JP5205863B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、長寿命かつより安全な非水電解液二次電池に関するものである。 The present invention relates to a long-life and safer non-aqueous electrolyte secondary battery.
近年、カメラー体型VTR、携帯電話、ラップトップコンピューター等のポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。非水電解液を用いた電池、中でも、リチウムイオン二次電池は、従来の水溶液系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、期待度が大きくなっており、市場も著しく成長している。
とりわけ近年、リチウムイオン二次電池の軽量、高エネルギー密度という特徴が電気自動車やハイブリッド電気自動車用途に適することから、同電池の大型化、高出力化を目指した検討が盛んとなっている。
In recent years, many portable electronic devices such as camera-type VTRs, mobile phones, laptop computers and the like have appeared, and their size and weight have been reduced. As portable power sources for these electronic devices, research and development for improving the energy density of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted. Batteries using non-aqueous electrolytes, especially lithium ion secondary batteries, are expected to have higher energy density than lead batteries and nickel cadmium batteries, which are conventional aqueous electrolyte secondary batteries. The market is growing and the market is growing significantly.
In particular, since the characteristics of lithium ion secondary batteries such as light weight and high energy density are suitable for use in electric vehicles and hybrid electric vehicles, studies aiming to increase the size and output of the batteries have become active.
リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池では、正極活物質としてLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4などの酸化物正極が用いられることが一般的である。これは高容量、高電圧が得られ、かつ高充填性に優れるため、携帯機器の小型・軽量化に有利であるためである。しかし、これらの正極は充電状態で加熱すると200〜300℃において酸素放出を開始する。また、電解液として可燃性の有機電解液を用いるため、前記の酸素放出が始まると電池が発火する危険性がある。よって前記酸化物正極を用いた場合、特に大型電池での安全性確保は容易ではない。
これに対して、A.K.Padhi等が報告しているオリビン構造を有する正極材料では350℃を超えても酸素放出が起こらず、安全性に非常に優れることが示されている(非特許文献1参照)。
In contrast, A. K. It has been shown that the positive electrode material having an olivine structure reported by Padhi et al. Does not release oxygen even when the temperature exceeds 350 ° C. and is extremely excellent in safety (see Non-Patent Document 1).
このオリビン系正極では充放電がLiFePO4、FePO4の二層共存状態で進行するため、電位平坦性が非常に高い。このため、通常のLiイオン電池の充電方式である、定電流・定電圧充電を行うと、ほとんど定電流充電状態で充電が行われるという特徴がある。この結果、従来の正極材料(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等)に比べ、同じ充電レートで充電した場合、充電時間の短縮が可能であるが、高い電流値での充電が比較的長く続くため、負極内でのLiイオンの移動が追従せず、負極・電解液界面でのLiイオン濃度が高まり、負極上へのLi金属が析出しやすいという問題が生じる。この結果、従来の正極材料を用いたLiイオン電池で一般的に用いられる正極/負極容量比(a/b)が0.9<(a/b)<1の範囲ではLi金属が析出し、サイクル寿命が充分でないという問題点があった。また、従来の正極材料ではa/b<0.8とすると正極側の電位が4.2V以上の高電位に達して、構造不安定性が高まることや電解液の分解も進行しやすくなるため、サイクル特性が十分でなくなる。また電池内体積に占める負極材料の比率が高まり、電池の高容量化には不利となるため、これまであまり検討されていなかった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、オリビン系正極を用いつつ、サイクル特性を向上できる非水電解液二次電池を提供することにある。
In this olivine-based positive electrode, charge / discharge proceeds in a two-layer coexistence state of LiFePO 4 and FePO 4 , so that the potential flatness is very high. For this reason, when performing constant current / constant voltage charging, which is a charging method of a normal Li ion battery, there is a feature that charging is performed almost in a constant current charging state. As a result, compared with conventional positive electrode materials (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, etc.), when charging at the same charging rate, the charging time can be shortened, but charging at a high current value is relatively Since it continues for a long time, the movement of Li ions in the negative electrode does not follow, the Li ion concentration at the negative electrode / electrolyte interface increases, and there arises a problem that Li metal tends to precipitate on the negative electrode. As a result, Li metal is deposited when the positive electrode / negative electrode capacity ratio (a / b) generally used in Li ion batteries using conventional positive electrode materials is in the range of 0.9 <(a / b) <1, There was a problem that the cycle life was not sufficient. Further, in the case of a conventional positive electrode material, if a / b <0.8, the positive electrode side potential reaches a high potential of 4.2 V or more, and the structural instability increases and the decomposition of the electrolytic solution easily proceeds. Cycle characteristics are not sufficient. Moreover, since the ratio of the negative electrode material to the internal volume of the battery is increased and disadvantageous for increasing the capacity of the battery, it has not been studied so far.
