JP5206659B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP5206659B2
JP5206659B2 JP2009287868A JP2009287868A JP5206659B2 JP 5206659 B2 JP5206659 B2 JP 5206659B2 JP 2009287868 A JP2009287868 A JP 2009287868A JP 2009287868 A JP2009287868 A JP 2009287868A JP 5206659 B2 JP5206659 B2 JP 5206659B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
metal
secondary battery
aqueous electrolyte
electrolyte secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009287868A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010092879A (en
Inventor
聡 中島
寿子 近藤
康 宇佐見
昭彦 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Plastics Inc
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Plastics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp, Mitsubishi Plastics Inc filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2009287868A priority Critical patent/JP5206659B2/en
Publication of JP2010092879A publication Critical patent/JP2010092879A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5206659B2 publication Critical patent/JP5206659B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は非水系電解液二次電池に係り、詳しくは、リチウムを吸蔵・放出することが可能な負極及び正極と、セパレータと、非水系溶媒及びリチウム塩を含有する非水系電解液とを備えてなる非水系電解液二次電池であって、高い放電容量を達成しつつ、サイクル特性にも優れた非水系電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more specifically, includes a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent and a lithium salt. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery that achieves a high discharge capacity and is excellent in cycle characteristics.

電気製品の軽量化、小型化に伴ない高いエネルギー密度を持ち、且つ軽量な非水系電解液二次電池であるリチウム二次電池が広い分野で使用されている。リチウム二次電池は、通常、コバルト酸リチウムに代表されるリチウム化合物などの正極活物質を含有する活物質層を集電体上に形成させた正極と、黒鉛などに代表されるリチウムの吸蔵・放出が可能な炭素材料などの負極活物質を含有する活物質層を集電体上に形成させた負極と、LiPF等のリチウム塩等の電解質を通常非プロトン性の非水系溶媒に溶解した非水系電解液と、高分子多孔質膜からなるセパレータとから主として構成される。 2. Description of the Related Art Lithium secondary batteries, which are light nonaqueous electrolyte secondary batteries that have a high energy density with the reduction in weight and size of electrical products, are used in a wide range of fields. Lithium secondary batteries usually have a positive electrode in which an active material layer containing a positive electrode active material such as a lithium compound typified by lithium cobaltate is formed on a current collector, and lithium occlusion / representative typified by graphite. A negative electrode in which an active material layer containing a negative electrode active material such as a carbon material that can be released is formed on a current collector, and an electrolyte such as a lithium salt such as LiPF 6 are dissolved in a normal aprotic non-aqueous solvent. It is mainly composed of a non-aqueous electrolyte and a separator made of a polymer porous membrane.

従来の典型的なリチウム二次電池は、負極活物質として炭素材を用い、リチウムをイオン状態で炭素材中に挿入(インターカレーション)及び脱離(デインターカレーション)させることにより充放電を繰り返している。しかしながら、炭素材に対するリチウムイオンの挿入量を高めることは困難であり、二次電池としての充放電容量を高めることができないという問題がある。例えば、黒鉛を炭素質材料として用いると、リチウム金属はCLiの組成となり、この物質の理論充放電容量は372Ah/kgである。これは、リチウム金属における理論充放電容量の数分の一でしかない。 A conventional typical lithium secondary battery uses a carbon material as a negative electrode active material, and is charged and discharged by inserting (intercalating) and desorbing (deintercalating) lithium into the carbon material in an ionic state. It is repeating. However, it is difficult to increase the amount of lithium ions inserted into the carbon material, and there is a problem that the charge / discharge capacity of the secondary battery cannot be increased. For example, when graphite is used as the carbonaceous material, the lithium metal has a composition of CLi 6 and the theoretical charge / discharge capacity of this material is 372 Ah / kg. This is only a fraction of the theoretical charge / discharge capacity of lithium metal.

そこで、より高容量を発現できる負極材料として、リチウムと合金化可能な金属もしくは金属化合物を含有する材料を用いることが試みられている。例えば、特許文献1には、負極活物質としてシリコン等のリチウムと合金化可能な金属を用いることによって、放電容量の向上した非水系電解液二次電池を得ることが記載されている。   Therefore, an attempt has been made to use a material containing a metal or a metal compound that can be alloyed with lithium as a negative electrode material capable of developing a higher capacity. For example, Patent Document 1 describes that a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved discharge capacity is obtained by using a metal that can be alloyed with lithium, such as silicon, as a negative electrode active material.

なお、リチウム二次電池で使用されるセパレータには、両極間のイオン伝導を妨げないこと、電解液を保持できること、電解液に対して耐性を有すること、などの要件を満たすことが求められ、主としてポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる高分子多孔質膜が用いられている。従来、これらの高分子多孔質膜を製造する方法としては、例えば以下の手法が公知技術として知られている。
(1) 高分子材料に後工程で容易に抽出除去可能な可塑剤を加えて成形を行い、その後可塑剤を適当な溶媒で除去して多孔化する抽出法(特許文献2)。
(2) 結晶性高分子材料を成形した後、構造的に弱い非晶部分を選択的に延伸して微細孔を形成する延伸法(特許文献3)。
(3) 高分子材料に充填剤を加えて成形を行い、その後の延伸操作により高分子材料と充填剤との界面を剥離させて微細孔を形成する界面剥離法(特許文献4)。
In addition, the separator used in the lithium secondary battery is required to satisfy requirements such as not impeding ion conduction between both electrodes, being able to hold the electrolytic solution, having resistance to the electrolytic solution, A polymer porous film mainly made of a thermoplastic resin such as polyethylene or polypropylene is used. Conventionally, as a method for producing these polymer porous membranes, for example, the following methods are known as known techniques.
(1) An extraction method in which a plasticizer that can be easily extracted and removed in a post-process is added to a polymer material to perform molding, and then the plasticizer is removed with a suitable solvent to make it porous (Patent Document 2).
(2) A stretching method in which after forming a crystalline polymer material, a structurally weak amorphous portion is selectively stretched to form micropores (Patent Document 3).
(3) An interfacial exfoliation method in which a filler is added to a polymer material, molding is performed, and the interface between the polymer material and the filler is exfoliated by a subsequent stretching operation to form micropores (Patent Document 4).

しかしながら(1)の抽出法は、大量の廃液を処理する必要があり、環境・経済性の両面において問題がある。また抽出工程で発生する膜の収縮のために均等な膜を得ることが難しく、歩留まりなど生産性においても問題がある。(2)の延伸法は、延伸前の結晶相・非晶相の構造制御により孔径分布を制御するために、長時間の熱処理が必要であり、生産性の面で問題がある。   However, the extraction method (1) requires treatment of a large amount of waste liquid, and has problems in both environmental and economic aspects. Further, it is difficult to obtain a uniform film due to the contraction of the film generated in the extraction process, and there is a problem in productivity such as yield. The stretching method (2) requires a long heat treatment in order to control the pore size distribution by controlling the crystal phase / amorphous phase structure before stretching, which is problematic in terms of productivity.

これに対して、(3)の界面剥離法は、廃液の発生などはなく、環境・経済性の両面において優れた方法である。また、高分子材料と充填剤との界面は延伸操作により容易に剥離することができるため、熱処理などの前処理を必要とせずに多孔質膜を得ることができ、生産性の面でも優れた手法である。   On the other hand, the interfacial peeling method (3) does not generate waste liquid and is an excellent method in both environmental and economic aspects. In addition, since the interface between the polymer material and the filler can be easily peeled off by a stretching operation, a porous film can be obtained without the need for a pretreatment such as heat treatment, which is excellent in terms of productivity. It is a technique.

しかし、従来、充填剤を含有したセパレータは、表面に突出した充填剤の存在により電極との密着性が悪く、電極間距離の不均一による電極間抵抗の不均一を生じてリチウムデンドライトなどの発生が生じ易く、安全性に劣ると考えるのが常識的であり、このために、上記(3)の方法で製造された充填材を含むセパレータが実用化された例はなかった。   However, conventional separators containing fillers have poor adhesion to the electrodes due to the presence of fillers protruding on the surface, causing non-uniform resistance between electrodes due to non-uniform distance between electrodes, generating lithium dendrites, etc. Therefore, it is common sense to think that the separator is inferior in safety, and for this reason, there has been no example in which a separator including the filler produced by the method (3) has been put to practical use.

前述の特許文献1においても、セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンの単独の微多孔膜、或いはそれらを貼り合わせた膜や、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、セルロースなどの不織布が使用されると記載され、実施例においても、ポリエチレン製微多孔膜を使用している。このものは、一般に、上記(1)の抽出法か上記(2)の延伸法によって工業的に製造される。しかも、特許文献1では、リチウムと合金化可能な金属を負極に使用する場合のセパレータの影響について何ら触れられていない。   Also in the aforementioned Patent Document 1, it is described that a separator is made of a single microporous film of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a film obtained by bonding them, or a nonwoven fabric such as polyolefin, polyester, polyamide, or cellulose. Also in the examples, a polyethylene microporous membrane is used. This product is generally produced industrially by the extraction method (1) or the stretching method (2). And patent document 1 does not mention at all about the influence of the separator at the time of using the metal alloyable with lithium for a negative electrode.

特開平10−223221号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-223221 特開平7−029563号公報JP 7-029563 A 特開平7−304110号公報JP-A-7-304110 特開2002−201298号公報JP 2002-201298 A

特許文献1に記載されるように、リチウムと合金化可能な金属或いは金属化合物を負極として用いる場合、リチウムの吸蔵に伴う体積変化に起因し、後述の比較例1に示すように、サイクル時の放電容量が著しく低下するという問題があった。   As described in Patent Document 1, when a metal or metal compound that can be alloyed with lithium is used as a negative electrode, due to the volume change accompanying the occlusion of lithium, as shown in Comparative Example 1 described later, There was a problem that the discharge capacity was significantly reduced.

従って、本発明は、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を負極として用いたことによる高容量化を達成しつつ、サイクル時の放電容量の低下が少ない非水系電解液二次電池を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery that achieves a high capacity by using a metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium as a negative electrode and has a small decrease in discharge capacity during cycling. For the purpose.

本発明者らは、鋭意検討の結果、特に、リチウム合金化した際に体積膨張率の大きい金属又は金属化合物であって、リチウム合金化した際の、該金属及び該金属化合物の、重量当たり或いは体積当たりの理論容量密度が一定値以上のものを負極とした場合において、セパレータとして、無機充填剤を含有する熱可塑性樹脂よりなる多孔質膜を組み合わせて使用することにより、高容量化を達成しつつ、かつ、サイクル時の放電容量の低下が小さい非水系電解液二次電池を提供することができることを見出して本発明を完成した。   As a result of intensive studies, the inventors of the present invention, in particular, are metals or metal compounds having a large volume expansion coefficient when formed into a lithium alloy, and the metal and the metal compound at the time of being formed into a lithium alloy In the case where the negative electrode has a theoretical capacity density per volume of a certain value or more, a high capacity is achieved by using a porous membrane made of a thermoplastic resin containing an inorganic filler as a separator. However, the present invention was completed by finding that a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of providing a small reduction in discharge capacity during cycling can be provided.

即ち、本発明の要旨は、リチウムを吸蔵・放出することが可能な負極及び正極と、セパレータと、非水系溶媒及びリチウム塩を含有する非水系電解液とを備えてなる非水系電解液二次電池において、該セパレータが、無機充填剤を含有する熱可塑性樹脂よりなる多孔質膜を有し、該セパレーターは、厚みが5μm以上100μm以下、空孔率が30%以上80%以下、ASTM F316−86により定められる平均孔径が0.05μm以上10μm以下、JIS P8117により定められるガーレー透気度が20秒/100cc以上700秒/100cc以下であり、平均保液量変化率が15%/分以下であり、該負極が、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を含有し(ただし、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−亜鉛合金のリチウム合金を除く)、
i) 該金属又は該金属化合物のリチウム合金化物の、該金属又は該金属化合物に対する体積膨脹率が、1.2以上6.0以下であり、
ii) 下記条件(a)及び/又は条件(b)を満たし、かつ
(a) 該金属又は該金属化合物のリチウム合金化物中のリチウム量から換算される理論容量の、該金属又は該金属化合物の重量当たりの比率が、0.4Ah/g以上4.0Ah/g以下
(b) 該金属又は該金属化合物のリチウム合金化物中のリチウム量から換算される理論容量の、該金属又は該金属化合物の体積当たりの比率が、0.7Ah/cc以上2.3Ah/cc以下
iii) 該リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を焼結して作製される、または該リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を分散した分散液を、集電体上に塗布、乾燥して作製される
ことを特徴とする非水系電解液二次電池に存する(請求項1)。
That is, the gist of the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent and a lithium salt. In the battery, the separator has a porous film made of a thermoplastic resin containing an inorganic filler, and the separator has a thickness of 5 μm to 100 μm, a porosity of 30% to 80%, and ASTM F316- 86 has an average pore size of 0.05 μm or more and 10 μm or less, a Gurley permeability determined by JIS P8117 of 20 seconds / 100 cc or more and 700 seconds / 100 cc or less, and an average liquid retention rate change of 15% / minute or less. And the negative electrode contains a metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium (however, a lithium-aluminum alloy and a lithium-zinc alloy) Except lithium alloy),
i) The volume expansion coefficient of the lithium alloyed product of the metal or the metal compound with respect to the metal or the metal compound is 1.2 or more and 6.0 or less,
ii) satisfy the following condition (a) and / or condition (b), and
(a) The ratio of the theoretical capacity converted from the amount of lithium in the lithium alloyed product of the metal or the metal compound per weight of the metal or the metal compound is 0.4 Ah / g or more and 4.0 Ah / g or less.
(b) The ratio of the theoretical capacity converted from the amount of lithium in the lithium alloyed product of the metal or the metal compound per volume of the metal or the metal compound is 0.7 Ah / cc or more and 2.3 Ah / cc or less.
iii) A dispersion prepared by sintering the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium or having the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium dispersed therein is applied onto a current collector and dried. The present invention resides in a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明において、特定のセパレータと、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を含有する負極とを組み合わせることによるサイクル特性の向上効果の作用機構の詳細は明らかではないが、本発明で用いる特定のセパレータは、従来一般的に用いられているセパレータに比べて電解液の保液性が高く、このため負極の体積膨張に対しても十分に追随して電解液を安定に保存し得ることにより、良好なサイクル特性が発現されるものと推定される。   In the present invention, although the details of the action mechanism of the effect of improving cycle characteristics by combining a specific separator and a negative electrode containing a metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium are not clear, the specific mechanism used in the present invention The separator has a higher ability to retain the electrolytic solution than a separator that is generally used in the past, and therefore, it can follow the volume expansion of the negative electrode sufficiently and stably store the electrolytic solution, It is presumed that good cycle characteristics are exhibited.

