JP5136706B2 - Cathode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery and battery using the same - Google Patents

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Description

本発明は、正極材料活物質にリチウムニッケル酸化物(本発明では、リチウムおよびニッケルを主成分とするリチウムニッケル系複合酸化物を含む。以下、LiNi酸化物ともいう。)を用いてなる非水電解質リチウムイオン電池用正極材料およびこれを用いた非水電解質リチウムイオン電池に関するものである。   The present invention is a non-aqueous solution using lithium nickel oxide (in the present invention, a lithium nickel-based composite oxide containing lithium and nickel as main components, hereinafter also referred to as LiNi oxide) as a positive electrode material active material. The present invention relates to a positive electrode material for an electrolyte lithium ion battery and a non-aqueous electrolyte lithium ion battery using the same.

現在、携帯電話などの携帯機器向けの非水電解質二次電池として、リチウムイオン二次電池が商品化されている。この非水電解質リチウムイオン二次電池は、携帯機器の軽量・薄型化が進むに連れ、電池自体の薄型化も必要となり、最近ではラミネートフィルムを外装材として用いる薄型電池の開発も進み、正極材料活物質にリチウムコバルト酸化物(LiCoO)、負極材料活物質に黒鉛質材料や炭素質材料、非水電解質にリチウム塩を溶解した有機溶媒やポリマー電解質を用いたラミネートタイプの薄型電池が実用化されつつある。 Currently, lithium ion secondary batteries are commercialized as non-aqueous electrolyte secondary batteries for portable devices such as mobile phones. This non-aqueous electrolyte lithium-ion secondary battery needs to be made thinner as the portable device becomes lighter and thinner. Recently, the development of a thin battery using a laminate film as an exterior material has progressed. Laminate type thin battery using lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as active material, graphite material or carbonaceous material as negative electrode active material, organic solvent or polymer electrolyte in which lithium salt is dissolved in non-aqueous electrolyte is put into practical use It is being done.

さらに、近年、携帯機器の多機能化・高性能化に伴い、機器の消費電力は高まりつつあり、その電源となる電池に対して、高容量化の要求が一層強くなってきた。そこで、従来のリチウムコバルト酸化物に比べて、高容量化が期待できるLiNi酸化物(LiNiOやLiNi1−a−bCoAl)の開発が進んでいる。 Furthermore, in recent years, with the increase in functionality and performance of portable devices, the power consumption of the devices is increasing, and there is an increasing demand for higher capacity for batteries serving as power sources. Therefore, LiNi oxides (LiNiO 2 and Li x Ni 1-ab Co a Al b O 2 ) that can be expected to have a higher capacity than conventional lithium cobalt oxides are being developed.

こうした用途とは別に、近年、環境保護運動の高まりを背景として電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、燃料電池車(FCV)の導入を促進すべく、これらのモータ駆動用電源やハイブリッド用補助用電源等の開発が行われている。こうした用途にも、繰り返し充放電可能な非水電解質リチウムイオン二次電池が使用されている。EV、HEV、FCVのモータ駆動等のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途では、単一の大型電池は事実上作れず、複数個の電池を直列に接続して構成した組電池を使用することが一般的である。このような組電池を構成する一個の電池として、ラミネートタイプの薄型の非水電解質リチウムイオン電池(単に薄型ラミネート電池という)を用いることが提案されている。   Apart from these applications, in order to promote the introduction of electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) against the backdrop of the recent increase in environmental protection movements, these motor drive power supplies and hybrid devices Auxiliary power supplies are being developed. Non-aqueous electrolyte lithium ion secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged are also used for such applications. In applications where high output and high energy density are required, such as EV, HEV, FCV motor drive, etc., a single large battery cannot be made practically, and an assembled battery constructed by connecting a plurality of batteries in series. Is generally used. It has been proposed to use a laminate-type thin nonaqueous electrolyte lithium ion battery (simply referred to as a thin laminate battery) as one battery constituting such an assembled battery.

こうした高出力及び高エネルギー密度が要求される用途での薄型ラミネート電池でも、同様に、電池の外装容器を金属製シート材料に変えた電池となっている。具体的には、容器内外で水蒸気および酸素などの気体の交換が行われないようアルミニウム箔などの金属薄膜と、ポリエチレンテレフタレートなどの金属薄膜を物理的に保護する樹脂フィルムおよび、アイオノマーなどの熱融着性樹脂フィルムを重ね合わせて多層化したラミネートシートが用いられている。この薄型ラミネート電池の外装容器は平面視で矩形状をなし、所定の薄型をなしている。外装容器に板状の正極および負極を挿入し、液状の非水電解質を封入することで電池となしている。   Even in a thin laminated battery for such applications requiring high output and high energy density, the battery outer container is similarly changed to a metal sheet material. Specifically, a metal thin film such as aluminum foil and a resin film that physically protects a metal thin film such as polyethylene terephthalate and heat fusion such as an ionomer so that gas such as water vapor and oxygen is not exchanged inside and outside the container. A laminate sheet in which adhesive resin films are stacked to form a multilayer is used. The outer container of the thin laminated battery has a rectangular shape in plan view and has a predetermined thin shape. A battery is formed by inserting a plate-like positive electrode and negative electrode into an outer container and enclosing a liquid nonaqueous electrolyte.

このような薄型ラミネート型電池は、個々に金属製の外装容器を持たないため軽量であり、過充電等により容器内の圧力が高圧となり破裂に至った場合でも、金属容器に比べて衝撃が少ないので、EV、HEV、FCVのモータ駆動等のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途においても好適である。   Such a thin laminate type battery is lightweight because it does not have an individual metal outer container, and even when the pressure inside the container becomes high due to overcharge or the like, and it ruptures, it has less impact than a metal container. Therefore, it is also suitable for applications that require high output and high energy density, such as EV, HEV, and FCV motor drives.

更に、こうしたEV、HEV、FCVのモータ駆動等のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途に用いられる薄型ラミネート電池においても、上述した携帯機器向けの場合と同様に、その電源となる電池に対して、高容量化の要求が一層強くなってきた。そのため、従来のリチウムコバルト酸化物に比べて、高容量化が期待できるLiNi酸化物の開発が進んでいる。   Furthermore, the thin laminated battery used for such applications as high power and high energy density such as EV, HEV, FCV motor drive, etc. is the power source as in the case of the portable device described above. The demand for higher capacity has become stronger for batteries. Therefore, the development of LiNi oxides that can be expected to have a higher capacity than conventional lithium cobalt oxides is progressing.

ところが、このLiNi酸化物を正極活物質として含有する正極材料(単に、LiNi正極材料ともいう。)を用いてなるLiNi電池においては、正極材料中の価数の高いNiイオンが酸素イオンを酸化して、酸素ラジカルとなって放出され、電解液を分解するなどの問題があった。そのため、該正極材料を用いた電池では、初充電時や高温貯蔵時に電極でのガス発生によって多量のガスが発生し、電池が大きく膨れてしまうという問題が生じていた。   However, in a LiNi battery using a positive electrode material containing this LiNi oxide as a positive electrode active material (also simply referred to as LiNi positive electrode material), high-valence Ni ions in the positive electrode material oxidize oxygen ions. As a result, oxygen radicals are released and the electrolyte solution is decomposed. Therefore, a battery using the positive electrode material has a problem that a large amount of gas is generated due to gas generation at the electrode during initial charging or high-temperature storage, and the battery greatly expands.

上記問題を解決すべく、特許文献1には、正極材料のpHを制御することによって、ガス発生を抑える方法が開示されている。   In order to solve the above problem, Patent Document 1 discloses a method of suppressing gas generation by controlling the pH of the positive electrode material.

特開2002−203552号公報JP 2002-203552 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の方法は、原料の水酸化物から共沈法により正極材料活物質を得ているため、水酸基(OH)が表面に残る。この表面に残ったOHでラジカルを抑えるものであるが、セル内に水分が入ったときのみ有効となる方法であった。また、材料のアルカリ性をpH制御により抑えても、電圧が高い状態(充電状態)では高温(60℃以上;車での使用、特にエンジンルーム乃至モータ近傍に載せた場合、60℃程度の環境下に置かれるため)での充放電においてはあまり機能しないという問題があった。すなわち、電圧が高い状態(充電状態)では高温下で自然に反応が進行してしまいガス発生してしまうため、充放電(使用時)においてはあまり機能しないという問題があった。   However, in the method described in Patent Document 1, since a positive electrode material active material is obtained from a raw material hydroxide by a coprecipitation method, a hydroxyl group (OH) remains on the surface. The OH remaining on the surface suppresses radicals, but this method is effective only when moisture enters the cell. Even if the alkalinity of the material is suppressed by pH control, the temperature is high (60 ° C. or higher; when used in a car, especially in the vicinity of the engine room or motor) in an environment of about 60 ° C. when the voltage is high (charged). There is a problem that it does not function much in charging and discharging. That is, in a state where the voltage is high (charged state), the reaction proceeds spontaneously at a high temperature and gas is generated, so that there is a problem that it does not function so much during charge / discharge (during use).

そこで、本発明は、上記の従来技術の課題に着目されたものであり、高温での充放電においても、電解液の分解を抑制することのできる非水電解質リチウムイオン電池用正極材料およびこれを用いた電池、該電池を複数接続したサブモジュール、組電池並びにこれらを搭載した車両を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been focused on the above-mentioned problems of the prior art, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery capable of suppressing the decomposition of the electrolytic solution even during charge and discharge at high temperature, and It is an object of the present invention to provide a battery used, a submodule in which a plurality of the batteries are connected, a battery pack, and a vehicle equipped with these.

本発明は、リチウムニッケル酸化物表面にLi化合物を添着したものを含有してなることを特徴とする非水電解質リチウムイオン電池用正極材料により達成される。   The present invention is achieved by a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery comprising a lithium nickel oxide surface containing a Li compound attached thereto.

本発明の非水電解質リチウムイオン電池用正極材料によれば、正極材料活物質であるLiNi酸化物表面にLi化合物を添着させることによって、該正極材料を用いた電池では、高温での充放電においても、LiNi酸化物から酸素ラジカルを発生させるのを格段に抑制することができる。そのため、電解液が分解されるのを極力抑え、電池が膨れるのを大幅に低減することができる。   According to the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery of the present invention, a battery using the positive electrode material is charged and discharged at a high temperature by attaching a Li compound to the surface of the LiNi oxide as a positive electrode material active material. However, generation of oxygen radicals from the LiNi oxide can be remarkably suppressed. Therefore, it is possible to suppress the decomposition of the electrolytic solution as much as possible and to greatly reduce the swelling of the battery.

本発明の正極材料に用いられる、LiNi酸化物表面を被覆(コート)するようにLi化合物が添着されてなる粒子の様子を模式的に表した図面である。It is drawing which represented typically the mode of the particle | grains by which Li compound was attached so that the surface of LiNi oxide used for the positive electrode material of this invention might be coat | covered (coat). 本発明の正極材料に用いられる、LiNi酸化物表面に点在するようにLi化合物が添着されてなる粒子の様子を模式的に表した図面である。It is drawing which represented typically the mode of the particle | grains by which Li compound was used so that it might be scattered on the LiNi oxide surface used for the positive electrode material of this invention. バイポーラ型でない扁平型(積層型)の非水電解質リチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。The cross-sectional schematic of the flat type (stacked type) non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery which is not a bipolar type is shown. バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery. 本発明のバイポーラ電池を2直20並に接続した組電池の一例を示す模式図である。図5(a)は組電池の平面図であり、図5(b)は組電池の正面図であり、図5(c)は組電池の右側面図であって、これら図5(a)〜(c)では、いずれもバイポーラ電池を直列と並列の混合に接続した様子がわかるように外部ケースを透過して組電池内部を表わしたものである。It is a schematic diagram which shows an example of the assembled battery which connected the bipolar battery of this invention in 2 series 20 parallel. 5 (a) is a plan view of the assembled battery, FIG. 5 (b) is a front view of the assembled battery, and FIG. 5 (c) is a right side view of the assembled battery. In (c), all show the inside of the assembled battery through the outer case so that it can be seen that the bipolar batteries are connected in series and in parallel. 本発明のバイポーラ電池Aと本発明のバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池B10直を並列に連結した組電池の一例を示す図である。図6(a)は組電池の平面図であり、図6(b)は組電池の正面図であり、図6(c)は組電池の右側面図であって、これら図6(a)〜(c)では、いずれもバイポーラ電池Aおよびバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池Bを直列と並列の混合に接続した様子がわかるように外部ケースを透過して組電池内部を表わしたものである。It is a figure which shows an example of the assembled battery which connected in parallel the bipolar battery A of this invention and the lithium ion secondary battery B10 which is not the bipolar type of this invention. FIG. 6A is a plan view of the assembled battery, FIG. 6B is a front view of the assembled battery, and FIG. 6C is a right side view of the assembled battery. In (c), the inside of the assembled battery is shown through the outer case so that it can be seen that the bipolar battery A and the non-bipolar lithium ion secondary battery B are connected in series and parallel mixing. . 本発明の複合組電池の一例を示す図である。図7(a)は複合組電池の平面図であり、図7(b)は複合組電池の正面図であり、図7(c)は複合組電池の右側面図である。It is a figure which shows an example of the composite assembled battery of this invention. FIG. 7A is a plan view of the composite assembled battery, FIG. 7B is a front view of the composite assembled battery, and FIG. 7C is a right side view of the composite assembled battery. 複合組電池を搭載した状態の電気自動車を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric vehicle of the state which mounts a composite assembled battery. 粒子の粒径を測定する際に用いる絶対最大長を説明した解説図である。It is explanatory drawing explaining the absolute maximum length used when measuring the particle size of particle | grains.