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can improve cycle characteristics while using an olivine-based positive electrode.
本発明は鋭意検討を重ねた結果、正極/負極容量比を最適化することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は下記の非水電解液二次電池を提供する。
LiFePO4を含有する正極と、リチウムをドープ、脱ドープ可能な負極活物質を含む負極と、非水電解液とを備えた非水電解液二次電池であって、
前記正極の単位面積あたりの放電容量をa(mAh/cm2)、前記負極の単位面積あたりの放電容量をb(mAh/cm2)とした場合、aとbの関係が0.65≦(a/b)≦0.75であることを特徴とする非水電解液二次電池。
As a result of intensive studies, the present invention has been found that the above-mentioned problems can be solved by optimizing the positive electrode / negative electrode capacity ratio.
That is, the present invention provides the following non-aqueous electrolyte secondary battery.
A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode containing LiFePO4, a negative electrode containing a negative electrode active material that can be doped and dedoped with lithium, and a nonaqueous electrolyte solution,
When the discharge capacity per unit area of the positive electrode is a (mAh / cm 2 ) and the discharge capacity per unit area of the negative electrode is b (mAh / cm 2 ), the relationship between a and b is 0. 65 ≦ (a / b) ≦ 0. 7 5 non-aqueous electrolyte secondary battery which is a.
本発明の非水電解液二次電池によれば、正極/負極容量比を最適化することでLi金属の析出を低減し、サイクル特性を向上することができる。 According to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is possible to reduce Li metal deposition and improve cycle characteristics by optimizing the positive electrode / negative electrode capacity ratio.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池は、電極反応物質としてリチウムを用い、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケルのめっきがされた鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12、13がそれぞれ配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called lithium ion secondary battery in which lithium is used as an electrode reactant and the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium. This secondary battery is called a so-called cylindrical type, and is a winding in which a pair of strip-like
電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は熱感抵抗素子16とともに電流遮断封口体を構成する。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15A(電力導出板)が反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a
巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウムなどよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。
For example, a center pin 24 is inserted in the center of the
<正極>
図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。図2に示すように、正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。
<Positive electrode>
FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally
正極活物質層21Bは、正極活物質として、LiFePO4を含む。LiFePO4はオリビン型結晶構造を有するリチウム化合物である。さらに、必要に応じてグラファイトなどの導電助剤、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤等を含んでいてもよい。導電助剤の含有量は、1.5〜10質量%の範囲内であることが好ましい。また、結着剤の含有量は3〜10質量%の範囲内であることが好ましい。 The positive electrode active material layer 21B contains LiFePO 4 as a positive electrode active material. LiFePO 4 is a lithium compound having an olivine type crystal structure. Furthermore, a conductive additive such as graphite, a binder such as polyvinylidene fluoride, and the like may be included as necessary. The content of the conductive auxiliary agent is preferably in the range of 1.5 to 10% by mass. Moreover, it is preferable that content of a binder exists in the range of 3-10 mass%.
また、正極活物質層21Bは繊維状炭素を含有することが好ましい。繊維状炭素の含有量は、正極に対し1〜5質量%の範囲内であることが好ましい。上記範囲内の繊維状炭素を含有することで、電池の内部抵抗を低減できる。繊維状炭素としては、平均繊維直径が100〜200nm、平均繊維長が5〜20μmであるものが望ましい。具体的には、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ等を好ましく用いることができる。 Moreover, it is preferable that the positive electrode active material layer 21B contains fibrous carbon. The content of fibrous carbon is preferably in the range of 1 to 5 mass% with respect to the positive electrode. By containing fibrous carbon within the above range, the internal resistance of the battery can be reduced. As the fibrous carbon, those having an average fiber diameter of 100 to 200 nm and an average fiber length of 5 to 20 μm are desirable. Specifically, vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotubes and the like can be preferably used.