即ち、特許文献1に記載されるように、従来、リチウム二次電池に用いられるセパレータは抽出法或いは延伸法により得られるものが一般的である。このような方法により得られた膜は、本発明が特徴とする無機充填剤を含有する熱可塑性樹脂よりなる多孔質膜とは異なり、保液量の変化速度が大きく、電解液をセパレータ中に保持する能力が低く、後述する比較例1に示すように、リチウム合金化した際に体積膨張率の大きい金属又は金属化合物であって、リチウム合金化した際の、該金属及び該金属化合物の、重量当たり或いは体積当たりの容量密度が一定値以上のものを負極として用いた場合に良好なサイクル特性を得ることができない。   That is, as described in Patent Document 1, conventionally, a separator used in a lithium secondary battery is generally obtained by an extraction method or a stretching method. The membrane obtained by such a method is different from a porous membrane made of a thermoplastic resin containing an inorganic filler, which is characterized by the present invention, and has a high rate of change in the amount of liquid retained, so that the electrolytic solution is put into the separator. The ability to hold is low, as shown in Comparative Example 1 described later, a metal or a metal compound having a large volume expansion coefficient when lithium alloyed, the metal and the metal compound when lithium alloyed, Good cycle characteristics cannot be obtained when a negative electrode having a capacity density per weight or volume exceeding a certain value is used.

これに対して、本発明でセパレータとして用いる無機充填剤を含有する熱可塑性樹脂よりなる多孔質膜は、後述の如く、例えば界面剥離法により、比較的孔径の大きな多孔質膜として容易に製造することができ、しかも、このものは保液性が良好である。   On the other hand, a porous film made of a thermoplastic resin containing an inorganic filler used as a separator in the present invention is easily manufactured as a porous film having a relatively large pore diameter by, for example, an interfacial peeling method, as described later. In addition, the liquid retainability is good.

本発明で用いるセパレータが保液性に優れる理由としては次のことが考えられる。即ち、セパレータ中の電解液の移動は微細な孔中を液が浸透していくいわゆる毛細管流動ととらえることができる。毛細管流動では孔径が小さいほど浸透距離が大きくなるので液が浸透しやすいと考えられるが、逆に外圧などにより液が外に出るときはこの浸透し易さのため保液性が低くなるものと考えられる。本発明で用いる充填剤を含有するセパレータは、前記(1),(2)の方法で製造される、特許文献1で用いられるようなセパレータに比較して、孔径が大きく液の浸透性においては若干劣るが、いったん浸透した後は液が移動しにくいため液が膜中に保持されやすいものと考えられる。また、充填剤を含有していることにより、セパレータ全体の誘電率が増大するため、極性溶媒である電解液との相互作用により充填剤と電解液との化学的な親和性が向上し、このことがセパレータにおける電解液の保持能力を高める効果を奏することも考えられる。さらには、本発明で用いるセパレータは、充填剤の存在により形成されるセパレータ表面の凹凸により、電池内において、極板とセパレータ間に隙間を形成するため、この隙間にさらに多くの電解液を保持することが可能である。   The reason why the separator used in the present invention is excellent in liquid retention is considered as follows. That is, the movement of the electrolytic solution in the separator can be regarded as a so-called capillary flow in which the liquid penetrates through the fine holes. In capillary flow, the smaller the pore diameter, the greater the permeation distance and the greater the permeation distance.However, conversely, when the liquid comes out due to external pressure, etc. Conceivable. The separator containing the filler used in the present invention has a larger pore size and liquid permeability in comparison with the separator used in Patent Document 1 manufactured by the methods (1) and (2). Although slightly inferior, it is considered that the liquid is likely to be retained in the film because it is difficult for the liquid to move once it has permeated. In addition, since the dielectric constant of the entire separator increases due to the inclusion of the filler, the chemical affinity between the filler and the electrolytic solution is improved by the interaction with the electrolytic solution that is a polar solvent. It is also conceivable that this has the effect of increasing the electrolyte holding capacity in the separator. Furthermore, since the separator used in the present invention forms a gap between the electrode plate and the separator in the battery due to the unevenness of the separator surface formed by the presence of the filler, more electrolytic solution is retained in this gap. Is possible.

以上のように、本発明では、保液性が極めて良好な特定のセパレータを用いることにより、負極がリチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を含み、リチウム合金化した際の体積膨張の大きい二次電池において、電解液を安定に保持し、サイクル時の負極の膨張収縮に伴う電解液の枯渇、偏在等の電解液の欠乏を補うことで、サイクル特性の低下を抑制する。   As described above, in the present invention, by using a specific separator with extremely good liquid retention, the negative electrode contains a metal or a metal compound capable of forming an alloy with lithium, and has a large volume expansion when formed into a lithium alloy. In the secondary battery, the electrolyte solution is stably held, and the deterioration of the cycle characteristics is suppressed by compensating for the electrolyte solution deficiency such as depletion and uneven distribution of the electrolyte solution accompanying the expansion and contraction of the negative electrode during the cycle.

なお、前述の如く、充填剤を含有したセパレータは、表面に突出した充填剤の存在により電極との密着性が悪く電極間距離の不均一による電極間抵抗の不均一を生じてリチウムデンドライトなどの発生が生じ易く、安全性に劣ると考えられ、実用化された例はなく、特許文献1においても、このような充填剤を含まない微孔性ポリエチレン膜をセパレータとして用いているが、このような微孔性ポリエチレン膜セパレータでは、本発明におけるセパレータの有するような物性を達成することができず、本発明の効果を得ることができない。   In addition, as described above, the separator containing the filler has poor adhesion between the electrodes due to the presence of the filler protruding on the surface, resulting in non-uniform resistance between the electrodes due to non-uniform distance between the electrodes. There is no example of practical use that is likely to occur and inferior in safety, and even in Patent Document 1, a microporous polyethylene film not containing such a filler is used as a separator. With such a microporous polyethylene membrane separator, the physical properties of the separator in the present invention cannot be achieved, and the effects of the present invention cannot be obtained.

本発明においては、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を含有する負極に対して、従来使用されていない特定のセパレータを組み合わせることにより、上述の作用機構で優れた効果を得ることができる。   In the present invention, by combining a negative separator containing a metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium with a specific separator that has not been conventionally used, an excellent effect can be obtained with the above-described operation mechanism.

本発明において、上記リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物としては、Al、Si、Zn、Ga、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pb、及びBiよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又は当該金属の化合物が挙げられる(請求項2)。   In the present invention, the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium is at least one selected from the group consisting of Al, Si, Zn, Ga, Ge, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Pb, and Bi. A metal of a kind or a compound of the metal is mentioned (claim 2).

また、上記負極は、厚み100μm以下の薄膜であることが好ましく(請求項3)、このような負極としては、集電体上に、リチウムと合金形成可能な金属を含む粒子と結着剤とを含有する薄層を有する薄膜電極(請求項)が挙げられる。 The negative electrode is preferably a thin film having a thickness of 100 μm or less (Claim 3). As such a negative electrode, particles containing a metal capable of forming an alloy with lithium on a current collector , a binder, A thin film electrode having a thin layer containing (Claim 4 ).

この負極は、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物が、該金属以外の金属及び炭素質物の少なくとも1種との複合材料として含まれるものであっても良い(請求項)。 The negative electrode may include a metal or a metal compound capable of forming an alloy with lithium as a composite material of at least one of a metal other than the metal and a carbonaceous material (Claim 5 ).

また、上記非水系電解液中のリチウム塩は含フッ素リチウム塩であり、非水系溶媒は環状カーボネートと鎖状カーボネートとを含有することが好ましい(請求項)。また、上記正極の活物質はリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい(請求項)。 Further, the lithium salt of the nonaqueous electrolytic solution is a fluorine-containing lithium salt, it is preferred that the non-aqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate (Claim 7). Further, it is preferable that the active material of the positive electrode is a lithium-transition metal composite oxide (Claim 8).

本発明によれば、高容量化を達成しつつ、かつ、サイクル時の放電容量が低下しにくい非水系電解液二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that achieves higher capacity and is less likely to have a reduced discharge capacity during cycling.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

本発明の非水系電解液二次電池は、リチウムを吸蔵・放出することが可能な負極及び正極と、以下に詳述する特定のセパレータと、非水系溶媒、及びリチウム塩を含有する非水系電解液とを備えてなり、負極がリチウムと合金形成可能な、特定の条件を満たす金属又は金属化合物を含有するものである。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, a specific separator described in detail below, a non-aqueous solvent, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. And a negative electrode containing a metal or a metal compound satisfying a specific condition that can form an alloy with lithium.

[セパレータ]
<セパレータの構成成分及び物性等>
本発明のセパレータを構成する多孔質膜の基材樹脂としての熱可塑性樹脂は、後述する無機充填剤が均等に分散されうるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂は1種を単独で用いても2種以上を混合して用いても良い。
[Separator]
<Constituent components and physical properties of separator>
The thermoplastic resin as the base resin of the porous membrane constituting the separator of the present invention is not particularly limited as long as the inorganic filler described later can be uniformly dispersed. For example, a polyolefin resin, Examples thereof include fluorine resins, styrene resins such as polystyrene, ABS resins, vinyl chloride resins, vinyl acetate resins, acrylic resins, polyamide resins, acetal resins, and polycarbonate resins. The above thermoplastic resins such as polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、耐熱性、耐溶剤性、可撓性のバランスに優れていることから、特に好ましいのはポリオレフィン樹脂である。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン又は1−デセン等のモノオレフィン重合体や、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン又は1−デセンと4−メチル−1−ペンテン又は酢酸ビニル等の他のモノマーとの共重合体等を主成分とするものが挙げられ、具体的には、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、結晶性エチレン−プロピレンブロック共重合体、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。本発明においては、上記ポリオレフィン樹脂の中でもポリエチレン又はポリプロピレンを用いるのが好ましい。   Among these, polyolefin resin is particularly preferable because of its excellent balance of heat resistance, solvent resistance, and flexibility. Examples of the polyolefin resin include monoolefin polymers such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene or 1-decene, ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene or The main component is a copolymer of 1-decene and another monomer such as 4-methyl-1-pentene or vinyl acetate. Specifically, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, Examples thereof include high-density polyethylene, polypropylene, crystalline ethylene-propylene block copolymer, polybutene, and ethylene-vinyl acetate copolymer. In the present invention, it is preferable to use polyethylene or polypropylene among the polyolefin resins.

このような熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、下限が通常5万以上、中でも10万以上、上限が通常50万以下、好ましくは40万以下、さらに好ましくは30万以下、中でも20万以下程度であれば良い。この上限を超えると、充填剤添加による流動性の低下に加えて樹脂の溶融粘度が高くなるため溶融成形が困難となる。また、成形物が得られた場合であっても、充填剤が樹脂中に均等に分散されず、界面剥離による孔形成が不均一となるため、好ましくない。この下限を下回ると、機械的強度が低下するため好ましくない。   The weight average molecular weight of such a thermoplastic resin has a lower limit of usually 50,000 or more, especially 100,000 or more, and an upper limit of usually 500,000 or less, preferably 400,000 or less, more preferably 300,000 or less, especially 200,000 or less. I just need it. When this upper limit is exceeded, melt molding becomes difficult because the melt viscosity of the resin increases in addition to the decrease in fluidity due to the addition of filler. Further, even when a molded product is obtained, the filler is not evenly dispersed in the resin, and pore formation due to interfacial peeling becomes nonuniform, which is not preferable. Below this lower limit, the mechanical strength decreases, which is not preferable.

本発明に係る高分子多孔質膜に含まれる無機充填剤としては、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、タルク、クレー、マイカ、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、ゼオライト、ガラス粉等が挙げられ、中でも、リチウム二次電池で用いられるカーボネート系有機電解液を分解しないことから、特に硫酸バリウム、アルミナが好適である。   Examples of the inorganic filler contained in the polymer porous membrane according to the present invention include calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, talc, clay, mica, kaolin, silica, hydrotalcite, diatomaceous earth, calcium sulfate, magnesium sulfate, Examples include barium sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, alumina, zinc oxide, zeolite, and glass powder. Among them, carbonate organic electrolytes used in lithium secondary batteries are decomposed. In particular, barium sulfate and alumina are preferable.

