JP5290819B2 - Non-aqueous secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous secondary battery having a high capacity and excellent charge and discharge cycle characteristics and also having a high reliability such as safety. <P>SOLUTION: The non-aqueous secondary battery is provided with a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. As the positive electrode active material, a lithium-containing transition metal oxide which has as a body at least one of transition metal element selected from a group of Co and Ni and contains at least one of metal element selected from a group of Mn, Mg, Ti, Zr, Ge, Nb, Al and Sn is used, and the non-aqueous electrolyte contains at least one of compound selected from sulfonic acid anhydride and sulfonate derivative, and a dinitrile compound. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、高容量で、充放電サイクル特性に優れ、安全性などの信頼性の高い非水二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous secondary battery having high capacity, excellent charge / discharge cycle characteristics, and high reliability such as safety.

近年、二次電池は、パソコンや携帯電話などの電源として、あるいは電気自動車や電力貯蔵用の電源として、なくてはならない重要な構成要素の一つとなっている。   2. Description of the Related Art In recent years, secondary batteries have become one of the essential components that are indispensable as power sources for personal computers and mobile phones, and as power sources for electric vehicles and power storage.

特に、携帯型コンピュータや携帯情報端末(Personal Digital Assistant)といった移動体通信用途において、さらなる小型化、軽量化が要求されている。しかし、液晶表示パネルのバックライトや描画制御によって消費される電力が高いことや、二次電池の容量が現状ではまだ不充分であることなどから、システムのコンパクト化、軽量化が難しい状況にある。特にパーソナルコンピューターにおいては、DVD(デジタルバーサタイルディスク)搭載などによる多機能化が進み、消費電力が増加する傾向にある。そのため、電力容量、特に単電池の電圧が3.3V以上における放電容量の増大が急務となっている。   In particular, in mobile communication applications such as portable computers and personal digital assistants, further miniaturization and weight reduction are required. However, it is difficult to make the system compact and lightweight because the power consumed by the backlight and drawing control of the liquid crystal display panel is high and the capacity of the secondary battery is still insufficient. . In particular, in personal computers, power consumption tends to increase due to multi-functionalization due to DVD (digital versatile disk) mounting. Therefore, there is an urgent need to increase the power capacity, particularly the discharge capacity when the voltage of the unit cell is 3.3 V or higher.

更に、地球環境問題の高まりとともに、排気ガスや騒音を出さない電気自動車が関心を集めている。最近ではブレーキ時の回生エネルギーを電池に蓄えて有効利用したり、あるいはスタート時に電池に蓄えた電気エネルギーを使用して効率を挙げるなどのシステムを採用したパラレルハイブリッド電気自動車(HEV)に人気が集まっている。しかし、現状の電池では電力容量が低いために、電池の本数を多くして電圧を稼がなければならず、そのため、車内のスペースが狭くなったり、車体の安定性が悪くなるなどの問題が生じている。   Furthermore, with the growing global environmental problems, electric vehicles that emit no exhaust gas or noise are attracting attention. Recently, parallel hybrid electric vehicles (HEVs) have been gaining popularity because they use a system in which regenerative energy at the time of braking is stored in a battery for effective use, or electric energy stored in the battery is used at the start to increase efficiency. ing. However, because the current battery has a low power capacity, it is necessary to increase the number of batteries to increase the voltage, which causes problems such as a narrow space in the vehicle and poor vehicle stability. ing.

二次電池の中でも、非水電解液を用いたリチウム二次電池は、電圧が高く、かつ軽量で、高エネルギー密度が期待できることから注目を集めている。特にLiCoOに代表されるリチウム含有遷移金属酸化物を正極活物質として、金属リチウムを負極活物質として用いたリチウム二次電池では、4V以上の起電力を有することから、高エネルギー密度の達成が期待できる。 Among secondary batteries, a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte is attracting attention because of its high voltage, light weight, and high energy density. In particular, a lithium secondary battery using a lithium-containing transition metal oxide typified by LiCoO 2 as a positive electrode active material and metal lithium as a negative electrode active material has an electromotive force of 4 V or more, so that high energy density can be achieved. I can expect.

しかし、現在のLiCoOを正極活物質として、負極活物質として黒鉛などの炭素材料を用いたLiCoO系二次電池では、その充電終止電圧は通常4.2V以下であり、この充電条件ではLiCoOの理論容量の約6割の充電量に留まっている。充電終止電圧を4.2Vよりも高くすることにより電力容量の増加を図ることは可能であるが、充電量の増加に伴い、LiCoOの結晶構造が崩壊して充放電サイクル寿命が短くなったり、LiCoOの結晶構造が安定性を欠くようになるため、熱的安定性が低下するなどの問題を生じることになる。 However, the current LiCoO 2 as the positive electrode active material, a LiCoO 2 based secondary battery using a carbon material such as graphite as the negative electrode active material, the charge voltage is usually 4.2V or less, in the charging condition LiCoO The charge amount is about 60% of the theoretical capacity of 2 . Although it is possible to increase the power capacity by making the end-of-charge voltage higher than 4.2 V, as the amount of charge increases, the LiCoO 2 crystal structure collapses and the charge / discharge cycle life is shortened. Since the crystal structure of LiCoO 2 becomes less stable, there arises a problem that the thermal stability is lowered.

この問題を解決するためにLiCoOに異種金属元素を添加する試みが多く行われており、電池を4.2V以上の高電圧領域で用いる試みもなされている(特許文献1〜5)。 In order to solve this problem, many attempts have been made to add a different metal element to LiCoO 2 , and attempts have been made to use the battery in a high voltage region of 4.2 V or higher (Patent Documents 1 to 5).

また、二次電池に対しては、高容量化に加えて、充放電サイクル特性や安全性を含む高い信頼性が要求される。   In addition to increasing the capacity, secondary batteries are required to have high reliability including charge / discharge cycle characteristics and safety.

従来から、電池の安全性や充放電サイクルの低下、電池の膨れなどの問題を解決する技術は種々提案されている。例えば、既に実用化されているリチウムイオン二次電池には、主にエチレンカーボネートなどの環状エステルと、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの鎖状エステルとの混合溶媒を有する非水電解液が用いられているが、この非水電解液中に、特定の環状硫酸エステルなどの添加剤を加えることで、リチウムイオン二次電池に生じる上記の問題を解決する技術がある(例えば、特許文献6〜9参照)。上記の添加剤を含有する非水電解液を有するリチウムイオン二次電池を充電すると、負極表面に上記添加剤由来の緻密な皮膜が形成され、この皮膜により非水電解液中の有機溶媒と負極との反応が継続的に抑制されて電池の充放電サイクル特性などを改善することができると考えられている。   Conventionally, various techniques for solving problems such as battery safety, a decrease in charge / discharge cycle, and battery swelling have been proposed. For example, a lithium ion secondary battery that has already been put into practical use mainly includes a non-aqueous electrolyte having a mixed solvent of a cyclic ester such as ethylene carbonate and a chain ester such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. However, there is a technique for solving the above-mentioned problems that occur in lithium ion secondary batteries by adding an additive such as a specific cyclic sulfate to the non-aqueous electrolyte (for example, Patent Documents). 6-9). When a lithium ion secondary battery having a non-aqueous electrolyte containing the above additive is charged, a dense film derived from the above additive is formed on the negative electrode surface, and the organic solvent and the negative electrode in the non-aqueous electrolyte are formed by this film. It is considered that the charge / discharge cycle characteristics and the like of the battery can be improved.

また、マンガンを構成元素として含む層状構造のリチウム含有複合酸化物またはマンガンを構成元素として含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物を正極活物質とする場合に、非水電解液に、ビニレンカーボネートと、スルホン酸無水物またはスルホン酸エステル誘導体を添加することにより、電池の充放電サイクル特性および高温貯蔵特性を改善することが提案されている(特許文献10参照)。   Further, when a lithium-containing composite oxide having a layered structure containing manganese as a constituent element or a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese as a constituent element is used as a positive electrode active material, vinylene carbonate, It has been proposed to improve the charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics of a battery by adding a sulfonic acid anhydride or a sulfonic acid ester derivative (see Patent Document 10).

特開平07−176202号公報JP 07-176202 A 特開2001−167763号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-167663 特開2004−296098号公報JP 2004-296098 A 特開2001−176511号公報JP 2001-176511 A 特開2002−270238号公報JP 2002-270238 A 特開平10−189041号公報JP-A-10-189041 特開平11−162511号公報JP-A-11-162511 特許第3213459号公報Japanese Patent No. 3213459 特許第3438636号公報Japanese Patent No. 3438636 特開2006−344391号公報JP 2006-344391 A

しかしながら、電池の高容量化や更なる安全性および高温貯蔵特性向上などの点では、いまだ検討の余地が残されている。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量で、充放電サイクル特性に優れ、かつ安全性などの信頼性の高い非水二次電池を提供することにある。   However, there is still room for study in terms of increasing the battery capacity, further safety, and improving high-temperature storage characteristics. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery having high capacity, excellent charge / discharge cycle characteristics, and high reliability such as safety.

本発明は、正極活物質を含む正極合剤層を有する正極、負極および非水電解質を備えた非水二次電池であって、上記正極活物質として、一般式Li (ただし、式中Mは、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の元素であり、Mは、Mn、Mg、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Mは、その総量中5モル%以下の範囲で、Li、Co、NiおよびM以外の元素を含んでいてもよく、0.97≦x<1.02、0.55≦y<1.02、0.002≦z≦0.4である。)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物を含有し、上記正極合剤層の密度が3.5g/cm以上であり、上記非水電解質として、下記一般式(1)で表されるスルホン酸無水物および下記一般式(2)で表されるスルホン酸エステル誘導体より選ばれる少なくとも1種の化合物と、ジニトリル化合物とを含有する非水電解質を用いたことを特徴とする。 The present invention is a non-aqueous secondary battery including a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the general formula Li x M 1 y M 2 z is used as the positive electrode active material. O 2 (wherein M 1 is one or more elements including at least one transition metal element selected from the group consisting of Co and Ni, and M 2 is Mn, Mg, Ti, Zr, It is at least one metal element selected from the group consisting of Ge, Nb, Al and Sn, and M 1 is an element other than Li, Co, Ni and M 2 within a range of 5 mol% or less in the total amount. A lithium-containing transition metal oxide represented by the following formula: 0.97 ≦ x <1.02, 0.55 ≦ y <1.02, 0.002 ≦ z ≦ 0.4. contained, and the density of the positive electrode mixture layer is 3.5 g / cm 3 or more, the A non-electrolyte containing at least one compound selected from a sulfonic acid anhydride represented by the following general formula (1) and a sulfonic acid ester derivative represented by the following general formula (2) as a water electrolyte and a dinitrile compound: It is characterized by using a water electrolyte.

Figure 0005290819
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Figure 0005290819
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〔上記一般式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜10の有機残基を表す。また、上記一般式(2)中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜10の有機残基を表す。〕 [In the general formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an organic residue having 1 to 10 carbon atoms. Further, in the above general formula (2), R 3 and R 4 each independently represents an organic residue having 1 to 10 carbon atoms. ]

本発明の非水二次電池では、上記正極合剤層の密度を3.5g/cm以上として、正極合剤層における正極活物質の充填量を高め高容量化を達成すると共に、特定の金属元素を含有し、充電状態においても安定性の高いリチウム含有遷移金属酸化物を正極活物質に使用することで、電池の充放電を繰り返しても正極活物質の崩壊などが抑制され、優れた充放電サイクル特性を確保することができる。 In the non-aqueous secondary battery of the present invention, the density of the positive electrode mixture layer is set to 3.5 g / cm 3 or more, and the filling amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is increased to achieve high capacity, By using a lithium-containing transition metal oxide that contains a metal element and has high stability even in a charged state as a positive electrode active material, the collapse of the positive electrode active material is suppressed even when the battery is repeatedly charged and discharged. Charge / discharge cycle characteristics can be ensured.

また、本発明の非水二次電池では、非水電解質として、
スルホン酸無水物およびスルホン酸エステル誘導体より選ばれる少なくとも1種の化合物と、ジニトリル化合物とを含有する非水電解質を用いることにより、上記添加剤が正極あるいは負極の表面に作用して非水電解質との反応を抑制できるものと思われる。
In the nonaqueous secondary battery of the present invention, as the nonaqueous electrolyte,
By using a non-aqueous electrolyte containing at least one compound selected from sulfonic acid anhydrides and sulfonic acid ester derivatives and a dinitrile compound, the additive acts on the surface of the positive electrode or the negative electrode, It seems that the reaction of can be suppressed.

従って、本発明によれば、高容量で、充放電サイクル特性に優れ、かつ安全性などの信頼性の高い非水二次電池を提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery having high capacity, excellent charge / discharge cycle characteristics, and high reliability such as safety.

本発明に係る正極としては、正極活物質などを含有する正極合剤層を、例えば集電体の片面または両面に形成してなる構造のものを用いることができる。   As the positive electrode according to the present invention, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material or the like can be used, for example, having a structure formed on one side or both sides of a current collector.

本発明における正極合剤層は、その密度が、3.5g/cm以上、好ましくは3.6g/cm以上、より好ましくは3.8g/cm以上である、本発明の電池では、正極に係る正極合剤層を、上記のように高密度とすることで、正極活物質の充填量を高めて高容量化を達成している。ただし、正極合剤層の密度が高すぎると、非水電解質の濡れ性が低下するので、その密度は、例えば、4.6g/cm以下であることが好ましく、4.4g/cm以下であることがより好ましく、4.2g/cm以下であることが更に好ましい。 Positive electrode mixture layer in the present invention has a density, 3.5 g / cm 3 or higher, preferably 3.6 g / cm 3 or more, more preferably 3.8 g / cm 3 or more, the battery of the present invention, By increasing the density of the positive electrode mixture layer related to the positive electrode as described above, the filling amount of the positive electrode active material is increased to achieve high capacity. However, if the density of the positive electrode mixture layer is too high, the wettability of the non-aqueous electrolyte is lowered. Therefore, the density is preferably 4.6 g / cm 3 or less, for example, 4.4 g / cm 3 or less. It is more preferable that it is 4.2 g / cm 3 or less.

なお、本明細書でいう正極合剤層の密度は、以下の測定方法により求められる値である。正極を所定面積で切り取り、その重量を、最小目盛り1mgの電子天秤を用いて測定し、この重量から集電体の重量を差し引いて正極合剤層の重量を算出する。また、正極の全厚を最小目盛り1μmのマイクロメーターで10点測定し、この厚みから集電体の厚みを差し引いた値の平均値と面積から正極合剤層の体積を算出し、この体積で上記の正極合剤層の重量を割ることにより、正極合剤層の密度を算出する。   In addition, the density of the positive mix layer as used in this specification is a value calculated | required with the following measuring methods. The positive electrode is cut out in a predetermined area, the weight thereof is measured using an electronic balance having a minimum scale of 1 mg, and the weight of the positive electrode mixture layer is calculated by subtracting the weight of the current collector from this weight. Further, the total thickness of the positive electrode was measured at 10 points with a micrometer having a minimum scale of 1 μm, and the volume of the positive electrode mixture layer was calculated from the average value and the area obtained by subtracting the thickness of the current collector from this thickness. The density of the positive electrode mixture layer is calculated by dividing the weight of the positive electrode mixture layer.