<負極>
負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
<Negative electrode>
The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative
負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムをドープ、脱ドープ可能な負極材料を1種または複数種含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層21Bと同様の結着剤を含んで構成されている。 The negative electrode active material layer 22B includes one or more types of negative electrode materials that can be doped and dedoped with lithium as a negative electrode active material, and a binder similar to the positive electrode active material layer 21B as necessary. It is comprised including.
このような負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。 Examples of such negative electrode active materials include carbon materials such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, or activated carbon. Is mentioned. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent characteristics can be obtained. Furthermore, those having a low charge / discharge potential, specifically, those having a charge / discharge potential close to that of lithium metal are preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.
負極活物質層22Bはさらに、繊維状炭素を含有することが好ましい。繊維状炭素の含有量は、負極に対し0.5〜3質量%の範囲内であることが好ましい。上記範囲内の繊維状炭素を含有することで、電池の内部抵抗を低減できる。繊維状炭素としては、正極に含まれるものと同様のものを用いることができる。 The negative electrode active material layer 22B preferably further contains fibrous carbon. The content of fibrous carbon is preferably in the range of 0.5 to 3% by mass with respect to the negative electrode. By containing fibrous carbon within the above range, the internal resistance of the battery can be reduced. As fibrous carbon, the thing similar to what is contained in a positive electrode can be used.
負極活物質としてはまた、リチウムをドープ、脱ドープ可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または複数種の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含められ、非金属元素を含んでいてもよい。合金の組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。 Examples of the negative electrode active material also include a material containing at least one of a metal element and a metalloid element that can be doped and dedoped with lithium as a constituent element. This is because a high energy density can be obtained by using such a material. In particular, the use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. This negative electrode material may be a single element or an alloy or a compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. Note that alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements, and may contain non-metallic elements. Some alloys have a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more of them.
上記金属元素または半金属元素としては、例えば、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ビスマス、カドミウム、銀、亜鉛、ハフニウム、ジルコニウム、イットリウム、パラジウムあるいは白金が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。 Examples of the metal element or metalloid element include magnesium, boron, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, tin, lead, bismuth, cadmium, silver, zinc, hafnium, zirconium, yttrium, palladium, or platinum. . These may be crystalline or amorphous.
上記金属元素または半金属元素の中でも、短周期型周期表における4B族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。 Among the above metal elements or metalloid elements, those containing a group 4B metal element or metalloid element in the short-period type periodic table as a constituent element are preferable, and those containing at least one of silicon and tin as a constituent element are particularly preferable. . This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.
本発明の非水電解液二次電池は、正極電極と負極電極の放電容量比が特定の範囲内にあることを必須とする。すなわち、正極の単位面積あたりの放電容量をa(mAh/cm2)、負極の単位面積あたりの放電容量をb(mAh/cm2)とした場合、aとbの関係が0.5≦(a/b)≦0.85、好ましくは0.65≦(a/b)≦0.8であることを特徴とする。ここで、上記正極の単位面積あたりの放電容量aとは、上記正極の片面をはがし取り、一定の面積(π×7.5mm×7.5mm)に切り出した後、Li金属を対極としたコイン型電池において、0.1mAの定電流で上限電圧3.7V、終止電流値0.05mAの定電流定電圧充電と0.1mAの定電流で終止電圧2.0Vとした定電流放電を二回繰り返し、その2回目の放電容量の値である。また、負極の単位面積あたりの放電容量bは、上記負極の片面をはがし取り、一定の面積(π×7.5mm×7.5mm)に切り出した後、Li金属を対極としたコイン型電池において、0.1mAの定電流で下限電圧0V、終止電流値0.05mAの定電流定電圧充電と0.1mAの定電流で終止電圧2.0Vとした定電流放電を二回繰り返し、その2回目の放電容量の値である。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is essential that the discharge capacity ratio between the positive electrode and the negative electrode is within a specific range. That is, when the discharge capacity per unit area of the positive electrode is a (mAh / cm 2 ) and the discharge capacity per unit area of the negative electrode is b (mAh / cm 2 ), the relationship between a and b is 0.5 ≦ ( a / b) ≦ 0.85, preferably 0.65 ≦ (a / b) ≦ 0.8. Here, the discharge capacity a per unit area of the positive electrode is a coin in which one side of the positive electrode is peeled off, cut into a certain area (π × 7.5 mm × 7.5 mm), and then Li metal as a counter electrode. Type battery with a constant current of 0.1 mA and an upper limit voltage of 3.7 V, a constant current and constant voltage charge with a final current value of 0.05 mA, and a constant current discharge with a constant current of 0.1 mA and a final voltage of 2.0 V twice. Repeatedly, the value of the second discharge capacity. In addition, the discharge capacity b per unit area of the negative electrode is determined by peeling off one side of the negative electrode, cutting it out to a certain area (π × 7.5 mm × 7.5 mm), and then using a lithium battery as a counter electrode. , A constant current of 0.1 mA, a lower limit voltage of 0 V, a constant current and a constant voltage of 0.05 mA, and a constant current discharge of 0.1 mA and a final voltage of 2.0 V were repeated twice. The value of the discharge capacity.