無機充填剤の粒径としては、数基準平均粒径の下限が、通常0.01μm以上、好ましくは0.1μm以上、中でも0.2μm以上であり、上限は通常10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、中でも1μm以下であることが好ましい。無機充填剤の数基準平均粒径が10μmを超えると、延伸で形成される孔の径が大きくなりすぎ、電解液の浸透性が悪くなるため、好ましくない。また、孔径が大きくなることにより、延伸破断やフィルム強度の低下を招きやすい。また、数基準平均粒径が10μmを超えるとセパレータ表面の粒子個数が少なすぎて極板とセパレータとの間の隙間が充分に形成されないため、この面でも電解液の保持性が低下する可能性が高い。数基準平均粒径が0.01μmより小さいと充填剤が凝集し易くなるため、基材樹脂に均等に充填剤を分散させることが難しくなりやすい。また、仮に均等に分散できても延伸で形成される孔の径が小さすぎるため、前述の(1)抽出法及び(2)延伸法で得られるセパレータの孔径と大差がなくなり、本発明で意図する保液性が充分に高められず、好ましくない。また粒径が小さすぎるため極板とセパレータとの間の隙間が充分に形成されないため、この面でも電解液の保持性が低下する可能性が高い。   As the particle size of the inorganic filler, the lower limit of the number-based average particle size is usually 0.01 μm or more, preferably 0.1 μm or more, especially 0.2 μm or more, and the upper limit is usually 10 μm or less, preferably 5 μm or less, More preferably, it is 3 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less. When the number standard average particle diameter of the inorganic filler exceeds 10 μm, the diameter of the pores formed by stretching becomes too large, and the permeability of the electrolytic solution deteriorates, which is not preferable. Moreover, when the hole diameter becomes large, it tends to cause stretching breakage and a decrease in film strength. In addition, when the number average particle size exceeds 10 μm, the number of particles on the separator surface is too small and a gap between the electrode plate and the separator is not sufficiently formed. Is expensive. If the number reference average particle size is smaller than 0.01 μm, the filler is likely to aggregate, and it is difficult to uniformly disperse the filler in the base resin. In addition, even if evenly dispersed, the diameter of the pores formed by stretching is too small, so there is no large difference from the pore diameter of the separator obtained by the above-described (1) extraction method and (2) stretching method, and is intended in the present invention. This is not preferable because the liquid retention is not sufficiently improved. Moreover, since the gap between the electrode plate and the separator is not sufficiently formed because the particle size is too small, there is a high possibility that the retention of the electrolytic solution is lowered on this surface as well.

本発明においては、上記条件に適合する無機充填剤であれば1種を単独で用いることもでき、2種以上を混合して用いることもできる。   In the present invention, one kind of inorganic filler can be used alone, or two or more kinds can be mixed and used as long as they satisfy the above conditions.

本発明に係る高分子多孔質膜中の上記無機充填剤の配合量は、下限が熱可塑性樹脂100重量部に対して通常40重量部以上、好ましくは50重量部以上、中でも60重量部以上、より好ましくは100重量部以上であり、上限が熱可塑性樹脂100重量部に対して通常300重量部以下、好ましくは200重量部以下、より好ましくは150重量部以下である。高分子多孔質膜中の熱可塑性樹脂100重量部に対する無機充填剤の配合量が40重量部未満であると連通孔を形成することが難しく、セパレータとしての機能を発現することが困難となる。また、300重量部を超えるとフィルム成形時の粘度が高くなり加工性に劣るばかりでなく、多孔化のための延伸時にフィルム破断を生じるため好ましくない。なお、本発明においては、多孔質膜の作製の際に配合した充填剤は、実質的に成形された多孔質膜中に残るため、上記の充填剤の配合量範囲は、多孔質膜中の充填剤含有量範囲となる。   The blending amount of the inorganic filler in the polymer porous membrane according to the present invention is such that the lower limit is usually 40 parts by weight or more, preferably 50 parts by weight or more, especially 60 parts by weight or more, relative to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. More preferably, it is 100 parts by weight or more, and the upper limit is usually 300 parts by weight or less, preferably 200 parts by weight or less, more preferably 150 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. When the blending amount of the inorganic filler with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin in the polymer porous membrane is less than 40 parts by weight, it is difficult to form a communication hole, and it becomes difficult to exhibit a function as a separator. On the other hand, if it exceeds 300 parts by weight, not only the viscosity at the time of film forming becomes high and the processability is inferior, but also the film breaks during stretching for making it porous, which is not preferable. In the present invention, since the filler blended in the production of the porous membrane remains in the substantially molded porous membrane, the blending amount range of the filler is within the range of the porous membrane. It becomes a filler content range.

無機充填剤としては、熱可塑性樹脂への分散性を高めるために表面処理剤により表面処理されているものを用いることもできる。この表面処理としては、熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂の場合、例えばステアリン酸等の脂肪酸又はその金属塩、或いはポリシロキサンやシランカップリング剤による処理が挙げられる。   As the inorganic filler, one that has been surface-treated with a surface treatment agent in order to enhance dispersibility in the thermoplastic resin can also be used. As the surface treatment, when the thermoplastic resin is a polyolefin resin, for example, a treatment with a fatty acid such as stearic acid or a metal salt thereof, polysiloxane, or a silane coupling agent can be given.

本発明に係る高分子多孔質膜の成形時には、前記熱可塑性樹脂との相溶性を有する低分子量化合物を添加しても良い。この低分子量化合物は熱可塑性樹脂の分子間に入り込み、分子間の相互作用を低下させると共に結晶化を阻害し、その結果、シート成形時の樹脂組成物の延伸性を向上させる。また、低分子量化合物は熱可塑性樹脂と無機充填剤との界面接着力を適度に高めて、延伸による孔の粗大化を防止する作用を奏すると共に、熱可塑性樹脂と無機充填剤との界面接着力を高めることでフィルムからの無機充填剤の脱落を防止する作用を奏する。   At the time of molding the porous polymer membrane according to the present invention, a low molecular weight compound having compatibility with the thermoplastic resin may be added. This low molecular weight compound enters between the molecules of the thermoplastic resin, lowers the interaction between molecules and inhibits crystallization, and as a result, improves the stretchability of the resin composition during sheet molding. In addition, the low molecular weight compound moderately enhances the interfacial adhesive force between the thermoplastic resin and the inorganic filler and prevents the pores from becoming coarse due to stretching, and the interfacial adhesive force between the thermoplastic resin and the inorganic filler. The effect of preventing the inorganic filler from falling off from the film is obtained.

この低分子量化合物としては分子量200〜3000のものが好適に用いられる。この低分子量化合物の分子量が3000を超えると低分子量化合物が熱可塑性樹脂の分子間に入りにくくなるため、延伸性の向上効果が不充分となる。また、分子量が200未満では、相溶性は上がるが、低分子量化合物が高分子多孔質膜表面に析出する、いわゆるブルーミングが起こりやすくなり、膜性状の悪化やブロッキングを起こしやすくなり好ましくない。   As this low molecular weight compound, those having a molecular weight of 200 to 3000 are preferably used. When the molecular weight of the low molecular weight compound exceeds 3000, the low molecular weight compound is difficult to enter between the molecules of the thermoplastic resin, so that the effect of improving stretchability is insufficient. On the other hand, when the molecular weight is less than 200, the compatibility is improved, but so-called blooming, in which a low molecular weight compound is precipitated on the surface of the polymer porous membrane, is likely to occur, and the membrane properties are easily deteriorated and blocking is not preferable.

低分子量化合物としては、熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂の場合、脂肪族炭化水素又はグリセライドなどが好ましく使われる。特に、ポリオレフィン樹脂がポリエチレンの場合は、流動パラフィンや低融点ワックスが好ましく用いられる。   As the low molecular weight compound, when the thermoplastic resin is a polyolefin resin, an aliphatic hydrocarbon or glyceride is preferably used. In particular, when the polyolefin resin is polyethylene, liquid paraffin or low melting point wax is preferably used.

本発明に係る高分子多孔質膜の成膜材料としての樹脂組成物における、上記低分子量化合物の配合量は、下限が熱可塑性樹脂100重量部に対し通常1重量部以上、好ましくは5重量部以上であり、上限が熱可塑性樹脂100重量部に対し通常20重量部以下、好ましくは15重量部以下である。低分子量化合物の配合量が熱可塑性樹脂100重量部に対して1重量部未満であると、低分子量化合物を配合することによる上記効果が十分に得られず、また20重量部を超えると熱可塑性樹脂の分子間の相互作用を低下させ過ぎて、十分な強度が得られなくなる。また、シート成形時に発煙が生じたり、スクリュー部分での滑りが生じて、安定なシート成形が難しくなる。   In the resin composition as a film forming material for the polymer porous membrane according to the present invention, the lower molecular weight compound is added at a lower limit of usually 1 part by weight or more, preferably 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. The upper limit is usually 20 parts by weight or less, preferably 15 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. When the blending amount of the low molecular weight compound is less than 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin, the above effect by blending the low molecular weight compound cannot be sufficiently obtained, and when the blending amount exceeds 20 parts by weight, thermoplasticity is obtained. The interaction between the molecules of the resin is reduced too much and sufficient strength cannot be obtained. In addition, smoke generation occurs during sheet forming, and slipping occurs at the screw portion, making it difficult to form a stable sheet.

本発明に係る高分子多孔質膜の成膜材料としての樹脂組成物には、さらに必要に応じて熱安定剤等の他の添加剤を添加することができる。上記添加剤としては、公知のものであれば特に制限されず用いられる。これらの添加剤の配合量は、樹脂組成物の全量に対して、通常0.05〜1重量%である。   If necessary, other additives such as a heat stabilizer can be added to the resin composition as a film forming material for the polymer porous membrane according to the present invention. The additive is not particularly limited as long as it is a known additive. The compounding quantity of these additives is 0.05-1 weight% normally with respect to the whole quantity of a resin composition.

本発明に係る高分子多孔質膜の多孔度は、高分子多孔質膜の空孔率の下限として通常30%以上、好ましくは40%以上、さらに好ましくは50%以上であり、上限として通常80%以下、好ましくは70%以下、さらに好ましくは65%以下である。空孔率が30%未満であるとイオンの透過性が充分でなく、セパレータとしての機能を果たすことができず、好ましくない。また、空孔率が80%を超えると、フィルムの実強度が低くなるため、電池作成時の破断や活物質による突き抜けと短絡が生じ、好ましくない。   The porosity of the polymer porous membrane according to the present invention is usually 30% or more, preferably 40% or more, more preferably 50% or more as the lower limit of the porosity of the polymer porous membrane, and usually 80 as the upper limit. % Or less, preferably 70% or less, and more preferably 65% or less. If the porosity is less than 30%, the ion permeability is not sufficient, and the function as a separator cannot be achieved. On the other hand, if the porosity exceeds 80%, the actual strength of the film is lowered, which is not preferable because breakage or short-circuiting due to the active material and short-circuiting occur during battery production.

なお、高分子多孔質膜の空孔率とは、以下の計算式によって算出される値である。
空孔率Pv(%)=100×(1−w/〔ρ・S・t〕)
S:高分子多孔質膜の面積
t:高分子多孔質膜の厚み
w:高分子多孔質膜の重さ
ρ:高分子多孔質膜の真比重
The porosity of the polymer porous membrane is a value calculated by the following calculation formula.
Porosity Pv (%) = 100 × (1−w / [ρ · S · t])
S: Area of polymer porous membrane t: Thickness of polymer porous membrane w: Weight of polymer porous membrane ρ: True specific gravity of polymer porous membrane

なお、高分子多孔質膜を構成する成分i(樹脂や充填剤など)のブレンド重量をWi、比重をρiとすると、真比重ρは以下の式で求められる(式中でΣは全ての成分の和を表す。)。
真比重ρ=ΣWi/Σ(Wi/ρi)
In addition, when the blend weight of the component i (resin, filler, etc.) constituting the polymer porous membrane is Wi and the specific gravity is ρi, the true specific gravity ρ can be obtained by the following formula (where Σ is all components) Represents the sum of
True specific gravity ρ = ΣWi / Σ (Wi / ρi)

本発明に係る高分子多孔質膜の厚みの上限値は、通常100μm以下、好ましくは40μm以下であり、下限値は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上である。厚みが5μm未満であると、実強度が低いため、電池の作成時の破断や活物質による突き抜けと短絡が生じ、好ましくない。また、厚みが100μmを超えるとセパレータの電気抵抗が高くなるため、電池の容量が低下して好ましくない。また、厚みが100μmを超えると電池内に入れられる活物質量が減るため、電池全体の容量も低下して好ましくない。セパレータの厚みを5〜100μmの範囲とすることにより、良好なイオン透過性を有するセパレータとすることができる。   The upper limit of the thickness of the polymer porous membrane according to the present invention is usually 100 μm or less, preferably 40 μm or less, and the lower limit is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more. If the thickness is less than 5 μm, the actual strength is low, and therefore, it is not preferable because breakage at the time of producing the battery, punch-through due to the active material, and short circuit occur. Moreover, since the electrical resistance of a separator will become high when thickness exceeds 100 micrometers, the capacity | capacitance of a battery falls and it is unpreferable. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the amount of the active material put into the battery is reduced, so that the capacity of the whole battery is also lowered, which is not preferable. By setting the thickness of the separator to a range of 5 to 100 μm, a separator having good ion permeability can be obtained.