正極合剤層の正極活物質には、下記一般式(3)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物が用いられる。   A lithium-containing transition metal oxide represented by the following general formula (3) is used for the positive electrode active material of the positive electrode mixture layer.

Li (3)
〔ただし、上記一般式(3)中、Mは、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の元素であり、Mは、Mn、Mg、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Mは、その総量中5モル%以下の範囲で、Li、Co、NiおよびM以外の元素を含んでいてもよく、0.97≦x<1.02、0.55≦y<1.02、0.002≦z≦0.4である。〕
Li x M 1 y M 2 z O 2 (3)
[In the general formula (3), M 1 is one or more elements including at least one transition metal element selected from the group consisting of Co and Ni, and M 2 is Mn, Mg, It is at least one metal element selected from the group consisting of Ti, Zr, Ge, Nb, Al and Sn, and M 1 is in a range of 5 mol% or less in the total amount, and Li, Co, Ni and M 2 Other elements may be included, and 0.97 ≦ x <1.02, 0.55 ≦ y <1.02, and 0.002 ≦ z ≦ 0.4. ]

上記のような金属元素を有するリチウム含有遷移金属酸化物は、その安定性(特に充電状態における安定性)が良好であることから、電池の安全性などの信頼性を向上させることができる。また、上記の金属元素を有するリチウム含有遷移金属酸化物では、その安定性が向上することから、電池の充放電サイクルを繰り返したときの崩壊なども抑制されるため、かかるリチウム含有遷移金属酸化物を用いることによって電池の充放電サイクル特性を高めることもできる。   The lithium-containing transition metal oxide having a metal element as described above has good stability (particularly stability in a charged state), and thus can improve reliability such as battery safety. Further, in the lithium-containing transition metal oxide having the above metal element, since the stability thereof is improved, the collapse when the charge / discharge cycle of the battery is repeated is suppressed. The charge / discharge cycle characteristics of the battery can also be improved by using.

上記リチウム含有遷移金属酸化物において、充電状態における安定性を向上させるためには、Mは、Mg、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含むことが望ましく、上記一般式(3)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物が、さらに下記一般式(4)で表される組成を満たしていることがより望ましい。 In the lithium-containing transition metal oxide, in order to improve the stability in a charged state, M 2 is at least one metal selected from the group consisting of Mg, Ti, Zr, Ge, Nb, Al, and Sn. It is desirable to include an element, and it is more desirable that the lithium-containing transition metal oxide represented by the general formula (3) further satisfies the composition represented by the following general formula (4).

Li Mn (4)
〔ただし、上記一般式(2)中、Mは、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の元素であり、Mは、Mg、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Mは、その総量中5モル%以下の範囲で、Li、Co、Ni、MnおよびM以外の元素を含んでいてもよく、0.97≦x<1.02、0.55≦y<1.02、0.002≦v≦0.05および0.002≦u+v≦0.4である。〕
Li x M 1 y Mn u M 3 v O 2 (4)
[In the general formula (2), M 1 is one or more elements including at least one transition metal element selected from the group consisting of Co and Ni, and M 3 is Mg, Ti, At least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ge, Nb, Al and Sn, and M 1 is in a range of 5 mol% or less in the total amount, and Li, Co, Ni, Mn and M 3 May contain other elements than 0.97 ≦ x <1.02, 0.55 ≦ y <1.02, 0.002 ≦ v ≦ 0.05 and 0.002 ≦ u + v ≦ 0.4. is there. ]

なお、vについては、0.004以上がより好ましく、0.006以上が更に好ましく、また、0.02未満がより好ましく、0.01未満が更に好ましい。これは、Mの含有量が大きくなると、電池の充放電サイクル特性や安全性の向上効果がより大きくなり、一方、電池の電気特性の点からは、Mの含有量ができるだけ少ない方が望ましいからである。 Note that v is more preferably 0.004 or more, further preferably 0.006 or more, more preferably less than 0.02, and still more preferably less than 0.01. This is because, as the content of M 3 increases, the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics and safety of the battery becomes larger. On the other hand, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery, the content of M 3 should be as low as possible. This is desirable.

また、正極活物質は、平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物の混合物であるか、下記の平均粒子径測定法により得られる粒度分布曲線において、d10とd90との算術平均dよりも大きな粒径に粒度頻度ピークを有することが好ましい。d10とd90との算術平均dよりも大きな粒径に粒度頻度ピークを有するか、あるいは、平均粒子径の大きなリチウム含有遷移金属酸化物と平均粒子径の小さなリチウム含有遷移金属酸化物とを併用することで、正極合剤層において、粒子径の大きなリチウム含有遷移金属酸化物同士の隙間に、粒子径の小さなリチウム含有遷移金属酸化物を充填することができるようになるため、上記のように高密度の正極合剤層を容易に形成できる。より望ましくは平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物を用いることである。最も望ましいのは平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物の混合物でありかつ、下記の平均粒子径測定法により得られる粒度分布曲線において、d10とd90との算術平均dよりも大きな粒径に粒度頻度ピークを有することである。平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物を用いることにより、大きい粒子の隙間に小さい粒子が入り込み電極の高密度化が可能である。またd10とd90との算術平均dよりも大きな粒径に粒度頻度ピークを有する場合には、小さな粒子が少なくなり高密度化が図れるため望ましい。平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物を用い、d10とd90との算術平均dよりも大きな粒径に粒度頻度ピークを有する場合には、大きい粒子の隙間に小さい粒子が入り込みかつ余剰な小さな粒子が少なくなりさらに高密度化が図れるため望ましい。 Further, the positive electrode active material is a mixture of two or more lithium-containing transition metal oxides having different average particle diameters, or in a particle size distribution curve obtained by the following average particle diameter measurement method, d 10 and d 90 it is preferred to have a particle size frequency peak to a larger diameter than the arithmetic mean d M. or having a particle size frequency peak to a larger diameter than the arithmetic mean d M of the d 10 and d 90, or a large lithium-containing transition metal oxide having an average particle diameter and a small lithium-containing transition metal oxide having an average particle diameter In the positive electrode mixture layer, the gap between the lithium-containing transition metal oxides having a large particle diameter can be filled with the lithium-containing transition metal oxide having a small particle diameter. Thus, a high-density positive electrode mixture layer can be easily formed. More desirably, two or more lithium-containing transition metal oxides having different average particle diameters are used. The most desirable is a mixture of two or more types of lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes, and in the particle size distribution curve obtained by the following average particle size measurement method, the arithmetic average d of d 10 and d 90 It has a particle size frequency peak in a particle size larger than M. By using two or more types of lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes, it is possible to increase the density of the electrodes by allowing small particles to enter the gaps between the large particles. Further, when having a particle size frequency peak to a larger diameter than the arithmetic mean d M of the d 10 and d 90, since the attained small particles is reduced density desired. When the average using two or more different lithium-containing transition metal oxide particle size, having a particle size frequency peak to a larger diameter than the arithmetic mean d M of the d 10 and d 90 is smaller in a gap large particles This is desirable because particles can enter and excessively small particles can be reduced to achieve higher density.

なお、本明細書で用いたリチウム含有遷移金属酸化物の「平均粒子径」は、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置「HRA9320」を用いて測定した値であり、粒度分布の小さい粒子から積分体積を求める場合の体積基準の積算分率における50%径の値(d50)メディアン径である。また、同様に、d10は10%径、d90は90%径である。ここで粒度分布曲線は各粒度での頻度を曲線で結び作成するものである。 The “average particle diameter” of the lithium-containing transition metal oxide used in the present specification is a value measured using a microtrack particle size distribution measuring device “HRA9320” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. The 50% diameter value (d 50 ) median diameter in the volume-based integrated fraction in the case of obtaining the integral volume. Similarly, d 10 10% diameter, d 90 is the 90% size. Here, the particle size distribution curve is created by connecting the frequency at each particle size with a curve.

上記の「平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物」は、上記の通り、これらの混合物の粒度分布曲線において、d10とd90の算術平均dより大きな粒径に粒度頻度ピークを有することが好ましい(以下、粒度頻度ピークの存在する粒径をdとする)。より好ましくは、d/dが1.05以上、更に好ましくはd/dが1.2以上、特に好ましくはd/dが1.3以上である。また、d/dは、1.6以下がより好ましく、1.5以下が更に好ましく、1.45以下が特に好ましい。更に、より好ましいのは、この粒度分布曲線において、2つ以上のピークが存在している場合であり、例えば、同じd/d=1.3の場合でも、粒度分布曲線において2つ以上のピークを有することで、正極合剤層の密度が0.1g/cm以上向上する。なお、このような粒度分布曲線の場合には、一般的なピーク分離方法を用いて、大きな粒径の粒子の分布と、小さな粒径の粒子の分布とに分割し、その粒径と積算体積から、リチウム含有遷移金属酸化物の各平均粒子径(d50)と、その混合比率を求めることができる。 As described above, the “two or more lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes” have a particle size larger than the arithmetic average d M of d 10 and d 90 in the particle size distribution curve of these mixtures. preferably has a frequency peak (hereinafter, the grain size in the presence of the particle size frequency peak and d p). More preferably, d p / d M is 1.05 or more, further preferably d p / d M is 1.2 or more, and particularly preferably d p / d M is 1.3 or more. Further, d p / d M is more preferably 1.6 or less, further preferably 1.5 or less, and particularly preferably 1.45 or less. More preferably, there are two or more peaks in the particle size distribution curve. For example, even when the same d p / d M = 1.3, two or more peaks are present in the particle size distribution curve. The density of the positive electrode mixture layer is improved by 0.1 g / cm 3 or more. In the case of such a particle size distribution curve, a general peak separation method is used to divide the particle size distribution into a large particle size distribution and a small particle size distribution. From the above, the average particle diameter (d 50 ) of the lithium-containing transition metal oxide and the mixing ratio thereof can be determined.

上記の「平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物」を併用した場合に、最大の平均粒子径を有するもの[以下、「正極活物質(A)」という]の平均粒子径をA、最小の平均粒子径を有するもの[以下、「正極活物質(B)」という]の平均粒子径をBとしたとき、Aに対するBの比率B/Aは、0.15以上0.6以下であることが好ましい。最大の平均粒子径を有する正極活物質(A)の平均粒子径と、最小の平均粒子径を有する正極活物質(B)の平均粒子径との比がこのような値である場合には、正極合剤層の密度をより容易に高めることができる。   When the above-mentioned “two or more types of lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes” are used in combination, the average particle size of the one having the maximum average particle size [hereinafter referred to as “positive electrode active material (A)”] , Where A is the average particle diameter of B having the smallest average particle diameter [hereinafter referred to as “positive electrode active material (B)”], the ratio B / A of B to A is 0.15 or more and 0.00. It is preferable that it is 6 or less. When the ratio between the average particle diameter of the positive electrode active material (A) having the maximum average particle diameter and the average particle diameter of the positive electrode active material (B) having the minimum average particle diameter is such a value, The density of the positive electrode mixture layer can be increased more easily.

なお、正極活物質(A)については、その平均粒子径が、例えば、5μm以上であることが好ましく、8μm以上であることがより好ましく、11μm以上であることが更に好ましい。正極活物質(A)の平均粒子径が小さすぎると、正極合剤層を高密度とするのが困難になる場合がある。他方、正極活物質(A)の平均粒子径が大きすぎると、電池特性が低下する傾向にあることから、その平均粒子径は、例えば、25μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、18μm以下であることが更に好ましい。   In addition, about a positive electrode active material (A), it is preferable that the average particle diameter is 5 micrometers or more, for example, it is more preferable that it is 8 micrometers or more, and it is still more preferable that it is 11 micrometers or more. If the average particle size of the positive electrode active material (A) is too small, it may be difficult to make the positive electrode mixture layer have a high density. On the other hand, if the average particle size of the positive electrode active material (A) is too large, the battery characteristics tend to deteriorate. For example, the average particle size is preferably 25 μm or less, and preferably 20 μm or less. More preferably, it is 18 μm or less.

また、正極活物質(B)については、その平均粒子径が、例えば、10μm以下であることが好ましく、7μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることが更に好ましい。正極活物質(B)の平均粒子径が大きすぎると、正極合剤層において、粒子径の大きなリチウム含有遷移金属酸化物粒子同士の隙間に正極活物質(B)を充填し難くなくなるため、正極合剤層を高密度とするのが困難になる場合がある。他方、正極活物質(B)の平均粒子径が小さすぎると、小さい粒子間の空隙体積が大きくなるため、密度を高くし難くなる傾向にあることから、その平均粒子径は、例えば、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、4μm以上であることが更に好ましい。   Moreover, about the positive electrode active material (B), it is preferable that the average particle diameter is 10 micrometers or less, for example, it is more preferable that it is 7 micrometers or less, and it is still more preferable that it is 5 micrometers or less. If the average particle diameter of the positive electrode active material (B) is too large, it is difficult to fill the gap between the lithium-containing transition metal oxide particles having a large particle diameter in the positive electrode mixture layer. It may be difficult to increase the density of the mixture layer. On the other hand, if the average particle diameter of the positive electrode active material (B) is too small, the void volume between the small particles increases, and therefore the density tends to be difficult to increase. For example, the average particle diameter is 2 μm or more. Preferably, it is 3 μm or more, more preferably 4 μm or more.

また正極活物質には、上記正極活物質(A)と上記正極活物質(B)のみの場合のように、平均粒子径の異なる2種のリチウム含有遷移金属酸化物のみを用いる他、平均粒子径の異なる3種以上(例えば、3種、4種、5種など)のリチウム含有遷移金属酸化物を用いることもできる。平均粒子径の異なるリチウム含有遷移金属酸化物を3種以上用いる場合には、例えば、平均粒子径が、正極活物質(A)の平均粒子径と正極活物質(B)の平均粒子径の間にあるリチウム含有遷移金属酸化物を、正極活物質(A)および(B)と共に用いればよい。   As the positive electrode active material, only two kinds of lithium-containing transition metal oxides having different average particle diameters are used, as in the case of only the positive electrode active material (A) and the positive electrode active material (B). Three or more (for example, three, four, five, etc.) lithium-containing transition metal oxides having different diameters can also be used. When three or more lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes are used, for example, the average particle size is between the average particle size of the positive electrode active material (A) and the average particle size of the positive electrode active material (B). The lithium-containing transition metal oxide may be used together with the positive electrode active materials (A) and (B).