電極の放電容量比が上記範囲内であれば、リチウム金属の析出を防ぐことができるため、サイクル特性を向上することができる。(a/b)<0.5にすると電池内に電池反応に関与しない負極活物質の量が増加してしまい、電池の抵抗が増加し、高出力が得られないという問題点が生じるため、好ましくない。また、本発明のようにオリビン構造を有する正極活物質の場合は、(a/b)<0.8として、通常の正極側の電位よりも高電位に達しても、構造不安定になることがなく、かつ電池電圧も通常3.6〜3.8Vを上限とするため、電解液の分解が促進されることもない。 If the discharge capacity ratio of the electrode is within the above range, it is possible to prevent the lithium metal from being deposited, so that the cycle characteristics can be improved. When (a / b) <0.5, the amount of the negative electrode active material not involved in the battery reaction in the battery increases, the resistance of the battery increases, and a problem arises that high output cannot be obtained. It is not preferable. Further, in the case of a positive electrode active material having an olivine structure as in the present invention, the structure becomes unstable even when the potential reaches a higher potential than the normal positive electrode side with (a / b) <0.8. In addition, since the battery voltage usually has an upper limit of 3.6 to 3.8 V, decomposition of the electrolytic solution is not promoted.
<セパレータ>
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えばポリエチレン並びに、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、Al2O3、およびSiO2の少なくとも1種を含む、合成樹脂製またはセラミック製の多孔質膜により構成されることが好ましい。これにより、連続充電時における正極と物理的に接触するセパレータの酸化分解を抑制し、急激な電流立ち上がりを阻止することが出来る。セパレータは、ポリエチレン並びに、ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレンの少なくとも1種を混合して多孔質膜としてもよく、この多孔質膜にAl2O3、ポリフッ化ビニリデン、SiO2を表面に塗布してもよい。また、上記多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。ポリオレフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。
<Separator>
The
<非水電解液>
非水電解液は、非水溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。非水溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution includes a nonaqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. As the non-aqueous solvent, cyclic carbonates such as ethylene carbonate or propylene carbonate can be used, and it is preferable to use one of ethylene carbonate and propylene carbonate, particularly a mixture of both. This is because the cycle characteristics can be improved.
また、非水溶媒としては、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。 Further, as the non-aqueous solvent, it is preferable to use a mixture of chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or methyl propyl carbonate in addition to these cyclic carbonates. This is because high ionic conductivity can be obtained.
さらにまた、非水溶媒としては、2,4−ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。 Furthermore, the non-aqueous solvent preferably contains 2,4-difluoroanisole or vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can improve discharge capacity, and vinylene carbonate can improve cycle characteristics. Therefore, it is preferable to use a mixture of these because the discharge capacity and cycle characteristics can be improved.
これらの他にも、非水溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラク トン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。 Besides these, non-aqueous solvents include butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1, 3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N -Dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide or trimethyl phosphate.
なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。 A compound obtained by substituting at least a part of hydrogen in these non-aqueous solvents with fluorine may be preferable because the reversibility of the electrode reaction may be improved depending on the type of electrode to be combined.
電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはLiBrなどが挙げられる。中でも、LiPF6は高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。 As electrolyte salt, lithium salt is mentioned, for example, 1 type may be used independently, and 2 or more types may be mixed and used for it. Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate, lithium bisoxalate borate, or LiBr. Among them, LiPF 6 is preferable because it can obtain high ion conductivity and can improve cycle characteristics.
<製造方法>
本発明の二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
<Manufacturing method>
The secondary battery of the present invention can be manufactured, for example, as follows.