本発明に係る高分子多孔質膜の平均孔径の下限は0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは0.2μm以上である。また、上限は10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下であり、中でも1μm以下が好ましい。平均孔径が0.05μmより小さいと多孔質膜の連通性を充分に確保することが難しくなり、10μmよりも大きいと実用的なフィルム強度を確保することが難しくなるため好ましくない。高分子多孔質膜の孔径は、後述の通り無機充填剤の特性(粒径等)や充填量を必要に応じて選択することで任意に変えることができる。なお、ここで高分子多孔質膜の平均孔径はASTM F316−86より定められる。   The lower limit of the average pore diameter of the polymer porous membrane according to the present invention is 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.2 μm or more. The upper limit is 10 μm or less, preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less. If the average pore size is smaller than 0.05 μm, it is difficult to ensure sufficient connectivity of the porous membrane, and if it is larger than 10 μm, it is difficult to ensure practical film strength. As will be described later, the pore diameter of the polymer porous membrane can be arbitrarily changed by selecting the properties (particle size, etc.) and the filling amount of the inorganic filler as necessary. Here, the average pore diameter of the polymer porous membrane is determined by ASTM F316-86.

また、本発明に係る高分子多孔質膜は、ガーレー透気度の下限値が20秒/100cc以上、特に100秒/100cc以上で、上限値が700秒/100cc以下、特に300秒/100cc以下であることが好ましい。ガーレー透気度がこの下限値を下回る場合は、空孔率が高すぎるか厚みが薄すぎることが多く、前述の通りフィルムの実強度が低くなって電池作成時の破断や活物質による突き抜けと短絡が生じて好ましくない。この上限値を超える場合は、イオンの透過性が充分でなく、セパレータとしての機能を果たすことができず、好ましくない。なお、ガーレー透気度は、JIS P8117に準拠して測定され、1.22kPa圧で100ccの空気が膜を透過する秒数を示す。   The polymer porous membrane according to the present invention has a lower limit value of Gurley air permeability of 20 seconds / 100 cc or more, particularly 100 seconds / 100 cc or more, and an upper limit value of 700 seconds / 100 cc or less, particularly 300 seconds / 100 cc or less. It is preferable that When the Gurley permeability is below this lower limit, the porosity is often too high or the thickness is too thin, and as described above, the actual strength of the film is low, and breakage during battery creation and penetration by active material A short circuit occurs, which is not preferable. When the upper limit is exceeded, ion permeability is not sufficient, and the function as a separator cannot be achieved, which is not preferable. The Gurley air permeability is measured according to JIS P8117, and indicates the number of seconds that 100 cc of air passes through the membrane at a pressure of 1.22 kPa.

さらに、本発明に係る高分子多孔質膜は、以下のようにして求められる平均保液量変化率が通常15%/分以下、好ましくは12%/分以下、より好ましくは10%/分以下である。平均保液量変化率が15%/分を超えると十分な保液性が得られず、特定のセパレータを用いたことによる電解液の保液性の確保によるサイクル特性の向上効果を十分に得ることができない。なお、この平均保液量変化率は低いほど保液性が高いことを示し好ましいが、その下限としては5%/分程度で十分である。   Furthermore, the polymer porous membrane according to the present invention has an average liquid retention rate change rate of 15% / min or less, preferably 12% / min or less, more preferably 10% / min or less, obtained as follows. It is. When the average liquid retention rate change rate exceeds 15% / min, sufficient liquid retention cannot be obtained, and a sufficient improvement in cycle characteristics can be obtained by securing the liquid retention of the electrolytic solution by using a specific separator. I can't. The lower the average liquid retention rate, the higher the liquid retention, which is preferable. However, a lower limit of about 5% / minute is sufficient.

<セパレータの平均保液量変化率>
4cm×4cmの大きさに切り出したセパレータの重量を測定する。次にセパレータを電解液に浸漬して電解液が充分に浸透した後、引き上げて表面に付着した電解液を拭き取り重量を測定する。浸漬前の重量との差を浸透した電解液の重量とする。さらに30秒ごとに、2分間、重量の変化を測定して下表に示すように平均保液量変化率を算出する。
<Change rate of average liquid content of separator>
The weight of the separator cut into a size of 4 cm × 4 cm is measured. Next, after the separator is immersed in the electrolytic solution and the electrolytic solution is sufficiently permeated, the electrolytic solution attached to the surface is wiped up and the weight is measured. The difference from the weight before dipping is taken as the weight of the permeated electrolyte. Further, the change in weight is measured every 30 seconds for 2 minutes, and the average liquid retention rate change rate is calculated as shown in the table below.

Figure 0005206659
Figure 0005206659

<セパレータの製造方法>
リチウム二次電池で使用されるセパレータには、両極間のイオン伝導を妨げないこと、電解液を保持できること、電解液に対して耐性を有すること、などの要件を満たすことが求められ、従来においては、主としてポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる高分子多孔質膜が用いられ、これらの高分子多孔質膜を製造する方法としては、前述の如く、(1)抽出法、(2)延伸法、(3)界面剥離法がある。
<Manufacturing method of separator>
A separator used in a lithium secondary battery is required to satisfy requirements such as not impeding ion conduction between both electrodes, being able to hold an electrolytic solution, and having resistance to an electrolytic solution. Is a polymer porous film mainly made of a thermoplastic resin such as polyethylene or polypropylene, and the method for producing these polymer porous films includes (1) extraction method and (2) stretching as described above. (3) Interfacial peeling method.

しかしながら(1)の抽出法は、可塑剤として高分子材料と相溶性が良いものを選ぶ必要があるため抽出、或いはその後に延伸を行っても充分に大きな孔を形成することができず、このため得られるセパレータの保液性は充分ではない。また、相溶性の悪い可塑剤を添加して孔を大きくする方法も公知技術として知られているが、この方法では、成形が不安定となって性状のよいフィルムを得ることが難しい。なお、いずれの方法であっても、抽出工程において大量の廃液を処理する必要があり、環境・経済性の両面において問題がある。また抽出工程で発生する膜の収縮のために均等な膜を得ることが難しく、歩留まりなど生産性においても問題がある。(2)の延伸法は、結晶ドメイン間の非晶部分のみを選択的に延伸するため、高倍率の延伸が難しい。そのため、孔径を大きくすることが難しく、得られるセパレータの保液性が低くなると言う欠点がある。また延伸前の結晶相・非晶相の構造制御により孔径分布を制御するために、長時間の熱処理が必要であり、生産性の面で問題がある。   However, in the extraction method of (1), it is necessary to select a plasticizer that has good compatibility with the polymer material. Therefore, even if extraction or subsequent stretching is performed, sufficiently large pores cannot be formed. Therefore, the liquid retention of the obtained separator is not sufficient. Moreover, a method for enlarging the pores by adding a plasticizer having poor compatibility is also known as a known technique. However, in this method, it is difficult to obtain a film having good properties because of unstable molding. In any method, it is necessary to treat a large amount of waste liquid in the extraction process, and there are problems in both environmental and economic aspects. Further, it is difficult to obtain a uniform film due to the contraction of the film generated in the extraction process, and there is a problem in productivity such as yield. In the stretching method (2), since only the amorphous part between the crystal domains is selectively stretched, it is difficult to stretch at a high magnification. For this reason, it is difficult to increase the pore diameter, and there is a drawback that the liquid retention of the obtained separator is lowered. Further, in order to control the pore size distribution by controlling the structure of the crystalline phase / amorphous phase before stretching, heat treatment for a long time is required, which is problematic in terms of productivity.

これに対して、(3)の界面剥離法は、(1),(2)の方法に比較して高分子材料と充填剤との界面を延伸操作により容易に剥離することができるため、熱処理などの前処理を必要とせずに孔径の大きな多孔質膜を容易に製造することができる。このように孔径の大きなセパレータは、前述のように電解液の保液性が良く、負極の膨張収縮によるサイクル特性低下の防止に有効である。また、廃液の発生などはなく、環境・経済性の両面において優れた方法である。   In contrast, the interfacial exfoliation method (3) can easily exfoliate the interface between the polymer material and the filler by a stretching operation as compared with the methods (1) and (2). A porous membrane having a large pore diameter can be easily produced without requiring a pretreatment such as the above. As described above, the separator having such a large pore diameter has good liquid retentivity as described above, and is effective in preventing cycle characteristics from being deteriorated due to expansion and contraction of the negative electrode. Moreover, there is no generation of waste liquid, and it is an excellent method in terms of both environment and economy.

従って、本発明のセパレータは、好ましくは界面剥離法で製造され、より具体的には、次のような方法で製造される。   Therefore, the separator of the present invention is preferably produced by an interfacial peeling method, and more specifically, produced by the following method.

まず、無機充填剤と熱可塑性樹脂、及び必要に応じて添加される低分子量化合物や酸化防止剤等の添加剤の所定量を配合し、溶融混練することにより樹脂組成物を調製する。ここで、上記樹脂組成物はヘンシェルミキサー等によって予備混合を行い、しかる後に通常用いられる一軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、ミキシングロール又は二軸混練機等を用いて調製しても良く、或いは予備混練を省略して直接上記押出機等で直接樹脂組成物を調製しても良い。   First, a resin composition is prepared by blending a predetermined amount of an additive such as an inorganic filler, a thermoplastic resin, and a low molecular weight compound or an antioxidant that is added as necessary, and kneading. Here, the resin composition may be premixed by a Henschel mixer or the like, and then prepared using a commonly used single screw extruder, twin screw extruder, mixing roll or twin screw kneader, etc. Alternatively, the preliminary kneading may be omitted and the resin composition may be directly prepared using the extruder or the like.

次いで、上記樹脂組成物をシート成形する。シート成形は通常用いられるTダイによるTダイ法や円形ダイによるインフレーション法により行うことができる。   Next, the resin composition is formed into a sheet. Sheet forming can be performed by a T-die method using a commonly used T-die or an inflation method using a circular die.

次いで、成形されたシートの延伸を行う。該延伸には、シートの引き取り方向(MD)に延伸する縦一軸延伸、テンター延伸機等により横方向(TD)に延伸する横一軸延伸、MDへの一軸延伸後引き続きテンター延伸機等によりTDに延伸する逐次二軸延伸法、又は縦方向及び横方向を同時に延伸する同時二軸延伸法がある。上記一軸延伸はロール延伸により行うことができる。上記延伸は、シートを構成する樹脂組成物が所定の延伸倍率に容易に延伸でき、かつ樹脂組成物が融解して孔を閉塞させ連通性を失わせることのない任意の温度で行うことができるが、好ましくは樹脂の融点−70℃〜樹脂の融点−5℃の温度範囲で延伸される。延伸倍率は必要とされる孔径や強度に応じて任意に設定されるが、好ましくは少なくとも一軸方向に1.2倍以上の延伸を行う。なお、この延伸倍率の上限については特に制限はないが、通常一軸方向に7倍以下である。この上限を超える延伸を行うと、得られる多孔質膜の空孔率が高くなり過ぎて強度が低下し、実用に耐えなくなるおそれがある。   Next, the formed sheet is stretched. For the stretching, longitudinal uniaxial stretching for stretching in the sheet take-up direction (MD), transverse uniaxial stretching for stretching in the transverse direction (TD) with a tenter stretching machine, etc., uniaxial stretching to MD, followed by TD with a tenter stretching machine, etc. There is a sequential biaxial stretching method in which stretching is performed, or a simultaneous biaxial stretching method in which the longitudinal direction and the transverse direction are simultaneously stretched. The uniaxial stretching can be performed by roll stretching. The stretching can be performed at any temperature at which the resin composition constituting the sheet can be easily stretched to a predetermined stretching ratio, and the resin composition does not melt and block the pores to lose the connectivity. However, it is preferably stretched in the temperature range of the melting point of the resin—70 ° C. to the melting point of the resin—5 ° C. The stretching ratio is arbitrarily set according to the required pore diameter and strength, but preferably, stretching is performed at least 1.2 times in a uniaxial direction. In addition, although there is no restriction | limiting in particular about the upper limit of this draw ratio, Usually, it is 7 times or less in a uniaxial direction. If the stretching exceeds this upper limit, the porosity of the obtained porous film becomes too high, the strength is lowered, and there is a possibility that it cannot be put into practical use.

[非水系電解液]
本発明の非水系電解液二次電池に使用される非水系電解液は、非水系溶媒とリチウム塩を含有するものである。
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a non-aqueous solvent and a lithium salt.

<非水系溶媒>
本発明の非水系電解液二次電池に使用される電解液の非水系溶媒としては、非水系電解液二次電池の溶媒として公知の任意のものを用いることができる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート等の環状カーボネート(好ましくは炭素数3〜5のアルキレンカーボネート);ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のジアルキルカーボネート(好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有するジアルキルカーボネート)等の鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル;ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル;酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステルなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種類以上を併用しても良い。
<Non-aqueous solvent>
As the non-aqueous solvent of the electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, any known solvent can be used as the solvent for the non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, cyclic carbonate such as alkylene carbonate such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate (preferably alkylene carbonate having 3 to 5 carbon atoms); dialkyl such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate Chain carbonates such as carbonates (preferably dialkyl carbonates having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms); cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane; γ-butyrolactone, γ -Cyclic carboxylic acid esters such as valerolactone; and chain carboxylic acid esters such as methyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate. These may be used alone or in combination of two or more.