正極の有するリチウム含有遷移金属酸化物のうち、平均粒子径が最小の正極活物質(B)の含有量は、例えば、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましい。正極活物質(B)が上記の量で含有されていると、粒子径の大きなリチウム含有遷移金属酸化物粒子同士の隙間を埋め易く、正極合剤層の高密度化が容易となる。他方、正極の有するリチウム含有遷移金属酸化物中の正極活物質(B)の含有量が多すぎると、却って正極合剤層を高密度とするのが困難になるため、その含有量は、例えば、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。   Of the lithium-containing transition metal oxide of the positive electrode, the content of the positive electrode active material (B) having the smallest average particle size is, for example, preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. Preferably, it is 20 mass% or more. When the positive electrode active material (B) is contained in the above amount, the gaps between the lithium-containing transition metal oxide particles having a large particle diameter can be easily filled, and the density of the positive electrode mixture layer can be easily increased. On the other hand, if the content of the positive electrode active material (B) in the lithium-containing transition metal oxide of the positive electrode is too large, it becomes difficult to make the positive electrode mixture layer high in density. 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.

よって、例えば、正極の有するリチウム含有遷移金属酸化物が、上記の正極活物質(A)と正極活物質(B)の2種類である場合には、2種類の活物質中、平均粒子径のより大きな正極活物質(A)の含有量は、例えば、40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であって、95質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下であることが望ましい。   Therefore, for example, when the lithium-containing transition metal oxide possessed by the positive electrode is two types of the positive electrode active material (A) and the positive electrode active material (B), the average particle size of the two active materials is The content of the larger positive electrode active material (A) is, for example, 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and 95% by mass or less, preferably 90% by mass or less. More preferably, it is desirably 80% by mass or less.

上記のように、平均粒子径の異なる2種のリチウム含有遷移金属酸化物を用いる場合は、正極活物質(B)よりも含有割合を高くすることのできる正極活物質(A)を、上記一般式(3)あるいは(4)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物とするのが高容量化の点で望ましい。   As described above, when two types of lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes are used, the positive electrode active material (A) whose content ratio can be made higher than that of the positive electrode active material (B) The lithium-containing transition metal oxide represented by the formula (3) or (4) is desirable from the viewpoint of increasing the capacity.

なお、正極活物質(B)は、正極活物質(A)よりも平均粒子径が小さいことにより、正極活物質(A)に比べて電解液と反応しやすくなるおそれがあり、充電状態における安定性を向上させ電池の安全性などの信頼性を確保するためには、正極活物質(B)として、Mg、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素Mを含有する、例えば、下記一般式(5)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物を用いることが好ましい。 In addition, since the positive electrode active material (B) has a smaller average particle diameter than the positive electrode active material (A), there is a possibility that the positive electrode active material (B) may easily react with the electrolytic solution as compared with the positive electrode active material (A). In order to improve the reliability and ensure the reliability such as the safety of the battery, the positive electrode active material (B) is at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zr, Ge, Nb, Al and Sn containing metal elements M 5, for example, it is preferable to use a lithium-containing transition metal oxide represented by the following general formula (5).

Li (5) Li s M 4 t M 5 w O 2 (5)

ここで、上記一般式(5)中、Mは、Co、NiまたはMnのうちの少なくとも1種の遷移金属元素、Mは、Mg、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Mには、その総量中5モル%以下の範囲で、Li、Co、Ni、MnおよびM以外の元素が含まれていてもよく、0.97≦s<1.02、0.8≦t<1.02および0.002≦w≦0.05である。なお、wについては、0.004以上がより好ましく、0.006以上が更に好ましく、また、0.02未満がより好ましく、0.01未満が更に好ましい。これは、Mの含有量が大きくなると、電池の充放電サイクル特性や安全性の向上効果がより大きくなり、一方、電池の電気特性の点からは、Mの含有量はできるだけ少ない方が望ましいからである。 Here, in the general formula (5), M 4 is at least one transition metal element of Co, Ni, or Mn, and M 5 is made of Mg, Ti, Zr, Ge, Nb, Al, and Sn. It is at least one metal element selected from the group, and M 3 may contain elements other than Li, Co, Ni, Mn, and M 4 in the total amount of 5 mol% or less 0.97 ≦ s <1.02, 0.8 ≦ t <1.02 and 0.002 ≦ w ≦ 0.05. Note that w is more preferably 0.004 or more, further preferably 0.006 or more, more preferably less than 0.02, and still more preferably less than 0.01. This is because, as the content of M 5 increases, the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics and safety of the battery becomes larger. On the other hand, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery, the content of M 5 should be as low as possible. This is desirable.

前記一般式(4)のMにおいて選択される元素と、前記一般式(5)のMにおいて選択される元素とは、異なっていてもよいが、電池の安全性向上がより効果的であることから、少なくともMgを含有することが好ましく、MとMに共通して含有されていることが好ましい。 The element selected in M 3 of the general formula (4) and the element selected in M 5 of the general formula (5) may be different, but the improvement in battery safety is more effective. For this reason, it is preferable to contain at least Mg, and it is preferable that M 3 and M 5 are contained in common.

また、リチウム含有遷移金属酸化物におけるCo比率が高いほど、正極合剤層の密度を高め得ることから、例えば、上記一般式(3)および(4)におけるM中のCo比率や、上記一般式(5)におけるM中のCo比率は、10モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、65モル%以上が更に好ましい。 Further, since the density of the positive electrode mixture layer can be increased as the Co ratio in the lithium-containing transition metal oxide is higher, for example, the Co ratio in M 1 in the general formulas (3) and (4), The Co ratio in M 4 in the formula (5) is preferably 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, and still more preferably 65 mol% or more.

上記一般式(3)および(4)におけるx、および上記一般式(5)におけるsは、電池の充放電によって変化する値であるが、電池製造時には、0.97以上1.02未満であることが好ましい。xおよびsは、より好ましくは0.98以上、更に好ましくは0.99以上であって、より好ましくは1.01以下、更に好ましくは1.00以下である。   X in the general formulas (3) and (4) and s in the general formula (5) are values that change depending on the charge / discharge of the battery, but are 0.97 or more and less than 1.02 when the battery is manufactured. It is preferable. x and s are more preferably 0.98 or more, further preferably 0.99 or more, more preferably 1.01 or less, and further preferably 1.00 or less.

なお、正極活物質(B)においては、Mgを含有することによる効果をより有効に発揮させる観点から、その含有量は、例えば、一般式(5)におけるMに対して、0.1モル%以上であることが好ましく、0.15モル%以上であることがより好ましく、0.2モル%以上であることが更に好ましい。 In the positive electrode active material (B), from the viewpoint of more effectively exerting the effect of containing Mg, the content thereof is, for example, 0.1 mol with respect to M 4 in the general formula (5). % Or more, preferably 0.15 mol% or more, more preferably 0.2 mol% or more.

また、正極活物質(B)が、Ti、Zr、GeまたはNbを含有する場合には、これらを含有させることによる上記効果をより有効に発揮させる観点から、その合計量が、Mに対して、0.05モル%以上であることが好ましく、0.08モル%以上であることがより好ましく、0.1モル%以上であることが更に好ましい。更に、正極活物質(B)が、AlまたはSnを含有する場合には、これらを含有させることによる上記効果をより有効に発揮させる観点から、その合計量が、Mに対して、0.1モル%以上であることが好ましく、0.15モル%以上であることがより好ましく、0.2モル%以上であることが更に好ましい。 Further, when the positive electrode active material (B) contains Ti, Zr, Ge, or Nb, the total amount is based on M 4 from the viewpoint of more effectively exerting the above-described effect by containing these. It is preferably 0.05 mol% or more, more preferably 0.08 mol% or more, and further preferably 0.1 mol% or more. Furthermore, in the case where the positive electrode active material (B) contains Al or Sn, the total amount thereof is less than 0. 4 with respect to M 4 from the viewpoint of more effectively exerting the above-described effects by containing these. It is preferably 1 mol% or more, more preferably 0.15 mol% or more, and further preferably 0.2 mol% or more.

しかし、正極活物質(B)において、Mgの含有量が多すぎると、電池の負荷特性が低下する傾向にあることから、その含有量は、例えば、Mに対して、2モル%未満であることが好ましく、1モル%未満であることがより好ましく、0.5モル%未満であることが更に好ましく、0.3モル%未満であることが特に好ましい。 However, in the positive electrode active material (B), the content of Mg is too large, since the load characteristics of the battery tends to decrease, and the content thereof, for example, with respect to M 4, at less than 2 mol% Preferably, it is less than 1 mol%, more preferably less than 0.5 mol%, particularly preferably less than 0.3 mol%.

また、正極活物質(B)において、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素の含有量が多すぎると、電池の容量向上効果が小さくなることがある。そのため、正極活物質(B)が、Ti、Zr、GeまたはNbを含有する場合には、その合計量が、Mに対して、0.5モル%未満であることが好ましく、0.25モル%未満であることがより好ましく、0.15モル%未満であることが更に好ましい。また、正極活物質(B)が、AlまたはSnを含有する場合には、その合計量が、Mに対して、1モル%未満であることが好ましく、0.5モル%未満であることがより好ましく、0.3モル%未満であることが更に好ましい。 In addition, if the content of at least one metal element selected from the group consisting of Ti, Zr, Ge, Nb, Al, and Sn is too large in the positive electrode active material (B), the battery capacity improvement effect is reduced. Sometimes. Therefore, when the positive electrode active material (B) contains Ti, Zr, Ge, or Nb, the total amount is preferably less than 0.5 mol% with respect to M 4 , and 0.25 More preferably, it is less than mol%, and still more preferably less than 0.15 mol%. It positive electrode active material (B) is, when containing Al or Sn is the total amount thereof, with respect to M 4, it is preferably less than 1 mol%, less than 0.5 mol% Is more preferable, and it is still more preferable that it is less than 0.3 mol%.

一方、正極活物質(A)においては、Mgを含有することによる効果をより有効に発揮させる観点から、その含有量は、例えば、一般式(3)および(4)におけるMに対して、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.07モル%以上であることが更に好ましい。 On the other hand, in the positive electrode active material (A), from the viewpoint of more effectively exerting the effect of containing Mg, the content thereof is, for example, relative to M 1 in the general formulas (3) and (4), The amount is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.05 mol% or more, and further preferably 0.07 mol% or more.

また、正極活物質(A)が、Ti、Zr、GeまたはNbを含有する場合には、これらを含有させることによる上記効果をより有効に発揮させる観点から、その合計量が、Mに対して、0.005モル%以上であることが好ましく、0.008モル%以上であることがより好ましく、0.01モル%以上であることが更に好ましい。更に、正極活物質(A)が、AlまたはSnを含有する場合には、これらを含有させることによる上記効果をより有効に発揮させる観点から、その合計量が、Mに対して、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.07モル%以上であることが更に好ましい。 Further, when the positive electrode active material (A) contains Ti, Zr, Ge, or Nb, the total amount is based on M 1 from the viewpoint of more effectively exerting the above-described effect by containing these. Thus, it is preferably 0.005 mol% or more, more preferably 0.008 mol% or more, and still more preferably 0.01 mol% or more. Furthermore, when the positive electrode active material (A) contains Al or Sn, the total amount thereof is set to 0. 1 with respect to M 1 from the viewpoint of more effectively exerting the above-described effects by containing them. It is preferably at least 01 mol%, more preferably at least 0.05 mol%, and even more preferably at least 0.07 mol%.

しかし、正極活物質(A)においても、Mgの含有量が多すぎると電池の負荷特性が低下する傾向にあることから、その含有量は、例えば、Mに対して、0.5モル%未満であることが好ましく、0.2モル%未満であることがより好ましく、0.1モル%未満であることが更に好ましい。 However, even in the positive electrode active material (A), if the content of Mg is too large, the load characteristics of the battery tend to be reduced. Therefore, the content is, for example, 0.5 mol% with respect to M 1 . It is preferably less than 0.2 mol%, more preferably less than 0.2 mol%, and even more preferably less than 0.1 mol%.

また、正極活物質(A)においても、Ti、Zr、Ge、Nb、AlおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素の含有量が多すぎると、電池の容量向上効果が小さくなることがある。そのため、正極活物質(A)が、Ti、Zr、GeまたはNbを含有する場合には、その合計量が、Mに対して、0.3モル%未満であることが好ましく、0.1モル%未満であることがより好ましく、0.05モル%未満であることが更に好ましい。また、正極活物質(A)が、AlまたはSnを含有する場合には、その合計量が、Mに対して、0.5モル%未満であることが好ましく、0.2モル%未満であることがより好ましく、0.1モル%未満であることが更に好ましい。 Also, in the positive electrode active material (A), if the content of at least one metal element selected from the group consisting of Ti, Zr, Ge, Nb, Al and Sn is too large, the battery capacity improvement effect is small. May be. Therefore, the positive electrode active material (A) is, in the case of containing Ti, Zr, Ge or Nb, the total amount of preferably against M 1, it is less than 0.3 mol%, 0.1 It is more preferably less than mol%, and still more preferably less than 0.05 mol%. Also, the positive electrode active material (A) is, when containing Al or Sn is the total amount thereof, with respect to M 1, preferably less than 0.5 mol%, less than 0.2 mol% More preferably, it is less than 0.1 mol%.

正極活物質(A)、正極活物質(B)およびその他のリチウム含有遷移金属酸化物において、金属元素MおよびMの含有の仕方は特に制限は無く、例えば、その粒子上に存在していればよく、活物質内に均一に固溶して存在していても、活物質の内部に濃度分布を持って偏在していても、表面に化合物として層を形成していてもよいが、均一に固溶していることが好ましい。 In the positive electrode active material (A), the positive electrode active material (B), and other lithium-containing transition metal oxides, there are no particular restrictions on the way in which the metal elements M 3 and M 5 are contained, for example, they exist on the particles. Even if it is present as a solid solution in the active material, it may be unevenly distributed with a concentration distribution inside the active material, or a layer may be formed as a compound on the surface. It is preferable that they are uniformly dissolved.

なお、安定化元素であるMやMは、リチウム含有遷移金属酸化物の安定性向上には寄与するものの、その含有量が多すぎると、Liイオンを吸蔵放出する作用を損なうため、電池特性を低下させることがある。 Although the stabilizing elements M 3 and M 5 contribute to improving the stability of the lithium-containing transition metal oxide, if the content is too large, the effect of occluding and releasing Li ions is impaired. The characteristics may be deteriorated.

正極活物質(B)は、粒子径が小さく、安定性が低くなりやすいために、安定化元素であるMの含有量がある程度高いことが好ましく、一方、粒径が小さく表面積が大きいために活性が高く、Mの含有によっても、Liイオンの吸蔵放出作用に対する影響が小さい。 Since the positive electrode active material (B) has a small particle size and tends to be low in stability, it is preferable that the content of the stabilizing element M 5 is high to some extent, while the particle size is small and the surface area is large. The activity is high, and the influence on the occlusion and release action of Li ions is small even when M 5 is contained.