まず、正極は以下のようにして製造することができる。例えば、上述した正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この該正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次いで、この該正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。
First, the positive electrode can be manufactured as follows. For example, the positive electrode active material described above, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to form a paste. A positive electrode mixture slurry is prepared. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode
また、負極は以下のようにして製造することができる。例えば、上述した負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この該負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次いで、この該負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。
Moreover, a negative electrode can be manufactured as follows. For example, the above-described negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture Make a slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode
ここで、正極電極の単位面積あたりの放電容量aと、負極電極の単位面積あたりの放電容量bとの関係を、0.5≦(a/b)≦0.85とするには、各電極塗布量を調節することで容易に行うことが出来る。 Here, in order for the relationship between the discharge capacity a per unit area of the positive electrode and the discharge capacity b per unit area of the negative electrode to be 0.5 ≦ (a / b) ≦ 0.85, each electrode This can be done easily by adjusting the coating amount.
続いて、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12、13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が形成される。
Subsequently, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。 In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution. In addition, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution.
以上、実施の形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、巻回構造を有する二次電池について説明したが、本発明は、正極および負極を折り畳んだりあるいは積み重ねた構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。加えて、いわゆるコイン型、ボタン型、角型あるいはラミネートフィルム型などの二次電池についても適用することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, a secondary battery having a winding structure has been described, but the present invention can be similarly applied to a secondary battery having a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded or stacked. . In addition, the present invention can also be applied to a secondary battery such as a so-called coin type, button type, square type or laminated film type.
また、上記実施の形態においては、電解液を用いる場合について説明したが、本発明は、他の電解質を用いる場合についても適用することができる。他の電解質としては、例えば、電解液を高分子化合物に保持させたいわゆるゲル状の電解質などが挙げられる。 Moreover, although the case where the electrolytic solution is used has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to the case where another electrolyte is used. Examples of other electrolytes include so-called gel electrolytes in which an electrolytic solution is held in a polymer compound.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。本発明は以下に記す実施例の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to the embodiments described below.
<電極の単位面積あたりの放電容量>
正極の単位面積あたりの放電容量aと、負極の単位面積あたりの放電容量bについて、a/bを算出し、以降の実施例および比較例の電池において、a/bが所定の値となる正極合剤および負極合剤の塗布量を決定するために、コイン型電池を作製した。
まず、カーボンを被覆したLiFePO4で示されるオリビン構造を有するリチウムリン酸化合物を85重量部、ポリフッ化ビニリデン10重量部、人造黒鉛5重量部と、分量外のN−メチルピロリドンを混錬し、正極合剤塗料を得た。これを厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極電極を形成した。人造黒鉛90重量部、ポリフッ化ビニリデン10重量部と、分量外のN−メチルピロリドンを混錬し、負極合剤塗料を得た。これを厚さ15μmの銅箔の片面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極電極を形成した。
この正負極電極を直径15mmの円形に打ち抜き、対極をLi金属、厚さ25μmのポリプロピレン製微多孔フィルムをはさんで、電解液は非水電解液としてエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)との等容量混合溶媒にLiPF6を1mol/l溶解させたものを用いて、コイン型の電池を作製した。このコイン型電池を用いて、正極では0.1mAの定電流で上限電圧3.7V、終止電流値0.05mAの定電流定電圧充電と0.1mAの定電流で終止電圧2.0Vとした定電流放電を2回繰り返し、その2回目の放電容量の値をaとした。また、負極の単位面積あたりの放電容量bは、0.1mAの定電流で下限電圧0V、終止電流値0.05mAの定電流定電圧充電と0.1mAの定電流で終止電圧2.0Vとした定電流放電を2回繰り返し、その2回目の放電容量の値である。これにより、a/bを算出することができる。
<Discharge capacity per unit area of electrode>
For the discharge capacity a per unit area of the positive electrode and the discharge capacity b per unit area of the negative electrode, a / b is calculated. In the batteries of the following examples and comparative examples, a / b has a predetermined value. In order to determine the coating amount of the mixture and the negative electrode mixture, a coin-type battery was produced.
First, 85 parts by weight of a lithium phosphate compound having an olivine structure represented by LiFePO 4 coated with carbon, 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride, 5 parts by weight of artificial graphite, and N-methylpyrrolidone outside the amount are kneaded, A positive electrode mixture paint was obtained. This was applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil, dried, and then pressed to form a positive electrode. 90 parts by weight of artificial graphite, 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride, and N-methylpyrrolidone outside the amount were kneaded to obtain a negative electrode mixture paint. This was applied to one side of a 15 μm thick copper foil, dried and then pressed to form a negative electrode.
