JP5119182B2 - Method for producing lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a lithium ion secondary batteries.

リチウムイオン二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。現在、リチウムイオン二次電池としては、リチウム及び遷移金属を含む複合酸化物からなる正極活物質と、炭素材料からなる負極活物質と、Li塩及び非水溶媒からなる非水電解液とを有するものが主流となっている(例えば、特許文献1,2参照)。   Lithium ion secondary batteries are attracting attention as power sources for portable devices and as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. Currently, a lithium ion secondary battery has a positive electrode active material made of a composite oxide containing lithium and a transition metal, a negative electrode active material made of a carbon material, and a non-aqueous electrolyte solution made of a Li salt and a non-aqueous solvent. The thing has become mainstream (for example, refer patent document 1, 2).

特開2007−35356号公報JP 2007-35356 A 特開2007−48464号公報JP 2007-48464 A

特許文献1,2のリチウムイオン二次電池では、非水電解液として、特定のアニオン化合物を含有する非水電解液を用いている。非水電解液中に特定のアニオン化合物を含有させることで、充放電を繰り返し行っても、高出力を維持することができると記載されている。   In the lithium ion secondary batteries of Patent Documents 1 and 2, a nonaqueous electrolyte solution containing a specific anion compound is used as the nonaqueous electrolyte solution. It is described that a high output can be maintained even when charging and discharging are repeated by including a specific anionic compound in the non-aqueous electrolyte.

ところで、非水電解液に含有させるLi塩として、LiPF6が知られている。LiPF6を用いることで、特に、リチウムイオン二次電池の出力特性を良好にすることができる。ところが、LiPF6を用いた場合、製造過程において電池内に混入した微量の水分(これが非水電解液中に混入する)とLiPF6との反応により、フッ酸が発生することがある。このフッ酸により、正極活物質の腐食や、正極活物質に含まれる成分が電解液中に溶出する反応が生じる。これが原因で、充放電を繰り返し行うと、放電容量が著しく低下すると共に、内部抵抗が大きく上昇することがあった。 Incidentally, LiPF 6 is known as a Li salt to be contained in the nonaqueous electrolytic solution. By using LiPF 6 , the output characteristics of the lithium ion secondary battery can be particularly improved. However, when LiPF 6 is used, hydrofluoric acid may be generated due to the reaction between a small amount of moisture mixed in the battery during the manufacturing process (which is mixed into the non-aqueous electrolyte) and LiPF 6 . The hydrofluoric acid causes corrosion of the positive electrode active material and a reaction in which components contained in the positive electrode active material are eluted into the electrolytic solution. For this reason, when charging and discharging are repeated, the discharge capacity is remarkably lowered and the internal resistance is greatly increased.

これに対し、特許文献1,2に開示されている特定のアニオン化合物は、非水電解液中に混入した水分や非水電解液中に発生したフッ酸を、捕捉する特性を有している。従って、特許文献1,2に開示されている特定のアニオン化合物を含有する非水電解液を用いることで、上記課題を解決することができると考えられていた。   On the other hand, the specific anionic compounds disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a characteristic of capturing moisture mixed in the nonaqueous electrolyte and hydrofluoric acid generated in the nonaqueous electrolyte. . Therefore, it was thought that the said subject can be solved by using the nonaqueous electrolyte solution containing the specific anion compound currently disclosed by patent document 1,2.

しかしながら、特許文献1,2に開示されている特定のアニオン化合物は、炭素材料からなる負極活物質の表面上で徐々に還元分解してしまう。このため、特許文献1,2に開示されている特定のアニオン化合物を非水電解液中に含有させても、十分に、非水電解液中に混入した水分や非水電解液中に発生したフッ酸を捕捉することができなかった。従って、特許文献1,2のリチウムイオン二次電池では、充放電の繰り返しに伴う、放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができなかった。   However, the specific anion compounds disclosed in Patent Documents 1 and 2 are gradually reduced and decomposed on the surface of the negative electrode active material made of a carbon material. For this reason, even if the specific anionic compound disclosed in Patent Documents 1 and 2 is contained in the non-aqueous electrolyte, it is sufficiently generated in the water mixed in the non-aqueous electrolyte or in the non-aqueous electrolyte. The hydrofluoric acid could not be captured. Therefore, in the lithium ion secondary batteries of Patent Documents 1 and 2, it was impossible to suppress a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge and discharge.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇が抑制されたリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides such was made in view of the current situation, it aims to provide a method of manufacturing reduced and the internal resistance of lithium ion secondary batteries that increase is suppressed in the discharge capacity due to repeated charging and discharging And

チウム及び遷移金属を含む複合酸化物からなる正極活物質と、炭素材料からなる負極活物質と、LiPF6を含む非水電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記非水電解液は、下記一般式(1)で表されるアニオン化合物と、炭酸エステルと、を含有するリチウムイオン二次電池が好ましい

Figure 0005119182
{Mは、遷移金属、周期律表のIII族、IV族、又はV族元素、bは1〜3、mは1〜4、nは0〜8、qは0又は1をそれぞれ表し、R1は、C1〜C10のアルキレン、C1〜C10のハロゲン化アルキレン、C6〜C20のアリーレン、又はC6〜C20のハロゲン化アリーレン(これらのアルキレン及びアリーレンはその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよく、またm個存在するR1はそれぞれが結合してもよい。)、R2は、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C20のハロゲン化アリール、又はX33(これらのアルキル及びアリールはその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよく、またn個存在するR2はそれぞれが結合して環を形成してもよい。)、X1、X2、X3は、O、S、又はNR4、R3、R4は、それぞれが独立で、水素、C1〜C10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C20のハロゲン化アリールをそれぞれ示す(これらのアルキル及びアリールはその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよく、また複数個存在するR3、R4はそれぞれが結合して環を形成してもよい。)。} A positive electrode active material comprising a composite oxide containing Lithium and transition metals, and the negative electrode active material made of a carbon material, a lithium ion secondary battery and a nonaqueous electrolyte containing LiPF6, the non-aqueous electrolyte The liquid is preferably a lithium ion secondary battery containing an anion compound represented by the following general formula (1) and a carbonate.
Figure 0005119182
{M is a transition metal, group III, group IV, or group V element in the periodic table, b is 1 to 3, m is 1 to 4, n is 0 to 8, q is 0 or 1; 1 is C 1 -C 10 alkylene, C 1 -C 10 halogenated alkylene, C 6 -C 20 arylene, or C 6 -C 20 halogenated arylene (these alkylene and arylene are in the structure) R 1 may have a substituent, a hetero atom, or m may be bonded to each other.), R 2 is halogen, C 1 -C 10 alkyl, C 1 -C 10 halogen Alkyl, C 6 -C 20 aryl, C 6 -C 20 aryl halide, or X 3 R 3 (these alkyls and aryls may have substituents, heteroatoms in their structure, and n pieces R 2 each may combine with each other to form a ring present.), X 1, X 2 , 3, O, S, or NR 4, R 3, R 4 are, each independently, hydrogen, alkyl of C 1 -C 10, alkyl halide C 1 -C 10, aryl of C 6 -C 20 , C 6 to C 20 each represents an aryl halide (these alkyls and aryls may have a substituent or a hetero atom in the structure, and a plurality of R 3 and R 4 may be bonded to each other). To form a ring). }

上述のリチウムイオン二次電池では、非水電解液として、一般式(1)で表されるアニオン化合物に加えて炭酸エステルを含有する非水電解液を用いている。炭酸エステルを含む非水電解液を用いることで、負極活物質である炭素材料の表面に炭酸エステル由来の被膜を形成することができる。この被膜の存在により、一般式(1)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制することができる。これにより、一般式(1)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉することができるので、正極活物質の腐食や溶出反応を抑制することができる。従って、上述のリチウムイオン二次電池では、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇が抑制される。 In the above-described lithium ion secondary battery, a nonaqueous electrolytic solution containing a carbonate in addition to the anionic compound represented by the general formula (1) is used as the nonaqueous electrolytic solution. By using a nonaqueous electrolytic solution containing a carbonate ester, a carbonate ester-derived film can be formed on the surface of the carbon material that is the negative electrode active material. Due to the presence of this film, reductive decomposition of the anion compound represented by the general formula (1) can be suppressed. Thereby, the anion compound represented by the general formula (1) can appropriately capture a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte and hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte. Corrosion and elution reaction of substances can be suppressed. Therefore, in the above-described lithium ion secondary battery, a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge / discharge are suppressed.

ここで、一般式(1)で表されるアニオン化合物(イオン性金属錯体)の配位子の部分について説明する。以下、本明細書では、一般式(1)においてMに結合している有機又は無機の部分を配位子とよぶ。   Here, the ligand part of the anion compound (ionic metal complex) represented by the general formula (1) will be described. Hereinafter, in the present specification, an organic or inorganic part bonded to M in the general formula (1) is referred to as a ligand.

一般式(1)中のR1は、C1〜C10のアルキレン、C1〜C10のハロゲン化アルキレン、C6〜C20のアリーレン、又はC6〜C20のハロゲン化アリーレンから選ばれるものよりなる。これらのアルキレン及びアリーレンはその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよい。具体的には、アルキレン及びアリーレン上の水素の代わりに、ハロゲン、鎖状又は環状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、スルホニル基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、アシル基、アミド基、水酸基、また、アルキレン及びアリーレン上の炭素の代わりに、窒素、硫黄、酸素が導入された構造を挙げることができる。さらには、R1が複数存在する場合(q=1、m=2〜4の場合)には、それぞれが結合してもよく、例えばエチレンジアミン四酢酸のような配位子を挙げることもできる。 R 1 in general formula (1) is selected from C 1 -C 10 alkylene, C 1 -C 10 halogenated alkylene, C 6 -C 20 arylene, or C 6 -C 20 halogenated arylene. It consists of things. These alkylene and arylene may have a substituent or a hetero atom in the structure. Specifically, instead of hydrogen on alkylene and arylene, halogen, chain or cyclic alkyl group, aryl group, alkenyl group, alkoxy group, aryloxy group, sulfonyl group, amino group, cyano group, carbonyl group, acyl Examples thereof include a group, an amide group, a hydroxyl group, and a structure in which nitrogen, sulfur, or oxygen is introduced instead of carbon on alkylene and arylene. Furthermore, when a plurality of R 1 are present (when q = 1 and m = 2 to 4), each may be bonded, and examples thereof include a ligand such as ethylenediaminetetraacetic acid.

2は、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C20のハロゲン化アリール、又はX33から選ばれるものよりなる。これらもR1と同様に、アルキル又はアリールはその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよい。またR2が複数個存在する場合(n=2〜8の場合)、R2はそれぞれが結合して環を形成してもよい。
好ましくは、R2としては、電子吸引性の基がよく、特にフッ素がよい。この場合には、上記アニオン化合物の塩の溶解度や解離度が向上し、これに伴ってイオン伝導性が向上するという効果を得ることができる。さらにこの場合には、耐酸化性が向上し、これにより副反応の発生を防止することができる。
R 2 is selected from halogen, C 1 -C 10 alkyl, C 1 -C 10 alkyl halide, C 6 -C 20 aryl, C 6 -C 20 aryl halide, or X 3 R 3 It consists of things. Similarly to R 1 , alkyl or aryl may have a substituent or a hetero atom in its structure. Also (if n = 2 to 8) when R 2 there are a plurality, R 2 may be each bonded to form a ring.
Preferably, R 2 is an electron-withdrawing group, particularly fluorine. In this case, the solubility and dissociation degree of the salt of the anionic compound can be improved, and the effect of improving the ionic conductivity can be obtained. Furthermore, in this case, the oxidation resistance is improved, thereby preventing the occurrence of side reactions.

1、X2、X3はそれぞれ独立で、O、S、又はNR4であり、これらのヘテロ原子を介して配位子がMに結合する。ここで、O、S、N以外で結合することが不可能でないが、合成上非常に煩雑なものとなる。上記一般式(1)で表される化合物の特徴として、同一の配位子内におけるX1とX2によるMとの結合があり、これらの配位子はMとキレート構造を形成している。この配位子中の定数qは、0又は1である。q=0の場合には、キレートリングが五員環となり、上記アニオン化合物の錯体構造が安定化するので、副反応の発生を防ぐことができる。 X 1 , X 2 , and X 3 are each independently O, S, or NR 4 , and the ligand is bonded to M through these heteroatoms. Here, it is not impossible to combine other than O, S, and N, but the synthesis becomes very complicated. As a feature of the compound represented by the general formula (1), there is a bond between X 1 and M by X 2 in the same ligand, and these ligands form a chelate structure with M. . The constant q in this ligand is 0 or 1. In the case of q = 0, the chelate ring becomes a five-membered ring and the complex structure of the anionic compound is stabilized, so that side reactions can be prevented from occurring.

3、R4は、それぞれが独立で、水素、C1〜C10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C6〜C20のアリール、C6〜C20のハロゲン化アリールであり、これらのアルキル及びアリールはその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよく、また、R3、R4が複数個存在する場合には、それぞれが結合して環を形成してもよい。 R 3 and R 4 are each independently hydrogen, C 1 to C 10 alkyl, C 1 to C 10 alkyl halide, C 6 to C 20 aryl, or C 6 to C 20 aryl halide. These alkyls and aryls may have a substituent or a heteroatom in the structure, and when a plurality of R 3 and R 4 are present, they may be bonded to form a ring. Good.

また、上述した配位子の数に関係する定数m及びnは、中心のMの種類によって決まってくるものであるが、mは1〜4、nは0〜8である。
また、上述のR1、R2、R3、R4において、C1〜C10は炭素数が1〜10であることを示し、C6〜C20は炭素数が6〜20であることを示す。
The constants m and n related to the number of ligands described above are determined by the type of M at the center, and m is 1 to 4 and n is 0 to 8.
It in R 1, R 2, R 3 , R 4 described above, C 1 -C 10 indicates 1 to 10 carbon atoms, C 6 -C 20 is 6 to 20 carbon atoms Indicates.

なお、一般式(1)で表されるアニオン化合物として、下記式(2)〜(5)で表される化合物を1種以上用いるのが好ましい。これらのアニオン化合物を用いることで、アニオン化合物の塩の溶解度や、解離度が向上し、非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。さらには、耐酸化性を向上させることもできる。

Figure 0005119182
Figure 0005119182
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In addition, it is preferable to use 1 or more types of compounds represented by following formula (2)-(5) as an anion compound represented by General formula (1). By using these anionic compounds, the solubility and dissociation degree of the salt of the anionic compound can be improved, and the ionic conductivity of the nonaqueous electrolytic solution can be improved. Furthermore, oxidation resistance can be improved.
Figure 0005119182
Figure 0005119182
Figure 0005119182
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また、炭酸エステルとして、ビニレンカーボネートまたはビニルエチレンカーボネートを用いるのが好ましい。
また、負極活物質を構成する炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛(メソカーボンマイクロビーズなど)、難黒鉛化炭素材料などを例示できる。
Moreover, it is preferable to use vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate as the carbonate ester.
Examples of the carbon material constituting the negative electrode active material include natural graphite, artificial graphite (such as mesocarbon microbeads), and non-graphitizable carbon material.

また、非水電解液の溶媒としては、非プロトン性の有機溶媒を用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル等から選ばれる1種又は2種以上からなる混合溶媒を用いることができる。   Moreover, an aprotic organic solvent can be used as the solvent of the nonaqueous electrolytic solution. As such an organic solvent, for example, a mixed solvent composed of one or more selected from cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, cyclic ethers, chain ethers and the like can be used.

ここで、環状カーボネートとしては、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、ビニレンカーボネート等がある。鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等がある。環状エステルとしては、例えば、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等がある。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等がある。鎖状エーテルとしては、例えば、ジメトキシエタン、エチレングリコールジメチルエーテル等がある。有機溶媒としては、これらのもののうちいずれか1種を単独で用いることもできるし、2種以上を混合させて用いることもできる。   Here, examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate. Examples of the cyclic ester include gamma butyrolactone and gamma valerolactone. Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Examples of the chain ether include dimethoxyethane and ethylene glycol dimethyl ether. As the organic solvent, any one of these can be used alone, or two or more kinds can be mixed and used.

さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質に含まれる前記遷移金属の30mol%以上がMnであるリチウムイオン二次電池とすると良い。   Furthermore, the lithium ion secondary battery may be a lithium ion secondary battery in which 30 mol% or more of the transition metal contained in the positive electrode active material is Mn.

上述のリチウムイオン二次電池では、正極活物質に含まれる遷移金属の30mol%以上をMnとしている。Mnは、CoやNiに比べて安価である。従って、正極活物質に含まれる遷移金属の30mol%以上をMnとした上述のリチウムイオン二次電池は、安価となる。 In the above-described lithium ion secondary battery, 30 mol% or more of the transition metal contained in the positive electrode active material is Mn. Mn is cheaper than Co and Ni. Therefore, the above-described lithium ion secondary battery in which 30 mol% or more of the transition metal contained in the positive electrode active material is Mn is inexpensive.