上記例示溶媒の中でも、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを混合した混合非水系溶媒が、充放電特性、電池寿命等の電池性能全般を高める観点から好ましい。また、上記混合非水系溶媒は、環状カーボネート及び鎖状カーボネートをそれぞれ非水系溶媒全体の15体積%以上含み、且つ、それらの体積の合計が非水系溶媒全体の70体積%以上となるように混合することが好ましい。   Among the above exemplified solvents, a mixed non-aqueous solvent in which a cyclic carbonate and a chain carbonate are mixed is preferable from the viewpoint of improving overall battery performance such as charge / discharge characteristics and battery life. The mixed non-aqueous solvent contains cyclic carbonate and chain carbonate in an amount of 15% by volume or more of the whole non-aqueous solvent, and the total of these volumes is 70% by volume or more of the whole non-aqueous solvent. It is preferable to do.

上記の環状カーボネート及び鎖状カーボネートを混合した混合非水系溶媒に用いられる環状カーボネートとしては、アルキレン基の炭素数が2以上4以下のアルキレンカーボネートが好ましい。その具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートが好ましい。   As the cyclic carbonate used in the mixed non-aqueous solvent in which the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed, an alkylene carbonate having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene group is preferable. Specific examples thereof include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.

また、上記の環状カーボネート及び鎖状カーボネートを混合した混合非水系溶媒に用いられる鎖状カーボネートとしては、炭素数が1以上4以下のアルキル基を有するジアルキルカーボネートが好ましい。その具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネートなどが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートが好ましい。   Moreover, as a chain carbonate used for the mixed non-aqueous solvent which mixed said cyclic carbonate and chain carbonate, the dialkyl carbonate which has a C1-C4 alkyl group is preferable. Specific examples thereof include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate and the like. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.

これらの環状カーボネート及び鎖状カーボネートは各々独立に、1種のみを単独で使用しても良く、複数種を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。混合非水系溶媒の環状カーボネートの割合は15体積%以上、特に20〜50体積%で、鎖状カーボネートの割合は30体積%以上、特に40〜80体積%で、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの含有比率は、環状カーボネート:鎖状カーボネート=1:1〜4(体積比)であることが好ましい。   Each of these cyclic carbonates and chain carbonates may be used independently, or a plurality of types may be used in any combination and ratio. The ratio of the cyclic carbonate in the mixed non-aqueous solvent is 15% by volume or more, particularly 20 to 50% by volume, and the ratio of the chain carbonate is 30% by volume or more, particularly 40 to 80% by volume. The content ratio is preferably cyclic carbonate: chain carbonate = 1: 1 to 4 (volume ratio).

さらに、上記の混合非水系溶媒は、製造されるリチウム電池の電池性能を低下させない範囲であれば、環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の溶媒を含んでいても良い。混合非水系溶媒中における環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の溶媒の割合は、通常30体積%以下、好ましくは10体積%以下である。   Furthermore, the mixed non-aqueous solvent may contain a solvent other than the cyclic carbonate and the chain carbonate as long as the battery performance of the manufactured lithium battery is not deteriorated. The ratio of the solvent other than the cyclic carbonate and the chain carbonate in the mixed non-aqueous solvent is usually 30% by volume or less, preferably 10% by volume or less.

<リチウム塩>
非水系電解液の溶質であるリチウム塩としては、任意のものを用いることができる。例えば、LiClO、LiPF、LiBF等の無機リチウム塩;LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含フッ素有機リチウム塩などが挙げられる。これらのうち、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO等の含フッ素リチウム塩、特にLiPF、LiBFが好ましい。なお、リチウム塩についても1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
<Lithium salt>
Arbitrary things can be used as lithium salt which is a solute of nonaqueous system electrolyte. For example, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiPF 4 (CF 3) 2, LiPF 4 (C 2 F 5) 2, LiPF 4 (CF 3 SO 2) 2, LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2, etc. Examples include lithium salts. Of these, fluorine-containing lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , particularly LiPF 6 and LiBF 4 are preferable. In addition, about lithium salt, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.

これらのリチウム塩の非水系電解液中の濃度の下限値としては、通常0.5mol/l以上、中でも0.75mol/l以上、上限値としては、通常2mol/l以下、中でも1.5mol/l以下である。リチウム塩の濃度がこの上限値を超えると非水系電解液の粘度が高くなり、電気伝導率も低下する。また、この下限値を下回ると電気伝導率が低くなるので、上記濃度範囲内で非水系電解液を調製することが好ましい。   The lower limit of the concentration of these lithium salts in the non-aqueous electrolyte is usually 0.5 mol / l or more, especially 0.75 mol / l or more, and the upper limit is usually 2 mol / l or less, especially 1.5 mol / l. l or less. When the concentration of the lithium salt exceeds this upper limit value, the viscosity of the nonaqueous electrolytic solution increases and the electrical conductivity also decreases. Moreover, since electrical conductivity will become low if less than this lower limit, it is preferable to prepare a non-aqueous electrolyte within the said concentration range.

<その他の添加剤>
本発明に係る非水系電解液には、非水系溶媒、及びリチウム塩以外に、必要に応じて他の有用な成分、例えば従来公知の炭酸ビニレン、炭酸フルオロエチレン、炭酸ビニルエチレン、炭酸フェニルエチレン、コハク酸無水物等の負極被膜形成剤、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド等の正極保護剤、脱酸剤、脱水剤、過充電防止剤等の各種の添加剤を含有させても良い。
<Other additives>
In addition to the non-aqueous solvent and the lithium salt, the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention includes other useful components as necessary, for example, conventionally known vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, Negative electrode film forming agent such as succinic anhydride, ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, ethylene sulfate, sulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethyl Various additives such as positive electrode protective agents such as sulfoxide, diethyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, diphenyl sulfide, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide, deoxidizing agent, dehydrating agent, overcharge preventing agent may be included. .

[正極]
正極としては、通常、正極活物質と結着剤を含有する活物質層を集電体上に形成させたものが用いられる。
[Positive electrode]
As the positive electrode, a material in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder is usually formed on a current collector is used.

正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に制限はない。好ましい例としては、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。   The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Preferable examples include lithium transition metal composite oxides.

リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、LiCoOなどのリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiOなどのリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnOなどのリチウム・マンガン複合酸化物等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属複合酸化物は、主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置き換えると、安定化させることができるので好ましい。これらの正極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Specific examples of the lithium-transition metal composite oxide, lithium cobalt complex oxides such as LiCoO 2, lithium-nickel composite oxide such as LiNiO 2, include lithium-manganese composite oxides such as LiMnO 2. In these lithium transition metal composite oxides, some of the main transition metal atoms are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, etc. Replacing with other metals is preferable because it can be stabilized. Any one of these positive electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), Examples thereof include fluororubber, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, and nitrocellulose. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極活物質層中の結着剤の割合は、下限値が通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上であり、上限値が通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下である。結着剤の割合が少ないと、活物質を十分に保持できないので、正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させることがあり、逆に多すぎると電池容量や導電性を下げることになる。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is such that the lower limit is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and the upper limit is usually 80% by weight or less. Preferably it is 60 weight% or less, More preferably, it is 40 weight% or less, More preferably, it is 10 weight% or less. If the proportion of the binder is small, the active material cannot be sufficiently retained, so that the mechanical strength of the positive electrode is insufficient and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. Will be lowered.

正極活物質層は、通常、導電性を高めるため導電剤を含有する。導電剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛の微粒子や、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素微粒子等等の炭素質材料を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive agent in order to increase conductivity. Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as graphite fine particles such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon fine particles such as needle coke. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極活物質層中の導電剤の割合は、下限値が通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上であり、上限値が通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは15重量%以下である。導電剤の割合が少ないと導電性が不十分になることがあり、逆に多すぎると電池容量が低下することがある。   The ratio of the conductive agent in the positive electrode active material layer is such that the lower limit is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and the upper limit is usually 50% by weight or less. , Preferably 30% by weight or less, more preferably 15% by weight or less. If the proportion of the conductive agent is small, the conductivity may be insufficient, and conversely if too large, the battery capacity may be reduced.

正極活物質層には、その他、増粘剤等の通常の活物質層の添加剤を含有させることができる。   In addition, the positive electrode active material layer can contain additives for a normal active material layer such as a thickener.

増粘剤は電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としては、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The thickener is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極の集電体には、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。   Aluminum, stainless steel, nickel-plated steel or the like is used for the current collector of the positive electrode.

正極は、前述の正極活物質と結着剤と導電剤、必要に応じて添加されるその他の添加剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布して乾燥することにより形成することができる。スラリー化のために用いる溶媒としては、通常、結着剤を溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン等が用いられるがこれらに限定されない。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。また、水に分散剤、増粘剤等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化することもできる。   The positive electrode is formed by applying a slurry obtained by slurrying the positive electrode active material, the binder, the conductive agent, and other additives added as necessary with a solvent onto a current collector. Can do. As the solvent used for slurrying, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like are used, but not limited thereto. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. can be added to water, and an active material can also be slurried with latex, such as SBR.

このようにして形成される正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。なお、塗布・乾燥によって得られた活物質層は、活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化するのが好ましい。   Thus, the thickness of the positive electrode active material layer formed is about 10-200 micrometers normally. The active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the active material.

[負極]
本発明に係る負極は、リチウムと合金形成可能な金属もしくは金属化合物を含有し、かつ、
i) リチウム合金化物の体積膨張率が、1.2以上6.0以下で、かつ
ii) 重量当たりの容量密度が、0.4Ah/g以上4.0Ah/g以下であるか、体積当たりの容量密度が、0.7Ah/cc以上2.3Ah/cc以下であるかのいずれか少なくとも一方を満たす
ものである。
[Negative electrode]
The negative electrode according to the present invention contains a metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium, and
i) The volume expansion coefficient of the lithium alloyed product is 1.2 or more and 6.0 or less, and
ii) Either the capacity density per weight is 0.4 Ah / g or more and 4.0 Ah / g or the capacity density per volume is 0.7 Ah / cc or more and 2.3 Ah / cc or less. Satisfy at least one of them.

上記i)の条件は、非水系電解液二次電池として典型的な、リチウム二次電池の充電時に起こる、金属又は金属化合物のリチウム吸蔵による合金化の際の膨張しやすさを示すものである。   The above condition i) indicates the ease of expansion during alloying by lithium occlusion of a metal or metal compound, which occurs when charging a lithium secondary battery, which is typical as a non-aqueous electrolyte secondary battery. .

また、上記ii)の条件は、リチウム合金化した際の、該金属又は該金属化合物の、重量当たり又は体積当たりの、理論容量密度が一定値以上のもの、つまり、リチウム吸蔵による負荷の大きさの最低水準を示す値である。   Further, the condition of the above ii) is that the metal or the metal compound has a theoretical capacity density of a certain value or more per weight or volume when lithium alloyed, that is, the load due to lithium occlusion. It is a value indicating the minimum level of.

つまり、金属又は金属化合物が、上記i)及びii)を満たすということは、非水系電解液二次電池の負極として作用するに当たって、特に、充放電に伴う体積変化の継続的負荷が大きいことを表しており、このような特定の金属又は金属化合物を用いる場合に、特定のセパレータとの組合せが重要であることが本発明の特徴である。   In other words, the fact that the metal or metal compound satisfies the above i) and ii) means that the continuous load of the volume change accompanying charge / discharge is particularly large when acting as the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery. In the case of using such a specific metal or metal compound, it is a feature of the present invention that the combination with a specific separator is important.