This positive and negative electrode is punched into a circle with a diameter of 15 mm, the counter electrode is sandwiched between a Li microporous film and a polypropylene microporous film with a thickness of 25 μm, and the electrolyte is ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) A coin-type battery was manufactured using 1 mol / l LiPF 6 dissolved in an equal volume mixed solvent. Using this coin type battery, the positive electrode has a constant current of 0.1 mA and an upper limit voltage of 3.7 V, a constant current and constant voltage charge with a final current value of 0.05 mA, and a final current of 2.0 mA with a constant current of 0.1 mA. The constant current discharge was repeated twice, and the discharge capacity value for the second time was defined as a. The discharge capacity b per unit area of the negative electrode is a constant current of 0.1 mA, a lower limit voltage of 0 V, a constant current constant voltage charge of a final current value of 0.05 mA, and a final voltage of 2.0 V at a constant current of 0.1 mA. This constant current discharge was repeated twice, and the discharge capacity value for the second time. Thereby, a / b can be calculated.
<実施例1>
正負極とも、金属箔の両面に正極合剤および負極合剤を塗布した以外は、上記コイン型電池で用いたのと同様にして、正極電極および負極電極を作製した。なお、正極合剤および負極合剤の塗布量はa/b=0.85となるように調整した。そして、正極電極と負極電極を厚さ25μmのポリプロピレン製微多孔フィルムを挟んで倦回し、上記コイン型電池で用いたのと同様の非水電解液とともに、直径18mm、高さ65mmの金属ケースに入れ、容量1Ahの18650サイズの円筒型電池を作製した。
<Example 1>
For both the positive and negative electrodes, a positive electrode and a negative electrode were prepared in the same manner as that used in the coin type battery except that the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were applied to both surfaces of the metal foil. The coating amount of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture was adjusted to be a / b = 0.85. Then, the positive electrode and the negative electrode are wound with a 25 μm-thick polypropylene microporous film sandwiched between them, and a non-aqueous electrolyte similar to that used in the coin-type battery is placed in a metal case with a diameter of 18 mm and a height of 65 mm. A 18650 size cylindrical battery with a capacity of 1 Ah was produced.
<実施例2>
a/b=0.80となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Example 2>
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.80.
<実施例3>
a/b=0.65となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Example 3>
A cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.65.
<実施例4>
a/b=0.50となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Example 4>
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.50.
<実施例5>
カーボンを被覆したオリビン正極を85重量部、ポリフッ化ビニリデン10重量部、人造黒鉛4重量部と繊維状炭素材料1重量部、分量外のN−メチルピロリドンを混錬し、正極合剤塗料を得た。これを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極電極を形成した。人造黒鉛89重量部、ポリフッ化ビニリデン10重量部と、繊維状炭素材料1重量部、分量外のN−メチルピロリドンを混錬し、負極合剤塗料を得た。これを厚さ15μmの銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極電極を形成した。なお繊維状炭素は正極負極ともに、平均繊維直径が150nm、平均繊維長が10μmのものを用いた。ここではa/b=0.85となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節し、それ以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Example 5>
85 parts by weight of an olivine positive electrode coated with carbon, 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride, 4 parts by weight of artificial graphite, 1 part by weight of fibrous carbon material, and N-methylpyrrolidone outside the amount are mixed to obtain a positive electrode mixture paint. It was. This was coated on both sides of a 15 μm thick aluminum foil, dried and then pressed to form a positive electrode. 89 parts by weight of artificial graphite, 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride, 1 part by weight of a fibrous carbon material, and N-methylpyrrolidone outside the amount were kneaded to obtain a negative electrode mixture paint. This was applied to both sides of a 15 μm thick copper foil, dried and then pressed to form a negative electrode. As the fibrous carbon, both positive and negative electrodes having an average fiber diameter of 150 nm and an average fiber length of 10 μm were used. Here, the application amount of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture was adjusted so that a / b = 0.85, and a cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
<実施例6>
a/b=0.75となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例5と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Example 6>
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 5 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.75.
<比較例1>
a/b=0.90となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Comparative Example 1>
A cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.90.
