JP5241119B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte battery Download PDF

Info

Publication number
JP5241119B2
JP5241119B2 JP2007067260A JP2007067260A JP5241119B2 JP 5241119 B2 JP5241119 B2 JP 5241119B2 JP 2007067260 A JP2007067260 A JP 2007067260A JP 2007067260 A JP2007067260 A JP 2007067260A JP 5241119 B2 JP5241119 B2 JP 5241119B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
battery
active material
separator
coating layer
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.)
Active
Application number
JP2007067260A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008053207A (en
Inventor
伸宏 鉾谷
毅 小笠原
博之 南
直希 井町
篤史 貝塚
泰憲 馬場
佳典 喜田
伸 藤谷
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2007067260A priority Critical patent/JP5241119B2/en
Priority to CN2007800178445A priority patent/CN101449418B/en
Priority to PCT/JP2007/055445 priority patent/WO2007108425A1/en
Priority to US12/293,384 priority patent/US20090197181A1/en
Priority to KR1020087025118A priority patent/KR20080105162A/en
Publication of JP2008053207A publication Critical patent/JP2008053207A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5241119B2 publication Critical patent/JP5241119B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte battery and its manufacturing method excellent in cycle characteristics and preservation characteristics at high temperature and capable of exerting high reliability even in a battery structure featuring high capacity. <P>SOLUTION: In the nonaqueous electrolyte battery provided with n electrode consisting of a cathode with a cathode active material layer containing a cathode active material, an anode with an anode active material, and a separator intercalated between these electrodes, and nonaqueous electrolyte impregnated in the electrode, the cathode active material contains at least cobalt or manganese, and a coating layer containing filler particles and a binder is formed on the surface of the cathode active material layer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン電池或いはポリマー電池等の非水電解質電池及びその製造方法の改良に関し、特に高温におけるサイクル特性及び保存特性に優れ、高容量を特徴とする電池構成においても高い信頼性を発揮できる電池構造等に関するものである。   The present invention relates to an improvement in a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion battery or a polymer battery and a method for producing the same, and particularly excellent in cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures, and exhibits high reliability even in a battery configuration characterized by high capacity. It is related with the battery structure etc. which can be performed.

近年、携帯電話、ノートパソコン、PDA等の移動情報端末の小型・軽量化が急速に進展しており、その駆動電源としての電池にはさらなる高容量化が要求されている。充放電に伴い、リチウムイオンが正、負極間を移動することにより充放電を行うリチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような移動情報端末の駆動電源として広く利用されている。   In recent years, mobile information terminals such as mobile phones, notebook personal computers, and PDAs have been rapidly reduced in size and weight, and batteries as drive power sources are required to have higher capacities. Lithium ion batteries that charge and discharge when lithium ions move between the positive and negative electrodes along with charge and discharge have high energy density and high capacity. Widely used.

ここで、上記移動情報端末は、動画再生機能、ゲーム機能といった機能の充実に伴って、更に消費電力が高まる傾向にあり、その駆動電源であるリチウムイオン電池には長時間再生や出力改善等を目的として、更なる高容量化や高性能化が強く望まれるところである。   Here, the mobile information terminal has a tendency to further increase the power consumption with enhancement of functions such as a video playback function and a game function. As a purpose, further increase in capacity and performance are strongly desired.

こうした背景の中で、リチウムイオン電池の高容量化を図るために、発電要素に関与しない電池缶、セパレータ、正負両極の集電体(アルミ箔や銅箔)の薄型化(例えば、下記特許文献1参照)や、活物質の高充填化(電極充填密度の向上)を中心に研究、開発がなされてきたが、これらの対策もほぼ限界に近づきつつあり、今後の高容量化対策には材料の変更等の本質的な改良が必要となってきている。しかしながら、正負両活物質の変更による高容量化において、負極活物質ではSiやSn等の合金系負極が期待されるものの、正極活物質では、現状のコバルト酸リチウムを超える容量を有し、且つ、性能も同等以上である材料は殆ど見当たらない。   Under these circumstances, in order to increase the capacity of lithium ion batteries, battery cans, separators, and positive and negative current collectors (aluminum foil and copper foil) that are not involved in power generation elements are made thinner (for example, the following patent documents) 1) and higher packing of active materials (improvement of electrode packing density) have been researched and developed, but these measures are almost approaching the limit. Essential improvements such as changes are required. However, in the increase in capacity by changing both the positive and negative active materials, although the negative electrode active material is expected to be an alloy-based negative electrode such as Si or Sn, the positive electrode active material has a capacity exceeding the current lithium cobalt oxide, and There is almost no material with the same or better performance.

このような状況下、我々はコバルト酸リチウムを正極活物質として用いた電池の充電終止電圧を、現状の4.2Vから更に上の領域に利用深度(充電深度)を高めることによって高容量化が可能な電池を開発した。このように利用深度を高めることによって高容量化できる理由を簡単に説明すると、コバルト酸リチウムの理論容量は約273mAh/gであるが、4.2V仕様の電池(充電終止電圧が4.2Vの電池)ではこのうち160mAh/g程度しか利用しておらず、4.4Vまで充電終止電圧を引き上げることにより約200mAh/gまで使用することが可能であるという理由による。このように、4.4Vまで充電終止電圧を引き上げることにより、電池全体として10%程度の高容量化を達成できる。   Under these circumstances, we have increased the capacity of the battery using lithium cobaltate as the positive electrode active material by increasing the depth of use (charging depth) in the region above the current 4.2 V. A possible battery was developed. The reason why the capacity can be increased by increasing the depth of use in this way will be briefly explained. The theoretical capacity of lithium cobaltate is about 273 mAh / g, but the battery of 4.2V specification (with a charge end voltage of 4.2V). This is because only about 160 mAh / g is used in the battery, and it is possible to use up to about 200 mAh / g by raising the end-of-charge voltage to 4.4V. In this way, by raising the end-of-charge voltage to 4.4 V, a high capacity of about 10% can be achieved as a whole battery.

しかしながら、コバルト酸リチウムを上記の如く高電圧で使用した場合には、充電された正極活物質の酸化力が強まり、電解液の分解が加速されるばかりでなく、脱リチウムされた正極活物質自体の結晶構造の安定性が失われ、結晶の崩壊によるサイクル劣化や保存劣化が最大の課題であった。我々が検討したところ、コバルト酸リチウムにジルコニア、アルミニウム、マグネシウムを添加することによって高電圧の室温条件下では4.2Vと類似の性能を出せることがわかっているが、前述したように、近年の起動端末は消費電力が大きく、高温環境下での連続使用に耐え得る等の高温駆動条件下での性能確保が必須であり、その意味では室温に限らず、高温での信頼性を確保できる技術の開発が急務であった。   However, when lithium cobaltate is used at a high voltage as described above, the oxidization power of the charged positive electrode active material is strengthened and the decomposition of the electrolytic solution is accelerated, and the delithiated positive electrode active material itself The stability of the crystal structure was lost, and cycle deterioration and storage deterioration due to crystal collapse were the biggest problems. As a result of our investigation, it has been found that by adding zirconia, aluminum, and magnesium to lithium cobaltate, a performance similar to 4.2 V can be obtained under high-voltage room temperature conditions. It is essential to ensure the performance under high-temperature driving conditions such as the power consumption of the start-up terminal and the ability to withstand continuous use in a high-temperature environment. In this sense, technology that can ensure reliability not only at room temperature but also at high temperatures The development of was urgent.

特開2002−141042号公報JP 2002-141042 A

上述の如く、充電終止電圧を向上させた電池の正極では、結晶構造の安定性が失われて、特に高温での電池性能の劣化が顕著であることがわかった。このような現象について、詳細な原因は不明であるが、分析結果を見る限りでは、電解液の分解物や正極活物質からの元素の溶出(コバルト酸リチウムを用いた場合にはコバルトの溶出)が認められており、これが高温でのサイクル特性や保存特性が悪化する主要因となっているものと推測される。   As described above, it was found that in the positive electrode of the battery with improved end-of-charge voltage, the stability of the crystal structure was lost, and the battery performance deteriorated particularly at high temperatures. The detailed cause of this phenomenon is unknown, but as far as analysis results are concerned, elution of elements from the decomposition product of the electrolyte and the positive electrode active material (cobalt elution when lithium cobaltate is used) It is speculated that this is the main factor that deteriorates cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures.

特に、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、或いは、ニッケル−コバルト−マンガンのリチウム複合酸化物等の正極活物質を用いた電池系では、高温保存すると、コバルトやマンガンがイオンとなって正極から溶出し、これらの元素が負極で還元されることにより、負極やセパレータヘ析出し、電池内部抵抗の増加やそれに伴う容量低下等が問題となっている。更に、上述の如く、リチウムイオン電池の充電終止電圧を上昇させた場合には、結晶構造の不安定さが増加し、上記問題点が一層顕在化し、これまで4.2V仕様の電池系で問題のなかった50℃付近の温度でもこれらの現象が強まる傾向にある。また、セパレータの膜厚が薄く、空孔率の低いセパレータを用いた場合には、これらの現象がより強まる傾向にある。   In particular, in battery systems using a positive electrode active material such as lithium cobaltate, lithium manganate, or nickel-cobalt-manganese lithium composite oxide, cobalt and manganese are ionized and eluted from the positive electrode when stored at high temperatures. When these elements are reduced at the negative electrode, they are deposited on the negative electrode and the separator, which causes problems such as an increase in battery internal resistance and a corresponding decrease in capacity. Furthermore, as described above, when the end-of-charge voltage of a lithium ion battery is increased, the instability of the crystal structure increases, and the above problems become more apparent. These phenomena tend to be strengthened even at temperatures around 50 ° C. where there was no slag. In addition, when a separator having a thin film thickness and a low porosity is used, these phenomena tend to become stronger.

例えば4.4V仕様の電池において、正極活物質としてコバルト酸リチウム、負極活物質として黒鉛を用い、保存試験(試験条件は、充電終止電圧4.4V、保存温度60℃、保存期間5日間)を行った場合には、保存後の残存容量が大幅に低下し、時には略ゼロまで低下する。そこで、この電池を解体したところ、負極、セパレータから多量のコバルトが検出されていることから、正極から溶出したコバルト元素により、劣化のモードが加速されていると考えられる。これは、コバルト酸リチウムの如く層状の正極活物質は、リチウムイオンの引き抜きにより価数が増加するが、4価のコバルトは不安定であることから結晶そのものが安定せず、安定な構造に変化しようとするため、コバルトイオンが結晶から溶出し易くなるということに起因するものと推測される。また、正極活物質としてスピネル型マンガン酸リチウムを用いた場合においても、一般に、マンガンの3価が不均化して2価のイオンで溶出し、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合と同様の問題が生じることが知られている。   For example, in a battery having a specification of 4.4 V, lithium cobaltate is used as a positive electrode active material, graphite is used as a negative electrode active material, and a storage test (the test conditions are a charge end voltage of 4.4 V, a storage temperature of 60 ° C., a storage period of 5 days). If done, the remaining capacity after storage is significantly reduced, sometimes to nearly zero. Therefore, when this battery was disassembled, a large amount of cobalt was detected from the negative electrode and the separator. Therefore, it is considered that the deterioration mode was accelerated by the cobalt element eluted from the positive electrode. This is because a layered positive electrode active material such as lithium cobaltate increases in valence due to extraction of lithium ions, but tetravalent cobalt is unstable, so the crystal itself is not stable and changes to a stable structure. This is presumed to be due to the fact that cobalt ions are likely to elute from the crystal. Further, when spinel type lithium manganate is used as the positive electrode active material, generally, trivalent manganese is disproportionated and eluted with divalent ions, and is the same as when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material. It is known that this problem will occur.

このように、充電された正極活物質の構造が不安定な場合には、特に高温での保存劣化やサイクル劣化が顕著になる傾向がある。そして、この傾向は正極活物質層の充填密度が高いほど起こり易いことも判明していることから、高容量設計の電池での問題が顕著となる。尚、負極のみならず、セパレータの物性にまで関与する理由としては、正負極での反応副生成物がセパレータを通じて反対側の電極に移動し、更にそこで2次的な反応を生じるなど、セパレータ中の移動のし易さ、距離が大きく関与しているものと推測される。   Thus, when the structure of the charged positive electrode active material is unstable, there is a tendency for storage deterioration and cycle deterioration particularly at high temperatures to become remarkable. Since this tendency has been found to occur more easily as the packing density of the positive electrode active material layer is higher, a problem with a battery having a high capacity design becomes significant. The reason for being involved not only in the negative electrode but also in the physical properties of the separator is that the reaction by-product in the positive and negative electrodes moves to the opposite electrode through the separator and further causes a secondary reaction there. It is presumed that the ease of movement and distance are greatly involved.

これらの対策として、正極活物質粒子表面を無機物で物理的に被覆したり、正極活物質粒子表面を有機物で化学的に被覆したりして、コバルト等が正極から溶出するのを抑制する試みがなされている。しかしながら、正極活物質は多少なりとも充放電に伴い膨張収縮を繰り返すために、上記の如く物理的に被覆した場合は、無機物等が脱落して被覆効果の消失が懸念される。一方、化学的に被覆した場合には、被覆膜の厚み制御が困難であって、被覆層の厚みが大きいときには、電池の内部抵抗の増加により本来の性能が出し難くなって電池容量の低下を招き、しかも、粒子全体を完全に被覆処理することが困難であるため、被覆効果が限定的となるといった課題が残る。したがって、これらに変わる手法が必要であった。   As measures for these, attempts are made to suppress elution of cobalt or the like from the positive electrode by physically coating the surface of the positive electrode active material particles with an inorganic substance or chemically coating the surface of the positive electrode active material particles with an organic substance. Has been made. However, since the positive electrode active material repeatedly expands and contracts due to charging and discharging, when physically coated as described above, there is a concern that the inorganic material and the like may fall off and the coating effect may be lost. On the other hand, when chemically coated, it is difficult to control the thickness of the coating film, and when the thickness of the coating layer is large, it is difficult to achieve the original performance due to an increase in the internal resistance of the battery, resulting in a decrease in battery capacity. Moreover, since it is difficult to completely coat the entire particle, there remains a problem that the coating effect is limited. Therefore, an alternative method is necessary.

したがって、本発明は、高温におけるサイクル特性及び保存特性に優れ、高容量を特徴とする電池構成においても高い信頼性を発揮できる非水電解質電池及びその製造方法の提供を目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery that is excellent in cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures, and that can exhibit high reliability even in a battery configuration characterized by high capacity, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために本発明は、正極活物質を含む正極活物質層を有する正極、負極活物質を有する負極、及びこれら両極間に介装されたセパレータから成る電極体と、この電極体に含浸されると共に溶媒及び電解質塩を含む非水電解質と、を備えた非水電解質電池において、上記正極活物質には少なくともコバルト又はマンガンが含まれると共に、上記正極活物質層と上記セパレータとの間にはフィラー粒子とバインダーとが含まれた被覆層が形成される
To achieve the above object, the present invention provides an electrode body comprising a positive electrode having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a separator interposed between the two electrodes, and the electrode body. A non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte impregnated with a solvent and an electrolyte salt, wherein the positive electrode active material contains at least cobalt or manganese, and the positive electrode active material layer and the separator A coating layer containing filler particles and a binder is formed therebetween.

上記構成の被覆層が設けられていれば、正極活物質層の表面に配置された被覆層に含まれるバインダーが電解液を吸収して膨潤することにより、フィラー粒子間が膨潤したバインダーによって適度に埋められ、フィラー粒子とバインダーとを含む被覆層が適度なフィルター機能を発揮する。したがって、正極で反応した電解液の分解物や正極活物質から溶出するコバルトイオンやマンガンイオンが被覆層でトラップされて、コバルトやマンガンがセパレータ及び負極で析出するのを抑制できる。これにより、負極やセパレータが受けるダメージが軽減されるので、高温でのサイクル特性の劣化や高温での保存特性の劣化を抑制することができる。また、バインダーにより、フィラー粒子同士及び被覆層と正極活物質層とが強固に接着されているので、正極活物質層から被覆層が脱落するのを抑制でき、上記の効果が長期間にわたって持続される。   If the coating layer having the above configuration is provided, the binder contained in the coating layer disposed on the surface of the positive electrode active material layer absorbs the electrolytic solution and swells, so that the filler particles swell appropriately. The covering layer that is buried and contains filler particles and a binder exhibits an appropriate filter function. Accordingly, it is possible to suppress cobalt ions and manganese ions eluted from the decomposition product of the electrolytic solution reacted at the positive electrode and the positive electrode active material from being trapped by the coating layer, and depositing cobalt and manganese at the separator and the negative electrode. Thereby, since the damage which a negative electrode and a separator receive is reduced, deterioration of cycling characteristics at high temperature and deterioration of storage characteristics at high temperature can be suppressed. Further, since the binder particles and the coating layer and the positive electrode active material layer are firmly bonded to each other by the binder, it is possible to prevent the coating layer from falling off from the positive electrode active material layer, and the above effect is maintained for a long time. The

正極活物質にコバルト等が含まれている場合に、フィラー粒子がマグネシアを含む無機粒子から構成されていれば、以下の作用効果を得ることができる。
被覆層にマグネシアを含まない場合に高酸化雰囲気に晒されると、電解液に含まれるエチレンカーボネート(EC)等の溶媒が分解されて水が発生し、この水が六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等の電解質塩と反応してフッ酸が生じ、その結果正極活物質に含まれているコバルト等とフッ酸とが反応してコバルト等が溶解する。これに対して、被覆層にマグネシアを含むときには、高酸化雰囲気に晒されて水が発生しても、この水とマグネシアとが加水分解を起こしてアルカリ性となるため、酸性であるフッ酸が生じてもこれを中和することができ、この結果正極活物質からコバルト等が溶解するのを抑制することができる。即ち、上記構成であれば、被覆層を設けることによるコバルト等の物理的なトラップ効果(フィルター効果)のみならず、被覆層にマグネシアを含むことによる化学的なトラップ効果を得ることができる。
When cobalt or the like is included in the positive electrode active material, the following effects can be obtained if the filler particles are composed of inorganic particles containing magnesia.
When the coating layer does not contain magnesia and is exposed to a highly oxidizing atmosphere, a solvent such as ethylene carbonate (EC) contained in the electrolytic solution is decomposed to generate water, and this water is lithium hexafluorophosphate (LiPF). 6 ) Hydrofluoric acid is generated by reacting with an electrolyte salt such as, and as a result, cobalt and the like contained in the positive electrode active material react with hydrofluoric acid to dissolve the cobalt and the like. On the other hand, when magnesia is included in the coating layer, even if water is generated by exposure to a highly oxidizing atmosphere, the water and magnesia are hydrolyzed and become alkaline, so that acidic hydrofluoric acid is generated. However, this can be neutralized, and as a result, dissolution of cobalt or the like from the positive electrode active material can be suppressed. That is, if it is the said structure, not only a physical trap effect (filter effect), such as cobalt by providing a coating layer, but the chemical trap effect by including a magnesia in a coating layer can be acquired.

上記フィラー粒子に上記マグネシア以外の無機粒子を含み、且つ上記フィラー粒子の総量に対する上記マグネシアの割合が1質量%以上10質量%以下であることが望ましい。
マグネシアはタップ密度が低いため嵩高となり、薄い被覆層を形成するのが困難である。したがって、被覆層の薄型化による電池容量の増大を図るためには、フィラー粒子に上記マグネシア以外の無機粒子が含まれていることが望ましい。
また、本発明の作用効果を考慮した場合、マグネシアの割合が多くなる程作用効果が高いと推測されるが、マグネシアはバインダーとの密着性が非常に悪いため、フィラー粒子の総量に対するマグネシアの割合が10質量%を超えると、正極活物質層から被覆層が滑落してしまい、被覆層としての作用効果を十分に発揮できないことがある。したがって、フィラー粒子の総量に対するマグネシアの割合は10質量%以下であることが望ましい。一方、フィラー粒子の総量に対するマグネシアの割合が1質量%以上であることが望ましいのは、当該割合が1質量%未満の場合には、上述したマグネシアの添加効果を十分に発揮できないことがあるからである。
It is desirable that the filler particles include inorganic particles other than the magnesia, and the ratio of the magnesia to the total amount of the filler particles is 1% by mass or more and 10% by mass or less.
Since magnesia has a low tap density, it becomes bulky and it is difficult to form a thin coating layer. Therefore, in order to increase the battery capacity by reducing the thickness of the coating layer, it is desirable that the filler particles contain inorganic particles other than magnesia.
Further, when considering the effect of the present invention, it is presumed that the greater the proportion of magnesia, the higher the effect, but because magnesia has very poor adhesion to the binder, the proportion of magnesia relative to the total amount of filler particles When the content exceeds 10% by mass, the coating layer slides off from the positive electrode active material layer, and the function and effect as the coating layer may not be sufficiently exhibited. Therefore, the ratio of magnesia to the total amount of filler particles is desirably 10% by mass or less. On the other hand, the ratio of magnesia to the total amount of filler particles is desirably 1% by mass or more, because when the ratio is less than 1% by mass, the above-described effect of adding magnesia may not be sufficiently exhibited. It is.

上記マグネシア以外の無機粒子がルチル型のチタニア及び/又はアルミナから成ることが望ましい。
このように限定するのは、これらのものは、電池内での安定性に優れ(リチウムとの反応性が低く)、しかもコストが安価であるという理由によるものである。また、ルチル構造のチタニアとするのは、アナターゼ構造のチタニアはリチウムイオンの挿入離脱が可能であり、環境雰囲気、電位によっては、リチウムを吸蔵して電子伝導性を発現するため、容量低下や、短絡の危険性があるからである。
但し、マグネシア以外の無機粒子としては、これらのものに限定するものではなく、ジルコニア等であっても良い。
The inorganic particles other than magnesia are preferably made of rutile-type titania and / or alumina.
The reason for this limitation is that these are excellent in stability in the battery (reactivity with lithium) and are low in cost. Also, rutile-structured titania, anatase-structured titania is capable of inserting and removing lithium ions, and depending on the environmental atmosphere and potential, it absorbs lithium and expresses electronic conductivity. This is because there is a risk of short circuit.
However, inorganic particles other than magnesia are not limited to these, and may be zirconia or the like.

上記被覆層は上記正極活物質層の表面に、或いは、上記セパレータにおける上記正極側の表面に形成されていることが望ましい。
被覆層を単独で作製しこれを正極とセパレータとの間に配置することも考えられるが、これでは、薄い被覆層の取り扱いが困難であり、しかも電池作製時において正極とセパレータと被覆層との位置合わせが困難となる。したがって、被覆層は正極活物質層或いはセパレータにおける正極側の表面に形成されているのが好ましい。その中でも、上述の如く水とマグネシアとが加水分解を起こすという作用を十分に発揮させるには、正極活物質層と十分に密着した状態であることが好ましいので、正極活物質層の表面に形成するのが一層望ましい。
The coating layer is preferably formed on the surface of the positive electrode active material layer or on the surface of the separator on the positive electrode side.
Although it is conceivable that the coating layer is produced alone and disposed between the positive electrode and the separator, it is difficult to handle the thin coating layer, and the positive electrode, the separator, and the coating layer are difficult to handle during battery production. Positioning becomes difficult. Therefore, the coating layer is preferably formed on the surface of the positive electrode active material layer or the positive electrode side of the separator. Among them, as described above, in order to sufficiently exhibit the action of causing hydrolysis of water and magnesia, it is preferable that the positive electrode active material layer is sufficiently in close contact with the positive electrode active material layer. It is more desirable to do so.

上記正極活物質層の表面の全面又は上記セパレータにおける上記正極側の表面の全面に上記被覆層が形成されていることが望ましい。
このような構成であれば、上述した被覆層の存在による物理的なトラップ効果が一層発揮されるからである。
The coating layer is preferably formed on the entire surface of the positive electrode active material layer or the entire surface of the separator on the positive electrode side.
This is because with such a configuration, the physical trapping effect due to the presence of the coating layer described above is further exhibited.

上記バインダーは有機溶媒系バインダーであることが望ましい。
バインダーに水系溶媒のものを用いると、マグネシアと水とが反応し加水分解を起こして溶媒がアルカリ性になり、スラリーがゲル化してしまうので、バインダーとしては有機溶媒系のものを用いることが望ましい。
The binder is preferably an organic solvent binder.
If an aqueous solvent is used as the binder, magnesia and water react with each other to cause hydrolysis and the solvent becomes alkaline and the slurry gels. Therefore, it is desirable to use an organic solvent as the binder.

上記フィラー粒子の平均粒径が上記セパレータの平均孔径より大きくなるように規制されることが望ましい。
このように規制するのは、フィラー粒子の平均粒径がセパレータの平均孔径より小さい場合には、電池を作成する際の巻き潰し時にセパレータが一部貫通して、セパレータに大きなダメージを与えることがあり、しかも、セパレータの微多孔内へフィラー粒子が侵入して、電池の諸特性を低下させることがあるため、これらの不都合を回避するためである。
尚、フィラー粒子の平均粒径は1μm以下のものが好ましく、また、スラリーの分散性を考慮すると、アルミニウム、シリコン、チタンで表面処理がなされているものが好ましい。
It is desirable that the average particle size of the filler particles be regulated so as to be larger than the average pore size of the separator.
In this way, if the average particle size of the filler particles is smaller than the average pore size of the separator, a part of the separator may penetrate when the battery is crushed, and the separator may be damaged greatly. In addition, the filler particles may enter the micropores of the separator to deteriorate various characteristics of the battery, so that these disadvantages are avoided.
The average particle size of the filler particles is preferably 1 μm or less, and in consideration of the dispersibility of the slurry, those having a surface treatment with aluminum, silicon, or titanium are preferable.

上記セパレータの厚みをx(μm)とし、上記セパレータの空孔率をy(%)とした場合に、800(μm・%)以下であって、上記セパレータの厚みが16μm以下であることが好ましい。
セパレータの空孔体積を800(μm・%)以下となるように規制するのは、セパレータの空孔体積が小さいものほど析出物や副反応物の影響を受けやすく、特性劣化が著しくなるため、このように規制されたセパレータを有する電池に本発明を適用することにより、顕著な効果を発揮しうるからである。
また、このような電池ではセパレータの薄型化を達成できるので、電池のエネルギー密度の向上を図ることもできる。
When the thickness of the separator is x (μm) and the porosity of the separator is y (%), it is preferably 800 (μm ·%) or less and the thickness of the separator is 16 μm or less. .
The separator pore volume is regulated to be 800 (μm ·%) or less because the smaller the pore volume of the separator is, the more easily affected by precipitates and side reactants, and the characteristic deterioration becomes significant. This is because a remarkable effect can be exhibited by applying the present invention to a battery having a separator thus regulated.
Moreover, since such a battery can achieve a thinner separator, the energy density of the battery can also be improved.

上記被覆層の厚みが1μm以上4μm以下、特に1μm以上2μm以下であることが望ましい。
上述した作用効果は、被覆層の厚みが大きい程発揮されるとはいうものの、被覆層の厚みが大きくなり過ぎると、電池内部抵抗の増大により負荷特性が低下したり、正負両極の活物質量が少なくなることによる電池エネルギー密度の低下を招来したりすることになるからである。また、薄くても効果はあるが、十分に効果を得るには薄すぎない方がいいからである。尚、被覆層は複雑に入り組んでいるため、厚みが小さい場合であっても上記トラップ効果は十分に発揮される。また、上記被覆層の厚みとは、片面での厚みをいうものとする。
The coating layer preferably has a thickness of 1 μm to 4 μm, particularly 1 μm to 2 μm.
Although the above-described effects are exhibited as the thickness of the coating layer increases, if the thickness of the coating layer becomes too large, the load characteristics decrease due to an increase in the internal resistance of the battery, or the amount of positive and negative active materials This is because the battery energy density is reduced due to the decrease of the battery. Moreover, although it is effective even if it is thin, it is better not to be too thin to obtain a sufficient effect. In addition, since the coating layer is complicated and complicated, the trapping effect is sufficiently exhibited even when the thickness is small. Moreover, the thickness of the said coating layer shall mean the thickness in one side.

上記フィラー粒子に対するバインダーの濃度が30質量%以下に規制するのが好ましく、さらに望ましくは1質量%以上にすることが好ましい。
このように上限を定めるのは、バインダーの濃度が余り高くなると、リチウムイオンの活物質層への透過性が極端に低下し、電極間の抵抗が増加することにより、充放電容量の低下を招くからである。一方、下限を定めるのは、バインダー量が過少であれば、被覆層内でのフィラー粒子とバインダーからなるネットワークが形成しがたく、被覆層でのトラヅプ効果が薄れるからである。
The binder concentration relative to the filler particles is preferably regulated to 30% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more.
The upper limit is determined in this way because if the binder concentration is too high, the permeability of lithium ions to the active material layer is extremely reduced, and the resistance between the electrodes is increased, leading to a reduction in charge / discharge capacity. Because. On the other hand, the lower limit is determined because if the amount of the binder is too small, a network composed of filler particles and binder in the coating layer is difficult to form, and the trapping effect in the coating layer is reduced.

上記正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上であることが望ましい。
このように規制するのは、充填密度が3.40g/cc未満である場合には、正極での反応は局所的な反応でなく全体的に反応するため、正極での劣化も均一に進行し、保存後の充放電反応に対してもさほど大きな影響はない。これに対して、充填密度が3.40g/cc以上である場合には、正極での反応は最表面層での局所的な反応に限定されるため、正極での劣化も最表面層での劣化が中心となる。このため、放電時の正極活物質中へのリチウムイオンの侵入、拡散が律速となるため、劣化の程度が大きくなる。このことから、正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上の場合に、本発明の作用効果が十分に発揮されることになる。
The packing density of the positive electrode active material layer is preferably 3.40 g / cc or more.
In this way, when the packing density is less than 3.40 g / cc, the reaction at the positive electrode reacts as a whole rather than a local reaction, so the deterioration at the positive electrode also proceeds uniformly. There is not much influence on the charge / discharge reaction after storage. On the other hand, when the packing density is 3.40 g / cc or more, the reaction at the positive electrode is limited to the local reaction at the outermost surface layer. Deterioration is central. For this reason, since the penetration | invasion of lithium ion in the positive electrode active material at the time of discharge and a spreading | diffusion become rate control, the grade of deterioration becomes large. From this, when the filling density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more, the effects of the present invention are sufficiently exhibited.

リチウム参照極電位に対して4.30V以上、好ましくは4.40V以上、特に好ましくは4.45V以上となるまで上記正極が充電されるような構成であることが好ましい。
これは、正極がリチウム参照極電位に対して4.30V未満で充電されるような構成の電池では、被覆層の有無によって高温特性の差異は余りないが、正極がリチウム参照極電位に対して4.30V以上で充電されるような電池では、被覆層の有無によって高温特性の差異が顕著に現れるからである。特に、正極がリチウム参照極電位に対して4.40V以上、或いは4.45V以上で充電されるような電池では、この差異が顕著に出現する。
It is preferable that the positive electrode be charged until it becomes 4.30 V or higher, preferably 4.40 V or higher, particularly preferably 4.45 V or higher with respect to the lithium reference electrode potential.
This is because, in a battery having a configuration in which the positive electrode is charged at less than 4.30 V with respect to the lithium reference electrode potential, there is not much difference in high-temperature characteristics depending on the presence or absence of the coating layer, but the positive electrode is in relation to the lithium reference electrode potential. This is because, in a battery that is charged at 4.30 V or more, a difference in high-temperature characteristics appears remarkably depending on the presence or absence of a coating layer. In particular, in a battery in which the positive electrode is charged at 4.40 V or more, or 4.45 V or more with respect to the lithium reference electrode potential, this difference appears remarkably.

上記正極活物質には、少なくともアルミニウム或いはマグネシウムが固溶されたコバルト酸リチウムが含まれており、且つ、このコバルト酸リチウム表面にはジルコニアが固着されていることが望ましい。
このような構造とするのは、以下に示す理由による。即ち、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合には、充電深度が高まるにつれて、結晶構造は不安定になり、高温雰囲気ではより劣化が早まることになる。そこで、アルミニウム或いはマグネシウムを正極活物質(結晶内部)に固溶させることで、正極における結晶歪みの緩和を図っている。但し、これらの元素は結晶構造の安定化には大きく寄与するものの、初回充放電効率の低下や放電作動電圧の低下等を招来する。そこで、このような問題を緩和すべく、コバルト酸リチウム表面にジルコニアを固着している。
The positive electrode active material preferably includes at least lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved, and zirconia is preferably fixed to the surface of the lithium cobaltate.
The reason for such a structure is as follows. That is, when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material, the crystal structure becomes unstable as the charging depth increases, and the deterioration is accelerated in a high temperature atmosphere. Thus, aluminum or magnesium is dissolved in the positive electrode active material (inside the crystal) to reduce crystal distortion in the positive electrode. However, although these elements greatly contribute to the stabilization of the crystal structure, the initial charge / discharge efficiency is lowered and the discharge operating voltage is lowered. Therefore, in order to alleviate such a problem, zirconia is fixed to the lithium cobalt oxide surface.

50℃以上の雰囲気下で使用されることがある電池に適用することが望ましい。
これは、50℃以上の雰囲気下で使用された場合に電池の劣化が早くなるため、本発明を適用する効果が大きいからである。
It is desirable to apply to a battery that may be used in an atmosphere of 50 ° C or higher.
This is because the battery is rapidly deteriorated when used in an atmosphere of 50 ° C. or higher, so that the effect of applying the present invention is great.

また、上記目的を達成するために本発明は、少なくともコバルト又はマンガンが含まれる正極活物質を備えた正極活物質層の表面に、マグネシアを含む無機粒子から成るフィラー粒子とバインダーとが含まれた被覆層を形成して正極を作製するステップと、上記正極と負極との間にセパレータを配置して電極体を作製するステップと、上記電極体に溶媒及び電解質塩を含む非水電解質を含浸させるステップと、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention includes a filler particle composed of inorganic particles containing magnesia and a binder on the surface of a positive electrode active material layer including a positive electrode active material containing at least cobalt or manganese. Forming a coating layer to form a positive electrode; arranging a separator between the positive electrode and the negative electrode to produce an electrode body; and impregnating the electrode body with a nonaqueous electrolyte containing a solvent and an electrolyte salt And a step.

更に、上記目的を達成するために本発明は、セパレータの一方の面に、マグネシアを含む無機粒子から成るフィラー粒子とバインダーとが含まれた被覆層を形成するステップと、少なくともコバルト又はマンガンが含まれる正極活物質を備えた正極と負極との間に、上記被覆層が正極側に位置するようにセパレータを配置して電極体を作製するステップと、上記電極体に溶媒及び電解質塩を含む非水電解質を含浸させるステップと、を有することを特徴とする。
このような製造方法により、上述した非水電解質電池を作製することができるので、上述の効果を発揮できる。
Furthermore, in order to achieve the above object, the present invention includes a step of forming a coating layer containing filler particles composed of inorganic particles containing magnesia and a binder on one surface of a separator, and at least cobalt or manganese. A step of producing an electrode body by arranging a separator so that the coating layer is located on the positive electrode side between a positive electrode provided with a positive electrode active material and a negative electrode; and a non-contained solution containing a solvent and an electrolyte salt in the electrode body And impregnating with a water electrolyte.
Since the nonaqueous electrolyte battery described above can be manufactured by such a manufacturing method, the above-described effects can be exhibited.

上記正極活物質層の表面に被覆層を形成するステップにおいて、被覆層の形成方法としてグラビアコート法又はダイコート法を用いるのが好ましい。
グラビアコート法又はダイコート法を用いれば、間欠塗工を実施できるので、エネルギー密度の低下を最小限に抑制することができ、且つ、当該方法であれば、スラリー中のバインダー濃度を低下させる(固形分濃度を可能な限り下げる)ことにより、薄膜層を精度良く塗工でき、しかも正極活物質層の内部方向にスラリー成分が浸透する前に溶媒除去を行えるので、正極の内部抵抗の上昇を抑制することができるからである。
In the step of forming the coating layer on the surface of the positive electrode active material layer, it is preferable to use a gravure coating method or a die coating method as a method for forming the coating layer.
If a gravure coating method or a die coating method is used, intermittent coating can be carried out, so that a decrease in energy density can be suppressed to a minimum, and with this method, the binder concentration in the slurry is reduced (solid) By reducing the partial concentration as much as possible, the thin film layer can be applied with high accuracy and the solvent can be removed before the slurry component penetrates into the positive electrode active material layer, thus suppressing the increase in the internal resistance of the positive electrode. Because it can be done.

本発明によれば、被覆層にマグネシアが含まれているので、正極活物質からコバルト等が溶解するのを抑制することができ、且つ、正極活物質層の表面に配置された被覆層が適度なフィルター機能を発揮するので、正極で反応した電解液の分解物や正極活物質から溶出するコバルトイオンやマンガンイオンが被覆層でトラップされて、コバルトやマンガンが負極やセパレータで析出するのを抑制できる。これにより、負極やセパレータが受けるダメージが軽減されるので、高温でのサイクル特性の劣化や高温での保存特性の劣化を抑制することができるという優れた効果を奏する。また、バインダーにより、フィラー粒子同士及び被覆層と正極活物質とが強固に接着されているので、正極活物質層から被覆層が脱落するのを抑制できる。   According to the present invention, since magnesia is contained in the coating layer, it is possible to suppress dissolution of cobalt and the like from the positive electrode active material, and the coating layer disposed on the surface of the positive electrode active material layer is moderate. Since the filter function is exhibited, the decomposition product of the electrolyte reacted at the positive electrode and the cobalt ions and manganese ions eluted from the positive electrode active material are trapped by the coating layer, thereby suppressing the precipitation of cobalt and manganese at the negative electrode and separator. it can. Thereby, since the damage which a negative electrode and a separator receive is reduced, there exists an outstanding effect that the deterioration of the cycling characteristics at high temperature and the deterioration of the storage characteristics at high temperature can be suppressed. Further, since the filler particles and the coating layer and the positive electrode active material are firmly bonded to each other by the binder, it is possible to suppress the coating layer from dropping from the positive electrode active material layer.

以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited to the following best modes, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention.

〔正極の作製〕
先ず、正極活物質であるコバルト酸リチウム(Al及びMgがそれぞれ1.0mol%固溶されており、且つZrが0.05mol%表面に固着されているもの)と、炭素導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのPVDFとを、95:2.5:2.5の質量比で混合した後、NMP(Nメチル−2−ピロリドン)を溶剤として特殊機化製コンビミックスを用いてこれらを攪拌し、正極合剤スラリーを調製した。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体であるアルミニウム箔の両面に塗着し、更に、乾燥、圧延することにより、アルミニウム箔の両面に正極活物質層を形成した。尚、上記正極活物質層の充填密度は3.60g/ccとした。
[Production of positive electrode]
First, lithium cobalt oxide as a positive electrode active material (one in which Al and Mg are solid-dissolved in 1.0 mol% and Zr is fixed on the surface of 0.05 mol%) and acetylene black as a carbon conductive agent And PVDF as a binder are mixed at a mass ratio of 95: 2.5: 2.5, and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) is used as a solvent, and a special machine combination mix is used. Were mixed to prepare a positive electrode mixture slurry. Next, this positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil as a positive electrode current collector, and further dried and rolled to form positive electrode active material layers on both surfaces of the aluminum foil. The packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc.

次に、溶剤としてNMPに、フィラー粒子〔酸化チタン(ルチル型であって粒径0.38μm、チタン工業(株)製KR380)とマグネシア(粒径0.1μm、協和化学工業(株)製500−04R)とが質量比で9/1となるように混合したもの〕をNMPに対して20質量%、アクリロニトリル構造(単位)を含む共重合体(ゴム性状高分子)をフィラー粒子に対して7.5質量%混合し、特殊機化製Filmicsを用いて混合分散処理を行い、TiO2とMgOとが分散されたスラリーを調製した。次に、上記正極活物質層における一方の面の全面に、当該スラリーをダイコート法を用いて塗布した後、溶剤を乾燥、除去して、正極活物質層の一方の面に被覆層を形成した。次いで、これと同様にして、上記正極活物質層における他方の面の全面に、被覆層を形成し、これにより正極を作製した。尚、上記被覆層の厚みは両面で4μm(片側2μm)である。 Next, NMP as a solvent was mixed with filler particles [titanium oxide (rutile type, particle size 0.38 μm, KR380 manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) and magnesia (particle size 0.1 μm, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. 500 -04R) and a copolymer (rubber-like polymer) containing an acrylonitrile structure (unit) with respect to filler particles. 7.5% by mass was mixed, and mixed and dispersed using a special machine made Filmics, to prepare a slurry in which TiO 2 and MgO were dispersed. Next, the slurry was applied to the entire surface of one surface of the positive electrode active material layer using a die coating method, and then the solvent was dried and removed to form a coating layer on one surface of the positive electrode active material layer. . Next, in the same manner as this, a coating layer was formed on the entire other surface of the positive electrode active material layer, thereby producing a positive electrode. In addition, the thickness of the said coating layer is 4 micrometers on both surfaces (one side 2 micrometers).

〔負極の作製〕
炭素材料(人造黒鉛)と、CMC(カルボキシメチルセルロースナトリウム)と、SBR(スチレンブタジエンゴム)とを、98:1:1の質量比で水溶液中にて混合して負極スラリーを作製した後、負極集電体である銅箔の両面に負極スラリーを塗着し、更に、乾燥、圧延することにより負極を作製した。尚、負極活物質層の充填密度は1.60g/ccとした。
(Production of negative electrode)
A carbon material (artificial graphite), CMC (carboxymethylcellulose sodium), and SBR (styrene butadiene rubber) were mixed in an aqueous solution at a mass ratio of 98: 1: 1 to prepare a negative electrode slurry. A negative electrode slurry was applied to both surfaces of a copper foil as an electric body, and further, dried and rolled to produce a negative electrode. The filling density of the negative electrode active material layer was 1.60 g / cc.

〔非水電解液の調製〕
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とが容積比で3:7の割合で混合された混合溶媒に、主としてLiPF6を1.0モル/リットルの割合で溶解させて調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 was mainly dissolved at a ratio of 1.0 mol / liter in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 3: 7.

〔セパレータの種類〕
セパレータとしては、ポリエチレン(以下、PEと略すことがある)製微多孔膜(膜厚:18μm、平均孔径0.6μm、空孔率45%)を用いた。
[Separator type]
As the separator, a microporous membrane (thickness: 18 μm, average pore diameter 0.6 μm, porosity 45%) made of polyethylene (hereinafter sometimes abbreviated as PE) was used.

〔電池の組立〕
正、負極それぞれにリード端子を取り付け、セパレータを介して渦巻状に巻き取ったものをプレスして、扁平状に押し潰した電極体を作製した後、電池外装体としてのアルミニウムラミネートフィルムの収納空間内に電極体を配置し、更に、当該空間内に非水電解液を注液した後に、アルミニウムラミネートフィルム同士を溶着して封止することにより電池を作製した。尚、この電池設計においては、正負両極の活物質量を調整することにより、充電終止電圧が4.4Vになるように規定し、且つ、この電位で正負極の容量比(負極の初回充電容量/正極の初回充電容量)が1.08になるように規定した。また、上記電池の設計容量は780mAhである。
[Battery assembly]
A lead terminal is attached to each of the positive and negative electrodes, and a spiral wound electrode is pressed through a separator to produce a flattened electrode body, and then a storage space for an aluminum laminate film as a battery exterior body An electrode body was disposed therein, and a nonaqueous electrolyte solution was poured into the space, and then an aluminum laminate film was welded and sealed to prepare a battery. In this battery design, by adjusting the amount of active material of both positive and negative electrodes, it is specified that the end-of-charge voltage is 4.4 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes (the initial charge capacity of the negative electrode) at this potential. / The initial charge capacity of the positive electrode) was defined to be 1.08. The design capacity of the battery is 780 mAh.

〔予備実験1〕
セパレータの被覆層を作製する際に用いるバインダーの種類と分散処理方法とを変更して、どのようなバインダー及び分散処理方法を用いればスラリー中におけるバインダーの分散性に優れるのかを検討したので、その結果を表1に示す。
[Preliminary experiment 1]
Since the type of binder used in the production of the separator coating layer and the dispersion treatment method were changed, and what kind of binder and the dispersion treatment method were used were investigated, the dispersion of the binder in the slurry was excellent. The results are shown in Table 1.

(使用したバインダー及び分散処理方法)
[1]使用したバインダー
PVDF(呉羽化学工業製KF1100であって、通常、リチウムイオン電池用正極に用いられるもの。以下、正極用PVDFと略すときがある)と、ゲルポリマー電解質用PVDF(PVDF−HFP−PTFE共重合体。以下、ゲル電解質用PVDFと略すときがある)と、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子の3種類とを用いた。
(Binder used and dispersion treatment method)
[1] Used binder PVDF (KF1100 manufactured by Kureha Chemical Industry, which is usually used for a positive electrode for a lithium ion battery. Hereinafter, it may be abbreviated as PVDF for positive electrode) and PVDF for gel polymer electrolyte (PVDF- HFP-PTFE copolymer (hereinafter sometimes abbreviated as PVDF for gel electrolyte) and three kinds of rubber-like polymers containing acrylonitrile units were used.

[2]分散処理方法
ディスパー分散処理方法(3000rpmで30分)と、特殊機化製Filmicsによる分散処理方法(40m/minで30秒)と、ビーズミル分散処理方法(1500rpmで10分)とを用いた。尚、参考として、未処理のものについても調べた。
[2] Dispersion treatment method Disperse dispersion treatment method (at 3000 rpm for 30 minutes), special machine Filmics dispersion treatment method (40 m / min for 30 seconds), and bead mill dispersion treatment method (at 1500 rpm for 10 minutes) It was. For reference, untreated samples were also examined.

(具体的な実験内容)
上記バインダーの種類と添加濃度とを変えつつ、上記分散処理方法にて処理を行い、1日経過後のフィラー粒子(ここでは酸化チタン〔TiO2〕粒子)の沈殿状況を判定した
(Details of the experiment)
The treatment was carried out by the dispersion treatment method while changing the kind and addition concentration of the binder, and the precipitation state of filler particles (here, titanium oxide [TiO 2 ] particles) after one day was judged.

(実験結果)
[1]バインダーの種類に関する実験結果
表1から明らかなように、両PVDF(正極用PVDFとゲル電解質用PVDF)では、添加量を増加するにつれて沈殿し難くなる傾向はあるものの、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子に比べて沈殿し易い傾向にあるということが認められた。このことから、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子をバインダーとして用いるのが好ましい。この理由を以下に述べる。
(Experimental result)
[1] Experimental results regarding the type of binder As is apparent from Table 1, both PVDFs (PVDF for positive electrode and PVDF for gel electrolyte) tend to be more difficult to precipitate as the addition amount increases, but include acrylonitrile units. It was recognized that it tends to precipitate more easily than the rubbery polymer. Therefore, it is preferable to use a rubbery polymer containing an acrylonitrile unit as a binder. The reason for this will be described below.

本発明の作用効果を発揮するためには、可能な限り緻密な被覆層をつくることが好ましく、その意味では、サブミクロン以下のフィラー粒子を使用することが好ましい。但し、粒径に依存するとはいうものの、フィラー粒子は凝集し易く、粒子を解砕(分散)した後に再凝集を防止する必要がある。   In order to exhibit the effects of the present invention, it is preferable to form a coating layer as dense as possible, and in that sense, it is preferable to use filler particles of submicron or less. However, although it depends on the particle size, the filler particles easily aggregate and it is necessary to prevent reaggregation after the particles are crushed (dispersed).

一方、本作用効果を発揮するためには、バインダーとして、以下の機能或いは特性が要求される。
(I)電池の製造工程に耐え得る結着性を確保する機能
(II)電解液を吸収した後の膨潤によるフィラー粒子間の隙間を充填する機能
(III)フィラー粒子の分散性確保する機能(再凝集防止機能)
(IV)電解液への溶出が少ないという特性
On the other hand, in order to exhibit this effect, the following functions or characteristics are required as a binder.
(I) Function to ensure binding ability to withstand battery manufacturing process (II) Function to fill gaps between filler particles due to swelling after absorbing electrolyte (III) Function to ensure dispersibility of filler particles ( (Re-aggregation prevention function)
(IV) Characteristic of less elution into the electrolyte

ここで、フィラー粒子として用いるチタニア、アルミナ等から成る無機粒子を用いた場合には、アクリロニトリル系の分子構造を有するものとの親和性が高く、これらの基(分子構造)を有するバインダーの方が分散能が高い。したがって、少量の添加でも上記(I)(II)の機能を満たし、且つ、(IV)の性能をも兼ね備えると共に、(III)の機能を満足させることができるアクリロニトリル単位を含む結着剤(共重合体)が望ましい。また、正極活物質層へ接着した後の柔軟性等を考慮すると(簡単に割れたりしないような強度を確保するためには)、ゴム性状高分子であることが好ましい。以上より、アクリロニトリル単位を含むゴム性状高分子であることが最も好ましい。   Here, when inorganic particles made of titania, alumina or the like used as filler particles are used, the affinity with those having an acrylonitrile molecular structure is higher, and the binder having these groups (molecular structure) is better. High dispersibility. Therefore, a binder (acrylic acid) containing an acrylonitrile unit that can satisfy the functions (I) and (II), satisfy the functions (IV) and satisfy the functions (III) even when added in a small amount. Polymer) is desirable. In consideration of flexibility after bonding to the positive electrode active material layer (in order to ensure strength that does not easily break), a rubbery polymer is preferable. From the above, the rubbery polymer containing an acrylonitrile unit is most preferable.

[2]分散方法に関する実験結果
表1から明らかなように、サブミクロン単位の粒子の解砕(分散)を行う場合には、ディスパー分散法では殆どの場合に沈殿が生じているのに対して、Filmics法やビーズミル法等の解砕(分散)方法(塗料業界で一般に用いられる分散方法)では、殆どの場合に沈殿が生じていないことが認められる。特に、正極活物質層への均一な塗工を行うためにはスラリーの分散性の確保は極めて重要であることを考慮すれば、Filmics法やビーズミル法等の分散処理法を用いるのが望ましい。尚、表1には示していないが、超音波法による分散を行なった場合には、十分な分散性能を有していないことを確認した。
[2] Experimental results on dispersion method As is clear from Table 1, when disintegrating (dispersing) particles in submicron units, precipitation is almost always generated in the disper dispersion method. In the pulverization (dispersion) method (dispersion method generally used in the paint industry) such as the Filmics method and the bead mill method, it is recognized that precipitation does not occur in most cases. In particular, in order to perform uniform coating on the positive electrode active material layer, it is desirable to use a dispersion treatment method such as a Filmics method or a bead mill method in consideration of ensuring the dispersibility of the slurry. Although not shown in Table 1, it was confirmed that sufficient dispersion performance was not obtained when dispersion was performed by the ultrasonic method.

〔予備実験2〕
正極活物質層にスラリーを塗工して被覆層を形成する際の塗工方法を変更して、どのような塗工方法であれば良いのかを検討した。
(使用した塗工方法)
ディップコート法、グラビアコート法、ダイコート法、転写法を用いて、正極活物質層の両面にスラリーを塗工した。
[Preliminary experiment 2]
The coating method for forming the coating layer by applying slurry to the positive electrode active material layer was changed, and what kind of coating method should be considered.
(Coating method used)
The slurry was applied to both surfaces of the positive electrode active material layer using a dip coating method, a gravure coating method, a die coating method, and a transfer method.

(実験結果)
本発明効果を最大に発揮しつつ、エネルギー密度の低下を最小限にするためには、間欠塗工を実施できる方法が望ましいが、上記塗工方法のうち、ディップコート法では間欠塗工を行うことは困難である。したがって、塗工方法としては、グラビアコート法、ダイコート法、転写法、或いはスプレーコート法を採用することが望ましい。
(Experimental result)
In order to minimize the decrease in energy density while maximizing the effects of the present invention, a method capable of performing intermittent coating is desirable, but among the above coating methods, intermittent coating is performed in the dip coating method. It is difficult. Therefore, it is desirable to employ a gravure coating method, a die coating method, a transfer method, or a spray coating method as a coating method.

塗工するフィラー粒子含有スラリーは比較的耐熱性に優れているので、乾燥温度等の溶媒除去条件は特に限定することはない。但し、当該スラリーに含まれるバインダーや溶剤は、正極活物質層に浸透し、バインダー濃度の上昇による極板抵抗の増加や、正極へのダメージ(正極活物質層を作製する際に用いたバインダーの溶融による正極活物質層の接着強度低下)等に多大な影響を与える。これらの問題は、スラリー中の固形分濃度を高める(スラリー粘度上昇)ことによって回避できるが、肝心の塗工が困難になるため、実用的ではない。したがって、塗工方法としては、スラリー中のバインダー濃度を低下させて固形分濃度を可能な限り下げることにより、薄膜塗工し易い状況を形成し、更に正極活物質層の内部方向にスラリー成分が浸透する前に溶媒除去を行えることが望ましい。このようなことを考慮すれば、グラビアコート法やダイコート法が特に望ましい。尚、当該方法であれば、薄膜層を精度良く塗工できるという利点も発揮できる。
また、フィラー粒子を分散させる溶剤は、一般に電池に用いられるNMP等であっても良いが、上述のことを考慮すれば、揮発性の高いものが特に好ましい。このようなものとしては、水、アセトン、シクロヘキサン等が例示される。
Since the filler particle-containing slurry to be coated is relatively excellent in heat resistance, the solvent removal conditions such as the drying temperature are not particularly limited. However, the binder and the solvent contained in the slurry penetrate into the positive electrode active material layer, increase the electrode plate resistance due to an increase in the binder concentration, and damage to the positive electrode (the binder used in preparing the positive electrode active material layer). This greatly affects the decrease in the adhesive strength of the positive electrode active material layer due to melting. These problems can be avoided by increasing the solid content concentration in the slurry (increasing the slurry viscosity), but it is not practical because it is difficult to apply the essential components. Therefore, as a coating method, by reducing the binder concentration in the slurry and reducing the solid content concentration as much as possible, a situation where it is easy to apply a thin film is formed, and the slurry component is further in the internal direction of the positive electrode active material layer. It is desirable to be able to remove the solvent before it penetrates. In consideration of this, the gravure coating method and the die coating method are particularly desirable. In addition, if it is the said method, the advantage that a thin film layer can be coated with sufficient precision can also be exhibited.
In addition, the solvent for dispersing the filler particles may be NMP or the like generally used in batteries, but in view of the above, a highly volatile solvent is particularly preferable. Examples of such are water, acetone, cyclohexane and the like.

〔予備実験3〕
セパレータの孔径を変更して、被覆層を形成する際に用いるスラリー中のフィラー粒子(ここでは酸化チタン〔TiO2〕粒子)がどのような粒子サイズであれ良いのかを検討したので、その結果を表2に示す。尚、参考のため、表2には、被覆層を形成していないものの結果も併せて示す。
(使用したセパレータ)
平均孔径が、各0.1μm、0.6μmのセパレータを用いた。
[Preliminary experiment 3]
We examined the particle size of filler particles (here, titanium oxide [TiO 2 ] particles) in the slurry used when forming the coating layer by changing the pore size of the separator. It shows in Table 2. For reference, Table 2 also shows the results for the case where no coating layer was formed.
(Separator used)
Separators having an average pore diameter of 0.1 μm and 0.6 μm were used.

(具体的な実験内容)
被覆層を有する正極と、負極との間にセパレータを配置して、これらを巻回した後、セパレータの断面をSEM観察した。尚、スラリー中の酸化チタン粒子の平均粒径は0.38μmである。
また、実際のラミネート型電池を作製し(但し、非水電解液は注入せず)、各電池に200Vを印加して電池内部でのショートの有無を確認するという耐圧検査も実施した。
(実験結果)
(Details of the experiment)
A separator was disposed between the positive electrode having the coating layer and the negative electrode, and these were wound, and then the cross section of the separator was observed with an SEM. The average particle diameter of the titanium oxide particles in the slurry is 0.38 μm.
In addition, an actual laminate type battery was manufactured (however, a non-aqueous electrolyte was not injected), and a withstand voltage test was performed in which 200 V was applied to each battery to check whether there was a short circuit inside the battery.
(Experimental result)

各セパレータの断面をSEM観察したところ、フィラー粒子の平均粒径がセパレータの平均孔径よりも小さいもの(セパレータの平均孔径が0.6μmのもの)では、製造上の加工段階において被覆層から剥離したフィラー粒子によるものと推測される要因により、セパレータの表層から内部方向へ、フィラー粒子がかなり侵入していることが確認された。これに対して、フィラー粒子の平均粒径がセパレータの平均孔径よりも大きいもの(セパレータの平均孔径が、0.1μmのもの)では、セパレータ内部へのフィラー粒子の侵入は殆どみられなかった。   When the cross section of each separator was observed with an SEM, when the average particle size of the filler particles was smaller than the average pore size of the separator (the separator had an average pore size of 0.6 μm), the separator was peeled off from the coating layer in the manufacturing process. Due to the factors presumed to be due to the filler particles, it was confirmed that the filler particles invaded considerably from the surface layer of the separator to the inside. On the other hand, when the average particle size of the filler particles is larger than the average pore size of the separator (the average pore size of the separator is 0.1 μm), the filler particles hardly enter the separator.

また、表2から明らかなように、耐圧検査を実施した結果、フィラー粒子の平均粒径がセパレータの平均孔径よりも小さいものは、被覆層が形成されていないものと比べて不良率が高くなる傾向にあるのに対して、フィラー粒子の平均粒径がセパレータの平均孔径よりも大きいものは、被覆層が形成されていないものと比べて不良率が同等(不良無し)であることが判明した。これは、前者の場合には、巻取りテンションの影響や、巻き潰し時にセパレータを一部貫通して抵抗が小さい箇所が部分的に形成されるのに対して、後者の場合には、セパレータ内部へフィラー粒子が殆ど侵入しないため、セパレータの貫通が抑制されるという理由によるものと推測される。尚、本予備実験3では、ラミネート電池を用いて実験を行ったが、円筒型電池や角型電池では、巻取りテンションや巻き潰しの条件がラミネート電池より更に厳しくなるため、これらの現象はより起こり易くなるものと考えられる。
以上のことから、フィラー粒子の平均粒径は、セパレータの平均孔径より大きくなるように規制することが望ましく、特に、円筒型電池や角型電池ではこのように規制するのが望ましいことがわかる。
尚、フィラー粒子の平均粒径は粒度分布法にて測定した値である。
Further, as apparent from Table 2, as a result of the pressure resistance test, those having an average particle size of filler particles smaller than the average pore size of the separator have a higher defect rate than those having no coating layer formed. On the other hand, when the average particle size of the filler particles is larger than the average pore size of the separator, it was found that the defect rate is equivalent (no defect) compared to the case where the coating layer is not formed. . This is because, in the former case, the influence of the winding tension and a part where the resistance is low by partially penetrating the separator at the time of crushing are partially formed. This is presumably because the filler particles hardly penetrate into the separator and thus the penetration of the separator is suppressed. In this preliminary experiment 3, an experiment was performed using a laminate battery. However, in a cylindrical battery and a square battery, the winding tension and crushing conditions are more severe than in a laminate battery, so these phenomena are more difficult. It is thought that it becomes easy to happen.
From the above, it can be seen that the average particle size of the filler particles is desirably regulated to be larger than the average pore size of the separator, and in particular, it is desirable to regulate in this manner for cylindrical batteries and prismatic batteries.
The average particle size of the filler particles is a value measured by a particle size distribution method.

〔予備実験4〕
セパレータの種類により、セパレータの透気度がどの程度異なるかを調べるために、透気度測定を行なった。
(使用したセパレータ)
この実験をするにあたり、平均孔径と、膜厚と、空孔率とを変化させたセパレータ(PE製の微多孔膜から構成)を用いた。
[Preliminary experiment 4]
In order to investigate how much the air permeability of the separator differs depending on the type of the separator, the air permeability was measured.
(Separator used)
In carrying out this experiment, a separator (consisting of a microporous film made of PE) in which the average pore diameter, the film thickness, and the porosity were changed was used.

(具体的な実験内容)
[1]セパレータの空孔率の測定
下記セパレータの透気度測定に先立って、以下のようにしてセパレータの空孔率を測定した。
先ず、フィルム(セパレータ)を一辺の長さが10cmとなるような正方形状に切り取り、質量(Wg)と厚み(Dcm)を測定する。更に、サンプル中の各材料の質量を計算で割り出し、それぞれの材質の質量〔Wi(i=1〜n)〕を真比重で除し、それぞれの材質の体積を仮定して、下記(1)式により空孔率(%)を算出する。
空孔率(%)=100−{(W1/真比重1)+(W2/真比重2)+…+(Wn/真比重n)}×100/(100D)・・・(1)
(Details of the experiment)
[1] Measurement of Separator Porosity Prior to measuring the air permeability of the following separator, the porosity of the separator was measured as follows.
First, a film (separator) is cut into a square shape having a side length of 10 cm, and the mass (Wg) and thickness (Dcm) are measured. Further, the mass of each material in the sample is calculated, the mass of each material [Wi (i = 1 to n)] is divided by the true specific gravity, and the volume of each material is assumed. The porosity (%) is calculated by the formula.
Porosity (%) = 100 − {(W1 / true specific gravity 1) + (W2 / true specific gravity 2) + ... + (Wn / true specific gravity n)} × 100 / (100D) (1)

但し、本明細書におけるセパレータは、PEのみから構成されているので、下記(2)式により算出することができる。
空孔率(%)=
100−{(PEの質量/PEの真比重)}×100/(100D)・・・(2)
However, since the separator in this specification is comprised only from PE, it is computable by following (2) Formula.
Porosity (%) =
100-{(PE mass / PE true specific gravity)} × 100 / (100D) (2)

[2]セパレータの透気度測定
本測定は、JIS P8177に準じて測定し、また測定装置としてはB型ガーレーデンソーメータ(東洋精機社製)を用いた。
具体的には、内筒(質量567g)の円孔(直径28.6mm、面積645mm2)に試料片を締め付け、外筒内の空気(100cc)が試験管円孔部から筒外へ透過させるのに要する時間を測定し、これを透気度とした。
(実験結果)
[2] Air Permeability Measurement of Separator This measurement was performed according to JIS P8177, and a B-type Gurley Densometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) was used as a measuring device.
Specifically, a sample piece is fastened to a circular hole (diameter 28.6 mm, area 645 mm 2 ) of the inner cylinder (mass 567 g), and air (100 cc) in the outer cylinder is transmitted from the test tube circular hole to the outside of the cylinder. The time required for this was measured, and this was taken as the air permeability.
(Experimental result)

表3から明らかなように、セパレータの平均孔径が小さくなると、透気度が低下していることが認められる(例えば、セパレータS2〜S4)。但し、セパレータの平均孔径が小さくても、空孔率が大きくなれば透気度の低下が抑制される(セパレータS2とセパレータS3との比較)。また、セパレータの膜厚が大きくなれば、透気度が低下することも認められる(セパレータS5とセパレータS6との比較)。   As is apparent from Table 3, when the average pore size of the separator is decreased, it is recognized that the air permeability is decreased (for example, separators S2 to S4). However, even if the average pore diameter of the separator is small, a decrease in air permeability is suppressed if the porosity is large (comparison between the separator S2 and the separator S3). It is also recognized that the air permeability decreases as the thickness of the separator increases (comparison between the separator S5 and the separator S6).

〔予備実験5〕
上記背景技術の項で説明したように、電池の高容量化を図るためには正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いることが好ましいが、問題点もある。そこで、当該問題点を解決、緩和すべく、コバルト酸リチウムに種々の元素を添加し、いかなる元素が好ましいかを検討した。
[Preliminary experiment 5]
As described in the background section above, it is preferable to use lithium cobalt oxide as the positive electrode active material in order to increase the capacity of the battery, but there are also problems. Therefore, in order to solve and alleviate the problem, various elements were added to lithium cobalt oxide to investigate what elements are preferable.

(添加元素選定における前提)
添加元素を選定するにあたり、先ず、コバルト酸リチウムの結晶構造を解析したので、その結果を図1〔参考文献:T.Ozuku et.al,J.Electrochem.Soc.Vol.141,2972(1994)〕に示す。
図1から明らかなように、リチウム参照極電位に対して約4.5V(電池電圧はリチウム参照極電位より0.1V低いので4.4V)以上にまで正極が充電されると結晶構造(特に、c軸における結晶構造)が大きく崩壊することがわかった。したがって、コバルト酸リチウムにおいては、充電深度が高まるにつれて結晶構造は不安定になることが認められ、更に、高温雰囲気に晒された場合には、より劣化が早まることもわかった。
(Premises for selecting additive elements)
In selecting the additive element, first, the crystal structure of lithium cobaltate was analyzed, and the results are shown in FIG. Ozuku et. al, J. et al. Electrochem. Soc. Vol. 141, 2972 (1994)].
As is clear from FIG. 1, when the positive electrode is charged to about 4.5 V or higher than the lithium reference electrode potential (4.4 V because the battery voltage is 0.1 V lower than the lithium reference electrode potential), the crystal structure (particularly , The crystal structure in the c-axis) was found to collapse significantly. Therefore, in lithium cobaltate, it was recognized that the crystal structure became unstable as the charging depth increased, and further, it was also found that deterioration is accelerated more when exposed to a high temperature atmosphere.

(添加元素選定の具体的内容)
上記結晶構造の崩壊を緩和すべく、鋭意検討した結果、Mg或いはAlを結晶内部に固溶させることが非常に有効であることがわかった。尚、両者の効果は略同じであるが、後述する他の特性面の低下割合はMgの方が影響が小さい。したがって、Mgを固溶させる方がより好ましい。
(Specific contents of additive element selection)
As a result of intensive studies to alleviate the collapse of the crystal structure, it has been found that it is very effective to dissolve Mg or Al in the crystal. The effects of both are substantially the same, but Mg has a smaller influence on the reduction rate of other characteristics described later. Therefore, it is more preferable to dissolve Mg in solid solution.

しかし、これらの元素は結晶構造の安定化には大きく寄与するものの、初回充放電効率の低下や放電作動電圧の低下等を招くことがある。そこで、これらの問題を緩和すべく、本発明者が鋭意実験を行ったところ、Zr、Sn、Ti、Nb等の4価又は5価の元素を添加することで、放電作動電圧が大きく改善されることがわかった。そこで、4価又は5価の元素が添加されたコバルト酸リチウムを分析したところ、これらの元素はコバルト酸リチウム粒子の表面に存在し、基本的にはコバルト酸リチウムと固溶していないが、コバルト酸リチウムと直接接触した状態を保持していた。詳細は不明な点も多いが、これらの元素はコバルト酸リチウムと電解液との界面の抵抗である界面電荷移動抵抗を大幅に低下させており、これが放電作動電圧の向上に寄与しているものと推測される。   However, although these elements greatly contribute to the stabilization of the crystal structure, they may cause a decrease in initial charge / discharge efficiency and a decrease in discharge operating voltage. In order to alleviate these problems, the present inventor conducted extensive experiments and found that the discharge operating voltage was greatly improved by adding tetravalent or pentavalent elements such as Zr, Sn, Ti, and Nb. I found out. Therefore, when lithium cobaltate to which a tetravalent or pentavalent element was added was analyzed, these elements were present on the surface of the lithium cobaltate particles and basically not dissolved in lithium cobaltate, It was kept in direct contact with lithium cobaltate. Although there are many unclear points in detail, these elements greatly reduce the interfacial charge transfer resistance, which is the resistance at the interface between lithium cobalt oxide and the electrolyte, which contributes to the improvement of the discharge operating voltage. It is guessed.

ただ、コバルト酸リチウムと上記元素とが直接接触している状態を確保するためには、上記元素材料を添加した後に焼成をする必要がある。この場合、通常、上記元素のうちSn、Ti、Nb等は、コバルト酸リチウムの結晶成長を阻害するように働くため、コバルト酸リチウム自体の安全性が低下する傾向にある(結晶子が小さいと安全性は低下傾向にある)。こうした中で、Zrはコバルト酸リチウムの結晶成長を阻害させることなく、しかも、放電作動電圧の改善ができる点で優れていることがわかった。   However, in order to ensure that the lithium cobaltate and the element are in direct contact with each other, it is necessary to perform firing after adding the element material. In this case, Sn, Ti, Nb, etc. among the above elements usually work to inhibit the crystal growth of lithium cobalt oxide, so that the safety of lithium cobalt oxide itself tends to decrease (if the crystallite is small) Safety is declining). Under these circumstances, it has been found that Zr is excellent in that the discharge operating voltage can be improved without inhibiting the crystal growth of lithium cobalt oxide.

以上のことから、リチウム参照極電位で4.3V以上、特に4.4V以上でコバルト酸リチウムを使用する際には、Al或いはMgをコバルト酸リチウムの結晶内部に固溶させてコバルト酸リチウムの結晶構造を安定化し、且つ、これらの元素を固溶させることに起因する特性低下を補完するために、Zrがコバルト酸リチウムの粒子表面に固着される構造であることが好ましいことがわかった。
尚、Al、Mg、及びZr添加比率は特に限定するものではない。
From the above, when lithium cobaltate is used at a lithium reference electrode potential of 4.3 V or higher, particularly 4.4 V or higher, Al or Mg is dissolved in the lithium cobaltate crystal so that lithium cobaltate It was found that Zr is preferably a structure that is fixed to the lithium cobaltate particle surface in order to stabilize the crystal structure and to compensate for the deterioration in characteristics caused by dissolving these elements in solid solution.
In addition, the addition ratio of Al, Mg, and Zr is not particularly limited.

〔動作環境について〕
前記背景技術の項で説明したように、近年、携帯機器は高容量化と高出力化とが進展している。特に、携帯電話では、カラー映像化や動画、ゲームに使用できる等の高機能化が要求されており、消費電力は一層増加する傾向にある。現在、こうした高機能携帯電話の機能の充実に伴って、これらの電源である電池の高容量化等が望まれるところであるが、そこまでは電池性能が向上していないため、ユーザーは充電をしながらテレビを見たり、ゲームをしたり等の使用することが多い。このような状況下では、電池は常にフル充電で使用されることになり、また、消費電力が大きくなる等の影響で50〜60℃の仕様環境になることが多い。
[Operating environment]
As described in the background section above, in recent years, portable devices have increased in capacity and output. In particular, mobile phones are required to have high functionality such as color video, video, and use in games, and power consumption tends to increase further. Currently, with the enhancement of the functions of these high-function mobile phones, it is desired to increase the capacity of the battery, which is the power source, but since the battery performance has not improved so far, the user needs to charge it. However, it is often used for watching TV or playing games. Under such circumstances, the battery is always used at full charge, and often has a specification environment of 50 to 60 ° C. due to the effect of increased power consumption.

このように、従来の通話やメールだけの使用環境から、動画、ゲーム等の携帯機器の高機能化に伴って使用環境が大きく変化したため、電池においては、室温から50〜60℃付近まで幅広い作動温度域を保障することが必要になってきている。特に、高容量化、高出力化は電池内部で発生する熱量も多く、電池の動作環境も高温化しつつあり、高温での信頼性を確保する必要がある。   In this way, the usage environment has changed greatly from the conventional usage environment for calls and e-mails as mobile devices such as movies and games have become highly functional, so the battery operates in a wide range from room temperature to around 50-60 ° C. It has become necessary to guarantee the temperature range. In particular, higher capacity and higher output generate more heat inside the battery, and the operating environment of the battery is also getting higher, and it is necessary to ensure reliability at high temperatures.

このようなことを考慮して、我々は40〜60℃環境下でのサイクル試験や60℃雰囲気での保存試験による性能の改善に力を入れている。具体的には、従来の保存試験は、室温放置の加速度的な試験の意味合いが強かったが、電池の高性能化に伴い、材料の限界レベルまで能力を引き出すこともあって、室温放置の加速試験的意味合いは徐々に薄れており、実使用レベルの耐久性試験に近い試験へと移行しつつある。こうした状況を鑑み、今回は、充電保存試験(作製した電池の充電終止電圧が高いほど劣化の条件は厳しくなるため、4.2V設計の電池は80℃で4日間、それ以上の設計の電池は60℃で5日間)での比較を重視して従来技術との差異を検討することとした。   In consideration of this, we are focusing on improving performance through cycle tests in a 40-60 ° C. environment and storage tests in a 60 ° C. atmosphere. Specifically, the conventional storage test had a strong implication of an accelerated test at room temperature, but with the performance of the battery, the ability to reach the limit level of the material may be brought out. The test implications have gradually faded and are moving to tests that are close to the durability test at the actual use level. In view of these circumstances, this time, the charge storage test (the higher the end-of-charge voltage of the manufactured battery, the more severe the condition of deterioration, so the battery with 4.2V design is at 80 ° C for 4 days, and the battery with more design is not It was decided to study the difference from the prior art with an emphasis on comparison at 60 ° C. for 5 days.

〔第1実施例〕
(実施例1)
実施例1としては、前記最良の形態で示した電池を用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池E1と称する。
[First embodiment]
Example 1
As Example 1, the battery shown in the best mode was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery E1.

(実施例2)
フィラー粒子として、酸化チタンとマグネシアとの質量比が5/5のものを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池E2と称する。
(Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the filler particles used had a mass ratio of titanium oxide to magnesia of 5/5.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery E2.

(実施例3)
フィラー粒子として、マグネシアのみからなるものを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池E3と称する。
(Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the filler particles consisted only of magnesia were used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as the present invention battery E3.

(比較例1)
フィラー粒子として、酸化チタンのみからなるものを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池V1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the filler particles consisted only of titanium oxide.
The battery thus produced is hereinafter referred to as a comparative battery V1.

(比較例2)
正極に被覆層を設けない他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池V2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the coating layer was not provided on the positive electrode.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery V2.

(実験)
本発明電池E1〜E3及び比較電池V1、V2の充電保存特性(充電保存後の残存容量)、高温サイクル特性、及び被覆層の密着性の良否について調べたので、その結果を表4に示す。
(Experiment)
Table 4 shows the results obtained by examining the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage), the high temperature cycle characteristics, and the adhesion of the coating layers of the inventive batteries E1 to E3 and the comparative batteries V1 and V2.

[充放電条件]
・充電条件
1.0It(750mA)の電流で、電池電圧が設定電圧(電池の設計電圧であり、本実験では全ての電池において4.40V)となるまで定電流充電を行なった後、設定電圧で電流値が1/20It(37.5mA)になるまで充電を行うという条件。
・放電条件
1.0It(750mA)の電流で、電池電圧が2.75Vまで定電流放電を行なうという条件。
尚、充放電の間隔は10分である。
[Charging / discharging conditions]
-Charging conditions After a constant current charge at a current of 1.0 It (750 mA) until the battery voltage becomes a set voltage (battery design voltage, 4.40 V in all batteries in this experiment), the set voltage And charging until the current value becomes 1/20 It (37.5 mA).
-Discharge condition The condition that constant current discharge is performed up to a battery voltage of 2.75 V at a current of 1.0 It (750 mA).
The charging / discharging interval is 10 minutes.

[充電保存特性]
・保存条件
上記充放電条件で充放電を1回行い、再度、上記充電条件で設定電圧まで充電した電池を60℃で5日間放置するという条件である。
・残存容量の算出
上記電池を室温まで冷却し、上記放電条件と同一の条件で放電を行って残存容量を測定し、保存試験後1回目の放電容量と保存試験前の放電容量とを用いて、下記(3)式より、残存容量を算出した。
残存容量(%)=
保存試験後1回目の放電容量/保存試験前の放電容量×100・・・(3)
[Charge storage characteristics]
-Storage conditions It is the conditions that charge / discharge is performed once under the above-mentioned charging / discharging conditions, and the battery charged to the set voltage under the above-mentioned charging conditions is left at 60 ° C. for 5 days.
・ Calculation of remaining capacity The battery is cooled to room temperature, discharged under the same conditions as the above discharge conditions, the remaining capacity is measured, and the first discharge capacity after the storage test and the discharge capacity before the storage test are used. The remaining capacity was calculated from the following equation (3).
Remaining capacity (%) =
First discharge capacity after storage test / Discharge capacity before storage test x 100 (3)

[高温サイクル特性]
上記電池を45℃雰囲気中において、上記充放電条件で充放電を繰り返し行なうという条件である。容量維持率は1サイクル目の放電容量と150サイクル目の放電容量を用いて下記(4)式より、容量維持率を算出した。
容量維持率(%)=150サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量・・・(4)
[被覆層の密着性の良否]
上記高温サイクル特性終了後の各電池を分解して、目視により調べた。
[High temperature cycle characteristics]
This is a condition that the battery is repeatedly charged and discharged under the charge and discharge conditions in a 45 ° C. atmosphere. The capacity retention rate was calculated from the following equation (4) using the discharge capacity at the first cycle and the discharge capacity at the 150th cycle.
Capacity maintenance ratio (%) = discharge capacity at 150th cycle / discharge capacity at the first cycle (4)
[Adhesiveness of coating layer]
Each battery after completion of the high temperature cycle characteristics was disassembled and examined visually.

[考察]
表4から明らかなように、正極活物質層の表面に、フィラー粒子としてのマグネシア(MgO)を含む被覆層が形成された本発明電池E1〜E3は、フィラー粒子として酸化チタン(TiO2)を単独で用いた被覆層(フィラー粒子としてのマグネシアを含んでいない被覆層)が形成された比較電池V1や被覆層が形成されていない比較電池V2に比べて、充電保存後の残存容量が多くなっていることが認められる。
これは、以下に示す理由によるものと考えられる。なお、上述の如く、本発明電池E1〜E3及び比較電池V1、V2の正極活物質の種類は同一であって、全ての電池の正極活物質にはCoが含まれていることを前提として説明する。
[Discussion]
As is clear from Table 4, the batteries E1 to E3 of the present invention in which the coating layer containing magnesia (MgO) as filler particles is formed on the surface of the positive electrode active material layer has titanium oxide (TiO 2 ) as filler particles. Compared with the comparative battery V1 in which the coating layer used alone (the coating layer not containing magnesia as filler particles) or the comparative battery V2 in which the coating layer is not formed, the remaining capacity after charge storage is increased. It is recognized that
This is considered to be due to the following reasons. In addition, as above-mentioned, the kind of positive electrode active material of this invention battery E1-E3 and comparative battery V1, V2 is the same, and it demonstrates on the assumption that the positive electrode active material of all the batteries contains Co. To do.

被覆層にMgOを含まない比較電池V1、及び、被覆層が設けられていない比較電池V2では、高酸化雰囲気に晒されると、電解液に含まれるエチレンカーボネート(EC)等が分解されてH2Oが発生し、このH2Oが電解質塩であるLiPF6と反応してHFが生じ、その結果正極活物質に含まれているCoとHFとが反応してCoが溶解する。これに対して、被覆層にMgOを含む本発明電池E1〜E3では、高酸化雰囲気に晒されてH2Oが発生しても、このH2OとMgOとが加水分解を起こしてアルカリ性となるため、酸性であるHFが生じてもこれを中和することができ、この結果正極活物質からCoが溶解するのを抑制することができる。このように、本発明電池E1〜E3では、被覆層を設けることによるCoの物理的なトラップ効果(フィルター効果)のみならず、被覆層にMgOを含むことによる化学的なトラップ効果を得ることができる。 In the comparative battery V1 that does not include MgO in the coating layer and the comparative battery V2 that does not include the coating layer, when exposed to a highly oxidizing atmosphere, ethylene carbonate (EC) or the like contained in the electrolytic solution is decomposed and H 2. O is generated, and this H 2 O reacts with LiPF 6 that is an electrolyte salt to generate HF. As a result, Co and HF contained in the positive electrode active material react to dissolve Co. On the other hand, in the present invention batteries E1 to E3 containing MgO in the coating layer, even when H 2 O is generated by exposure to a highly oxidizing atmosphere, the H 2 O and MgO cause hydrolysis and become alkaline. Therefore, even if acidic HF is generated, it can be neutralized, and as a result, it is possible to suppress dissolution of Co from the positive electrode active material. Thus, in the batteries E1 to E3 of the present invention, not only the physical trapping effect (filter effect) of Co by providing the coating layer but also the chemical trapping effect by including MgO in the coating layer can be obtained. it can.

但し、被覆層にMgOを含む場合であっても、フィラー粒子の総量に対するMgOの割合が10質量%(質量比で、TiO2/MgO=9/1)の本発明電池E1は、フィラー粒子の総量に対するMgOの割合が50質量%(質量比で、TiO2/MgO=5/5)の本発明電池E2、及びフィラー粒子が全てMgOの本発明電池E3に比べて、高温サイクル特性に優れていることが認められる。 However, even when the coating layer contains MgO, the present battery E1 in which the ratio of MgO to the total amount of filler particles is 10% by mass (mass ratio, TiO 2 / MgO = 9/1) The present invention battery E2 in which the ratio of MgO to the total amount is 50% by mass (mass ratio, TiO 2 / MgO = 5/5) and the present invention battery E3 in which all filler particles are MgO have superior high-temperature cycle characteristics. It is recognized that

これは、以下に示す理由によるものと考えられる。即ち、本発明の作用効果を考慮した場合、MgOの割合が多くなる程作用効果が高いと推測されるが、MgOはバインダーとの密着性が非常に悪い。したがって、表4から明らかなように、フィラー粒子の総量に対するMgOの割合が多い本発明電池E2及びフィラー粒子が全てMgOの本発明電池E3では、サイクル途中で正極活物質層から被覆層が滑落してしまい、被覆層としての作用効果を十分に発揮できないのに対して、本発明電池E1ではフィラー粒子の総量に対するMgOの割合が少ないので、このような不都合を回避できることに起因するものと考えられる。以上のことから、フィラー粒子として、MgO単独のものを用いるのではなく、TiO2等の他の無機粒子と混合して用いるのが好ましく、且つ、フィラー粒子の総量に対するMgOの割合は10質量%以下であることが好ましい。一方、フィラー粒子の総量に対するMgOの割合の下限値については、極めて少量でもMgOが含まれていればMgOの添加効果を発揮しうるが、十分な添加効果を得るためには、フィラー粒子の総量に対するMgOの割合は1質量%以上であることが望ましい。
また、MgOはタップ密度が低いため嵩が高くなり、薄い微多孔層を形成するのが困難である。したがって、被覆層の薄型化による電池容量の増大を図るという観点からもTiO2等のフィラー粒子と混合して用いるのが好ましい。
This is considered to be due to the following reasons. That is, when considering the effect of the present invention, it is estimated that the effect is higher as the proportion of MgO increases, but MgO has very poor adhesion to the binder. Therefore, as is clear from Table 4, in the present invention battery E2 having a large proportion of MgO with respect to the total amount of filler particles and the present invention battery E3 in which the filler particles are all MgO, the coating layer slipped from the positive electrode active material layer in the middle of the cycle. Thus, the effect of the coating layer cannot be sufficiently exhibited, whereas in the battery E1 of the present invention, the proportion of MgO with respect to the total amount of filler particles is small. . From the above, it is preferable to use a mixture of MgO alone and other inorganic particles such as TiO 2 as filler particles, and the ratio of MgO to the total amount of filler particles is 10% by mass. The following is preferable. On the other hand, regarding the lower limit of the ratio of MgO to the total amount of filler particles, even if MgO is contained even in a very small amount, the effect of adding MgO can be exhibited, but in order to obtain a sufficient addition effect, the total amount of filler particles The ratio of MgO to is preferably 1% by mass or more.
Moreover, since MgO has a low tap density, it becomes bulky and it is difficult to form a thin microporous layer. Therefore, it is preferable to mix with filler particles such as TiO 2 from the viewpoint of increasing the battery capacity by thinning the coating layer.

尚、上記のようにMgOは正極活物質中のCoを溶解するHFを中和する効果があることを考慮すれば、MgOを含んだ被覆層は正極とセパレータとの間(特に、正極表面)に配置されるのが好ましいことがわかる。
また、表4には示していないが、バインダーに水系溶媒のものを用いると、MgOとH2Oとが反応し加水分解を起こして溶媒がアルカリ性になり、スラリーがゲル化してしまう。したがって、バインダーとしては有機溶媒系のものを用いることが好ましいことがわかった。
In consideration of the fact that MgO has the effect of neutralizing HF that dissolves Co in the positive electrode active material as described above, the coating layer containing MgO is provided between the positive electrode and the separator (particularly on the positive electrode surface). It can be seen that it is preferable to arrange the
Further, although not shown in Table 4, when used as aqueous solvent in the binder, MgO and H 2 O is causing the hydrolyzing reaction solvent is alkaline, the slurry resulting in gelation. Therefore, it was found that it is preferable to use an organic solvent type binder.

〔後述の実験を行う前提〕
本発明の構成をどのようにすれば良いのかを、充電終止電圧、正極活物質層の充填密度、正極活物質層の表面に形成された被覆層の物性、セパレータの物性という観点から調べた。
尚、被覆層を設けることによる利点を際立たせるために、化学的なトラップを行なわず(即ち、フィラー粒子にはMgOを含ませず)に実験を行った。したがって、被覆層を有する電池であるが本発明とは若干構成が異なるため、このような電池の名称を参考電池とした(下記の参考電池は上記比較電池V1に類似する電池である)。但し、化学的なトラップを行なわない他は本発明と同様であるので、下記の実験データは本発明にも適用しうるものと考えられる。
また、被覆層が設けられていない電池は、上記と同様、比較電池とした。
[Prerequisites for conducting experiments described later]
The configuration of the present invention was examined from the viewpoints of end-of-charge voltage, packing density of the positive electrode active material layer, physical properties of the coating layer formed on the surface of the positive electrode active material layer, and physical properties of the separator.
In order to highlight the advantages of providing the coating layer, the experiment was conducted without chemical trapping (that is, the filler particles do not contain MgO). Therefore, although the battery has a coating layer, the configuration is slightly different from that of the present invention. Therefore, the name of such a battery is used as a reference battery (the following reference battery is a battery similar to the comparative battery V1). However, the following experimental data are considered to be applicable to the present invention because they are the same as the present invention except that chemical trapping is not performed.
A battery without a coating layer was a comparative battery as described above.

〔第1参考例〕
充電終止電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/cc、正極活物質層の表面に形成された被覆層の物性(酸化チタンに対するバインダー濃度及び被覆層の厚み)を固定する一方、セパレータを変化させ、セパレータの物性と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
(参考例1)
溶剤としてアセトンを用いると共に、フィラー粒子として酸化チタンのみを用い、且つ、上記アセトンに対する当該フィラー粒子の割合を10質量%に規定し、しかも、バインダーであるアクリロニトリル構造(単位)を含む共重合体(ゴム性状高分子)を上記フィラー粒子に対して10質量%の割合で混合したものを、被覆層のスラリーとして用いた他は、上記第1実施例の実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池A1と称する。
[First Reference Example]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the packing density of the positive electrode active material layer is 3.60 g / cc, and the physical properties of the coating layer formed on the surface of the positive electrode active material layer (the binder concentration with respect to titanium oxide and the thickness of the coating layer) are fixed. On the other hand, the relationship between the physical properties of the separator and the charge storage characteristics was examined by changing the separator, and the results are shown below.
(Reference Example 1)
A copolymer that uses acetone as a solvent, uses only titanium oxide as filler particles, defines the ratio of the filler particles to acetone to 10% by mass, and contains an acrylonitrile structure (unit) as a binder ( A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 of the first example except that a rubber-like polymer) mixed at a ratio of 10% by mass with respect to the filler particles was used as a slurry for the coating layer. .
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery A1.

(参考例2)
セパレータとして、平均孔径0.1μm、膜厚12μm、空孔率38%のものを用いた他は、参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池A2と称する。
(Reference Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 12 μm, and a porosity of 38% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery A2.

(参考例3)
セパレータとして、平均孔径0.6μm、膜厚23μm、空孔率48%のものを用いた他は、参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池A3と称する。
(Reference Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1, except that a separator having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 23 μm, and a porosity of 48% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery A3.

(比較例1)
セパレータとして、平均孔径0.1μm、膜厚12μm、空孔率38%のものを用いた他は、上記第1実施例の比較例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 2 of the first example except that a separator having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 12 μm, and a porosity of 38% was used.
The battery thus manufactured is hereinafter referred to as a comparative battery Z1.

(比較例2)
セパレータとして、平均孔径0.1μm、膜厚16μm、空孔率47%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.1 μm, a film thickness of 16 μm, and a porosity of 47% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as a comparative battery Z2.

(比較例3)
セパレータとして、平均孔径0.05μm、膜厚20μm、空孔率38%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z3と称する。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.05 μm, a film thickness of 20 μm, and a porosity of 38% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z3.

(比較例4)
セパレータとして、平均孔径0.6μm、膜厚23μm、空孔率48%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z4と称する。
(Comparative Example 4)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 23 μm, and a porosity of 48% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z4.

(比較例5)
セパレータとして、平均孔径0.6μm、膜厚27μm、空孔率52%のものを用いた他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Z5と称する。
(Comparative Example 5)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a separator having an average pore diameter of 0.6 μm, a film thickness of 27 μm, and a porosity of 52% was used.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Z5.

(実験)
参考電池A1〜A3及び比較電池Z1〜Z5の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表5に示す。この表5には、前記第1実施例で示した比較電池V2の実験結果についても併せて示す。また、ここで得られた結果をもとに、セパレータの物性と充電保存後の残存容量の相関について検討したので、その結果を図2に示す。尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1実施例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries A1 to A3 and the comparative batteries Z1 to Z5 were examined, the results are shown in Table 5. Table 5 also shows the experimental results of the comparative battery V2 shown in the first embodiment. Further, based on the results obtained here, the correlation between the physical properties of the separator and the remaining capacity after charge storage was examined, and the results are shown in FIG. The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first embodiment.

[考察]
(1)被覆層を設けたことの利点に関する考察
表5の結果から明らかなように、全ての電池において、電池の設計電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/ccとしているにも関わらず、正極活物質層の表面に被覆層が形成された参考電池A1〜A3は、比較電池Z1〜Z5及びV2に比べて残存容量が大きく改善されることがわかる。このような実験結果となった理由を、以下、詳述する。
[Discussion]
(1) Consideration concerning advantages of providing a coating layer As is clear from the results of Table 5, in all batteries, the design voltage of the battery was 4.40 V, and the packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc. Nevertheless, it can be seen that the remaining capacity of the reference batteries A1 to A3 in which the coating layer is formed on the surface of the positive electrode active material layer is greatly improved as compared with the comparative batteries Z1 to Z5 and V2. The reason for such experimental results will be described in detail below.

充電保存特性が低下する要因としてはいくつか考えられるが、リチウム参照極基準で正極活物質を4.50V(電池電圧はこれより0.1V低いため、4.40V)付近まで使用していることを考慮すれば、
(I)正極の充電電位が高くなることによる強酸化雰囲気での電解液の分解
(II)充電された正極活物質の構造が不安定化することによる劣化
といった点が主たる要因として考えられる。
There are several possible causes for the deterioration of the charge storage characteristics, but the positive electrode active material is used up to 4.50V (battery voltage is 0.1V lower than this, 4.40V) based on the lithium reference electrode standard. If you consider
The main factors are considered to be (I) decomposition of the electrolyte in a strong oxidizing atmosphere due to an increase in the charging potential of the positive electrode, and (II) deterioration due to destabilization of the structure of the charged positive electrode active material.

これらは、単に、正極や電解液が劣化するという問題を引き起こすだけではなく、特に、(I)や(II)により起こると考えられる電解液の分解物や正極活物質からの元素の溶出等に起因して、セパレータの目詰まりや負極への堆積による負極活物質の劣化等にも影響するものと考えられる。詳細は後述するが、特に本結果を考慮すると、後者のセパレータや負極に関する影響が大きいと考えられる。   These not only cause the problem of deterioration of the positive electrode and the electrolytic solution, but particularly, due to the decomposition of the electrolytic solution considered to be caused by (I) and (II) and the elution of elements from the positive electrode active material. This is considered to affect the clogging of the separator and the deterioration of the negative electrode active material due to deposition on the negative electrode. Although details will be described later, it is considered that the influence on the latter separator and the negative electrode is particularly large in consideration of this result.

特に、空孔体積が小さいセパレータを用いた電池(比較電池Z1、Z2)においては、これらの副反応物が少量でも目詰まりすると、セパレータの性能が大きく低下する他、セパレータを介して正極から負極へこれらの反応物が移動する割合が速く、多くなると考えられ、この結果、劣化の程度が大きくなったものと考えられる。したがって、電池の劣化の程度は、セパレータの空孔体積に依存するものと考えられる。   In particular, in a battery using a separator having a small pore volume (comparative batteries Z1 and Z2), if these by-products are clogged even in a small amount, the performance of the separator is greatly reduced, and the positive electrode is connected to the negative electrode through the separator. It is thought that the rate at which these reactants move is high and increases, and as a result, the degree of deterioration is considered to have increased. Therefore, the degree of deterioration of the battery is considered to depend on the pore volume of the separator.

被覆層が形成された正極を有する参考電池A1〜A3で充電保存性能が改善する理由は、正極上で分解された電解液や正極から溶出したCo等が、被覆層でトラップされ、セパレータや負極へ移動し、堆積→反応(劣化)、目詰まりすることを抑制している、即ち、被覆層がフィルター機能を発揮しているためと推測される。   The reason why the charge storage performance is improved in the reference batteries A1 to A3 having the positive electrode on which the coating layer is formed is that the electrolytic solution decomposed on the positive electrode, Co eluted from the positive electrode is trapped by the coating layer, and the separator or the negative electrode It is presumed that deposition → reaction (deterioration) and clogging are suppressed, that is, the coating layer exhibits a filter function.

被覆層のバインダーは、セパレータ作製時には透気性を阻害するほどではないが、電解液注液後に約2倍以上に膨潤するものが多く、これにより、適度に被覆層のフィラー粒子間が充填される。この被覆層は複雑に入り組んでおり、また、バインダー成分によりフィラー粒子同士が強固に接着されているため、強度が向上すると共に、フィルター効果が十分に発揮される(厚みが小さくても入り組んだ構造であり、トラップ効果が高くなる)。電解液の吸液性については、判断指標が難しいが、PCを一滴滴下して消失するまでの時間でおおよそ把握できる。   The binder of the coating layer does not inhibit the air permeability at the time of producing the separator, but many of them swell about twice or more after injecting the electrolytic solution, and thereby the filler particles of the coating layer are appropriately filled. . This coating layer is complicated and the filler particles are firmly bonded to each other by the binder component, so that the strength is improved and the filter effect is sufficiently exhibited (the complicated structure even if the thickness is small). And the trapping effect is increased). The determination index of the electrolyte absorbability is difficult, but it can be roughly grasped by the time required for dropping one drop of PC to disappear.

尚、単にポリマー層のみでフィルター層を形成した場合でも充電保存特性はある程度改善するが、この場合、フィルター効果はポリマー層の厚みに依存するため、ポリマー層の厚みを大きくしなければ効果が十分に発揮されず、しかも、ポリマーの膨潤で完全に無多孔の構造になっていないとフィルターの機能は小さくなる。更に、正極の全面を覆うことになるので、正極への電解液の浸透性が悪化し、負荷特性が低下する等の悪影響が大きくなる。したがって、フィルター効果を発揮しつつ、他の特性への影響を最小限にするためには、単にポリマーのみでフィルター層を形成するよりも、フィラー粒子(本例では、酸化チタン)を含む被覆層(フィルター層)を形成することが有利である。   In addition, even if the filter layer is formed only with the polymer layer, the charge storage characteristics are improved to some extent. However, in this case, the filter effect depends on the thickness of the polymer layer, so the effect is sufficient if the thickness of the polymer layer is not increased. In addition, the function of the filter is reduced if the polymer is not completely porous due to swelling of the polymer. Furthermore, since the entire surface of the positive electrode is covered, the permeability of the electrolytic solution to the positive electrode is deteriorated, and adverse effects such as a reduction in load characteristics are increased. Therefore, in order to minimize the influence on other properties while exhibiting the filter effect, the coating layer containing filler particles (in this example, titanium oxide) rather than simply forming the filter layer with a polymer alone. It is advantageous to form a (filter layer).

上記のことを考慮すると、被覆層が形成された正極を備えた電池では、セパレータの種類には殆ど関係なく、劣化の程度は同等であり、その劣化要因としては、電解液の変質や正極そのもののダメージによるものと考えることができる。   Considering the above, in a battery equipped with a positive electrode with a coating layer formed, the degree of deterioration is almost the same regardless of the type of separator. The deterioration factors are the deterioration of the electrolyte and the positive electrode itself. It can be considered that this is due to damage.

・充電保存特性の改善効果が上記フィルター効果である根拠
上記試験終了後に電池を解体し、セパレータおよび負極面の変色等を観察したところ、被覆層が形成されていない比較電池では、充電保存後はセパレータが茶色っぽく変色しており、負極にも同様に堆積物が確認できたのに対して、被覆層が形成された本発明電池では、セパレータおよび負極表面への堆積物、変色は観測されず、被覆層に変色がみられた。この結果より、正極での反応物が被覆層で移動抑制されることにより、セパレータおよび負極のダメージが軽減されているものと推測される。
また、これらの反応物は負極へ移動することにより還元され、さらに次の反応が進行する自己放電などの循環的な副反応に発展する可能性が高いが、正極近傍でトラップされることにより、反応物の循環反応を抑制できる他、反応物自身が皮膜形成剤的な効果を示している可能性も考えられる。
・ Reason that the effect of improving the charge storage characteristics is the above filter effect After disassembling the battery after the above test and observing discoloration of the separator and the negative electrode surface, in the comparative battery without the coating layer, The separator was discolored brownish and deposits could be confirmed on the negative electrode as well, whereas in the battery of the present invention in which the coating layer was formed, deposits and discoloration on the separator and negative electrode surfaces were not observed. The coating layer was discolored. From this result, it is estimated that the damage of the separator and the negative electrode is reduced by suppressing the movement of the reaction product at the positive electrode in the coating layer.
In addition, these reactants are reduced by moving to the negative electrode, and are more likely to develop into cyclic side reactions such as self-discharge in which the next reaction proceeds, but by being trapped near the positive electrode, In addition to being able to suppress the circulatory reaction of the reactant, there is a possibility that the reactant itself exhibits an effect as a film forming agent.

(2)セパレータに関する考察
また、上述の如く、被覆層を有する正極を用いた参考電池A1〜A3では充電保存特性が改善されるが、その改善率は、セパレータの膜厚が薄いものほど高い。更に、セパレータの物性の一つであって膜厚が大きく関与する空孔体積(膜厚×空孔率)を指標にした場合、図2に示すように、約800(単位:μm・%)を境に本発明の効果が顕著に現れることがわかった。
(2) Consideration regarding the separator Further, as described above, in the reference batteries A1 to A3 using the positive electrode having the coating layer, the charge storage characteristics are improved, but the improvement rate is higher as the thickness of the separator is smaller. Furthermore, when the pore volume (film thickness x porosity), which is one of the physical properties of the separator and greatly affects the film thickness, is used as an index, as shown in FIG. 2, about 800 (unit: μm ·%) It has been found that the effect of the present invention appears remarkably at the boundary.

ここで、被覆層が形成されていない正極を用いた比較電池Z1〜Z5、V2では、セパレータの膜厚との相関は完全には一致するものではないが、傾向として、セパレータの膜厚を薄くしていった場合に保存劣化の程度が非常に大きくなる。一般に、セパレータは電池内部での絶縁性の確保の他に、電池作製上の工程に耐え得る程度の強度が必要となる。セパレータの膜厚を小さくすると、電池のエネルギー密度は向上するが、膜の強度(引張強度や突き刺し強度)が低下するため、微多孔の平均孔径は小さくせざるを得ず、その結果、空孔率は減少する。これに対して、セパレータの膜厚が大きい場合には、膜の強度はある程度確保できるため、微多孔の平均孔径や空孔率は比較的自由に選択できる。   Here, in the comparative batteries Z1 to Z5 and V2 using the positive electrode on which the coating layer is not formed, the correlation with the film thickness of the separator does not completely match, but as a tendency, the film thickness of the separator is reduced. In such a case, the degree of storage deterioration becomes very large. In general, the separator needs to be strong enough to withstand the steps in manufacturing the battery, in addition to ensuring insulation inside the battery. When the separator film thickness is reduced, the energy density of the battery is improved, but the membrane strength (tensile strength and piercing strength) is reduced, so that the average pore diameter of the micropores must be reduced. The rate decreases. On the other hand, when the thickness of the separator is large, the strength of the film can be secured to some extent, so that the average pore diameter and porosity of the microporous can be selected relatively freely.

但し、前述したように膜厚を増加させた場合は電池のエネルギー密度の低下に直結するため、ある程度の厚み(一般的には20μm前後)を保持して、平均孔径を大きくすることにより、空孔率を上げることが一般的に好まれる。しかしながら、微多孔の平均孔径を増加させつつ正極に被覆層を設けた場合には、前述したように、微多孔内部へのフィラー粒子の侵入により電池の不良率が増加する傾向にあるため、実質的には孔径は小さくしつつ、空孔率を上げていく必要がある。   However, as described above, increasing the film thickness directly leads to a decrease in the energy density of the battery. Therefore, by maintaining a certain thickness (generally around 20 μm) and increasing the average pore diameter, It is generally preferred to increase the porosity. However, when the coating layer is provided on the positive electrode while increasing the average pore diameter of the microporous material, as described above, the defect rate of the battery tends to increase due to the penetration of the filler particles into the microporous material. Specifically, it is necessary to increase the porosity while reducing the hole diameter.

我々は、こうした状況を鑑み、鋭意検討した結果、被覆層を形成した正極を用いた場合に使用できるセパレータとしては、
(I)エネルギー密度が確保できる程度の膜厚であること
(II)正極に形成された被覆層から脱落したフィラー粒子の微多孔内部への侵入による電池不良を削減することが可能な程度に微多孔の平均孔径を有することを
(III)セパレータの強度が保持可能な空孔率を有すること
という3点から、本発明が適用できるセパレータの空孔体積は、膜厚×空孔率で算出して1500(単位:μm・%)以下であることが望ましいことを見出した。
As a result of diligent investigation in view of these circumstances, as a separator that can be used when using a positive electrode with a coating layer,
(I) The film thickness is sufficient to ensure the energy density. (II) Fine enough to reduce battery defects due to the penetration of filler particles that have fallen from the coating layer formed on the positive electrode into the microporous interior. From the three points of having a porous average pore diameter (III) having a porosity that can maintain the strength of the separator, the pore volume of the separator to which the present invention can be applied is calculated by film thickness × porosity. It has been found that it is desirable to be 1500 (unit: μm ·%) or less.

(3)まとめ
以上の結果から、4.4V仕様の電池において、セパレータの材質等に関係なく、被覆層が形成された正極を有する電池では充電保存特性は大きく向上し、特にセパレータの空孔体積(膜厚×空孔率)が1500(単位:μm・%)以下、その中でも800(単位:μm・%)以下であるとその効果を顕著に発揮できる。
(3) Summary From the above results, in the 4.4V specification battery, regardless of the material of the separator and the like, the battery having the positive electrode with the coating layer has greatly improved charge storage characteristics. When (film thickness × porosity) is 1500 (unit: μm ·%) or less, particularly 800 (unit: μm ·%) or less, the effect can be remarkably exhibited.

〔第2実施例〕
セパレータを2種類用い(S1とS2)、正極活物質層の充填密度を3.60g/ccとし、正極活物質層の表面に形成された被覆層の物性(酸化チタンに対するバインダー濃度及び被覆層の厚み)を固定する一方、充電終止電圧を変化させ、充電終止電圧と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
(参考例1)
充電終止電圧が4.20Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B1と称する。
[Second Embodiment]
Two types of separators were used (S1 and S2), the packing density of the positive electrode active material layer was 3.60 g / cc, and the physical properties of the coating layer formed on the surface of the positive electrode active material layer (the binder concentration with respect to titanium oxide and the coating layer) The thickness was fixed, and the charge end voltage was changed, and the relationship between the charge end voltage and the charge storage characteristics was examined. The results are shown below.
(Reference Example 1)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.20V, and the positive / negative capacity ratio was designed to be 1.08 at this potential, in the same manner as in Reference Example 1 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B1.

(参考例2)
充電終止電圧が4.20Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池B2と称する。
(Reference Example 2)
The battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.20 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was designed to be 1.08 at this potential, as in Reference Example 2 of the first reference example. A battery was produced.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery B2.

(比較例1、2)
正極に被覆層を形成しない他は、それぞれ、上記参考例1、2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下それぞれ、比較電池Y1、Y2と称する。
(Comparative Examples 1 and 2)
Batteries were produced in the same manner as in Reference Examples 1 and 2, respectively, except that no coating layer was formed on the positive electrode.
The batteries thus produced are hereinafter referred to as comparative batteries Y1 and Y2, respectively.

(比較例3)
充電終止電圧が4.30Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Y3と称する。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.30 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was 1.08 at this potential.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Y3.

(比較例4)
充電終止電圧が4.30Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、上記比較例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Y4と称する。
(Comparative Example 4)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 2 except that the battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.30 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was 1.08 at this potential.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Y4.

(比較例5)
充電終止電圧が4.35Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、上記比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Y5と称する。
(Comparative Example 5)
A battery was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.35 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was 1.08 at this potential.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Y5.

(比較例6)
充電終止電圧が4.35Vとなるように電池設計を行い、この電位で正負極の容量比が1.08になるように設計した他は、上記比較例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Y6と称する。
(Comparative Example 6)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 2 except that the battery was designed so that the end-of-charge voltage was 4.35 V, and the capacity ratio of positive and negative electrodes was 1.08 at this potential.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery Y6.

(実験)
参考電池B1、B2及び比較電池Y1〜Y6の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表6及び表7に示す。尚、同表には、前記参考電池A1、A2及び前記比較電池V2、Z1の結果についても示す。
また、代表的な例として、比較電池Z1及び参考電池A2における充放電特性の比較を行なったので、前者の特性を図3に、後者の特性を図4に示す。
尚、充放電条件及び保存条件は、下記の通りである。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries B1 and B2 and the comparative batteries Y1 to Y6 were examined, the results are shown in Tables 6 and 7. The table also shows the results of the reference batteries A1 and A2 and the comparative batteries V2 and Z1.
Also, as a representative example, since the charge / discharge characteristics of the comparative battery Z1 and the reference battery A2 were compared, the former characteristics are shown in FIG. 3, and the latter characteristics are shown in FIG.
In addition, charging / discharging conditions and storage conditions are as follows.

[充放電条件]
前記第1実施例の実験と同様の条件である。
[保存条件]
参考電池A1、A2及び比較電池V2、Z1、Y3〜Y6については前記第1実施例の実験と同様の条件であり、参考電池B1、B2及び比較電池Y1、Y2については、80℃で4日間放置するという条件である。
[Charging / discharging conditions]
The conditions are the same as in the experiment of the first embodiment.
[Storage conditions]
The reference batteries A1, A2 and the comparative batteries V2, Z1, Y3 to Y6 have the same conditions as the experiment of the first embodiment, and the reference batteries B1, B2 and the comparative batteries Y1, Y2 are 4 days at 80 ° C. The condition is to leave it alone.

[残存容量の算出]
前記第1実施例の実験と同様にして算出した。
[Calculation of remaining capacity]
Calculation was performed in the same manner as in the experiment of the first example.

[考察]
表6及び表7から明らかなように、充電保存試験において、セパレータが同一であるにも関わらず、正極活物質層の表面に被覆層が形成された参考電池は、被覆層が形成されていない比較電池に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる(例えば、参考電池B1と比較電池Y1を比較した場合や、参考電池B2と比較電池Y2を比較した場合)。特に、セパレータの空孔体積が800μm・%よりも小さく、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池Y4、Y6、Z1では、充電保存特性の劣化の程度が非常に大きくなる傾向があるのに対して、正極に被覆層を設けた参考電池A2では、充電保存特性の劣化が抑制されていることが認められる。
[Discussion]
As is clear from Tables 6 and 7, in the charge storage test, the reference battery in which the coating layer was formed on the surface of the positive electrode active material layer had no coating layer even though the separators were the same. It is recognized that the remaining capacity after charge storage is significantly improved as compared with the comparative battery (for example, when the reference battery B1 is compared with the comparative battery Y1, or when the reference battery B2 is compared with the comparative battery Y2). In particular, in the comparative batteries Y4, Y6, and Z1 in which the separator void volume is smaller than 800 μm ·% and the charge end voltage is 4.30 V or more, the degree of deterioration of charge storage characteristics tends to be very large. On the other hand, in the reference battery A2 in which the coating layer is provided on the positive electrode, it is recognized that the deterioration of the charge storage characteristics is suppressed.

また、表6から明らかなように、セパレータの空孔体積が800μm・%よりも小さく、充電終止電圧が4.30V以上の比較電池Y4、Y6、Z1では、残存容量確認後の再充電の際に、充電カーブが蛇行し、充電量が大幅に増加する挙動が確認された(比較電池Z1の充放電特性を示す図3における蛇行部1参照)。一方、正極に被覆層を設けた参考電池A2では、上記挙動は確認されなかった(参考電池A2の充放電特性を示す図4参照)。   Further, as apparent from Table 6, in comparative batteries Y4, Y6, and Z1, in which the separator pore volume is smaller than 800 μm ·% and the end-of-charge voltage is 4.30 V or more, when recharging after confirming the remaining capacity, In addition, it was confirmed that the charging curve meanders and the charge amount greatly increases (see the meandering portion 1 in FIG. 3 showing the charge / discharge characteristics of the comparative battery Z1). On the other hand, in the reference battery A2 provided with a coating layer on the positive electrode, the above behavior was not confirmed (see FIG. 4 showing the charge / discharge characteristics of the reference battery A2).

更に、セパレータの空孔体積が800μm・%を超える場合についても調べたところ、充電終止電圧が4.30V及び4.35Vの比較電池Y3、Y5では上記挙動は確認されなかったが、充電終止電圧が4.40Vの比較電池V2では上記挙動が確認された。一方、正極に被覆層を設けた参考電池A1では、上記挙動は確認されなかった。尚、充電終止電圧が4.20Vの場合は、セパレータの空孔体積の大小に関わらず(比較電池Y1のみならず比較電池Y2の場合であっても)、上記挙動は確認されなかった。   Furthermore, when the pore volume of the separator exceeded 800 μm ·%, the above behavior was not confirmed in the comparison batteries Y3 and Y5 with the charge end voltages of 4.30V and 4.35V, but the charge end voltage However, the above behavior was confirmed in the comparative battery V2 of 4.40V. On the other hand, in the reference battery A1 in which the coating layer was provided on the positive electrode, the above behavior was not confirmed. When the end-of-charge voltage was 4.20 V, the above behavior was not confirmed regardless of the pore volume of the separator (in the case of not only the comparative battery Y1 but also the comparative battery Y2).

上記の結果は、セパレータの空孔体積が小さいものほど劣化の程度が大きいことを示している。また、電池の充電保存電圧が高いほど劣化の程度は顕著になることも示しているが、充電終止電圧が4.20Vと充電終止電圧が4.30Vとの挙動を比較する限りでは、両者の劣化モードは大きく異なり、劣化の程度は明らかに充電終止電圧が4.30Vで顕著になっていることがわかる。   The above results indicate that the smaller the pore volume of the separator, the greater the degree of deterioration. Moreover, although it has also shown that the degree of deterioration becomes so remarkable that the charge storage voltage of a battery is high, as long as the behavior with a charge end voltage of 4.20V and a charge end voltage of 4.30V is compared, both of them are shown. It can be seen that the deterioration modes are greatly different, and the degree of deterioration is clearly noticeable when the end-of-charge voltage is 4.30V.

これは推測の範囲を出ないが、充電終止電圧が4.20Vの保存試験では、正極の構造はさほど負荷がかかっておらず、その影響で電解液の分解に起因する影響はあるものの、正極からのCoの溶出等の影響は小さいものと推測される。したがって、被覆層の有無による改善効果の程度はある程度低いものに留まる。これに対して、電池の充電終止電圧(保存電圧)が高くなるほど、充電された正極の結晶構造の安定性は低下するばかりでなく、一般にリチウムイオン電池に用いられる環状カーボネートや鎖状カーボネートの耐酸化電位の限界にも近づくため、これまでにリチウムイオン電池が使用されてきた電圧で予想される以上の副反応物や電解液の分解が進行し、その影響で負極やセパレータのダメージが増加したためと推測される。   Although this does not go beyond the scope of estimation, in the storage test where the end-of-charge voltage is 4.20 V, the structure of the positive electrode is not so much loaded, and although there is an influence due to the decomposition of the electrolyte, the positive electrode It is presumed that the influence of elution of Co, etc. from is small. Therefore, the degree of improvement effect due to the presence or absence of the coating layer remains low to some extent. In contrast, the higher the end-of-charge voltage (storage voltage) of the battery, the lower the stability of the crystal structure of the charged positive electrode, and the acid resistance of cyclic carbonates and chain carbonates generally used in lithium ion batteries. Because it approaches the limit of the conversion potential, decomposition of side reactions and electrolytes progressed more than expected at the voltage at which lithium ion batteries have been used so far, resulting in increased damage to the negative electrode and separator It is guessed.

また異常充電の挙動については、その詳細は不明であるが、数サイクル経過すると全く挙動が消失すること等を考慮すると、LiやCo、Mn等の析出による導通やセパレータの破損によるものではなく、高酸化雰囲気に起因する一種のシャトル反応(副反応物としてシャトル物質の生成)やセパレータの目詰まりによる充放電不良等が原因と推測される(4.30V以上の電池電圧で生成される副反応物の酸化還元反応)。この挙動の根本は、正極と負極間の酸化還元反応で生じるものと推測され、被覆層がフィルター効果を発揮することにより、正極から負極への生成物等の移動を抑制することで、異常が発生しないように改善できる。   The details of the abnormal charging behavior are unknown, but considering the disappearance of the behavior after several cycles, it is not due to conduction due to precipitation of Li, Co, Mn, etc., or damage to the separator, Presumed to be caused by a kind of shuttle reaction (generation of a shuttle substance as a side reaction product) due to a highly oxidized atmosphere or a charge / discharge failure due to clogging of the separator (a side reaction generated at a battery voltage of 4.30 V or more) Redox reaction). The basis of this behavior is presumed to be caused by the oxidation-reduction reaction between the positive electrode and the negative electrode, and the coating layer exhibits a filter effect, thereby suppressing the movement of products and the like from the positive electrode to the negative electrode. It can be improved so that it does not occur.

以上の結果から、本作用効果は、セパレータの空孔体積が800μm・%以下である場合に特に有効であり、更に充電保存電圧が4.30V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.40V以上)、特に4.35V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.45V以上)、その中でも4.40V以上(リチウム参照極電位に対する正極電位が4.50V以上)の場合に、放電作動電圧の改善、残存・復帰率の改善、異常充電挙動の撲滅ができる点で有効である。   From the above results, this effect is particularly effective when the pore volume of the separator is 800 μm ·% or less, and the charge storage voltage is 4.30 V or more (the positive electrode potential is 4.40 V with respect to the lithium reference electrode potential). In particular, the discharge operating voltage is 4.35 V or more (positive electrode potential with respect to the lithium reference electrode potential is 4.45 V or more), and more particularly 4.40 V or more (positive electrode potential with respect to the lithium reference electrode potential is 4.50 V or more). It is effective in that it can improve battery life, improve the remaining / recovery rate, and eliminate abnormal charging behavior.

〔第3参考例〕
充電終止電圧を4.40V、正極活物質層の充填密度を3.60g/cc、セパレータをS1に固定する一方、正極活物質層の表面に形成された被覆層の物性(フィラー粒子の種類及びバインダー濃度)を変化させ、被覆層の物性と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[Third reference example]
The end-of-charge voltage is 4.40 V, the packing density of the positive electrode active material layer is 3.60 g / cc, and the separator is fixed to S1, while the physical properties of the coating layer formed on the surface of the positive electrode active material layer (type of filler particles and The relationship between the physical properties of the coating layer and the charge storage characteristics was examined by changing the binder concentration, and the results are shown below.

(参考例1〜4)
正極の被覆層形成時に用いるスラリーとして、フィラー粒子(酸化チタン)に対するバインダー濃度が、それぞれ、30質量%、20質量%、15質量%、5質量%のものを用いた他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下それぞれ、参考電池C1〜C4と称する。
(Reference Examples 1-4)
The first reference is the same as that used in forming the positive electrode coating layer except that the binder concentration with respect to the filler particles (titanium oxide) is 30% by mass, 20% by mass, 15% by mass, and 5% by mass, respectively. A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1 of the example.
The batteries thus produced are hereinafter referred to as reference batteries C1 to C4, respectively.

(参考例5)
正極の被覆層形成時に用いるスラリー中のフィラー粒子として、酸化アルミニウム(粒径0.64μm、住友化学製AKP−3000)を用いた他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池C5と称する。
(Reference Example 5)
The battery was the same as in Reference Example 1 of the first reference example, except that aluminum oxide (particle size 0.64 μm, AKP-3000 manufactured by Sumitomo Chemical) was used as filler particles in the slurry used for forming the coating layer of the positive electrode. Was made.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery C5.

(参考例6、7)
正極の被覆層の厚みを、それぞれ、両面で1μm、2μm(片面では、各々0.5μm、1μm)としたものを用いた他は、前記第1参考例の参考例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池C6、C7と称する。
(Reference Examples 6 and 7)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 1 of the first reference example, except that the thickness of the coating layer of the positive electrode was 1 μm and 2 μm on both sides (0.5 μm and 1 μm on one side, respectively). Produced.
The batteries thus produced are hereinafter referred to as reference batteries C6 and C7.

(実験)
参考電池C1〜C7の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表8に示す。尚、同表には、前記参考電池A1及び前記比較電池V2の結果についても示す。
尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1実施例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
Since the charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference batteries C1 to C7 were examined, the results are shown in Table 8. The table also shows the results of the reference battery A1 and the comparative battery V2.
The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first embodiment.

[考察]
(1)全体考察
表8から明らかなように、充電保存試験において、正極活物質層の表面に被覆層が形成された参考電池A1、C1〜C7は、被覆層が形成されていない比較電池V2に比べて充電保存後の残存容量が大幅に改善されることが認められる。
これは、上記第1実施例の実験で示した理由と同様の理由によるものと考えられる。
[Discussion]
(1) Overall Consideration As is apparent from Table 8, in the charge storage test, the reference batteries A1, C1 to C7 in which the coating layer was formed on the surface of the positive electrode active material layer were the comparative batteries V2 in which the coating layer was not formed. It can be seen that the remaining capacity after storage after charging is greatly improved.
This is considered to be due to the same reason as shown in the experiment of the first embodiment.

(2)フィラー粒子(酸化チタン)に対するバインダー濃度についての考察
参考電池A1、C1〜C4を比較した場合、充電保存後の残存容量は被覆層内部に含まれるバインダーの量で効果は多少変動しており、バインダー量が10質量%〜30質量%の参考電池A1、C1〜C3は、バインダー量が5質量%の参考電池C4よりも、充電保存後の残存容量が多くなっていることが認められる。
(2) Consideration about binder concentration with respect to filler particles (titanium oxide) When comparing reference batteries A1 and C1 to C4, the remaining capacity after charge storage varies slightly depending on the amount of binder contained in the coating layer. In addition, it is recognized that the reference batteries A1 and C1 to C3 having a binder amount of 10% by mass to 30% by mass have a larger remaining capacity after charge storage than the reference battery C4 having a binder amount of 5% by mass. .

本発明の作用効果を考慮した場合、被覆層の厚みが大きいほど、また、バインダーの濃度が高いほど、フィルターの機能は高まるものと推測されるが、これらは電極間の抵抗増加(距離及びリチウムイオン透過性)とのトレードオフの関係にあると考えられ、表8には示していないが、フィラー粒子に対するバインダー濃度が50質量%を超える場合には、電池は設計容量の半分程度しか充放電できず、電池としての機能が大幅に低下することがわかった。これは、被覆層のフィラー粒子間をバインダーが充填していたり、バインダーが正極活物質層表面一部を被覆してしまうために、リチウムイオンの透過性が極端に低下したためと推測される。   Considering the effects of the present invention, it is presumed that the greater the thickness of the coating layer and the higher the concentration of the binder, the higher the function of the filter. However, these increase the resistance between the electrodes (distance and lithium). Although not shown in Table 8, when the binder concentration with respect to the filler particles exceeds 50% by mass, the battery is charged / discharged only about half of the designed capacity. It was not possible, and it turned out that the function as a battery falls significantly. This is presumably because the permeability of lithium ions was extremely lowered because the binder was filled between the filler particles of the coating layer, or the binder covered a part of the surface of the positive electrode active material layer.

経験上、本発明の手法を用いた場合には、バインダー量が30質量%、特に50質量%を超えると電池特性が低下することがある。また、バインダー量は1質量%でも、前述のFilmics法等の分散処理法により、バインダーは被覆層にかなり均一に分散しており、わずか2質量%の添加量でも、接着強度の他、フィルターとしての機能も非常に高く発揮することがわかった。バインダー量は可能な限り少ないことが好ましいが、電池作製時の加工に耐え得る物理的強度やフィルターの効果、スラリー中の無機粒子の分散性の確保等を考慮すると、フィラー粒子に対して1〜30質量%の範囲に規制することが好ましい。   From experience, when the method of the present invention is used, the battery characteristics may be deteriorated when the amount of the binder exceeds 30% by mass, particularly 50% by mass. Moreover, even if the amount of the binder is 1% by mass, the binder is fairly uniformly dispersed in the coating layer by the above-described dispersion treatment method such as the Filmics method. It was found that the function of is very high. The binder amount is preferably as small as possible, but considering the physical strength that can withstand the processing during battery production, the effect of the filter, ensuring the dispersibility of the inorganic particles in the slurry, etc., 1 to the filler particles It is preferable to restrict to the range of 30% by mass.

(3)フィラー粒子の種類についての考察
参考電池A1と参考電池C5とを比較した場合、充電保存後の残存容量について、両者に殆ど差異がないことが認められる。したがって、MgOと共に混合するフィラー粒子の種類には余り影響されないことがわかる。
(3) Consideration about the type of filler particles When the reference battery A1 and the reference battery C5 are compared, it is recognized that there is almost no difference between the two in terms of the remaining capacity after charge storage. Therefore, it turns out that it is not influenced so much by the kind of filler particle mixed with MgO.

(4)被覆層の厚みについての考察
参考電池A1及び参考電池C6と参考電池C7とを比較した場合、被覆層の厚みが両面で2μm以上(片面では1μm以上)の参考電池A1及び参考電池C6は、被覆層の厚みが両面で1μm(片面では0.5μm)の参考電池C7に比べて、充電保存後の残存容量が多くなっていることが認められる。但し、被覆層の厚みが大きくなり過ぎると、表8には示していないが、電池の負荷特性の低下やエネルギー密度の低下を招来する。これらのことを考慮すると、被覆層の厚みは、片面で4μm以下、特に2μm以下、さらに望ましくは1μm以上2μm以下に規制することが好ましい。尚、上記参考電池A1、参考電池C6、C7では片面での被覆層の厚みは両面での厚みの1/2とした(即ち、一方の面の被覆層の厚みと他方の面の被覆層の厚みを同等とした)が、このような構成に限定するものではなく、一方の面の被覆層の厚みと他方の面の被覆層の厚みを異ならしめても良い。但し、この場合にも、各被覆層の厚みは上記範囲であることが望ましい。
(4) Consideration about the thickness of the coating layer When the reference battery A1 and the reference battery C6 are compared with the reference battery C7, the reference battery A1 and the reference battery C6 having a coating layer thickness of 2 μm or more on both sides (1 μm or more on one side). It can be seen that the remaining capacity after charge storage is increased compared to the reference battery C7 having a coating layer thickness of 1 μm on both sides (0.5 μm on one side). However, when the thickness of the coating layer becomes too large, although not shown in Table 8, the load characteristics of the battery and the energy density are reduced. Considering these things, it is preferable to regulate the thickness of the coating layer to 4 μm or less, particularly 2 μm or less, more desirably 1 μm to 2 μm on one side. In the reference battery A1 and the reference batteries C6 and C7, the thickness of the coating layer on one side is 1/2 of the thickness on both sides (that is, the thickness of the coating layer on one side and the thickness of the coating layer on the other side). However, the present invention is not limited to such a configuration, and the thickness of the coating layer on one surface may be different from the thickness of the coating layer on the other surface. However, also in this case, the thickness of each coating layer is preferably within the above range.

〔第4参考例〕
充電終止電圧を4.40V、被覆層の厚みを4μm、セパレータとしてS2を用い、正極活物質層の充填密度を変化させ、正極活物質層の充填密度と充電保存特性との関係を調べたので、その結果を以下に示す。
[Fourth Reference Example]
Because the end-of-charge voltage was 4.40 V, the coating layer thickness was 4 μm, S2 was used as the separator, the packing density of the positive electrode active material layer was changed, and the relationship between the packing density of the positive electrode active material layer and the charge storage characteristics was investigated. The results are shown below.

(参考例1)
正極活物質層の充填密度を3.20g/ccとした他は、前記第1参考例の参考例2と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、参考電池D1と称する。
(Reference Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Reference Example 2 of the first reference example, except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.20 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as reference battery D1.

(比較例1)
正極活物質層の充填密度を3.20g/ccとした他は、前記第1参考例の比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X1と称する。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 of the first reference example except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.20 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery X1.

(比較例2)
正極活物質層の充填密度を3.40g/ccとした他は、前記第1参考例の比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X2と称する。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1 of the first reference example, except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.40 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery X2.

(比較例3)
正極活物質層の充填密度を3.80g/ccとした他は、前記第1参考例の比較例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X3と称する。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as Comparative Example 1 of the first reference example except that the packing density of the positive electrode active material layer was 3.80 g / cc.
The battery thus produced is hereinafter referred to as comparative battery X3.

(実験)
参考電池D1及び比較電池X1〜X3の充電保存特性(充電保存後の残存容量)について調べたので、その結果を表9に示す。尚、同表には、前記参考電池A2及び前記比較電池Z1の結果についても示す。
尚、充放電条件、保存条件、及び残存容量の算出方法については、前記第1実施例の実験と同様の条件である。
(Experiment)
The charge storage characteristics (remaining capacity after charge storage) of the reference battery D1 and the comparative batteries X1 to X3 were examined, and the results are shown in Table 9. The table also shows the results of the reference battery A2 and the comparative battery Z1.
The charge / discharge conditions, the storage conditions, and the remaining capacity calculation method are the same as those in the experiment of the first embodiment.

表9から明らかなように、正極活物質層の充填密度が3.20g/ccの場合には、参考電池D1のみならず、比較電池X1においてもある程度の残存容量であることが認められるが、正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上の場合には、参考電池A2ではある程度の残存容量であることが認められるものの、比較電池Z1、X2、X3では残存容量が極めて低下していることが認められる。これは電解液に接する表面積の問題と、副反応の生じる箇所の劣化の程度に起因した現象と推測される。   As is apparent from Table 9, when the packing density of the positive electrode active material layer is 3.20 g / cc, it is recognized that not only the reference battery D1 but also the comparative battery X1 has a certain remaining capacity. When the packing density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more, it is recognized that the reference battery A2 has a certain remaining capacity, but the comparative batteries Z1, X2, and X3 have extremely low remaining capacity. It is recognized that This is presumed to be a phenomenon caused by the problem of the surface area in contact with the electrolyte and the degree of deterioration at the site where the side reaction occurs.

具体的には、正極活物質層の充填密度が低い場合(3.40g/cc未満の場合)には、局所的な反応でなく、全体的に均一に劣化が進行するため、保存後の充放電反応に対してもさほど大きな影響は出ない。したがって、参考電池D1のみならず、比較電池X1においても容量劣化がある程度抑制される。これに対して、充填密度が高い場合(3.40g/cc以上の場合)には最表面層での劣化が中心となり、比較電池Z1、X2、X3では、放電時の正極活物質中へのリチウムイオンの侵入・拡散が律速になって劣化の程度が大きくなる一方、参考電池A2では被覆層の存在により、最表面層での劣化が抑制されるので、放電時の正極活物質中へのリチウムイオンの侵入・拡散が律速とならず、劣化の程度が小さくなるものと推測される。   Specifically, when the packing density of the positive electrode active material layer is low (less than 3.40 g / cc), the deterioration proceeds uniformly, not locally, so the charge after storage is not increased. There is no significant effect on the discharge reaction. Therefore, capacity deterioration is suppressed to some extent not only in the reference battery D1 but also in the comparative battery X1. On the other hand, when the packing density is high (in the case of 3.40 g / cc or more), the deterioration at the outermost surface layer is the center. In comparative batteries Z1, X2, and X3, While the penetration and diffusion of lithium ions are rate-limiting and the degree of deterioration increases, the presence of the coating layer in the reference battery A2 suppresses deterioration at the outermost surface layer, so It is presumed that the penetration / diffusion of lithium ions is not rate-limiting and the degree of deterioration is reduced.

加えて、正極活物質の充填密度が低い場合には、正極作製時に正極表面上にフィラー粒子スラリーをコートする際、当該スラリーが正極内部に浸透し易くなり、その結果、正極内部のバインダー濃度が高くなり過ぎて、正極の極板抵抗が上昇する傾向にある。したがって、被覆層を形成する上でも、正極の充填密度は高い方が好ましい。   In addition, when the packing density of the positive electrode active material is low, when the filler particle slurry is coated on the surface of the positive electrode during the production of the positive electrode, the slurry easily penetrates into the positive electrode, and as a result, the binder concentration in the positive electrode is reduced. It becomes too high and the electrode plate resistance of the positive electrode tends to increase. Therefore, it is preferable that the positive electrode has a high packing density in forming the coating layer.

尚、正極活物質層の充填密度を固定して、負極活物質層の充填密度を1.30g/ccから1.80g/ccまで変更したところ、正極活物質層の充填密度ほどの差は見られなかった。本質的には、正極上で生成した副反応物や溶解物は、本被覆層でトラップされ、セパレータや負極へ移動することが阻害されているため、負極活物質層の充填密度には効果が依存しない。負極は副生成物や溶解物の還元反応に寄与するのみであり、黒鉛に限らず、酸化還元反応を起こしうる物質であれば特に制約はない。
以上の結果から、特に正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上である場合に特に効果的に発揮される。負極活物質層の充填密度や活物質の種類については特に限定するものではない。
In addition, when the packing density of the positive electrode active material layer was fixed and the packing density of the negative electrode active material layer was changed from 1.30 g / cc to 1.80 g / cc, there was no difference as much as the packing density of the positive electrode active material layer. I couldn't. Essentially, the side reaction product or dissolved product generated on the positive electrode is trapped by the coating layer and is prevented from moving to the separator or the negative electrode, so that the packing density of the negative electrode active material layer is effective. Do not depend. The negative electrode only contributes to the reduction reaction of by-products and dissolved substances, and is not limited to graphite as long as it is a substance capable of causing a redox reaction.
From the above results, it is particularly effective when the packing density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more. The packing density of the negative electrode active material layer and the type of active material are not particularly limited.

〔その他の事項〕
(1)バインダーの材質としては、アクリロニトリル単位を含む共重合体に限定するものではなく、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PAN(ポリアクリロニトリル)、SBR(スチレンブタジエンゴム)等やその変性体及び誘導体、ポリアクリル酸誘導体等であっても良い。ただし、少量添加でバインダーとしての効果を発揮するには、アクリロニトリル単位を含む共重合体やポリアクリル酸誘導体が好ましい。
[Other matters]
(1) The binder material is not limited to a copolymer containing an acrylonitrile unit, but PTFE (polytetrafluoroethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), PAN (polyacrylonitrile), SBR (styrene butadiene rubber). Etc., modified products and derivatives thereof, polyacrylic acid derivatives and the like. However, a copolymer or polyacrylic acid derivative containing an acrylonitrile unit is preferable in order to exhibit the effect as a binder with a small amount of addition.

(2)正極活物質としては、上記コバルト酸リチウムに限定するものではなく、コバルト−ニッケル−マンガンのリチウム複合酸化物、アルミニウム−ニッケル−マンガンのリチウム複合酸化物、アルミニウム−ニッケル−コバルトの複合酸化物等のコバルト或いはマンガンを含むリチウム複合酸化物や、スピネル型マンガン酸リチウム等でも構わない。好ましくはリチウム参照極電位で4.3Vの比容量に対して、それ以上の充電により容量増加する正極活物質であり、且つ層状構造であることが好ましい。また、これらの正極活物質は単独で用いても良く、他の正極活物質と混合されていても良い。 (2) The positive electrode active material is not limited to the above lithium cobaltate, but is a cobalt-nickel-manganese lithium composite oxide, an aluminum-nickel-manganese lithium composite oxide, and an aluminum-nickel-cobalt composite oxide. A lithium composite oxide containing cobalt or manganese such as spinel-type lithium manganate may be used. Preferably, it is a positive electrode active material whose capacity increases by further charging with respect to a specific capacity of 4.3 V at the lithium reference electrode potential, and preferably has a layered structure. Moreover, these positive electrode active materials may be used independently and may be mixed with the other positive electrode active material.

(3)正極合剤の混合方法としては、湿式混合法に限定するものではなく、事前に正極活物質と導電剤を乾式混合した後に、PVDFとNMPを混合、攪拌するような方法であっても良い。 (3) The method of mixing the positive electrode mixture is not limited to the wet mixing method, and is a method in which the positive electrode active material and the conductive agent are dry mixed in advance, and then PVDF and NMP are mixed and stirred. Also good.

(4)負極活物質としては、上記黒鉛に限定されるものではなく、グラファイト、コークス、酸化スズ、金属リチウム、珪素、及びそれらの混合物等、リチウムイオンを挿入脱離できうるものであればその種類は問わない。 (4) The negative electrode active material is not limited to the above graphite, and any material that can insert and desorb lithium ions, such as graphite, coke, tin oxide, metallic lithium, silicon, and mixtures thereof. Any type.

(5)電解液のリチウム塩としては、上記LiPF6に限定されるものではなく、LiBF4、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiPF6-X(Cn2n+1X[但し、1<x<6、n=1又は2]等でも良く、これら2種以上を混合して使用することもできる。リチウム塩の濃度は特に限定されないが、電解液1リットル当り0.8〜1.5モルに規制するのが望ましい。また、電解液の溶媒としては上記エチレンカーボネート(EC)やジエチルカーボネート(DEC)に限定するものではないが、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。 (5) The lithium salt of the electrolytic solution is not limited to the above LiPF 6 , and LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiPF 6-X ( C n F 2n + 1 ) X [where 1 <x <6, n = 1 or 2], etc., or a mixture of two or more of these may be used. The concentration of the lithium salt is not particularly limited, but is preferably regulated to 0.8 to 1.5 mol per liter of the electrolyte. Further, the solvent of the electrolytic solution is not limited to ethylene carbonate (EC) or diethyl carbonate (DEC), but propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GBL), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate. A carbonate-based solvent such as (DMC) is preferable, and a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate is more preferable.

(6)本発明は液系の電池に限定するものではなく、ゲル系のポリマー電池にも適用することができる。この場合のポリマー材料としては、ポリエーテル系固体高分子、ポリカーボネート系固体高分子、ポリアクリロニトリル系固体高分子、オキセタン系ポリマー、エポキシ系ポリマー及びこれらの2種以上からなる共重合体もしくは架橋した高分子若しくはPVDFが例示され、このポリマー材料とリチウム塩と電解質を組合せてゲル状にした固体電解質を用いることができる。 (6) The present invention is not limited to a liquid battery, but can be applied to a gel polymer battery. Examples of the polymer material in this case include polyether solid polymer, polycarbonate solid polymer, polyacrylonitrile solid polymer, oxetane polymer, epoxy polymer, a copolymer composed of two or more of these, or a crosslinked polymer. A molecule or PVDF is exemplified, and a solid electrolyte in which this polymer material, a lithium salt, and an electrolyte are combined into a gel can be used.

本発明は、例えば携帯電話、ノートパソコン、PDA等の移動情報端末の駆動電源で、特に高容量が必要とされる用途に適用することができる。また、高温での連続駆動が要求される高出力用途で、HEVや電動工具といった電池の動作環境が厳しい用途にも展開が期待できる。   The present invention can be applied to a drive power source of a mobile information terminal such as a mobile phone, a notebook personal computer, and a PDA, for example, in applications that require a particularly high capacity. In addition, it can be expected to be used in high output applications that require continuous driving at high temperatures and applications where the battery operating environment is severe, such as HEVs and electric tools.

コバルト酸リチウムの結晶構造の変化と電位との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the change of the crystal structure of lithium cobaltate, and electric potential. 充電保存後の残存容量とセパレータの空孔体積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the residual capacity | capacitance after charge storage, and the void | hole volume of a separator. 比較電池Z1における充放電容量と電池電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and battery voltage in the comparison battery Z1. 参考電池A2における充放電容量と電池電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between charging / discharging capacity | capacitance and battery voltage in reference battery A2.

符号の説明Explanation of symbols

1 蛇行部     1 Meandering part

Claims (16)

正極活物質を含む正極活物質層を有する正極、負極活物質を有する負極、及びこれら両極間に介装されたセパレータから成る電極体と、この電極体に含浸されると共に溶媒及び電解質塩を含む非水電解質とを備えた非水電解質電池において、
上記正極活物質には少なくともコバルト又はマンガンが含まれると共に、上記セパレータにおける上記正極側の表面に、フィラー粒子とバインダーとが含まれた被覆層が形成され、
上記セパレータの厚みをx(μm)とし、上記セパレータの空孔率をy(%)とした場合に、xとyとを乗じた値が800(μm・%)以下であって、上記セパレータの厚みが16μm以下である、非水電解質電池。
An electrode body composed of a positive electrode having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a separator interposed between the two electrodes, and impregnating the electrode body, and containing a solvent and an electrolyte salt In a non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode active material contains at least cobalt or manganese, and a coating layer containing filler particles and a binder is formed on the positive electrode side surface of the separator,
When the thickness of the separator is x (μm) and the porosity of the separator is y (%), a value obtained by multiplying x and y is 800 (μm ·%) or less, A non-aqueous electrolyte battery having a thickness of 16 μm or less .
上記フィラー粒子は無機粒子を備える、請求項1に記載の非水電解質電池。  The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the filler particles include inorganic particles. 上記無機粒子はルチル型のチタニア及び/又はアルミナを含む、請求項2に記載の非水電解質電池。The nonaqueous electrolyte battery according to claim 2, wherein the inorganic particles include rutile type titania and / or alumina. 上記無機粒子はマグネシアを含む、請求項2または3に記載の非水電解質電池。  The non-aqueous electrolyte battery according to claim 2, wherein the inorganic particles include magnesia. 上記フィラー粒子の総量に対する上記マグネシアの割合が1質量%以上10質量%以下である、請求項4に記載の非水電解質電池。  The nonaqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein a ratio of the magnesia to the total amount of the filler particles is 1% by mass or more and 10% by mass or less. 上記セパレータにおける上記正極側の表面の全面に上記被覆層が形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解質電池。  The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the coating layer is formed on the entire surface of the positive electrode side of the separator. 上記バインダーは有機溶媒系バインダーである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the binder is an organic solvent-based binder. 上記フィラー粒子の平均粒径が上記セパレータの平均孔径より大きい、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein an average particle diameter of the filler particles is larger than an average pore diameter of the separator. 上記被覆層の厚みが1μm以上4μm以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 1 μm or more and 4 μm or less. 上記フィラー粒子に対するバインダーの濃度が30質量%以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a concentration of the binder with respect to the filler particles is 30% by mass or less. 上記フィラー粒子に対するバインダーの濃度が1質量%以上である、請求項10に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 10, wherein a concentration of the binder with respect to the filler particles is 1% by mass or more. 上記正極活物質層の充填密度が3.40g/cc以上である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a packing density of the positive electrode active material layer is 3.40 g / cc or more. リチウム参照極電位に対して4.30V以上となるまで上記正極が充電される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 12, wherein the positive electrode is charged until it becomes 4.30 V or higher with respect to a lithium reference electrode potential. リチウム参照極電位に対して4.40V以上となるまで上記正極が充電される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 12, wherein the positive electrode is charged until it becomes 4.40 V or higher with respect to a lithium reference electrode potential. リチウム参照極電位に対して4.45V以上となるまで上記正極が充電される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 12, wherein the positive electrode is charged until it becomes 4.45 V or higher with respect to a lithium reference electrode potential. 上記正極活物質には、少なくともアルミニウム或いはマグネシウムが固溶されたコバルト酸リチウムが含まれており、且つ、このコバルト酸リチウム表面にはジルコニアが固着されている、請求項1〜15のいずれか1項に記載の非水電解質電池。   The positive electrode active material contains at least lithium cobaltate in which aluminum or magnesium is dissolved, and zirconia is fixed to the lithium cobaltate surface. The nonaqueous electrolyte battery according to item.
JP2007067260A 2006-03-17 2007-03-15 Non-aqueous electrolyte battery Active JP5241119B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007067260A JP5241119B2 (en) 2006-03-17 2007-03-15 Non-aqueous electrolyte battery
CN2007800178445A CN101449418B (en) 2006-03-17 2007-03-16 Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing same
PCT/JP2007/055445 WO2007108425A1 (en) 2006-03-17 2007-03-16 Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing same
US12/293,384 US20090197181A1 (en) 2006-03-17 2007-03-16 Non-aqueous electrolyte battery and method of manufacturing the same
KR1020087025118A KR20080105162A (en) 2006-03-17 2007-03-16 Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006074555 2006-03-17
JP2006074555 2006-03-17
JP2006204941 2006-07-27
JP2006204941 2006-07-27
JP2007067260A JP5241119B2 (en) 2006-03-17 2007-03-15 Non-aqueous electrolyte battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008053207A JP2008053207A (en) 2008-03-06
JP5241119B2 true JP5241119B2 (en) 2013-07-17

Family

ID=39237030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007067260A Active JP5241119B2 (en) 2006-03-17 2007-03-15 Non-aqueous electrolyte battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5241119B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5207883B2 (en) * 2008-08-29 2013-06-12 株式会社オハラ Lithium battery separator and lithium battery.
KR101288973B1 (en) 2011-05-04 2013-07-24 삼성전자주식회사 Electrode active material, preparation method thereof, and electrode and lithium battery containing the same
JP5965445B2 (en) 2013-09-25 2016-08-03 国立大学法人 東京大学 Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN105580184B (en) 2013-09-25 2019-03-12 国立大学法人东京大学 Non-aqueous electrolyte secondary battery
EP3680957A4 (en) 2017-10-06 2021-05-05 GS Yuasa International Ltd. Pole plate, electricity storage element, and pole plate manufacturing method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE310321T1 (en) * 1995-06-28 2005-12-15 Ube Industries NON-AQUEOUS SECONDARY BATTERY
JP3644099B2 (en) * 1995-11-29 2005-04-27 宇部興産株式会社 Non-aqueous secondary battery and manufacturing method thereof
JP4061668B2 (en) * 1997-04-21 2008-03-19 宇部興産株式会社 Lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery
JP3661417B2 (en) * 1998-06-18 2005-06-15 宇部興産株式会社 Non-aqueous secondary battery
EP1643583A4 (en) * 2003-07-29 2010-01-20 Panasonic Corp Lithium ion secondary battery
EP1734600B1 (en) * 2004-02-18 2008-11-26 Panasonic Corporation Secondary battery
JP4454340B2 (en) * 2004-02-23 2010-04-21 パナソニック株式会社 Lithium ion secondary battery
JP2005243303A (en) * 2004-02-24 2005-09-08 Tomoegawa Paper Co Ltd Member for electrochemical element and its manufacturing method, and the electrochemical element using it
JP2005259639A (en) * 2004-03-15 2005-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium secondary battery and its manufacturing method
JP4794824B2 (en) * 2004-04-05 2011-10-19 パナソニック株式会社 Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
JP2005322610A (en) * 2004-04-05 2005-11-17 Mitsubishi Chemicals Corp Lithium secondary battery
JP4754790B2 (en) * 2004-07-30 2011-08-24 パナソニック株式会社 Method for manufacturing battery electrode
JP5095098B2 (en) * 2004-11-19 2012-12-12 パナソニック株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008053207A (en) 2008-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4958484B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof
JP5219387B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5241118B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP2007280911A5 (en)
KR20090007710A (en) Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing same
JP5110817B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
EP2365571B1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5213534B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
WO2007108424A1 (en) Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing same
JP5426763B2 (en) Nonaqueous electrolyte for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2007108425A1 (en) Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing same
EP2432066A1 (en) Electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP5219621B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
KR20090016401A (en) Non-aqueous electrolyte battery and negative electrode used in the same
JP5110818B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP2008097879A (en) Lithium ion secondary battery
JP2010192127A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing the same
EP4064384A1 (en) Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic device
JP2011192634A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5241120B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP2011060481A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5241119B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP2012094383A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
CN101645503B (en) Positive electrode active material, positive electrode using same and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2011071047A (en) Method of manufacturing positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130131

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: 20130305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130402

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5241119

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350