以下に上記i),ii)の条件について、更に詳細に説明する。   Hereinafter, the conditions i) and ii) will be described in more detail.

i)の説明
体積膨張率は、金属或いは金属化合物Mへのリチウム吸蔵に伴う体積の変化率であり、次のようにして求める。
金属或いは金属化合物Mがリチウムを吸蔵して形成されるリチウム合金LiM(xはMとリチウムが合金化する際の組成比に応じて決まる係数である)の組成比が既知の場合、次式を用いて算出される。リチウム合金の組成比は、参考文献1“BINARY ALLOY PHASE DIAGRAMS (Thaddeus B. Massalski)”に掲載されている数値を用いることができる。
体積膨脹率=((WLi×x+W)/ρLiM)/(W/ρ
Li、Wはリチウム及び金属或いは金属化合物Mのモル重量であり、ρ、ρLiMは金属或いは金属化合物M及びリチウム合金化物LiMの密度である。
リチウム合金化物の密度は、参考文献1より得られる合金組成に対し、Li単体及び金属或いは金属化合物単体の密度を比例配分して求められる。
Explanation of i) The volume expansion rate is a rate of change of volume accompanying the occlusion of lithium in the metal or metal compound M, and is obtained as follows.
When the composition ratio of the lithium alloy Li x M (x is a coefficient determined according to the composition ratio when M and lithium are alloyed) formed by the metal or metal compound M occlusion with lithium is known, Calculated using the formula. As the composition ratio of the lithium alloy, the values listed in Reference Document 1 “BINARY ALLOY PHASE DIAGRAMS (Thaddeus B. Massalski)” can be used.
Volume expansion rate = ((W Li × x + W M ) / ρ LiM ) / (W M / ρ M )
W Li and W M are the molar weights of lithium and metal or metal compound M, and ρ M and ρ LiM are the densities of metal or metal compound M and lithium alloyed product Li x M, respectively.
The density of the lithium alloyed product is obtained by proportionally distributing the density of Li alone and the metal or metal compound alone to the alloy composition obtained from Reference 1.

ii)の説明
ii)の(a)(重量当たりの容量密度)の説明
金属又は金属化合物Mのリチウム合金化物中のリチウム量から換算される理論容量の、該金属又は該金属化合物の重量当たりの比率である。この重量当たりの容量密度(Ah/g)はリチウム合金の組成比より得られる係数x及び金属或いは金属化合物Mのモル重量Wを用いて次式により算出される。リチウム合金の組成は参考文献1に掲載されている数値を用いることができる。また、Fはファラデー定数(=96485C/mol)である。
重量当たりの容量密度=(F×x)/W/3600
Explanation of ii)
Explanation of (a) (capacity density per weight) of ii) The ratio of the theoretical capacity converted from the amount of lithium in the lithium alloyed product of metal or metal compound M per weight of the metal or metal compound. The capacity density (Ah / g) per weight is calculated by the following equation using the molar weight W M of the coefficient x and metal or metal compound M obtained from the composition ratio of the lithium alloy. As the composition of the lithium alloy, the values listed in Reference 1 can be used. F is a Faraday constant (= 96485 C / mol).
Capacity density per weight = (F × x) / W M / 3600

ii)の(b)(体積当たりの容量密度)の説明
金属又は金属化合物Mのリチウム合金化物中のリチウム量から換算される理論容量の、該金属及び該金属化合物のリチウム合金化物体積当たりの比率である。この体積当たりの容量密度(Ah/cc)は、リチウム合金の組成比より得られる係数x、リチウム合金化物の密度ρLiM、及び各物質のモル重量を用いて次式により算出される。リチウム合金の組成は参考文献1に掲載されている数値を用いることができる。リチウム合金化物の密度は、参考文献1より得られる合金組成に対し、Li単体及び金属或いは金属化合物単体の密度を比例配分して求められる。Fはファラデー定数(=96485C/mol)である。
体積当たりの容量密度=ρLiM(F×x)/(WLi×x+W)/3600
Explanation of (b) (capacity density per volume) of ii) Ratio of theoretical capacity converted from the amount of lithium in the lithium alloyed product of metal or metal compound M per volume of lithium alloyed product of the metal and the metal compound It is. The capacity density per volume (Ah / cc) is calculated by the following equation using the coefficient x obtained from the composition ratio of the lithium alloy, the density ρ LiM of the lithium alloy product, and the molar weight of each substance. As the composition of the lithium alloy, the values listed in Reference 1 can be used. The density of the lithium alloyed product is obtained by proportionally distributing the density of Li alone and the metal or metal compound alone to the alloy composition obtained from Reference 1. F is a Faraday constant (= 96485 C / mol).
Capacity density per volume = ρ LiM (F × x) / (W Li × x + W M ) / 3600

なお、リチウムと合金形成可能な金属の代表例であるAl、Si、Zn、Ga、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pb、Biの各値を示すと次の表の通りである。   The values of Al, Si, Zn, Ga, Ge, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Pb, and Bi, which are representative examples of metals capable of forming an alloy with lithium, are shown in the following table. .

Figure 0005206659
Figure 0005206659

本発明に係る負極の上記体積膨張率の下限は1.2以上、中でも2.0以上、特に3.0以上であり、上限は6.0以下である。体積膨張率がこの下限を下回ると、体積膨張の変化率が小さく、本発明の効果が得られにくい割に、高い放電容量が得られない。また、現在までに、リチウムと合金形成可能な金属もしくは金属化合物において体積膨張率が6.0を上回るものは知られていない。   The lower limit of the volume expansion coefficient of the negative electrode according to the present invention is 1.2 or more, particularly 2.0 or more, particularly 3.0 or more, and the upper limit is 6.0 or less. If the volume expansion rate is below this lower limit, the rate of change of volume expansion is small, and a high discharge capacity cannot be obtained although it is difficult to obtain the effects of the present invention. To date, no metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium has a volume expansion coefficient exceeding 6.0.

本発明に係る負極の上記重量当たりの容量密度の下限は0.4Ah/g以上、中でも0.5Ah/g以上、特に1.0Ah/g以上で、上限は4.0Ah/g以下である。重量当たりの容量密度がこの下限を下回ると、充放電による負荷が小さく、本発明の効果が得られにくい割に、高い放電容量が得られない。また、現在までに、リチウムと合金形成可能な金属もしくは金属化合物において、重量当たりの容量密度が4.2Ah/gを上回るものは知られていない。   The lower limit of the capacity density per weight of the negative electrode according to the present invention is 0.4 Ah / g or more, especially 0.5 Ah / g or more, particularly 1.0 Ah / g or more, and the upper limit is 4.0 Ah / g or less. When the capacity density per weight is below this lower limit, the load due to charging / discharging is small, and it is difficult to obtain the effect of the present invention, but a high discharge capacity cannot be obtained. To date, no metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium has a capacity density per weight exceeding 4.2 Ah / g.

また、本発明に係る負極の上記体積当たりの容量密度の下限は0.7Ah/cc以上、中でも0.8Ah/cc以上、特に1.0Ah/cc以上で、上限は2.3Ah/cc以下である。体積当たりの容量密度がこの下限を下回ると、充放電による負荷が小さく、本発明の効果が得られにくい割に、高い放電容量が得られない。また、現在までに、リチウムと合金形成可能な金属もしくは金属化合物において体積当たりの容量密度が2.5Ah/ccを上回るものは知られていない。   In addition, the lower limit of the capacity density per volume of the negative electrode according to the present invention is 0.7 Ah / cc or more, particularly 0.8 Ah / cc or more, particularly 1.0 Ah / cc or more, and the upper limit is 2.3 Ah / cc or less. is there. When the capacity density per volume is below this lower limit, the load due to charging / discharging is small, and a high discharge capacity cannot be obtained although it is difficult to obtain the effects of the present invention. To date, no metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium has a capacity density per volume exceeding 2.5 Ah / cc.

本発明に係る負極は、リチウムと合金形成可能な金属及び金属化合物、好ましくは、Al、Si、Zn、Ga、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pb、Bi、及びこれらの金属の化合物のうちの1種のみで構成されていても良く、これらの2種以上を組み合わせて構成されていても良い。   The negative electrode according to the present invention is a metal and metal compound capable of forming an alloy with lithium, preferably Al, Si, Zn, Ga, Ge, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Pb, Bi, and these metals. It may be comprised only by 1 type of the compounds, and may be comprised combining these 2 or more types.

本発明に係る負極材としては、本発明の効果が損なわれない限り、このようなリチウムと合金形成可能な金属及び金属化合物以外の負極材と併用することもできる。この場合、併用し得る他の負極材としては、リチウムと合金形成可能な金属及び金属化合物以外の金属及び金属化合物、例えば、Cu、Ni等のリチウムと合金を形成しない金属或いはその化合物等や、炭素質物、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛質物、アセチレンブラック、ケッチャンブラック石油系ピッチの焼成物等の非晶質物、フラーレン、ナノチューブ等の炭素材、或いは黒鉛質と非晶質の混合物や複合体等の1種又は2種以上を用いることができる。   The negative electrode material according to the present invention can be used in combination with a negative electrode material other than the metal and metal compound capable of forming an alloy with lithium as long as the effects of the present invention are not impaired. In this case, as other negative electrode materials that can be used in combination, metals and metal compounds other than metals and metal compounds capable of forming an alloy with lithium, for example, metals such as Cu and Ni that do not form an alloy with lithium or compounds thereof, Carbonaceous materials, for example, graphite materials such as natural graphite and artificial graphite, amorphous materials such as fired products of acetylene black and ketchan black petroleum pitch, carbon materials such as fullerene and nanotubes, or a mixture of graphite and amorphous materials 1 type, or 2 or more types, such as a composite_body | complex, can be used.

これらの他の負極材を併用する場合、その使用割合は、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物に対して、通常、95重量%以下程度である。   When these other negative electrode materials are used in combination, the use ratio is usually about 95% by weight or less based on the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium.

なお、リチウムと合金形成可能な金属化合物、或いは他の負極材の金属化合物としては、各金属の酸化物、窒化物、炭化物等を用いることができる。   In addition, as a metal compound capable of forming an alloy with lithium or a metal compound of another negative electrode material, an oxide, nitride, carbide, or the like of each metal can be used.

本発明に係る負極の形態は問わないが、通常は次のものが挙げられる。
(A) リチウムと合金形成可能な金属、或いは場合によってこれとその他の金属や必要に応じて導電剤を合わせて含有する電極
(B) 集電体上にリチウムと合金形成可能な金属、或いは場合によってこれとその他の金属や必要に応じて導電剤を合わせて含有する薄層を有する薄膜電極
(C) 集電体上に、リチウムと合金形成可能な金属を含む粒子、或いは場合によってこれと炭素質物やその他の金属の粒子と、更に必要に応じて結着剤や導電剤とを含有する薄層を有する薄膜電極
Although the form of the negative electrode which concerns on this invention is not ask | required, the following are normally mentioned.
(A) A metal capable of forming an alloy with lithium, or in some cases, an electrode containing this and other metals and, if necessary, a conductive agent.
(B) A thin-film electrode having a thin layer containing a metal capable of forming an alloy with lithium on the current collector, or in some cases, another metal and, if necessary, a conductive agent.
(C) On the current collector, particles containing a metal capable of forming an alloy with lithium, or in some cases, particles thereof and carbonaceous material or other metal particles, and further containing a binder or a conductive agent as necessary. Thin film electrode with thin layer

負極の集電体には、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属箔を用いることができる。また必要に応じてこれらの集電体に表面処理を行うことも可能である。   For the current collector of the negative electrode, for example, a metal foil such as copper, nickel, stainless steel, or nickel-plated steel can be used. Moreover, it is also possible to surface-treat these collectors as needed.

負極の厚み、即ち、上記(A)〜(C)における電極又は薄膜電極の厚み(集電体の厚みを含まない)は、特に限定されるものではないが通常200μm以下が一般的である。特に100μm以下の薄膜において、負極の体積膨張の影響が大きく、本発明の効果が得られやすい。
なお、負極の厚みの下限は、高い放電容量を得るためには通常1μm程度であることが好ましい。
The thickness of the negative electrode, that is, the thickness of the electrode or thin film electrode in the above (A) to (C) (not including the thickness of the current collector) is not particularly limited, but is usually 200 μm or less. In particular, in the case of a thin film of 100 μm or less, the influence of the volume expansion of the negative electrode is large, and the effect of the present invention is easily obtained.
The lower limit of the negative electrode thickness is usually preferably about 1 μm in order to obtain a high discharge capacity.

本発明に係る負極は、例えば次のようにして作製される。
上記(A)の形態の負極の作製:リチウムと合金形成可能な金属を含む粒子、或いは場合
によってこれと炭素質物やその他の金属の粒子を、必要に
応じて導電剤と共に焼結する。
上記(B)の形態の負極の作製:集電体上に、リチウムと合金形成可能な金属、或いは、
場合によってその他の金属を合わせて含有する場合はそれ
らを含む原料を気層中に放出し、集電体上に堆積し形成す
る。
上記(C)の形態の負極の作製:リチウムと合金形成可能な金属を含む粒子、或いは場合
によってこれと炭素質物やその他の金属の粒子を、必要に
応じて結着剤や導電剤と共に分散した分散液を、集電体上
に塗布、乾燥する。
The negative electrode according to the present invention is produced, for example, as follows.
Preparation of negative electrode in the form of (A) above: particles containing metal capable of forming an alloy with lithium, or the case
And need carbonaceous and other metal particles, by
Accordingly, sintering is performed together with a conductive agent.
Production of negative electrode in the form of (B) above: a metal capable of forming an alloy with lithium on the current collector, or
If other metals are included in some cases,
The raw material containing these is released into the gas layer and deposited on the current collector.
The
Preparation of negative electrode in the form of (C) above: particles containing metal capable of forming an alloy with lithium, or the case
And need carbonaceous and other metal particles, by
Depending on the current, the dispersion with the binder and conductive agent is dispersed on the current collector.
Apply to dry.

ここで、該金属粒子、該炭素質物粒子、該その他金属の粒子の形状としては、通常、ワイヤー状、球状、鱗片状、不定形状の粒子が用いられる。   Here, as the shape of the metal particles, the carbonaceous material particles, and the other metal particles, wire-shaped, spherical, scale-shaped, and irregular-shaped particles are usually used.

また、分散媒としては、通常、結着剤を溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン等が用いられるがこれらに限定されない。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。また、水に分散剤、増粘剤等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化することもできる。   As the dispersion medium, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like are used, but not limited thereto. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. can be added to water, and an active material can also be slurried with latex, such as SBR.

また、結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   Further, the binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, and butadiene rubber. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

また、導電剤としてはアセチレンブラックやケッチェンブラックなどの非晶質炭素や黒鉛構造炭素などの炭素材、ニッケル、銅、銀、チタン、白金、アルミニウム、コバルト、鉄、クロムなどが用いられる。   As the conductive agent, carbon materials such as amorphous carbon such as acetylene black and ketjen black and carbon having a graphite structure, nickel, copper, silver, titanium, platinum, aluminum, cobalt, iron, and chromium are used.

[電池構成]
本発明のリチウム二次電池は、上述した正極と、負極と、非水系電解液と、セパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。さらに、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
[Battery configuration]
The lithium secondary battery of the present invention is manufactured by assembling the above-described positive electrode, negative electrode, non-aqueous electrolyte, and separator into an appropriate shape. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.