<比較例2>
a/b=0.45となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Comparative example 2>
A cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.45.
<比較例3>
a/b=0.45となるように、正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例5と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Comparative Example 3>
A cylindrical battery was fabricated in the same manner as in Example 5 except that the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.45.
<比較例4>
カーボンを被覆したLiFePO4で示されるオリビン構造を有するリチウムリン酸化合物をLiCoO2とし、かつa/b=0.50となるように正極合剤および負極合剤の塗布量を調節した以外は実施例1と同様にして、円筒型電池を作製した。
<Comparative example 4>
Implementation was performed except that the lithium phosphate compound having an olivine structure represented by carbon-coated LiFePO 4 was LiCoO 2 and the coating amounts of the positive electrode mixture and the negative electrode mixture were adjusted so that a / b = 0.50. A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1.
<評価方法1>
実施例1〜6、比較例1〜4において、充電を1A_3.6Vの定電流定電圧で終止電流値0.1A、放電を3A_2.0Vの定電流放電を繰り返す、サイクル試験を行った。初回の放電容量を100%とした場合のサイクル数に伴う放電容量の変化率を容量維持率として算出した。電極の炭素材料が黒鉛のみである実施例1〜4、比較例1、2、4の結果を表1に、炭素材料が黒鉛と繊維状炭素である実施例5、6、比較例3の結果を表2に示した。また、表1の結果をグラフとし、図3に示した。表2の結果と実施例1の結果を合わせてグラフとし、図4に示した。さらに、表1および表2の結果のうち、a/bに対する500サイクル後の容量維持率をグラフとし、図5に示した。
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In Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, a cycle test was performed in which charging was repeated at a constant current and a constant voltage of 1A_3.6V, an end current value of 0.1A, and discharging was repeated at a constant current of 3A_2.0V. The rate of change of the discharge capacity with the number of cycles when the initial discharge capacity was 100% was calculated as the capacity maintenance rate. The results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1, 2 and 4 in which the carbon material of the electrode is only graphite are shown in Table 1, and the results of Examples 5 and 6 and Comparative Example 3 in which the carbon material is graphite and fibrous carbon. Are shown in Table 2. Moreover, the result of Table 1 was made into the graph and was shown in FIG. The result of Table 2 and the result of Example 1 are combined into a graph and shown in FIG. Furthermore, among the results in Tables 1 and 2, the capacity retention rate after 500 cycles with respect to a / b is shown as a graph in FIG.
<評価方法2>
実施例1〜6、比較例1〜3において、充電を1A_3.6Vの定電流定電圧で終止電流値0.1Aで行った後、35Aで5秒間放電した際の電池電圧を測定した。このときの電圧が2.0Vを下回らない場合を実施例とした。電極の炭素材料が黒鉛のみである実施例1〜4、および比較例1、2の結果を表1に、炭素材料が黒鉛と繊維状炭素である実施例5、6、および比較例3の結果を表2に示した。
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In Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, after charging was performed at a constant current constant voltage of 1A_3.6V and a final current value of 0.1 A, the battery voltage when discharged at 35 A for 5 seconds was measured. The case where the voltage at this time does not fall below 2.0 V was taken as an example. The results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 where the carbon material of the electrode is only graphite are shown in Table 1, and the results of Examples 5 and 6 and Comparative Example 3 where the carbon material is graphite and fibrous carbon. Are shown in Table 2.
表1、図3の結果より、実施例1と比較例1を対比すると、a/b=0.90の比較例1よりも、a/b=0.85とした実施例1は、容量維持率が格段に向上した。これより、a/bの上限値は0.85であることが分かった。
また、実施例1〜4と、比較例2を対比すると、a/bが小さくなるにつれて容量維持率の低下は抑えられているが、a/b=0.45である比較例2は、評価方法2で試験した35Aで5秒間放電した際の電池電圧が2.0Vを下回るため、好ましくない結果となった。2.0Vを下回ると、電池の抵抗が増大し、必要量の電流を流せなくなる。これに対し、a/b=0.50の実施例3は、電池電圧が2.0Vを上回った。これより、a/bの下限値は0.50であることが分かった。
From the results shown in Table 1 and FIG. 3, when comparing Example 1 with Comparative Example 1, Example 1 in which a / b = 0.85 was maintained in comparison with Comparative Example 1 with a / b = 0.90. The rate has improved dramatically. From this, it was found that the upper limit value of a / b was 0.85.
Further, when Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 are compared, a decrease in capacity retention rate is suppressed as a / b decreases, but Comparative Example 2 in which a / b = 0.45 is evaluated. Since the battery voltage when discharged for 5 seconds at 35 A tested in
比較例4は、正極活物質にオリビン構造を有しないリチウム化合物を用いたものであるが、a/b=0.50と、本発明の範囲内であるにも関らず、容量維持率は向上しなかった。a/bが0.50で同じ値の実施例4に比べると、容量維持率が格段に低下した。これより、オリビン構造を有しないリチウム化合物に本発明の放電容量比を適用しても、サイクル特性が向上されないことが分かった。 Comparative Example 4 uses a lithium compound that does not have an olivine structure as the positive electrode active material, but a / b = 0.50, which is within the scope of the present invention, the capacity retention rate is It did not improve. Compared to Example 4 where a / b was 0.50 and the same value, the capacity retention rate was significantly reduced. From this, it was found that even when the discharge capacity ratio of the present invention was applied to a lithium compound having no olivine structure, the cycle characteristics were not improved.
次に、表2および図4の結果より、炭素材料が黒鉛と繊維状炭素である実施例5は、炭素材料が黒鉛のみである実施例1と、a/b=0.85で同じ値であるが、実施例5の方が容量維持率は向上した。これより、電極の炭素材料に繊維状炭素を含有することで、容量維持率はさらに向上することが分かった。また、繊維状炭素を含み、a/b=0.75とした実施例3は、さらに容量維持率が向上した。
一方、a/b=0.45である比較例3は、35Aで5秒間放電した際の電池電圧が2.0Vを下回るため、好ましくない結果となった。繊維状炭素を含んでいても、a/bが0.50を下回ると好ましい電池電圧が得られないことが分かった。
Next, from the results of Table 2 and FIG. 4, Example 5 in which the carbon material is graphite and fibrous carbon is the same value as Example 1 in which the carbon material is only graphite and a / b = 0.85. However, the capacity retention rate of Example 5 was improved. From this, it was found that the capacity retention rate was further improved by containing fibrous carbon in the carbon material of the electrode. Further, in Example 3 including fibrous carbon and a / b = 0.75, the capacity retention rate was further improved.
On the other hand, Comparative Example 3 in which a / b = 0.45 was not preferable because the battery voltage when discharged at 35 A for 5 seconds was less than 2.0 V. It has been found that even if fibrous carbon is contained, a preferable battery voltage cannot be obtained when a / b is less than 0.50.
図5より、a/bが0.85を上回ると、500サイクル後の容量維持率が急激に低下した。これより、a/bの上限が0.85であることを改めて確認できた。さらに、a/bが0.80以下であれば、繊維状炭素の有無に関らず、高い容量維持率が保てるため好ましいことが分かった。 From FIG. 5, when a / b exceeded 0.85, the capacity retention rate after 500 cycles rapidly decreased. From this, it was confirmed again that the upper limit of a / b is 0.85. Furthermore, it was found that if a / b is 0.80 or less, a high capacity retention rate can be maintained regardless of the presence or absence of fibrous carbon.
11…電池缶、12、13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20…巻回電極体、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極活物質層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極活物質層、23…セパレータ、24…センターピン、25…正極リード、26…負極リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20 ... Winding electrode body, 21 ... Positive electrode, 21A ... positive electrode current collector, 21B ... positive electrode active material layer, 22 ... negative electrode, 22A ... negative electrode current collector, 22B ... negative electrode active material layer, 23 ... separator, 24 ... center pin, 25 ... positive electrode lead, 26 ... negative electrode lead
Claims (2)
前記正極の単位面積あたりの放電容量をa(mAh/cm2)、前記負極の単位面積あたりの放電容量をb(mAh/cm2)とした場合、aとbの関係が0.65≦(a/b)≦0.75であることを特徴とする非水電解液二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode containing LiFePO 4 , a negative electrode containing a negative electrode active material that can be doped and dedoped with lithium, and a non-aqueous electrolyte,
When the discharge capacity per unit area of the positive electrode is a (mAh / cm 2 ) and the discharge capacity per unit area of the negative electrode is b (mAh / cm 2 ), the relationship between a and b is 0. 65 ≦ (a / b) ≦ 0. 7 5 non-aqueous electrolyte secondary battery which is a.
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