本発明に係る非水電解質リチウムイオン電池用正極材料は、LiNi酸化物表面にLi化合物を添着したものを含有してなることを特徴とするものである。以下、本発明の実施の形態につき、説明する。   The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery according to the present invention is characterized in that it contains a LiNi oxide surface with a Li compound attached thereto. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明の正極材料に用いることのできるLiNi酸化物は、正極活物質として用いられるものであれば特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができる。LiNi酸化物には、上記したようにリチウムおよびニッケルを主成分とするリチウムニッケル系複合酸化物を含むものである。LiNi酸化物としては、例えば、LiNiOのほか、ニッケル金属の一部を他の遷移金属等の元素により置換したもの、例えば、LiNiCo1−x(0<x<1)、下記組成式(1); The LiNi oxide that can be used for the positive electrode material of the present invention is not particularly limited as long as it is used as a positive electrode active material, and conventionally known ones can be used. As described above, the LiNi oxide includes a lithium nickel composite oxide mainly composed of lithium and nickel. Examples of the LiNi oxide include, in addition to LiNiO 2 , nickel metal partially substituted with other transition metal elements, such as LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1), Composition formula (1);

(0≦a≦1.2、0.3≦b≦0.85、0≦c≦0.4、0≦d≦0.6、0≦e≦0.1、0.9≦b+c+d+e≦1.2、−0.05≦x≦0.1、0≦y≦0.05、Mは、Al、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Gaの少なくとも1種であり、Nは、F、Cl、Sの少なくとも1種である)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物が使用できるが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。これらLiNi酸化物、特に組成式(1)の組成は、例えば、ICP(誘導結合プラズマ発光分析法)、原子吸光法、蛍光エックス線法、パーティクルアナライザーにより測定することができる。 (0 ≦ a ≦ 1.2, 0.3 ≦ b ≦ 0.85, 0 ≦ c ≦ 0.4, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.1, 0.9 ≦ b + c + d + e ≦ 1 .2, −0.05 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.05, M is at least one of Al, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, and Ga, and N is Lithium nickel-based composite oxide represented by (at least one of F, Cl, and S) can be used, but the present invention is not limited to these materials. These LiNi oxides, particularly the composition of the composition formula (1), can be measured by, for example, ICP (inductively coupled plasma emission spectrometry), atomic absorption method, fluorescent X-ray method, or particle analyzer.

上記正極材料活物質のLiNi酸化物粒子の平均粒径としては、その製造方法にもよるが、正極材料活物質であるLiNi酸化物の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、0.1〜20μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。なお、該LiNi酸化物が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒径が0.01〜5μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、LiNi酸化物が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかるLiNi酸化物粒子の粒径および1次粒子の粒径は、例えば、SEM(走査電子顕微鏡)観察、TEM(透過電子顕微鏡)観察により測定することができる。なお、LiNi酸化物及び該酸化物にLi化合物を添着したものの形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。したがって、上記でいうLiNi酸化物粒子の粒径などは、粒子の形状が一様でないことから、絶対最大長で表すものとし、篩い分けする場合には篩い目(メッシュスルーサイズまたはメッシュパスサイズ)を用いてもよい。ここで、絶対最大長とは、図9に示すように、粒子91の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の長さLをとるものをいう。   The average particle diameter of the LiNi oxide particles of the positive electrode material active material depends on its production method, but from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the LiNi oxide as the positive electrode material active material, Although it can be said that it is desirable to be in the range of 0.1 to 20 μm, the present invention is not necessarily limited to the above range. In addition, when the LiNi oxide is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is desirably in the range of 0.01 to 5 μm. It is not necessarily limited to the above range. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the LiNi oxide does not have to be secondary particles formed by aggregation, lump or the like. The particle diameter of the LiNi oxide particles and the particle diameter of the primary particles can be measured by, for example, SEM (scanning electron microscope) observation or TEM (transmission electron microscope) observation. The shape of the LiNi oxide and the Li oxide added to the oxide differs in the shape that can be taken depending on the type and manufacturing method, for example, spherical (powder), plate, needle, column, square However, the present invention is not limited to these, and any shape can be used without any problem. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected. Therefore, the particle size of the LiNi oxide particles mentioned above is expressed by the absolute maximum length because the shape of the particles is not uniform, and when sieving (mesh through size or mesh path size) May be used. Here, the absolute maximum length refers to the one having the maximum length L among the distances between any two points on the contour line of the particle 91 as shown in FIG.

次に、上記LiNi酸化物表面に添着されるLi化合物としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のLi化合物を用いることができるが、好ましくは、Liイオン伝導性を有する化合物が望ましい。これは、Liイオン伝導性を有する化合物は、後述する被覆(コート)、点在して添着しても内部抵抗上昇率が低いためである。一方、Liイオン伝導性を持たない化合物では、被覆(コート)、点在して添着している部分が、抵抗となってしまうため、本発明の目的である電解液の分解を抑えて電池の膨れを防止することはできるものの、電池性能に影響を及ぼすおそれがある。そのため、本発明ではLiイオン伝導性を有する化合物が好ましいといえる。かかるLi化合物としては、具体的には、リン酸リチウム、LiPON化合物、LiO−B化合物、LiO−B−LiI化合物、LiO−SiS化合物、LiS−SiS−LiPO化合物、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、LiFePOおよび水酸化リチウムよりなる群から選ばれてなる少なくとも1種であることが望ましいが、これらに制限されるべきものではない。例えば、上記の他にも、例えば、酢酸リチウム、リチウムアセチリドエチレンジアミン、安息香酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、シュウ酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステアリン酸リチウム、酒石酸リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、LiS−SiS化合物、硝酸リチウム、硫酸リチウムなどを用いることができる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらLi化合物の組成は、例えば、ICP、原子吸光法、蛍光エックス線法、パーティクルアナライザーにより測定することができる。 Next, the Li compound attached to the surface of the LiNi oxide is not particularly limited, and a conventionally known Li compound can be used, but a compound having Li ion conductivity is preferable. . This is because a compound having Li ion conductivity has a low rate of increase in internal resistance even if it is scattered and coated as described later. On the other hand, in a compound that does not have Li ion conductivity, the coating (coating), the scattered and attached portions become resistances, and therefore, the decomposition of the electrolyte solution, which is the object of the present invention, is suppressed. Although swelling can be prevented, battery performance may be affected. Therefore, it can be said that a compound having Li ion conductivity is preferable in the present invention. Specific examples of the Li compound include lithium phosphate, LiPON compound, Li 2 O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound, Li 2 O—SiS 2 compound, Li 2. Desirably, but at least one selected from the group consisting of S-SiS 2 -Li 3 PO 4 compound, lithium cobaltate, lithium manganate, LiFePO 4 and lithium hydroxide should be limited thereto is not. For example, in addition to the above, for example, lithium acetate, lithium acetylide ethylenediamine, lithium benzoate, lithium carbonate, lithium fluoride, lithium oxalate, lithium pyruvate, lithium stearate, lithium tartrate, lithium bromide, lithium iodide Li 2 S—SiS 2 compound, lithium nitrate, lithium sulfate, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. The composition of these Li compounds can be measured by, for example, ICP, atomic absorption method, fluorescent X-ray method, or particle analyzer.

上記Li化合物としては上記のとおりLiイオン伝導性を有する化合物が望ましいが、具体的には10−15S・m−1以上、好ましくは10−12S・m−1以上のイオン導電性を有するものが望ましい。かかるLi化合物のLiイオン伝導性は、例えば、交流インピーダンス法、定電位ステップ法、定電流ステップ法により測定することができる。 As described above, the Li compound is preferably a compound having Li ion conductivity, and specifically has an ion conductivity of 10 −15 S · m −1 or more, preferably 10 −12 S · m −1 or more. Things are desirable. The Li ion conductivity of such a Li compound can be measured, for example, by an AC impedance method, a constant potential step method, or a constant current step method.

上記Li化合物は、LiNi酸化物表面に添着されていればよく、例えば、図1に示すように、LiNi酸化物11表面を被覆(コート)するようにLi化合物13が添着されていてもよいし、図2に示すように、LiNi酸化物11表面に点在するようにLi化合物13が添着されていてもよいが、本発明ではこれらに何ら制限されるべきものではない。なお、ここでいうLiNi酸化物表面とは、図に示すようにLiNi酸化物粒子の表面をいうが、該LiNi酸化物が2次粒子化したものである場合には、該LiNi酸化物粒子を構成する1次粒子の表面であってもよいし、該1次粒子が集まって(凝集ないし塊状して)構成されるLiNi酸化物粒子(2次粒子)の表面であってもよいし、これら両方の粒子の表面であってもよい。すなわち、前記Li化合物の添着は、前記LiNi酸化物粒子(2次粒子)または該粒子を構成する1次粒子の少なくともいずれか一方になされていればよいといえる。図1および図2では、LiNi酸化物粒子表面の例であるが、1次粒子が集まって構成されるLiNi酸化物粒子を1つの粒子として模式的に表したものともいえる。なお、図のLiNi酸化物(粒子)11を、LiNi酸化物粒子を構成する1次粒子に置き換えることで、1次粒子へのLi化合物の添着の様子を模式的に表したものとみることもできる。   The Li compound may be attached to the surface of the LiNi oxide. For example, as shown in FIG. 1, the Li compound 13 may be attached so as to coat (coat) the surface of the LiNi oxide 11. As shown in FIG. 2, the Li compound 13 may be attached so as to be scattered on the surface of the LiNi oxide 11, but the present invention should not be limited to these. The LiNi oxide surface here refers to the surface of the LiNi oxide particles as shown in the figure. When the LiNi oxide is a secondary particle, the LiNi oxide particles are It may be the surface of the primary particles constituting the surface, or may be the surface of LiNi oxide particles (secondary particles) in which the primary particles are collected (aggregated or agglomerated). It may be the surface of both particles. That is, it can be said that the Li compound may be attached to at least one of the LiNi oxide particles (secondary particles) or the primary particles constituting the particles. 1 and FIG. 2 are examples of the surface of the LiNi oxide particles, it can be said that the LiNi oxide particles formed by collecting the primary particles are schematically represented as one particle. Note that the LiNi oxide (particle) 11 in the figure may be replaced with the primary particles constituting the LiNi oxide particles, so that the appearance of the Li compound attached to the primary particles can be seen as a schematic representation. it can.

なお、被覆(コート)と点在による添着での性能への影響としては、まず電池の膨らみに対しては被覆(コート)した方が良い性能を示している(後述する実施例の表1、2を対比参照のこと)。これは、LiNi酸化物(粒子)表面をLi化合物で完全に被覆(コート)していると、ラジカル酸素が電解液中に放出されないためと考えられ、一方、LiNi酸化物(粒子)表面にLi化合物が点在していると若干ラジカル酸素が出てしまうためと考えられる。   In addition, as an influence on the performance of the attachment due to the coating (coating) and the doting, first, it is shown that the coating (coating) is better with respect to the swelling of the battery (Table 1, Examples of Examples described later, (See 2 for comparison). This is thought to be because radical oxygen is not released into the electrolyte when the LiNi oxide (particle) surface is completely coated (coated) with the Li compound, while LiLi oxide (particle) surface is free of Li It is considered that radical oxygen is slightly emitted when the compound is scattered.

また、被覆(コート)と点在による添着での性能への影響のうち、内部抵抗上昇に関しては、点在させた方が良い性能を示している(後述する実施例の表1、2を対比参照のこと)。これは、LiNi酸化物(粒子)表面をLi化合物で完全に被覆(コート)していると直接電解液からLiイオンが反応できる表面がないので抵抗は高くなってしまうためと考えられる。しかしながら、後述する比較例のようにLiNi酸化物(粒子)表面にLi化合物が全くないと、電池の膨れが抑えられないばかりか、LiNi酸化物表面と電解液が反応して抵抗が上がってしまうと考えられる。   In addition, among the influences on the performance due to the coating (coating) and the sprinkling, regarding the increase in internal resistance, it is shown that the sprinkling is better (contrast Tables 1 and 2 of the examples described later). See This is considered to be because when the surface of LiNi oxide (particles) is completely coated (coated) with a Li compound, there is no surface on which Li ions can react directly from the electrolytic solution, so the resistance becomes high. However, if there is no Li compound on the surface of the LiNi oxide (particle) as in the comparative example described later, not only the swelling of the battery can be suppressed, but the resistance increases due to the reaction between the LiNi oxide surface and the electrolyte. it is conceivable that.

リチウムニッケル酸化物表面へのLi化合物の添着させる方法としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知の添着(被覆、点在化)技術を適用することができるものである。具体的には、添着させる方法としては、湿式方法および乾式方法のいずれをも適用することができる。このうち、湿式方法としては、例えば、LiNi酸化物を共沈法により作製する際に、共沈前の原材料(正極材料活物質であるLiNi酸化物の原材料)にLi化合物を混入させ、共沈させて、熱分解させ、焼成することにより、LiNi酸化物表面にLi化合物を添着したものを得ることができる。一方、乾式方法としては、例えば、Li化合物を混入させることなく上記湿式方法によって作製した正極材料活物質に、Li化合物を混入させ、乾式混合する。混合方法としては、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、コスモス(川崎重工業製)、メカノフュージョン(ホソカワミクロン製)、サーフュージングシステム(日本ニューマチック工業製)、メカノミル・スピードニーダー・スピードミル・スピラコーター(岡田精工製)などのいずれの公知の方法、装置を適用して行うことができる。必要であれば、その後加熱する。これによりLiNi酸化物表面にLi化合物を添着したものを得ることができる。   The method for attaching the Li compound to the surface of the lithium nickel oxide is not particularly limited, and a conventionally known attachment (coating, dotted) technique can be applied. Specifically, as a method for attaching, either a wet method or a dry method can be applied. Among these, as a wet method, for example, when LiNi oxide is produced by a coprecipitation method, a Li compound is mixed into a raw material before coprecipitation (a raw material of LiNi oxide that is a positive electrode material active material), and coprecipitation is performed. Then, it is thermally decomposed and baked to obtain a LiNi oxide surface with a Li compound attached thereto. On the other hand, as a dry method, for example, a Li compound is mixed in a positive electrode material active material produced by the above wet method without mixing a Li compound, and is dry mixed. Hybridization systems (Nara Machinery Co., Ltd.), Cosmos (Kawasaki Heavy Industries), Mechano-Fusion (Hosokawa Micron), Surfing System (Nihon Pneumatic Kogyo), MechanoMill / Speed Kneader / Speed Mill / Spiracoater Any known method and apparatus such as (Okada Seiko Co., Ltd.) can be applied. If necessary, then heat. As a result, it is possible to obtain a LiNi oxide surface with a Li compound attached thereto.

また、前記Li化合物の(被覆層の)厚さは、5nm〜1μm、好ましくは50nm〜1μm、より好ましくは70〜700nmの範囲であることが望ましい。かかる実施形態は、主に図1に示すように、LiNi酸化物11表面を被覆するようにLi化合物13が添着されている場合に好適に適用されるものである。該Li化合物の(被覆層の)厚さが5nm未満の場合には、本発明の目的であるLiNi酸化物からの酸素ラジカルの発生を十分に抑えるのが困難な場合があり、電解液の分解を十分に防止するのが困難となる場合がある。一方、Li化合物の(被覆層の)厚さが1μmを超える場合には、Liイオン伝導性を有するとはいえ、抵抗が上がるようになってくるため、正極材料活物質の高反応性に影響するおそれがある。かかるLi化合物の(被覆層の)厚さは、例えば、粒子断面のTEM観察により測定することができる。   The Li compound (coating layer) has a thickness in the range of 5 nm to 1 μm, preferably 50 nm to 1 μm, more preferably 70 to 700 nm. Such an embodiment is suitably applied when the Li compound 13 is attached so as to cover the surface of the LiNi oxide 11 mainly as shown in FIG. When the thickness of the Li compound (the coating layer) is less than 5 nm, it may be difficult to sufficiently suppress the generation of oxygen radicals from the LiNi oxide that is the object of the present invention, and the decomposition of the electrolyte solution May be difficult to prevent sufficiently. On the other hand, when the thickness of the Li compound (the coating layer) exceeds 1 μm, the resistance increases even though it has Li ion conductivity, which affects the high reactivity of the positive electrode active material. There is a risk. The thickness (of the coating layer) of the Li compound can be measured, for example, by TEM observation of the particle cross section.

また、前記Li化合物は、正極材料活物質の体積を100とすると0.5〜10、好ましくは0.7〜7の範囲であることが望ましい。かかる実施形態は、主に図2に示すように、LiNi酸化物11表面に点在するようにLi化合物13が添着されている場合に適用されるものである。Li化合物が正極材料活物質の体積100に対して0.5未満の場合には、LiNi酸化物の表面に点在できるLi化合物が限られるため、該Li化合物の働きによっても本発明の目的であるLiNi酸化物からの酸素ラジカルの発生を十分に抑えるのが困難な場合があり、電解液の分解を十分に防止するのが困難となる場合がある。一方、Li化合物が正極材料活物質の体積100に対して10を超える場合には、Li化合物がLiNi酸化物のほぼ全表面を被覆することになり、点在化させるのが困難となるほか、直接反応に関与しないLi化合物量が増大するため、たとえLiイオン伝導性を有するとはいえ、正極材料活物質の高反応性に影響するおそれがある。また、ここでは、Li化合物量を正極材料活物質の体積100を基準としたが、実際には正極材料活物質であるLiNi酸化物におけるラジカル酸素の発生を防止する観点から、LiNi酸化物の体積100を基準とするのがより望ましいといえる。すなわち、前記Li化合物は、LiNi酸化物の体積を100とすると0.5〜10、好ましくは0.8〜8の範囲であることがより望ましいといえる。かかるLi化合物の体積量は、例えば、SEM観察、TEM観察により測定することができる。   The Li compound is desirably in the range of 0.5 to 10, preferably 0.7 to 7, assuming that the volume of the positive electrode material active material is 100. Such an embodiment is mainly applied to the case where the Li compound 13 is attached so as to be scattered on the surface of the LiNi oxide 11 as shown in FIG. When the Li compound is less than 0.5 with respect to the positive electrode material active material volume 100, the Li compound that can be scattered on the surface of the LiNi oxide is limited. In some cases, it is difficult to sufficiently suppress the generation of oxygen radicals from a certain LiNi oxide, and it may be difficult to sufficiently prevent decomposition of the electrolytic solution. On the other hand, when the Li compound exceeds 10 with respect to the volume 100 of the positive electrode material active material, the Li compound will cover almost the entire surface of the LiNi oxide, making it difficult to intersperse, Since the amount of the Li compound not directly involved in the reaction increases, the high reactivity of the positive electrode active material may be affected even though it has Li ion conductivity. Here, the amount of the Li compound is based on the volume 100 of the positive electrode material active material, but from the viewpoint of preventing the generation of radical oxygen in the LiNi oxide that is the positive electrode material active material, the volume of the LiNi oxide is actually It can be said that it is more desirable to use 100 as a reference. That is, it can be said that the Li compound is more desirably in the range of 0.5 to 10, preferably 0.8 to 8, where the volume of the LiNi oxide is 100. The volume of the Li compound can be measured, for example, by SEM observation or TEM observation.

本発明の非水電解質リチウムイオン電池用正極材料においては、上記LiNI酸化物表面にLi化合物を添着したものを含有してなるものであればよいが、この他に、必要に応じて、他の正極材料を任意に含有することができる。これらに関しては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを幅広く適用することができるものである。以下、これらに関して説明する。   In the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery according to the present invention, any material may be used as long as it contains a Li compound attached to a LiNI oxide surface. A positive electrode material can optionally be contained. These are not particularly limited, and conventionally known ones can be widely applied. These will be described below.

本発明に非水電解質リチウムイオン電池用正極材料に用いることのできる他の正極材料としては、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子ゲルないし固体電解質(ホストポリマー、電解液など)などが含まれ得る。電池電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電池電解質層に溶液電解質を用いる場合にも、正極材料には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくてもよい。   Other positive electrode materials that can be used as a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery in the present invention include a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, a binder, and an electrolyte supporting salt for increasing ionic conductivity (lithium salt). ), Polymer gels or solid electrolytes (host polymers, electrolytes, etc.). In the case of using a polymer gel electrolyte for the battery electrolyte layer, it is sufficient that a conventionally known binder, a conductive auxiliary agent for enhancing electronic conductivity, etc. are contained. Lithium salt or the like may not be contained. Even when a solution electrolyte is used for the battery electrolyte layer, the positive electrode material may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte.

上記導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、気相成長カーボンファイバー(VGCF)等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。   Examples of the conductive aid include acetylene black, carbon black, graphite, and vapor grown carbon fiber (VGCF). However, it is not necessarily limited to these.

上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、SBR、ポリイミドなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。   As the binder, polyvinylidene fluoride (PVDF), SBR, polyimide, or the like can be used. However, it is not necessarily limited to these.

上記高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、従来公知の非水電解質リチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれるものである。   The polymer gel electrolyte includes a solid polymer electrolyte having ion conductivity and an electrolyte used in a conventionally known non-aqueous electrolyte lithium ion battery, and further has lithium ion conductivity. A structure in which a similar electrolyte solution is held in a non-polymeric skeleton is also included.

ここで、高分子ゲル電解質に含まれる電解液(電解質支持塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩(電解質支持塩)を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の可塑剤(有機溶媒)を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 Here, the electrolytic solution (electrolyte supporting salt and plasticizer) contained in the polymer gel electrolyte is not particularly limited, and various conventionally known electrolytic solutions can be appropriately used. For example, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) selected from organic acid anion salts such as 2 N, wherein at least one lithium salt (electrolyte support salt), propylene carbonate, cyclic carbonates such as ethylene carbonate; dimethyl carbonate , Chain carbonates such as methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate; ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; γ-butyrolactone, etc. Lactones; Nitto such as acetonitrile Lyls; Esters such as methyl propionate; Amides such as dimethylformamide; Plasticizers such as aprotic solvents (organic) mixed with at least one selected from methyl acetate and methyl formate Those using a solvent) can be used. However, it is not necessarily limited to these.

イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。   Examples of the solid polymer electrolyte having ion conductivity include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、PAN、PMMAなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。   For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. are used as the polymer having no lithium ion conductivity used in the polymer gel electrolyte. it can. However, it is not necessarily limited to these. Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and therefore can be a polymer having the above ionic conductivity, but here, they are used for a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

上記イオン伝導性を高めるための電解質支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 As an electrolyte support salt to increase the ionic conductivity, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 inorganic acid anion salts such as, Li ( An organic acid anion salt such as CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)は、使用目的などに応じて決定すればよいが、2:98〜90:10の範囲である。すなわち、本発明では、特にLiNi酸化物からのラジカル酸素の放出により、電解液が分解されるのを抑制する観点から、非水電解質のなかでも、とりわけ電解液を用いる溶液電解質ないし高分子ゲル電解質に対して効果的に作用するものである。そのため、上記高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)に関しては、電解液の分解による電池の膨れ対策目的で電解液量を制限する必要がなく、電池特性を優先することができるものである。   The ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte may be determined according to the purpose of use, but is in the range of 2:98 to 90:10. That is, in the present invention, particularly from the viewpoint of suppressing the decomposition of the electrolytic solution due to the release of radical oxygen from the LiNi oxide, among nonaqueous electrolytes, a solution electrolyte or a polymer gel electrolyte that uses an electrolytic solution is particularly used. It works effectively against. Therefore, regarding the ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte, it is not necessary to limit the amount of the electrolytic solution for the purpose of preventing the swelling of the battery due to the decomposition of the electrolytic solution, and priority is given to the battery characteristics. It is something that can be done.

本発明の正極材料における、LiNi酸化物に表面にLi化合物を添着したもの、LiNi酸化物以外の正極材料活物質、導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、リチウム塩の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。   In the positive electrode material of the present invention, a LiNi oxide with a Li compound added to the surface, a positive electrode material active material other than LiNi oxide, a conductive auxiliary agent, a binder, a polymer electrolyte (host polymer, electrolyte, etc.), lithium salt The blending amount should be determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, emphasis on energy, etc.) and ion conductivity.

次に、本発明に係る非水電解質リチウムイオン電池用正極材料は、非水電解質リチウムイオン電池に幅広く適用できるものである。   Next, the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery according to the present invention can be widely applied to a non-aqueous electrolyte lithium ion battery.

即ち、本発明の正極材料を適用し得る電池としては、高容量化が期待できるLiNi酸化物を用いた非水電解質リチウムイオン電池である。特に高エネルギー密度、高出力密度が達成でき、車両の駆動電源用等として好適に利用できるほか、携帯電話などの携帯機器向けの非水電解質二次電池にも十分に適用可能である。したがって、以下の説明では、本発明の正極材料を用いてなる非水電解質リチウムイオン二次電池につき説明するが、これらに何ら制限されるべきものではない。   That is, the battery to which the positive electrode material of the present invention can be applied is a non-aqueous electrolyte lithium ion battery using a LiNi oxide that can be expected to have a high capacity. In particular, high energy density and high output density can be achieved, and it can be suitably used as a drive power source for vehicles, etc., and can be sufficiently applied to non-aqueous electrolyte secondary batteries for portable devices such as mobile phones. Therefore, although the following description demonstrates the nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery using the positive electrode material of this invention, it should not be restrict | limited at all to these.

すなわち、本発明の対象となる非水電解質リチウムイオン電池は、上述した本発明の正極材料を用いた非水電解質リチウムイオン電池であればよく、他の構成要件に関しては、何ら制限されるべきものではない。例えば、上記非水電解質リチウムイオン電池を使用形態で区別する場合には、1次電池および2次電池のいずれの使用形態にも適用し得るものである。上記非水電解質リチウムイオン電池を形態・構造で区別した場合には、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得るものである。また、非水電解質リチウムイオン電池内の電気的な接続形態(電極構造)で見た場合、上述したバイポーラ型ではない(内部並列接続タイプ)電池およびバイポーラ型(内部直列接続タイプ)電池のいずれにも適用し得るものである。バイポーラ型電池では、通常の電池に比べて単電池の電圧が高く、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。ポリマー電池は液漏れが生じないので、液絡の問題が無く信頼性が高く、かつ簡易な構成で出力特性に優れた非水電池を形成することができる点では有利である。また、積層型(扁平型)電池構造を採用することで簡単な熱圧着などのシール技術により長期信頼性を確保でき、コスト面や作業性の点では有利である。   That is, the non-aqueous electrolyte lithium ion battery that is the subject of the present invention may be any non-aqueous electrolyte lithium ion battery that uses the above-described positive electrode material of the present invention, and other constituent requirements should be limited in any way. is not. For example, when the above non-aqueous electrolyte lithium ion battery is distinguished by usage pattern, it can be applied to any usage pattern of a primary battery and a secondary battery. When the non-aqueous electrolyte lithium ion battery is distinguished by its form and structure, it can be applied to any conventionally known form and structure such as a stacked (flat) battery and a wound (cylindrical) battery. It is. Moreover, when viewed in terms of electrical connection form (electrode structure) in the non-aqueous electrolyte lithium ion battery, it is not a bipolar type (internal parallel connection type) battery or a bipolar type (internal series connection type) battery. Is also applicable. In the bipolar battery, a single cell voltage is higher than that of a normal battery, and a battery having excellent capacity and output characteristics can be configured. Since the polymer battery does not cause liquid leakage, it is advantageous in that a non-aqueous battery having no problem of liquid junction and having high reliability and excellent output characteristics can be formed with a simple configuration. In addition, by adopting a laminated (flat) battery structure, long-term reliability can be secured by a sealing technique such as simple thermocompression bonding, which is advantageous in terms of cost and workability.

したがって、以下の説明では、本発明の正極材料を用いてなるバイポーラ型でない非水電解質リチウムイオン二次電池及びバイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池につき図面を用いてごく簡単に説明するが、決してこれらに制限されるべきものではない。すなわち、上述した正極材料以外の構成要件に関しては何ら制限されるべきものではない。   Therefore, in the following description, a non-bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery and a bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery using the positive electrode material of the present invention will be described briefly with reference to the drawings. It should never be limited to these. That is, there are no restrictions on the constituent elements other than the positive electrode material described above.

図3に、バイポーラ型でない扁平型(積層型)の非水電解質リチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。図3に示すリチウムイオン二次電池31では、電池外装材32に高分子−金属を複合したラミネートフィルムを用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、正極集電体33の両面に正極活物質層34が形成された正極板、電解質層35、および負極集電体36の両面(発電要素の最下層および最上層用は片面)に負極活物質層37が形成された負極板を積層した発電要素38を収納し密封した構成を有している。また、上記の各電極板(正極板及び負極板)と導通される正極(端子)リード39および負極(端子)リード40が、各電極板の正極集電体33及び負極集電体36に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられ、上記熱融着部に挟まれて上記の電池外装材32の外部に露出される構造を有している。   FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a flat (stacked) non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery that is not a bipolar type. In the lithium ion secondary battery 31 shown in FIG. 3, a positive electrode current collector is obtained by using a laminate film in which a polymer-metal composite is combined with a battery exterior material 32 and bonding all the peripheral portions thereof by heat fusion. A negative electrode active material layer 37 is formed on both surfaces of the positive electrode plate having the positive electrode active material layer 34 formed on both surfaces of the electrode 33, the electrolyte layer 35, and the negative electrode current collector 36 (one side for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element). In addition, the power generation element 38 in which the negative electrode plates are stacked is housed and sealed. In addition, the positive electrode (terminal) lead 39 and the negative electrode (terminal) lead 40 that are electrically connected to the electrode plates (positive electrode plate and negative electrode plate) are connected to the positive electrode current collector 33 and the negative electrode current collector 36 of each electrode plate. It is attached by sonic welding, resistance welding, or the like, and has a structure that is sandwiched between the heat fusion parts and exposed to the outside of the battery outer packaging material 32.

図4に、バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池(以下、単にバイポーラ電池とも称する)の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。図4に示したように、バイポーラ電池41では、1枚または2枚以上で構成される集電体42の片面に正極活物質層43を設け、もう一方の面に本発明の負極活物質層44を設けたバイポーラ電極45を、電解質層46を挟み隣合うバイポーラ電極45の正極活物質43と負極活物質層44とが対向するようになっている。すなわち、バイポーラ電池41では、集電体42の片方の面上に正極活物質層43を有し、他方の面上に負極活物質層44を有するバイポーラ電極45を、電解質層46を介して複数枚積層した構造の電極積層体(バイポーラ電池本体)47からなるものである。また、こうしたバイポーラ電極45等を複数枚積層した電極積層体47の最上層と最下層の電極45a、45bは、バイポーラ電極構造でなくてもよく、集電体42(または端子板)に必要な片面のみの正極活物質層43または負極活物質層44を配置した構造としてもよい。また、バイポーラ電池41では、上下両端の集電体42にそれぞれ正極および負極リード48、49が接合されている。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a bipolar nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as a bipolar battery). As shown in FIG. 4, in the bipolar battery 41, a positive electrode active material layer 43 is provided on one side of a current collector 42 composed of one or more sheets, and the negative electrode active material layer of the present invention is provided on the other side. The positive electrode active material 43 and the negative electrode active material layer 44 of the bipolar electrode 45 adjacent to each other with the electrolyte layer 46 sandwiched between the bipolar electrode 45 provided with 44 are opposed to each other. That is, in the bipolar battery 41, a plurality of bipolar electrodes 45 having the positive electrode active material layer 43 on one surface of the current collector 42 and the negative electrode active material layer 44 on the other surface are disposed via the electrolyte layer 46. The electrode laminate (bipolar battery main body) 47 has a laminated structure. Further, the uppermost layer and the lowermost layer electrodes 45a and 45b of the electrode laminate 47 in which a plurality of such bipolar electrodes 45 and the like are laminated may not have a bipolar electrode structure, and are necessary for the current collector 42 (or terminal plate). A structure in which the positive electrode active material layer 43 or the negative electrode active material layer 44 only on one side may be arranged. In the bipolar battery 41, positive and negative electrode leads 48 and 49 are joined to current collectors 42 at both upper and lower ends, respectively.

なお、バイポーラ電極45(電極45a、45bを含む)の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、バイポーラ電池41では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、バイポーラ電極45の積層回数を少なくしてもよい。また、本発明のバイポーラ電池41では、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電極積層体47部分を電池外装材(外装パッケージ)50に減圧封入し、電極リード48、49を電池外装材50の外部に取り出した構造とするのがよい。このバイポーラ電池41の基本構成は、複数積層した単電池層(単セル)が直列に接続された構成ともいえるものである。このバイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池は、その電極構造が異なることを除いては、基本的には上述したバイポーラ型でない非水電解質リチウムイオン二次電池と同様であるため、各構成要素につき以下にまとめて説明する。   Note that the number of stacked bipolar electrodes 45 (including the electrodes 45a and 45b) is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar battery 41, the number of lamination of the bipolar electrode 45 may be reduced if a sufficient output can be secured even if the battery is made as thin as possible. Further, in the bipolar battery 41 of the present invention, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the electrode laminate 47 portion is sealed under reduced pressure in a battery exterior material (exterior package) 50, and electrode leads 48, It is preferable that 49 be taken out of the battery exterior material 50. The basic configuration of the bipolar battery 41 can be said to be a configuration in which a plurality of stacked single battery layers (single cells) are connected in series. This bipolar type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery is basically the same as the non-bipolar type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery described above except that its electrode structure is different. The elements are summarized below.

[集電体]
本発明で用いることのできる集電体としては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを利用することができる。例えば、アルミニウム箔、ステンレス(SUS)箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、SUSとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく使える。また、金属表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。複合集電体を用いる場合、正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、SUS、チタンなどの導電性金属を用いることができるが、アルミニウムが特に好ましい。一方、負極集電体の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀、SUSなどの導電性金属を用いることができるが、SUS及びニッケル等が特に好ましい。また、複合集電体においては、正極集電体と負極集電体とは、互いに直接あるいは第三の材料からなる導電性を有する中間層を介して電気的に接続していれば良い。また、正極集電体及び負極集電体には、平板(箔)のほか、ラスプレート、すなわちプレートに切目を入れたものをエキスパンドすることにより網目空間が形成されるプレートにより構成されているものを用いることもできる。
[Current collector]
The current collector that can be used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known current collectors can be used. For example, aluminum foil, stainless steel (SUS) foil, nickel-aluminum clad material, copper-aluminum clad material, SUS-aluminum clad material, or a plated material of a combination of these metals can be preferably used. Further, a current collector in which a metal surface is coated with aluminum may be used. Moreover, you may use the electrical power collector which bonded 2 or more metal foil depending on the case. When the composite current collector is used, as a material for the positive electrode current collector, for example, a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, SUS, or titanium can be used, and aluminum is particularly preferable. On the other hand, as the material of the negative electrode current collector, for example, conductive metals such as copper, nickel, silver, and SUS can be used, and SUS and nickel are particularly preferable. Further, in the composite current collector, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be electrically connected to each other directly or via a conductive intermediate layer made of a third material. In addition to the flat plate (foil), the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are constituted by a lath plate, that is, a plate in which a mesh space is formed by expanding a plate with a cut. Can also be used.

集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は1〜100μm程度である。   Although the thickness of a collector is not specifically limited, Usually, it is about 1-100 micrometers.

[正極活物質層]
ここで、正極活物質層の構成材料としては、本発明の正極材料を用いることを特徴とするものであり、既に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
[Positive electrode active material layer]
Here, the constituent material of the positive electrode active material layer is characterized in that the positive electrode material of the present invention is used, and since it has already been described, the description thereof is omitted here.

正極活物質層の厚さは、特に限定するものではなく、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは1〜500μm程度であり、この範囲であれば本発明でも十分に利用可能であるが、本発明の正極材料の持つ機能を有効に発現するには、特に4〜60μmの範囲とするのが望ましい。   The thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and should be determined in consideration of the purpose of use of the battery (output importance, energy importance, etc.) and ion conductivity. The thickness of a general positive electrode active material layer is about 1 to 500 μm, and if it is within this range, it can be sufficiently used in the present invention, but in order to effectively express the function of the positive electrode material of the present invention, In particular, the range of 4 to 60 μm is desirable.

[負極活物質層]
負極活物質層に関しては、負極材料活物質を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子ゲルないし固体電解質(ホストポリマー、電解液など)などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に本発明の「非水電解質リチウムイオン電池用正極材料」の項で記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer includes a negative electrode material active material. In addition to this, conductive aids to enhance electronic conductivity, binders, electrolyte supporting salts (lithium salts) to enhance ionic conductivity, polymer gels or solid electrolytes (host polymers, electrolytes, etc.), etc. Can be. Except for the type of the negative electrode active material, the content is basically the same as that described in the section “Positive electrode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery” of the present invention, and thus the description thereof is omitted here.

負極材料活物質としては、従来公知の溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、アモルファスカーボン、コークスおよびメソフェーズピッチ系炭素繊維、グラファイト、非晶質炭素であるハードカーボンなどの炭素材料から選ばれてなる少なくとも1種を主材料とする負極活物質を用いることが望ましいが、特に限定されない。この他にも金属酸化物(特に遷移金属酸化物、具体的にはチタン酸化物)、金属(特に遷移金属、具体的にはチタン)とリチウムとの複合酸化物などを用いることもできる。   As the negative electrode material active material, a negative electrode active material that is also used in a conventionally known solution-type lithium ion battery can be used. Specifically, a negative electrode mainly composed of at least one selected from carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, coke and mesophase pitch carbon fiber, graphite, and hard carbon which is amorphous carbon. Although it is desirable to use an active material, it is not particularly limited. In addition, a metal oxide (particularly a transition metal oxide, specifically titanium oxide), a composite oxide of a metal (particularly a transition metal, specifically titanium) and lithium, or the like can also be used.

[非水電解質層]
本発明では、その使用目的に応じて、(a)電解液を染み込ませたセパレータ、(b)高分子ゲル電解質、(c)高分子固体電解質のいずれにも適用し得るものである。
[Nonaqueous electrolyte layer]
The present invention can be applied to any of (a) a separator impregnated with an electrolytic solution, (b) a polymer gel electrolyte, and (c) a polymer solid electrolyte depending on the purpose of use.

(a)電解液を染み込ませたセパレータ
セパレータに染み込ませることのできる電解液としては、既に説明した本発明の「非水電解質リチウムイオン電池用正極材料」の項の高分子ゲル電解質に含まれる電解液(電解質塩および可塑剤)と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略するが、電解液の好適な1例を示せば、電解質として、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBOB、LiCFSOおよびLi(CFSOの少なくとも1種類を用い、溶媒として、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソランおよびγ−ブチルラクトンよりなるエーテル類から少なくとも1種類を用い、前記電解質を前記溶媒に溶解させることにより、電解質の濃度が0.5〜2モル/リットルに調整されているものであるが、本発明はこれらに何ら制限されるべきものではない。
(A) Separator soaked with electrolyte solution As an electrolyte solution that can be soaked into the separator, the electrolyte contained in the polymer gel electrolyte of the above-described "positive electrode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery" of the present invention Since the same liquid (electrolyte salt and plasticizer) can be used, description thereof is omitted here. However, if a suitable example of the electrolytic solution is shown, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 can be used as the electrolyte. , LiBOB, LiCF 3 SO 3 and Li (CF 3 SO 2 ) 2 , and the solvent is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1, 2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran The concentration of the electrolyte is adjusted to 0.5 to 2 mol / liter by dissolving at least one of ethers composed of 1,3-dioxolane and γ-butyllactone and dissolving the electrolyte in the solvent. However, the present invention should not be limited to these.

上記セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができるものであり、例えば、上記電解液を吸収保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)、不織布セパレータなどを用いることができる。有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つ上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータは、電解質(電解液)との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有するものである。   The separator is not particularly limited, and a conventionally known separator can be used. For example, a porous sheet made of a polymer that absorbs and holds the electrolytic solution (for example, a polyolefin microporous material). Separator, etc.), a nonwoven fabric separator, etc. can be used. The polyolefin microporous separator having the property of being chemically stable to an organic solvent has an excellent effect that the reactivity with the electrolyte (electrolytic solution) can be kept low.

上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータなどの多孔性シートの材質としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミドなどが挙げられる。   Examples of the material for the porous sheet such as the polyolefin-based microporous separator include a laminate having a three-layer structure of polyethylene (PE), polypropylene (PP), PP / PE / PP, and polyimide.

不織布セパレータの材質としては、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができ、使用目的(電解質層に要求される機械強度など)に応じて、単独または混合して用いる。   As the material of the nonwoven fabric separator, for example, conventionally known materials such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene and other polyolefins, polyimide, and aramid can be used, and the purpose of use (machines required for the electrolyte layer) Depending on strength, etc., they are used alone or in combination.

また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性を得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、あまり不織布のかさ密度が大きすぎると、電解質層中の非電解質材料が占める割合が大きくなりすぎ、電解質層におけるイオン伝導度などを損なうおそれがあるためである。   Further, the bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. That is, if the bulk density of the nonwoven fabric is too large, the proportion of the non-electrolyte material in the electrolyte layer becomes too large, which may impair the ionic conductivity in the electrolyte layer.

上記セパレータ(不織布セパレータを含む)の厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、5〜200μmであることが望ましい。セパレータの厚さが、かかる範囲にあることで、保持性、抵抗が増大するのを抑制することができる。また、セパレータに微粒が食い込むことによって発生する短絡の防止と、高出力のために電極間を狭くすることが望ましいという理由から、厚さ方向の機械的強度と高出力性の確保という効果がある。また電池を複数接続する場合には、電極面積が増大することから、電池の信頼性を高めるために上記範囲のなかでも厚形のセパレータを用いることが望ましい。   The thickness of the separator (including the non-woven separator) cannot be unambiguously defined because it varies depending on the usage, but it can be used for motor-driven secondary batteries such as electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). In use, it is desirable to be 5 to 200 μm. When the thickness of the separator is within such a range, it is possible to suppress increase in retention and resistance. In addition, there is an effect of securing mechanical strength in the thickness direction and ensuring high output performance because it is desirable to prevent a short circuit caused by fine particles entering the separator and to narrow the space between the electrodes for high output. . In addition, when a plurality of batteries are connected, the electrode area increases, so that it is desirable to use a thick separator in the above range in order to increase the reliability of the battery.

上記セパレータ(ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)の微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。セパレータの微細孔の平均径が、上記範囲にあることで熱によってセパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きるという理由から、異常時信頼性が上がり、その結果として耐熱性が向上するという効果がある。すなわち、過充電で電池温度が上昇していったとき(異常時)に、セパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きることで、電池(電極)の正極(+)から負極(−)側にLiイオンが通れなくなり、それ以上は充電できなくなる。そのため過充電できなくなり、過充電が解消する。その結果、電池の耐熱性(安全性)が向上するほか、ガスがでて電池外装材の熱融着部(シール部)が開くのを防止できる。ここでセパレータの微細孔の平均径は、セパレータを走査電子顕微鏡等で観察し、その写真をイメージアナライザ等で統計的に処理した平均径として算出される。   It is desirable that the fine pore diameter of the separator (polyolefin-based microporous separator or the like) is 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm). Due to the fact that the average diameter of the micropores in the separator is within the above range, the “shutdown phenomenon” that the separator melts due to heat and the micropores close quickly occurs, resulting in higher reliability during abnormalities, resulting in heat resistance. Has the effect of improving. In other words, when the battery temperature rises due to overcharging (in an abnormal state), the “shutdown phenomenon” that the separator melts and closes the micropores occurs quickly, so that the positive electrode (+) of the battery (electrode) Li ions cannot pass through to the negative electrode (−) side, and no further charge is possible. As a result, overcharging cannot be performed and overcharging is eliminated. As a result, the heat resistance (safety) of the battery is improved, and it is possible to prevent gas from being released and the heat fusion part (seal part) of the battery exterior material from being opened. Here, the average diameter of the micropores of the separator is calculated as an average diameter obtained by observing the separator with a scanning electron microscope or the like and statistically processing the photograph with an image analyzer or the like.

上記セパレータ(ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)の空孔率は20〜50%であることが望ましい。セパレータの空孔率が、上記範囲にあることで電解質(電解液)の抵抗による出力低下の防止と、微粒がセパレータの空孔(微細孔)を貫くことによる短絡の防止という理由から出力と信頼性の両方を確保するという効果がある。ここでセパレータの空孔率とは、原材料レジンの密度と最終製品のセパレータの密度から体積比として求められる値である。   The porosity of the separator (such as a polyolefin microporous separator) is desirably 20 to 50%. The separator's porosity is within the above range, preventing output from being reduced due to the resistance of the electrolyte (electrolyte), and preventing the short circuit caused by fine particles penetrating the separator's pores (micropores). It has the effect of securing both sexes. Here, the porosity of the separator is a value obtained as a volume ratio from the density of the raw material resin and the density of the separator of the final product.

また不織布セパレータの空孔率は50〜90%であることが好ましい。空孔率が50%未満では、電解質の保持性が悪化し、90%超では強度が不足する。   The porosity of the nonwoven fabric separator is preferably 50 to 90%. If the porosity is less than 50%, the electrolyte retention deteriorates, and if it exceeds 90%, the strength is insufficient.

上記セパレータへの電解液の含浸量は、セパレータの保液能力範囲まで含浸させればよいが、当該保液能力範囲を超えて含浸させてもよい。これは、電解質シール部に樹脂を注入して電解質層からの電解液の染み出しを防止できるため、該電解質層に保液できる範囲であれば含浸可能である。該電解液は、真空注液法などにより注液した後、完全にシールすることができるなど、従来公知の方法でセパレータに電解液を含浸させることができる。   The amount of the electrolytic solution impregnated in the separator may be impregnated to the range of the liquid retention capacity of the separator, but may be impregnated beyond the liquid retention capacity range. This can prevent impregnation of the electrolyte from the electrolyte layer by injecting a resin into the electrolyte seal portion, and therefore can be impregnated as long as the electrolyte layer can be retained. The electrolyte can be impregnated in the separator by a conventionally known method, for example, the electrolyte can be completely sealed after being injected by a vacuum injection method or the like.

(b)高分子ゲル電解質及び(c)高分子固体電解質
高分子ゲル電解質および高分子固体電解質としては、既に説明した本発明の「非水電解質リチウムイオン電池用正極材料」の項の高分子ゲル電解質および高分子固体電解質と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(B) Polymer gel electrolyte and (c) Polymer solid electrolyte As the polymer gel electrolyte and polymer solid electrolyte, the polymer gel described in the section “Positive electrode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery” of the present invention described above is used. Since the same electrolyte and polymer solid electrolyte can be used, description thereof is omitted here.

なお、上記(a)〜(c)の電解質層は、1つの電池の中で併用してもよい。   The electrolyte layers (a) to (c) may be used in one battery.

また、高分子電解質は、高分子ゲル電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。   In addition, the polymer electrolyte may be included in the polymer gel electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, but the same polymer electrolyte may be used, or different polymer electrolytes may be used depending on the layer. Good.

ところで、現在好ましく使用される高分子ゲル電解質用のホストポリマーは、PEO、PPOのようなポリエーテル系高分子である。このため、高温条件下における正極側での耐酸化性が弱い。従って、酸化還元電位の高い正極材料を使用する場合には、負極(活物質層)の容量が、高分子ゲル電解質層を介して対向する正極(活物質層)の容量より少ないことが好ましい。負極(活物質層)の容量が対向する正極(活物質層)の容量より少ないと、充電末期に正極電位が上がり過ぎることを防止できる。なお、正極(活物質層)および負極(活物質層)の容量は、正極(活物質層)および負極(活物質層)を製造する際の理論容量として、製造条件から求めることができる。完成品の容量を測定装置で直接測定してもよい。ただし、負極(活物質層)の容量を対向する正極(活物質層)の容量と比べて少ないと、負極電位が下がりすぎて電池の耐久性が損なわれる恐れがあるので充放電電圧に注意する必要がある。例えば、一のセル(単電池層)の平均充電電圧を使用する正極活物質の酸化還元電位に対して適切な値に設定して、耐久性が低下しないように注意する。   By the way, a host polymer for a polymer gel electrolyte that is preferably used at present is a polyether polymer such as PEO and PPO. For this reason, the oxidation resistance on the positive electrode side under high temperature conditions is weak. Therefore, when using a positive electrode material having a high oxidation-reduction potential, the capacity of the negative electrode (active material layer) is preferably smaller than the capacity of the positive electrode (active material layer) opposed via the polymer gel electrolyte layer. When the capacity of the negative electrode (active material layer) is less than the capacity of the opposing positive electrode (active material layer), it is possible to prevent the positive electrode potential from rising excessively at the end of charging. In addition, the capacity | capacitance of a positive electrode (active material layer) and a negative electrode (active material layer) can be calculated | required from manufacturing conditions as theoretical capacity | capacitance at the time of manufacturing a positive electrode (active material layer) and a negative electrode (active material layer). You may measure the capacity | capacitance of a finished product directly with a measuring device. However, if the capacity of the negative electrode (active material layer) is smaller than the capacity of the opposing positive electrode (active material layer), the negative electrode potential will drop too much and the durability of the battery may be impaired. There is a need. For example, care should be taken not to lower the durability by setting the average charge voltage of one cell (single cell layer) to an appropriate value for the oxidation-reduction potential of the positive electrode active material.

電池を構成する電解質層の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトな電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好まく、電解質層の厚さは5〜200μmであることが望ましい。   The thickness of the electrolyte layer constituting the battery is not particularly limited. However, in order to obtain a compact battery, it is preferable to make it as thin as possible within a range in which the function as an electrolyte can be ensured, and the thickness of the electrolyte layer is preferably 5 to 200 μm.

[絶縁層]
絶縁層は、主にバイポーラ型電池の場合に用いられる。この絶縁層は、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こるのを防止する目的で、各電極の周囲に形成されてなるものである。本発明では、必要に応じて、電極の周囲に絶縁層を設けてもよい。これは、車両駆動用ないし補助用電源として利用するような場合には、電解液による短絡(液落)を完全に防止する必要がある。さらに、電池への振動や衝撃が長期にわたり負荷される。そのため、電池寿命の長期化の観点からは、絶縁層を設置することがより長期間の信頼性、安全性を確保する上で望ましく、高品質の大容量電源を提供できる点で望ましいためである。
[Insulation layer]
The insulating layer is mainly used in the case of a bipolar battery. This insulating layer is formed around each electrode for the purpose of preventing adjacent collectors in the battery from contacting each other and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. It is. In this invention, you may provide an insulating layer around an electrode as needed. When this is used as a vehicle driving or auxiliary power source, it is necessary to completely prevent a short circuit (liquid drop) due to the electrolytic solution. Furthermore, vibrations and impacts on the battery are loaded for a long time. Therefore, from the viewpoint of prolonging battery life, it is desirable to install an insulating layer in order to ensure longer-term reliability and safety, and to provide a high-quality, large-capacity power supply. .

該絶縁層としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよく、例えば、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどが使用できるが、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点からは、エポキシ樹脂が好ましい。   As the insulating layer, any insulating layer may be used as long as it has insulating properties, sealing performance against falling off of the solid electrolyte, sealing performance against moisture permeation from the outside (sealing performance), heat resistance under battery operating temperature, etc. Epoxy resin, rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide and the like can be used, but epoxy resin is preferable from the viewpoint of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy and the like.

[正極および負極端子板]
正極および負極端子板は、必要に応じて使用すればよい。例えば、バイポーラ型のリチウムイオン電池の場合では、積層(ないし巻回)構造によっては、最外部の集電体から電極端子を直接取り出しても良く、この場合には正極および負極端子板は用いなくとも良い(図4参照のこと)。
[Positive electrode and negative electrode terminal plate]
The positive electrode and the negative electrode terminal plate may be used as necessary. For example, in the case of a bipolar lithium ion battery, depending on the laminated (or wound) structure, the electrode terminal may be directly taken out from the outermost current collector. In this case, the positive electrode and the negative electrode terminal plate are not used. It is also good (see FIG. 4).

正極および負極端子板を用いる場合には、端子としての機能を有するほか、薄型化の観点からは極力薄い方がよいが、積層されてなる電極、電解質および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常0.1〜2mm程度が望ましいといえる。   When using positive and negative terminal plates, in addition to having a function as a terminal, it is better to be as thin as possible from the viewpoint of thinning, but the laminated electrode, electrolyte and current collector all have mechanical strength. Since it is weak, it is desirable to have strength to sandwich and support these from both sides. Furthermore, it can be said that the thickness of the positive electrode and the negative electrode terminal plate is usually preferably about 0.1 to 2 mm from the viewpoint of suppressing the internal resistance at the terminal portion.

正極および負極端子板の材質は、従来公知のリチウムイオン電池で用いられる材質を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。   As materials for the positive electrode and the negative electrode terminal plate, materials used in a conventionally known lithium ion battery can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. Aluminum is preferably used from the viewpoints of corrosion resistance, ease of production, economy, and the like.

正極端子板と負極端子板との材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極端子板は、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。   The material of the positive electrode terminal plate and the negative electrode terminal plate may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode terminal plate may be a laminate of different materials.

[正極および負極リード]
正極および負極リードに関しては、バイポーラ型に限らず、バイポーラ型ではない従来公知のリチウムイオン電池で用いられるリードと同様のものを用いることができる。なお、電池外装材(電池ケース)から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆しておくのが好ましい。
[Positive electrode and negative electrode lead]
Regarding the positive electrode and the negative electrode lead, not only the bipolar type but also the same type of lead used in a conventionally known lithium ion battery that is not bipolar type can be used. In addition, the part taken out from the battery exterior material (battery case) does not affect the product (for example, automobile parts, especially electronic devices, etc.) by contacting with peripheral devices or wiring and leaking electricity. It is preferable to coat with a heat-resistant insulating heat-shrinkable tube or the like.

[電池外装材(電池ケース)]
バイポーラ型に限らず、リチウムイオン電池では、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電池本体である電池積層体ないし電池巻回体全体を電池外装材ないし電池ケースに収容するのが望ましい。軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)の両面をポリプロピレンフィルム等の絶縁体(好ましく耐熱性の絶縁体)で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなど、従来公知の電池外装材を用いて、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、電池積層体を収納し密封した構成とするのが好ましい。この場合、上記正極および負極リードは、上記熱融着部に挟まれて上記電池外装材の外部に露出される構造とすればよい。また熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルムなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。高分子−金属複合ラミネートフィルムとしては、特に制限されるべきものではなく、高分子フィルム間に金属フィルムを配置し全体を積層一体化してなる従来公知のものを使用することができる。具体例としては、例えば、高分子フィルムからなる外装保護層(ラミネート最外層)、金属フィルム層、高分子フィルムからなる熱融着層(ラミネート最内層)のように配置し全体を積層一体化してなるものが挙げられる。詳しくは、外装材に用いられる高分子−金属複合ラミネートフィルムは、上記金属フィルムの両面に、高分子フィルムとして、まず耐熱絶縁樹脂フィルムを形成し、少なくとも片面側の耐熱絶縁樹脂フィルム上に熱融着絶縁性フィルムが積層されたものである。かかるラミネートフィルムは、適当な方法にて熱融着させることにより、熱融着絶縁性フィルム部分が融着して接合し熱融着部が形成される。上記金属フィルムとしては、アルミニウムフィルム等が例示できる。また、上記絶縁性樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等が例示できる。ただし、本発明の外装材は、これらに制限されるべきものではない。こうしたラミネートフィルムでは、超音波溶着等により熱融着絶縁性フィルムを利用して1対ないし1枚(袋状)のラミネートフィルムの熱融着による接合を、容易かつ確実に行うことができる。なお、電池の長期信頼性を最大限高めるためには、ラミネートシートの構成要素である金属フィルム同士を直接接合してもよい。金属フィルム間にある熱融着性樹脂を除去もしくは破壊して金属フィルム同士を接合するには超音波溶着を用いることができる。
[Battery exterior material (battery case)]
Lithium-ion batteries, not limited to bipolar type, contain the entire battery stack or battery winding body, which is the battery body, in a battery case or battery case in order to prevent external impact and environmental degradation during use. It is desirable to do. From the viewpoint of weight reduction, a polymer-metal composite laminate film in which both surfaces of metals (including alloys) such as aluminum, stainless steel, nickel, and copper are covered with an insulator (preferably a heat-resistant insulator) such as a polypropylene film. It is preferable that the battery stack is housed and sealed by joining a part or all of the peripheral part thereof by heat fusion using a conventionally known battery exterior material. In this case, the positive electrode and the negative electrode lead may be structured to be sandwiched between the heat-sealed portions and exposed to the outside of the battery exterior material. In addition, it is preferable to use a polymer-metal composite laminate film having excellent thermal conductivity because heat can be efficiently transmitted from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be quickly heated to the battery operating temperature. The polymer-metal composite laminate film is not particularly limited, and a conventionally known film in which a metal film is disposed between polymer films and the whole is laminated and integrated can be used. As specific examples, for example, an outer protective layer made of a polymer film (laminate outermost layer), a metal film layer, a heat-sealing layer made of a polymer film (laminate innermost layer), and the whole is laminated and integrated. The thing which becomes. Specifically, in the polymer-metal composite laminate film used for the exterior material, a heat-resistant insulating resin film is first formed as a polymer film on both surfaces of the metal film, and heat fusion is performed on at least one heat-resistant insulating resin film. An insulating insulating film is laminated. Such a laminate film is heat-sealed by an appropriate method, whereby the heat-welding insulating film portion is fused and joined to form a heat-sealing portion. An example of the metal film is an aluminum film. Moreover, as said insulating resin film, a polyethylene tetraphthalate film (heat-resistant insulating film), a nylon film (heat-resistant insulating film), a polyethylene film (heat-bonding insulating film), a polypropylene film (heat-bonding insulating film) ) Etc. can be illustrated. However, the exterior material of the present invention should not be limited to these. In such a laminate film, it is possible to easily and surely join one to one (bag-like) laminate films by heat fusion using a heat fusion insulating film by ultrasonic welding or the like. In order to maximize the long-term reliability of the battery, metal films that are constituent elements of the laminate sheet may be directly joined. Ultrasonic welding can be used to join the metal films by removing or destroying the heat-fusible resin between the metal films.

次に、本発明の非水電解質リチウムイオン二次電池の用途としては、例えば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)や燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、高エネルギー密度、高出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。この場合には、本発明の非水電解質リチウムイオン電池を複数個接続して構成した組電池とすることが望ましい。すなわち、本発明では、上記非水電解質リチウムイオン二次を複数個、並列接続または直列接続または並列−直列接続または直列−並列接続の少なくとも一つを用いて組電池(車両用サブモジュール)とすることができる。これにより、種々の車両用ごとの容量・電圧の要望を基本の電池の組み合わせで対応が可能になる。その結果、必要エネルギー、出力の設計選択性を容易にすることが可能になる。そのため種々の車両用ごとに異なる電池を設計、生産する必要がなく、基本となる電池の大量生産が可能となり、量産化によるコスト削減が可能となる。以下に、当該組電池(車両用サブモジュール)の代表的な実施形態につき、図面を用いて簡単に説明する。   Next, as a use of the non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery of the present invention, for example, as a large-capacity power source for an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, etc. It can be suitably used for a vehicle driving power source and an auxiliary power source that require energy density and high output density. In this case, it is desirable that the assembled battery is constructed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte lithium ion batteries of the present invention. That is, in the present invention, an assembled battery (vehicle sub-module) is formed using at least one of the plurality of nonaqueous electrolyte lithium ion secondary devices in parallel connection, series connection, parallel-series connection, or series-parallel connection. be able to. This makes it possible to meet the demands for capacity and voltage for various types of vehicles by combining basic batteries. As a result, it becomes possible to facilitate the design selectivity of required energy and output. For this reason, it is not necessary to design and produce different batteries for various vehicles, and it becomes possible to mass-produce basic batteries and to reduce costs by mass production. Hereinafter, a representative embodiment of the assembled battery (vehicle submodule) will be briefly described with reference to the drawings.

図5に本発明のバイポーラ電池(24V、50mAh)を2直20並に接続した組電池(42V1Ah)の模式図を示す。並列部分のタブは銅のバスバー56、58で接続し、直列部分はタブ48、49同士を振動溶着して接続した。直列部分の端部を端子62、64に接続して、正負の端子を構成している。電池の両側には、バイポーラ電池41の各層の電圧を検知する検知タブ60を取り出し、それらの検知線53を組電池51の前部に取り出している。詳しくは、図5に示す組電池51を形成するには、バイポーラ電池41を5枚並列にバスバー56で接続し、5枚並列にしたバイポーラ電池41をさらに電極タブ同士を接続して2枚直列にし、これらを4層積層して並列にバスバー58で接続して金属製の組電池ケース55に収納する。このように、バイポーラ電池41を任意の個数直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる組電池51を提供することができる。該組電池51には、正極端子62、負極端子64が金属製の組電池ケース55の側面前部に形成されており、電池を直並列に接続後、例えば、各バスバー56と各正極端子62、負極端子64とが端子リード59で接続されている。また、該組電池51には、電池電圧(各単電池層、更にはバイポーラ電池の端子間電圧)を監視するために検知タブ端子54が金属製の組電池ケース55の正極端子62及び負極端子64が設けられている側面前部に設置されている。そして、各バイポーラ電池41の電圧検知タブ60が全て検知線53を介して検知タブ端子54に接続されている。また、組電池ケース55の底部には、外部弾性体52が取り付けられており、組電池51を複数積層して複合組電池を形成するような場合に、組電池51間距離を保ち、防振性、耐衝撃性、絶縁性、放熱性などを向上することができる。   FIG. 5 shows a schematic diagram of an assembled battery (42V1Ah) in which the bipolar battery (24V, 50 mAh) of the present invention is connected in two lines and 20 lines. The tabs in the parallel part were connected by copper bus bars 56 and 58, and the serial part was connected by vibration welding the tabs 48 and 49 together. The ends of the series part are connected to the terminals 62 and 64 to constitute positive and negative terminals. On both sides of the battery, detection tabs 60 for detecting the voltage of each layer of the bipolar battery 41 are taken out, and their detection lines 53 are taken out to the front part of the assembled battery 51. Specifically, in order to form the assembled battery 51 shown in FIG. 5, five bipolar batteries 41 are connected in parallel by a bus bar 56, and two bipolar batteries 41 connected in parallel are connected to each other by electrode tabs in series. These are stacked in four layers and connected in parallel by a bus bar 58 and housed in a metal assembled battery case 55. In this way, by connecting an arbitrary number of bipolar batteries 41 in series and parallel, an assembled battery 51 that can handle a desired current, voltage, and capacity can be provided. In the assembled battery 51, a positive electrode terminal 62 and a negative electrode terminal 64 are formed at the front side of the metal assembled battery case 55. After connecting the batteries in series and parallel, for example, each bus bar 56 and each positive electrode terminal 62. The negative terminal 64 is connected to the terminal lead 59. Further, the assembled battery 51 includes a positive electrode terminal 62 and a negative electrode terminal of a metal assembled battery case 55 for detecting the battery voltage (each cell layer, and further the voltage between terminals of the bipolar battery). 64 is installed at the front of the side surface. All the voltage detection tabs 60 of each bipolar battery 41 are connected to the detection tab terminal 54 via the detection line 53. In addition, an external elastic body 52 is attached to the bottom of the assembled battery case 55, and when a plurality of assembled batteries 51 are stacked to form a composite assembled battery, the distance between the assembled batteries 51 is maintained to prevent vibration. , Impact resistance, insulation, heat dissipation, etc. can be improved.

また、この組電池51には、使用用途に応じて、上記検知タブ端子54以外にも各種計測機器や制御機器類を設けてもよい。さらにバイポーラ電池1の電極タブ(48、49)同士や検知タブ60と検知線53とを連結するためには、超音波溶接、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接により、または、リベットのようなバスバー56、58を用いて、またはカシメの手法を用いて、連結するようにしてもよい。さらにバスバー56、58と端子リード59等とを連結するためにも、超音波溶接、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。   In addition to the detection tab terminal 54, the assembled battery 51 may be provided with various measuring devices and control devices depending on the usage. Furthermore, in order to connect the electrode tabs (48, 49) of the bipolar battery 1 or the detection tab 60 and the detection line 53, ultrasonic welding, heat welding, laser welding, electron beam welding, or a rivet is used. You may make it connect using the bus-bars 56 and 58, or using the crimping method. Furthermore, in order to connect the bus bars 56, 58 and the terminal leads 59, etc., ultrasonic welding, heat welding, laser welding, or electron beam welding may be used.

上記外部弾性体52にも、本発明の電池で用いた樹脂群と同様の材料を用いることができるが、これらに制限されるものではない。   The external elastic body 52 may be made of the same material as that of the resin group used in the battery of the present invention, but is not limited thereto.

また、本発明の組電池では、本発明のバイポーラ型の非水電解質リチウムイオン電池(以下、単にバイポーラ電池ともいう)と、該バイポーラ電池と正負極電極材料を同一とし該バイポーラ電池の構成単位数を直列することにより電圧を同一にした本発明の非水電解質リチウムイオン二次電池(以下、単にバイポーラ型でない電池ともいう)と、を並列に接続したものであってもよい。すなわち、組電池を形成する電池は、本発明のバイポーラ電池とバイポーラ型ではない電池(但し、全ての電池が必ずしも本発明の電池でなくともよい)とを混在させても良い。これにより、出力重視のバイポーラ電池と、エネルギー重視のバイポーラ型でない電池の組み合わせでお互いの弱点を補う組電池ができ、組電池の重量・サイズを小さくすることができる。それぞれのバイポーラ電池とバイポーラ型でない電池をどの程度の割合で混在させるかは、組電池として要求される安全性能、出力性能に応じて決める。   In the assembled battery of the present invention, the bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion battery (hereinafter also simply referred to as a bipolar battery) of the present invention has the same positive and negative electrode material as the bipolar battery, and the number of structural units of the bipolar battery. A non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter also referred to simply as a non-bipolar battery) having the same voltage by serially connecting them in parallel may be used. That is, the battery forming the assembled battery may be a mixture of a bipolar battery of the present invention and a battery that is not a bipolar type (however, not all batteries need to be batteries of the present invention). As a result, an assembled battery that compensates for each other's weaknesses by combining a bipolar battery that focuses on output and a non-bipolar battery that focuses on energy can be achieved, and the weight and size of the assembled battery can be reduced. The proportion of each bipolar battery and non-bipolar battery to be mixed is determined according to the safety performance and output performance required for the assembled battery.

また、図6にバイポーラ電池A(42V、50mAh)とバイポーラ型でない電池B(4.2V、1Ah)10直(42V)を並列に連結した組電池を示す。バイポーラ型でない電池Bとバイポーラ電池Aは電圧が等しくなり、その部分で並列接続を形成している。この組電池51’は、出力の分担をバイポーラ電池Aが有し、エネルギーの分担をバイポーラ型でない電池Bが有する構造である。これは、出力とエネルギーを両立することが困難な組電池において、非常に有効な手段である。この組電池51’でも、並列部分及び図の横方向に隣り合うバイポーラ型でない電池B間を直列接続する部分のタブは銅のバスバー56で接続し、図の縦方向に隣り合う一般電池B間を直列接続する部分はタブ39、40同士を振動溶着して接続した。バイポーラ型でない電池Bとバイポーラ電池Aを並列接続している部分の端部を端子62、64に接続して、正負の端子を構成している。バイポーラ電池Aの両側には、バイポーラ電池Aの各層の電圧を検知する検知タブ60を取り出し、それらの検知線(図示せず)を組電池51’の前部に取り出している以外は、図5の組電池51と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付した。詳しくは、図6に示す組電池51’を形成するには、バイポーラ型でない電池B10枚を端から順番にバスバー56および振動溶着して直列に接続した。さらに、バイポーラ電池Aと直列接続された両端のバイポーラ型でない電池Bとをそれぞれバスバー56で並列に接続して金属製の組電池ケース55に収納する。このように、バイポーラ電池Aを任意の個数直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる組電池51’を提供することができる。該組電池50’にも、正極端子62、負極端子64が金属製の組電池ケース55の側面前部に形成されており、電池A、Bを直並列に接続後、例えば、各バスバー56と各正極端子62、負極端子64とが端子リード59で接続されている。また、該組電池51’には、電池電圧(バイポーラ電池Aの各単電池層、更にはバイポーラ電池A及びバイポーラ型でない電池Bの端子間電圧)を監視するために検知タブ端子54が金属製の組電池ケース55の正極端子62及び負極端子64が設けられている側面前部に設置されている。そして、各バイポーラ電池A(更にはバイポーラ型でない電池B)の検知タブ60が全て検知線(図示せず)を介して検知タブ端子54に接続されている。また、組電池ケース55の低部には、外部弾性体52が取り付けられており、組電池51’を複数積層して複合組電池を形成するような場合に、組電池51’間距離を保ち、防振性、耐衝撃性、絶縁性、放熱性などを向上することができる。   FIG. 6 shows an assembled battery in which a bipolar battery A (42 V, 50 mAh) and a non-bipolar battery B (4.2 V, 1 Ah) 10 series (42 V) are connected in parallel. The non-bipolar battery B and the bipolar battery A have the same voltage and form a parallel connection at that portion. The assembled battery 51 ′ has a structure in which the bipolar battery A has an output sharing and the non-bipolar battery B has an energy sharing. This is a very effective means in an assembled battery in which it is difficult to achieve both output and energy. In this assembled battery 51 ′, the tabs of the parallel portion and the portion that is connected in series between the non-bipolar type batteries B adjacent in the horizontal direction in the figure are connected by the copper bus bar 56, and between the general batteries B adjacent in the vertical direction in the figure. The portions connected in series were connected by vibration welding the tabs 39 and 40 together. The ends of the portion where the non-bipolar battery B and the bipolar battery A are connected in parallel are connected to the terminals 62 and 64 to constitute positive and negative terminals. 5 except that the detection tab 60 for detecting the voltage of each layer of the bipolar battery A is taken out on both sides of the bipolar battery A, and the detection lines (not shown) are taken out at the front part of the assembled battery 51 ′. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals. Specifically, in order to form the assembled battery 51 ′ shown in FIG. 6, 10 non-bipolar type batteries B were sequentially welded in series from the end and connected in series. Further, the bipolar battery A and the non-bipolar battery B at both ends connected in series are connected in parallel by the bus bar 56 and accommodated in a metal assembled battery case 55. In this way, by connecting an arbitrary number of bipolar batteries A in series and parallel, an assembled battery 51 ′ that can handle a desired current, voltage, and capacity can be provided. The assembled battery 50 ′ also has a positive electrode terminal 62 and a negative electrode terminal 64 formed on the front side of the metal assembled battery case 55. After connecting the batteries A and B in series and parallel, for example, Each positive terminal 62 and negative terminal 64 are connected by a terminal lead 59. Further, the assembled battery 51 'has a detection tab terminal 54 made of metal for monitoring battery voltage (voltage of each single battery layer of the bipolar battery A, and voltage between terminals of the bipolar battery A and the non-bipolar battery B). The assembled battery case 55 is installed at the front side of the side surface where the positive electrode terminal 62 and the negative electrode terminal 64 are provided. And all the detection tabs 60 of each bipolar battery A (and non-bipolar type battery B) are connected to the detection tab terminal 54 via a detection line (not shown). In addition, an external elastic body 52 is attached to the lower part of the assembled battery case 55, and when a composite assembled battery is formed by stacking a plurality of assembled batteries 51 ′, the distance between the assembled batteries 51 ′ is maintained. In addition, vibration resistance, impact resistance, insulation, heat dissipation, and the like can be improved.

また本発明の組電池では、更に上記のバイポーラ電池を直並列接続して第1組電池ユニットを形成するとともに、この第1組電池ユニットの端子間電圧と電圧を同一にするバイポーラ電池以外の二次電池が直並列接続されてなる第2組電池ユニットを形成し、この第1組電池ユニットと第2組電池ユニットを並列接続することによって組電池としても良いなど、特に制限されるものではない。   In the assembled battery of the present invention, the above-mentioned bipolar battery is further connected in series and parallel to form a first assembled battery unit, and the voltage between the terminals of the first assembled battery unit is the same as that of the other two batteries other than the bipolar battery. There is no particular limitation such as forming a second assembled battery unit in which the secondary batteries are connected in series and parallel, and connecting the first assembled battery unit and the second assembled battery unit in parallel. .

なお、組電池の他の構成要件に関しては、何ら制限されるべきものではなく、既存のバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池を用いた組電池の構成要件と同様のものが適宜適用することができるものであり、従来公知の組電池用の構成部材および製造技術が利用できるため、ここでの説明は省略する。   The other constituent requirements of the assembled battery are not limited at all, and the same constituent requirements as the assembled battery using the existing non-bipolar lithium ion secondary battery can be applied as appropriate. However, since the conventionally known constituent members and manufacturing techniques for assembled batteries can be used, the description thereof is omitted here.

次に、上記の組電池(車両用サブモジュール)を少なくとも2以上直列、並列、または直列と並列の複合接続した複合組電池(車両用組電池)とすることで、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに組電池を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。すなわち、本発明の複合組電池は、組電池(本発明のバイポーラ電池ないしバイポーラ型でない電池だけで構成したもの、本発明のバイポーラ電池とバイポーラ型でない電池とで構成したものなど)を少なくとも2以上直列、並列、または直列と並列の複合接続したことを特徴とするものであり、基準の組電池を製造し、それを組み合わせて複合組電池とすることで、組電池の仕様をチューニングできる。これにより、仕様の異なる沢山の組電池種を製造しなくてよいため、複合組電池コストを減少することができる。   Next, at least two or more of the above-mentioned assembled batteries (vehicle submodules) are combined in series, parallel, or in series and parallel to form a combined battery (vehicle assembled battery). It is possible to meet the demand for output relatively inexpensively without producing a new assembled battery. That is, the composite assembled battery of the present invention comprises at least two or more assembled batteries (such as those composed only of the bipolar battery or non-bipolar battery of the present invention, or composed of the bipolar battery of the present invention and a non-bipolar battery). It is characterized in that it is connected in series, in parallel, or in series and parallel, and the specification of the assembled battery can be tuned by manufacturing a standard assembled battery and combining it into a composite assembled battery. Thereby, since it is not necessary to manufacture many assembled battery types with different specifications, the composite assembled battery cost can be reduced.

複合組電池としては、例えば、図5に記載のバイポーラ電池を用いた組電池(42V、1Ah)6並に接続した複合組電池(42V、6Ah)の模式図が図7である。複合組電池を構成する各組電池は連結版と固定ねじにより一体化し、組電池の間に弾性体を設置して防振構造を形成している。また、組電池のタブは板状のバスバーで連結している。すなわち、図7に示したように、上記の組電池51を6組並列に接続して複合組電池70とするには、各組電池ケース55の蓋体に設けられた組電池51のタブ(正極端子62および負極端子64)を、板状のバスバーである外部正極端子部、外部負極端子部を有する組電池正極端子連結板72、組電池負極端子連結板74を用いてそれぞれ電気的に接続する。また、各組電池ケース55の両側面に設けられた各ネジ孔部(図示せず)に、該固定ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板76を固定ネジ77で固定し、各組電池51同士を連結する。また、各組電池51の正極端子62および負極端子64は、それぞれ正極および負極絶縁カバーにより保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。また、組電池51の間、詳しくは組電池ケース55の底部に外部弾性体52を設置して防振構造を形成している。   As a composite assembled battery, for example, FIG. 7 is a schematic diagram of a composite assembled battery (42V, 6Ah) connected in parallel with an assembled battery (42V, 1Ah) 6 using the bipolar battery shown in FIG. Each assembled battery constituting the composite assembled battery is integrated by a connecting plate and a fixing screw, and an anti-vibration structure is formed by installing an elastic body between the assembled batteries. The tabs of the assembled battery are connected by a plate-like bus bar. That is, as shown in FIG. 7, in order to connect the six assembled batteries 51 in parallel to form the composite assembled battery 70, the tabs of the assembled batteries 51 provided on the lid of each assembled battery case 55 ( The positive electrode terminal 62 and the negative electrode terminal 64) are electrically connected using an external positive electrode terminal portion that is a plate-shaped bus bar, an assembled battery positive electrode terminal connecting plate 72 having an external negative electrode terminal portion, and an assembled battery negative electrode terminal connecting plate 74, respectively. To do. Further, a connecting plate 76 having an opening corresponding to the fixing screw hole is fixed to each screw hole (not shown) provided on both side surfaces of each assembled battery case 55 with a fixing screw 77, and The batteries 51 are connected to each other. Moreover, the positive electrode terminal 62 and the negative electrode terminal 64 of each assembled battery 51 are protected by a positive electrode and a negative electrode insulating cover, respectively, and are identified by color-coding into appropriate colors, for example, red and blue. Further, an anti-vibration structure is formed by installing an external elastic body 52 between the assembled batteries 51, specifically, at the bottom of the assembled battery case 55.

また、上記複合組電池では、これを構成する複数の組電池をそれぞれ脱着可能に接続しておくのが望ましい。このように、組電池を複数直並列接続されてなる複合組電池では、一部の電池、組電池が故障しても、その故障部分を交換するだけで修理が可能となるためである。   Moreover, in the said composite assembled battery, it is desirable to connect the some assembled battery which comprises this so that attachment or detachment is possible respectively. As described above, in the composite assembled battery in which a plurality of assembled batteries are connected in series and parallel, even if some of the batteries and the assembled battery fail, the repair can be performed only by replacing the failed part.

また、本発明の車両は、上記組電池および/または上記複合組電池を搭載することを特徴とするものである。これにより、軽く小さい電池にすることでスペース要望の大きな車両要望に合致できる。電池のスペースを小さくすることで、車両の軽量化も達成できる。   The vehicle according to the present invention is characterized in that the assembled battery and / or the composite assembled battery is mounted. This makes it possible to meet a large vehicle demand for space by using a light and small battery. By reducing the battery space, the weight of the vehicle can be reduced.

図8に示したように、複合組電池70を、車両(例えば、電気自動車等)に搭載するには、電気自動車80の車体中央部の座席(シート)下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、電池を搭載する場所は、座席下に限らず、車両の床下、シートバック裏、後部トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームでも良い。   As shown in FIG. 8, in order to mount the composite battery pack 70 on a vehicle (for example, an electric vehicle or the like), the composite assembled battery 70 is mounted under a seat (seat) in the center of the vehicle body of the electric vehicle 80. This is because if it is installed under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. The place where the battery is mounted is not limited to under the seat, but may be under the floor of the vehicle, behind the seat back, under the rear trunk room, or in the engine room in front of the vehicle.

なお、本発明では、複合組電池だけではなく、使用用途によっては、組電池を車両に搭載するようにしてもよいし、これら複合組電池と組電池を組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明の複合組電池または組電池を駆動用電源や補助電源として搭載することのできる車両としては、上記の電気自動車、燃料電池自動車やこれらのハイブリッドカーが好ましいが、これらに制限されるものではない。また、本発明の組電池および/または複合組電池を、例えば、駆動用電源や補助電源等として搭載することのできる車両としては、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド燃料電池自動車等が好ましいが、これらに制限されるものではない。   In the present invention, not only the composite battery pack but also the battery pack may be mounted on the vehicle depending on the intended use, or the composite battery pack and the battery pack may be mounted in combination. Further, as the vehicle on which the composite assembled battery or the assembled battery of the present invention can be mounted as a driving power source or an auxiliary power source, the above-described electric vehicle, fuel cell vehicle and hybrid vehicle thereof are preferable, but are not limited thereto. It is not a thing. In addition, as a vehicle on which the assembled battery and / or the composite assembled battery of the present invention can be mounted as, for example, a driving power source or an auxiliary power source, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, etc. However, it is not limited to these.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明の内容を説明するが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。
Hereinafter, the content of the present invention will be described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1〜42、85、86及び比較例1〜2
1. 正極の作製
表1に示すLiNi酸化物(平均粒径8μm)表面に表1に示すLi化合物を500nmの厚さになるように被覆(コート)して添着したもの(実施例1〜42、85、86)ないし表1に示すLiNi酸化物(平均粒径8μm)(比較例1〜2;Li化合物添着せず)をそれぞれ75質量%、導電助剤のアセチレンブラックを10質量%、バインダのポリフッ化ビニリデンを15質量%の割合で、溶媒としてN−メチエルー2−ピロリドン(NMP)を加えて撹拌してスラリーを調製して、これを正極集電体のアルミ箔(厚さ20μm)上にアプリケーターにて塗布して、真空乾燥機にて80℃程度で加熱乾燥した後、電極を直径15mmに打ち抜き、90℃にて高真空にて6時間乾燥した。打ち抜いた正極活物質層の厚さは50μmであった。なお、LiNi酸化物へのLi化合物の被覆(コート)の方法は、メカノフュージョンを用いて被覆厚さが500nmとなるように作製した。
Examples 1-42, 85, 86 and Comparative Examples 1-2
1. Production of Positive Electrode The LiNi oxide (average particle size 8 μm) shown in Table 1 was coated with the Li compound shown in Table 1 so as to have a thickness of 500 nm (Examples 1 to 42, 85). 86) to 75% by mass of LiNi oxides (average particle size 8 μm) shown in Table 1 (Comparative Examples 1 and 2; no Li compound added), 10% by mass of acetylene black as a conductive assistant, A slurry was prepared by adding N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent in a proportion of 15% by mass of vinylidene chloride, and stirring the slurry, and applying this to an applicator on an aluminum foil (thickness 20 μm) of the positive electrode current collector Then, the electrode was punched to a diameter of 15 mm and dried at 90 ° C. in a high vacuum for 6 hours. The thickness of the punched positive electrode active material layer was 50 μm. In addition, the method of coating (coating) the Li compound on the LiNi oxide was prepared using mechanofusion so that the coating thickness was 500 nm.

2. 負極の作製
負極活物質粉末として炭素系材料のカーボンを85質量%、導電助剤のアセチレンブラックを8質量%、気相成長カーボンファイバー(VGCF)を2質量%、バインダのポリフッ化ビニリデンを5質量%に、溶媒としてN−メチエルー2−ピロリドン(NMP)を加えて撹拌してスラリーを調製して、アプリケーターにて、負極集電体の銅箔(厚さ20μm)の上に塗布して、真空乾燥機にて80℃程度で加熱乾燥した後、電極を直径16mmに打ち抜き、90℃にて高真空にて6時間乾燥した。打ち抜いた負極の厚さ(負極活物質層)は80μmであった。
2. Production of Negative Electrode As a negative electrode active material powder, 85% by mass of carbon as a carbon-based material, 8% by mass of acetylene black as a conductive additive, 2% by mass of vapor grown carbon fiber (VGCF), and 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder %, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent is added and stirred to prepare a slurry, which is applied onto a copper foil (thickness 20 μm) of a negative electrode current collector with an applicator, and vacuum After heat drying at about 80 ° C. with a drier, the electrode was punched to a diameter of 16 mm and dried at 90 ° C. in a high vacuum for 6 hours. The thickness of the punched negative electrode (negative electrode active material layer) was 80 μm.

3. 電池の作製と評価
上記で作製した正極(実施例1〜42、85、86および比較例1〜2)及び負極(全て同じ)を用いて、それぞれの電池(コインセル)を構成した。詳しくは、セパレータにはポリプロピレン(PP)系微多孔質セパレータ(微細孔の平均孔径800nm、空孔率35%、厚さ30μm)を用い、非水系電解液には1.0MのLiPFのEC+DEC溶液を用いて、コインセルを組んだ。正負極の容量バランスは正極支配とした。
3. Production and Evaluation of Battery Each battery (coin cell) was configured using the positive electrode (Examples 1-42, 85, 86 and Comparative Examples 1-2) and the negative electrode (all the same) produced above. Specifically, a polypropylene (PP) microporous separator (average pore diameter of 800 nm, porosity of 35%, thickness of 30 μm) was used as the separator, and 1.0 M LiPF 6 EC + DEC was used as the non-aqueous electrolyte. A coin cell was assembled using the solution. The capacity balance between the positive and negative electrodes was controlled by the positive electrode.

セル作製直後、正極の換算で0.2Cにて4.1Vまで充電し、室温で1週間保存した。その後、直流により内部抵抗を求め、4.1V、60℃にて一ヶ月保存し、その後初期と同様に直流により内部抵抗を求めた。また、電池の膨れ(最大膨れ)も併せて測定した。得られた結果を表1に示す。   Immediately after cell preparation, it was charged to 4.1 V at 0.2 C in terms of positive electrode and stored at room temperature for 1 week. Thereafter, the internal resistance was determined by direct current and stored at 4.1 V, 60 ° C. for one month, and then the internal resistance was determined by direct current in the same manner as in the initial stage. Moreover, the swelling (maximum swelling) of the battery was also measured. The obtained results are shown in Table 1.

実施例43〜84、87、88及び比較例3〜4
表1に示すLiNi酸化物(平均粒径8μm)表面に表1に示すLi化合物を500nmの厚さになるように被覆(コート)して添着したもの(実施例1〜42、85、86)ないし表1に示すLiNi酸化物(平均粒径8μm)(比較例1〜2;Li化合物添着せず)に代えて、表2に示すLiNi酸化物(平均粒径8μm)表面に表2に示すLi化合物を、LiNi酸化物の体積100に対して1になるように点在して添着したもの(実施例43〜84、87、88)ないし表2に示すLiNi酸化物(平均粒径8μm)(比較例3〜4;Li化合物添着せず)をそれぞれ用いた以外は、実施例1と同様にして正極の作製、負極の作製及び電池の作製と評価を行った。得られた結果を表2に示す。
Examples 43-84, 87, 88 and Comparative Examples 3-4
The LiNi oxide (average particle size 8 μm) shown in Table 1 was coated with the Li compound shown in Table 1 so as to have a thickness of 500 nm (Examples 1 to 42, 85, 86). Or instead of the LiNi oxide (average particle size 8 μm) shown in Table 1 (Comparative Examples 1 and 2; without Li compound attachment), the surface of LiNi oxide (average particle size 8 μm) shown in Table 2 is shown in Table 2. Li compounds dispersed and attached so as to be 1 with respect to the volume of LiNi oxide 100 (Examples 43 to 84, 87, 88) to LiNi oxides shown in Table 2 (average particle size 8 μm) A positive electrode, a negative electrode, and a battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that (Comparative Examples 3 to 4; Li compound not attached) was used. The obtained results are shown in Table 2.

上記表1、2の結果から、正極材料としてLiNi酸化物表面にLi化合物を添着したものを含有してなる実施例では、いずれも場合にも、LiNi酸化物表面をLi化合物で添着していない比較例に対して、電池の膨れを抑える事ができることが確認できた。さらに、電池性能に関しても保存後の内部抵抗上昇率を比較例と同等かそれ以下に抑える事ができることが確認できた。このことから、電圧が高い状態(充電状態)で高温(60℃以上)、具体的には車での使用、特にエンジンルーム乃至モータ近傍に載せた場合、60℃程度の環境下に置かれたような場合での充放電においても十分に機能することがわかった。すなわち、電圧が高い状態(充電状態)で高温下にあっても自然に反応が進行してしまいガス発生したり、内部抵抗が上昇するという問題もなく有効に機能することがわかった。   From the results shown in Tables 1 and 2 above, in each of the examples in which the LiNi oxide surface was added with a Li compound as the positive electrode material, the LiNi oxide surface was not attached with the Li compound. It was confirmed that the swelling of the battery can be suppressed as compared with the comparative example. Furthermore, regarding the battery performance, it was confirmed that the rate of increase in internal resistance after storage can be suppressed to be equal to or less than that of the comparative example. Therefore, when the voltage is high (charged state) and high temperature (60 ° C or higher), specifically, when used in a car, especially when placed near the engine room or motor, it was placed in an environment of about 60 ° C. It was found that the battery functions sufficiently even in charging and discharging in such a case. That is, it has been found that even when the voltage is high (charged) and the temperature is high, the reaction proceeds spontaneously and functions effectively without problems such as gas generation and an increase in internal resistance.

11 LiNi酸化物、
13 Li化合物、
31 バイポーラ型でない非水電解質リチウムイオン二次電池、
32 電池外装材、
33 正極集電体、
34 正極活物質層、
35 電解質層、
36 負極集電体、
37 負極活物質層、
38 発電要素、
39 正極(端子)リード、
40 負極(端子)リード、
41 バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池(バイポーラ電池)、
42 集電体、
43 正極活物質層、
44 負極活物質層、
45 バイポーラ電極、
45a 電極積層体の最上層の電極、
45b 電極積層体の最下層の電極、
46 電解質層、
47 電極積層体(バイポーラ電池本体)、
48 正極リード、
49 負極リード、
50 電池外装材(外装パッケージ)、
51、51’ 組電池、
52 外部弾性体、
53 検知線、
54 検知タブ端子、
55 組電池ケース、
56、58 バスバー、
59 端子リード、
62 正極端子、
64 負極端子、
70 複合組電池、
72 複合組電池正極端子連結板、
74 複合組電池負極端子連結板、
76 連結板、
77 固定ネジ、
80 電気自動車、
91 粒子(不定形粒子を含む)
L 最大の長さ。
11 LiNi oxide,
13 Li compound,
31 A non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery that is not bipolar,
32 Battery exterior material,
33 positive electrode current collector,
34 positive electrode active material layer,
35 electrolyte layer,
36 negative electrode current collector,
37 negative electrode active material layer,
38 Power generation elements,
39 Positive electrode (terminal) lead,
40 Negative electrode (terminal) lead,
41 Bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery (bipolar battery),
42 current collector,
43 positive electrode active material layer,
44 negative electrode active material layer,
45 bipolar electrodes,
45a, the uppermost electrode of the electrode stack,
45b, the bottom electrode of the electrode stack,
46 electrolyte layer,
47 electrode laminate (bipolar battery body),
48 positive lead,
49 Negative lead,
50 Battery exterior material (exterior package),
51, 51 'battery pack,
52 external elastic body,
53 detection lines,
54 detection tab terminal,
55 battery pack case,
56, 58 Busbar,
59 Terminal lead,
62 positive terminal,
64 negative terminal,
70 composite battery pack,
72 composite battery positive electrode terminal connecting plate,
74 composite battery negative electrode terminal plate,
76 connecting plate,
77 fixing screws,
80 electric car,
91 particles (including irregular particles)
L Maximum length.

Claims (5)

リチウムニッケル酸化物表面にLi化合物を被覆して添着したものを含有してなる非水電解質リチウムイオン電池用正極材料であって、
前記Li化合物が、リン酸リチウム、LiPON化合物、LiO−B化合物、LiO−B−LiI化合物、LiS−SiS化合物、LiS−SiS−LiPO化合物、水酸化リチウム、フッ化リチウム、酢酸リチウム、リチウムアセチリドエチレンジアミン、安息香酸リチウム、臭化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、シュウ酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステアリン酸リチウム、酒石酸リチウムおよび硫酸リチウムよりなる群から選ばれてなる少なくとも1種である非水電解質リチウムイオン電池用正極材料。
A positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery comprising a lithium nickel oxide surface coated with a Li compound and attached thereto,
The Li compound is lithium phosphate, LiPON compound, Li 2 O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound, Li 2 S—SiS 2 compound, Li 2 S—SiS 2 —Li. 3 PO 4 compounds, lithium hydroxide, lithium fluoride, lithium acetate, lithium acetylide ethylenediamine, lithium benzoate, lithium bromide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium oxalate, lithium pyruvate, lithium stearate, lithium tartrate and sulfuric acid A positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery, which is at least one selected from the group consisting of lithium.
前記Li化合物の厚さが、50nm〜1μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質リチウムイオン電池用正極材料。   2. The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery according to claim 1, wherein the Li compound has a thickness in a range of 50 nm to 1 μm. 前記Li化合物が、リン酸リチウム、LiPON化合物、LiO−B化合物、LiO−B−LiI化合物、LiS−SiS化合物、LiS−SiS−LiPO化合物、水酸化リチウムおよびフッ化リチウムよりなる群から選ばれてなる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解質リチウムイオン電池用正極材料。 The Li compound is lithium phosphate, LiPON compound, Li 2 O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound, Li 2 S—SiS 2 compound, Li 2 S—SiS 2 —Li. 3. The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery according to claim 1, wherein the positive electrode material is at least one selected from the group consisting of 3 PO 4 compounds, lithium hydroxide, and lithium fluoride. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の正極材料を用いてなることを特徴とする非水電解質リチウムイオン電池。   A non-aqueous electrolyte lithium ion battery comprising the positive electrode material according to claim 1. 正極材料活物質に、Li化合物を混入させ、ハイブリダイゼーションシステム、コスモス、メカノフュージョン、サーフュージングシステムおよびメカノミル・スピードニーダー・スピードミル・スピラコーターの少なくとも1つの装置を用いて乾式混合することを特徴とするリチウムニッケル酸化物表面にLi化合物を被覆して添着したものを含有してなる非水電解質リチウムイオン電池用正極材料の製造方法であって、
前記Li化合物が、リン酸リチウム、LiPON化合物、LiO−B化合物、LiO−B−LiI化合物、LiS−SiS化合物、LiS−SiS−LiPO化合物、水酸化リチウム、フッ化リチウム、酢酸リチウム、リチウムアセチリドエチレンジアミン、安息香酸リチウム、臭化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、シュウ酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステアリン酸リチウム、酒石酸リチウムおよび硫酸リチウムよりなる群から選ばれてなる少なくとも1種である非水電解質リチウムイオン電池用正極材料の製造方法。
Lithium compound is mixed in the positive electrode material active material, and dry-mixed using at least one device of hybridization system, cosmos, mechanofusion, surfing system and mechanomill speed kneader speed mill spira coater A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery comprising a lithium nickel oxide surface coated with a Li compound and attached thereto,
The Li compound is lithium phosphate, LiPON compound, Li 2 O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound, Li 2 S—SiS 2 compound, Li 2 S—SiS 2 —Li. 3 PO 4 compounds, lithium hydroxide, lithium fluoride, lithium acetate, lithium acetylide ethylenediamine, lithium benzoate, lithium bromide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium oxalate, lithium pyruvate, lithium stearate, lithium tartrate and sulfuric acid The manufacturing method of the positive electrode material for nonaqueous electrolyte lithium ion batteries which is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of lithium.
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