その電池形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ、シート電極及びセパレータを積層したラミネートタイプなどが挙げられる。また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。   The battery shape is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used shapes according to the application. Examples of commonly used shapes include a cylinder type with a sheet electrode and separator spiral, an inside-out cylinder type with a combination of pellet electrode and separator, a coin type with a stack of pellet electrode and separator, and a sheet Examples include a laminate type in which electrodes and separators are laminated. The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.

以上、本発明のリチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明のリチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を越えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。   The general embodiment of the lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. Can be implemented.

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.

〔実施例1〕
<セパレータの製造>
高密度ポリエチレン〔三井化学社製「HI−ZEX7000FP」、重量平均分子量:20万、密度;0.956g/cm、メルトフローレート;0.04g/10min〕100重量部、軟質ポリプロピレン〔出光石油化学社製「PER R110E」、重量平均分子量:33万〕8.8重量部、硬化ひまし油〔豊国製油社製「HY−CASTOR
OIL」、分子量938〕8.8重量部、無機充填剤として硫酸バリウム〔数基準平均粒径0.17μm〕117.6重量部を配合して溶融混練し、得られた樹脂組成物を温度210℃でインフレーション成形を行い原反シートを得た。原反シートの厚みは平均110μmであった。次に、得られた原反シートを90℃でシート長手方向(MD)に4倍、次いで120℃で幅方向(TD)に2.9倍の逐次延伸を行い、膜厚25μm、空孔率61%、平均孔径0.19μm、ガーレー透気度85秒/100ccの高分子多孔質膜を得た。この高分子多孔質膜をセパレータAとする。なお延伸の過程で、高分子多孔質膜からの無機充填剤の脱落は認められなかった。
[Example 1]
<Manufacture of separator>
High density polyethylene [“HI-ZEX7000FP” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., weight average molecular weight: 200,000, density: 0.956 g / cm 3 , melt flow rate: 0.04 g / 10 min], 100 parts by weight, soft polypropylene [Idemitsu Petrochemical "PER R110E", weight average molecular weight: 330,000] 8.8 parts by weight, hydrogenated castor oil ["HY-CASTOR" manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd.
OIL ", molecular weight 938] 8.8 parts by weight, barium sulfate [number-based average particle size 0.17 μm] 117.6 parts by weight as an inorganic filler, melt-kneaded, and the resulting resin composition was heated to 210 Inflation molding was performed at 0 ° C. to obtain a raw sheet. The thickness of the original fabric sheet was 110 μm on average. Next, the obtained raw sheet was successively stretched at 90 ° C. in the sheet longitudinal direction (MD) 4 times, and then at 120 ° C. in the width direction (TD) 2.9 times to obtain a film thickness of 25 μm and porosity. A porous polymer membrane having 61%, an average pore size of 0.19 μm, and a Gurley air permeability of 85 seconds / 100 cc was obtained. This polymer porous membrane is called separator A. During the stretching process, the inorganic filler was not removed from the porous polymer membrane.

このセパレータAについて、前述の測定方法で求めた平均保液量変化率は表3に示す通りであった。   With respect to this separator A, the average liquid retention rate change rate obtained by the measurement method described above was as shown in Table 3.

<非水系電解液の調製>
乾燥アルゴン雰囲気下、精製したエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比3:7で混合し、混合溶媒を作製した。この混合溶媒に対し、十分に乾燥したLiPFを1.0mol/lの割合となるように溶解させ、非水系電解液とした。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Purified ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 in a dry argon atmosphere to prepare a mixed solvent. To this mixed solvent, sufficiently dried LiPF 6 was dissolved at a ratio of 1.0 mol / l to obtain a non-aqueous electrolyte.

<正極の作製>
正極活物質としてLiCoOを用い、LiCoO85重量部にカーボンブラック6重量部及びポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製商品名「KF−1000」)9重量部を加えて混合し、N−メチル−2−ピロリドンで分散し、スラリー状とした。これを、正極集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に均一に塗布し、乾燥後、プレス機により正極活物質層の密度が3.0g/cmになるようにプレスして正極とした。
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 was used as the positive electrode active material, and 6 parts by weight of carbon black and 9 parts by weight of polyvinylidene fluoride (trade name “KF-1000” manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) were added to 85 parts by weight of LiCoO 2 and mixed. Disperse with 2-pyrrolidone to form a slurry. This was uniformly applied to one side of a 20 μm-thick aluminum foil as a positive electrode current collector, dried, and then pressed by a press machine so that the density of the positive electrode active material layer was 3.0 g / cm 3. It was.

<負極の作製>
電解銅箔(厚み18μm、基板表面粗さRa=0.33μm)を用い、RFスパッタリング法により、この電解銅箔上にシリコン薄膜を形成し負極とした。RFスパッタリングの条件は、スパッタガス(Ar)流量100sccm、反応圧力40mTorrとし、シリコン薄膜は厚みが5μmとなるまで堆積させた。この負極の体積膨脹率、重量当たりの容量密度、体積当たりの容量密度は下記の通りであった。
体積膨脹率:4.1
重量当たりの容量密度:4.0Ah/g
体積当たりの容量密度:2.3Ah/cc
<Production of negative electrode>
An electrolytic copper foil (thickness 18 μm, substrate surface roughness Ra = 0.33 μm) was used, and a silicon thin film was formed on the electrolytic copper foil by RF sputtering to form a negative electrode. The RF sputtering conditions were a sputtering gas (Ar) flow rate of 100 sccm, a reaction pressure of 40 mTorr, and the silicon thin film was deposited until the thickness became 5 μm. The volume expansion rate, capacity density per weight, and capacity density per volume of this negative electrode were as follows.
Volume expansion rate: 4.1
Capacity density per weight: 4.0 Ah / g
Capacity density per volume: 2.3 Ah / cc

<電池の組立>
上記セパレータAと、上記非水系電解液、正極及び負極とを用いて2032型コインセルを作製した。即ち、正極導電体を兼ねるステンレス鋼製の缶体に直径12.5mmの円盤状に打ち抜いて電解液を含浸させた正極を収容し、その上に電解液を含浸させた直径18.8mmのセパレータを介して直径12.5mmの円盤状に打ち抜いて電解液を含浸させた負極を載置した。この缶体と負極導電体を兼ねる封口板とを、絶縁用のガスケットを介してかしめて密封することによりコイン型電池を作製した。ここで電池部材への電解液の含浸は、各部材を電解液に2分間浸漬することより行った。
<Battery assembly>
A 2032 type coin cell was manufactured using the separator A, the non-aqueous electrolyte, the positive electrode, and the negative electrode. That is, a stainless steel can that also serves as a positive electrode conductor is accommodated with a positive electrode impregnated with an electrolyte by punching into a disk shape having a diameter of 12.5 mm, and a separator having a diameter of 18.8 mm impregnated with the electrolyte A negative electrode impregnated with an electrolyte by punching into a disk shape having a diameter of 12.5 mm was placed. The can body and a sealing plate serving also as a negative electrode conductor were caulked and sealed via an insulating gasket to produce a coin-type battery. Here, the impregnation of the battery member with the electrolytic solution was performed by immersing each member in the electrolytic solution for 2 minutes.

<電池の評価>
1)初期充放電
25℃において0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)に相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3Vで充放電を3サイクル行って安定させ、4サイクル目を0.5Cに相当する電流で充電終止電圧4.2Vまで充電し、充電電流値が0.05Cに相当する電流値になるまで充電を行う4.2V−定電流定電圧充電(CCCV充電)(0.05Cカット)後、0.2Cに相当する定電流値で3V放電を行った。
<Battery evaluation>
1) Initial charging / discharging End-of-charge voltage of 4.2 V at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. (the rated capacity due to the discharge capacity at 1 hour rate is assumed to be 1 C, and the same applies hereinafter) Charge and discharge 3 cycles at an end-of-discharge voltage of 3V, stabilize the 4th cycle with a current corresponding to 0.5C to a charge-end voltage of 4.2V, and the charge current value becomes a current value corresponding to 0.05C. After charging 4.2V-constant current constant voltage charging (CCCV charging) (0.05C cut), 3V discharging was performed at a constant current value corresponding to 0.2C.

2)サイクル試験
上記1)初期充放電を行なった電池に対して、充電上限電圧4.2Vまで2Cの定電流定電圧法で充電した後、放電終止電圧3.0Vまで2Cの定電流で放電する充放電サイクルを1サイクルとし、このサイクルを15サイクル繰り返した。サイクル試験は25℃において行っている。このサイクル試験の1サイクル目の放電容量に対する15サイクル目の放電容量の割合をサイクル維持率として表3に示した。
2) Cycle test 1) After charging the battery that had been initially charged / discharged with a constant current constant voltage method of 2C up to an upper limit voltage of 4.2V, the battery was discharged with a constant current of 2C up to a final discharge voltage of 3.0V. The charge / discharge cycle to be performed was one cycle, and this cycle was repeated 15 cycles. The cycle test is performed at 25 ° C. The ratio of the discharge capacity at the 15th cycle to the discharge capacity at the 1st cycle in this cycle test is shown in Table 3 as the cycle retention rate.

〔実施例2〕
高密度ポリエチレン〔三井化学社製「HI−ZEX7000FP」、重量平均分子量:20万、密度;0.956g/cm、メルトフローレート;0.04g/10min〕100重量部、軟質ポリプロピレン〔出光石油化学社製「PER R110E」、重量平均分子量:33万〕8.8重量部、硬化ひまし油〔豊国製油社製「HY−CASTOR OIL」、分子量938〕8.8重量部、無機充填剤として硫酸バリウム〔数基準平均粒径0.18μm〕176.5重量部を配合して溶融混練し、得られた樹脂組成物を温度210℃でインフレーション成形を行い原反シートを得た。原反シートの厚みは平均105μmであった。次に、得られた原反シートを90℃でシート長手方向(MD)に4倍、次いで120℃で幅方向(TD)に2.9倍の逐次延伸を行い、膜厚26μm、空孔率64%、平均孔径(ASTM F316−86により定められる平均孔径)0.27μm、ガーレー透気度(JIS P8117により定められるガーレー透気度)44秒/100ccの高分子多孔質膜を得た。この高分子多孔質膜をセパレータBとする。なお延伸の過程で、高分子多孔質膜からの無機充填剤の脱落は認められなかった。
[Example 2]
High density polyethylene [“HI-ZEX7000FP” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., weight average molecular weight: 200,000, density: 0.956 g / cm 3 , melt flow rate: 0.04 g / 10 min], 100 parts by weight, soft polypropylene [Idemitsu Petrochemical "PER R110E" manufactured by the company, weight average molecular weight: 330,000] 8.8 parts by weight, hydrogenated castor oil ["HY-CASTOR OIL" manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd., molecular weight 938] 8.8 parts by weight, barium sulfate as an inorganic filler [ Number reference average particle size 0.18 μm] 176.5 parts by weight were blended and melt-kneaded, and the resulting resin composition was subjected to inflation molding at a temperature of 210 ° C. to obtain a raw sheet. The thickness of the original fabric sheet was 105 μm on average. Next, the obtained raw sheet was successively stretched at 90 ° C. in the sheet longitudinal direction (MD) 4 times, and then at 120 ° C. in the width direction (TD) 2.9 times to obtain a film thickness of 26 μm and porosity. A porous polymer membrane having a molecular weight of 64%, an average pore diameter (average pore diameter determined by ASTM F316-86) of 0.27 μm, and a Gurley air permeability (Gurley air permeability determined by JIS P8117) of 44 seconds / 100 cc was obtained. This polymer porous membrane is called separator B. During the stretching process, the inorganic filler was not removed from the porous polymer membrane.

このセパレータBについて、前述の測定方法で求めた平均保液量変化率は表3に示す通りであった。   With respect to this separator B, the average liquid retention rate change rate obtained by the measurement method described above was as shown in Table 3.

セパレータBを用いる以外は実施例1と同様の手順でコイン型電池を作製し、同様にその評価を行い、結果を表3に示した。   A coin-type battery was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the separator B was used. The coin-type battery was evaluated in the same manner, and the results are shown in Table 3.

〔比較例1〕
粘度平均分子量100万のポリエチレン25重量部とパラフィンワックス(平均分子量389)75重量部の混合物を、40mmφ二軸押出機を用いて押出温度170℃、で押出しインフレーション法で原反フィルムを作成した。得られた原反フィルムを60℃のイソプロパノール中に浸漬してパラフィンワックスを抽出除去した。得られたフィルムをロール延伸機を用いて90℃の温度で2.0倍に縦延伸後、テンター延伸機にて100℃の温度で6.0倍に延伸を行い、膜厚22μm、空孔率50%、平均孔径0.04μm、ガーレー透気度440秒/100ccの多孔質膜を得た。この高分子多孔質膜をセパレータCとする。
[Comparative Example 1]
A mixture film of 25 parts by weight of polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 and 75 parts by weight of paraffin wax (average molecular weight 389) was extruded using a 40 mmφ twin screw extruder at an extrusion temperature of 170 ° C. to prepare a raw film. The obtained raw film was immersed in isopropanol at 60 ° C. to extract and remove paraffin wax. The obtained film was longitudinally stretched 2.0 times at a temperature of 90 ° C. using a roll stretching machine, and then stretched 6.0 times at a temperature of 100 ° C. using a tenter stretching machine, and the film thickness was 22 μm and pores were obtained. A porous membrane having a rate of 50%, an average pore size of 0.04 μm, and a Gurley air permeability of 440 seconds / 100 cc was obtained. This polymer porous membrane is called separator C.