ところで、Mnは、CoやNiに比べて、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸と反応して電解液中に溶出し易い。このため、従来のリチウムイオン二次電池では、正極活物質に含まれる遷移金属の30mol%以上をMnとすると、Mnの溶出に伴って、放電容量が著しく低下すると共に、内部抵抗が上昇してしまう課題があった。   By the way, compared with Co and Ni, Mn reacts with a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte or hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte and is easily eluted in the electrolyte. For this reason, in the conventional lithium ion secondary battery, when 30 mol% or more of the transition metal contained in the positive electrode active material is Mn, the discharge capacity is remarkably reduced and the internal resistance is increased with the elution of Mn. There was a problem.

これに対し、上述のリチウムイオン二次電池では、前述のように、一般式(1)で表されるアニオン化合物と炭酸エステルとを含有する非水電解液を用いているので、Mnと水分またはフッ酸との反応を抑制して、Mnが非水電解液中に溶出するのを抑制することができる。従って、上述のリチウムイオン二次電池は、安価で、しかも、放電容量の低下及び内部抵抗の上昇が抑制されたリチウムイオン二次電池となる。 On the other hand, in the above-described lithium ion secondary battery, as described above, since the nonaqueous electrolytic solution containing the anion compound represented by the general formula (1) and the carbonate is used, Mn and moisture or The reaction with hydrofluoric acid can be suppressed, and Mn can be prevented from eluting into the non-aqueous electrolyte. Therefore, the above-described lithium ion secondary battery is an inexpensive lithium ion secondary battery in which a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance are suppressed.

さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記非水電解液は、前記一般式(1)で表されるアニオン化合物を、PF6-イオンに対し0.1〜30mol%含有するリチウムイオン二次電池とすると良い。 Furthermore, in any of the above lithium ion secondary batteries, the non-aqueous electrolyte contains 0.1 to 30 mol% of the anion compound represented by the general formula (1) with respect to PF 6− ions. A lithium ion secondary battery is preferable.

一般式(1)で表されるアニオン化合物を、PF6-イオンに対し0.1mol%以上含有させることで、正極活物質の腐食等を適切に抑制することができる。また、一般式(1)で表されるアニオン化合物を、PF6-イオンに対し30mol%以下とすることで、電池特性の低下(充放電効率の低下や内部抵抗の増加など)を抑制することができる。 By containing 0.1 mol% or more of the anion compound represented by the general formula (1) with respect to PF 6− ions, corrosion of the positive electrode active material can be appropriately suppressed. In addition, by suppressing the anion compound represented by the general formula (1) to 30 mol% or less with respect to PF 6− ions, it is possible to suppress deterioration in battery characteristics (such as decrease in charge / discharge efficiency and increase in internal resistance). Can do.

さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記非水電解液は、前記炭酸エステルを0.01〜5mol%含有するリチウムイオン二次電池とすると良い。   Furthermore, in any of the above lithium ion secondary batteries, the non-aqueous electrolyte may be a lithium ion secondary battery containing 0.01 to 5 mol% of the carbonate ester.

非水電解液中に炭酸エステルを0.01mol%以上含有させることで、負極活物質である炭素材料の表面に、炭酸エステル由来の被膜を適切に形成することができる。これにより、一般式(1)で表されるアニオン化合物の還元分解を、適切に抑制することができる。   By containing 0.01 mol% or more of carbonate in the non-aqueous electrolyte, a carbonate-derived film can be appropriately formed on the surface of the carbon material that is the negative electrode active material. Thereby, reductive decomposition of the anion compound represented by the general formula (1) can be appropriately suppressed.

ところで、非水電解液中の炭酸エステルの含有量を0.01mol%から高めてゆくにしたがって、負極活物質である炭素材料の表面に形成される炭酸エステル由来の被膜が厚くなるので、一般式(1)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制する効果を高めることが期待できる。しかしながら、炭酸エステル由来の被膜を厚くし過ぎると、電池の内部抵抗が大きくなり、却って、出力特性が低下してしまう。これに対し、上述のリチウムイオン二次電池では、非水電解液中に含有させる炭酸エステルを5mol%以下に抑制している。これにより、電池の内部抵抗の上昇を抑制して、電池の出力特性を良好に保つことができる。 By the way, as the carbonate ester content in the non-aqueous electrolyte is increased from 0.01 mol%, the carbonate ester-derived film formed on the surface of the carbon material that is the negative electrode active material becomes thicker. It can be expected to enhance the effect of suppressing the reductive decomposition of the anion compound represented by (1). However, if the carbonic acid ester-derived film is too thick, the internal resistance of the battery increases, and the output characteristics deteriorate. On the other hand, in the above-described lithium ion secondary battery, the carbonate ester contained in the non-aqueous electrolyte is suppressed to 5 mol% or less. Thereby, an increase in the internal resistance of the battery can be suppressed and the output characteristics of the battery can be kept good.

さらに、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記非水電解液は、前記炭酸エステルを0.1〜1mol%含有するリチウムイオン二次電池とすると良い。   Furthermore, in the above lithium ion secondary battery, the non-aqueous electrolyte may be a lithium ion secondary battery containing 0.1 to 1 mol% of the carbonate ester.

非水電解液中に炭酸エステルを0.1mol%以上含有させることで、負極活物質である炭素材料の表面に、炭酸エステル由来の被膜を十分に形成することができる。これにより、一般式(1)で表されるアニオン化合物の還元分解を、十分に抑制することができる。また、非水電解液中に含有させる炭酸エステルを1mol%以下に抑制することで、電池の内部抵抗の上昇を十分に抑制して、電池の出力特性を良好に保つことができる。   By containing 0.1 mol% or more of carbonate in the non-aqueous electrolyte, a carbonate-derived film can be sufficiently formed on the surface of the carbon material that is the negative electrode active material. Thereby, reductive decomposition of the anion compound represented by the general formula (1) can be sufficiently suppressed. Moreover, by suppressing the carbonic acid ester contained in the nonaqueous electrolytic solution to 1 mol% or less, it is possible to sufficiently suppress the increase in the internal resistance of the battery and to keep the battery output characteristics favorable.

さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質は、スピネル構造のLi(Mn2-xx)O4(Mは、Ni,Co,Al,Ti,Cr,Fe,Zn,Mg,Liのうち少なくともいずれかであり、0≦x≦0.5)を主成分として含むリチウムイオン二次電池とすると良い。 Preferably, in any one of the aforementioned lithium ion secondary battery, the positive electrode active material, a spinel structure Li (Mn 2-x M x ) O 4 (M is, Ni, Co, Al, Ti , Cr, Fe , Zn, Mg, Li, and a lithium ion secondary battery including 0 ≦ x ≦ 0.5) as a main component.

あるいは、前記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質は、層状構造のLiNi0.3+xMn0.3+yCo0.4-x-y2(0≦x≦0.4,0≦y≦0.4)を主成分として含むリチウムイオン二次電池とすると良い。 Alternatively, in any one of the lithium ion secondary batteries, the positive electrode active material may be a layered structure of LiNi 0.3 + x Mn 0.3 + y Co 0.4-xy O 2 (0 ≦ x ≦ 0.4, 0 ≦ y It is preferable to use a lithium ion secondary battery containing ≦ 0.4) as a main component.

あるいは、前記いずれかのリチウムイオン二次電池であって、前記正極活物質は、層状構造のLiNi0.5+zMn0.5-z2(−0.05≦z≦0.2)を主成分として含むリチウムイオン二次電池とすると良い。 Alternatively, in any one of the lithium ion secondary batteries, the positive electrode active material is mainly composed of a layered structure of LiNi 0.5 + z Mn 0.5-z O 2 (−0.05 ≦ z ≦ 0.2). A lithium ion secondary battery is preferably included.

上記の組成式で表される複合酸化物は、いずれも、当該複合酸化物(正極活物質)に含まれる遷移金属の30mol%以上をMnとした正極活物質である。従って、これらの複合酸化物のいずれかを正極活物質の主成分として用いることで、リチウムイオン二次電池を安価にできる。   Each of the composite oxides represented by the above composition formula is a positive electrode active material in which 30 mol% or more of the transition metal contained in the composite oxide (positive electrode active material) is Mn. Therefore, the lithium ion secondary battery can be made inexpensive by using any of these composite oxides as the main component of the positive electrode active material.

本発明の一態様は、リチウム及び遷移金属を含む複合酸化物からなる正極活物質と、炭素材料からなる負極活物質と、LiPF 6 を含む非水電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記非水電解液は、下記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかと、0.01〜5mol%のビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートと、を含有するリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記正極活物質及び前記負極活物質を有する電池に対し、当該電池の電圧が上限電圧値に至るまで初期充電を行う初期充電工程を備え、上記初期充電工程は、上記初期充電の開始時から上記電池の電圧が上記上限電圧値に至るまでの期間のうち、少なくとも当該電池の電圧が前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまでの期間、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含むことなく、前記ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートと前記LiPF6を含む第1非水電解液を上記電池内に収容した状態で、当該電池を充電するリチウムイオン二次電池の製造方法である。

Figure 0005119182
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One embodiment of the present invention is a lithium ion secondary battery including a positive electrode active material made of a composite oxide containing lithium and a transition metal, a negative electrode active material made of a carbon material, and a nonaqueous electrolyte solution containing LiPF 6. The non-aqueous electrolyte includes a lithium ion dihydrate containing any one of anionic compounds represented by the following formulas (2) to (5) and 0.01 to 5 mol% of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate. A method for producing a secondary battery, comprising: an initial charging step for performing initial charging on a battery having the positive electrode active material and the negative electrode active material until a voltage of the battery reaches an upper limit voltage value, among the voltage of the battery from the start of the initial charging period leading up to the upper limit voltage value, at least vinylene carbonate Natick the voltage of the battery is included in the non-aqueous electrolyte solution Or duration of up to the decomposition voltage of the vinyl ethylene carbonate, the equation (2) to (5) without including represented by anion compound, the first non containing the LiPF 6 and the vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate This is a method for manufacturing a lithium ion secondary battery in which the battery is charged in a state where a water electrolyte is contained in the battery.
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一般式(1)で表されるアニオン化合物(例えば、式(2)〜(5)で表される化合物)は、炭酸エステル(例えば、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート)よりも低い電圧で還元分解する。このため、一般式(1)で表されるアニオン化合物及び炭酸エステルを含有する非水電解液を注入したリチウムイオン二次電池を初期充電すると、炭酸エステルの分解により負極活物質(炭素材料)の表面に炭酸エステル由来の被膜が形成されるまでに、一般式(1)で表されるアニオン化合物の還元分解が進行してしまう。従って、このように初期充電を行って製造したリチウムイオン二次電池では、一般式(1)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した水分や非水電解液中に発生したフッ酸を、十分に捕捉することができない虞があった。このため、リチウムイオン二次電池の充放電の繰り返しに伴う、放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を十分に抑制することができない虞があった。 An anionic compound represented by the general formula (1) (for example, a compound represented by the formulas (2) to (5)) undergoes reductive decomposition at a lower voltage than a carbonate (for example, vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate). . For this reason, when the lithium ion secondary battery in which the non-aqueous electrolyte containing the anion compound represented by the general formula (1) and the carbonate ester is initially charged is charged, the negative electrode active material (carbon material) is decomposed by the decomposition of the carbonate ester. By the time a carbonic ester-derived film is formed on the surface, reductive decomposition of the anionic compound represented by the general formula (1) proceeds. Therefore, in the lithium ion secondary battery manufactured by performing the initial charging as described above, the anion compound represented by the general formula (1) is generated in the water mixed in the non-aqueous electrolyte or in the non-aqueous electrolyte. There was a possibility that hydrofluoric acid could not be sufficiently captured. For this reason, there exists a possibility that the fall of discharge capacity and the raise of internal resistance accompanying the repetition of charging / discharging of a lithium ion secondary battery cannot fully be suppressed.

これに対し、本発明の製造方法では、初期充電工程において、少なくとも、初期充電の開始時から電池電圧が炭酸エステル(具体的には、非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート)の分解電圧値に至るまでの期間、一般式(1)で表されるアニオン化合物(具体的には、式(2)〜(5)で表される化合物のいずれか)を含むことなく、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート及びLiPF6を含む第1非水電解液を電池内に収容した状態で、電池の充電を行う。すなわち、前記非水電解液を、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含むことなく、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート及びLiPF6を含む第1非水電解液と、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含む第2非水電解液とに分け、少なくとも電池電圧がビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまでは、第1非水電解液及び第2非水電解液のうち第1非水電解液のみを電池内に収容した状態で、電池の充電を行う。これにより、負極活物質(炭素材料)の表面に炭酸エステル由来の被膜を適切に形成することができる。 On the other hand, in the production method of the present invention, in the initial charging step, the battery voltage is carbonate ester (specifically, vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte) at least from the start of the initial charging. In the period up to the decomposition voltage value, the vinylene is not contained without containing the anion compound represented by the general formula (1) (specifically, any one of the compounds represented by the formulas (2) to (5)). The battery is charged with the first non-aqueous electrolyte containing carbonate or vinyl ethylene carbonate and LiPF 6 contained in the battery. That is, the non-aqueous electrolyte solution contains the first non-aqueous electrolyte solution containing vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate and LiPF 6 without containing the anion compounds represented by the formulas (2) to (5) , and the formula (2). ) To (5) and the second non-aqueous electrolyte containing the anionic compound, and at least until the battery voltage reaches the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate , the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte The battery is charged with only the first nonaqueous electrolyte contained in the two nonaqueous electrolytes. Thereby, the film derived from carbonate ester can be appropriately formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material).

その後、電池内に、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかを含む第2非水電解液を注入すれば、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制することができる。具体的には、第2非水電解液を注入するとき、既に、負極活物質(炭素材料)の表面には、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート由来の被膜が形成されているので、第2非水電解液の注入後、電池の充放電を行っても、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制することができる。これにより、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかによって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉することができるので、正極活物質の腐食や溶出反応を抑制することができる。 Then, if the 2nd non-aqueous electrolyte containing any one of the anion compound represented by Formula (2)-(5) is inject | poured in a battery, the anion compound represented by Formula (2)-(5) Can be suppressed. Specifically, when the second non-aqueous electrolyte is injected, a coating derived from vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate is already formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material). Even if the battery is charged and discharged after the injection of the electrolytic solution, reductive decomposition of the anion compounds represented by the formulas (2) to (5) can be suppressed. Thereby, by any one of the anion compounds represented by the formulas (2) to (5) , a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte or hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte is appropriately captured. Therefore, corrosion and elution reaction of the positive electrode active material can be suppressed.

以上より、本発明の製造方法によれば、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇が抑制されたリチウムイオン二次電池を製造することができる。
なお、炭酸エステルの分解電圧値は、リチウムイオン二次電池の種類(正極活物質や負極活物質の組み合わせや炭酸エステルの種類など)に基づいて決まる値である。従って、炭酸エステルの分解電圧値は、リチウムイオン二次電池の種類によって異なることになるが、いずれも、2.5V〜3.0Vの範囲内の値になる。
As mentioned above, according to the manufacturing method of this invention, the lithium ion secondary battery by which the fall of the discharge capacity accompanying the repetition of charging / discharging and the raise of internal resistance was suppressed can be manufactured.
The decomposition voltage value of the carbonate ester is a value determined based on the type of the lithium ion secondary battery (a combination of the positive electrode active material and the negative electrode active material, the type of carbonate ester, etc.). Therefore, although the decomposition voltage value of the carbonate ester varies depending on the type of the lithium ion secondary battery, both values are in the range of 2.5V to 3.0V.

また、「初期充電を開始してから電池の電圧が上限電圧値に至るまでの期間のうち、少なくとも当該電池の電圧が非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまでの期間」は、初期充電を開始してから電池電圧が非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまでの期間以上であれば、いずれの期間としても良い。具体的には、例えば、初期充電を開始してから電池電圧が非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまでとしても良いし、初期充電を開始してから電池電圧が上限電圧値に至るまで(すなわち、初期充電期間の全期間)としても良い。 In addition, in the period from the start of the initial charging until the battery voltage reaches the upper limit voltage value, at least the voltage of the battery is equal to the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte. `` Period until '' is any period as long as the battery voltage is equal to or longer than the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte after starting the initial charging. good. Specifically, for example, the battery voltage may reach the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte after starting the initial charging, or after starting the initial charging. It may be until the battery voltage reaches the upper limit voltage value (that is, the entire initial charging period).

さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記初期充電工程は、前記電池の電圧が前記上限電圧値に至るまで、前記第1非水電解液を上記電池内に収容した状態で充電する工程であり、上記初期充電工程の後、初期充電を行った上記電池内に、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかを含む第2非水電解液を注入する工程を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for manufacturing the lithium ion secondary battery, the initial charging step is a state in which the first non-aqueous electrolyte is accommodated in the battery until the voltage of the battery reaches the upper limit voltage value. A second non-aqueous electrolyte containing any one of the anion compounds represented by the formulas (2) to (5) in the battery that has been initially charged after the initial charging step. Preferably, the method of manufacturing a lithium ion secondary battery includes a step of injecting.

本発明の製造方法では、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含むことなくビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート及びLiPF6を含む第1非水電解液を電池内に収容した状態で、電池の初期充電を行う。これにより、負極活物質(炭素材料)の表面に炭酸エステル由来の被膜を適切に形成することができる。 In the production method of the present invention, the first non-aqueous electrolyte containing vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate and LiPF 6 is contained in the battery without containing the anion compounds represented by the formulas (2) to (5). , Perform initial charging of the battery. Thereby, the film derived from carbonate ester can be appropriately formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material).

その後、電池内に、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含む第2非水電解液を注入する。このとき、既に、負極活物質(炭素材料)の表面には炭酸エステル由来の被膜が形成されているので、第2非水電解液の注入後、電池の充放電を行っても、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制することができる。これにより、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉することができるので、正極活物質の腐食や溶出反応を抑制することができる。 Then, the 2nd nonaqueous electrolyte solution containing the anion compound represented by Formula (2)-(5) is inject | poured in a battery. At this time, since a film derived from a carbonate ester has already been formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material), even if the battery is charged / discharged after the second non-aqueous electrolyte is injected, the formula (2) The reductive decomposition of the anionic compounds represented by (5) to (5) can be suppressed. Thereby, the anion compound represented by the formulas (2) to (5) can appropriately capture a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte and hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte. In addition, corrosion and elution reaction of the positive electrode active material can be suppressed.

さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記初期充電工程は、前記電池の電圧を、所定時間、前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for manufacturing the lithium ion secondary battery, the initial charging step is performed by setting the voltage of the battery to a decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte for a predetermined time. It is preferable to use a method for manufacturing a lithium ion secondary battery that is maintained at a high level.

初期充電工程において、電池電圧を、所定時間、非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つことで、第1非水電解液中のビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートを十分に分解させて、負極活物質(炭素材料)の表面に、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート由来の被膜を十分に形成することができる。 In the initial charging process, the battery voltage, the predetermined time period, by keeping the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the nonaqueous electrolyte solution, vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate in the first non-aqueous electrolyte By sufficiently decomposing, a film derived from vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate can be sufficiently formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material).

なお、電池電圧を非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つ「所定時間」は、少なくとも1時間以上とするのが好ましい。1時間以上(例えば2時間)、電池電圧を非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つことで、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解反応を十分に進行させることができる。
また、所定時間、電池電圧をビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つ方法としては、例えば、充電の途中で、所定時間(例えば2時間)、電池電圧値をビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値(例えば、2.8V)に保つ方法を挙げることができる。
The “predetermined time” for maintaining the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte is preferably at least 1 hour. Keeping the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte for 1 hour or longer (for example, 2 hours), the vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate decomposition reaction proceeds sufficiently. Can do.
In addition, as a method of keeping the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate for a predetermined time, for example, during the charging, the battery voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate is changed for a predetermined time (for example, 2 hours). A method of maintaining the decomposition voltage value (for example, 2.8 V) can be given.

また、前記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記初期充電工程は、前記第1非水電解液を前記電池内に収容した状態で、少なくとも当該電池の電圧が前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまで充電する第1充電工程と、上記第1充電工程後、上記電池内に、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかを含む第2非水電解液を注入した後、当該電池の電圧が前記上限電圧値に至るまで当該電池の充電を行う第2充電工程と、を有するリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Also provided is a method of preparing the lithium ion secondary battery, the initial charging step, in a state where the first non-aqueous electrolyte was accommodated in the battery, at least the said nonaqueous electrolyte battery voltage A first charging step of charging until reaching a decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained therein, and after the first charging step, the battery is represented by the formulas (2) to (5). A second charging step of charging the battery until the voltage of the battery reaches the upper limit voltage value after injecting the second non-aqueous electrolyte containing any one of the anionic compounds. A manufacturing method is preferable.

本発明の製造方法では、初期充電工程を、第1充電工程と第2充電工程とに分割している。さらに、前記非水電解液を、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含むことなくビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート及びLiPF6を含む第1非水電解液と、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含む第2非水電解液とに分けている。 In the manufacturing method of the present invention, the initial charging step is divided into a first charging step and a second charging step. Furthermore, the non-aqueous electrolyte solution includes a first non-aqueous electrolyte solution containing vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate and LiPF 6 without containing an anion compound represented by the formulas (2) to (5) , and a formula (2) It divides into the 2nd non-aqueous electrolyte solution containing the anion compound represented by- (5) .

まず、第1充電工程では、第1非水電解液及び第2非水電解液のうち第1非水電解液のみを注入した電池について、少なくとも当該電池の電圧が非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまで充電する。これにより、第1充電工程において、負極活物質(炭素材料)の表面に、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート由来の被膜を適切に形成することができる。 First, in the first charging step, at least the voltage of the battery is included in the non-aqueous electrolyte of the battery in which only the first non-aqueous electrolyte is injected among the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte. Charge until the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate is reached. Thereby, in a 1st charge process, the film derived from vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate can be appropriately formed in the surface of a negative electrode active material (carbon material).

なお、「少なくとも当該電池の電圧が非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまで充電する」とは、電池電圧が、非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値以上で上限電圧値未満の電圧値に至るまで、充電(第1充電工程を行う)することをいう。すなわち、第1充電工程において、電池電圧を非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値(例えば、2.8V)に止めても良いし、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値を上回る電圧値(例えば、3.5V)まで充電を行っても良い。 “At least the voltage of the battery is charged until the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte ” means that the battery voltage is vinylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte. Or it means charging (performing the first charging step) until reaching a voltage value that is greater than or equal to the decomposition voltage value of vinyl ethylene carbonate and less than the upper limit voltage value. That is, in the first charging step, the battery voltage may be stopped at the decomposition voltage value (for example, 2.8 V) of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte , or vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate . You may charge to the voltage value (for example, 3.5V) exceeding a decomposition voltage value.

その後、第2充電工程において、第1充電工程を終えた電池内に、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含む第2非水電解液を注入した後、当該電池の電圧が上限電圧値に至るまで当該電池の充電を行う。このとき、既に、負極活物質(炭素材料)の表面にはビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート由来の被膜が形成されているので、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制しつつ、リチウムイオン二次電池の初期充電を適切に行うことができる。このように初期充電を行った電池では、式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉することができるので、正極活物質の腐食や溶出反応を抑制することができる。 Then, in the second charging step, after injecting the second non-aqueous electrolyte containing the anionic compound represented by the formulas (2) to (5) into the battery that has finished the first charging step, the voltage of the battery Until the battery reaches the upper limit voltage value. At this time, since a coating derived from vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate has already been formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material), reductive decomposition of the anion compound represented by the formulas (2) to (5) is performed. The initial charge of the lithium ion secondary battery can be appropriately performed while suppressing. In the battery that has been initially charged in this way, a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte or hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte is caused by the anion compounds represented by the formulas (2) to (5). Since it can capture | acquire appropriately, corrosion and elution reaction of a positive electrode active material can be suppressed.

以上より、本発明の製造方法によれば、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇が抑制されたリチウムイオン二次電池を製造することができる。   As mentioned above, according to the manufacturing method of this invention, the lithium ion secondary battery by which the fall of the discharge capacity accompanying the repetition of charging / discharging and the raise of internal resistance was suppressed can be manufactured.

さらに、上記のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記第1充電工程は、前記電池の電圧を、所定時間、前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method of manufacturing a lithium ion secondary battery, the first charging step is configured to reduce the voltage of the battery for a predetermined time, the decomposition voltage of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte. It is preferable to use a method for manufacturing a lithium ion secondary battery that maintains the value.

第1充電工程において、所定時間、電池電圧を非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値(例えば、2.8V)に保つことで、第1非水電解液中のビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートを十分に分解させて、負極活物質(炭素材料)の表面にビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネート由来の被膜を十分に形成することができる。 In the first charging step, the battery voltage is kept at a decomposition voltage value (for example, 2.8 V) of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte for a predetermined time. Vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate can be sufficiently decomposed to sufficiently form a film derived from vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate on the surface of the negative electrode active material (carbon material).

なお、電池電圧をビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つ「所定時間」は、少なくとも1時間とするのが好ましい。1時間以上(例えば2時間)、電池電圧をビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つことで、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解反応を十分に進行させることができる。 The “predetermined time” for keeping the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate is preferably at least 1 hour. By keeping the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate for 1 hour or longer (for example, 2 hours), the decomposition reaction of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate can be sufficiently advanced.

さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記所定時間は、少なくとも1時間以上であるリチウムイオン二次電池の製造方法とすると良い。   Furthermore, in any one of the above-described methods for manufacturing a lithium ion secondary battery, the predetermined time may be at least one hour or more.

少なくとも1時間以上(例えば2時間)、電池電圧を非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つことで、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解反応を十分に進行させることができる。 Keeping the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the nonaqueous electrolyte for at least 1 hour or more (for example, 2 hours), the vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate decomposition reaction proceeds sufficiently. be able to.

さらに、上記いずれかのリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物は、当該アニオン化合物のリチウム塩として添加するリチウムイオン二次電池の製造方法とするのが好ましい。 Furthermore, in any of the above-described methods for producing a lithium ion secondary battery, the anion compound represented by the formulas (2) to (5) is a lithium ion secondary battery added as a lithium salt of the anion compound. A manufacturing method is preferred.

式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を、当該アニオン化合物のリチウム塩として電解液中に添加することで、電池特性を損なうことなく、適切に、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉することができる。 By adding the anion compound represented by the formulas (2) to (5) into the electrolyte as a lithium salt of the anion compound, the anion compound was appropriately mixed in the non-aqueous electrolyte without impairing the battery characteristics. A small amount of water and hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte can be appropriately captured.

リチウムイオン二次電池の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a lithium ion secondary battery. 正極板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a positive electrode plate. 負極板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a negative electrode plate. 実施例1〜6にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the manufacturing method of the lithium ion secondary battery concerning Examples 1-6 . 実施例7〜12にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the manufacturing method of the lithium ion secondary battery concerning Examples 7-12 .

参考例1
次に、本参考例1のリチウムイオン二次電池1について説明する。
リチウムイオン二次電池1は、図1に示すように、電極体5と、非水電解液8と、これらを収容する電池ケース6とを備えている。電池ケース6は、18650型の円筒状の電池ケースであり、キャップ63及び外装缶65を有する。電池ケース6のキャップ63の内側には、ガスケット59が配置されている。
( Reference Example 1 )
Next, the lithium ion secondary battery 1 of the reference example 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 1 includes an electrode body 5, a nonaqueous electrolyte solution 8, and a battery case 6 that accommodates these. The battery case 6 is a 18650 type cylindrical battery case, and includes a cap 63 and an outer can 65. A gasket 59 is disposed inside the cap 63 of the battery case 6.

電極体5は、シート状の正極板2、負極板3、及びセパレータ4を円筒状に捲回してなる捲回体である。このうち、正極板2は、図2に示すように、アルミニウム箔からなる集電体22と、その両面に配置された正極合材層21とを有している。正極合材層21には、正極活物質25が含まれている。なお、本参考例1では、正極活物質25として、LiMn1.9Al0.14を用いている。 The electrode body 5 is a wound body obtained by winding a sheet-like positive electrode plate 2, a negative electrode plate 3, and a separator 4 into a cylindrical shape. Among these, the positive electrode plate 2 has the collector 22 which consists of aluminum foil, and the positive mix layer 21 arrange | positioned at the both surfaces, as shown in FIG. The positive electrode mixture layer 21 contains a positive electrode active material 25. In Reference Example 1 , LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 is used as the positive electrode active material 25.

負極板3は、図3に示すように、銅箔からなる集電体32と、その両面に配置された負極合材層31とを有している。負極合材層31には、負極活物質35が含まれている。なお、本参考例1では、負極活物質35として、MCMB(大阪ガス製、黒鉛化メソカーボンマイクロビーズ)を用いている。 As shown in FIG. 3, the negative electrode plate 3 includes a current collector 32 made of a copper foil, and a negative electrode mixture layer 31 disposed on both surfaces thereof. The negative electrode mixture layer 31 includes a negative electrode active material 35. In Reference Example 1 , MCMB (manufactured by Osaka Gas, graphitized mesocarbon microbeads) is used as the negative electrode active material 35.

非水電解液8は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で30:70で混合した有機溶媒に、LiPF6と、下記式(4)で表されるアニオン化合物のリチウム塩(LiPF2(C242、以下LPFOともいう)と、炭酸エステルとを、合計の終濃度が1Mとなるように溶解させた電解液である。 The non-aqueous electrolyte 8 is prepared by mixing LiPF 6 and an anion compound lithium salt (LiPF 2 (C) in an organic solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 30:70. 2 O 4 ) 2 (hereinafter also referred to as LPFO) and carbonate ester are dissolved in a total concentration of 1M.

Figure 0005119182
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なお、本参考例1の非水電解液8は、LiPF6に対するLPFOの割合を2.5mol%としている。すなわち、本参考例1の非水電解液8は、式(4)で表されるアニオン化合物を、PF 6 - イオンに対し2.5mol%含有する。
また、本参考例1の非水電解液8では、炭酸エステルを0.5mol%含有する。なお、本参考例1では、炭酸エステルとして、ビニレンカーボネートを用いている。
In addition, the non-aqueous electrolyte 8 of the present Reference Example 1 has a ratio of LPFO to LiPF 6 of 2.5 mol%. That is, the nonaqueous electrolytic solution 8 of Reference Example 1 contains 2.5 mol% of the anionic compound represented by the formula (4) with respect to PF 6 ions.
In addition, the nonaqueous electrolytic solution 8 of Reference Example 1 contains 0.5 mol% of carbonate. In Reference Example 1 , vinylene carbonate is used as the carbonate ester.

また、図1に示すように、正極板2には正極集電リード23が溶接されており、負極板3には負極集電リード33が溶接されている。正極集電リード23は、キャップ63側に配置された正極集電タブ235に溶接されている。また、負極集電リード33は、外装缶65の底に配置された負極集電タブ335に溶接されている。   As shown in FIG. 1, the positive electrode current collector lead 23 is welded to the positive electrode plate 2, and the negative electrode current collector lead 33 is welded to the negative electrode plate 3. The positive electrode current collecting lead 23 is welded to the positive electrode current collecting tab 235 arranged on the cap 63 side. Further, the negative electrode current collecting lead 33 is welded to a negative electrode current collecting tab 335 disposed on the bottom of the outer can 65.

次に、本参考例1のリチウムイオン二次電池1の製造方法を説明する。
まず、以下のようにして、非水電解液8を作製した。具体的には、まず、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを3:7の体積比で混合した有機溶媒に、LiPF6とLPFOとビニレンカーボネートとを、合計の終濃度が1Mとなるように加えて非水電解液8を作製した。なお、本参考例1では、LiPF6に対するLPFOの割合を2.5mol%としている。すなわち、式(4)で表されるアニオン化合物を、PF 6 - イオンに対し2.5mol%含有させている。また、非水電解液8の炭酸エステル濃度を0.5mol%としている。
Next, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery 1 of the reference example 1 will be described.
First, the nonaqueous electrolytic solution 8 was produced as follows. Specifically, first, an organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of 3: 7, LiPF 6 , LPFO, and vinylene carbonate are combined with a final final concentration of 1M. In addition, a nonaqueous electrolytic solution 8 was produced. In Reference Example 1 , the ratio of LPFO to LiPF 6 is 2.5 mol%. That is, the anionic compound represented by the formula (4) is contained at 2.5 mol% with respect to PF 6 ions. Further, the carbonate concentration of the non-aqueous electrolyte 8 is 0.5 mol%.

また、以下のようにして、正極板2を作製した。まず、正極活物質25として、LiMn1.9Al0.14を用意した。次いで、この正極活物質25と、導電材としてのカーボンブラックと、結着材としてポリフッ化ビニリデンを混合し、分散材としてN−メチル−2−ピロリドンを適量添加し、分散させてスラリー状の正極合材を得た。なお、正極活物質25と導電材と結着材の混合比は、重量比で、正極活物質25:導電材:結着材=85:10:5としている。 Moreover, the positive electrode plate 2 was produced as follows. First, LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 was prepared as the positive electrode active material 25. Next, this positive electrode active material 25, carbon black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone is added as a dispersing agent, and dispersed to form a slurry-like positive electrode. A mixture was obtained. Note that the mixing ratio of the positive electrode active material 25, the conductive material, and the binder is, by weight ratio, positive electrode active material 25: conductive material: binder = 85: 10: 5.

次いで、上記のようにして得られた正極合材を、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体22の両面に塗布し、乾燥させて、正極合材層21とした。その後、ロールプレスで高密度化し、幅52mm×長さ450mmの形状に切り出し、シート状の正極板2を作製した。なお、正極活物質の付着量は、片面当り7mg/cm2程度とした。 Next, the positive electrode mixture obtained as described above was applied to both surfaces of a current collector 22 made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried to obtain a positive electrode mixture layer 21. Then, it densified with a roll press, cut out into the shape of width 52mm x length 450mm, and produced the sheet-like positive electrode plate 2. FIG. The amount of positive electrode active material deposited was about 7 mg / cm 2 per side.

また、以下のようにして、負極板3を作製した。まず、負極活物質35として、MCMB(大阪ガス製、黒鉛化メソカーボンマイクロビーズ)を用意した。次いで、この負極活物質35とポリフッ化ビニリデン(結着材)とを混合し、分散材としてN−メチル−2−ピロリドンを適量添加し、分散してスラリー状の負極合材を得た。なお、負極活物質35と結着材の混合比は、重量比で、負極活物質35:結着材=95:5とした。   Moreover, the negative electrode plate 3 was produced as follows. First, MCMB (manufactured by Osaka Gas, graphitized mesocarbon microbeads) was prepared as the negative electrode active material 35. Next, the negative electrode active material 35 and polyvinylidene fluoride (binder) were mixed, an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone was added as a dispersing agent, and dispersed to obtain a slurry-like negative electrode mixture. Note that the mixing ratio of the negative electrode active material 35 and the binder was, by weight, negative electrode active material 35: binder = 95: 5.

次いで、上記のようにして得られた負極合材を、厚さ10μmの銅箔からなる集電体32の表面に塗布し、乾燥させて、負極合材層31とした。その後、ロールプレスで高密度化し、幅54mm×長さ500mmの形状に切り出し、シート状の負極板3を作製した。なお、負極活物質の付着量は、片面当り、4mg/cm2程度とした。 Next, the negative electrode mixture obtained as described above was applied to the surface of a current collector 32 made of a copper foil having a thickness of 10 μm and dried to obtain a negative electrode mixture layer 31. Then, it densified with the roll press, cut out in the shape of width 54mm x length 500mm, and produced the sheet-like negative electrode plate 3. FIG. In addition, the adhesion amount of the negative electrode active material was about 4 mg / cm 2 per side.

次に、正極板2に正極集電リード23を溶接すると共に、負極板3に負極集電リード33を溶接した(図1参照)。次いで、正極板2と負極板3との間に、幅56mm、厚さ25μmのポリエチレン製のセパレータ4を挟んで捲回し、円筒状の電極体5を作製した。   Next, the positive electrode current collector lead 23 was welded to the positive electrode plate 2 and the negative electrode current collector lead 33 was welded to the negative electrode plate 3 (see FIG. 1). Next, a cylindrical electrode body 5 was manufactured by sandwiching a polyethylene separator 4 having a width of 56 mm and a thickness of 25 μm between the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3.

続いて、この電極体5を外装缶65内に挿入した。このとき、正極集電タブ235に正極集電リード23を溶接すると共に、外装缶65の底に配置した負極集電タブ335に負極集電リード33を溶接した。次に、電池ケース6内に非水電解液8を注入した。その後、キャップ63の内側にガスケット59を配置すると共に、このキャップ63を外装缶65の開口部に配置した。続いて、キャップ63にかしめ加工を施すことにより、キャップ63により外装缶65を封止した。このとき、キャップ63と外装缶65とにより、電池ケース6が形成されると共に、リチウムイオン二次電池の組付けが完成する。   Subsequently, the electrode body 5 was inserted into the outer can 65. At this time, the positive electrode current collecting lead 23 was welded to the positive electrode current collecting tab 235, and the negative electrode current collecting lead 33 was welded to the negative electrode current collecting tab 335 disposed at the bottom of the outer can 65. Next, a non-aqueous electrolyte 8 was injected into the battery case 6. Thereafter, the gasket 59 was disposed inside the cap 63, and the cap 63 was disposed in the opening of the outer can 65. Subsequently, the outer can 65 was sealed with the cap 63 by caulking the cap 63. At this time, the battery case 6 is formed by the cap 63 and the outer can 65, and the assembly of the lithium ion secondary battery is completed.

その後、リチウムイオン二次電池に初期充電等を行って、リチウムイオン二次電池1を完成させた。具体的には、次のようにして初期充電を行った。電池電圧(端子間電圧)が上限電圧値4.3Vに達するまで定電流充電を行った後、引き続いて、電池電圧を上限電圧値4.3Vに保持しつつ定電圧充電を行い、充電する電流値が定電圧充電を開始したときの電流値の1/10まで低下したところで、初期充電を終了した。なお、本参考例1では、LPFO及びビニレンカーボネートを共に含有させた非水電解液8を注入した後、リチウムイオン二次電池1の初期充電を行っている。 Then, initial charge etc. were performed to the lithium ion secondary battery, and the lithium ion secondary battery 1 was completed. Specifically, initial charging was performed as follows. After performing constant current charging until the battery voltage (inter-terminal voltage) reaches the upper limit voltage value of 4.3V, the current to be charged is then charged while holding the battery voltage at the upper limit voltage value of 4.3V. When the value dropped to 1/10 of the current value when starting constant voltage charging, the initial charging was terminated. In this reference example 1 , the lithium ion secondary battery 1 is initially charged after injecting the non-aqueous electrolyte 8 containing both LPFO and vinylene carbonate.

参考例2〜16)
次に、参考例2〜16にかかるリチウムイオン二次電池1を作製した。なお、参考例2〜16では、参考例1と比較して、正極活物質25として用いた複合酸化物の種類、及び/または、非水電解液8中の炭酸エステル(ビニレンカーボネート)の濃度が異なるのみで、その他については同様としている。参考例2〜16の具体的な構成を、参考例1の構成と共に表1に示す。なお、表1では、前記式(4)で表されるアニオン化合物のリチウム塩をLPFOと表記し、LiPF6に対するLPFOの割合をmol%で示している。また、ビニレンカーボネートをVCと表記し、非水電解液8中のVC濃度をmol%で示している。
( Reference Examples 2 to 16)
Next, lithium ion secondary batteries 1 according to Reference Examples 2 to 16 were produced. In Reference Examples 2 to 16, as compared with Reference Example 1, the type of composite oxide used as the positive electrode active material 25 and / or the concentration of carbonate (vinylene carbonate) in the non-aqueous electrolyte 8 is higher. The only difference is that the rest is the same. Specific configurations of Reference Examples 2 to 16 are shown in Table 1 together with the configuration of Reference Example 1. In Table 1, the lithium salt of the anion compound represented by the formula (4) is expressed as LPFO, and the ratio of LPFO to LiPF 6 is expressed in mol%. In addition, vinylene carbonate is expressed as VC, and the VC concentration in the nonaqueous electrolytic solution 8 is expressed in mol%.

Figure 0005119182
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表1に示すように、参考例2では、参考例1と同様に正極活物質25としてLiMn1.9Al0.14を用いているが、非水電解液8中のビニレンカーボネートの割合を5mol%と異ならせている。なお、本参考例2でも、参考例1と同様に正極活物質25としてLiMn1.9Al0.14を用いているため、初期充電等の上限電圧値を4.3Vとしている。 As shown in Table 1, in Reference Example 2, LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 was used as the positive electrode active material 25 as in Reference Example 1, but the proportion of vinylene carbonate in the nonaqueous electrolytic solution 8 was 5 mol%. It is different. In Reference Example 2 as well, LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 is used as the positive electrode active material 25 as in Reference Example 1, and therefore the upper limit voltage value for initial charging or the like is 4.3V.

また、参考例3〜8では、参考例1と異なり、正極活物質25として、LiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いている。さらに、参考例3〜8では、非水電解液8中のビニレンカーボネートの割合を、順に、0.1,0.3,0.5,1,3,5mol%と異ならせている。なお、参考例3〜8では、正極活物質25としてLiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いているため、初期充電等の上限電圧値を4.2Vとしている。 In Reference Examples 3 to 8, unlike Reference Example 1, LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 is used as the positive electrode active material 25. Furthermore, in Reference Examples 3 to 8, the proportion of vinylene carbonate in the nonaqueous electrolytic solution 8 is sequentially changed to 0.1, 0.3, 0.5, 1, 3, and 5 mol%. In Reference Examples 3 to 8, since LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 is used as the positive electrode active material 25, the upper limit voltage value for initial charging or the like is set to 4.2V.

また、参考例9,10では、参考例1と異なり、正極活物質25として、LiMn1.5Ni0.54を用いている。さらに、参考例9,10では、非水電解液8中のビニレンカーボネートの割合を、順に、0.5,5mol%と異ならせている。なお、参考例9,10では、正極活物質25としてLiMn1.5Ni0.54を用いているため、初期充電等の上限電圧値を4.9Vとしている。 In Reference Examples 9 and 10, unlike Reference Example 1, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 is used as the positive electrode active material 25. Furthermore, in Reference Examples 9 and 10, the proportion of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte 8 is sequentially changed to 0.5 and 5 mol%. In Reference Examples 9 and 10, since LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 is used as the positive electrode active material 25, the upper limit voltage value for initial charging or the like is set to 4.9V.

また、参考例11〜16では、参考例1と異なり、正極活物質25として、LiNi0.5Mn0.52を用いている。さらに、参考例11〜16では、非水電解液8中のビニレンカーボネートの割合を、順に、0.1,0.3,0.5,1,3,5mol%と異ならせている。なお、参考例11〜16では、正極活物質25としてLiNi0.5Mn0.52を用いているため、初期充電等の上限電圧値を4.2Vとしている。 Further, in Reference Examples 11 to 16, unlike Reference Example 1, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 is used as the positive electrode active material 25. Furthermore, in Reference Examples 11 to 16, the proportion of vinylene carbonate in the nonaqueous electrolytic solution 8 is sequentially changed to 0.1, 0.3, 0.5, 1, 3, 5 mol%. In Reference Examples 11 to 16, since LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 is used as the positive electrode active material 25, the upper limit voltage value for initial charging or the like is set to 4.2V.

(比較例1〜12)
参考例1〜16のリチウムイオン二次電池1との比較のため、比較例1〜12にかかるリチウムイオン二次電池を用意した。なお、比較例1〜12では、参考例1〜16と比較して、正極活物質として用いた複合酸化物の種類、LiPF6に対するLPFOの割合、非水電解液中のビニレンカーボネートの濃度が異なるのみで、その他については同様としている。比較例1〜12の具体的な構成を表2に示す。
(Comparative Examples 1-12)
For comparison with the lithium ion secondary batteries 1 of Reference Examples 1 to 16, lithium ion secondary batteries according to Comparative Examples 1 to 12 were prepared. In Comparative Examples 1 to 12, compared with Reference Examples 1 to 16, the type of composite oxide used as the positive electrode active material, the ratio of LPFO to LiPF 6 , and the concentration of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte are different. Only the others are the same. Table 2 shows specific configurations of Comparative Examples 1 to 12.

Figure 0005119182
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比較例1,2では、参考例1,2と同様に、正極活物質としてLiMn1.9Al0.14を用いている。しかしながら、比較例1では、非水電解液に、LPFO及びビニレンカーボネートのいずれも含有させていない。また、比較例2では、参考例1,2と同様の割合でLPFOの割合を含有させているが、ビニレンカーボネートを含有させていない。 In Comparative Examples 1 and 2, as in Reference Examples 1 and 2, LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 is used as the positive electrode active material. However, in Comparative Example 1, neither the LPFO nor vinylene carbonate is contained in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, in the comparative example 2, although the ratio of LPFO is contained in the ratio similar to the reference examples 1 and 2, vinylene carbonate is not contained.

また、比較例3〜6では、参考例3〜8と同様に、正極活物質としてLiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いている。しかしながら、比較例3では、非水電解液に、LPFO及びビニレンカーボネートのいずれも含有させていない。また、比較例4,5では、非水電解液に、LPFOを含有させていないが、ビニレンカーボネートを0.5,5mol%含有させている。また、比較例6では、参考例3〜8と同様の割合でLPFOの割合を含有させているが、ビニレンカーボネートを含有させていない。 In Comparative Examples 3 to 6, LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 is used as the positive electrode active material, as in Reference Examples 3 to 8. However, in Comparative Example 3, neither LPFO nor vinylene carbonate is contained in the nonaqueous electrolytic solution. In Comparative Examples 4 and 5, LPFO is not contained in the nonaqueous electrolytic solution, but vinylene carbonate is contained at 0.5 and 5 mol%. Moreover, in the comparative example 6, although the ratio of LPFO is contained in the ratio similar to the reference examples 3-8, vinylene carbonate is not contained.

また、比較例7,8では、参考例9,10と同様に、正極活物質としてLiMn1.5Ni0.54を用いている。しかしながら、比較例7では、非水電解液に、LPFO及びビニレンカーボネートのいずれも含有させていない。また、比較例8では、参考例9,10と同様の割合でLPFOの割合を含有させているが、ビニレンカーボネートを含有させていない。 In Comparative Examples 7 and 8, as in Reference Examples 9 and 10, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 is used as the positive electrode active material. However, in Comparative Example 7, neither the LPFO nor vinylene carbonate is contained in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, in the comparative example 8, although the ratio of LPFO is contained in the ratio similar to the reference examples 9 and 10, vinylene carbonate is not contained.

また、比較例9〜12では、参考例11〜16と同様に、正極活物質としてLiNi0.5Mn0.52を用いている。しかしながら、比較例9では、非水電解液に、LPFO及びビニレンカーボネートのいずれも含有させていない。また、比較例10,11では、非水電解液に、LPFOを含有させていないが、ビニレンカーボネートを0.5,5mol%含有させている。また、比較例12では、参考例11〜16と同様の割合でLPFOの割合を含有させているが、ビニレンカーボネートを含有させていない。 In Comparative Examples 9 to 12, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 is used as the positive electrode active material, as in Reference Examples 11 to 16. However, in Comparative Example 9, neither the LPFO nor vinylene carbonate is contained in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, in Comparative Examples 10 and 11, LPFO is not contained in the non-aqueous electrolyte, but vinylene carbonate is contained at 0.5 and 5 mol%. Moreover, in the comparative example 12, although the ratio of LPFO is included in the ratio similar to the reference examples 11-16, vinylene carbonate is not included.

(充放電サイクル試験)
次に、参考例1〜16のリチウムイオン二次電池1及び比較例1〜12のリチウムイオン二次電池について、60℃の温度環境下で、充放電サイクル試験を行った。具体的には、まず、各リチウムイオン二次電池について、60℃の温度環境下で、電流密度2mA/cm2の定電流で、電池電圧が上限電圧値に至るまで充電を行った。その後、電流密度2mA/cm2の定電流で、電池電圧が下限電圧値3.0Vまで放電を行った。この充電及び放電を1サイクルとして、各リチウムイオン二次電池について、充放電サイクルを500サイクル行った。
(Charge / discharge cycle test)
Next, the lithium ion secondary battery 1 of Reference Examples 1 to 16 and the lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 to 12 were subjected to a charge / discharge cycle test in a temperature environment of 60 ° C. Specifically, each lithium ion secondary battery was charged in a temperature environment of 60 ° C. with a constant current of a current density of 2 mA / cm 2 until the battery voltage reached the upper limit voltage value. Thereafter, the battery voltage was discharged to a lower limit voltage value of 3.0 V at a constant current of 2 mA / cm 2 . With this charging and discharging as one cycle, 500 cycles of charging / discharging cycles were performed for each lithium ion secondary battery.

なお、上限電圧値は、リチウムイオン二次電池に含まれる正極活物質の種類によって異なっている。具体的には、正極活物質としてLiMn1.9Al0.14を用いたリチウムイオン二次電池(参考例1,2及び比較例1,2)では、上限電圧値を4.3Vとしている。また、正極活物質としてLiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いた電池(参考例3〜8及び比較例3〜6)では、上限電圧値を4.2Vとしている。また、正極活物質としてLiMn1.5Ni0.54を用いた電池(参考例9,10及び比較例7,8)では、上限電圧値を4.9Vとしている。また、正極活物質としてLiNi0.5Mn0.52を用いた電池(参考例11〜16及び比較例9〜12)では、上限電圧値を4.2Vとしている。 The upper limit voltage value varies depending on the type of positive electrode active material contained in the lithium ion secondary battery. Specifically, in the lithium ion secondary batteries ( Reference Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2) using LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 as the positive electrode active material, the upper limit voltage value is 4.3V. Further, in the battery using LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 as the positive electrode active material (Reference Example 3-8 and Comparative Example 3-6), and the upper limit voltage value 4.2 V. Moreover, in the battery ( Reference Examples 9 and 10 and Comparative Examples 7 and 8) using LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 as the positive electrode active material, the upper limit voltage value is 4.9V. Also the battery (Reference Examples 11 to 16 and Comparative Examples 9-12) using LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 as the positive electrode active material, the upper limit voltage value is set to 4.2 V.

(容量維持率)
各リチウムイオン二次電池について、充放電サイクル試験前の放電容量を放電容量A、充放電サイクル試験後の放電容量を放電容量Bとして、容量維持率を下記の式(a)に基づいて算出した。この結果を表1及び表2に示す。
容量維持率(%)=(試験後放電容量B/試験前放電容量A)×100 ・・・(a)
(Capacity maintenance rate)
For each lithium ion secondary battery, the discharge capacity before the charge / discharge cycle test was taken as discharge capacity A, the discharge capacity after the charge / discharge cycle test was taken as discharge capacity B, and the capacity retention rate was calculated based on the following formula (a). . The results are shown in Tables 1 and 2.
Capacity maintenance ratio (%) = (discharge capacity B after test / discharge capacity A before test) × 100 (a)

なお、放電容量A及び放電容量Bは、次のようにして算出した。具体的には、20℃の温度環境下で、各リチウムイオン二次電池について、電流密度0.2mA/cm2の定電流で、電池電圧が各上限電圧値から下限電圧値3.0Vに至るまで放電を行った。このときの放電電気量(mAh)を、各リチウムイオン二次電池内の正極活物質の重量(g)で除して、放電容量A及び放電容量Bを算出した。 The discharge capacity A and the discharge capacity B were calculated as follows. Specifically, for each lithium ion secondary battery in a temperature environment of 20 ° C., the battery voltage reaches from the upper limit voltage value to the lower limit voltage value of 3.0 V at a constant current of 0.2 mA / cm 2. Discharge was performed. The discharge capacity A and the discharge capacity B were calculated by dividing the amount of discharge electricity (mAh) at this time by the weight (g) of the positive electrode active material in each lithium ion secondary battery.

(初期抵抗)
また、上述の充放電サイクル試験を行う前に、各リチウムイオン二次電池について、初期抵抗(内部抵抗)を算出した。具体的には、各電池を、電池容量50%(SOC50%)の状態に調整し、0.12A、0.4A、1.2A、2.4A、4.8Aの電流を流して、10秒後の電池電圧を測定した。各電池に流した電流と電圧とを直線近似し、その傾きから初期抵抗(IV抵抗)を求めた。なお、各電池の初期抵抗値は、比較例1の初期抵抗値を1としたときの相対値として算出した。即ち、各電池の初期抵抗値の結果を、比較例1の初期抵抗値を基準に規格化した値で表した。この結果を表1及び表2に示す。
(Initial resistance)
Moreover, before performing the above-mentioned charging / discharging cycle test, initial resistance (internal resistance) was calculated about each lithium ion secondary battery. Specifically, each battery is adjusted to a battery capacity of 50% (SOC 50%), and a current of 0.12A, 0.4A, 1.2A, 2.4A, 4.8A is applied for 10 seconds. The subsequent battery voltage was measured. The current and voltage passed through each battery were linearly approximated, and the initial resistance (IV resistance) was determined from the slope. The initial resistance value of each battery was calculated as a relative value when the initial resistance value of Comparative Example 1 was 1. That is, the result of the initial resistance value of each battery was expressed as a value normalized based on the initial resistance value of Comparative Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

(抵抗増加率)
また、上述の充放電サイクル試験後にも、初期抵抗値と同様にして、各リチウムイオン二次電池の内部抵抗値(IV抵抗値)を算出した。
その後、各リチウムイオン二次電池について、初期抵抗値を抵抗値X、充放電サイクル試験後の抵抗値を抵抗値Yとして、下記の式(b)に基づいて、抵抗増加率(%)を算出した。この結果を表1及び表2に示す。
抵抗増加率(%)={(抵抗値Y−抵抗値X)/抵抗値X}×100 ・・・(b)
(Resistance increase rate)
Moreover, the internal resistance value (IV resistance value) of each lithium ion secondary battery was calculated in the same manner as the initial resistance value after the charge / discharge cycle test.
Then, for each lithium ion secondary battery, the resistance increase rate (%) is calculated based on the following formula (b), where the initial resistance value is the resistance value X and the resistance value after the charge / discharge cycle test is the resistance value Y. did. The results are shown in Tables 1 and 2.
Resistance increase rate (%) = {(resistance value Y−resistance value X) / resistance value X} × 100 (b)

ここで、各リチウムイオン二次電池の結果について比較検討する。
まず、参考例3〜8の電池と比較例3〜6の電池の結果を比較する。これらの電池は、いずれも、正極活物質としてLiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いた電池である。
非水電解液にLPFOを含有させていない比較例3〜5の結果について考察する。比較例3,4では、容量維持率が85〜87%程度と低くなり、抵抗増加率が120%以上と極めて高くなった。また、比較例5では、容量維持率が91.9%と良好な値を示したが、抵抗増加率が107.3%と極めて高くなった。
また、非水電解液にビニレンカーボネートを含有させていない比較例6では、容量維持率が88.7%とやや低くなり、抵抗増加率が102.6%と極めて高くなった。
Here, the results of each lithium ion secondary battery are compared and examined.
First, the results of the batteries of Reference Examples 3 to 8 and the batteries of Comparative Examples 3 to 6 are compared. These batteries are all batteries using LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 as the positive electrode active material.
The results of Comparative Examples 3 to 5 in which LPFO is not contained in the nonaqueous electrolytic solution will be considered. In Comparative Examples 3 and 4, the capacity retention rate was as low as 85 to 87%, and the resistance increase rate was extremely high as 120% or more. Further, in Comparative Example 5, the capacity retention rate was a good value of 91.9%, but the resistance increase rate was extremely high at 107.3%.
Further, in Comparative Example 6 in which vinylene carbonate was not contained in the nonaqueous electrolytic solution, the capacity retention rate was slightly low at 88.7%, and the resistance increase rate was extremely high at 102.6%.

これに対し、非水電解液にLPFO(詳細には、式(4)で表されるアニオン化合物)及びビニレンカーボネートを含有させた参考例3〜8では、いずれも、容量維持率が91%と良好な値を示し、抵抗増加率も71%以下と小さな値を示した。この結果より、LPFO(詳細には、式(4)で表されるアニオン化合物)及びビニレンカーボネートを共に含有する非水電解液を用いることで、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。 In contrast, in Reference Examples 3 to 8 in which LPFO (specifically, an anion compound represented by the formula (4)) and vinylene carbonate were added to the non-aqueous electrolyte, the capacity retention rate was 91%. A good value was exhibited, and the resistance increase rate was as small as 71% or less. From this result, by using a non-aqueous electrolyte containing both LPFO (specifically, an anionic compound represented by formula (4)) and vinylene carbonate, the reduction in discharge capacity and the internal resistance due to repeated charge and discharge. It can be said that the rise of the can be suppressed.

これは、以下の理由によるものと考えられる。ビニレンカーボネートを含む非水電解液を用いることで、負極活物質の表面にビニレンカーボネート由来の被膜を形成することができる。特に、参考例3〜8では、非水電解液に炭酸エステルを0.1mol%以上含有させたことで、負極活物質の表面にビニレンカーボネート由来の被膜を十分に形成することができたと考えられる。この被膜の存在により、式(4)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制することができたと考えられる。これにより、式(4)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉して、正極活物質の腐食や溶出反応を抑制することができたと考えられる。 This is considered to be due to the following reasons. By using a nonaqueous electrolytic solution containing vinylene carbonate, a film derived from vinylene carbonate can be formed on the surface of the negative electrode active material. In particular, in Reference Examples 3 to 8, it was considered that a film derived from vinylene carbonate could be sufficiently formed on the surface of the negative electrode active material by containing 0.1 mol% or more of carbonate in the nonaqueous electrolyte. . It is considered that the presence of this coating could suppress the reductive decomposition of the anion compound represented by the formula (4). Thereby, the anion compound represented by the formula (4) appropriately captures a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte and hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte, It is thought that the elution reaction could be suppressed.

さらに、参考例3〜8の初期抵抗を比較すると、表1に示すように、参考例3〜6では、0.81〜0.89の値となり、比較例1に比べて小さい値を示した。一方、参考例7,8では、1.08,1.12となり、比較例1の初期抵抗値よりも大きくなった。この違いは、非水電解液に添加したビニレンカーボネートの割合の違いにより生じたものと考えられる。すなわち、ビニレンカーボネートの割合を0.1〜1mol%と小さくした参考例3〜6では、初期抵抗を小さくすることができたが、ビニレンカーボネートの割合を3〜5mol%と大きくした参考例7,8では、初期抵抗が大きくなってしまった。 Furthermore, when comparing the initial resistances of Reference Examples 3 to 8, as shown in Table 1, in Reference Examples 3 to 6, the values were 0.81 to 0.89, which was smaller than that of Comparative Example 1. . On the other hand, in Reference Examples 7 and 8, they were 1.08 and 1.12, which were larger than the initial resistance value of Comparative Example 1. This difference is considered to be caused by the difference in the proportion of vinylene carbonate added to the non-aqueous electrolyte. That is, in Reference Examples 3 to 6 in which the proportion of vinylene carbonate was reduced to 0.1 to 1 mol%, the initial resistance could be reduced, but Reference Example 7 in which the proportion of vinylene carbonate was increased to 3 to 5 mol%. In 8, the initial resistance increased.

参考例7,8では、ビニレンカーボネートの割合を大きくし過ぎたことにより、負極活物質の表面に形成されたビニレンカーボネート由来の被膜が厚くなりすぎたと考えられる。すなわち、負極活物質の表面の厚い被膜が充放電反応の妨げになり、電池の内部抵抗(初期抵抗)が大きくなったと考えられる。一方、参考例3〜6では、負極活物質の表面にビニレンカーボネート由来の被膜を薄く形成することができたために、電池の内部抵抗(初期抵抗)を小さくすることができたと考えられる。
以上の結果より、非水電解液中の炭酸エステルの割合は、0.1〜1mol%とするのが好ましいといえる。
In Reference Examples 7 and 8, it is considered that the vinylene carbonate-derived film formed on the surface of the negative electrode active material became too thick due to the excessive proportion of vinylene carbonate. That is, it is considered that the thick coating on the surface of the negative electrode active material hindered the charge / discharge reaction, and the internal resistance (initial resistance) of the battery increased. On the other hand, in Reference Examples 3 to 6, it was considered that the internal resistance (initial resistance) of the battery could be reduced because a thin film derived from vinylene carbonate could be formed on the surface of the negative electrode active material.
From the above results, it can be said that the ratio of the carbonate ester in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 1 mol%.

次に、参考例11〜16の電池と比較例9〜12の電池の結果を比較する。これらの電池は、いずれも、正極活物質としてLiNi0.5Mn0.52を用いた電池である。これらの電池の試験結果は、上述した参考例3〜8及び比較例3〜6の電池の試験結果と同様になった(表1及び表2参照)。 Next, the results of the batteries of Reference Examples 11 to 16 and the batteries of Comparative Examples 9 to 12 are compared. These batteries are all batteries using LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 as a positive electrode active material. The test results of these batteries were the same as the test results of the batteries of Reference Examples 3 to 8 and Comparative Examples 3 to 6 (see Tables 1 and 2).

具体的には、非水電解液にLPFOを含有していない比較例9,10では、容量維持率が低くなり、抵抗増加率が高くなった。また、比較例11(LPFOなし)では、容量維持率は良好な値を示したが、初期抵抗が極めて高くなり、抵抗増加率も高くなった。
また、非水電解液にビニレンカーボネートを含有させていない比較例12では、容量維持率が低くなり、抵抗増加率も高くなった。
Specifically, in Comparative Examples 9 and 10 in which the non-aqueous electrolyte did not contain LPFO, the capacity retention rate was low and the resistance increase rate was high. In Comparative Example 11 (without LPFO), the capacity retention ratio showed a good value, but the initial resistance was extremely high and the resistance increase rate was also high.
Moreover, in Comparative Example 12 in which vinylene carbonate was not contained in the nonaqueous electrolytic solution, the capacity retention rate was low and the resistance increase rate was also high.

これに対し、非水電解液にLPFO(詳細には、式(4)で表されるアニオン化合物)及びビニレンカーボネートを含有させた参考例11〜16では、いずれも、容量維持率が良好な値を示し、抵抗増加率も極めて小さな値を示した。この結果より、LPFO(詳細には、式(4)で表されるアニオン化合物)及びビニレンカーボネートを共に含有する非水電解液を用いることで、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。 On the other hand, in Reference Examples 11 to 16 in which LPFO (specifically, an anion compound represented by the formula (4)) and vinylene carbonate were contained in the nonaqueous electrolytic solution, the capacity retention rate was a good value. The resistance increase rate was extremely small. From this result, by using a non-aqueous electrolyte containing both LPFO (specifically, an anionic compound represented by formula (4)) and vinylene carbonate, the reduction in discharge capacity and the internal resistance due to repeated charge and discharge. It can be said that the rise of the can be suppressed.

さらに、参考例11〜16の初期抵抗を比較すると、ビニレンカーボネートの割合を0.1〜1mol%と小さくした参考例11〜14では、初期抵抗を小さくすることができた。一方、ビニレンカーボネートの割合を3〜5mol%と大きくした参考例15,16では、初期抵抗が大きくなってしまった。以上の結果より、非水電解液中の炭酸エステルの割合は、0.1〜1mol%とするのが好ましいといえる。 Furthermore, when the initial resistances of Reference Examples 11 to 16 were compared, in Reference Examples 11 to 14 in which the proportion of vinylene carbonate was reduced to 0.1 to 1 mol%, the initial resistance could be reduced. On the other hand, in Reference Examples 15 and 16 in which the proportion of vinylene carbonate was increased to 3 to 5 mol%, the initial resistance was increased. From the above results, it can be said that the ratio of the carbonate ester in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 1 mol%.

次に、参考例1,2の電池と比較例1,2の電池の結果を比較する。これらの電池は、いずれも、正極活物質としてLiMn1.9Al0.14を用いた電池である。参考例1,2の電池では、比較例1,2の電池に比べて、高い容量維持率を示した(表1及び表2参照)。さらに、参考例1,2の電池では、比較例1,2の電池に比べて、抵抗増加率を抑制することができた。この結果からも、LPFO(詳細には、式(4)で表されるアニオン化合物)及びビニレンカーボネートを共に含有する非水電解液を用いることで、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。 Next, the results of the batteries of Reference Examples 1 and 2 and the batteries of Comparative Examples 1 and 2 are compared. Each of these batteries is a battery using LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 as a positive electrode active material. The batteries of Reference Examples 1 and 2 showed a higher capacity retention rate than the batteries of Comparative Examples 1 and 2 (see Tables 1 and 2). Furthermore, in the batteries of Reference Examples 1 and 2, the resistance increase rate could be suppressed as compared with the batteries of Comparative Examples 1 and 2. Also from this result, by using a non-aqueous electrolytic solution containing both LPFO (specifically, an anionic compound represented by formula (4)) and vinylene carbonate, the discharge capacity decreases and the internal capacity increases due to repeated charge and discharge. It can be said that an increase in resistance can be suppressed.

また、参考例9,10の電池と比較例7,8の電池の結果を比較する。これらの電池は、いずれも、正極活物質としてLiMn1.5Ni0.54を用いた電池である。参考例9,10の電池では、比較例7,8の電池に比べて、高い容量維持率を示した(表1及び表2参照)。さらに、参考例9,10の電池では、比較例7,8の電池に比べて、抵抗増加率を抑制することができた。この結果からも、LPFO(詳細には、式(4)で表されるアニオン化合物)及びビニレンカーボネートを共に含有する非水電解液を用いることで、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。 Further, the results of the batteries of Reference Examples 9 and 10 and the batteries of Comparative Examples 7 and 8 are compared. These batteries are all batteries using LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 as the positive electrode active material. The batteries of Reference Examples 9 and 10 showed a higher capacity retention rate than the batteries of Comparative Examples 7 and 8 (see Tables 1 and 2). Furthermore, in the batteries of Reference Examples 9 and 10, the resistance increase rate could be suppressed as compared with the batteries of Comparative Examples 7 and 8. Also from this result, by using a non-aqueous electrolytic solution containing both LPFO (specifically, an anionic compound represented by formula (4)) and vinylene carbonate, the discharge capacity decreases and the internal capacity increases due to repeated charge and discharge. It can be said that an increase in resistance can be suppressed.

(実施例
実施例では、参考例5と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点が異なり、その他については参考例5と同様にしてリチウムイオン二次電池1を製造した。具体的には、本実施例では、次のようにして、リチウムイオン二次電池1を製造した。以下に、図4を参照して説明する。
(Example 1 )
In Example 1 , compared with Reference Example 5, the non-aqueous electrolyte 8 was divided into a first non-aqueous electrolyte and a second non-aqueous electrolyte and injected into the battery, and only the first non-aqueous electrolyte was used. The lithium ion secondary battery 1 was manufactured in the same manner as in Reference Example 5 except that initial charging was performed in the injected state. Specifically, in Example 1 , the lithium ion secondary battery 1 was manufactured as follows. This will be described with reference to FIG.

まず、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを3:7の体積比で混合した有機溶媒に、LiPF6参考例5と同量のビニレンカーボネートを加えて、第1非水電解液を作製した。その後、図4に示すように、ステップS1において、参考例5と同様にして、電池の構成部品を組付けた。その後、ステップS2に進み、電池内に第1非水電解液を注入して、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、このとき、キャップ63にかしめ加工を施すことなく、キャップ63で外装缶65を閉塞した状態としている。 First, to the organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of 3: 7, LiPF 6 and the same amount of vinylene carbonate as in Reference Example 5 are added, and the first non-aqueous electrolyte is added. Was made. Thereafter, as shown in FIG. 4, the battery components were assembled in the same manner as in Reference Example 5 in step S <b> 1. Then, it progressed to step S2 and inject | pouring the 1st non-aqueous electrolyte in the battery, the lithium ion secondary battery was produced. At this time, the outer can 65 is closed with the cap 63 without caulking the cap 63.

その後、ステップS3(初期充電工程)に進み、リチウムイオン二次電池の初期充電を行った。具体的には、電池電圧(端子間電圧)が上限電圧値4.2Vに達するまで定電流充電を行った後、引き続いて、電池電圧を上限電圧値4.2Vに保持しつつ定電圧充電を行い、充電する電流値が定電圧充電を開始したときの電流値の1/10まで低下したところで、初期充電を終了した。このように、本実施例では、参考例5と異なり、式(4)で表されるアニオン化合物を含むことなく、炭酸エステル(ビニレンカーボネート)及びLiPF6を含む第1非水電解液を注入した状態で、電池の初期充電を行っている。 Then, it progressed to step S3 (initial charge process), and the initial charge of the lithium ion secondary battery was performed. Specifically, after performing constant current charging until the battery voltage (terminal voltage) reaches the upper limit voltage value of 4.2 V, the constant voltage charging is continued while maintaining the battery voltage at the upper limit voltage value of 4.2 V. The initial charging was terminated when the current value to be charged was reduced to 1/10 of the current value when the constant voltage charging was started. Thus, in Example 1 , unlike Reference Example 5, the first non-aqueous electrolyte containing carbonate (vinylene carbonate) and LiPF 6 was injected without containing the anion compound represented by Formula (4). In this state, the battery is initially charged.

なお、本実施例では、初期充電工程(ステップS3)において、電池電圧を、所定時間、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には、2.8V)に保つことなく、電池の充電を行っている。 In the first embodiment, in the initial charging step (step S3), the battery is charged without maintaining the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate (specifically, 2.8 V) for a predetermined time. ing.

次に、ステップS4に進み、電池電圧が3Vに低下するまで、リチウムイオン二次電池の放電を行った。その後、ステップS5に進み、予め作製しておいた第2非水電解液を、初期充電を行った電池内に注入した。第2非水電解液は、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを3:7の体積比で混合した有機溶媒に、LiPF6参考例5と同量のLPFOを加えた非水電解液である。 Next, it progressed to step S4 and the lithium ion secondary battery was discharged until the battery voltage fell to 3V. Then, it progressed to step S5 and the 2nd non-aqueous electrolyte prepared beforehand was inject | poured in the battery which performed initial charge. The second non-aqueous electrolyte is non-aqueous obtained by adding LiPF 6 and the same amount of LPFO as in Reference Example 5 to an organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of 3: 7. Electrolytic solution.

なお、本実施例では、第1非水電解液と第2非水電解液とを合わせると、参考例5で用いた非水電解液8になるようにしている。すなわち、実施例では、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で、初期充電を行っている。 In Example 1 , when the first nonaqueous electrolyte and the second nonaqueous electrolyte are combined, the nonaqueous electrolyte 8 used in Reference Example 5 is obtained. That is, in Example 1 , the nonaqueous electrolyte 8 was divided into a first nonaqueous electrolyte and a second nonaqueous electrolyte and injected into the battery, and only the first nonaqueous electrolyte was injected, Charging is in progress.

従って、電池内に注入した非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)の全量について見ると、LiPF6に対するLPFOの割合が2.5mol%となる。すなわち、式(4)で表されるアニオン化合物を、PF6-イオンに対し2.5mol%含有させている。また、電池内に注入した非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)の全量に対する炭酸エステル濃度を、0.5mol%としている。 Therefore, in view of the total amount of the non-aqueous electrolyte (first non-aqueous electrolyte and second non-aqueous electrolyte) injected into the battery, the ratio of LPFO to LiPF 6 is 2.5 mol%. That is, the anionic compound represented by the formula (4) is contained at 2.5 mol% with respect to PF 6− ions. Further, the carbonate concentration with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte (first non-aqueous electrolyte and second non-aqueous electrolyte) injected into the battery is 0.5 mol%.

次いで、ステップS6に進み、キャップ63にかしめ加工を施すことにより、キャップ63により外装缶65を封止した。これにより、電池ケース6を密閉して、本実施例のリチウムイオン二次電池1が完成する。 Next, the process proceeds to step S <b> 6, and the outer can 65 is sealed with the cap 63 by caulking the cap 63. Thus, by sealing the battery case 6, a lithium ion secondary battery 1 of the first embodiment is completed.

(実施例2〜6
次に、実施例2〜6にかかるリチウムイオン二次電池1を作製した。なお、実施例2〜6では、実施例と比較して、正極活物質として用いた複合酸化物の種類、及び/または、非水電解液中の炭酸エステル(ビニレンカーボネート)の濃度が異なるのみで、その他については同様としている。実施例2〜6の具体的な構成を、実施例の構成と共に表3に示す。なお、表3では、前記式(4)で表されるアニオン化合物のリチウム塩をLPFOと表記し、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のLiPF6に対するLPFOの割合をmol%で示している。また、ビニレンカーボネートをVCと表記し、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のVC濃度をmol%で示している。
(Examples 2 to 6 )
Next, the lithium ion secondary battery 1 concerning Examples 2-6 was produced. In Examples 2 to 6 , compared with Example 1 , only the type of composite oxide used as the positive electrode active material and / or the concentration of carbonate (vinylene carbonate) in the non-aqueous electrolyte is different. The rest is the same. Specific configurations of Examples 2 to 6 are shown in Table 3 together with the configuration of Example 1 . In Table 3, the lithium salt of the anionic compound represented by the formula (4) is expressed as LPFO, and LiPF 6 in the total amount of the non-aqueous electrolyte (first non-aqueous electrolyte and second non-aqueous electrolyte). The ratio of LPFO to is shown in mol%. Further, vinylene carbonate is expressed as VC, and the VC concentration in the total amount of the non-aqueous electrolyte (the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte) is expressed in mol%.

Figure 0005119182
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表3に示すように、実施例2,3では、実施例と同様に、正極活物質25として、LiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いている。しかしながら、実施例2,3では、非水電解液中のビニレンカーボネートの割合を、実施例と異ならせている。具体的には、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のビニレンカーボネートの割合を、順に、3,5mol%としている。 As shown in Table 3, in Examples 2 and 3 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 was used as the positive electrode active material 25 as in Example 1 . However, in Examples 2 and 3 , the proportion of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte is different from that in Example 1 . Specifically, the proportion of vinylene carbonate in the total amount of the non-aqueous electrolyte (the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte) is set to 3.5 mol% in order.

従って、実施例の電池は、参考例7の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。
また、実施例の電池は、参考例8の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。
Therefore, in the battery of Example 2 , compared with the battery of Reference Example 7, the non-aqueous electrolyte 8 is divided into the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte and injected into the battery. The only difference is that the initial charge was performed with only the non-aqueous electrolyte injected.
Further, in the battery of Example 3 , compared with the battery of Reference Example 8, the non-aqueous electrolyte 8 was divided into a first non-aqueous electrolyte and a second non-aqueous electrolyte and injected into the battery. The only difference is that the initial charge was performed with only the non-aqueous electrolyte injected.

また、実施例4〜6では、実施例と異なり、正極活物質25として、LiNi0.5Mn0.52を用いている。さらに、実施例4〜6では、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のビニレンカーボネートの割合を、順に、0.5,3,5mol%と異ならせている。 In Examples 4 to 6 , unlike Example 1 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 is used as the positive electrode active material 25. Furthermore, in Examples 4 to 6 , the proportion of vinylene carbonate in the total amount of the non-aqueous electrolyte (the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte) was made different in order from 0.5, 3, and 5 mol%. ing.

従って、実施例の電池は、参考例13の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。
また、実施例の電池は、参考例15の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。
また、実施例の電池は、参考例16の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。
Therefore, in the battery of Example 4 , compared with the battery of Reference Example 13, the nonaqueous electrolyte 8 is divided into the first nonaqueous electrolyte and the second nonaqueous electrolyte and injected into the battery. The only difference is that the initial charge was performed with only the non-aqueous electrolyte injected.
Further, in the battery of Example 5 , compared with the battery of Reference Example 15, the nonaqueous electrolyte 8 was divided into a first nonaqueous electrolyte and a second nonaqueous electrolyte and injected into the battery. The only difference is that the initial charge was performed with only the non-aqueous electrolyte injected.
Further, in the battery of Example 6 , compared with the battery of Reference Example 16, the nonaqueous electrolyte 8 was divided into a first nonaqueous electrolyte and a second nonaqueous electrolyte and injected into the battery. The only difference is that the initial charge was performed with only the non-aqueous electrolyte injected.

なお、実施例2〜6でも、初期充電工程(ステップS3)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(実施例2〜6の電池では2.8V)に保つことなく、電池の充電を行っている。 Also in Examples 2 to 6 , in the initial charging step (step S3), the battery voltage is set to a predetermined time (1 hour or more) and the decomposition voltage value of vinylene carbonate (2.8 V in the batteries of Examples 2 to 6 ). The battery is being charged without keeping it.

(充放電サイクル試験)
次に、実施例1〜6のリチウムイオン二次電池1について、参考例1〜16と同様にして、充放電サイクル試験を行った。
(Charge / discharge cycle test)
Next, the lithium ion secondary battery 1 of Examples 1 to 6 was subjected to a charge / discharge cycle test in the same manner as in Reference Examples 1 to 16.

(容量維持率)
実施例1〜6の各リチウムイオン二次電池について、参考例1〜16と同様にして、式(a)に基づいて容量維持率を算出した。この結果を表3に示す。
(Capacity maintenance rate)
About each lithium ion secondary battery of Examples 1-6 , it carried out similarly to Reference Examples 1-16, and computed the capacity | capacitance maintenance factor based on Formula (a). The results are shown in Table 3.

(初期抵抗)
また、上述の充放電サイクル試験を行う前に、実施例1〜6の各リチウムイオン二次電池について、参考例1〜16と同様にして、初期抵抗(内部抵抗)を算出した。なお、各電池の初期抵抗値は、参考例1〜16と同様に、比較例1の初期抵抗値を1としたときの相対値として算出している。この結果を表3に示す。
(Initial resistance)
Moreover, before performing the above-mentioned charging / discharging cycle test, initial resistance (internal resistance) was computed about each lithium ion secondary battery of Examples 1-6 similarly to Reference Examples 1-16. In addition, the initial resistance value of each battery is calculated as a relative value when the initial resistance value of Comparative Example 1 is 1, as in Reference Examples 1-16. The results are shown in Table 3.

(抵抗増加率)
さらに、参考例1〜16と同様に、実施例1〜6の各リチウムイオン二次電池について、上述の充放電サイクル試験の前後における各リチウムイオン二次電池の内部抵抗値(IV抵抗値)に基づいて、式(b)を利用して、抵抗増加率(%)を算出した。この結果を表3に示す。
(Resistance increase rate)
Further, as in Reference Examples 1 to 16, for the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 6 , the internal resistance value (IV resistance value) of each lithium ion secondary battery before and after the charge / discharge cycle test described above was used. Based on this, the rate of increase in resistance (%) was calculated using the formula (b). The results are shown in Table 3.

ここで、各リチウムイオン二次電池の結果について比較検討する。
まず、実施例1〜3の電池(表3参照)と参考例5,7,8の電池(表1参照)との結果を比較する。前述のように、実施例1〜3の電池は、参考例5,7,8の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。
Here, the results of each lithium ion secondary battery are compared and examined.
First, the results of the batteries of Examples 1 to 3 (see Table 3) and the batteries of Reference Examples 5, 7, and 8 (see Table 1) are compared. As described above, in the batteries of Examples 1 to 3 , the non-aqueous electrolyte 8 is divided into the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte as compared with the batteries of Reference Examples 5, 7, and 8. The only difference is that the initial charging is performed in a state where the first nonaqueous electrolyte is injected only into the battery.

実施例(表3参照)と参考例5(表1参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが参考例5よりも高くなった。また、初期抵抗値は同等であったが、抵抗増加率は、実施例のほうが参考例5よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、参考例5の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 When the test results of Example 1 (see Table 3) and Reference Example 5 (see Table 1) were compared, the capacity retention rate of Example 1 was higher than that of Reference Example 5. Further, the initial resistance values were the same, but the rate of increase in resistance was smaller in Example 1 than in Reference Example 5. That is, in the battery of Example 1 , it was possible to suppress a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge / discharge, compared to the battery of Reference Example 5.

次に、実施例(表3参照)と参考例7(表1参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが参考例7よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例のほうが参考例7よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例のほうが参考例7よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、参考例7の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Next, comparing the test results of Example 2 (see Table 3) and Reference Example 7 (see Table 1), the capacity retention rate was higher in Example 2 than in Reference Example 7. The initial resistance, towards the second embodiment is smaller than the reference example 7, the resistance increase rate, towards the Example 2 is smaller than the reference example 7. That is, in the battery of Example 2 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charging and discharging, as compared with the battery in Reference Example 7.

また、実施例(表3参照)と参考例8(表1参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが参考例8よりも高くなった。また、抵抗増加率は同等であったが、初期抵抗値は、実施例のほうが参考例8よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、参考例8の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Further, comparing the test results of Example 3 (see Table 3) and Reference Example 8 (see Table 1), the capacity retention rate was higher in Example 3 than in Reference Example 8. Further, although the rate of increase in resistance was the same, the initial resistance value was smaller in Example 3 than in Reference Example 8. That is, in the battery of Example 3 , it was possible to suppress a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge / discharge, compared to the battery in Reference Example 8.

これは、以下の理由によるものと考えられる。式(4)で表されるアニオン化合物は、ビニレンカーボネートよりも低い電圧で還元分解する。このため、参考例5,7,8のように、式(4)で表されるアニオン化合物及びビニレンカーボネートを含有する非水電解液8を注入したリチウムイオン二次電池1に初期充電を行うと、ビニレンカーボネートの分解により負極活物質の表面に炭酸エステル由来の被膜が形成されるまでに、式(4)で表されるアニオン化合物の還元分解が進行してしまう。従って、参考例5,7,8のリチウムイオン二次電池1では、式(4)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した水分や非水電解液中に発生したフッ酸を、十分に捕捉することができなかったと考えられる。このため、リチウムイオン二次電池1の充放電の繰り返しに伴う、放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を十分に抑制することができなかったと考えられる。 This is considered to be due to the following reasons. The anionic compound represented by the formula (4) undergoes reductive decomposition at a lower voltage than vinylene carbonate. Therefore, as in Reference Examples 5, 7, and 8, when the lithium ion secondary battery 1 into which the nonaqueous electrolytic solution 8 containing the anion compound represented by the formula (4) and vinylene carbonate is injected is initially charged. Then, the decomposition of the anion compound represented by the formula (4) proceeds until the film derived from the carbonate ester is formed on the surface of the negative electrode active material by the decomposition of vinylene carbonate. Therefore, in the lithium ion secondary batteries 1 of Reference Examples 5, 7, and 8, moisture mixed in the non-aqueous electrolyte and hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte by the anion compound represented by the formula (4) It is thought that it was not able to be captured sufficiently. For this reason, it is considered that a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charging and discharging of the lithium ion secondary battery 1 could not be sufficiently suppressed.

これに対し、実施例1〜3では、式(4)で表されるアニオン化合物を含むことなくビニレンカーボネート及びLiPF6を含む第1非水電解液を注入した電池について、初期充電を行った。この初期充電によって、負極活物質(炭素材料)の表面に、ビニレンカーボネート由来の被膜を適切に形成することができたと考えられる。 In contrast, in Examples 1-3, the cell was injected the first non-aqueous electrolyte solution containing vinylene carbonate and LiPF 6 without containing anion compound represented by the formula (4) was subjected to initial charging. It is considered that a film derived from vinylene carbonate was appropriately formed on the surface of the negative electrode active material (carbon material) by this initial charging.

さらに、実施例1〜3では、初期充電を終えた電池内に、式(4)で表されるアニオン化合物を含む第2非水電解液を注入した。このとき、既に、負極活物質の表面にはビニレンカーボネート由来の被膜が形成されているので、その後、電池の充放電を行っても、式(4)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制することができる。これにより、実施例1〜3では、式(4)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を適切に捕捉して、正極活物質の腐食や溶出反応を抑制することができたと考えられる。 Furthermore, in Examples 1 to 3 , the second non-aqueous electrolyte containing the anion compound represented by the formula (4) was injected into the battery that had been initially charged. At this time, since a coating derived from vinylene carbonate has already been formed on the surface of the negative electrode active material, even if the battery is charged / discharged thereafter, the reductive decomposition of the anion compound represented by formula (4) is suppressed. can do. Thus, in Examples 1 to 3 , the anion compound represented by the formula (4) appropriately captures a small amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte and hydrofluoric acid generated in the non-aqueous electrolyte. It is thought that corrosion and elution reaction of the positive electrode active material could be suppressed.

また、実施例4〜6の電池(表3参照)と参考例13,15,16の電池(表1参照)との結果を比較する。前述のように、実施例4〜6の電池は、参考例13,15,16の電池と比較して、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った点のみが異なる。 The results of the batteries of Examples 4 to 6 (see Table 3) and the batteries of Reference Examples 13, 15, and 16 (see Table 1) are compared. As described above, in the batteries of Examples 4 to 6 , as compared with the batteries of Reference Examples 13, 15, and 16, the non-aqueous electrolyte 8 is divided into the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte. The only difference is that the initial charging is performed in a state where the first nonaqueous electrolyte is injected only into the battery.

実施例(表3参照)と参考例13(表1参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが参考例13よりも高くなった。また、初期抵抗値は同等であったが、抵抗増加率は、実施例のほうが参考例13よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、参考例13の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 When the test results of Example 4 (see Table 3) and Reference Example 13 (see Table 1) were compared, the capacity retention rate was higher in Example 4 than in Reference Example 13. Moreover, although the initial resistance values were the same, the rate of increase in resistance was smaller in Example 4 than in Reference Example 13. That is, in the battery of Example 4 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charging and discharging, compared to the battery in Reference Example 13.

次に、実施例(表3参照)と参考例15(表1参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが参考例15よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例のほうが参考例15よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例のほうが参考例15よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、参考例15の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Next, comparing the test results of Example 5 (see Table 3) and Reference Example 15 (see Table 1), the capacity retention rate was higher in Example 5 than in Reference Example 15. The initial resistance, towards the Example 5 is smaller than the reference example 15, the resistance increase rate, more of Example 5 is smaller than the reference example 15. That is, in the battery of Example 5 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charging and discharging, compared with the battery in Reference Example 15.

また、実施例(表3参照)と参考例16(表1参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが参考例16よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例のほうが参考例16よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例のほうが参考例16よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、参考例16の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Further, comparing the test results of Example 6 (see Table 3) and Reference Example 16 (see Table 1), the capacity retention rate of Example 6 was higher than that of Reference Example 16. The initial resistance, better of Example 6 is smaller than the reference example 16, the resistance increase rate, towards the Example 6 is smaller than the reference example 16. That is, in the battery of Example 6 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charging and discharging, as compared with the battery in Reference Example 16.

これらの結果より、式(4)で表されるアニオン化合物を含むことなくビニレンカーボネート及びLiPF6を含む第1非水電解液を注入した電池について初期充電を行い、その後、初期充電を行った電池内に、式(4)で表されるアニオン化合物を含む第2非水電解液を注入して、リチウムイオン二次電池を製造することで、式(4)で表されるアニオン化合物、ビニレンカーボネート、及びLiPF6を含む非水電解液8を注入した電池について初期充電を行ってリチウムイオン二次電池を製造する場合に比べて、より一層、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。 From these results, the battery in which the first nonaqueous electrolyte containing vinylene carbonate and LiPF 6 was injected without containing the anion compound represented by the formula (4) was subjected to initial charging, and then the battery that was initially charged. Injecting the 2nd non-aqueous electrolyte containing the anion compound represented by Formula (4) in the inside, and manufacturing a lithium ion secondary battery, the anion compound represented by Formula (4), vinylene carbonate As compared with the case where a lithium ion secondary battery is manufactured by performing initial charging for a battery into which a nonaqueous electrolyte solution 8 containing LiPF 6 is injected, the reduction in discharge capacity and internal resistance due to repeated charge and discharge are further increased. It can be said that the rise of the can be suppressed.

(実施例
実施例では、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入し、第1非水電解液のみを注入した状態で初期充電を行った。これに対し、本実施例では、非水電解液8を第1非水電解液と第2非水電解液とに分けて電池内に注入した点では実施例と同じであるが、初期充電工程を、第1非水電解液のみを注入した状態で電池電圧がビニレンカーボネートの分解電圧値(2.8V)に至るまで充電する第1充電工程と、その後、電池内に第2非水電解液を注入した後、電池電圧が上限電圧値(4.2V)に至るまで当該電池の充電を行う第2充電工程とに分けた点で異なっている。
(Example 7 )
In Example 1 , the non-aqueous electrolyte 8 is divided into a first non-aqueous electrolyte and a second non-aqueous electrolyte and injected into the battery, and initial charging is performed with only the first non-aqueous electrolyte injected. It was. On the other hand, in Example 7 , the non-aqueous electrolyte 8 is the same as Example 1 in that the non-aqueous electrolyte 8 is divided into a first non-aqueous electrolyte and a second non-aqueous electrolyte and injected into the battery. The charging step includes a first charging step of charging until the battery voltage reaches a decomposition voltage value of vinylene carbonate (2.8 V) in a state where only the first non-aqueous electrolyte is injected, and then a second non-aqueous electrolyte in the battery. After the electrolyte solution is injected, the second charging step is different from the second charging step in which the battery is charged until the battery voltage reaches the upper limit voltage value (4.2 V).

さらに、本実施例では、実施例と異なり、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保っている。 Furthermore, in this Example 7 , unlike Example 1 , in the initial charging step (specifically, the first charging step), the battery voltage was changed to a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours), and vinylene carbonate. The decomposition voltage value (specifically, 2.8 V) is maintained.

次に、本実施例にかかるリチウムイオン二次電池1を製造方法について、図5を参照しつつ説明する。
まず、実施例と同様にして、第1非水電解液を作製した。その後、図5に示すように、ステップT1において、実施例と同様にして、電池の構成部品を組付けた。その後、ステップT2に進み、電池内に第1非水電解液を注入して、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、このとき、キャップ63にかしめ加工を施すことなく、キャップ63で外装缶65を閉塞した状態としている。
Next, a method for manufacturing the lithium ion secondary battery 1 according to Example 7 will be described with reference to FIG.
First, a first nonaqueous electrolytic solution was produced in the same manner as in Example 1 . Thereafter, as shown in FIG. 5, the battery components were assembled in the same manner as in Example 1 in Step T <b> 1. Then, it progressed to step T2 and inject | poured the 1st non-aqueous electrolyte in the battery, and produced the lithium ion secondary battery. At this time, the outer can 65 is closed with the cap 63 without caulking the cap 63.

その後、ステップT3(第1充電工程)に進み、リチウムイオン二次電池の初期充電を行った。具体的には、1/20Cの電流で、電池電圧(端子間電圧)が2.8Vに達するまで定電流充電を行った後、引き続いて、電池電圧を2.8Vに保持しつつ定電圧充電を行い、2時間、電池電圧を2.8Vに保った。   Then, it progressed to step T3 (1st charge process), and the initial charge of the lithium ion secondary battery was performed. Specifically, constant current charging is performed until the battery voltage (voltage between terminals) reaches 2.8 V at a current of 1/20 C, and then constant voltage charging while maintaining the battery voltage at 2.8 V. The battery voltage was kept at 2.8 V for 2 hours.

次に、ステップT4に進み、実施例と同様の第2非水電解液を、第1充電工程を行った電池内に注入した。その後、ステップT5(第2充電工程)に進み、電池電圧(端子間電圧)が上限電圧値4.2Vに達するまで定電流充電を行った後、引き続いて、電池電圧を上限電圧値4.2Vに保持しつつ定電圧充電を行い、充電する電流値が定電圧充電を開始したときの電流値の1/10まで低下したところで、初期充電を終了した。 Next, it progressed to step T4 and the 2nd non-aqueous electrolyte similar to Example 1 was inject | poured in the battery which performed the 1st charging process. Then, it progresses to step T5 (2nd charge process), and after carrying out constant current charge until battery voltage (voltage between terminals) reaches 4.2V of upper limit voltage value, it continues and battery voltage is set to upper limit voltage value 4.2V. The initial charging was terminated when the current value to be charged decreased to 1/10 of the current value when the constant voltage charging was started.

なお、本実施例でも、第1非水電解液と第2非水電解液とを合わせると、参考例5で用いた非水電解液8になるようにしている。従って、電池内に注入した非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)の全量について見ると、LiPF6に対するLPFOの割合が2.5mol%となる。すなわち、式(4)で表されるアニオン化合物を、PF 6 - イオンに対し2.5mol%含有させている。また、電池内に注入した非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)の全量に対する炭酸エステル濃度を、0.5mol%としている。 In Example 7 , when the first nonaqueous electrolyte and the second nonaqueous electrolyte are combined, the nonaqueous electrolyte 8 used in Reference Example 5 is obtained. Therefore, in view of the total amount of the non-aqueous electrolyte (first non-aqueous electrolyte and second non-aqueous electrolyte) injected into the battery, the ratio of LPFO to LiPF 6 is 2.5 mol%. That is, the anionic compound represented by the formula (4) is contained at 2.5 mol% with respect to PF 6 ions. Further, the carbonate concentration with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte (first non-aqueous electrolyte and second non-aqueous electrolyte) injected into the battery is 0.5 mol%.

次いで、ステップT6に進み、電池電圧が3Vに低下するまで、リチウムイオン二次電池の放電を行った。その後、ステップT7に進み、キャップ63にかしめ加工を施すことにより、キャップ63により外装缶65を封止した。これにより、電池ケース6を密閉して、本実施例のリチウムイオン二次電池1が完成する。 Subsequently, it progressed to step T6 and the lithium ion secondary battery was discharged until the battery voltage fell to 3V. Then, it progressed to step T7 and the exterior can 65 was sealed with the cap 63 by giving the cap 63 a caulking process. Thereby, the battery case 6 is sealed, and the lithium ion secondary battery 1 of the present Example 7 is completed.

(実施例8〜12
次に、実施例8〜12にかかるリチウムイオン二次電池1を作製した。なお、実施例8〜12では、実施例と比較して、正極活物質として用いた複合酸化物の種類、及び/または、非水電解液中の炭酸エステル(ビニレンカーボネート)の濃度が異なるのみで、その他については同様としている。実施例8〜12の具体的な構成を、実施例の構成と共に表4に示す。なお、表4では、前記式(4)で表されるアニオン化合物のリチウム塩をLPFOと表記し、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のLiPF6に対するLPFOの割合をmol%で示している。また、ビニレンカーボネートをVCと表記し、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のVC濃度をmol%で示している。
(Examples 8 to 12 )
Next, the lithium ion secondary battery 1 concerning Examples 8-12 was produced. In Examples 8 to 12 , compared with Example 7 , only the type of composite oxide used as the positive electrode active material and / or the concentration of carbonate (vinylene carbonate) in the non-aqueous electrolyte is different. The rest is the same. Specific configurations of Examples 8 to 12 are shown in Table 4 together with the configuration of Example 7 . In Table 4, the lithium salt of the anionic compound represented by the formula (4) is expressed as LPFO, and LiPF 6 in the total amount of the nonaqueous electrolyte (first nonaqueous electrolyte and second nonaqueous electrolyte). The ratio of LPFO to is shown in mol%. Further, vinylene carbonate is expressed as VC, and the VC concentration in the total amount of the non-aqueous electrolyte (the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte) is expressed in mol%.

Figure 0005119182
Figure 0005119182

表4に示すように、実施例8,9では、実施例と同様に、正極活物質25として、LiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いている。しかしながら、実施例8,9では、非水電解液中のビニレンカーボネートの割合を、実施例と異ならせている。具体的には、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のビニレンカーボネートの割合を、順に、3,5mol%としている。 As shown in Table 4, in Examples 8 and 9 , as in Example 7 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 was used as the positive electrode active material 25. However, in Examples 8 and 9 , the proportion of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte is different from that in Example 7 . Specifically, the proportion of vinylene carbonate in the total amount of the non-aqueous electrolyte (the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte) is set to 3.5 mol% in order.

従って、実施例の電池は、実施例の電池と比較して、初期充電の方法のみが異なる。すなわち、実施例では、実施例と異なり、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保っている。 Therefore, the battery of Example 8 differs from the battery of Example 2 only in the method of initial charging. That is, in Example 8 , unlike Example 2 , in the initial charging step (specifically, the first charging step), the battery voltage was set at a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours), and vinylene carbonate was decomposed. The voltage value (specifically, 2.8 V) is maintained.

また、実施例の電池は、実施例の電池と比較して、初期充電の方法のみが異なる。すなわち、実施例では、実施例と異なり、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保っている。 Further, the battery of Example 9 differs from the battery of Example 3 only in the method of initial charging. That is, in Example 9 , unlike Example 3 , in the initial charging step (specifically, the first charging step), the battery voltage was set at a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours) for the decomposition of vinylene carbonate. The voltage value (specifically, 2.8 V) is maintained.

また、実施例10〜12では、実施例と異なり、正極活物質25として、LiNi0.5Mn0.52を用いている。さらに、実施例10〜12では、非水電解液(第1非水電解液及び第2非水電解液)全量中のビニレンカーボネートの割合を、順に、0.5,3,5mol%と異ならせている。 In Examples 10 to 12 , unlike Example 7 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 is used as the positive electrode active material 25. Furthermore, in Examples 10 to 12 , the proportion of vinylene carbonate in the total amount of the non-aqueous electrolyte (the first non-aqueous electrolyte and the second non-aqueous electrolyte) was made different in order from 0.5, 3, and 5 mol%. ing.

従って、実施例10の電池は、実施例の電池と比較して、初期充電の方法のみが異なる。すなわち、実施例10では、実施例と異なり、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保っている。 Therefore, the battery of Example 10 differs from the battery of Example 4 only in the initial charging method. That is, in Example 10 , unlike Example 4 , in the initial charging step (specifically, the first charging step), the battery voltage was set at a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours), and vinylene carbonate was decomposed. The voltage value (specifically, 2.8 V) is maintained.

また、実施例11の電池は、実施例の電池と比較して、初期充電の方法のみが異なる。すなわち、実施例11では、実施例と異なり、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保っている。 Further, the battery of Example 11 differs from the battery of Example 5 only in the method of initial charging. That is, in Example 11 , unlike Example 5 , in the initial charging step (specifically, the first charging step), the battery voltage was set at a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours), and vinylene carbonate was decomposed. The voltage value (specifically, 2.8 V) is maintained.

また、実施例12の電池は、実施例の電池と比較して、初期充電の方法のみが異なる。すなわち、実施例12では、実施例と異なり、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保っている。 Further, the battery of Example 12 differs from the battery of Example 6 only in the method of initial charging. That is, in Example 12 , unlike Example 6 , in the initial charging step (specifically, the first charging step), the battery voltage was decomposed for a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours) for the decomposition of vinylene carbonate. The voltage value (specifically, 2.8 V) is maintained.

(充放電サイクル試験)
次に、実施例7〜12の各リチウムイオン二次電池1について、参考例1〜16及び実施例1〜6と同様にして、充放電サイクル試験を行った。
(Charge / discharge cycle test)
Next, about each lithium ion secondary battery 1 of Examples 7-12 , it carried out similarly to Reference Examples 1-16 and Examples 1-6 , and performed the charging / discharging cycle test.

(容量維持率)
実施例7〜12の各リチウムイオン二次電池について、参考例1〜16及び実施例1〜6と同様にして、前記式(a)に基づいて容量維持率を算出した。この結果を表4に示す。
(Capacity maintenance rate)
About each lithium ion secondary battery of Examples 7-12 , it carried out similarly to Reference Examples 1-16 and Examples 1-6, and computed the capacity | capacitance maintenance factor based on the said Formula (a). The results are shown in Table 4.

(初期抵抗)
また、上述の充放電サイクル試験を行う前に、実施例7〜12の各リチウムイオン二次電池について、参考例1〜16及び実施例1〜6と同様にして、初期抵抗(内部抵抗)を算出した。なお、各電池の初期抵抗値は、参考例1〜16及び実施例1〜6と同様に、比較例1の初期抵抗値を1としたときの相対値として算出している。この結果を表4に示す。
(Initial resistance)
Moreover, before performing the above-mentioned charging / discharging cycle test, about each lithium ion secondary battery of Examples 7-12 , it is similar to Reference Examples 1-16 and Examples 1-6, and initial stage resistance (internal resistance) is set. Calculated. In addition, the initial resistance value of each battery is calculated as a relative value when the initial resistance value of Comparative Example 1 is set to 1, as in Reference Examples 1 to 16 and Examples 1 to 6 . The results are shown in Table 4.

(抵抗増加率)
さらに、参考例1〜16及び実施例1〜6と同様に、実施例7〜12の各リチウムイオン二次電池について、上述の充放電サイクル試験の前後における各リチウムイオン二次電池の内部抵抗値(IV抵抗値)に基づいて、式(b)を利用して、抵抗増加率(%)を算出した。この結果を表4に示す。
(Resistance increase rate)
Further, as in Reference Examples 1 to 16 and Examples 1 to 6 , for each of the lithium ion secondary batteries of Examples 7 to 12 , the internal resistance value of each lithium ion secondary battery before and after the charge / discharge cycle test described above. Based on (IV resistance value), the rate of increase in resistance (%) was calculated using the formula (b). The results are shown in Table 4.

ここで、各リチウムイオン二次電池の結果について比較検討する。
まず、実施例7〜9の電池(表4参照)と実施例1〜3の電池(表3参照)との結果を比較する。前述のように、実施例7〜9の電池は、実施例1〜3の電池と比較して、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保った点が異なる。
Here, the results of each lithium ion secondary battery are compared and examined.
First, the results of the batteries of Examples 7 to 9 (see Table 4) and the batteries of Examples 1 to 3 (see Table 3) are compared. As described above, the batteries of Examples 7 to 9 were compared with the batteries of Examples 1 to 3 in the initial charging step (specifically, the first charging step) by setting the battery voltage to a predetermined time (1 hour or more). , Specifically 2 hours), and the difference is that the decomposition voltage value of vinylene carbonate (specifically 2.8 V) was maintained.

実施例(表4参照)と実施例(表3参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが実施例よりも高くなった。また、初期抵抗値は同等であったが、抵抗増加率は、実施例のほうが実施例よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、実施例の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 When the test results of Example 7 (see Table 4) and Example 1 (see Table 3) were compared, the capacity retention rate was higher in Example 7 than in Example 1 . Moreover, although the initial resistance values were the same, the rate of increase in resistance was smaller in Example 7 than in Example 1 . That is, in the battery of Example 7 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charging and discharging, compared to the battery in Example 1 .

次に、実施例(表4参照)と実施例(表3参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが実施例よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例のほうが実施例よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例のほうが実施例よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、実施例の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Next, comparing the test results of Example 8 (see Table 4) and Example 2 (see Table 3), the capacity retention rate was higher in Example 8 than in Example 2 . The initial resistance value becomes smaller than the example 2 towards the Example 8, the resistance increase rate, more of Example 8 is smaller than that of Example 2. That is, in the battery of Example 8 , it was possible to suppress a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge / discharge, compared to the battery of Example 2 .

また、実施例(表4参照)と実施例(表3参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例のほうが実施例よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例のほうが実施例よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例のほうが実施例よりも小さくなった。すなわち、実施例の電池では、実施例の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Further, comparing the test results of Example 9 (see Table 4) and Example 3 (see Table 3), the capacity retention rate was higher in Example 9 than in Example 3 . The initial resistance value becomes smaller than the third embodiment more in Example 9, the resistance increase rate, more in Example 9 is smaller than that of Example 3. That is, in the battery of Example 9 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charge / discharge compared to the battery in Example 3 .

これは、実施例7〜9では、実施例1〜3と異なり、初期充電工程の第1充電工程(ステップT3)において、少なくとも1時間以上(具体的には2時間)、電池電圧を、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保持したためであると考えられる。これにより、実施例7〜9では、第1非水電解液中のビニレンカーボネートの分解反応を十分に進行させて、負極活物質の表面にビニレンカーボネート由来の被膜を十分に形成することができたと考えられる。このため、実施例7〜9では、式(4)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制し、式(4)で表されるアニオン化合物によって、非水電解液中に混入した微量の水分や非水電解液中に発生したフッ酸を捕捉して、正極活物質の腐食や溶出反応を十分に抑制することができたと考えられる。 This, in Example 7-9, unlike the first to third embodiments, in the first charging step of the initial charging step (step T3), at least one hour (two hours specifically), the battery voltage, vinylene This is considered to be because the decomposition voltage value of carbonate (specifically, 2.8 V) was maintained. Thereby, in Examples 7-9 , the decomposition reaction of vinylene carbonate in the 1st nonaqueous electrolyte was fully advanced, and the film derived from vinylene carbonate was fully formed on the surface of the negative electrode active material. Conceivable. For this reason, in Examples 7-9 , the reductive decomposition of the anion compound represented by Formula (4) is suppressed, and the trace amount of water mixed in the non-aqueous electrolyte by the anion compound represented by Formula (4) It is considered that the hydrofluoric acid generated in the nonaqueous electrolyte solution was captured and the corrosion and elution reaction of the positive electrode active material could be sufficiently suppressed.

一方、実施例1〜3では、初期充電工程(ステップS3)において、所定時間(少なくとも1時間以上)、電池電圧をビニレンカーボネートの分解電圧値(2.8V)に保つことなく、電池の充電を行ったため、負極活物質の表面にビニレンカーボネート由来の被膜を十分に形成することができなかったと考えられる。このため、実施例1〜3の電池では、式(4)で表されるアニオン化合物の還元分解を抑制する能力が、実施例7〜9よりも劣ったと考えられる。 On the other hand, in Examples 1 to 3 , in the initial charging step (step S3), the battery was charged without maintaining the battery voltage at the decomposition voltage value of vinylene carbonate (2.8 V) for a predetermined time (at least 1 hour or more). It was considered that a film derived from vinylene carbonate could not be sufficiently formed on the surface of the negative electrode active material. For this reason, in the battery of Examples 1-3 , it is thought that the ability to suppress the reductive decomposition of the anion compound represented by Formula (4) was inferior to Examples 7-9 .

また、実施例10〜12の電池(表4参照)と実施例4〜6の電池(表3参照)の結果を比較する。前述のように、実施例10〜12の電池は、実施例4〜6の電池と比較して、初期充電工程(詳細には第1充電工程)において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保った点が異なる。 Further, the results of the batteries of Examples 10 to 12 (see Table 4) and the batteries of Examples 4 to 6 (see Table 3) are compared. As described above, the batteries of Examples 10 to 12 were compared with the batteries of Examples 4 to 6 in the initial charging step (specifically, the first charging step) by setting the battery voltage to a predetermined time (1 hour or more). , Specifically 2 hours), and the difference is that the decomposition voltage value of vinylene carbonate (specifically 2.8 V) was maintained.

実施例10(表4参照)と実施例(表3参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例10のほうが実施例よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例10のほうが実施例よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例10のほうが実施例よりも小さくなった。すなわち、実施例10の電池では、実施例の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 When the test results of Example 10 (see Table 4) and Example 4 (see Table 3) were compared, the capacity retention rate of Example 10 was higher than that of Example 4 . The initial resistance value becomes smaller than the Example 4 towards the Example 10, the resistance increase rate, more of Example 10 is smaller than that of Example 4. That is, in the battery of Example 10 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charging and discharging, as compared with the battery in Example 4 .

次に、実施例11(表4参照)と実施例(表3参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例11のほうが実施例よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例11のほうが実施例よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例11のほうが実施例よりも小さくなった。すなわち、実施例11の電池では、実施例の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Next, comparing the test results of Example 11 (see Table 4) and Example 5 (see Table 3), the capacity retention rate was higher in Example 11 than in Example 5 . The initial resistance value becomes smaller than the Example 5 towards the Example 11, the resistance increase rate, more of Example 11 is smaller than that of Example 5. That is, in the battery of Example 11 , it was possible to suppress the decrease in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to the repeated charge / discharge compared to the battery in Example 5 .

また、実施例12(表4参照)と実施例(表3参照)の試験結果を比較すると、容量維持率は、実施例12のほうが実施例よりも高くなった。また、初期抵抗値は、実施例12のほうが実施例よりも小さくなり、抵抗増加率も、実施例12のほうが実施例よりも小さくなった。すなわち、実施例12の電池では、実施例の電池よりも、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができた。 Further, when the test results of Example 12 (see Table 4) and Example 6 (see Table 3) were compared, the capacity retention rate was higher in Example 12 than in Example 6 . The initial resistance value becomes smaller than the Example 6 towards the Example 12, the resistance increase rate, towards the Example 12 is smaller than that of Example 6. That is, in the battery of Example 12 , it was possible to suppress a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge / discharge, compared to the battery of Example 6 .

これらの結果より、初期充電工程(第1充電工程)において、少なくとも1時間以上(具体的には2時間)、電池電圧を、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保持することで、より一層、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができるといえる。   From these results, in the initial charging step (first charging step), the battery voltage is maintained at the decomposition voltage value of vinylene carbonate (specifically, 2.8 V) for at least 1 hour (specifically, 2 hours). By doing so, it can be said that the reduction in the discharge capacity and the increase in the internal resistance due to repeated charging and discharging can be further suppressed.

以上において、本発明を実施例1〜12に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the first to twelfth embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it can be applied as appropriate without departing from the scope of the present invention. Nor.

例えば、実施例1〜12では、炭酸エステルとしてビニレンカーボネートを用いたが、ビニルエチレンカーボネートを用いても良い。ビニルエチレンカーボネートを用いても、ビニレンカーボネートを用いた場合と同程度に、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができる。 For example, in Example 1-12, was used vinylene carbonate as carbonate, may be used vinyl ethylene carbonate. Even if vinyl ethylene carbonate is used, a decrease in discharge capacity and an increase in internal resistance due to repeated charge / discharge can be suppressed to the same extent as when vinylene carbonate is used.

また、実施例7〜12では、初期充電工程を第1充電工程と第2充電工程に分け、第1充電工程において、電池電圧を、所定時間(1時間以上、具体的には2時間)、ビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保った。
しかしながら、第1非水電解液のみを電池内に収容した状態で初期充電を完結させるようにし、初期充電の途中、所定時間(1時間以上、例えば2時間)、電池電圧をビニレンカーボネートの分解電圧値(具体的には2.8V)に保つようにしても良い。そして、初期充電終了後、初期充電を行った電池内に、第2非水電解液を注入するようにしても良い。このようにしても、実施例7〜12と同程度に、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下及び内部抵抗の上昇を抑制することができる。
In Examples 7 to 12 , the initial charging step is divided into a first charging step and a second charging step, and in the first charging step, the battery voltage is set for a predetermined time (1 hour or more, specifically 2 hours), The decomposition voltage value of vinylene carbonate (specifically, 2.8 V) was maintained.
However, initial charging is completed with only the first non-aqueous electrolyte contained in the battery, and the battery voltage is decomposed to vinylene carbonate for a predetermined time (1 hour or more, for example, 2 hours) during the initial charging. You may make it hold | maintain to a value (specifically 2.8V). Then, after the completion of the initial charging, the second non-aqueous electrolyte may be injected into the battery that has been initially charged. Even if it does in this way, the fall of the discharge capacity accompanying the repetition of charging / discharging and the raise of internal resistance can be suppressed to the same extent as Examples 7-12 .

1 リチウムイオン二次電池
2 正極板
3 負極板
8 非水電解液
25 正極活物質
35 負極活物質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 2 Positive electrode plate 3 Negative electrode plate 8 Non-aqueous electrolyte 25 Positive electrode active material 35 Negative electrode active material

Claims (6)

リチウム及び遷移金属を含む複合酸化物からなる正極活物質と、炭素材料からなる負極活物質と、LiPF 6 を含む非水電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、
上記非水電解液は、
下記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかと、
0.01〜5mol%のビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートと、を含有する
リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記正極活物質及び前記負極活物質を有する電池に対し、当該電池の電圧が上限電圧値に至るまで初期充電を行う初期充電工程を備え、
上記初期充電工程は、
上記初期充電の開始時から上記電池の電圧が上記上限電圧値に至るまでの期間のうち、少なくとも当該電池の電圧が前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまでの期間、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物を含むことなく、前記ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートと前記LiPF6を含む第1非水電解液を上記電池内に収容した状態で、当該電池を充電する
リチウムイオン二次電池の製造方法。
Figure 0005119182
Figure 0005119182
Figure 0005119182
Figure 0005119182
A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode active material made of a composite oxide containing lithium and a transition metal, a negative electrode active material made of a carbon material, and a nonaqueous electrolyte solution containing LiPF 6 ,
The non-aqueous electrolyte is
Any one of anionic compounds represented by the following formulas (2) to (5);
0.01-5 mol% vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate, and a method for producing a lithium ion secondary battery,
For the battery having the positive electrode active material and the negative electrode active material, an initial charging step of performing initial charging until the voltage of the battery reaches an upper limit voltage value,
The initial charging step is
Of the period from the start of the initial charging to the battery voltage reaching the upper limit voltage value, at least the battery voltage is the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte. The first non-aqueous electrolyte containing the vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate and the LiPF 6 is contained in the battery without including the anion compound represented by the formulas (2) to (5) during the period until The manufacturing method of the lithium ion secondary battery which charges the said battery in the state which carried out.
Figure 0005119182
Figure 0005119182
Figure 0005119182
Figure 0005119182
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記初期充電工程は、
前記電池の電圧が前記上限電圧値に至るまで、前記第1非水電解液を上記電池内に収容した状態で充電する工程であり、
上記初期充電工程の後、初期充電を行った上記電池内に、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかを含む第2非水電解液を注入する工程を備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。
It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 1 ,
The initial charging step includes
Charging the first non-aqueous electrolyte in a state accommodated in the battery until the battery voltage reaches the upper limit voltage value;
Lithium comprising a step of injecting a second non-aqueous electrolyte containing any one of the anion compounds represented by the formulas (2) to (5) into the battery that has been initially charged after the initial charging step. A method for manufacturing an ion secondary battery.
請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記初期充電工程は、
前記電池の電圧を、所定時間、前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つ
リチウムイオン二次電池の製造方法。
It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 2 ,
The initial charging step includes
A method for producing a lithium ion secondary battery, wherein the battery voltage is maintained at a decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte for a predetermined time.
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記初期充電工程は、
前記第1非水電解液を前記電池内に収容した状態で、少なくとも当該電池の電圧が前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に至るまで充電する第1充電工程と、
上記第1充電工程後、上記電池内に、前記式(2)〜(5)で表されるアニオン化合物のいずれかを含む第2非水電解液を注入した後、当該電池の電圧が前記上限電圧値に至るまで当該電池の充電を行う第2充電工程と、を有する
リチウムイオン二次電池の製造方法。
It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 1 ,
The initial charging step includes
First charging for charging the battery until at least the voltage of the battery reaches the decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte while the first non-aqueous electrolyte is contained in the battery. Process,
After the first charging step, after injecting a second nonaqueous electrolyte solution containing any one of the anion compounds represented by the formulas (2) to (5) into the battery, the voltage of the battery is the upper limit. And a second charging step of charging the battery until reaching a voltage value.
請求項4に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記第1充電工程は、
前記電池の電圧を、所定時間、前記非水電解液中に含まれるビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートの分解電圧値に保つ
リチウムイオン二次電池の製造方法。
It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 4 ,
The first charging step includes
A method for producing a lithium ion secondary battery, wherein the battery voltage is maintained at a decomposition voltage value of vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate contained in the non-aqueous electrolyte for a predetermined time.
請求項3または請求項5に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記所定時間は、少なくとも1時間以上である
リチウムイオン二次電池の製造方法。

It is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to claim 3 or 5 ,
The said predetermined time is a manufacturing method of the lithium ion secondary battery which is at least 1 hour or more.

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