbonates.

環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。これらのエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、更にプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。プロピレンカーボネートを含有する場合には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比は、99:1〜40:60が好ましく、特に好ましくは95:5〜50:50である。   Specific examples of preferred combinations of cyclic carbonates and chain carbonates include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate And ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. A combination in which propylene carbonate is further added to the combination of these ethylene carbonates and chain carbonates is also a preferable combination. In the case of containing propylene carbonate, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50.

これらの中で、非対称鎖状カーボネート類を含有するものが更に好ましく、特に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートといったエチレンカーボネートと対称鎖状カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類を含有するものが、サイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。中でも、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるものが好ましく、また、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数は1〜2が好ましい。   Among these, those containing asymmetric chain carbonates are more preferable, particularly ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl. Those containing ethylene carbonate such as methyl carbonate, symmetric chain carbonates, and asymmetric chain carbonates are preferred because of a good balance between cycle characteristics and large current discharge characteristics. Among these, those in which the asymmetric chain carbonate is ethyl methyl carbonate are preferable, and the alkyl group constituting the dialkyl carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.

好ましい非水溶媒の他の例は、鎖状エステルを含有するものである。特に、上記、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の混合溶媒に、鎖状エステルを含有するものが、電池の低温特性向上の観点から好ましく、鎖状エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチルが特に好ましい。非水溶媒に占める鎖状エステルの容量は、通常5%以上、好ましくは8%以上、より好ましくは15%以上であり、通常50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは25%以下である。   Other examples of preferred non-aqueous solvents are those containing chain esters. In particular, those containing a chain ester in the mixed solvent of cyclic carbonates and chain carbonates are preferable from the viewpoint of improving low-temperature characteristics of the battery, and as the chain esters, methyl acetate and ethyl acetate are particularly preferable. . The capacity of the chain ester in the non-aqueous solvent is usually 5% or more, preferably 8% or more, more preferably 15% or more, usually 50% or less, preferably 35% or less, more preferably 30% or less, More preferably, it is 25% or less.

他の好ましい非水溶媒の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトンよりなる群から選ばれた1種の有機溶媒、又は該群から選ばれた2以上の有機溶媒からなる混合溶媒を全体の60容量%以上を占めるものである。こうした混合溶媒は、引火点が50℃以上であるものが好ましく、中でも70℃以上であるものが特に好ましい。この溶媒を用いた非水系電解液は、高温で使用しても溶媒の蒸発や液漏れが少なくなる。
中でも、非水溶媒に占めるγ−ブチロラクトンの量が60容量%以上であるものや、非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの容量比が5:95〜45:55であるもの、又は非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比が30:70〜60:40であるものを用いると、一般にサイクル特性と大電流放電特性等のバランスがよくなる。
Examples of other preferable non-aqueous solvents include one organic solvent selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and γ-valerolactone, or two or more organic solvents selected from the group. The mixed solvent becomes 60% by volume or more of the whole. Such a mixed solvent preferably has a flash point of 50 ° C. or higher, and particularly preferably has a flash point of 70 ° C. or higher. A non-aqueous electrolyte using this solvent reduces evaporation of the solvent and leakage even when used at high temperatures.
Among them, the amount of γ-butyrolactone in the nonaqueous solvent is 60% by volume or more, and the total of ethylene carbonate and γ-butyrolactone in the nonaqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more. And the volume ratio of ethylene carbonate to γ-butyrolactone is 5:95 to 45:55, or the total of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% When the ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is 30:70 to 60:40, the balance between cycle characteristics and large current discharge characteristics is generally improved.

[III−2−2−3−3.特定化合物]
本発明の非水系電解液二次電池における非水系電解液は、更に、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物(以下、これらを「特定化合物」と略記することがある)を、必要に応じて任意の量で含有させることができる。
[III-2-2-3-3. Specific compound]
The non-aqueous electrolyte solution in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention further includes a cyclic siloxane compound represented by general formula (1), a fluorosilane compound represented by general formula (2), and general formula (3). One or more selected from the group consisting of a compound represented by formula (1), a compound having an SF bond in the molecule, nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate and propionate Compounds (hereinafter, these may be abbreviated as “specific compounds”) may be contained in any amount as necessary.

Figure 0005050845
[一般式(1)中、R及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、nは3〜10の整数を表す。]
Figure 0005050845
[In General Formula (1), R 1 and R 2 represent the same or different organic group having 1 to 12 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10. ]

Figure 0005050845
[一般式(2)中、R〜Rは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、xは1〜3の整数を表し、p、q及びrはそれぞれ0〜3の整数を表し、1≦p+q+r≦3である。]
Figure 0005050845
[In General Formula (2), R 3 to R 5 represent an organic group having 1 to 12 carbon atoms which may be the same or different from each other, x represents an integer of 1 to 3, p, q and Each r represents an integer of 0 to 3, and 1 ≦ p + q + r ≦ 3. ]

Figure 0005050845
[一般式(3)中、R〜Rは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、AはH、C、N、O、F、S、Si及び/又はPから構成される基を表す。]
Figure 0005050845
[In General Formula (3), R 6 to R 8 represent an organic group having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, and A represents H, C, N, O, F, S, Represents a group composed of Si and / or P; ]

前記非水溶媒(混合溶媒)に、リチウム塩と、上記特定化合物を少なくとも1種以上含有する非水系電解液は、これを用いて作製された電池のサイクル特性と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)及びガス発生抑制のバランスがよくなるので好ましい。
特に、これら特定化合物は、正極活物質表面や金属材料表面に吸着することで電解液等との副反応を抑制することができると考えられる。この正極活物質表面での副反応の抑制によりガス発生を抑制でき、電池の破壊や内部短絡に際するガス発生を抑制することができる。
A non-aqueous electrolyte solution containing at least one lithium salt and at least one of the above specific compounds in the non-aqueous solvent (mixed solvent) is a cycle characteristic and a high-temperature storage characteristic (especially high-temperature storage) of a battery produced using the non-aqueous electrolyte. The remaining balance and the high load discharge capacity) and the suppression of gas generation are improved, which is preferable.
In particular, it is considered that these specific compounds can suppress side reactions with the electrolytic solution and the like by adsorbing on the surface of the positive electrode active material or the surface of the metal material. By suppressing the side reaction on the surface of the positive electrode active material, gas generation can be suppressed, and gas generation at the time of battery breakdown or internal short circuit can be suppressed.

また、正極活物質表面での副反応の抑制により、電池の寿命、出力、過充電時の安全性が向上することが、大型電池での利用に好ましいと考えられる。この金属材料表面での副反応の抑制により、集電タブと端子との接続に、抵抗が小さく簡易な溶接方法を用いた場合にも長期の使用に際して直流抵抗成分の増加が抑制されることから大型電池での利用に好ましいと考えられる。さらに、正極の反応抵抗を下げることが、電池形状や正極面積等を高出力用に設計した電池において、さらに出力を向上させるために効果的であり好ましい。
これら特定化合物を含有させることにより、高出力や大型の電池とした場合においても、高い安全性を確保することができる。
Further, it is considered preferable for use in a large battery that the side life on the surface of the positive electrode active material is suppressed to improve battery life, output, and safety during overcharge. Due to the suppression of side reactions on the surface of the metal material, an increase in the DC resistance component is suppressed during long-term use even when a simple welding method with low resistance is used to connect the current collecting tab and the terminal. It is considered preferable for use in a large battery. Furthermore, lowering the reaction resistance of the positive electrode is effective and preferable in order to further improve the output in a battery designed for high output in terms of battery shape, positive electrode area, and the like.
By containing these specific compounds, high safety can be ensured even in the case of a high output or large battery.

次に、これら特定化合物の詳細について説明する。
[一般式(1)で表される環状シロキサン化合物]
一般式(1)で表される環状シロキサン化合物におけるR及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基である。R及びRとしては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の鎖状アルキル基;シクロヘキシル基、ノルボルニル基等の環状アルキル基;ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、ブテニル基、1,3−ブタジエニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基;トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基;3−ピロリジノプロピル基等の飽和複素環基を有するアルキル基;アルキル置換基を有していてもよいフェニル基等のアリール基;フェニルメチル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基;トリメチルシロキシ基等のトリアルキルシロキシ基等が挙げられる。
Next, details of these specific compounds will be described.
[Cyclic siloxane compound represented by the general formula (1)]
R 1 and R 2 in the cyclic siloxane compound represented by the general formula (1) are C 1-12 organic groups which may be the same or different from each other. Examples of R 1 and R 2 include a chain alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group; a cyclohexyl group and a norbornyl group Cyclic alkyl groups such as groups; alkenyl groups such as vinyl groups, 1-propenyl groups, allyl groups, butenyl groups, 1,3-butadienyl groups; alkynyl groups such as ethynyl groups, propynyl groups, butynyl groups; trifluoromethyl groups, etc. An alkyl group having a saturated heterocyclic group such as 3-pyrrolidinopropyl group; an aryl group such as a phenyl group optionally having an alkyl substituent; an aralkyl such as a phenylmethyl group or a phenylethyl group Groups; trialkylsilyl groups such as trimethylsilyl groups; trialkylsiloxy groups such as trimethylsiloxy groups; It is.

中でも、炭素数が少ないものの方が特性が発現しやすいため、炭素数1〜6の有機基が好ましい。また、アルケニル基は非水系電解液や電極表面の被膜に作用して入出力特性を向上させ、アリール基は充放電時に電池内で発生するラジカルを捕捉して電池性能全般を向上させる作用を有するので好ましい。従って、R及びRとしては、メチル基、ビニル基又はフェニル基が特に好ましい。Of these, organic groups having 1 to 6 carbon atoms are preferred because those having fewer carbon atoms are more likely to exhibit characteristics. Alkenyl groups act on non-aqueous electrolytes and coatings on electrode surfaces to improve input / output characteristics, and aryl groups have the effect of capturing radicals generated in the battery during charge and discharge to improve overall battery performance. Therefore, it is preferable. Accordingly, R 1 and R 2 are particularly preferably a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group.

一般式(1)中、nは3〜10の整数を表すが、3〜6の整数が好ましく、3又は4が特に好ましい。   In general formula (1), n represents an integer of 3 to 10, but an integer of 3 to 6 is preferable, and 3 or 4 is particularly preferable.

一般式(1)で表される環状シロキサン化合物の例としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリビニルシクロトリシロキサン等のシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等のシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等のシクロペンタシロキサン等が挙げられる。このうち、シクロトリシロキサンが特に好ましい。   Examples of the cyclic siloxane compound represented by the general formula (1) include hexamethylcyclotrisiloxane, hexaethylcyclotrisiloxane, hexaphenylcyclotrisiloxane, 1,3,5-trimethyl-1,3,5-trimethyl. Examples thereof include cyclotrisiloxanes such as vinylcyclotrisiloxane, cyclotetrasiloxanes such as octamethylcyclotetrasiloxane, and cyclopentasiloxanes such as decamethylcyclopentasiloxane. Of these, cyclotrisiloxane is particularly preferred.

[一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物]
一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物におけるR〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基である。R〜Rとしては、例えば、一般式(1)におけるR及びRの例として挙げた鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、飽和複素環基を有するアルキル基、アルキル基を有していてもよいフェニル基等のアリール基、アラルキル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基に加え、エトキシカルボニルエチル基等のカルボニル基;アセトキシ基、アセトキシメチル基、トリフルオロアセトキシ基等のカルボキシル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基、アリロキシ基等のオキシ基;アリルアミノ基等のアミノ基;ベンジル基等を挙げることができる。
[Fluorosilane compound represented by general formula (2)]
R 3 to R 5 in the fluorosilane compound represented by the general formula (2) are organic groups having 1 to 12 carbon atoms which may be the same or different from each other. Examples of R 3 to R 5 include a chain alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a halogenated alkyl group, and a saturated heterocyclic group mentioned as examples of R 1 and R 2 in the general formula (1). In addition to aryl groups such as phenyl groups which may have alkyl groups, aralkyl groups, trialkylsilyl groups, trialkylsiloxy groups, carbonyl groups such as ethoxycarbonylethyl groups; acetoxy groups, acetoxymethyls Group, carboxyl group such as trifluoroacetoxy group; oxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, phenoxy group, allyloxy group; amino group such as allylamino group; benzyl group and the like.

一般式(2)中、xは1〜3の整数を表し、p、q及びrはそれぞれ0〜3の整数を表し、1≦p+q+r≦3である。また必然的に、x+p+q+r=4である。   In general formula (2), x represents an integer of 1 to 3, p, q, and r each represents an integer of 0 to 3, and 1 ≦ p + q + r ≦ 3. Inevitably, x + p + q + r = 4.

一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物の例としては、トリメチルフルオロシラン、トリエチルフルオロシラン、トリプロピルフルオロシラン、フェニルジメチルフルオロシラン、トリフェニルフルオロシラン、ビニルジメチルフルオロシラン、ビニルジエチルフルオロシラン、ビニルジフェニルフルオロシラン、トリメトキシフルオロシラン、トリエトキシフルオロシラン等のモノフルオロシラン類の他、ジメチルジフルオロシラン、ジエチルジフルオロシラン、ジビニルジフルオロシラン、エチルビニルジフルオロシラン等のジフルオロシラン類;メチルトリフルオロシラン、エチルトリフルオロシラン等のトリフルオロシラン類も挙げられる。   Examples of the fluorosilane compound represented by the general formula (2) include trimethylfluorosilane, triethylfluorosilane, tripropylfluorosilane, phenyldimethylfluorosilane, triphenylfluorosilane, vinyldimethylfluorosilane, vinyldiethylfluorosilane, In addition to monofluorosilanes such as vinyldiphenylfluorosilane, trimethoxyfluorosilane, and triethoxyfluorosilane, difluorosilanes such as dimethyldifluorosilane, diethyldifluorosilane, divinyldifluorosilane, and ethylvinyldifluorosilane; methyltrifluorosilane, Also included are trifluorosilanes such as ethyltrifluorosilane.

一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物は、沸点が低いと、揮発してしまうため非水系電解液に所定量含有させるのが難しくなる場合がある。また、非水系電解液に含有させた後も、充放電による電池の発熱や外部環境が高温になる様な条件下で揮発してしまう可能性がある。よって、1気圧で、50℃以上の沸点を持つものが好ましく、中でも60℃以上の沸点を持つものが特に好ましい。   If the boiling point of the fluorosilane compound represented by the general formula (2) is low, it will volatilize, and therefore it may be difficult to contain a predetermined amount in the non-aqueous electrolyte. Moreover, even if it is made to contain in a non-aqueous electrolyte solution, there exists a possibility that it may volatilize on the conditions that the heat_generation | fever of a battery by charging / discharging or an external environment becomes high temperature. Accordingly, those having a boiling point of 50 ° C. or higher at 1 atm are preferable, and those having a boiling point of 60 ° C. or higher are particularly preferable.

また、一般式(1)の化合物と同様に、有機基としては炭素数の少ないものの方が、効果が発現しやすく、炭素数1〜6のアルケニル基は非水系電解液や電極表面の被膜に作用して入出力特性を向上させ、アリール基は充放電時に電池内で発生するラジカルを捕捉して電池性能全般を向上させる作用を有する。従って、この観点からは有機基としては、メチル基、ビニル基又はフェニル基が好ましく、化合物の例としては、トリメチルフルオロシラン、ビニルジメチルフルオロシラン、フェニルジメチルフルオロシラン、ビニルジフェニルフルオロシラン等が特に好ましい。   In addition, as with the compound of the general formula (1), the organic group having a smaller number of carbon atoms is more effective, and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms can be applied to a non-aqueous electrolyte solution or a coating on the electrode surface. It acts to improve the input / output characteristics, and the aryl group has the effect of capturing the radicals generated in the battery during charge / discharge and improving the overall battery performance. Therefore, from this viewpoint, the organic group is preferably a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group, and examples of the compound include trimethylfluorosilane, vinyldimethylfluorosilane, phenyldimethylfluorosilane, and vinyldiphenylfluorosilane. .

[一般式(3)で表される化合物]
一般式(3)で表される化合物におけるR〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基である。R〜Rの例としては、一般式(2)のR〜Rの例として挙げた鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、飽和複素環基を有するアルキル基、アルキル基を有していてもよいフェニル基等のアリール基、アラルキル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシ基、アミノ基、ベンジル基等を同様に挙げることができる。
[Compound represented by formula (3)]
R < 6 > -R < 8 > in the compound represented by General formula (3) is a C1-C12 organic group which may mutually be same or different. Examples of R 6 to R 8 include chain alkyl groups, cyclic alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, and saturated heterocyclic groups mentioned as examples of R 3 to R 5 in the general formula (2). An aryl group such as a phenyl group which may have an alkyl group, an aralkyl group, a trialkylsilyl group, a trialkylsiloxy group, a carbonyl group, a carboxyl group, an oxy group, an amino group, a benzyl group, etc. The same can be said.

一般式(3)で表される化合物におけるAは、H、C、N、O、F、S、Si及び/又はPから構成される基であれば特に制限はない。ただし、一般式(3)中の酸素原子に直接結合する元素としては、C、S、Si又はPが好ましい。これら原子の存在形態としては、例えば、鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、スルホニル基、トリアルキルシリル基、ホスホリル基、ホスフィニル基等に含まれるものが好ましい。
また、一般式(3)で表される化合物の分子量は、1000以下が好ましく、中でも800以下が特に好ましく、500以下が更に好ましい。
A in the compound represented by the general formula (3) is not particularly limited as long as A is a group composed of H, C, N, O, F, S, Si and / or P. However, C, S, Si, or P is preferable as the element directly bonded to the oxygen atom in the general formula (3). Examples of the existence form of these atoms include a chain alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a sulfonyl group, a trialkylsilyl group, a phosphoryl group, and a phosphinyl group. Those are preferred.
The molecular weight of the compound represented by the general formula (3) is preferably 1000 or less, particularly preferably 800 or less, and more preferably 500 or less.

一般式(3)で表される化合物の例としては、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジエチルテトラメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン等のシロキサン化合物類;メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン等のアルコキシシラン類;ビス(トリメチルシリル)パーオキサイド等の過酸化物類;酢酸トリメチルシリル、酢酸トリエチルシリル、プロピオン酸トリメチルシリル、メタクリル酸トリメチルシリル、トリフルオロ酢酸トリメチルシリル等のカルボン酸エステル類;メタンスルホン酸トリメチルシリル、エタンスルホン酸トリメチルシリル、メタンスルホン酸トリエチルシリル、フルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル等のスルホン酸エステル類;ビス(トリメチルシリル)スルフェート等の硫酸エステル類;トリス(トリメチルシロキシ)ボロン等のホウ酸エステル類;トリス(トリメチルシリル)ホスフェート、トリス(トリメチルシリル)ホスファイト等のリン酸若しくは亜リン酸エステル類等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (3) include siloxane compounds such as hexamethyldisiloxane, 1,3-diethyltetramethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, and octamethyltrisiloxane; methoxytrimethylsilane, ethoxy Alkoxysilanes such as trimethylsilane; peroxides such as bis (trimethylsilyl) peroxide; carboxylic acid esters such as trimethylsilyl acetate, triethylsilyl acetate, trimethylsilyl propionate, trimethylsilyl methacrylate, and trimethylsilyl trifluoroacetate; methanesulfonic acid Sulfonic acid esters such as trimethylsilyl, trimethylsilyl ethanesulfonate, triethylsilyl methanesulfonate, trimethylsilyl fluoromethanesulfonate; bis (trimethylsilyl) Sulfuric esters such as sulfates; tris (trimethylsiloxy) borate esters such as boron; tris (trimethylsilyl) phosphate, tris (trimethylsilyl) phosphite phosphoric acid or phosphorous acid esters such as phosphite and the like.

このうち、シロキサン化合物類、スルホン酸エステル類、硫酸エステル類が好ましく、スルホン酸エステル類が特に好ましい。シロキサン化合物類としては、ヘキサメチルジシロキサンが好ましく、スルホン酸エステル類としては、メタンスルホン酸トリメチルシリルが好ましく、硫酸エステル類としては、ビス(トリメチルシリル)スルフェートが好ましい。   Of these, siloxane compounds, sulfonic acid esters, and sulfuric acid esters are preferable, and sulfonic acid esters are particularly preferable. The siloxane compound is preferably hexamethyldisiloxane, the sulfonic acid ester is preferably trimethylsilyl methanesulfonate, and the sulfuric acid ester is preferably bis (trimethylsilyl) sulfate.

[分子内にS−F結合を有する化合物]
分子内にS−F結合を有する化合物としては特に限定はないが、スルホニルフルオライド類、フルオロスルホン酸エステル類が好ましい。例えば、メタンスルホニルフルオライド、エタンスルホニルフルオライド、メタンビス(スルホニルフルオライド)、エタン−1,2−ビス(スルホニルフルオライド)、プロパン−1,3−ビス(スルホニルフルオライド)、ブタン−1,4−ビス(スルホニルフルオライド)、ジフルオロメタンビス(スルホニルフルオライド)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン−1,2−ビス(スルホニルフルオライド)、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニルフルオライド)、フルオロスルホン酸メチル、フルオロスルホン酸エチル等が挙げられる。中でも、メタンスルホニルフルオライド、メタンビス(スルホニルフルオライド)又はフルオロスルホン酸メチルが好ましい。
[Compound with SF bond in molecule]
The compound having an S—F bond in the molecule is not particularly limited, but sulfonyl fluorides and fluorosulfonic acid esters are preferable. For example, methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, methanebis (sulfonylfluoride), ethane-1,2-bis (sulfonylfluoride), propane-1,3-bis (sulfonylfluoride), butane-1,4 -Bis (sulfonyl fluoride), difluoromethane bis (sulfonyl fluoride), 1,1,2,2-tetrafluoroethane-1,2-bis (sulfonyl fluoride), 1,1,2,2,3 Examples include 3-hexafluoropropane-1,3-bis (sulfonyl fluoride), methyl fluorosulfonate, ethyl fluorosulfonate, and the like. Of these, methanesulfonyl fluoride, methanebis (sulfonyl fluoride) or methyl fluorosulfonate is preferable.

[硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩]
硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、Li、Na、K、Mg、Ca、Fe、Cu等の金属元素の他、NR101112(式中、R〜R12は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜12の有機基を表わす。)で表現されるアンモニウム、4級アンモニウムが挙げられる。ここで、R〜R12の炭素数1〜12の有機基としては、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいアリール基、窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でも、R〜R12としては、それぞれ、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、窒素原子含有複素環基等が好ましい。
[Nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate, propionate]
The counter cation of nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate, propionate is not particularly limited, but metal elements such as Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, etc. In addition, ammonium and quaternary ammonium represented by NR 9 R 10 R 11 R 12 (wherein R 9 to R 12 each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms). Is mentioned. Here, the organic group having 1 to 12 carbon atoms of R 9 to R 12 is an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group which may be substituted with a halogen atom, or a halogen atom. An aryl group which may be present, a nitrogen atom-containing heterocyclic group, and the like. Especially, as R < 9 > -R < 12 >, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a nitrogen atom containing heterocyclic group, etc. are respectively preferable.

これらのカウンターカチオン中でも、非水系電解液二次電池に用いたときの電池特性の点から、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム又はNR101112が好ましく、リチウムが特に好ましい。また、中でも、硝酸塩又はジフルオロリン酸塩が、出力向上効果が大きい上、電池のサイクル、高温保存特性の点で好ましく、ジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。また、これらの化合物は非水溶媒中で合成されたものを実質的にそのまま用いてもよく、別途合成して実質的に単離されたものを非水溶媒中又は非水系電解液中に含有させてもよい。Among these counter cations, lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium or NR 9 R 10 R 11 R 12 is preferable, and lithium is particularly preferable from the viewpoint of battery characteristics when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. Of these, nitrate or difluorophosphate is preferable in terms of the effect of improving output, battery cycle and high-temperature storage characteristics, and lithium difluorophosphate is particularly preferable. In addition, these compounds may be used substantially as they are synthesized in a non-aqueous solvent, or contained in a non-aqueous solvent or a non-aqueous electrolyte solution that are separately synthesized and substantially isolated. You may let them.

特定化合物、すなわち、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩又はプロピオン酸塩は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、特定化合物で、上記それぞれに分類される化合物の中であっても、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   A specific compound, that is, a cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), a fluorosilane compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3), and an SF bond in the molecule. Compound, nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate or propionate may be used alone, or two or more compounds may be used in any combination and ratio May be. Moreover, even if it is a compound classified into said each with a specific compound, 1 type may be used independently and 2 or more types of compounds may be used together by arbitrary combinations and ratios.

非水系電解液中のこれら特定化合物の割合は、全非水系電解液に対して、合計で通常10ppm以上(0.001質量%以上)であるが、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上である。また、上限は、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。特定化合物の濃度が低すぎると、長期間使用した後でも、出力特性が維持される効果やガス発生の抑制効果が得られ難い場合があり、一方、濃度が高すぎると充放電効率の低下を招く場合がある。   The ratio of these specific compounds in the non-aqueous electrolyte is generally 10 ppm or more (0.001 mass% or more) in total with respect to the total non-aqueous electrolyte, preferably 0.01 mass% or more, more preferably Is 0.05 mass% or more, more preferably 0.1 mass% or more. The upper limit is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less. If the concentration of the specific compound is too low, the effect of maintaining the output characteristics and the effect of suppressing gas generation may be difficult to obtain even after long-term use, while if the concentration is too high, the charge / discharge efficiency may be reduced. May invite.

[III−2−2−3−4.他の化合物]
本発明の非水系電解液二次電池における非水系電解液は、さらに必要に応じて他の化合物を、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の量で含有させることができる。このような他の化合物としては、具体的には、例えば、
(1)ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等の過充電防止剤;
(2)ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物等の負極被膜形成剤;
(3)亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルフォキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド等の正極保護剤;
等が挙げられる。
[III-2-2-3-4. Other compounds]
The non-aqueous electrolyte solution in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can further contain other compounds as required in an arbitrary amount as long as the effects of the present invention are not impaired. As such other compounds, specifically, for example,
(1) Aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran; 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluoro Partially fluorinated products of the above-mentioned aromatic compounds such as benzene and p-cyclohexylfluorobenzene; fluorinated anisole such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, and 3,5-difluoroanisole Overcharge inhibitors such as compounds;
(2) vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, etc. Negative electrode film-forming agent;
(3) Ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, ethylene sulfate, sulfolane, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide Positive electrode protective agents such as tetramethylene sulfoxide, diphenyl sulfide, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide;
Etc.

中でも、過充電防止剤としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物が好ましい。これらは1種を用いても良く、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用して用いてもよい。ただし、2種以上併用する場合は、特に、シクロヘキシルベンゼンやターフェニル(又はその部分水素化体)と、t−ブチルベンゼンやt−アミルベンゼンを併用するのが好ましい。   Among these, as the overcharge inhibitor, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran are preferable. These may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio. However, when using 2 or more types together, it is particularly preferable to use cyclohexylbenzene or terphenyl (or a partially hydrogenated product thereof) together with t-butylbenzene or t-amylbenzene.

また、負極被膜形成剤としては、カーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸が好ましい。これらは1種を用いても良く、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用して用いてもよい。
さらに、正極保護剤としては、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファンが好ましい。これらは1種を用いても良く、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用して用いてもよい。また、負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用や、過充電防止剤と負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用が特に好ましい。
Further, as the negative electrode film forming agent, carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, succinic anhydride, and maleic anhydride are preferable. These may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
Furthermore, as the positive electrode protective agent, ethylene sulfite, propylene sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate, and busulfan are preferable. These may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio. Moreover, the combined use of a negative electrode film forming agent and a positive electrode protective agent, or the combined use of an overcharge inhibitor, a negative electrode film forming agent, and a positive electrode protective agent is particularly preferable.

非水系電解液中におけるこれら他の化合物の含有割合は特に限定はないが、非水系電解液全体に対し、それぞれ、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、上限は、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。これらの化合物を使用することにより、過充電等による異常時に電池のガス発生や破裂・発火を抑制したり、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させたりすることができる。   The content ratio of these other compounds in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably, based on the whole non-aqueous electrolyte solution. The upper limit is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. By using these compounds, it is possible to suppress the gas generation, rupture and ignition of the battery at the time of abnormality due to overcharge or the like, and to improve the capacity maintenance characteristic and cycle characteristic after high temperature storage.

[III−2−2−4.セパレータ]
セパレータは、両極間を電子的に絶縁する所定の機械的強度を有し、イオン透過度が大きく、かつ、正極と接する側における酸化性と負極側における還元性への耐性を兼ね備えるものであれば特に限定されるものではない。このような要求特性を有するセパレータの材質として、例えば、樹脂、無機物、ガラス繊維等が用いられる。前記樹脂としては、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン等が用いられる。具体的には、非水系電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布等を用いるのが好ましい。
[III-2-2-4. Separator]
The separator has a predetermined mechanical strength that electrically insulates both electrodes, has a high ion permeability, and has both resistance to oxidation on the side in contact with the positive electrode and reduction on the negative electrode side. It is not particularly limited. As a material for the separator having such required characteristics, for example, a resin, an inorganic material, glass fiber, or the like is used. As the resin, olefin polymer, fluorine polymer, cellulose polymer, polyimide, nylon and the like are used. Specifically, it is preferable to select from materials that are stable with respect to the non-aqueous electrolyte and have excellent liquid retention properties, and it is preferable to use a porous sheet or nonwoven fabric made of polyolefin such as polyethylene and polypropylene. preferable.

前記無機物としては、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。
また、前記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着剤を用いて前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着剤として多孔層を形成させることが挙げられる。
As the inorganic substance, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and those having a particle shape or fiber shape are used. As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used.
In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm on both surfaces of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.

なお、セパレータは、前述の正極及び負極とともに電極群として一体に構成してもよい。電極群の具体的構成としては、例えば、前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のものの何れでもよい。
電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上、好ましくは50%以上、また、通常90%以下、好ましくは80%以下である。前記の電極群占有率が40%未満では、電池容量が小さくなり、また、90%以上では空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、更には、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。
In addition, you may comprise a separator integrally as an electrode group with the above-mentioned positive electrode and negative electrode. As a specific configuration of the electrode group, for example, the above-described positive electrode plate and negative electrode plate having a laminated structure including the above-described separator, and the above-described positive electrode plate and negative electrode plate having a spiral shape via the above-described separator are used. Any of the structures wound in the above manner may be used.
The ratio of the electrode group volume to the battery internal volume (hereinafter referred to as electrode group occupancy ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. If the electrode group occupancy is less than 40%, the battery capacity is small, and if it is 90% or more, the void space is small, the member expands when the battery becomes high temperature, and the vapor pressure of the liquid component of the electrolyte is high. As a result, the internal pressure rises, and various characteristics such as charge / discharge repetition performance and high-temperature storage as a battery are deteriorated. Further, a gas release valve that releases the internal pressure to the outside may operate.

[III−2−2−5.集電端子]
本発明の非水系電解液二次電池は、適宜、集電端子を備えることが好ましい。集電端子は、配線部分や接合部分の抵抗を低減する集電構造を構成するために用いられる端子であり、上述した非水系電解液による低温放電特性の向上をより効果的に実現するために用いて好適である。こうした集電構造を形成することにより配線部分や接合部分の内部抵抗を小さくした場合、前記の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。
[III-2-2-5. Current collector terminal]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably includes a current collecting terminal as appropriate. The current collecting terminal is a terminal used to construct a current collecting structure that reduces the resistance of the wiring part and the joint part, and in order to more effectively realize the improvement of the low-temperature discharge characteristics by the non-aqueous electrolyte described above. It is suitable for use. In the case where the internal resistance of the wiring portion and the joint portion is reduced by forming such a current collecting structure, the effect of using the non-aqueous electrolyte solution is exhibited particularly well.

例えば、電極群が前述の積層構造を有している場合には、各電極層の金属芯部分を束ねて集電端子に溶接して形成されるタイプの集電構造が好適に用いられる。また、例えば、一枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の集電端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。さらに、例えば、電極群が前述の捲回構造では、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、集電端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。   For example, when the electrode group has the above-described laminated structure, a current collecting structure of a type formed by bundling the metal core portions of the electrode layers and welding them to the current collecting terminals is preferably used. Further, for example, when the area of one electrode is increased, the internal resistance is increased. Therefore, it is also preferable to reduce the resistance by providing a plurality of current collecting terminals in the electrode. Further, for example, in the case where the electrode group has the winding structure described above, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures on the positive electrode and the negative electrode, respectively, and bundling the current collector terminals.

前述の集電構造を最適化することにより、内部抵抗をできるだけ小さくすることができる。具体的には、例えば大電流で用いられる電池では、10kHz交流法で測定されるインピーダンス(以下、「直流抵抗成分」と略記する)を10ミリオーム(mΩ)以下にすることが好ましく、直流抵抗成分を5ミリオーム(mΩ)以下にすることがより好ましい。直流抵抗成分を0.1ミリオーム以下にすると高出力特性が向上するが、用いられる集電構造材(集電端子等)の占める比率が増え、電池容量が減少する場合がある。   By optimizing the current collecting structure described above, the internal resistance can be made as small as possible. Specifically, for example, in a battery used with a large current, it is preferable to set an impedance (hereinafter abbreviated as “DC resistance component”) measured by a 10 kHz AC method to 10 milliohms (mΩ) or less. Is more preferably 5 milliohms (mΩ) or less. When the direct current resistance component is 0.1 milliohm or less, the high output characteristics are improved, but the ratio of the current collecting structure material (current collecting terminal, etc.) used increases, and the battery capacity may decrease.

上述した非水系電解液は、電極活物質に対するリチウムの脱挿入に係わる反応抵抗の低減に効果があり、それが良好な低温放電特性を実現できる要因になっている。しかし、通常の直流抵抗が10ミリオーム(mΩ)より大きな電池では、直流抵抗に阻害されて反応抵抗低減の効果を低温放電特性に100%反映できない場合がある。直流抵抗成分の小さな電池を用いることでこれを改善し、本発明の非水系電解液の効果を充分に発揮できるようになる。   The non-aqueous electrolyte described above is effective in reducing reaction resistance related to lithium insertion / extraction with respect to the electrode active material, which is a factor that can realize good low-temperature discharge characteristics. However, in a battery having a normal DC resistance greater than 10 milliohms (mΩ), the effect of reducing reaction resistance may not be reflected 100% on the low-temperature discharge characteristics due to inhibition by the DC resistance. This can be improved by using a battery having a small DC resistance component, and the effect of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be sufficiently exhibited.

また、非水系電解液の効果を引き出し、高い低温放電特性をもつ電池を作製するという観点からは、この要件と前述した二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3Ah以上である、という要件を同時に満たすことが特に好ましい。   Further, from the viewpoint of drawing out the effect of the non-aqueous electrolyte and producing a battery having high low-temperature discharge characteristics, this requirement and the electric capacity of the battery element housed in one battery exterior of the secondary battery described above. It is particularly preferable to satisfy the requirement that (the electric capacity when the battery is discharged from the fully charged state to the discharged state) is 3 Ah or more at the same time.

[III−2−2−6.外装ケース]
外装ケースの材質は用いられる非水電解質に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体例としては、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
[III-2-2-6. Exterior case]
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the nonaqueous electrolyte used. As specific examples, nickel-plated steel plates, stainless steel, aluminum, aluminum alloys, magnesium alloys and other metals, or laminated films (laminate films) of resin and aluminum foil are used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

前記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して前記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。
前記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、前記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。
In the exterior case using the above metals, a laser-sealed, resistance-welded, ultrasonic welding is used to weld the metals together to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above-mentioned metals via a resin gasket To do.
Examples of the outer case using the laminate film include those having a sealed and sealed structure by heat-sealing resin layers. In order to improve the sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.

[III−2−2−7.保護素子]
前述の保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスタ、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等が挙げられる。前記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、高出力の観点から、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
[III-2-2-7. Protective element]
As the above protection elements, PTC (Positive Temperature Coefficient), thermal fuse, thermistor, whose resistance increases when abnormal heat generation or excessive current flows, current flowing through the circuit due to sudden rise in battery internal pressure or internal temperature at abnormal heat generation Examples include a valve (current cutoff valve) that shuts off. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current. From the viewpoint of high output, it is more preferable to design the protective element so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.

[III−2−3.非水系電解液二次電池の作製]
本発明の非水系電解液二次電池の作製方法は特に限定されず、任意の方法で行なうことができる。例えば、以下の方法により製造が可能である。即ち、正極と負極とを交互となるように配置し、各電極の間にセパレータが挟まれるよう積層または捲回する。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させる。この正極と負極それぞれについての未塗工部同士を束ね、集電端子となる金属片と共に例えばスポット溶接等により接続して集電タブを作製し、電極群とする。
[III-2-3. Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
The method for producing the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be performed by any method. For example, it can be manufactured by the following method. That is, the positive electrode and the negative electrode are alternately arranged, and are laminated or wound so that the separator is sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface is faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface. The uncoated portions of each of the positive electrode and the negative electrode are bundled together and connected together with, for example, spot welding or the like with a metal piece serving as a current collecting terminal to produce a current collecting tab, thereby forming an electrode group.

電池の外装材として、例えばポリプロピレンフィルム、アルミニウム箔、及びナイロンフィルム等をこの順に積層したシートを用い、内面側にポリプロピレンフィルムがくるように、外装ケースとする。前述の電極群を、集電端子がカップ末端の未シール部分から外に出るように外装ケースに封入し、非水系電解液を注入して、電極に充分浸透させる。これを減圧下にカップ上端をヒートシールして密閉し、非水系電解液二次電池を作製することができる。   As a battery exterior material, for example, a sheet in which a polypropylene film, an aluminum foil, a nylon film, and the like are laminated in this order is used, and an exterior case is formed so that the polypropylene film comes on the inner surface side. The aforementioned electrode group is sealed in an outer case so that the current collecting terminal comes out from the unsealed portion at the end of the cup, and a non-aqueous electrolyte is injected to sufficiently penetrate the electrode. This can be sealed by heat-sealing the upper end of the cup under reduced pressure to produce a non-aqueous electrolyte secondary battery.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、これらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless it deviates from the summary.

[実施例1:過充電試験による電池の評価]
外寸で幅1000mm、奥行き800mm、高さ1000mm、内容積450リットル、耐圧0.2MPaの箱型のステンレス製耐圧密閉容器を、安全性試験実施のためのブースとして、各種電池に対する過充電試験を行なった。
このブースは、ブース内部を空気で置換しうる供給配管、ブース内部を窒素で置換しうる窒素供給配管、及び、ブース内部を減圧しうる真空配管を備えている。それぞれの配管はブースのごく近くにバルブを備え、ブース本体の耐圧および気密を保つことができる。
[Example 1: Evaluation of battery by overcharge test]
Oversized test for various batteries as a booth for safety test using a box-shaped stainless steel pressure-resistant sealed container with outer dimensions of width 1000mm, depth 800mm, height 1000mm, inner volume 450 liter, pressure resistance 0.2MPa I did it.
This booth includes a supply pipe that can replace the inside of the booth with air, a nitrogen supply pipe that can replace the inside of the booth with nitrogen, and a vacuum pipe that can decompress the inside of the booth. Each pipe is equipped with a valve very close to the booth, so that the pressure resistance and airtightness of the booth body can be maintained.

ブースには爆風圧センサが備えてあり、ブース内部の圧力を測定することができる。
また、ブースには外部の充放電器に接続してある充放電用ケーブルを導入し、ブース内の電池に充放電を行なうことが可能となっている。
さらに、ブース内部には、ブース内部の温度を測定するためのK型熱電対がブース外部より導入されており、ブース内部の温度が測定可能である。
The booth is equipped with a blast pressure sensor, and the pressure inside the booth can be measured.
In addition, a charging / discharging cable connected to an external charger / discharger can be introduced into the booth to charge / discharge the batteries in the booth.
Furthermore, a K-type thermocouple for measuring the temperature inside the booth is introduced from the outside of the booth inside the booth, and the temperature inside the booth can be measured.

測定対象となる電池の電圧を、これに放電あるいは充電を行なうことによって、電池の通常の使用における下限電圧である3Vに設定した。続いてこの電池に、正極端子および負極端子に充放電用ケーブルを接続してのち、ブース内に設置した。
ブースを密閉の後、ブース内部を窒素で置換し、かつ、置換後のブース内部圧力が0.1MPa(1気圧)であることを確認した。続いて、ブース内の温度が25℃であることを確認した。
The voltage of the battery to be measured was set to 3 V, which is the lower limit voltage in normal use of the battery, by discharging or charging the battery. Subsequently, after charging / discharging cables were connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, the battery was installed in a booth.
After sealing the booth, the inside of the booth was replaced with nitrogen, and it was confirmed that the internal pressure of the booth after the replacement was 0.1 MPa (1 atm). Then, it confirmed that the temperature in a booth was 25 degreeC.

その後、電池に対し電流18アンペアで充電容量が15アンペアアワーに到達するまで充電を続けた。充電操作が終了後、ブース内の温度が25℃になった時点でブース内の圧力を測定した。
試験前後でのブース内圧力の変化から、次式によりC値を算出することができた。
C=試験前後でのブース内圧力の変化[Pa]×ブースの内容積[m]/(試験前のブース内圧力[Pa]×電池の体積[m])
Thereafter, the battery was charged at a current of 18 amps until the charge capacity reached 15 amp hours. After the charging operation was completed, the pressure inside the booth was measured when the temperature inside the booth reached 25 ° C.
From the change in the booth pressure before and after the test, the C value could be calculated by the following formula.
C = Booth pressure change before and after the test [Pa] × Booth internal volume [m 3 ] / (Booth internal pressure [Pa] before test × Battery volume [m 3 ])

[実施例2:釘刺し試験による電池の評価]
外寸で幅1300mm、奥行き1000mm、高さ1800mm、内容積1130リットル、耐圧0.2MPaの箱型のステンレス製耐圧密閉容器を、安全性試験実施のためのブースとし、各種電池に対する釘さし試験を行った。
このブースはブース内部を空気で置換しうる供給配管、ブース内部を窒素で置換しうる窒素供給配管、及び、ブース内部を減圧しうる真空配管を備えている。それぞれの配管はブースのごく近くにバルブを備えており、ブース本体の耐圧および気密を保つことができる。
[Example 2: Evaluation of battery by nail penetration test]
A box-shaped stainless steel pressure-resistant sealed container with outer dimensions of width 1300mm, depth 1000mm, height 1800mm, internal volume 1130 liters, pressure resistance 0.2MPa is used as a booth for conducting safety tests, and a nail test for various batteries Went.
The booth includes a supply pipe that can replace the inside of the booth with air, a nitrogen supply pipe that can replace the inside of the booth with nitrogen, and a vacuum pipe that can decompress the inside of the booth. Each pipe is equipped with a valve in the immediate vicinity of the booth, so that the pressure resistance and airtightness of the booth body can be maintained.

ブースには爆風圧センサが備えてあり、ブース内部の圧力を測定することができる。
また、ブース内部には油圧プレス機が設置されており、このプレス機はブース外部からも動作させることができる。
さらに、ブース内部にはブース内部の温度を測定するためのK型熱電対がブース外部より導入してあり、ブース内部の温度を測定することができる。
The booth is equipped with a blast pressure sensor, and the pressure inside the booth can be measured.
A hydraulic press is installed inside the booth, and this press can be operated from outside the booth.
Further, a K-type thermocouple for measuring the temperature inside the booth is introduced from the outside of the booth inside the booth, and the temperature inside the booth can be measured.

測定対象となる電池の電圧を、これに放電あるいは充電を行なうことによって、電池の通常の使用時の上限電圧である4.1Vに設定した。油圧プレスの可動部の先端に外径2.5mmのステンレス製の釘を取り付けた。つづいて、油圧プレスの可動時にこの釘が電池の120×110mmの面の対角線の交点において、この面に垂直に貫通するような位置に電池をブース内に設置した。ブースを密閉の後、ブース内部を窒素で置換し、かつ、置換後のブース内部圧力が0.1MPa(1気圧)であることを確認した。続いて、ブース内の温度を25℃であることを確認した。   The voltage of the battery to be measured was set to 4.1 V, which is the upper limit voltage during normal use of the battery, by discharging or charging the battery. A stainless steel nail having an outer diameter of 2.5 mm was attached to the tip of the movable part of the hydraulic press. Subsequently, when the hydraulic press was moved, the battery was installed in the booth at a position where the nail penetrated perpendicularly to this surface at the intersection of the diagonal lines of the 120 × 110 mm surface of the battery. After sealing the booth, the inside of the booth was replaced with nitrogen, and it was confirmed that the internal pressure of the booth after the replacement was 0.1 MPa (1 atm). Then, it confirmed that the temperature in a booth was 25 degreeC.

その後、油圧プレスの可動部を動かし、釘を電池に貫通させた。6時間経過後、ブース内の温度が25℃であることを確認し、ブース内の圧力を測定した。
試験前後でのブース内圧力の変化から、次式によりC値を算出することができた。
C=試験前後でのブース内圧力の変化[Pa]×ブースの内容積[m]/(試験前のブース内圧力[Pa]×電池の体積[m])
Thereafter, the movable part of the hydraulic press was moved to penetrate the battery into the battery. After 6 hours, it was confirmed that the temperature in the booth was 25 ° C., and the pressure in the booth was measured.
From the change in the booth pressure before and after the test, the C value could be calculated by the following formula.
C = Booth pressure change before and after the test [Pa] × Booth internal volume [m 3 ] / (Booth internal pressure [Pa] before test × Battery volume [m 3 ])

[実施例3:加熱試験による電池の評価]
外寸で幅1000mm、奥行き800mm、高さ1000mm、内容積450リットル、耐圧0.2MPaの箱型のステンレス製耐圧密閉容器を、安全性試験実施のためのブースとし、各種電池に対する加熱試験を行なった。
このブースはブース内部を空気で置換しうる供給配管、ブース内部を窒素で置換しうる窒素供給配管、及び、ブース内部を減圧しうる真空配管を備える。それぞれの配管はブースのごく近くにバルブを備えており、ブース本体の耐圧および気密を保つことができる。
[Example 3: Evaluation of battery by heating test]
A box-shaped stainless steel pressure-resistant sealed container with a width of 1000 mm, a depth of 800 mm, a height of 1000 mm, an internal volume of 450 liters, and a pressure resistance of 0.2 MPa is used as a booth for conducting safety tests, and heat tests are performed on various batteries. It was.
This booth includes a supply pipe that can replace the inside of the booth with air, a nitrogen supply pipe that can replace the inside of the booth with nitrogen, and a vacuum pipe that can decompress the inside of the booth. Each pipe is equipped with a valve in the immediate vicinity of the booth, so that the pressure resistance and airtightness of the booth body can be maintained.

ブース内部にはブース内部の温度および電池表面温度を測定するためのK型熱電対がブース外部より導入してあり、ブース内部の温度および電池表面温度を測定することができる。
また、ブース内部にはさらに電池加熱用の箱型オーブンが設置してある。
Inside the booth, a K-type thermocouple for measuring the temperature inside the booth and the battery surface temperature is introduced from outside the booth, and the temperature inside the booth and the battery surface temperature can be measured.
In addition, a box oven for heating the battery is installed inside the booth.

測定対象となる電池の電圧を、これに放電あるいは充電を行うことによって電池の通常の使用時の上限電圧である4.1Vに設定した。続いてこの電池の120×110mmの面の対角線の交点にK型熱電対を設置し、電池表面温度が測定できるようにした。電池を、ブース内に設置した電池加熱用オーブン内に置き、ブースを密閉の後、ブース内部を窒素で置換した。続いて、ブース内の温度が25℃であることを確認した。
その後、オーブン内の電池周囲雰囲気温度を1K/分で150℃に到達するまで上昇させた。150℃に到達したあと10分間その状態で放置し、オーブンを常温まで放冷した。この試験を通じて、電池表面温度の推移を測定することができた。
The voltage of the battery to be measured was set to 4.1 V, which is the upper limit voltage during normal use of the battery, by discharging or charging it. Subsequently, a K-type thermocouple was installed at the intersection of the diagonal lines of the 120 × 110 mm surface of the battery so that the battery surface temperature could be measured. The battery was placed in a battery heating oven installed in the booth. After the booth was sealed, the inside of the booth was replaced with nitrogen. Then, it confirmed that the temperature in a booth was 25 degreeC.
Thereafter, the ambient temperature of the battery in the oven was increased at 1 K / min until it reached 150 ° C. After reaching 150 ° C., it was left in that state for 10 minutes, and the oven was allowed to cool to room temperature. Through this test, the transition of the battery surface temperature could be measured.

[実施例4:電池の作製と評価]
[正極の作製]
正極活物質としてのニッケル酸リチウム(LiNiO)90重量%と、導電材としてのアセチレンブラック5重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを15μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ80μmに圧延し、活物質層のサイズとして幅100mm、長さ100mmおよび幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、正極とした。
[Example 4: Production and evaluation of battery]
[Production of positive electrode]
90% by weight of lithium nickelate (LiNiO 2 ) as a positive electrode active material, 5% by weight of acetylene black as a conductive material, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, an N-methylpyrrolidone solvent Mixed in to a slurry. The obtained slurry was applied to both sides of a 15 μm aluminum foil, dried, rolled to a thickness of 80 μm with a press, and the active material layer had an uncoated part with a width of 100 mm, a length of 100 mm and a width of 30 mm. It cut out into the shape and it was set as the positive electrode.

[負極の作製]
人造黒鉛粉末KS−44(ティムカル社製、商品名)98重量部に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1重量%)100重量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50重量%)2重量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを10μmの銅箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で75μmに圧延し、活物質層のサイズとして幅104mm、長さ104mmおよび幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。
[Production of negative electrode]
Artificial graphite powder KS-44 (manufactured by Timcal, trade name) 98 parts by weight, 100 parts by weight of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by weight of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener and binder, 2 parts by weight of an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber 50% by weight) was added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to both sides of a 10 μm copper foil, dried, rolled to 75 μm with a press, and formed into a shape having an uncoated part with a width of 104 mm, a length of 104 mm, and a width of 30 mm as the size of the active material layer. It cut out and it was set as the negative electrode.

[電解液の調製]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:3:4)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を溶解させた。更に、ジフルオロリン酸リチウム塩(LiPO)を0.3質量%となるように含有させた。
[Preparation of electrolyte]
Under a dry argon atmosphere, a well-dried hexafluorophosphorus at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 3: 4) Lithium acid (LiPF 6 ) was dissolved. Furthermore, lithium difluorophosphate (LiPO 2 F 2 ) was contained so as to be 0.3% by mass.

[電池の作製]
正極32枚と負極33枚とを交互となるように配置し、各電極の間に多孔製ポリエチレンシートのセパレータ(25μm)が挟まれるよう積層した。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。この正極と負極それぞれについての未塗工部同士を溶接して集電タブを作製し、電極群としたものを電池缶(外寸:120×110×10mm)に封入した。その後、電極群を装填した電池缶に非水系電解液を20mL注入して、電極に充分浸透させ、密閉し角型電池を作製した。
この電池の定格放電容量は約6アンペアアワー(Ah)であり、10kHz交流法で測定される直流抵抗成分は約5ミリオーム(mΩ)である。電池の外装表面積の和に対する、正極の電極面積の総和の比は20.6である。
[Production of battery]
32 positive electrodes and 33 negative electrodes were alternately arranged and laminated such that a separator (25 μm) of a porous polyethylene sheet was sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface. The uncoated portions of each of the positive electrode and the negative electrode were welded together to produce a current collecting tab, and an electrode group was enclosed in a battery can (outside dimension: 120 × 110 × 10 mm). Thereafter, 20 mL of a non-aqueous electrolyte solution was injected into a battery can loaded with the electrode group, sufficiently infiltrated into the electrode, and sealed to produce a prismatic battery.
The rated discharge capacity of this battery is about 6 ampere hours (Ah), and the DC resistance component measured by the 10 kHz AC method is about 5 milliohms (mΩ). The ratio of the total electrode area of the positive electrode to the sum of the outer surface areas of the batteries is 20.6.

[電池の評価]
実際の充放電サイクルを経ていない新たな電池に対して、25℃で5サイクル初期充放電を行なった。この時の5サイクル目0.2I(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Iとする、以下同様)放電容量を初期容量とした。
25℃環境下で、0.2Iの定電流により150分間充電を行ない、各々0.1I、0.3I、1.0I、3.0I、10.0Iで10秒間放電させ、その10秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。この電池の初期容量は6005mAh、出力は502Wであった。
[Battery evaluation]
A new battery that had not undergone the actual charge / discharge cycle was subjected to initial charge / discharge for 5 cycles at 25 ° C. The 5th cycle 0.2I C at this time (the rated capacity due to the discharge capacity at 1 hour rate is set to 1 I C as the current value for discharging in 1 hour, and so on), and the discharge capacity was the initial capacity.
Under 25 ° C. environment, performs charging for 150 minutes by a constant current of 0.2i C, respectively 0.1I C, 0.3I C, 1.0I C , 3.0I C, was discharged for 10 seconds at 10.0I C The voltage at the 10th second was measured. The area of the triangle surrounded by the current-voltage line and the lower limit voltage (3 V) was defined as output (W). This battery had an initial capacity of 6005 mAh and an output of 502 W.

[実施例5:過充電試験による電池の評価]
前記の実施例4で作製した充放電サイクルを経ていない新たな電池に対して、25℃で5サイクル初期充放電を行なった後、これを安全性試験用の電池とする。この電池に対して、上述した過充電試験の説明と同様の条件で、過充電試験を行なう。試験前後でのブース内圧力の変化から算出されるC値は10以下である。
[Example 5: Evaluation of battery by overcharge test]
The new battery that was not subjected to the charge / discharge cycle prepared in Example 4 was subjected to initial charge / discharge for 5 cycles at 25 ° C., and then used as a battery for safety testing. This battery is subjected to an overcharge test under the same conditions as described above for the overcharge test. The C value calculated from the change in the booth pressure before and after the test is 10 or less.

[実施例6:釘刺し試験による電池の評価]
前記の実施例4で作製した充放電サイクルを経ていない新たな電池に対して、25℃で5サイクル初期充放電を行なった後、これを安全性試験用の電池とする。この電池に対して、上述した釘刺し試験の説明と同様の条件で、釘刺し試験を行なう。試験前後でのブース内圧力の変化から算出されるC値は10以下である。
[Example 6: Evaluation of battery by nail penetration test]
The new battery that was not subjected to the charge / discharge cycle prepared in Example 4 was subjected to initial charge / discharge for 5 cycles at 25 ° C., and then used as a battery for safety testing. A nail penetration test is performed on this battery under the same conditions as described above for the nail penetration test. The C value calculated from the change in the booth pressure before and after the test is 10 or less.

[実施例7:加熱試験による電池の評価]
前記の実施例4で作製した充放電サイクルを経ていない新たな電池に対して、25℃で5サイクル初期充放電を行なった後、これを安全性試験用の電池とする。この電池に対して、上述した加熱試験の説明と同様の条件で、加熱試験を行ない、加熱試験を通じた電池表面温度の最高値を測定する。この試験を通じて、当該電池表面温度の最高値は155℃を超えない。
[Example 7: Evaluation of battery by heating test]
The new battery that was not subjected to the charge / discharge cycle prepared in Example 4 was subjected to initial charge / discharge for 5 cycles at 25 ° C., and then used as a battery for safety testing. The battery is subjected to a heating test under the same conditions as those described above for the heating test, and the maximum value of the battery surface temperature through the heating test is measured. Throughout this test, the maximum battery surface temperature does not exceed 155 ° C.

本発明は、電力貯蔵供給デバイスの安全性試験に用いて好適であり、例えば、電池やキャパシタなどの研究開発に用いて好適である。また、本発明の試験装置を用いて開発された非水系電解液二次電池は、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ等に広く利用されるものである。   The present invention is suitable for use in a safety test of a power storage and supply device, and is suitable for use in, for example, research and development of a battery or a capacitor. Moreover, the non-aqueous electrolyte secondary battery developed using the test apparatus of the present invention can be used for various known applications. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Widely used in electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, automobiles, motorbikes, motorbikes, bicycles, lighting equipment, toys, game equipment, watches, power tools, strobes, cameras, etc. It is what is done.

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
なお本出願は、2005年2月15日付で出願された日本特許出願(特願2005−037723号)に基づいており、その全体が引用により援用される。
Although the present invention has been described in detail using specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2005-037723) filed on Feb. 15, 2005, which is incorporated by reference in its entirety.

Claims (10)

電力貯蔵供給デバイスの安全性試験を行なうための耐圧性を有するブースと、
電力貯蔵供給デバイスから発生する排ガスを処理しうる排ガス処理部と、
上記排ガスを、該ブースから該排ガス処理部に、該排ガス処理部の処理能力に応じて送出する排ガス送出部とを備える
ことを特徴とする、試験装置。
A booth having pressure resistance for conducting a safety test of a power storage and supply device;
An exhaust gas treatment unit capable of treating the exhaust gas generated from the power storage and supply device;
A test apparatus comprising: an exhaust gas sending unit that sends the exhaust gas from the booth to the exhaust gas processing unit according to the processing capacity of the exhaust gas processing unit.
該ブース内を不活性ガスで置換しうる不活性ガス置換部を備えると共に、
該ブースが、下記ブース耐圧A以上の耐圧性を有する
ことを特徴とする、請求項1記載の試験装置。
ブース耐圧A:薬量を、電力貯蔵供給デバイスの加熱時の総発熱量相当のTNT薬量にTNT収率を掛けた値として、ホプキンソンの3乗根則により求められる爆風圧に、安全率を掛けた圧力。
An inert gas replacement unit capable of replacing the inside of the booth with an inert gas;
The test apparatus according to claim 1, wherein the booth has a pressure resistance equal to or higher than a booth breakdown voltage A described below.
Booth pressure resistance A: The dose rate is the value obtained by multiplying the TNT dose corresponding to the total calorific value during heating of the power storage and supply device by the TNT yield, and the safety factor to the blast pressure determined by Hopkinson's third root rule. Applied pressure.
該ブース内を空気で置換しうる空気置換部を備えると共に、
該ブースが、下記ブース耐圧B以上の耐圧性を有する
ことを特徴とする、請求項1記載の試験装置。
ブース耐圧B=初期圧×(Tb/T0)×安全率
(ただし、初期圧は安全性試験時の排ガス発生前のブース内圧を表わし、Tbは安全性試験時の燃焼火炎温度を表わし、T0は安全性試験時の排ガス発生前のブース内の雰囲気温度を表わす。)
With an air replacement part that can replace the inside of the booth with air,
The test apparatus according to claim 1, wherein the booth has a pressure resistance equal to or higher than the following booth breakdown voltage B.
Booth pressure resistance B = Initial pressure × (Tb / T0) × Safety factor (However, the initial pressure represents the booth internal pressure before exhaust gas generation during the safety test, Tb represents the combustion flame temperature during the safety test, and T0 is (Represents the ambient temperature in the booth before the generation of exhaust gas during the safety test.)
該ブース内を8kPa以下に減圧させうる減圧部を備える
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の試験装置。
The test apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a decompression unit capable of decompressing the inside of the booth to 8 kPa or less.
該ブース内の温度を低下させる冷却部を備える
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の試験装置。
The test apparatus according to claim 1, further comprising a cooling unit that lowers the temperature in the booth.
上記排ガスを採取する排ガス採取部を備える
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の試験装置。
The test apparatus according to claim 1, further comprising an exhaust gas collection unit that collects the exhaust gas.
該排ガス採取部が採取した排ガスを分析する排ガス分析部を備える
ことを特徴とする、請求項6記載の試験装置。
The test apparatus according to claim 6, further comprising an exhaust gas analyzer that analyzes the exhaust gas collected by the exhaust gas collector.
電力貯蔵供給デバイスの爆発が生じた場合に、上記爆発の爆風圧を測定する爆風圧センサを備える
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の試験装置。
The test apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a blast pressure sensor that measures a blast pressure of the explosion when an explosion of the power storage and supply device occurs.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の試験装置を用いて電力供給デバイスの安全性試験を行ない、該試験結果に基づいて、前記電力供給デバイスの安全性評価を行なう
ことを特徴とする、電力供給デバイスの安全性評価方法。
A safety test of the power supply device is performed using the test apparatus according to any one of claims 1 to 8, and the safety evaluation of the power supply device is performed based on the test result. , Safety evaluation method for power supply devices.
前記安全性試験が、釘刺し試験、過充電試験、加熱試験、外部短絡試験、落下試験、圧壊試験、過放電試験、熱衝撃試験、振動試験から選ばれる
ことを特徴とする、請求項9に記載の電力供給デバイスの安全性評価方法
10. The safety test according to claim 9, wherein the safety test is selected from a nail penetration test, an overcharge test, a heating test, an external short circuit test, a drop test, a crush test, an overdischarge test, a thermal shock test, and a vibration test. The safety evaluation method for the power supply device described .
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