これに対し、正極活物質(B)に比べて粒径の大きな正極活物質(A)は、正極活物質(B)に比べると安定性が高いために、正極活物質(B)ほどMの含有の必要がない一方で、正極活物質(B)に比べて表面積が小さく活性が低いため、Mの含有によってLiイオンの吸蔵放出作用が損なわれ易い。 On the other hand, since the positive electrode active material (A) having a larger particle size than the positive electrode active material (B) is more stable than the positive electrode active material (B), the positive electrode active material (B) has a greater M 3. On the other hand, since the surface area is smaller and the activity is lower than that of the positive electrode active material (B), the action of occluding and releasing Li ions is easily impaired by the inclusion of M 3 .

そのため、正極活物質(A)における金属元素Mの含有量は、正極活物質(B)における金属元素Mの含有量よりも少なくすることが好ましい。 Therefore, the content of the metal element M 3 in the positive electrode active material (A) is preferably smaller than the content of the metal element M 5 in the positive electrode active material (B).

すなわち、上記一般式(4)におけるvと、上記一般式(5)におけるwとは、v<wの関係を満足することが好ましい。wは、vの1.5倍以上であることがより好ましく、2倍以上であることが更に好ましく、3倍以上であることが特に好ましい。他方、vに対してwが大きすぎると、電池の負荷特性が低下する傾向にあるので、wは、vの5倍未満であることがより好ましく、4倍未満であることが更に好ましく、3.5倍未満であることが特に好ましい。   That is, it is preferable that v in the general formula (4) and w in the general formula (5) satisfy the relationship of v <w. w is more preferably 1.5 times or more of v, more preferably 2 times or more, and particularly preferably 3 times or more. On the other hand, if w is too large with respect to v, the load characteristics of the battery tend to be lowered. Therefore, w is more preferably less than 5 times v, more preferably less than 4 times. It is particularly preferable that the ratio is less than 5 times.

また、平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物を用いる場合、平均粒子径の異なるもの同士が同じ組成を有していてもよく、平均粒子径の異なるもの毎に、異なる組成を有するものであってもよい。例えば、リチウム含有遷移金属酸化物が、最小の平均粒子径を有する正極活物質(B)と最大の平均粒子径を有する正極活物質(A)である場合、正極活物質(A)がLiCo0.998Mg0.0008Ti0.0004Al0.0008で、正極活物質(B)がLiCo0.334Ni0.33Mn0.33Mg0.0024Ti0.0012Al0.0024、というような組み合わせであっても構わない。 In addition, when two or more types of lithium-containing transition metal oxides having different average particle sizes are used, those having different average particle sizes may have the same composition, and compositions having different average particle sizes have different compositions. It may have. For example, when the lithium-containing transition metal oxide is a positive electrode active material (B) having a minimum average particle size and a positive electrode active material (A) having a maximum average particle size, the positive electrode active material (A) is LiCo 0. .998 Mg 0.0008 Ti 0.0004 Al 0.0008 O 2 and the positive electrode active material (B) is LiCo 0.334 Ni 0.33 Mn 0.33 Mg 0.0024 Ti 0.0012 Al 0.0024 O 2 may be combined.

上記正極活物質(リチウム含有遷移金属酸化物)は、特定の合成工程と特定の電池の製造工程を経て形成される。例えば、遷移金属元素MとしてCoを含有するリチウム含有遷移金属酸化物で、異種の粒径のものを得るためには、一般的には、Coの酸性水溶液にNaOHなどのアルカリを滴下しCo(OH)として沈殿させる。均一な沈殿を得るために異種元素との共沈化合物とした後、焼成しCoを作製することもできる。沈殿を作製する時間をコントロールすることで沈殿の粒径制御が可能であり、焼成後のCoの粒径もこのときの沈殿物の粒径が支配要因である。 The positive electrode active material (lithium-containing transition metal oxide) is formed through a specific synthesis process and a specific battery manufacturing process. For example, in order to obtain a lithium-containing transition metal oxide containing Co as the transition metal element M 1 and having different particle diameters, an alkali such as NaOH is generally added dropwise to an acidic aqueous solution of Co. Precipitate as (OH) 2 . In order to obtain a uniform precipitate, a coprecipitated compound with a different element can be used, followed by firing to produce Co 3 O 4 . The particle size of the precipitate can be controlled by controlling the time for producing the precipitate, and the particle size of the precipitate at this time is the dominant factor in the particle size of Co 3 O 4 after firing.

正極活物質の合成にあたっては、特定の混合条件と焼成温度、焼成雰囲気、焼成時間、出発原料と特定の電池製造条件の選択が必要である。正極活物質の合成の混合条件は、例えば、エタノールまたは水を原料粉末に加えて、遊星ボールミルで0.5時間以上混合することが好ましく、エタノールと水を50:50の容積比で、遊星ボールミルで20時間以上混合することが、より好ましい。この混合工程により、原料粉末は充分に粉砕、混合され、均一な分散液を調製することができる。これをスプレードライヤーなどにより均一性を保ったまま乾燥させる。好ましい焼成温度は750〜1050℃であり、より好ましい焼成温度は950〜1030℃である。また、好ましい焼成雰囲気は空気中である。好ましい焼成時間は10〜60時間であり、より好ましい焼成時間は20〜40時間である。   In synthesizing the positive electrode active material, it is necessary to select specific mixing conditions, baking temperature, baking atmosphere, baking time, starting material, and specific battery manufacturing conditions. As for the mixing conditions for the synthesis of the positive electrode active material, for example, ethanol or water is preferably added to the raw material powder and mixed for 0.5 hour or more in a planetary ball mill, and ethanol and water are mixed at a volume ratio of 50:50 and the planetary ball mill is mixed. It is more preferable to mix for at least 20 hours. By this mixing step, the raw material powder can be sufficiently pulverized and mixed to prepare a uniform dispersion. This is dried with a spray dryer or the like while maintaining uniformity. A preferable baking temperature is 750 to 1050 ° C, and a more preferable baking temperature is 950 to 1030 ° C. A preferable firing atmosphere is in the air. A preferable baking time is 10 to 60 hours, and a more preferable baking time is 20 to 40 hours.

上記正極活物質に関して、Li源としてはLiCOが好ましく、Mg、Ti、Ge、Zr、Nb、Al、Snなどの異種金属源としてはそれらの金属の硝酸塩、水酸化物または1μm以下の粒径の酸化物が好ましく、水酸化物の共沈体を用いると異種元素は活物質に均一に分布しやすくなるので、より好ましい。 Regarding the above positive electrode active material, Li 2 CO 3 is preferable as the Li source, and different metal sources such as Mg, Ti, Ge, Zr, Nb, Al, and Sn are nitrates, hydroxides, or 1 μm or less of those metals. An oxide having a particle size is preferable, and using a hydroxide coprecipitate is more preferable because different elements are easily distributed uniformly in the active material.

正極合剤層における正極活物質中の金属元素量は、誘導結合プラズマ(ICP)分析により、各元素量を測定することで求められる。また、Li量については、別途原子吸光などを用いて測定することができる。なお、通常、電極(正極)の状態では、粒子径の異なる正極活物質について、大粒径の活物質粒子と小粒径の活物質粒子とを、それぞれ分離して元素量を測定することは難しい。そのため、混合量が既知の活物質混合物を標準にして、EPMA(電子線微小部解析装置)などで小粒径の粒子および大粒径の粒子中の元素の含有量や含有量比の比較を行っても良い。また、電極(正極)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などで処理し、活物質粒子を電極からはがして粒子を沈殿させてから、洗浄、乾燥後、得られた粒子の粒度分布を測定したり、粒度分布のピーク分離を行い、2種以上の粒度を有していると判定した場合には、大粒径の粒子と小粒径の粒子とに分級し、それぞれの粒子群の点か元素量をICPで測定しても良い。   The amount of metal element in the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is determined by measuring the amount of each element by inductively coupled plasma (ICP) analysis. Further, the amount of Li can be separately measured using atomic absorption or the like. Normally, in the state of the electrode (positive electrode), for the positive electrode active materials having different particle diameters, it is possible to separate the large active material particles and the small active material particles from each other and measure the element amount. difficult. Therefore, using an active material mixture with a known mixing amount as a standard, EPMA (electron beam microanalysis device) etc. is used to compare the content and content ratio of elements in small and large particles. You can go. Further, the electrode (positive electrode) is treated with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or the like, the active material particles are peeled off from the electrode to precipitate the particles, and after washing and drying, the particle size distribution of the obtained particles is determined. When measuring or performing peak separation of particle size distribution and determining that it has two or more particle sizes, the particles are classified into large particles and small particles. The point or element amount may be measured by ICP.

なお、本明細書における正極活物質中の金属元素量を測定するためのICP分析では、活物質を約5g精秤して200mlビーカーに入れ、王水100mlを加え、液量が約20〜25mlになるまで加熱濃縮し、冷却した後、アドバンテック株式会社製の定量濾紙「No.5B」で固形物を分離し、濾液および洗液を100mlメスフラスコに入れて定容希釈した後、日本ジャーレル・アッシュ社製のシーケンシャル型ICP分析装置「IPIS1000」を用いて測定する方法を採用している。   In the ICP analysis for measuring the amount of metal element in the positive electrode active material in this specification, about 5 g of the active material is precisely weighed and put into a 200 ml beaker, 100 ml of aqua regia is added, and the liquid volume is about 20 to 25 ml. After heating and concentrating until cooled, the solids were separated with a quantitative filter paper “No. 5B” manufactured by Advantech Co., Ltd., and the filtrate and washings were placed in a 100 ml volumetric flask and diluted to a constant volume. A method of measurement using a sequential type ICP analyzer “IPIS1000” manufactured by Ash Corporation is adopted.

正極は、例えば以下の方法で作製される。まず、正極活物質であるリチウム含有遷移金属酸化物に、必要に応じて、導電助剤(例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックなど)を添加し、更にバインダー(例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなど)を添加して正極合剤を調製する。この正極合剤を、溶剤を用いてペースト状にし(なお、バインダーは予め溶剤に溶解させておいてから正極活物質などと混合してもよい)、正極合剤含有ペーストを調製する。得られた正極合剤含有ペーストをアルミニウム箔などからなる正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、必要に応じて圧延する工程を経ることによって正極とする。なお、正極活物質に、平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物[例えば、正極活物質(A)と正極活物質(B)]を用いる場合には、これらのリチウム含有遷移金属酸化物を所定の質量比で混合し、この混合物に上記の導電助剤やバインダーを添加して調製した正極合剤を、その後の工程に供すればよい。ただし、正極の作製方法は、上記例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。   The positive electrode is produced, for example, by the following method. First, if necessary, a conductive additive (eg, graphite, carbon black, acetylene black, etc.) is added to the lithium-containing transition metal oxide that is the positive electrode active material, and further a binder (eg, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.). A positive electrode mixture is prepared by adding fluoroethylene or the like). This positive electrode mixture is made into a paste using a solvent (the binder may be dissolved in a solvent in advance and then mixed with the positive electrode active material) to prepare a positive electrode mixture-containing paste. The obtained positive electrode mixture-containing paste is applied to a positive electrode current collector made of aluminum foil or the like, dried to form a positive electrode mixture layer, and rolled as necessary to obtain a positive electrode. When two or more kinds of lithium-containing transition metal oxides having different average particle diameters [for example, positive electrode active material (A) and positive electrode active material (B)] are used as the positive electrode active material, these lithium-containing transitions are used. What is necessary is just to use for the subsequent process the positive electrode mixture prepared by mixing a metal oxide at a predetermined mass ratio and adding the conductive assistant and binder to the mixture. However, the method for manufacturing the positive electrode is not limited to the above-described examples, and other methods may be used.

正極合剤層の厚みは、例えば、30〜200μmであることが好ましい。また、正極に用いる集電体の厚みは、例えば、8〜20μmであることが好ましい。   The thickness of the positive electrode mixture layer is preferably, for example, 30 to 200 μm. Moreover, it is preferable that the thickness of the electrical power collector used for a positive electrode is 8-20 micrometers, for example.

そして、正極合剤層においては、活物質であるリチウム含有遷移金属酸化物の含有量は、96質量%以上、より好ましくは97質量%以上、更に好ましくは97.5質量%以上であって、99質量%以下、より好ましくは98質量%以下であることが望ましい。また、正極合剤層中のバインダーの含有量は、例えば、1質量%以上、より好ましくは1.3質量%以上、更に好ましくは1.5質量%以上であって、4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下であることが望ましい。そして、正極合剤層中の導電助剤の含有量は、例えば、1質量%以上、より好ましくは1.1質量%以上、更に好ましくは1.2質量%以上であって、3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下であることが望ましい。   In the positive electrode mixture layer, the content of the lithium-containing transition metal oxide as the active material is 96% by mass or more, more preferably 97% by mass or more, and further preferably 97.5% by mass or more, It is desirable that it is 99 mass% or less, More preferably, it is 98 mass% or less. Further, the content of the binder in the positive electrode mixture layer is, for example, 1% by mass or more, more preferably 1.3% by mass or more, still more preferably 1.5% by mass or more, and 4% by mass or less. Preferably it is 3 mass% or less, More preferably, it is 2 mass% or less. And content of the conductive support agent in a positive mix layer is 1 mass% or more, for example, More preferably, it is 1.1 mass% or more, More preferably, it is 1.2 mass% or more, Comprising: 3 mass% or less More preferably, it is 2% by mass or less, and further preferably 1.5% by mass or less.

これは、正極合剤層中の活物質の割合が少ないと高容量化を達成し難く、正極合剤層の密度も高くし難いからであり、一方で多すぎると、抵抗が高くなったり、正極の形成性が損なわれる場合があるからである。また、正極合剤層中のバインダーの含有量が多すぎると高容量化が困難となり、少なすぎると集電体との密着性が低下し、電極の粉落ちなどの可能性が出てくるので上記の好適組成とすることが望ましい。更に、正極合剤層中の導電助剤の含有量は、多すぎると正極合剤層の密度を十分に高くし難く、高容量化が困難となることがあり、少なすぎると導電がうまく取れずに電池の充放電サイクル特性や負荷特性の低下につながるからである。   This is because if the proportion of the active material in the positive electrode mixture layer is small, it is difficult to achieve high capacity, and the density of the positive electrode mixture layer is also difficult to increase. This is because the formability of the positive electrode may be impaired. Also, if the content of the binder in the positive electrode mixture layer is too large, it will be difficult to increase the capacity, and if it is too small, the adhesiveness with the current collector will be reduced, and the possibility of electrode dusting will occur. It is desirable to have the above preferred composition. Furthermore, if the content of the conductive additive in the positive electrode mixture layer is too large, it is difficult to sufficiently increase the density of the positive electrode mixture layer, and it may be difficult to increase the capacity. This is because it leads to deterioration of charge / discharge cycle characteristics and load characteristics of the battery.

本発明の非水二次電池は、例えば、正極合剤層を有する正極と負極とが、セパレータを介して重ねられた積層構造の電極体や、これを更に渦巻状に巻回した巻回構造の電極体などを、非水電解質と共に外装体内に封入した構成を有するものである。   The non-aqueous secondary battery of the present invention includes, for example, an electrode body having a laminated structure in which a positive electrode and a negative electrode having a positive electrode mixture layer are stacked with a separator interposed therebetween, and a winding structure in which this is further wound in a spiral shape The electrode body and the like are sealed together with the non-aqueous electrolyte in the exterior body.

本発明の非水二次電池において、非水電解質としては、例えば、電気特性や取り扱い易さから、有機溶媒などの非水系溶媒にリチウム塩などの電解質塩を溶解させた非水溶媒系の電解液が好ましく用いられるが、ポリマー電解質、ゲル電解質であっても問題なく用いることができる。   In the non-aqueous secondary battery of the present invention, as the non-aqueous electrolyte, for example, non-aqueous solvent-based electrolysis in which an electrolyte salt such as a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent such as an organic solvent from the viewpoint of electrical characteristics and ease of handling. A liquid is preferably used, but even a polymer electrolyte or gel electrolyte can be used without any problem.

本発明の非水二次電池では、下記一般式(1)で表されるスルホン酸無水物および下記一般式(2)で表されるスルホン酸エステル誘導体より選ばれる少なくとも1種の化合物と、ジニトリル化合物とを含有する非水電解液(非水電解質)を用いる。   In the nonaqueous secondary battery of the present invention, at least one compound selected from a sulfonic acid anhydride represented by the following general formula (1) and a sulfonic acid ester derivative represented by the following general formula (2), and a dinitrile A nonaqueous electrolytic solution (nonaqueous electrolyte) containing the compound is used.

Figure 0005290819
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〔上記一般式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜10の有機残基を表す。また、上記一般式(2)中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜10の有機残基を表す。〕 [In the general formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an organic residue having 1 to 10 carbon atoms. Further, in the above general formula (2), R 3 and R 4 each independently represents an organic residue having 1 to 10 carbon atoms. ]

上記の添加剤は、電池の充電中(特に初期充電中)に正極活物質の表面に表面保護皮膜を形成する機能を有しており、かかる表面保護皮膜によって、正極と非水電解質との反応が抑制されるため、かかる反応による電池の温度上昇を抑えることができ、安全性に優れたものとなる。   The above additive has a function of forming a surface protective film on the surface of the positive electrode active material during charging of the battery (particularly during initial charging), and the reaction between the positive electrode and the nonaqueous electrolyte is caused by the surface protective film. Therefore, the temperature rise of the battery due to such a reaction can be suppressed, and the safety is excellent.

上記スルホン酸無水物を表す上記一般式(1)におけるRおよびR、並びに上記スルホン酸エステル誘導体を表す上記一般式(2)におけるRおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1以上10以下の有機残基である。R、R、RおよびRは、好ましくは、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数が1以上10以下のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基などが例示できる。また、R、R、RおよびRは、炭素数が1以上10以下の芳香族基であってもよい。R、R、RおよびRの炭素数は、2以上であることが好ましく、また、6以下であることが好ましい。なお、Rは、より好ましくは、炭素数が1以上6以下のアルキル基またはベンジル基である。R、R、RおよびRの炭素数が10を超えるスルホン酸無水物やスルホン酸エステル誘導体では、非水電解液溶媒への溶解性が低下するため、その効果が発現しにくい。 R 1 and R 2 in the above general formula (1) representing the sulfonic acid anhydride, and R 3 and R 4 in the general formula (2) representing the sulfonic acid ester derivative each independently have 1 carbon atom. More than 10 organic residues. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms, specifically, , Methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group and the like. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be an aromatic group having 1 to 10 carbon atoms. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 preferably have 2 or more carbon atoms, and preferably 6 or less carbon atoms. R 4 is more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a benzyl group. In sulfonic acid anhydrides and sulfonic acid ester derivatives in which R 1 , R 2 , R 3, and R 4 have more than 10 carbon atoms, the solubility in a non-aqueous electrolyte solvent is reduced, so that the effect is hardly exhibited.

上記スルホン酸無水物は、対称無水物、異なる2種類の酸から誘導される非対称な無水物(混合無水物ともいう)、酸残基として部分エステルを含む酸無水物エステル−酸無水物のいずれかである。その具体例としては、エタンメタンスルホン酸無水物、プロパンスルホン酸無水物、ブタンスルホン酸無水物、ペンタンスルホン酸無水物、ヘキサンスルホン酸無水物、ヘプタンスルホン酸無水物、ブタンエタンスルホン酸無水物、ブタンヘキサンスルホン酸無水物、ベンゼンスルホン酸無水物などが挙げられる。これらのスルホン酸無水物は、それぞれ1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、プロパンスルホン酸無水物、ブタンスルホン酸無水物、ブタンペンタンスルホン酸無水物、ペンタンスルホン酸無水物、ヘキサンスルホン酸無水物が特に好ましい。   The sulfonic acid anhydride may be a symmetric anhydride, an asymmetric anhydride derived from two different acids (also referred to as a mixed anhydride), or an acid anhydride ester-anhydride containing a partial ester as an acid residue. It is. Specific examples thereof include ethanemethanesulfonic anhydride, propanesulfonic anhydride, butanesulfonic anhydride, pentanesulfonic anhydride, hexanesulfonic anhydride, heptanesulfonic anhydride, butaneethanesulfonic anhydride, Examples include butanehexanesulfonic acid anhydride and benzenesulfonic acid anhydride. These sulfonic acid anhydrides may be used alone or in combination of two or more. Of these, propanesulfonic anhydride, butanesulfonic anhydride, butanepentanesulfonic anhydride, pentanesulfonic anhydride, and hexanesulfonic anhydride are particularly preferable.

また、上記スルホン酸エステル誘導体の具体例としては、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸プロピル、メタンスルホン酸イソブチル、エタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸ペンタニル、メタンスルホン酸ヘキシル、エタンスルホン酸エチル、エタンスルホン酸プロピル、エタンスルホン酸イソブチル、プロパンスルホン酸エチル、プロパンスルホン酸プロピル、プロパンスルホン酸ブチル、ブタンスルホン酸メチル、ブタンスルホン酸エチル、ブタンスルホン酸プロピル、ペンタンスルホン酸メチル、ペンタンスルホン酸エチル、ヘキサンスルホン酸エチル、ヘキサンスルホン酸メチル、ヘキサンスルホン酸プロピル、ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、ベンゼンスルホン酸プロピル、メタンスルホン酸フェニル、エタンスルホン酸フェニル、プロパンスルホン酸フェニル、メタンスルホン酸ベンジル、エタンスルホン酸ベンジル、プロパンスルホン酸ベンジルなどの(鎖状の)アルキルスルホン酸エステル;ベンジルスルホン酸メチル、ベンジルスルホン酸エチル、ベンジルスルホン酸プロピルなどの鎖状の芳香族スルホン酸エステル;上記の各スルホン酸エステルのフッ素化物;などを挙げることができる。これらのスルホン酸エステル誘導体は、それぞれ1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、プロパンスルホン酸エチル、ブタンスルホン酸メチル、ブタンスルホン酸エチル、ペンタンスルホン酸メチル、ペンタンスルホン酸エチルなどが特に好ましい。なお、上記スルホン酸無水物の1種以上と、上記スルホン酸エステル誘導体の1種以上を併用することもできる。   Specific examples of the sulfonate derivative include methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, propyl methanesulfonate, isobutyl methanesulfonate, methyl ethanesulfonate, pentanyl methanesulfonate, hexyl methanesulfonate, and ethanesulfone. Ethyl acetate, propyl ethanesulfonate, isobutyl ethanesulfonate, ethyl propanesulfonate, propyl propanesulfonate, butyl propanesulfonate, methyl butanesulfonate, ethyl butanesulfonate, propyl butanesulfonate, methyl pentanesulfonate, pentanesulfone Ethyl acetate, ethyl hexanesulfonate, methyl hexanesulfonate, propyl hexanesulfonate, methyl benzenesulfonate, ethyl benzenesulfonate, benzenesulfonic acid (Chain) alkyl sulfonates such as propyl, phenyl methanesulfonate, phenyl ethanesulfonate, phenyl propanesulfonate, benzyl methanesulfonate, benzyl ethanesulfonate, benzyl propanesulfonate; methyl benzylsulfonate, benzylsulfone Examples thereof include chain aromatic sulfonates such as ethyl acrylate and propyl benzyl sulfonate; fluorinated products of the respective sulfonates described above. These sulfonic acid ester derivatives may be used alone or in combination of two or more. Of these, ethyl propanesulfonate, methyl butanesulfonate, ethyl butanesulfonate, methyl pentanesulfonate, and ethyl pentanesulfonate are particularly preferable. One or more of the sulfonic acid anhydrides and one or more of the sulfonic acid ester derivatives can be used in combination.

本発明の電池の製造に用いる非水電解液全量中における上記スルホン酸無水物の含有量は、例えば、0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であって、2質量%以下、より好ましくは1質量%以下であることが望ましい。また、本発明の電池の製造に用いる非水電解液全量中における上記スルホン酸エステル誘導体の含有量は、例えば、0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であって、5質量%以下、より好ましくは3質量%以下であることが望ましい。非水電解液中における上記スルホン酸無水物や上記スルホン酸エステル誘導体の含有量が少なすぎると、これらを用いることによる効果(安全性向上効果、充放電サイクル特性の低下や高温貯蔵特性の低下を抑制する効果)が小さくなることがあり、多すぎると、正負極との反応によって形成される皮膜が厚くなって抵抗を高めてしまうため、高性能の電池を構成し難くなる。   The content of the sulfonic acid anhydride in the total amount of the non-aqueous electrolyte used for producing the battery of the present invention is, for example, 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and 2% by mass. Hereinafter, it is desirable that the content is 1% by mass or less. In addition, the content of the sulfonic acid ester derivative in the total amount of the non-aqueous electrolyte used for manufacturing the battery of the present invention is, for example, 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, It is desirable that the content is not more than mass%, more preferably not more than 3 mass%. If the content of the sulfonic acid anhydride or the sulfonic acid ester derivative in the non-aqueous electrolyte is too small, the effects of using these (the safety improvement effect, the charge / discharge cycle characteristics and the high temperature storage characteristics If the amount is too large, the film formed by the reaction with the positive and negative electrodes becomes thick and the resistance is increased, making it difficult to construct a high-performance battery.

また、前記ジニトリル化合物としては、例えば、一般式NC−R−CN(ただし、Rは炭素数1〜10の直鎖または分岐の炭化水素鎖)で表される化合物が好ましい。また、上記一般式におけるRは、炭素数1〜10の直鎖状のアルキレン鎖または分岐を有するアルキレン鎖であることが更に好ましい。   Moreover, as said dinitrile compound, the compound represented by general formula NC-R-CN (however, R is a C1-C10 linear or branched hydrocarbon chain) is preferable, for example. R in the above general formula is more preferably a linear alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms or a branched alkylene chain.

上記一般式で表されるジニトリル化合物の具体例としては、例えば、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、1,4−ジシアノヘプタン、1,5−ジシアノペンタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,7−ジシアノヘプタン、2,6−ジシアノヘプタン、1,8−ジシアノオクタン、2,7−ジシアノオクタン、1,9−ジシアノノナン、2,8−ジシアノノナン、1,10−ジシアノデカン、1,6−ジシアノデカン、2,4−ジメチルグルタロニトリルなどが挙げられる。   Specific examples of the dinitrile compound represented by the above general formula include, for example, malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 1,4-dicyanoheptane, 1,5-dicyanopentane, 1,6-dicyanohexane, 1,7-dicyanoheptane, 2,6-dicyanoheptane, 1,8-dicyanooctane, 2,7-dicyanooctane, 1,9-dicyanononane, 2,8-dicyanononane, 1,10-dicyanodecane, 1,6 -Dicyanodecane, 2,4-dimethylglutaronitrile, etc. are mentioned.

上記化合物の非水電解液での含有量は、前記化合物の使用による効果をより有効に確保する観点から、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましい。ただし、化合物の量が多すぎると、充放電サイクル特性が低下する傾向があることから、非水電解液における前記化合物の含有量は、1質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以下であることが特に好ましい。   The content of the above compound in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass or more and more preferably 0.05% by mass or more from the viewpoint of more effectively ensuring the effect of the use of the compound. More preferred. However, if the amount of the compound is too large, the charge / discharge cycle characteristics tend to deteriorate. Therefore, the content of the compound in the nonaqueous electrolytic solution is more preferably 1% by mass or less, and 0.5% by mass. % Or less is particularly preferable.

上記スルホン酸無水物またはスルホン酸エステル誘導体とジニトリル化合物とを、適切な含有量で添加することにより、その相乗作用によって効果を高めることができる。   By adding the sulfonic acid anhydride or sulfonic acid ester derivative and the dinitrile compound in an appropriate content, the effect can be enhanced by the synergistic action.

非水電解質の溶媒としては特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピオンカーボネートなどの鎖状エステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの誘電率の高い環状エステル;鎖状エステルと環状エステルの混合溶媒;などが挙げられ、鎖状エステルを主溶媒とした環状エステルとの混合溶媒が特に適している。また、上記添加剤の効果をより高めるために、ビニレンカーボネートまたはその誘導体を含有させるのが好ましく、その添加量は、0.3質量%以上であるのが好ましく、また5質量%以下であるのが好ましい。   Although it does not specifically limit as a solvent of a nonaqueous electrolyte, For example, chain esters, such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propion carbonate; High dielectric constants, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate Cyclic ester; mixed solvent of chain ester and cyclic ester; and the like, and a mixed solvent with a cyclic ester having a chain ester as a main solvent is particularly suitable. In order to further enhance the effect of the additive, it is preferable to contain vinylene carbonate or a derivative thereof, and the addition amount is preferably 0.3% by mass or more and 5% by mass or less. Is preferred.

さらに、上記エステル以外にも、例えば、リン酸トリメチルなどの鎖状リン酸トリエステル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどのエーテル類、ニトリル類、ジニトリル類、イソシアネート類、ハロゲン含有溶媒、アミン系またはイミド系有機溶媒やスルホランなどのイオウ系有機溶媒なども溶媒として用いることができる。   In addition to the above esters, for example, chain phosphate triesters such as trimethyl phosphate, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, ethers such as diethyl ether, Nitriles, dinitriles, isocyanates, halogen-containing solvents, amine-based or imide-based organic solvents, sulfur-based organic solvents such as sulfolane, and the like can also be used as the solvent.

非水電解質の調製にあたって溶媒に溶解させる電解質塩としては、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、LiCSO、LiCFCO、Li(SO)、LiN(RfSO)(Rf′SO)、LiC(RfSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO[ここでRfとRf′はフルオロアルキル基]などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記の電解質塩の中でも、炭素数2以上の含フッ素有機リチウム塩が特に好ましい。上記含フッ素有機リチウム塩はアニオン性が大きく、かつイオン分離しやすいので上記溶媒に溶解し易いからである。非水電解液中における電解質塩の濃度は特に限定されないが、例えば、0.3mol/l以上、より好ましくは0.4mol/l以上であって、1.7mol/l以下、より好ましくは1.5mol/l以下であることが望ましい。 As the non-aqueous electrolyte electrolyte salt to be dissolved in a solvent In the preparation of, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (RfSO 2 ) (Rf′SO 2 ), LiC (RfSO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [here Rf and Rf ′ are fluoroalkyl groups], etc., and these may be used alone or in combination of two or more. Among the above electrolyte salts, fluorine-containing organic lithium salts having 2 or more carbon atoms are particularly preferable. This is because the fluorine-containing organolithium salt is highly anionic and easily ion-separated, so that it is easily dissolved in the solvent. The concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is, for example, 0.3 mol / l or more, more preferably 0.4 mol / l or more, and 1.7 mol / l or less, more preferably 1. 5 mol / l or less is desirable.

負極に係る負極活物質としては、Liイオンをドープ・脱ドープできるものであればよく、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などの炭素材料が挙げられる。また、Si、Sn、Inなどの合金、またはLiに近い低電位で充放電できるSi、Snなどの酸化物、Li2.6Co0.4NなどのLiとCoの窒化物などの化合物も負極活物質として用いることができる。さらに、黒鉛の一部をLiと合金化し得る金属や酸化物などと置き換えることもできる。負極活物質として黒鉛を用いた場合には、満充電時の電圧をLi基準で約0.1Vとみなすことができるため、電池電圧に0.1Vを加えた電圧で正極の電位を便宜上計算することができることから、正極の充電電位が制御しやすく好ましい。 The negative electrode active material for the negative electrode is not particularly limited as long as it can be doped / undoped with Li ions. For example, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired organic polymer compounds, mesocarbons Examples of the carbon material include microbeads, carbon fibers, and activated carbon. Also, alloys such as Si, Sn, In, etc., oxides such as Si, Sn that can be charged and discharged at a low potential close to Li, and compounds such as Li and Co nitrides such as Li 2.6 Co 0.4 N are also available. It can be used as a negative electrode active material. Furthermore, a part of graphite can be replaced with a metal or oxide that can be alloyed with Li. When graphite is used as the negative electrode active material, the voltage at the time of full charge can be regarded as about 0.1 V on the basis of Li. Therefore, the potential of the positive electrode is calculated for convenience by adding 0.1 V to the battery voltage. Therefore, it is preferable that the charge potential of the positive electrode is easy to control.

黒鉛の形態としては、例えば、002面の面間隔(d002)が0.338nm以下であることが好ましい。これは、結晶性が高い方が負極(後記の負極合剤層)を高密度にし易いからである。しかし、d002が大きすぎると、高密度の負極では放電特性や負荷特性が低下する場合があるので、d002は、0.335nm以上であることが好ましく、0.3355nm以上であることが更に好ましい。 As a form of graphite, for example, it is preferable that an interplanar spacing (d 002 ) of the 002 plane is 0.338 nm or less. This is because the higher the crystallinity, the easier it is to make the negative electrode (negative electrode mixture layer described later) dense. However, if d 002 is too large, the discharge characteristics and the load characteristics may be deteriorated in a high-density negative electrode. Therefore, d 002 is preferably 0.335 nm or more, and more preferably 0.3355 nm or more. preferable.

また、黒鉛のc軸方向の結晶子サイズ(Lc)については、70nm以上が好ましく、80nm以上がより好ましく、90nm以上が更に好ましい。これは、Lcが大きいほうが、充電カーブが平坦になり正極の電位を制御し易く、また、容量を大きくできるためである。他方、Lcが大きすぎると、高密度の負極では電池容量が低下する傾向があるので、Lcは200nm未満であることが好ましい。   Further, the crystallite size (Lc) in the c-axis direction of graphite is preferably 70 nm or more, more preferably 80 nm or more, and still more preferably 90 nm or more. This is because the larger the Lc, the flatter the charging curve, the easier to control the positive electrode potential, and the larger the capacity. On the other hand, if Lc is too large, the battery capacity tends to decrease in a high-density negative electrode, so Lc is preferably less than 200 nm.

更に、黒鉛の比表面積は、0.5m/g以上であることが好ましく、1m/g以上であることがより好ましく、2m/g以上であることが更に好ましく、また、6m/g以下であることが好ましく、5m/g以下であることがより好ましい。黒鉛の比表面積がある程度大きくないと特性が低下する傾向にあり、他方、大きすぎると非水電解質との反応の影響が出易くなるためである。 Furthermore, the specific surface area of the graphite is preferably at 0.5 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more, further preferably 2m 2 / g or more,, 6 m 2 / g or less is preferable, and 5 m 2 / g or less is more preferable. This is because if the specific surface area of graphite is not large to some extent, the characteristics tend to deteriorate, while if it is too large, the influence of the reaction with the nonaqueous electrolyte tends to occur.

負極に用いる黒鉛は、天然黒鉛を原料としたものであることが好ましく、表面結晶性の異なる2種以上の黒鉛を混合したものが、高容量化の点からより好ましい。天然黒鉛は安価かつ高容量であることから、これによりコストパフォーマンスの高い負極とすることができる。通常天然黒鉛は、負極の高密度化によって電池容量が低下し易いが、表面処理によって表面の結晶性が低下した黒鉛を混合して用いることで、電池容量の低下を小さくすることができる。   The graphite used for the negative electrode is preferably made of natural graphite as a raw material, and a mixture of two or more types of graphite having different surface crystallinity is more preferable from the viewpoint of increasing the capacity. Since natural graphite is inexpensive and has a high capacity, it can be a negative electrode with high cost performance. Normally, natural graphite is likely to have a reduced battery capacity due to densification of the negative electrode. However, a decrease in battery capacity can be reduced by mixing and using graphite whose surface crystallinity has been reduced by surface treatment.

黒鉛の表面の結晶性はラマンスペクトル分析によって判断することができる。波長514.5nmのアルゴンレーザーで黒鉛を励起させた時のラマンスペクトルのR値〔R=I1350/I1580(1350cm−1付近のラマン強度と1580cm−1付近のラマン強度との比)]が0.01以上であれば、表面の結晶性は天然黒鉛に比べ若干低下しているといえる。よって、表面処理により表面の結晶性が低下した黒鉛としては、例えば、R値が、0.01以上、より好ましくは0.1以上であって、0.5以下、より好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.15以下のものを使用することが好ましい。上記の表面の結晶性が低下した黒鉛の含有割合は、負極の高密度化のためには100質量%であることが好ましいが、電池容量の低下防止のためには、全黒鉛中の50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、85質量%以上であることが特に好ましい。 The crystallinity of the surface of graphite can be determined by Raman spectrum analysis. R value of Raman spectrum when excited graphite in argon laser with a wavelength of 514.5nm is [R = I 1350 / I 1580 (the ratio of the Raman intensity and 1580cm Raman intensity at around -1 around 1350 cm -1)] If it is 0.01 or more, it can be said that the crystallinity of the surface is slightly lower than that of natural graphite. Therefore, as the graphite whose surface crystallinity is reduced by the surface treatment, for example, the R value is 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, and 0.5 or less, more preferably 0.3 or less. More preferably, it is preferably 0.15 or less. The content ratio of the graphite whose surface crystallinity is reduced is preferably 100% by mass in order to increase the density of the negative electrode, but in order to prevent a decrease in battery capacity, 50% by mass in the total graphite. % Or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 85% by mass or more.

また、黒鉛の平均粒子径は、小さすぎると不可逆容量が大きくなるので、5μm以上であることが好ましく、12μm以上であることがより好ましく、18μm以上であることが更に好ましい。また、負極の高密度化の観点からは、黒鉛の平均粒子径は、30μm以下であることが好ましく、25μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることが更に好ましい。   Moreover, since the irreversible capacity | capacitance will become large if the average particle diameter of graphite is too small, it is preferable that it is 5 micrometers or more, it is more preferable that it is 12 micrometers or more, and it is still more preferable that it is 18 micrometers or more. From the viewpoint of increasing the density of the negative electrode, the average particle diameter of graphite is preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, and further preferably 20 μm or less.

負極は、例えば、以下の方法で作製できる。上記負極活物質に、必要に応じてバインダーなどを加え、混合して負極合剤を調製し、それを溶剤に分散させてペーストにする。なお、バインダーは予め溶剤に溶解させておいてから負極活物質などと混合しておくのが好ましい。上記の負極合剤含有ペーストを銅箔などからなる負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、加圧処理工程を経ることによって負極を得ることができる。なお、負極の作製方法は、上記の方法に限定される訳ではなく、他の方法を採用しても構わない。   The negative electrode can be produced, for example, by the following method. If necessary, a binder or the like is added to the negative electrode active material and mixed to prepare a negative electrode mixture, which is dispersed in a solvent to obtain a paste. The binder is preferably dissolved in a solvent in advance and then mixed with the negative electrode active material or the like. The negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector made of a copper foil or the like, dried to form a negative electrode mixture layer, and a negative electrode can be obtained through a pressure treatment step. Note that the method for manufacturing the negative electrode is not limited to the above method, and other methods may be adopted.

なお、負極合剤層の密度(加圧処理工程後の密度)は、1.70g/cm以上であることが好ましく、1.75g/cm以上であることがより好ましい。黒鉛の理論密度から、負極合剤層の密度の上限は2.1〜2.2g/cmであるが、非水電解質との親和性の観点からは、負極合剤層の密度は、2.0g/cm以下であることがより好ましく、1.9g/cm以下であることが更に好ましい。なお、上記の加圧処理工程においては、負極をより均一にプレスできることから、一回の加圧処理よりも、複数回の加圧処理を施すことが好ましい。 The density of the negative electrode mixture layer (the density after the pressure treatment step) is preferably 1.70 g / cm 3 or more, and more preferably 1.75 g / cm 3 or more. From the theoretical density of graphite, the upper limit of the density of the negative electrode mixture layer is 2.1 to 2.2 g / cm 3 , but from the viewpoint of affinity with the nonaqueous electrolyte, the density of the negative electrode mixture layer is 2 more preferably .0g / cm 3 or less, further preferably 1.9 g / cm 3 or less. In the above pressure treatment step, since the negative electrode can be pressed more uniformly, it is preferable to perform a plurality of pressure treatments rather than a single pressure treatment.

負極に用いるバインダーは特に限定されないが、活物質比率を高めて容量を大きくする観点から、使用量を極力少なくすることが好ましく、このような理由から、水に溶解または分散する性質を有する水系樹脂とゴム系樹脂との混合物が好適である。水系樹脂は少量でも黒鉛の分散に寄与し、ゴム系樹脂は電池の充放電サイクル時の電極の膨張・収縮による負極合剤層の集電体からの剥離を防止することができるからである。   The binder used in the negative electrode is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the active material ratio and increasing the capacity, it is preferable to reduce the amount used as much as possible, and for this reason, an aqueous resin having the property of being dissolved or dispersed in water. A mixture of styrene and a rubber-based resin is preferred. This is because the water-based resin contributes to the dispersion of the graphite even in a small amount, and the rubber-based resin can prevent the negative electrode mixture layer from peeling from the current collector due to the expansion and contraction of the electrode during the charge / discharge cycle of the battery.

水系樹脂としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリエピクロルヒドリン、ポリビニルピリジン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル系樹脂などが挙げられる。ゴム系樹脂としては、ラテックス、ブチルゴム、フッ素ゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリブタジエン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)などが挙げられる。例えば、カルボキシメチルセルロースなどのセルロースエーテル化合物とスチレンブタジエンゴムなどのブタジエン共重合体系ゴムとを併用することが、上記黒鉛の分散や剥離防止の観点からより好ましい。カルボキシメチルセルロースとスチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエン共重合体ゴムなどのブタジエン共重合体系ゴムとを併用することが特に好ましい。これは、カルボキシメチルセルロースなどのセルロースエーテル化合物が、主として負極合剤含有ぺーストに対して増粘作用を発揮し、スチレン・ブタジエン共重合体ゴムなどのゴム系バインダーが、負極合剤に対して結着作用を発揮するからである。このように、カルボキシメチルセルロースなどのセルロースエーテル化合物とスチレンブタジエンゴムなどのゴム系バインダーとを併用する場合、両者の比率としては質量比で1:1〜1:15が好ましい。   Examples of the water-based resin include cellulose resins such as carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, and polyether resins such as polyvinyl pyrrolidone, polyepichlorohydrin, polyvinyl pyridine, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, and polyethylene glycol. Examples of the rubber resin include latex, butyl rubber, fluorine rubber, styrene butadiene rubber, nitrile butadiene copolymer rubber, ethylene-propylene-diene copolymer, polybutadiene, and ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM). . For example, it is more preferable to use a cellulose ether compound such as carboxymethyl cellulose in combination with a butadiene copolymer rubber such as styrene butadiene rubber from the viewpoint of dispersion of the graphite and prevention of peeling. It is particularly preferred to use carboxymethyl cellulose in combination with a butadiene copolymer rubber such as styrene butadiene rubber or nitrile butadiene copolymer rubber. This is because cellulose ether compounds such as carboxymethyl cellulose mainly exert a thickening effect on the negative electrode mixture-containing paste, and rubber binders such as styrene / butadiene copolymer rubber bind to the negative electrode mixture. This is because it exerts a wearing action. Thus, when using together cellulose ether compounds, such as carboxymethylcellulose, and rubber-type binders, such as a styrene butadiene rubber, as a ratio of both, 1: 1-1: 15 are preferable by mass ratio.

負極合剤層の厚みは、例えば、40〜200μmであることが好ましい。また、負極に用いる集電体の厚みは、例えば、5〜30μmであることが好ましい。   The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 40 to 200 μm, for example. Moreover, it is preferable that the thickness of the electrical power collector used for a negative electrode is 5-30 micrometers, for example.

そして、負極合剤層においては、バインダーの含有量(複数種を併用する場合には、その合計量)は、1.5質量%以上、より好ましくは1.8質量%以上、更に好ましくは2.0質量%以上であって、5質量%未満、より好ましくは3質量%未満、更に好ましくは2.5質量%未満であることが望ましい。負極合剤層中のバインダー量が多すぎると放電容量が低下することがあり、少なすぎると粒子同士の接着力が低下するからである。なお、負極合剤層における負極活物質の含有量は、例えば、95質量%を超え、98.5質量%以下であることが好ましい。   In the negative electrode mixture layer, the content of the binder (the total amount when a plurality of types are used in combination) is 1.5% by mass or more, more preferably 1.8% by mass or more, and further preferably 2%. It is desirable that it is 0.0 mass% or more, less than 5 mass%, more preferably less than 3 mass%, and still more preferably less than 2.5 mass%. This is because if the amount of the binder in the negative electrode mixture layer is too large, the discharge capacity may decrease, and if it is too small, the adhesion between the particles decreases. In addition, it is preferable that content of the negative electrode active material in a negative mix layer exceeds 95 mass%, and is 98.5 mass% or less, for example.

本発明に係るセパレータは、引張強度に方向性を有し、かつ、絶縁性を良好に保ち、また、熱収縮を小さくする観点から、その厚みは、5μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは12μm以上であって、25μm未満、より好ましくは20μm未満、更に好ましくは18μm未満であることが望ましい。また、セパレータの透気度は、例えば、500秒/100ml以下であることが好ましく、300秒/100ml以下であることがより好ましく、120秒/100ml以下であることが更に好ましい。なお、セパレータの透気度は、小さいほど負荷特性が向上するが、内部短絡を生じ易くなることから、その透気度は、50秒/100ml以上とすることが好ましい。セパレータのTD方向の熱収縮率は、小さいほど温度上昇時の内部短絡が発生し難くなるため、できるだけ熱収縮率の小さいセパレータを用いるのが好ましく、例えば、熱収縮率が10%以下であるものがより好ましく、5%以下であるものが更に好ましい。また、熱収縮を抑えるため、あらかじめ100〜125℃程度の温度で熱処理を施したセパレータを用いることが好ましい。このような熱収縮率のセパレータを本発明に係る正極材料と組み合わせて電池を構成することで、より高温での挙動が安定することから推奨される。   The separator according to the present invention has directionality in tensile strength, maintains good insulation, and reduces thermal shrinkage, and the thickness thereof is 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and still more preferably. Is preferably 12 μm or more, less than 25 μm, more preferably less than 20 μm, and still more preferably less than 18 μm. Further, the air permeability of the separator is, for example, preferably 500 seconds / 100 ml or less, more preferably 300 seconds / 100 ml or less, and further preferably 120 seconds / 100 ml or less. The smaller the air permeability of the separator, the better the load characteristics. However, since the internal short circuit easily occurs, the air permeability is preferably 50 seconds / 100 ml or more. As the heat shrinkage rate in the TD direction of the separator is smaller, an internal short circuit is less likely to occur when the temperature rises. Therefore, it is preferable to use a separator having a heat shrinkage rate as low as possible. For example, the heat shrinkage rate is 10% or less. Is more preferable, and 5% or less is still more preferable. In order to suppress thermal shrinkage, it is preferable to use a separator that has been heat-treated at a temperature of about 100 to 125 ° C. in advance. It is recommended that a battery having such a heat shrinkage rate be combined with the positive electrode material according to the present invention to stabilize the behavior at a higher temperature.

なお、セパレータのTD方向の熱収縮率は、30mm角のセパレータを105℃で8時間静置した場合の、TD方向において最大に収縮した部分の収縮率を意味している。   The thermal contraction rate in the TD direction of the separator means the contraction rate of the portion contracted to the maximum in the TD direction when a 30 mm square separator is allowed to stand at 105 ° C. for 8 hours.

また、セパレータの強度は、MD方向の引張強度として、例えば、6.8×10N/m以上であることが好ましく、9.8×10N/m以上であることがより好ましい。また、TD方向の引張強度はMD方向に比べて小さいことが好ましく、例えば、MD方向の引張強度に対するTD方向の引張強度の比(TD方向引張強度/MD方向引張強度)が、0.95以下であることがより好ましく、0.9以下であることが更に好ましく、また、0.1以上であることがより好ましい。なお、TD方向とは、セパレータ製造におけるフィルム樹脂の引き取り方向(MD方向)と直交する方向のことである。 Further, the strength of the separator is, for example, preferably 6.8 × 10 7 N / m 2 or more, more preferably 9.8 × 10 7 N / m 2 or more as the tensile strength in the MD direction. . The tensile strength in the TD direction is preferably smaller than that in the MD direction. For example, the ratio of the tensile strength in the TD direction to the tensile strength in the MD direction (TD tensile strength / MD tensile strength) is 0.95 or less. Is more preferable, 0.9 or less is further preferable, and 0.1 or more is more preferable. In addition, TD direction is a direction orthogonal to the take-up direction (MD direction) of film resin in separator manufacture.

更に、セパレータの突き刺し強度は、2.0N以上であることが好ましく、2.5N以上であることがより好ましい。この値が高いほど、電池が短絡しにくくなる。ただし、その上限値は、通常はセパレータの構成材料によってほぼ決定され、例えば、ポリエチレン製のセパレータの場合は10N程度が上限値となる。   Furthermore, the piercing strength of the separator is preferably 2.0 N or more, and more preferably 2.5 N or more. The higher this value is, the more difficult the battery is short-circuited. However, the upper limit value is generally almost determined by the constituent material of the separator. For example, in the case of a polyethylene separator, the upper limit value is about 10N.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and all modifications made without departing from the spirit of the preceding and following descriptions are included in the technical scope of the present invention.

(実施例1)
<正極の作製>
LiCo0.998Mg0.0008Ti0.0004Al0.0008[平均粒子径12μm、正極活物質(A)]とLiCo0.994Mg0.0024Ti0.0012Al0.0024[平均粒子径5μm、正極活物質(B)]を質量比65:35で混合したもの:97.3質量部、および導電助剤としての炭素材料:1.5質量部を、粉体供給装置である定量フィーダ内に投入し、また、10質量%濃度のポリフッ化ビニリデン(PVDF)のNMP溶液の投入量を調整し、混練時の固形分濃度が常に94質量%になるように調整した材料を、単位時間あたり所定の投入量になるように制御しつつ二軸混練押出機に投入して混練を行い、正極合剤含有ペーストを調製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiCo 0.998 Mg 0.0008 Ti 0.0004 Al 0.0008 O 2 [average particle size 12 μm, positive electrode active material (A)] and LiCo 0.994 Mg 0.0024 Ti 0.0012 Al 0.0024 O 2 A powder supply apparatus comprising 97.3 parts by mass of [average particle diameter of 5 μm, positive electrode active material (B)] mixed at a mass ratio of 65:35, and 1.5 parts by mass of carbon material as a conductive auxiliary agent. In addition, the amount of the NMP solution of polyvinylidene fluoride (PVDF) having a concentration of 10% by mass was adjusted so that the solid content concentration during kneading was always 94% by mass. Was fed into a twin-screw kneader-extruder while being controlled so as to be a predetermined amount per unit time, and kneaded to prepare a positive electrode mixture-containing paste.

なお、上記の正極活物質(A)と正極活物質(B)の組成は、それぞれ王水に溶解し、含有される元素の比率をICP分析と原子吸光分析で確認して求めた値である。   In addition, the composition of the positive electrode active material (A) and the positive electrode active material (B) is a value obtained by dissolving each in aqua regia and confirming the ratio of contained elements by ICP analysis and atomic absorption analysis. .

次に、得られた正極合剤含有ペーストをプラネタリーミキサー内に投入し、10質量%濃度のPVDFのNMP溶液とNMPとを加えて希釈し、塗布可能な粘度に調整した。この希釈後の正極合剤含有ペーストを70メッシュの網を通過させて大きな含有物を取り除いた後、厚みが15μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布し、乾燥して膜状の正極合剤層を形成した。乾燥後の正極合剤層の固形分比率は、正極活物質:導電助剤:PVDF質量比で97.3:1.5:1.2である。その後、加圧処理し、所定のサイズに切断後、アルミニウム製のリード体を溶接して、シート状の正極を作製した。加圧処理後の正極合剤層の密度(正極の密度)は3.86g/cmであり、正極合剤層の厚み(両面の厚み、すなわち、正極の総厚みから正極集電体のアルミニウム箔の厚みを引いた厚み、以下同じ)は135μmであった。 Next, the obtained positive electrode mixture-containing paste was put into a planetary mixer, diluted with an NMP solution of PVDF having a concentration of 10% by mass and NMP, and adjusted to a coatable viscosity. The diluted positive electrode mixture-containing paste is passed through a 70-mesh net to remove large inclusions, and then uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried to form a film. A positive electrode mixture layer was formed. The solid content ratio of the positive electrode mixture layer after drying is 97.3: 1.5: 1.2 in terms of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: PVDF mass ratio. Then, after pressurizing and cutting to a predetermined size, an aluminum lead body was welded to produce a sheet-like positive electrode. The density of the positive electrode mixture layer after the pressure treatment (positive electrode density) is 3.86 g / cm 3 , and the thickness of the positive electrode mixture layer (the thickness of both surfaces, that is, the total thickness of the positive electrode, the aluminum of the positive electrode current collector). The thickness obtained by subtracting the thickness of the foil (hereinafter the same) was 135 μm.

正極活物質(A)および(B)の混合物の粒度分布は、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置「HRA9320」を用いて測定した。粒度頻度ピークdは12μmと5μmに存在し、一方、d10は4.3μm、d90は13.8μmであり、d値は9μmとなった。また、d/dは1.3であった。 The particle size distribution of the mixture of the positive electrode active materials (A) and (B) was measured using a Microtrac particle size distribution measuring device “HRA9320” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. The particle size frequency peak d p was present at 12 μm and 5 μm, while d 10 was 4.3 μm, d 90 was 13.8 μm, and the d M value was 9 μm. D p / d M was 1.3.

ここで、正極活物質(A)は、Coに対して、Mgが0.08モル%であり、Tiが0.04モル%であり、Alが0.08モル%である。また粒子断面でのMg、TiおよびAlの濃度を、島津製作所株式会社製の電子線微小部解析装置「EPMA1600」を用いて測定したところ、いずれの元素も均一に分布していた。   Here, the positive electrode active material (A) has 0.08 mol% Mg, 0.04 mol% Ti, and 0.08 mol% Al with respect to Co. Moreover, when the concentration of Mg, Ti, and Al in the particle cross section was measured using an electron beam microanalyzer “EPMA1600” manufactured by Shimadzu Corporation, all the elements were uniformly distributed.

また、正極活物質(B)は、Coに対して、Mgが0.24モル%であり、Tiが0.12モル%であり、Alが0.24モル%であり、かつ、正極活物質(A)に対して、モル基準で、Mgが3倍、Tiが3倍、Alが3倍であった。   Further, the positive electrode active material (B) is 0.24 mol% Mg, 0.12 mol% Ti, 0.24 mol% Al, and positive electrode active material with respect to Co. With respect to (A), on a molar basis, Mg was 3 times, Ti was 3 times, and Al was 3 times.

正極活物質(B)についても、正極活物質(A)と同様に粒子断面の観察を行ったが、Mg、TiおよびAlは均一に分布していた。   Regarding the positive electrode active material (B), the cross section of the particles was observed in the same manner as the positive electrode active material (A), but Mg, Ti and Al were uniformly distributed.

<負極の作製>
負極活物質として黒鉛系炭素材料(A)[純度99.9%以上、平均粒子径18μm、002面の面間距離(d002)=0.3356nm、c軸方向の結晶子の大きさ(Lc)=100nm、R値(波長514.5nmのアルゴンレーザーで励起させた時のラマンスペクトルにおける1350cm−1付近のピーク強度と1580cm−1付近のピーク強度との比〔R=I1350/I1580〕)=0.18]:70質量部と、黒鉛系炭素材料(B)[純度99.9%以上、平均粒子径21μm、d002=0.3363nm、Lc=60nm、R値=0.11]:30質量部とを混合し、この混合物98質量部と、カルボキシメチルセルロース:1質量部とスチレンブタジエンゴム1質量部とを、水の存在下で混合してスラリー状の負極合剤含有ぺーストを調製した。得られた負極合剤含有ぺーストを、厚みが10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、ローラーで負極合剤層の密度が1.75g/cmになるまで加圧処理し、所定のサイズに切断後、ニッケル製のリード体を溶接して、シート状の負極を作製した。
<Production of negative electrode>
Graphite-based carbon material (A) as a negative electrode active material [purity 99.9% or more, average particle diameter 18 μm, inter-surface distance (d 002 ) = 0.3356 nm, crystallite size in the c-axis direction (Lc ) = 100 nm, R value (ratio of peak intensity around 1350 cm −1 and peak intensity around 1580 cm −1 in the Raman spectrum when excited by an argon laser with a wavelength of 514.5 nm [R = I 1350 / I 1580 ] ) = 0.18]: 70 parts by mass and graphite-based carbon material (B) [purity 99.9% or more, average particle diameter 21 μm, d 002 = 0.3363 nm, Lc = 60 nm, R value = 0.11. 30 parts by mass, and 98 parts by mass of this mixture, 1 part by mass of carboxymethylcellulose, and 1 part by mass of styrene butadiene rubber are mixed in the presence of water to form a slurry. A negative electrode mixture containing paste was prepared in the. The obtained negative electrode mixture-containing paste was applied to both surfaces of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried to form a negative electrode mixture layer, and the density of the negative electrode mixture layer was 1 with a roller. A pressure treatment was performed until the pressure became 0.75 g / cm 3, and after cutting into a predetermined size, a nickel lead was welded to prepare a sheet-like negative electrode.

<非水電解液の調製>
メチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとを体積比3:1:2で混合した混合溶媒に、LiPFを1.2mol/lの濃度になるように溶解し、プロパンスルホン酸エチルを0.5質量%、スクシノニトリルを0.2質量%加えて非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent in which methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 1: 2 so as to have a concentration of 1.2 mol / l. A nonaqueous electrolytic solution was prepared by adding 0.2% by mass of succinonitrile by mass%.

<非水二次電池の作製>
上記正極と負極を微孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータ[空孔率53%、MD方向引張強度:2.1×10N/m、TD方向引張強度:0.28×10N/m、厚さ16μm、透気度80秒/100ml、105℃×8時間後のTD方向の熱収縮率3%、突き刺し強度:3.5N(360g)]を介して渦巻状に巻回し、巻回構造の電極体にした後、角形の電池ケース内に挿入するために加圧して扁平状巻回構造の電極体にした。それをアルミニウム合金製で角形の電池ケース内に挿入し、正・負極リード体の溶接と蓋板の電池ケースへの開口端部へのレーザー溶接を行い、封口用蓋板に設けた注入口から上記の非水電解液を電池ケース内に注入し、非水電解液をセパレータなどに十分に浸透させた後、25%の充電状態まで部分充電を行い、部分充電で発生したガスを排出後、注入口を封止して密閉状態にした。その後、充電、エイジングを行い、幅が34.0mmで、厚みが4.0mmで、高さが50.0mmの角形の非水二次電池を得た。
<Production of non-aqueous secondary battery>
The positive electrode and the negative electrode are made of a microporous polyethylene film [porosity 53%, MD direction tensile strength: 2.1 × 10 8 N / m 2 , TD direction tensile strength: 0.28 × 10 8 N / m 2. Thickness 16 μm, air permeability 80 seconds / 100 ml, thermal shrinkage 3% in TD direction after 105 ° C. × 8 hours, puncture strength: 3.5 N (360 g)] After forming the electrode structure with a round structure, the electrode body was pressed to be inserted into a rectangular battery case to obtain an electrode body with a flat winding structure. Insert it into a rectangular battery case made of aluminum alloy, weld the positive and negative electrode lead bodies and laser weld the open end of the lid plate to the battery case, and then insert it from the inlet on the lid plate for sealing. After injecting the above non-aqueous electrolyte into the battery case and sufficiently infiltrating the non-aqueous electrolyte into the separator, etc., partial charge to 25% charge state, after discharging the gas generated by the partial charge, The inlet was sealed and sealed. Thereafter, charging and aging were performed to obtain a rectangular non-aqueous secondary battery having a width of 34.0 mm, a thickness of 4.0 mm, and a height of 50.0 mm.

(実施例2〜8)
プロパンスルホン酸エチルに代えて、ブタンスルホン酸無水物(実施例2)、ブタンペンタンスルホン酸無水物(実施例3)、プロパンブタンスルホン酸メチル(実施例4)、ブタンスルホン酸メチル(実施例5)、ブタンスルホン酸エチル(実施例6)、ペンタンスルホン酸メチル(実施例7)またはヘキサンスルホン酸エチル(実施例8)を、それぞれ非水電解液の全質量に対して0.5質量%となるように添加した以外は実施例1と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた他は実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
(Examples 2 to 8)
Instead of ethyl propanesulfonate, butanesulfonic anhydride (Example 2), butanepentanesulfonic anhydride (Example 3), methyl propanebutanesulfonate (Example 4), methyl butanesulfonate (Example 5) ), Ethyl butanesulfonate (Example 6), methyl pentanesulfonate (Example 7) or ethyl hexanesulfonate (Example 8), respectively, and 0.5% by mass relative to the total mass of the non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the non-aqueous electrolyte was used, and a non-aqueous secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that this non-aqueous electrolyte was used.

(実施例9)
メチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとを体積比3:1:2で混合した混合溶媒に、LiPFを1.2mol/lの濃度になるように溶解し、プロパンスルホン酸エチルを0.5質量%、スクシノニトリルを0.2質量%、ビニレンカーボネートを1.0質量%加えて非水電解液を調製した。前記非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Example 9
LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent in which methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 1: 2 so as to have a concentration of 1.2 mol / l. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 0.2% by mass of succinonitrile and 1.0% by mass of vinylene carbonate. A nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolyte was used.

(実施例10)
LiCo0.9965Mg0.0014Ti0.0007Al0.0014(平均粒径8μm)を正極活物質として単独で用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。加圧処理後の正極合剤層の密度(正極の密度)は3.76g/cmであった。この正極活物質は粒径9.6μmに粒度頻度ピークdが存在し、d10が4μm、d90が12.4μmであって、dは8.2μmであり、d/dは1.2である。
(Example 10)
A non-aqueous secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that LiCo 0.9965 Mg 0.0014 Ti 0.0007 Al 0.0014 O 2 (average particle size 8 μm) was used alone as the positive electrode active material. did. The density of the positive electrode mixture layer after the pressure treatment (the density of the positive electrode) was 3.76 g / cm 3 . This positive electrode active material has a particle size frequency peak d p at a particle size of 9.6 μm, d 10 is 4 μm, d 90 is 12.4 μm, d M is 8.2 μm, and d p / d M is 1.2.

(実施例11)
正極活物質(B)をLiCo0.334Ni0.33Mn0.33Mg0.0024Ti0.0012Al0.0024(平均粒径5μm)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。加圧処理後の正極合剤層の密度(正極の密度)は3.72g/cmであった。また、正極活物質(B)は、Co、NiおよびMnの総量に対して、Mgが0.24モル%であり、Tiが0.12モル%であり、Alが0.24モル%であり、かつ、正極活物質(A)に対して、モル基準で、Mgが3倍、Tiが3倍、Alが3倍であった。正極活物質全体の粒度頻度ピークdは12μmと5μmに存在し、一方、d10は4.1μm、d90は14.1μmであり、d値は9.1μmであった。また、d/dは1.3であった。
(Example 11)
Example 1 except that the positive electrode active material (B) was changed to LiCo 0.334 Ni 0.33 Mn 0.33 Mg 0.0024 Ti 0.0012 Al 0.0024 O 2 (average particle size 5 μm) A non-aqueous secondary battery was produced in the same manner. The density of the positive electrode mixture layer after the pressure treatment (the density of the positive electrode) was 3.72 g / cm 3 . The positive electrode active material (B) has 0.24 mol% Mg, 0.12 mol% Ti, and 0.24 mol% Al with respect to the total amount of Co, Ni, and Mn. And on the molar basis with respect to the positive electrode active material (A), Mg was 3 times, Ti was 3 times, and Al was 3 times. The particle size frequency peak d p of the whole positive electrode active material was present at 12 μm and 5 μm, while d 10 was 4.1 μm, d 90 was 14.1 μm, and d M value was 9.1 μm. D p / d M was 1.3.

(比較例1)
プロパンスルホン酸エチルおよびスクシノニトリルを電解液に添加しなかった以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that ethyl propanesulfonate and succinonitrile were not added to the electrolytic solution.

(比較例2)
スクシノニトリルを電解液に添加しなかった以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that succinonitrile was not added to the electrolytic solution.

(比較例3)
プロパンスルホン酸エチルを電解液に添加しなかった以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
(Comparative Example 3)
A non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that ethyl propanesulfonate was not added to the electrolytic solution.

(比較例4)
LiCoO(平均粒径8μm)を正極活物質として単独で用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
(Comparative Example 4)
A non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that LiCoO 2 (average particle size 8 μm) was used alone as the positive electrode active material.

実施例1〜6および比較例1〜4の非水二次電池について、下記の特性評価を行った。   The following characteristic evaluation was performed about the non-aqueous secondary battery of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-4.

<充放電サイクル後の放電容量>
実施例1〜11および比較例1〜4の各電池について、4.2Vまで0.2Cの定電流で充電後、総充電時間が8時間となるまで定電圧充電し、続いて0.2Cで電池電圧が3.3Vまで定電流放電を行って、そのときの放電容量を初期容量として求めた。なお、上記定電流充電時のリチウム基準の正極の電圧は4.3Vを意味する)。さらに、これと同じ条件での充放電を400回繰り返し、400サイクル目の放電容量を、サイクル後の放電容量として評価した。結果を表1に示すが、これらの表では、各電池について得られた充放電サイクル後の放電容量を、比較例1の電池の充放電サイクル時の放電容量を100としたときの相対値で示す。
<Discharge capacity after charge / discharge cycle>
About each battery of Examples 1-11 and Comparative Examples 1-4, after charging with a constant current of 0.2 C to 4.2 V, constant voltage charging was performed until the total charging time was 8 hours, followed by 0.2 C A constant current discharge was performed until the battery voltage was 3.3 V, and the discharge capacity at that time was determined as the initial capacity. In addition, the voltage of the lithium standard positive electrode at the time of the said constant current charge means 4.3V). Furthermore, charge / discharge under the same conditions was repeated 400 times, and the discharge capacity at the 400th cycle was evaluated as the discharge capacity after the cycle. The results are shown in Table 1. In these tables, the discharge capacity after the charge / discharge cycle obtained for each battery is a relative value when the discharge capacity at the charge / discharge cycle of the battery of Comparative Example 1 is 100. Show.

<過充電試験>
実施例1〜11および比較例1〜4の各電池について、それぞれ3個ずつ以下の試験を行った。4.2Vまで0.2Cの定電流で充電後、総充電時間が8時間となるまで定電圧充電し、その後、1Aで5Vの過充電試験を行い、防爆機構(ベント)が作動した個数を調べた。結果を表1に示す。
<Overcharge test>
For each of the batteries of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4, the following tests were performed three by three. After charging at a constant current of 0.2 C to 4.2 V, charge at a constant voltage until the total charging time is 8 hours, and then perform a 5 V overcharge test at 1 A to determine the number of explosion-proof mechanisms (vents) activated. Examined. The results are shown in Table 1.

<電池膨れ>
実施例1〜11および比較例1〜4の各電池について、4.2Vまで0.2Cの定電流で充電後、総充電時間が8時間となるまで定電圧充電し、その後85℃に設定した恒温槽中で電池を4時間貯蔵し、貯蔵前と貯蔵後の電池厚みを測定した。貯蔵前後の電池厚みの変化を、電池の膨れとして表1に示す。
<Battery swelling>
About each battery of Examples 1-11 and Comparative Examples 1-4, after charging with a constant current of 0.2 C up to 4.2 V, constant voltage charging was performed until the total charging time was 8 hours, and then the temperature was set to 85 ° C. The battery was stored for 4 hours in a thermostatic bath, and the battery thickness before and after storage was measured. Changes in battery thickness before and after storage are shown in Table 1 as battery swelling.

Figure 0005290819
Figure 0005290819

表1に示す結果から明らかなように、実施例1〜11の非水二次電池では、比較例1〜4の非水二次電池に比べて、放電容量および充放電サイクル特性が優れており、過充電時の安全性が高く、高温での耐久性にも優れている。   As is apparent from the results shown in Table 1, the nonaqueous secondary batteries of Examples 1 to 11 are superior in discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics as compared to the nonaqueous secondary batteries of Comparative Examples 1 to 4. High safety during overcharge and excellent durability at high temperatures.

Claims (8)

正極活物質を含む正極合剤層を有する正極、負極および非水電解質を備えた非水二次電池であって、
上記正極活物質として、一般式Li Co Mg z1 z2 7 (z−z1−z2) 又はLi Co y1 Ni (y−y1) Mn z1 Mg z2 z3 (z−z1−z2−z3) (ただし、M はTi,Zr,Ge,またはNbよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、M はAl又はSnから選択される少なくとも1種の金属元素であり、0.97≦x<1.02、0.55≦y<1.02、0<y1<y、0.002≦z≦0.4、0<z1、z2、z3<zである。)で表わされるリチウム含有遷移金属酸化物を含有し、
上記正極合剤層の密度が3.5g/cm以上であり、
上記非水電解質として、下記一般式(1)で表されるスルホン酸無水物および下記一般式(2)で表されるスルホン酸エステル誘導体より選ばれる少なくとも1種の化合物と、スクシノニトリルとを含有する非水電解質を用いたことを特徴とする非水二次電池。
Figure 0005290819
Figure 0005290819
〔上記一般式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜アルキル基を表す。また、上記一般式(2)中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜アルキル基を表す。〕
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte,
As the positive electrode active material, the general formula Li x Co y Mg z1 M 6 z2 M 7 (z-z1-z2) O 2 or Li x Co y1 Ni (y- y1) Mn z1 Mg z2 M 6 z3 M 7 (z -z1-z2-z3) O 2 ( provided that at least M 6 is at least one metal element selected Ti, Zr, Ge or from the group consisting of Nb,, M 7 is selected from Al or Sn One metal element, 0.97 ≦ x <1.02, 0.55 ≦ y <1.02, 0 <y1 <y, 0.002 ≦ z ≦ 0.4, 0 <z1, z2, z3 <z.) containing a lithium-containing transition metal oxide represented by:
The density of the positive electrode mixture layer is 3.5 g / cm 3 or more,
As the non-aqueous electrolyte, at least one compound selected from a sulfonic acid anhydride represented by the following general formula (1) and a sulfonic acid ester derivative represented by the following general formula (2), and succinonitrile: A non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte contained therein.
Figure 0005290819
Figure 0005290819
[In the general formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Similarly, the general formula (2), R 3 and R 4 are each independently, carbon atoms an alkyl group having 1 to 6. ]
上記リチウム含有遷移金属酸化物の一般式におけるM  M in the general formula of the lithium-containing transition metal oxide 6 がTiであり、MIs Ti and M 7 がAlである、請求項1に記載の非水二次電池。The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein is Al. 正極活物質の粒度分布曲線において、d10値とd90値の算術平均値よりd50値の方が大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein in the particle size distribution curve of the positive electrode active material, the d 50 value is larger than the arithmetic average value of the d 10 value and the d 90 value. 上記一般式(1)で表されるスルホン酸無水物を0.2〜5質量%含有する非水電解質を用いた請求項1または2に記載の非水二次電池。   The nonaqueous secondary battery according to claim 1 or 2, wherein a nonaqueous electrolyte containing 0.2 to 5% by mass of the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (1) is used. 上記一般式(2)で表されるスルホン酸エステル誘導体を0.2〜5質量%含有する非水電解質を用いた請求項1または2に記載の非水二次電池。   The nonaqueous secondary battery according to claim 1 or 2, wherein a nonaqueous electrolyte containing 0.2 to 5% by mass of the sulfonic acid ester derivative represented by the general formula (2) is used. 上記一般式(1)で表されるスルホン酸無水物が、ブタンスルホン酸無水物、又はブタンペンタンスルホン酸無水物であり、  The sulfonic acid anhydride represented by the general formula (1) is butanesulfonic acid anhydride or butanepentanesulfonic acid anhydride,
上記一般式(2)で表されるスルホン酸エステル誘導体が、プロパンスルホン酸エチル、ブプロパンブタンスルホン酸メチル、ブタンスルホン酸メチル、ブタンスルホン酸エチル、ペンタンスルホン酸メチル又はヘキサンスルホン酸エチルのいずれかである、請求項1、2、4、又は5のいずれかに記載の非水二次電池。  The sulfonic acid ester derivative represented by the general formula (2) is any one of ethyl propanesulfonate, methyl butanebutanesulfonate, methyl butanesulfonate, ethyl butanesulfonate, methyl pentanesulfonate, and ethyl hexanesulfonate. The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1, 2, 4, and 5.
スクシノニトリルを0.05〜0.5質量%含有する非水電解質を用いた請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 6 , wherein a nonaqueous electrolyte containing 0.05 to 0.5 mass% of succinonitrile is used. ビニレンカーボネートを0.3〜5質量%含有する非水電解質を用いた請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 7 , wherein a nonaqueous electrolyte containing 0.3 to 5% by mass of vinylene carbonate is used.
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