このセパレータCについて、前述の測定方法で求めた平均保液量変化率は表3に示す通りであった。   With respect to this separator C, the average liquid retention rate change rate obtained by the measurement method described above was as shown in Table 3.

セパレータCを用いる以外は実施例1と同様の手順でコイン型電池を作製し、同様にその評価を行い、結果を表3に示した。   A coin-type battery was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the separator C was used. The coin-type battery was evaluated in the same manner, and the results are shown in Table 3.

なお、比較例1のセパレータCは、充填剤の有無の効果を明確にするために、実施例1及び2のセパレータA,Bに対して、面積延伸倍率を同程度(約12倍)としてある。   In addition, in order to clarify the effect of the presence or absence of the filler, the separator C of Comparative Example 1 has the same area stretch ratio (about 12 times) as compared with the separators A and B of Examples 1 and 2. .

Figure 0005206659
Figure 0005206659

上記表3から明らかなように、熱可塑性樹脂中に無機充填剤を含有するセパレータを備えた実施例1、2のリチウム二次電池は、抽出法によって得られた無機充填剤を含有しない孔径の小さなセパレータを使用した比較例1よりも良好なサイクル特性を示した。   As is clear from Table 3 above, the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 equipped with the separator containing the inorganic filler in the thermoplastic resin had a pore size not containing the inorganic filler obtained by the extraction method. The cycle characteristics were better than those of Comparative Example 1 using a small separator.

前述の如く、比較例1で用いた抽出法によるセパレータCは、実施例1,2で用いた界面剥離法により製造したセパレータA,Bと、同等の厚みの原反シートを同等の面積延伸倍率(約12倍)で延伸して得られたものであるが、その平均孔径が大きく異なり、セパレータA,Bでは平均孔径0.19μm、0.27μmであるのに対して、セパレータCは0.04μmである。また、セパレータA,Bは平均保液量変化率がそれぞれ11.3%/分、9.2%/分と、電解液の保液性に優れるのに対して、セパレータCは平均保液量変化率が17.2%/分と保液性に劣る。このように平均孔径が大きく異なり、また保液性においても全く異なることによって、孔径が大きく、保液性も良好なセパレータA,Bを用いた実施例1,2では、浸液後の毛細管流動による液移動を抑制し、また充填剤による化学的親和性効果等により保液性が向上し、サイクル時の負極の膨脹収縮に伴う電解液の枯渇、偏在等が抑制され、優れたサイクル特性を得ることができる。これに対して、孔径が小さく、保液性も劣るセパレータCを用いた比較例1では、このような効果は得られず、サイクル特性が低下する。   As described above, the separator C obtained by the extraction method used in Comparative Example 1 is equivalent to the separators A and B produced by the interfacial peeling method used in Examples 1 and 2, and the same sheet stretch sheet with the same area stretch ratio. Although the average pore diameters of the separators A and B are significantly different, the average pore diameters are 0.19 μm and 0.27 μm. 04 μm. The separators A and B have excellent average liquid retention rates of 11.3% / min and 9.2% / min, respectively, while the separator C has an average liquid retention rate. The rate of change is 17.2% / min. Thus, in Examples 1 and 2 using separators A and B having large pore diameters and good liquid retention properties, the average pore diameters are greatly different and the liquid retention properties are also completely different. In addition, the liquid retention due to the chemical affinity effect by the filler is improved, and the depletion and uneven distribution of the electrolyte accompanying the expansion and contraction of the negative electrode during the cycle are suppressed, resulting in excellent cycle characteristics. Can be obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 using the separator C having a small hole diameter and poor liquid retention, such an effect cannot be obtained, and the cycle characteristics are deteriorated.

なお、抽出法による成膜においては、延伸倍率を上げても厚密化(延伸による厚み方向の収縮)か生じるために、得られる多孔質膜の孔径はそれほどは大きくならず、却って孔径が小さくなることもあるため、保液性向上に有効なセパレータを実現することは困難である。   In addition, in the film formation by the extraction method, even if the stretching ratio is increased, densification (shrinkage in the thickness direction due to stretching) occurs. Therefore, the pore diameter of the obtained porous film is not so large, and on the contrary, the pore diameter is small. Therefore, it is difficult to realize a separator effective for improving liquid retention.

このようなサイクル特性の向上効果は、シリコンと同様に高い体積膨脹率を示し、かつ、高い重量当たりもしくは体積当たりの容量密度を有するSn,Al,Ag、Pb等についても、同様に期待されるものである。   Such an effect of improving the cycle characteristics is similarly expected for Sn, Al, Ag, Pb, etc., which show a high volume expansion rate like silicon and have a high capacity density per weight or volume. Is.

本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ等の小型機器、及び、電気自動車、ハイブリッド自動車等の大型機器などを挙げることができる。   The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. , Electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, small devices such as watches, strobes, cameras, and large devices such as electric cars and hybrid cars Can be mentioned.

特に、本発明のリチウム二次電池は、高容量を達成しつつ、優れたサイクル特性を有することから、各種情報通信端末や移動体など、高容量が要求され、かつ繰り返し使用される用途において、とりわけ優れた効果が得られる。   In particular, the lithium secondary battery of the present invention has excellent cycle characteristics while achieving high capacity, such as various information communication terminals and mobile objects, where high capacity is required and used repeatedly. Particularly excellent effects can be obtained.

Claims (8)

リチウムを吸蔵・放出することが可能な負極及び正極と、セパレータと、非水系溶媒及びリチウム塩を含有する非水系電解液とを備えてなる非水系電解液二次電池において、
該セパレータが、無機充填剤を含有する熱可塑性樹脂よりなる多孔質膜を有し、
該セパレーターは、厚みが5μm以上100μm以下、空孔率が30%以上80%以下、ASTM F316−86により定められる平均孔径が0.05μm以上10μm以下、JIS P8117により定められるガーレー透気度が20秒/100cc以上700秒/100cc以下であり、平均保液量変化率が15%/分以下であり、
該負極が、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を含有し(ただし、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−亜鉛合金のリチウム合金を除く)、
i) 該金属又は該金属化合物のリチウム合金化物の、該金属又は該金属化合物に対する体積膨脹率が、1.2以上6.0以下であり、
ii) 下記条件(a)及び/又は条件(b)を満たし、かつ
(a) 該金属又は該金属化合物のリチウム合金化物中のリチウム量から換算される理論容量の、該金属又は該金属化合物の重量当たりの比率が、0.4Ah/g以上4.0Ah/g以下
(b) 該金属又は該金属化合物のリチウム合金化物中のリチウム量から換算される理論容量の、該金属又は該金属化合物の体積当たりの比率が、0.7Ah/cc以上2.3Ah/cc以下
iii) 該リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を焼結して作製される、または該リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物を分散した分散液を、集電体上に塗布、乾燥して作製される
ことを特徴とする非水系電解液二次電池。
In a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent and a lithium salt,
The separator has a porous film made of a thermoplastic resin containing an inorganic filler,
The separator has a thickness of 5 μm to 100 μm, a porosity of 30% to 80%, an average pore size defined by ASTM F316-86 of 0.05 μm to 10 μm, and a Gurley permeability of 20 defined by JIS P8117. Second / 100 cc to 700 second / 100 cc, average liquid retention rate change rate is 15% / minute or less,
The negative electrode contains a metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium (except for lithium-aluminum alloys and lithium-zinc alloy lithium alloys),
i) The volume expansion coefficient of the lithium alloyed product of the metal or the metal compound with respect to the metal or the metal compound is 1.2 or more and 6.0 or less,
ii) satisfy the following condition (a) and / or condition (b), and
(a) The ratio of the theoretical capacity converted from the amount of lithium in the lithium alloyed product of the metal or the metal compound per weight of the metal or the metal compound is 0.4 Ah / g or more and 4.0 Ah / g or less.
(b) The ratio of the theoretical capacity converted from the amount of lithium in the lithium alloyed product of the metal or the metal compound per volume of the metal or the metal compound is 0.7 Ah / cc or more and 2.3 Ah / cc or less.
iii) A dispersion prepared by sintering the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium or having the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium dispersed therein is applied onto a current collector and dried. A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by being manufactured.
請求項1に記載の非水系電解液二次電池において、該リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物が、Al、Si、Zn、Ga、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pb、及びBiよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又は当該金属の化合物であることを特徴とする非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the metal or metal compound capable of forming an alloy with lithium is Al, Si, Zn, Ga, Ge, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Pb, And a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least one metal selected from the group consisting of Bi and a compound of the metal. 請求項1又は2に記載の非水系電解液二次電池において、該負極が、厚み100μm以下の薄膜であることを特徴とする非水系電解液二次電池。   3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode is a thin film having a thickness of 100 μm or less. 4. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池において、該負極が、集電体上に、リチウムと合金形成可能な金属を含む粒子と結着剤とを含有する薄層を有する薄膜電極であることを特徴とする非水系電解液二次電池。   4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode includes particles containing a metal capable of forming an alloy with lithium and a binder on a current collector. A non-aqueous electrolyte secondary battery, which is a thin film electrode having a thin layer. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池において、該負極が、リチウムと合金形成可能な金属又は金属化合物と、該金属以外の金属及び炭素質物の少なくとも1種との複合材料を含むことを特徴とする非水系電解液二次電池。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, the negative electrode is lithium and the alloy capable of forming a metal or metal compound, at least one metal and a carbonaceous material other than the metal And a non-aqueous electrolyte secondary battery. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池において、該セパレーターの無機充填剤の配合量が熱可塑性樹脂100重量部に対して100重量部以上であることを特徴とする非水系電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5 , wherein the amount of the inorganic filler in the separator is 100 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. A non-aqueous electrolyte secondary battery. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池において、該リチウム塩が含フッ素リチウム塩であり、該非水系溶媒が環状カーボネートと鎖状カーボネートとを含有することを特徴とする非水系電解液二次電池。 Wherein in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the lithium salt is a fluorine-containing lithium salt, that non-aqueous solvent contains a cyclic carbonate and a chain carbonate A non-aqueous electrolyte secondary battery. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池において、該正極が、リチウム遷移金属複合酸化物を活物質とすることを特徴とする非水系電解液二次電池。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, the positive electrode, a nonaqueous electrolyte secondary battery, which comprises a lithium transition metal composite oxide as an active material.
JP2009287868A 2009-12-18 2009-12-18 Non-aqueous electrolyte secondary battery Expired - Fee Related JP5206659B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009287868A JP5206659B2 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009287868A JP5206659B2 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004033621A Division JP4586375B2 (en) 2004-02-10 2004-02-10 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010092879A JP2010092879A (en) 2010-04-22
JP5206659B2 true JP5206659B2 (en) 2013-06-12

Family

ID=42255358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009287868A Expired - Fee Related JP5206659B2 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5206659B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10573867B2 (en) 2015-11-30 2020-02-25 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing nonaqueous electrolyte secondary battery separator

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103380528B (en) * 2011-02-17 2015-05-13 株式会社Lg化学 Cable-type secondary battery
WO2022059744A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-24 旭化成株式会社 Separator for power storage device, and power storage device
WO2023095885A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 旭化成株式会社 Separator for electric power storage device, and electric power storage device in which same is used

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63310555A (en) * 1987-06-12 1988-12-19 Asahi Chem Ind Co Ltd Separator for battery
JPH0554911A (en) * 1991-08-27 1993-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolytic lithium secondary battery
JP3805053B2 (en) * 1997-02-10 2006-08-02 旭化成エレクトロニクス株式会社 Lithium secondary battery
JPH10284039A (en) * 1997-04-03 1998-10-23 Japan Storage Battery Co Ltd Secondary battery
JPH11185723A (en) * 1997-12-18 1999-07-09 Mitsubishi Chemical Corp Separator for battery and secondary battery using the same
KR100353867B1 (en) * 1999-11-30 2002-09-26 한국전자통신연구원 Polymer Electrolyte for Rechargeable Lithium Batteries
JP5140896B2 (en) * 2000-06-14 2013-02-13 住友化学株式会社 Porous film and battery separator using the same
JP3730160B2 (en) * 2001-03-28 2005-12-21 株式会社東芝 Lithium ion secondary battery and negative electrode material thereof
JP2003238718A (en) * 2002-02-14 2003-08-27 Asahi Kasei Corp Porous film

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10573867B2 (en) 2015-11-30 2020-02-25 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing nonaqueous electrolyte secondary battery separator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010092879A (en) 2010-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7066223B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary batteries, positive electrodes including this, and lithium secondary batteries
US8137846B2 (en) Nonaqueous-electrolyte secondary battery
US8003262B2 (en) Nonaqueous electrolyte solution secondary battery separator having defined ratio of average pore diameter to maximum pore diameter and nonaqueous electrolyte solution secondary battery using the same
JP5671774B2 (en) Lithium ion secondary battery
CN110176630B (en) Electrolyte solution and electrochemical device using the same
EP2212964A1 (en) Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery
JP4929593B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4984372B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery separator and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP5017764B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery separator and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP5206659B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4586374B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4586375B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
US11682766B2 (en) Silicone ball containing electrode and lithium ion battery including the same
JP4586359B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4474931B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN114784285A (en) Positive electrode material, and electrochemical device and electronic device comprising same
JP4931331B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4635432B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019517718A (en) Fast chargeable lithium ion battery with oxide nanoparticle coated carbon anode and imide anion based lithium salt containing electrolyte

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100115

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160301

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5206659

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees