JP5376640B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明はリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、リチウムをドープ、脱ドープすることができる炭素質材料等やリチウムおよびリチウムと合金を形成する金属材料を活物質とした負極と、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウムと遷移金属との複合酸化物を活物質とした正極が用いられており、それぞれ帯状の負極集電体、正極集電体に塗布してセパレータを介して積層したものを、ラミネートフィルム等の外装体で被覆するか、あるいはこれらを積層したものを渦巻状に巻回したものを電池缶内に収容して製造している。   Lithium ion secondary batteries consist of a carbonaceous material that can be doped and dedoped with lithium, a negative electrode using lithium and a metal material that forms an alloy with lithium, lithium cobaltate, lithium nickelate, manganate A positive electrode using a composite oxide of lithium and a transition metal, such as lithium, as an active material is used. Each of the strip-shaped negative electrode current collector and the positive electrode current collector is laminated with a separator interposed therebetween. It is manufactured by covering a battery or the like with a film or the like covered with an outer package or by laminating them in a spiral shape.

リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、近年、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダ等の電源として広く用いられている。これらの非水電解液二次電池は、従来の鉛蓄電池、アルカリ蓄電池等の水性電解液を用いた二次電池に比べて、体積、あるいは重量容量密度が大きく、しかも高電圧を取り出すことが可能であるので、小型の機器用の電源として広く採用され、今日のモバイル機器の発展に大きく寄与している。   In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have been widely used as power sources for mobile phones, notebook personal computers, camcorders and the like. These non-aqueous electrolyte secondary batteries have a larger volume or weight capacity density and can take out a higher voltage than secondary batteries using aqueous electrolyte such as conventional lead storage batteries and alkaline storage batteries. Therefore, it is widely adopted as a power source for small devices, and greatly contributes to the development of today's mobile devices.

一方、近年では環境問題への意識の高まりからクリーンエネルギー社会への移行、環境技術の確立が注目を集めており、電力貯蔵用途・無停電電源(UPS)用途・移動体向け電源用途などに適した高性能二次電池の早期実現が求められている。リチウムイオン二次電池は前述の高エネルギー密度という特性から、こうした大型電池への展開にも積極的に検討されているものの、適用製品の幅広い普及のためには、現有製品に対するライフサイクルコスト上の優位性が必須であり、低価格化が不可欠な要素である。   On the other hand, in recent years, the shift to a clean energy society and the establishment of environmental technologies have been attracting attention due to the growing awareness of environmental issues, and it is suitable for power storage applications, uninterruptible power supply (UPS) applications, and mobile power supply applications. Early realization of high performance secondary batteries is required. Lithium ion secondary batteries are being actively studied for such large-scale batteries due to the above-mentioned characteristics of high energy density. However, in order to spread a wide range of applicable products, the life cycle cost of existing products is high. Superiority is essential, and price reduction is an indispensable element.

換言すると、動作電圧の高いリチウムイオン二次電池において、低価格な材料を用いて充放電電流値を大きくすることが出来れば、高性能のUPSあるいはハイブリッド自動車(HEV)、電気自動車(EVとあらわすことがある)の実現、ひいては高度情報化社会やクリーンエネルギー社会の構築に寄与できる。こうした背景から、リチウムイオン二次電池の低価格化と高容量・高出力化は積極的に検討されている。   In other words, in a lithium ion secondary battery with a high operating voltage, if the charge / discharge current value can be increased using a low-cost material, it can be expressed as a high-performance UPS, hybrid vehicle (HEV), or electric vehicle (EV). Can contribute to the realization of advanced information society and clean energy society. Against this background, low-cost, high capacity and high output of lithium ion secondary batteries are being actively studied.

たとえば、従来、小型携帯用途では正極活物質材料にコバルト酸リチウムの採用が主流であったが、コバルト酸リチウム代替材料としてコバルト酸リチウムのコバルトを他元素で置き換える試み、あるいはオリビン構造を有する鉄系材料などの開発が加速されている。   For example, in the past, lithium cobaltate was mainly used as the positive electrode active material in small portable applications, but as an alternative material for lithium cobaltate, an attempt was made to replace cobalt in lithium cobaltate with other elements, or an iron-based material having an olivine structure. Development of materials etc. is accelerated.

正極にコバルト酸リチウムを用いると、4Vを超える起電力が得られたことから精力的に研究が行われ、従来、小型携帯用途ではコバルト酸リチウムの採用が主流である。このコバルト酸リチウムは、電位平坦性、容量、放電電位、サイクル特性などトータルな性能で良好な特性を示すため、今日のリチウムイオン二次電池の正極活物質として広く用いられている。   When lithium cobaltate is used for the positive electrode, vigorous research has been conducted since an electromotive force exceeding 4 V has been obtained. Conventionally, lithium cobaltate has been mainly used in small portable applications. Lithium cobalt oxide is widely used as a positive electrode active material in today's lithium ion secondary batteries because it exhibits good characteristics such as potential flatness, capacity, discharge potential, and cycle characteristics.

しかしながら、コバルト酸リチウムに含まれる元素であるコバルトは、地殻存在量が少なく、高価な材料であるため、原料の供給安定性や価格に問題がある。また、コバルト酸リチウムは層状岩塩構造(α−NaFeO2構造)を有しているため、充電時のリチウム離脱により、電気陰性度の大きな酸素層が隣接することになる。そのため、実使用時にはリチウムの引き抜き量を制限する必要があり、過充電状態などリチウムの引き抜き量が多すぎる場合、酸素層間の静電反発力による構造変化を起こして発熱するため、電池の安全性に大きな改善の余地を有しており、電池の安全性を確保するために外部に大きな保護回路を必要とし、より安全性の高い正極材料が求められている。 However, cobalt, which is an element contained in lithium cobaltate, has a small amount of crust and is an expensive material, so there is a problem in supply stability and price of raw materials. Moreover, since lithium cobaltate has a layered rock salt structure (α-NaFeO 2 structure), an oxygen layer having a large electronegativity is adjacent to the lithium due to the release of lithium during charging. For this reason, it is necessary to limit the amount of lithium extracted during actual use, and if too much lithium is extracted, such as in an overcharged state, the structure will change due to electrostatic repulsion between oxygen layers and heat will be generated. In order to ensure the safety of the battery, a large protection circuit is required outside, and a positive electrode material with higher safety is demanded.

ニッケル酸リチウムはコバルト酸リチウム以上の容量を有しているものの、結晶構造はコバルト酸リチウムと同じ層状構造で、充電時のNi4+の不安定性に起因し、コバルト酸リチウムよりも酸素脱離温度が低く、安全性確保はより困難な材料である。さらに、放電電位がコバルト酸リチウムよりも低いことや、Niの環境負荷が高いことを考慮すると、コバルト酸リチウムの代替材料としては魅力が薄い。 Although lithium nickelate has a capacity greater than that of lithium cobaltate, the crystal structure is the same layered structure as lithium cobaltate, which is due to the instability of Ni 4+ during charging, resulting in oxygen desorption from lithium cobaltate. The temperature is low and safety is more difficult to secure. Furthermore, considering that the discharge potential is lower than that of lithium cobaltate and the environmental load of Ni is high, it is not attractive as an alternative material for lithium cobaltate.

一方、マンガン酸リチウムはリチウムイオン二次電池用の正極材料の一つとして非常に期待を集めている材料である。マンガンはコバルトに比べ地殻存在量が豊富であり、安価な元素であり、原料の供給安定性も問題はない。   On the other hand, lithium manganate is a material that is highly expected as one of positive electrode materials for lithium ion secondary batteries. Manganese has abundant crustal abundance compared to cobalt, is an inexpensive element, and there is no problem with the supply stability of raw materials.

このマンガン酸リチウムは化学式LiMn24で表されるスピネル構造をとり、λ−MnO2との組成間で4V級の正極材料として機能する。スピネル構造のマンガン酸リチウムはコバルト酸リチウム等が有するような層状岩塩構造とは異なる三次元のホスト構造を持つため、理論容量のほとんどが使用可能であり、サイクル特性に優れることが期待される。 This lithium manganate has a spinel structure represented by the chemical formula LiMn 2 O 4 and functions as a 4V-class positive electrode material between the composition and λ-MnO 2 . Since spinel lithium manganate has a three-dimensional host structure different from the layered rock salt structure of lithium cobaltate, etc., most of the theoretical capacity can be used, and excellent cycle characteristics are expected.

マンガン酸リチウムLiMn24は現在主流の正極活物質コバルト酸リチウムの代替材料として大きな期待を集める複合酸化物であるものの、従来のマンガン酸リチウムを用いた二次電池は高温で充放電サイクルを繰り返すことによる容量劣化と、自己放電による保存容量の減少の2点でその実用化には問題がある。 Lithium manganate LiMn 2 O 4 is a complex oxide that is highly anticipated as an alternative to the current mainstream positive electrode active material lithium cobaltate. However, conventional secondary batteries using lithium manganate are charged and discharged at high temperatures. There are problems with its practical application in two respects: capacity deterioration due to repetition and reduction in storage capacity due to self-discharge.

充放電サイクルに伴う容量劣化の原因はLiの出入りに伴う電荷補償としてMnイオンの平均価数が3価と4価の間で変化し、そのためJahn−Teller歪みが結晶中に生じてしまうこと、およびマンガン酸リチウムからのMnの溶出ないしはMn溶出に起因するインピーダンス上昇にある。すなわち充放電サイクルを繰り返すことにより充放電容量が低下する容量劣化の原因としては、不純物の影響、マンガン酸リチウムからのMnの溶出および溶出したMnの負極活物質上あるいはセパレータ上への析出、活物質粒子の遊離による不活性化、さらには含有水分により生成した酸の影響、マンガン酸リチウムからの酸素放出による電解液の劣化等が考えられる。   The cause of the capacity deterioration due to the charge / discharge cycle is that the average valence of Mn ions changes between trivalent and tetravalent as charge compensation accompanying Li in / out, so that Jahn-Teller distortion occurs in the crystal, In addition, elution of Mn from lithium manganate or impedance rise due to Mn elution. In other words, the causes of capacity deterioration in which the charge / discharge capacity decreases by repeating the charge / discharge cycle include the influence of impurities, elution of Mn from lithium manganate, precipitation of eluted Mn on the negative electrode active material or separator, The inactivation due to the release of the substance particles, the influence of the acid generated by the contained water, the deterioration of the electrolyte solution due to the release of oxygen from lithium manganate, and the like can be considered.

単一スピネル相が形成されているとした場合、Mnの溶出はスピネル構造中の3価のMnが4価のMnと2価のMnに一部不均化することにより電解液中にMnが溶解しやすい形になってしまうこと、Liイオンの相対的な不足から溶出してしまうことなどが考えられ、充放電の繰り返しにより不可逆な容量分の発生や結晶中の原子配列の乱れが促進されるとともに、溶出したMnイオンが負極あるいはセパレータ上に析出して、Liイオンの移動を妨げると思われる。   Assuming that a single spinel phase is formed, the elution of Mn is caused by the disproportionation of trivalent Mn in the spinel structure into tetravalent Mn and divalent Mn. It can be easily dissolved, elution is caused by a relative shortage of Li ions, and repeated charge / discharge promotes generation of irreversible capacity and disorder of atomic arrangement in the crystal. At the same time, the eluted Mn ions are likely to be deposited on the negative electrode or the separator to prevent the movement of Li ions.

また、Mnイオンの負極あるいはセパレータへの析出の際に、負極またはセパレータ上に導電性の低い被膜を形成するため、電池の直流抵抗値が上昇し、出力の低下の原因となる。さらにマンガン酸リチウムはLiイオンを出し入れすることにより、立方体対称はJahn−Teller効果により歪み、単位格子長の数%の膨張・収縮を伴う。従ってサイクルを繰り返すことにより、一部電気的なコンタクト不良が生じたり、遊離した粒子が電極活物質として機能しなくなったりすることも予想される。   Further, when Mn ions are deposited on the negative electrode or the separator, a coating having low conductivity is formed on the negative electrode or the separator, so that the direct current resistance value of the battery is increased, which causes a decrease in output. Further, when lithium manganate is put in and out of Li ions, the cubic symmetry is distorted by the Jahn-Teller effect and accompanied by expansion / contraction of several percent of the unit cell length. Therefore, by repeating the cycle, it is expected that a partial electrical contact failure occurs or that the released particles do not function as an electrode active material.

加えてMn溶出に付随してマンガン酸リチウムからの酸素の放出も容易になってくると考えられる。酸素欠陥の多いマンガン酸リチウムはサイクル経過により3.3Vプラトー容量が大きくなり、結果的にサイクル特性も劣化する。また、酸素の放出が多いと電解液の分解に影響を与えると推測され、電解液の劣化によるサイクル劣化も引き起こすと思われる。この問題点の解決のため、これまで、合成方法の改善、他遷移金属元素添加、Li過剰組成等が検討されてきたが、放電容量の増加とサイクル寿命の向上の両面を同時に満足させるには至っていない。   In addition, it is considered that oxygen release from lithium manganate is facilitated along with elution of Mn. Lithium manganate having many oxygen defects has a 3.3 V plateau capacity that increases as the cycle progresses, resulting in deterioration of cycle characteristics. Further, it is presumed that a large amount of oxygen release affects the decomposition of the electrolytic solution, which may cause cycle deterioration due to deterioration of the electrolytic solution. To solve this problem, improvement of the synthesis method, addition of other transition metal elements, excess Li composition, etc. have been studied so far. To satisfy both of the increase in discharge capacity and the improvement in cycle life at the same time. Not reached.

従って、Mn溶出を低減させること、格子の歪みを軽減すること、酸素欠損を少なくすること等が対策として導き出される。   Therefore, reducing Mn elution, reducing lattice distortion, reducing oxygen vacancies, etc. are derived as countermeasures.

次に高温保存後における保存容量の減少の対策としては、電池の製造プロセス起因の正負極のアライメント不足、電極金属屑混入等の内部ショートの現象を除外すると、保存特性の改善も、電解液に対するマンガン酸リチウムの安定性の向上、すなわちMnの溶出、電解液との反応、酸素の放出等の抑制が効果的であると考えられる。   Next, measures to reduce storage capacity after high-temperature storage are as follows. It is considered effective to improve the stability of lithium manganate, that is, to suppress the elution of Mn, the reaction with the electrolyte, the release of oxygen, and the like.

特に高温環境下における使用ではこれらの劣化はともに促進されることが、用途拡大の大きな障害となっている。しかしながら、起電力の高さ、放電時の電圧平坦性、サイクル特性、エネルギー密度等、現在の高性能二次電池に求められる性能を満足できるポテンシャルを期待できる材料系が限られるため、充放電容量劣化のない、サイクル特性や保存特
性の優れた新たなスピネル構造のマンガン酸リチウムが求められている。
In particular, when used in a high-temperature environment, both of these deteriorations are accelerated, which is a major obstacle to expanding applications. However, the charge / discharge capacity is limited because there are limited material systems that can be expected to satisfy the performance required for current high performance secondary batteries such as high electromotive force, voltage flatness during discharge, cycle characteristics, energy density, etc. There is a need for a new spinel lithium manganate that does not deteriorate and has excellent cycle and storage characteristics.

これらの問題を改善する方法として種々の方法が検討されている。例えば特許文献1には、式、LixMn24で表わされ、1.025≦x≦1.185である物質を正極活物質とすることにより、1より大きい分のLiは、スピネル中の空いている酸素4面体のなかに入ると考えられることより、サイクル特性を向上させたことが記載されている。 Various methods have been investigated as methods for improving these problems. For example, in Patent Document 1, when a material represented by the formula LixMn 2 O 4 and 1.025 ≦ x ≦ 1.185 is used as the positive electrode active material, Li of more than 1 is contained in the spinel. It is described that the cycle characteristics are improved because it is considered to be in the vacant oxygen tetrahedron.

特許文献2には、水素イオン捕捉剤は、有機電解液中に存在する水素イオン(H+)と反応し、水素イオン濃度を効果的に低下することができるので、正極活物質であるリチウム・マンガン酸化物からMn溶出、電解液中のLi濃度変化が抑制されるため、充放電サイクル、特に高温における充放電寿命が大きく改善されることが記載されている。 In Patent Document 2, a hydrogen ion scavenger reacts with hydrogen ions (H + ) present in an organic electrolyte, and can effectively reduce the hydrogen ion concentration. It is described that the elution of Mn from manganese oxide and the change in Li concentration in the electrolytic solution are suppressed, so that the charge / discharge cycle, particularly the charge / discharge life at high temperatures, is greatly improved.

特開平2−270268号公報JP-A-2-270268 特許第2996234号公報Japanese Patent No. 2996234

しかし、これらの開示された技術には一定の効果が見られるものの、長期的信頼性を向上させるには一層の改善が求められる。リチウム・マンガン複合酸化物の充放電特性、特に高温におけるサイクル特性および容量保存特性は必ずしも満足すべきものではない可能性がある。   However, although these disclosed techniques have certain effects, further improvements are required to improve long-term reliability. The charge / discharge characteristics of lithium-manganese composite oxide, particularly the cycle characteristics and capacity storage characteristics at high temperatures, may not always be satisfactory.

そこで本発明は、以上の改善点に鑑みてなされたものであり、電池特性、特に高温サイクル特性、保存特性に優れ、その際、体積増加が小さく、大電流充放電時には放熱性に優れたラミネートフィルム外装積層型のリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above improvements, and is excellent in battery characteristics, particularly high-temperature cycle characteristics and storage characteristics, in which case the volume increase is small, and the heat dissipation is excellent during large current charge / discharge. An object of the present invention is to provide a film exterior laminated type lithium ion secondary battery.

すなわち、本発明の技術的課題は、高温サイクル特性、保存特性に優れ、その際、体積増加が小さく、また放熱性に優れたラミネートフィルムを外装体とする積層型のリチウムイオン二次電池を提供することにある。   That is, the technical problem of the present invention is to provide a laminated lithium ion secondary battery having a laminate film that is excellent in high temperature cycle characteristics and storage characteristics, in which volume increase is small and heat dissipation is excellent. There is to do.

本発明のリチウムイオン二次電池は、ラミネートフィルムを外装体とする積層型のリチウムイオン二次電池であって、正極合剤が、活物質であるスピネル構造を有するマンガン酸リチウムのマンガンの一部がリチウムとアルミニウムとマグネシウムとボロンで置換された化学式(1)
Li1+xMn2−x−y−z−γAlMgγ ・・・・・・・(1)
(0.02≦x≦0.08、0.02≦y≦0.2、0.02≦z≦0.1、0.002≦γ≦0.1)と、水素イオン捕捉剤である少なくともニッケルを含む層状構造を有する化学式(2)
LiNi1−x ・・・・・・・(2)
(MはCo、Mn、Alの少なくとも一つを含む、0≦x≦2/3)を有し、その重量比率が、化学式(1):化学式(2)=(100−a):aである(25≦a≦90)ことを特徴とする。
The lithium ion secondary battery of the present invention is a laminated lithium ion secondary battery having a laminate film as an outer package, and the positive electrode mixture is a part of manganese of lithium manganate having a spinel structure as an active material Chemical formula (1) in which is substituted with lithium, aluminum, magnesium and boron
Li 1 + x Mn 2-x -y-z-γ Al y Mg z B γ O 4 ······· (1)
(0.02 ≦ x ≦ 0.08, 0.02 ≦ y ≦ 0.2, 0.02 ≦ z ≦ 0.1, 0.002 ≦ γ ≦ 0.1) and at least a hydrogen ion scavenger Chemical formula (2) having a layered structure containing nickel
LiNi 1-x M x O 2 (2)
(M includes at least one of Co, Mn, and Al, 0 ≦ x ≦ 2/3), and the weight ratio is represented by chemical formula (1): chemical formula (2) = (100−a): a (25 ≦ a ≦ 90).

本発明により、高温サイクル特性、保存特性に優れ、その際、体積増加が小さく、また放熱性に優れたラミネートフィルムを外装体とする積層型のリチウムイオン二次電池の提供が可能となった。   According to the present invention, it has become possible to provide a laminated lithium ion secondary battery having a laminate film that is excellent in high-temperature cycle characteristics and storage characteristics, in which volume increase is small and heat dissipation is excellent.

本発明のリチウムイオン二次電池の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the lithium ion secondary battery of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質のX線回折パターンを示す図。The figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of this invention.

本発明の実施の形態を説明する。   An embodiment of the present invention will be described.

本発明者らは、従来の技術を精査し、上記の目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、マンガン酸リチウムのマンガン(Mn)サイトをリチウム(Li)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)およびボロン(B)を同時に置換したLi過剰リチウム・マンガン複合酸化物について該酸化物の特定の組成領域の複合酸化物を使用することで充放電特性、特に充放電容量が特異的に向上し、高温サイクル特性、保存特性と、その際の体積増加の改善に関して極めて大きな影響があること、また外装体をラミネートフィルムとする積層型のリチウムイオン二次電池にすることで放熱性の改善に関して極めて大きな影響があることを見出し、本発明に至ったものである。   The present inventors have scrutinized the prior art and made various studies in order to achieve the above object. As a result, the manganese (Mn) site of lithium manganate was changed to lithium (Li), aluminum (Al), magnesium. Li-rich lithium / manganese composite oxides with simultaneous substitution of (Mg) and boron (B) have specific charge / discharge characteristics, particularly charge / discharge capacity, by using composite oxides in a specific composition region of the oxides. Improved heat cycle characteristics, storage characteristics, and extremely large effects on the volume increase at that time, and improved heat dissipation by making a laminated lithium ion secondary battery with a laminate film as the outer package As a result, the present invention has been found.

本発明のリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、化学式(1)で表されるアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物を含むものとすることにより、充放電前の初期状態において、過剰にドープされたリチウムおよびマグネシウムはスピネル構造の格子定数を下げることにより結晶の安定化を図り、アルミニウム、ボロンは3価の安定な酸化度を示すことで構造の安定化が図られていると考えられる。   The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention includes an aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide represented by the chemical formula (1). It is thought that lithium and magnesium doped to bismuth stabilize the crystal by lowering the lattice constant of the spinel structure, and aluminum and boron have a stable trivalent oxidation degree to stabilize the structure. It is done.

さらに、本発明のリチウムイオン二次電池用の正極活物質である化学式(1)に水素イオン捕捉剤を含ませた場合、リチウム過剰ドープ、アルミニウム・マグネシム・ボロン置換により結晶構造の安定化が図られて、マンガン溶出や電解液との反応や酸素放出等が、従来のリチウム・マンガン複合酸化物よりも抑制されているため、水素イオン捕捉剤による効果が従来のリチウムイオン二次電池よりも長期間にわたって持続し、実用を想定した高温環境下でのサイクル特性、保存特性、その際の体積増加を改善させ、また積層型ラミネートフィルムを外装体にすることで従来の円筒電池に比べ大電流充放電時の放熱性に優れ、ハイレートサイクル特性を改善させ、軽量かつ長期信頼性の高いリチウムイオン二次電池が得られる。   Furthermore, when a hydrogen ion scavenger is included in the chemical formula (1) which is the positive electrode active material for the lithium ion secondary battery of the present invention, the crystal structure is stabilized by lithium overdoping and aluminum / magnesium / boron substitution. As a result, the elution of manganese, reaction with the electrolyte, oxygen release, etc. are suppressed compared to conventional lithium-manganese composite oxides, so the effect of the hydrogen ion scavenger is longer than that of conventional lithium ion secondary batteries. Cycle characteristics and storage characteristics under high-temperature environments that are expected to be practical, improve the volume increase at that time, and increase the current capacity compared to conventional cylindrical batteries by using a laminated laminate film as an exterior body. A lithium ion secondary battery having excellent heat dissipation during discharge, improved high-rate cycle characteristics, light weight and high long-term reliability can be obtained.

電池は外装体を含めて軽量化してエネルギー密度を高めることが重要であり、特に電気自動車などの駆動用電源としては非常に重要である。軽量な電池の外装体としては金属缶よりもラミネートフィルムを用いることが極めて有効である。   It is important to reduce the weight of the battery including the exterior body to increase the energy density, and it is very important as a power source for driving an electric vehicle or the like. It is extremely effective to use a laminate film rather than a metal can as a lightweight battery outer package.

また電池は低電流充放電時に比べ、大電流充放電時に温度上昇し易く、温度上昇することで電池特性を劣化させる可能性がある。特にハイブリッド自動車(HEV)のようにハイレートで使用する電池においては重要な課題であり、大電流放電時にも放熱性が高いことが求められる。正極、負極、セパレータから成る発電要素の構造は巻回構造、積層構造が一般的であるが、積層構造は巻回構造よりも抵抗が低い構造なので放熱性に優れる。   Also, the battery is more likely to rise in temperature when charging and discharging a large current than when charging and discharging at a low current, and there is a possibility that the battery characteristics deteriorate due to the temperature rise. In particular, it is an important problem in a battery used at a high rate, such as a hybrid vehicle (HEV), and is required to have high heat dissipation even during large current discharge. The structure of the power generation element composed of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is generally a wound structure or a laminated structure, but the laminated structure has a lower heat resistance than the wound structure, and thus has excellent heat dissipation.

図1は、本発明のリチウムイオン二次電池の構成を示す模式図である。正極集電体11上の正極活物質を含有する層12と負極集電体14上の負極活物質を含有する層13が、電解液を含むセパレータ15を介して対向して配置されている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the lithium ion secondary battery of the present invention. A layer 12 containing a positive electrode active material on the positive electrode current collector 11 and a layer 13 containing a negative electrode active material on the negative electrode current collector 14 are arranged to face each other with a separator 15 containing an electrolytic solution interposed therebetween.

本発明のリチウムイオン二次電池は、アルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン系複合酸化物を含む正極活物質を用いた正極と、リチウムを吸蔵放出可能な負極活物質を用いた負極を有し、正極と負極の間に電気的接続を起こさないようなセパレータが挟まれ、リチウムイオン伝導性の非水電解液に浸り、これがラミネートフィルムの中に密閉された状態となっている。   The lithium ion secondary battery of the present invention has a positive electrode using a positive electrode active material containing an aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide, and a negative electrode using a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium. A separator that does not cause electrical connection is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and is immersed in a lithium ion conductive non-aqueous electrolyte, which is sealed in a laminate film.

正極と負極に電圧を印加することにより正極活物質からリチウムイオンが脱離し、負極活物質にリチウムイオンが吸蔵されて、充電状態となる。また、正極と負極を電池外部の機器に接続し出力させることにより、充電時と逆に、負極活物質からリチウムイオンが放出され、正極活物質にリチウムイオンが吸蔵されることにより、放電が起こる。   By applying a voltage to the positive electrode and the negative electrode, lithium ions are desorbed from the positive electrode active material, and the lithium ions are occluded in the negative electrode active material, resulting in a charged state. In addition, by connecting the positive electrode and the negative electrode to a device outside the battery for output, lithium ions are released from the negative electrode active material, and the lithium ion is occluded in the positive electrode active material, which is opposite to that during charging. .

(正極)
本発明に係るリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、化学式(1)で表されるアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物を含むのが好ましい。
(Positive electrode)
The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the present invention preferably contains an aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide represented by the chemical formula (1).

次に正極活物質の作製方法について説明する。正極活物質の作製原料として、Li原料には、LiCO、LiOH、LiO、LiSOなどを用いることができるが、LiCO、LiOHなどが適している。Mn原料としては、電解二酸化マンガン(EMD)・Mn、Mn、化学合成二酸化マンガン(CMD)等の種々のMn酸化物、MnCO、MnSOなどを用いることができる。 Next, a method for manufacturing the positive electrode active material will be described. As a raw material for producing the positive electrode active material, Li 2 CO 3 , LiOH, Li 2 O, Li 2 SO 4 and the like can be used as the Li raw material, but Li 2 CO 3 , LiOH, and the like are suitable. As the Mn raw material, various manganese oxides such as electrolytic manganese dioxide (EMD) · Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , chemically synthesized manganese dioxide (CMD), MnCO 3 , MnSO 4 and the like can be used.

Al原料としてはAl、AlCl、Al(OH)、Al(SO、Al(CO)、Al(NOなどが使用可能である。Mg原料としてはMgO、Mg(OH)、MgCl、Mg(NO、Mg(PO、MgCOなどが使用可能である。B原料としてはB、HBO、リチウムホウ素化合物、オルトホウ酸、酸化ホウ素、リン酸ホウ素などが使用可能である。 As the Al raw material, Al 2 O 3 , AlCl 3 , Al (OH) 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Al 2 (CO 3 ), Al (NO 3 ) 3, or the like can be used. As the Mg raw material, MgO, Mg (OH) 2 , MgCl 2 , Mg (NO 3 ) 2 , Mg 3 (PO 4 ) 2 , MgCO 3, etc. can be used. As the B raw material, B 2 O 3 , H 3 BO 3 , a lithium boron compound, orthoboric acid, boron oxide, boron phosphate, or the like can be used.

Mn原料や、置換元素原料は、焼成時に元素拡散が起こり難い場合があり、原料焼成後にMn酸化物、置換元素酸化物が異相として残留してしまうことがある。このためMn原料、Al原料、Mg原料、B原料を水溶液中に溶解混合させた後、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩などの形で析出させたAl、Mg、B、Mn混合物や置換元素を含むAl、Mg、B、Mn混合物を原料として用いることが可能である。また、このような混合物を焼成させたAl、Mg、B、Mn酸化物やAl、Mg、B、Mn混合酸化物を用いることも可能である。   Mn raw materials and substitutional element raw materials may hardly cause element diffusion during firing, and Mn oxides and substitutional element oxides may remain as different phases after firing the raw materials. For this reason, Mn raw material, Al raw material, Mg raw material, B raw material are dissolved and mixed in an aqueous solution, and then precipitated in the form of hydroxide, sulfate, carbonate, nitrate, etc. A mixture of Al, Mg, B, and Mn containing a substitution element can be used as a raw material. It is also possible to use Al, Mg, B, Mn oxide or Al, Mg, B, Mn mixed oxide obtained by firing such a mixture.

このような混合物を原料として用いた場合、Mn、Al、Mg、Bが原子レベルで良く拡散しており、スピネル構造の16dサイトへのAlやMgやBの導入が容易となる。   When such a mixture is used as a raw material, Mn, Al, Mg, and B are well diffused at the atomic level, and Al, Mg, and B can be easily introduced into the 16d site of the spinel structure.

これらの原料を目的の金属組成比となるように秤量して混合する。混合はボールミル、ジェットミルなどにより粉砕混合する。混合粉を600℃以上、950℃以下の温度で、空気中または酸素中で焼成することによってアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物を含む正極活物質を得る。   These raw materials are weighed and mixed so as to have a target metal composition ratio. The mixing is performed by pulverizing and mixing with a ball mill, a jet mill or the like. The mixed powder is fired in air or oxygen at a temperature of 600 ° C. or higher and 950 ° C. or lower to obtain a positive electrode active material containing an aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide.

焼成温度は、それぞれの元素を拡散させるためには高温であるのが望ましいが、焼成温度が高すぎると酸素欠損を生じ、電池特性に悪影響を及ぼす恐れがある。このため、焼成温度は、650℃以上、850℃以下とするのが特に好ましい。またゾル−ゲルのプロセスや水熱合成など液系の手法によって合成した正極活物質も、最終的な組成を所定のものとすれば、同様に用いることができる。   The firing temperature is desirably high for diffusing each element, but if the firing temperature is too high, oxygen deficiency may occur, which may adversely affect battery characteristics. Therefore, the firing temperature is particularly preferably 650 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. A positive electrode active material synthesized by a liquid system method such as a sol-gel process or hydrothermal synthesis can also be used in the same manner if the final composition is a predetermined one.

得られたアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物の比表面積は0.01m/g以上、10m/g以下であることが好ましい。比表面積が0.01m/gより小さいと、正極活物質からのLiの挿入脱離が阻害されるため充放電特性が劣る恐れがあり、比表面積が10m/gより大きいと、結着剤が多く必要であり正極活物質の容量密度の点で不利になる恐れがあるからである。さらに好ましくは0.05m/g以上、2m/g以下である。 The specific surface area of the obtained aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide is preferably 0.01 m 2 / g or more and 10 m 2 / g or less. And a specific surface area of 0.01 m 2 / g less, there is a possibility that the charge-discharge characteristics inferior for insertion and desorption of Li from the positive electrode active material is inhibited, and the specific surface area is greater than 10 m 2 / g, the binder This is because a large amount of the agent is necessary and there is a risk that it may be disadvantageous in terms of the capacity density of the positive electrode active material. More preferably 0.05 m 2 / g or more, or less 2m 2 / g.

また本発明のリチウムイオン二次電池用正極には水素イオン捕捉剤として化学式(2)で表される少なくともニッケルを含む層状構造を有するリチウム・ニッケル複合酸化物を含むことが好ましい。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention preferably contains a lithium / nickel composite oxide having a layered structure containing at least nickel represented by the chemical formula (2) as a hydrogen ion scavenger.

リチウム・ニッケル複合酸化物としては、例えば、LiNi0.8Co0.22などであってもよい。これらの材料は、電解液中に発生する水素イオンを捕捉する効果があると考えられており、電池寿命改善の効果がある。 The lithium / nickel composite oxide may be, for example, LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . These materials are considered to have an effect of capturing hydrogen ions generated in the electrolytic solution, and have an effect of improving battery life.

なお、この水素イオン捕捉剤は、リチウム・ニッケル複合酸化物に限定されず、有機電解液中に存在する水素イオン(H+)と反応し、水素イオン濃度を低下させる働きを有するものであれば特に限定されず、任意の水素イオン捕捉剤を用いることができる。また、電極材料としても機能し得るものであれば、上記の正極活物質に混合して、導電性に優れた電極を構成することができる。 The hydrogen ion scavenger is not limited to the lithium / nickel composite oxide, but may react with hydrogen ions (H + ) present in the organic electrolyte solution to reduce the hydrogen ion concentration. There is no particular limitation, and any hydrogen ion scavenger can be used. Moreover, if it can function also as an electrode material, it can mix with said positive electrode active material, and can comprise the electrode excellent in electroconductivity.

本発明の正極活物質は、リチウム過剰、アルミニウム・マグネシム・ボロンが同時に置換されていることにより、従来のリチウムマンガン酸化物よりも水素イオン捕捉剤の効果がより顕著であるので、アルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウムマンガン酸化物からのMnの溶出が抑制され、高温サイクル特性と保存特性がさらに向上するものと考えられる。   In the positive electrode active material of the present invention, the effect of the hydrogen ion scavenger is more remarkable than the conventional lithium manganese oxide due to the simultaneous substitution of excess lithium and aluminum / magnesium / boron. It is considered that elution of Mn from the boron-containing lithium manganese oxide is suppressed, and the high-temperature cycle characteristics and the storage characteristics are further improved.

この水素イオン捕捉剤は、無機化合物、または有機化合物のどちらでもよい。例えば、リチウム・ニッケル複合酸化物、水素吸蔵合金、水素を吸蔵し得る炭素等を挙げることができる。これらは粉末状で用いることができる。   This hydrogen ion scavenger may be either an inorganic compound or an organic compound. Examples thereof include lithium / nickel composite oxides, hydrogen storage alloys, and carbon that can store hydrogen. These can be used in powder form.

電解質が水と反応して水素イオンを発生し得る組成を含む場合、電池内の電解質と接触する場所に水素イオン捕捉剤を配置することによって高温におけるサイクル特性と保存特性を改善する技術と組み合わせても、それぞれの特性改善効果が相乗的に得られる。なぜなら、水素イオン捕捉剤の存在により、二次電池内の水素イオンの濃度を減少させるなど種々の作用が発生し、電解質の分解・劣化が抑制され、その結果、二次電池の高温におけるサイクル特性と保存特性を改善することができるからである。   When the electrolyte contains a composition that can react with water to generate hydrogen ions, combined with a technology that improves the cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures by placing a hydrogen ion scavenger at the place in contact with the electrolyte in the battery In addition, each characteristic improvement effect can be obtained synergistically. This is because the presence of the hydrogen ion scavenger causes various actions such as reducing the concentration of hydrogen ions in the secondary battery, and suppresses the decomposition and deterioration of the electrolyte. As a result, the cycle characteristics of the secondary battery at high temperatures This is because the storage characteristics can be improved.

また、上述のリチウムイオン二次電池用正極においては、この正極中におけるアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物の含有量を(100−a)質量部とし、リチウム・ニッケル複合酸化物の含有量をa質量部とした場合には、このaは、25≦a≦90を満たすのが好ましい。   In the above-described positive electrode for a lithium ion secondary battery, the content of the aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide in the positive electrode is (100-a) parts by mass, and the lithium / nickel composite oxide When the content is a part by mass, this a preferably satisfies 25 ≦ a ≦ 90.

アルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物とリチウム・ニッケル複合酸化物との組成比に関して、aが25より小さいかまたは90より大きいと、リチウムイオン二次電池の高温におけるサイクル特性と保存特性が向上しない、または体積増加率が大きい恐れがあるからである。   Regarding the composition ratio of the aluminum-magnesium-boron-containing lithium-manganese composite oxide and the lithium-nickel composite oxide, if a is less than 25 or greater than 90, the cycle characteristics and storage characteristics of the lithium ion secondary battery at high temperature This is because there is a possibility that the ratio is not improved or the volume increase rate is large.

正極の製造方法としては、特に制限はないが、例えばアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物の粉体とリチウム・ニッケル複合酸化物の粉体を、導電性付与剤およびバインダーと共に、バインダーを溶解しうる適当な分散媒で混合(スラリー法)した上で、アルミ箔等の集電体上に塗布し、溶剤を乾燥した後、プレス等により圧縮して成膜する。   The method for producing the positive electrode is not particularly limited. For example, a powder of lithium / manganese composite oxide containing aluminum / magnesium / boron and a powder of lithium / nickel composite oxide together with a conductivity-imparting agent and a binder are used. Is mixed with a suitable dispersion medium capable of dissolving (slurry method), coated on a current collector such as an aluminum foil, dried after the solvent is dried, and then compressed by a press or the like to form a film.

なお導電性付与剤としては特に制限は無く、カーボンブラック、アセチレンブラック、天然黒鉛、人工黒鉛、炭素繊維等を用いることができる。また、バインダーとしても、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を用いることができる。   In addition, there is no restriction | limiting in particular as an electroconductivity imparting agent, Carbon black, acetylene black, natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, etc. can be used. As the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), or the like can be used.

導電性付与剤の添加量は合剤の重量に対し、好ましくは1重量%以上、10重量%以下であり、結着剤の添加量も合剤の重量に対し1重量%以上、10質量%以下であるのが好ましい。これは、導電性付与剤と結着剤が10重量%を超えると、リチウムイオン二次電池用の正極活物質の割合が少なくなり、重量当たりの容量が小さくなる恐れがあるためである。導電性付与剤と結着剤が1重量%より小さいと、導電性が保てなくなったり、電極剥離の問題が生じたりする恐れがあるためである。   The addition amount of the conductivity imparting agent is preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less with respect to the weight of the mixture, and the addition amount of the binder is also 1% by weight or more and 10% by weight with respect to the weight of the mixture. It is preferable that: This is because when the conductivity-imparting agent and the binder exceed 10% by weight, the proportion of the positive electrode active material for the lithium ion secondary battery is decreased, and the capacity per weight may be decreased. This is because if the conductivity-imparting agent and the binder are less than 1% by weight, the conductivity may not be maintained or a problem of electrode peeling may occur.

また、形成されたリチウムイオン二次電池正極を構成する、集電体を除いた、合剤の密度は、2.5g/cm以上、3.5g/cm以下とするのが好ましい。合剤の密度が2.5g/cmより小さいかまたは3.5g/cmより大きいと、高放電レートでの使用時における放電容量が低下する恐れがあるためである。 Moreover, it is preferable that the density of the mixture which comprises the formed lithium ion secondary battery positive electrode except the collector is 2.5 g / cm 3 or more and 3.5 g / cm 3 or less. This is because if the density of the mixture is less than 2.5 g / cm 3 or more than 3.5 g / cm 3 , the discharge capacity during use at a high discharge rate may decrease.

(負極)
負極活物質はリチウム金属、シリコン系材料、スズ系材料、遷移金属含有酸化物または炭素材料などのリチウムを吸蔵、放出できる材料により構成されている。炭素材料としては、リチウムを吸蔵する黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなど、またはこれらの複合物を用いることができる。
(Negative electrode)
The negative electrode active material is made of a material that can occlude and release lithium, such as lithium metal, silicon-based material, tin-based material, transition metal-containing oxide, or carbon material. As the carbon material, graphite storing lithium, amorphous carbon, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotube, carbon nanohorn, or a composite thereof can be used.

負極活物質としてリチウム金属を用いる場合には融液冷却方式、液体急冷方式、アトマイズ方式、真空蒸着方式、スパッタリング方式、プラズマCVD方式、光CVD方式、熱CVD方式、ゾル‐ゲル方式、などの適宜な方式により負極活物質を含有する層を得ることができる。また、炭素材料の場合には、カーボンとポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤であるバインダーを混合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤中に分散混錬し、これを銅箔等の集電体上に塗布するなどの方法や、蒸着法、CVD法、スパッタリング法などの方法により負極活物質を含有する層を得ることができる。   When lithium metal is used as the negative electrode active material, a melt cooling method, a liquid quenching method, an atomizing method, a vacuum deposition method, a sputtering method, a plasma CVD method, a photo CVD method, a thermal CVD method, a sol-gel method, etc. Thus, a layer containing the negative electrode active material can be obtained. In the case of carbon materials, carbon and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) are mixed and dispersed and kneaded in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The layer containing the negative electrode active material can be obtained by a method such as coating on a current collector such as copper foil or a method such as a vapor deposition method, a CVD method, or a sputtering method.

(集電体)
正極集電体としてはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金などを用いることができ、負極集電体としては銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金を用いることができる。
(Current collector)
Aluminum, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used as the positive electrode current collector, and copper, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used as the negative electrode current collector.

(セパレータ)
セパレータとしては、織布、不織布、多孔膜等を用いることができる。特にポリプロピレン、ポリエチレン系の多孔膜が薄膜でかつ大面積化、膜強度や膜抵抗の面で好ましく用いられる。
(Separator)
As the separator, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous film, or the like can be used. In particular, a polypropylene or polyethylene-based porous film is preferably used in terms of a thin film and a large area, film strength and film resistance.

電解液の溶媒としてはプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)等の鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類、1、2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、1、3−ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、1、3−プロパンスルトン、アニソール、N−メチルピロリドン、フッ素化カルボン酸エステルなどの非プロトン性有機溶媒を一種または二種以上を混合して使用できる。このうち、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどを単独もしくは混合して用いることが好ましい。   Solvents for the electrolyte include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate. (EMC), chain carbonates such as dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate and ethyl propionate, γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-di Chain ethers such as ethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethyl Formamide, dioxolane, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2- Aprotic organic solvents such as oxazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethyl ether, 1,3-propane sultone, anisole, N-methylpyrrolidone, and fluorinated carboxylic acid esters can be used singly or in combination. . Of these, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyl lactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and the like are preferably used alone or in combination.

これらの有機溶媒に支持塩としてリチウム塩を溶解させる。リチウム塩としては、例えばLiPF、LiAsF、LiAlCl、LiClO、LiBF、LiSbF、LiCFSO、LiCCO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウム、LiBr、LiI、LiSCN、LiCl、イミド類などがあげられる。また、電解液に代えてポリマー電解質を用いてもよく、4級アンモニウム塩などを含むイオン性液体を用いても良い。 A lithium salt is dissolved as a supporting salt in these organic solvents. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 CO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiB 10 Cl 10, lithium lower aliphatic carboxylic acids, chloroborane lithium, lithium tetraphenylborate, LiBr, LiI, LiSCN, LiCl, and imides like . Further, a polymer electrolyte may be used instead of the electrolytic solution, or an ionic liquid containing a quaternary ammonium salt or the like may be used.

電解質濃度は、0.5mol/L以上、1.5mol/Lであるのが好ましい。濃度が0.5mol/Lより低いと電気伝導率が低下し、濃度が1.5mol/Lより高いと密度と粘度が増加する恐れがあるからである。   The electrolyte concentration is preferably 0.5 mol / L or more and 1.5 mol / L. This is because if the concentration is lower than 0.5 mol / L, the electrical conductivity decreases, and if the concentration is higher than 1.5 mol / L, the density and the viscosity may increase.

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、乾燥空気または不活性ガス雰囲気において、負極および正極を、セパレータを介して積層した後に、ラミネートフィルムに挿入し、電解液を含浸させて、ラミネートフィルムを封止することで得られる。   In the lithium ion secondary battery according to the present invention, in a dry air or inert gas atmosphere, a negative electrode and a positive electrode are laminated through a separator, and then inserted into a laminate film, impregnated with an electrolytic solution, and the laminate film is sealed. It is obtained by stopping.

リチウムイオン二次電池の外装体としては金属缶よりも軽量であり、放熱性に優れていることが特徴のラミネートフィルムを用い、発電要素はセパレータを挟んで対向した正極と負極を積層型の形態とするのが放熱上好ましい。   As the outer package of a lithium ion secondary battery, a laminate film characterized by being lighter than a metal can and excellent in heat dissipation is used. It is preferable in terms of heat dissipation.

以下に本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following examples.

(正極活物質の合成)
まず、平均粒径5μm以下に粉砕、分級した炭酸リチウム(LiCO)と、平均粒径10μm以下に粉砕、分級した酸化マンガン(Mn)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、酸化ホウ素とを用意し、これらを所定の比率で調合し、遊星型ボールミルにより2時間混合した後、その混合物を坩堝に入れ、空気中、800℃で一次焼成した。
(Synthesis of positive electrode active material)
First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) pulverized and classified to an average particle size of 5 μm or less, manganese oxide (Mn 2 O 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) pulverized and classified to an average particle size of 10 μm or less. ), Magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), and boron oxide are prepared in a predetermined ratio, mixed for 2 hours by a planetary ball mill, the mixture is put in a crucible, Primary firing was performed at a temperature of 0 ° C.

この一次焼成物を解砕し、再混合した後に空気中、600℃で二次焼成した。次いで得られた焼成物を、石川式ライカイ機を用いて粉砕することにより、平均粒径10μmのアルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウム・マンガン複合酸化物を得た。   The primary fired product was crushed and remixed, followed by secondary firing at 600 ° C. in air. Next, the obtained fired product was pulverized using an Ishikawa-type Reika machine to obtain an aluminum / magnesium / boron-containing lithium / manganese composite oxide having an average particle size of 10 μm.

図2は、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質のX線回折パターンを示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention.

これは得られた粉末状の正極活物質を、CuKα線を用いてX線回折測定を行ったもので、図2は、実施例1において正極活物質としたLi1.02(Mn1.938Al0.02Mg0.020.002)O4のX線回折パターンを示したものである。 This is the result of X-ray diffraction measurement of the obtained powdered positive electrode active material using CuKα rays. FIG. 2 shows Li 1.02 (Mn 1.938 Al 0.02 Mg 0.02) used as the positive electrode active material in Example 1. B 0.002 ) shows the X-ray diffraction pattern of O 4 .

この正極活物質は空間群Fd3mに属しており、図2にあるピークがFd3mの持つピークと一致させること、すなわち空間群Fd3mで指数付けが可能な回折パターンが得られ、詳細に検証した結果、合成した粉末には異相は見られず、基本的にスピネル構造を有していることを確認した。   This positive electrode active material belongs to the space group Fd3m, and a diffraction pattern that can be indexed in the space group Fd3m is obtained by matching the peak in FIG. 2 with the peak of Fd3m, and as a result of detailed verification, It was confirmed that the synthesized powder had no spinel structure and basically had a spinel structure.

(積層型ラミネートフィルム外装リチウムイオン二次電池の作製)
得られた粉末状の正極活物質とLiNi0.8Co0.022および導電性付与剤を乾式混合し、バインダーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)を溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に均一に分散させスラリーを作製した。導電性付与剤としてはカーボンブラックを用いた。
(Preparation of laminated laminate film exterior lithium ion secondary battery)
In the N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which the obtained powdered positive electrode active material, LiNi 0.8 Co 0.02 O 2 and a conductivity-imparting agent were dry-mixed to dissolve polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder The slurry was uniformly dispersed in the slurry. Carbon black was used as the conductivity imparting agent.

そのスラリーを正極集電体となるアルミ金属箔(厚さ20μm)上に塗布後、NMPを蒸発させることにより膜厚85μmの正極を作製した。正極中の固形分比率は正極活物質:LiNi0.8Co0.22:導電性付与剤:PVDF=67.5:22.5:4:6(質量%)とした。負極中の固形分比率は、カーボン:PVDF=90:10(質量%)の比率となるように混合しNMPに分散させ、負極集電体となる銅箔(厚さ10μm)上に塗布して膜厚47μmの負極を作製した。 The slurry was applied on an aluminum metal foil (thickness 20 μm) serving as a positive electrode current collector, and NMP was evaporated to prepare a positive electrode having a thickness of 85 μm. The solid content ratio in the positive electrode was positive electrode active material: LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 : conductivity imparting agent: PVDF = 67.5: 22.5: 4: 6 (mass%). The solid content ratio in the negative electrode was mixed so as to be a ratio of carbon: PVDF = 90: 10 (mass%), dispersed in NMP, and coated on a copper foil (thickness 10 μm) serving as a negative electrode current collector. A negative electrode having a thickness of 47 μm was produced.

負極を30mm×14mmの負極活物質層とその右側短辺部に5mm×5mmの集電体が延出した形状に切り出した。同様に、正極を28mm×13mmの正極活物質層とその左側短辺部に5mm×5mmの集電体が延出した形状に切り出した。セパレータは32mm×16mmおよびセパレータ凸部分としてセパレータの一方の長辺部分に4mm×3mmの形状に切り出した。負極、正極、セパレータをそれぞれ6枚、5枚、10枚用意し、積層体の上下最外層が負極となるように、負極と正極を、セパレータを介して順次積層した。   The negative electrode was cut into a shape in which a negative electrode active material layer of 30 mm × 14 mm and a current collector of 5 mm × 5 mm extended to the right short side thereof. Similarly, the positive electrode was cut into a shape in which a positive electrode active material layer of 28 mm × 13 mm and a current collector of 5 mm × 5 mm extended to the left short side portion thereof. The separator was cut into a shape of 4 mm × 3 mm on one long side portion of the separator as a separator convex portion of 32 mm × 16 mm. Six, five, and ten negative electrodes, positive electrodes, and separators were prepared, and the negative electrode and the positive electrode were sequentially laminated via the separator so that the upper and lower outermost layers of the laminate were negative electrodes.

また正極の未塗布部同士と負極の未塗布部同士が重なるようにして、正極の集電体は積層体の左に、負極の集電体は右に位置するように配置した。幅5mm、長さ20mm、厚み0.1mmのアルミ製のシーラントつきのタブを正極集電体に、同サイズのニッケル製のシーラントつきのタブを負極集電体に、タブと集電体および集電体同士が電気的に接続されるように超音波溶接を行って一体化した。   Further, the uncoated portions of the positive electrode and the uncoated portions of the negative electrode overlap each other so that the positive electrode current collector is positioned on the left side of the laminate and the negative electrode current collector is positioned on the right side. A tab with an aluminum sealant having a width of 5 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 0.1 mm is used as a positive electrode current collector, a tab with a nickel sealant of the same size is used as a negative electrode current collector, a tab, a current collector, and a current collector. They were integrated by ultrasonic welding so that they were electrically connected to each other.

次に電池外装体として厚み125μmの70mm×70mmのポリプロピレンとアルミ箔からなるアルミラミネートフィルムを2つに折り、積層体を挿入し、電解液を注入する一辺を除く辺は熱融着により接着した。電解質としての1mol/LのLiPF6を用いた電解液を注液して減圧下にて含浸させた後、開口部を真空封止することで、積層ラミネート型のリチウムイオン二次電池を作製した。 Next, an aluminum laminate film made of 70 mm × 70 mm polypropylene and aluminum foil with a thickness of 125 μm was folded in two as a battery outer package, the laminate was inserted, and the sides except one side for injecting the electrolyte were bonded by thermal fusion. . An electrolyte solution using 1 mol / L LiPF 6 as an electrolyte was injected and impregnated under reduced pressure, and then the opening was vacuum sealed to produce a laminated laminate type lithium ion secondary battery. .

(積層型ラミネートフィルム外装リチウムイオン二次電池での高温特性評価)
作製した積層ラミネート型のリチウムイオン二次電池を用いて高温サイクル特性評価を行った。サイクル評価の条件は、温度60℃において充電レート1.0C、放電レート1.0C、充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3.0Vとした。容量維持率(%)は1000サイクル後の放電容量(mAh)を、10サイクル目の放電容量(mAh)で割った値とした。また体積増加率は1000サイクル後の体積を10サイクル目の体積で割った値とし、体積はアルキメデス法により測定した。
(Evaluation of high-temperature characteristics of laminated laminate film-coated lithium-ion secondary battery)
High-temperature cycle characteristics were evaluated using the produced laminated laminate type lithium ion secondary battery. The conditions for cycle evaluation were a charge rate of 1.0 C, a discharge rate of 1.0 C, a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 3.0 V at a temperature of 60 ° C. The capacity retention rate (%) was a value obtained by dividing the discharge capacity (mAh) after 1000 cycles by the discharge capacity (mAh) at the 10th cycle. The volume increase rate was a value obtained by dividing the volume after 1000 cycles by the volume at the 10th cycle, and the volume was measured by the Archimedes method.

また作製した積層ラミネート型のリチウムイオン二次電池を用いて保存特性評価を行った。温度20℃において、充電レート0.5Cで4.2Vまで充電を行い、4.2Vに到達後、定電圧充電を2時間行って充電し、放電レート0.1Cで3.0まで放電した。その後、同様の条件で充電し、0.1Cで放電深度(Depth of Discharge:DOD)60%まで放電させ、温度60℃において12週間放置して、同様の充放電条件で容量測定を行った。保存後の放電容量を保存前の放電容量で割った値を容量回復率とした。また体積増加率は保存後の体積を保存前の体積で割った値とし、体積はアルキメデス法により測定した。   In addition, the storage characteristics were evaluated using the produced laminated laminate type lithium ion secondary battery. At a temperature of 20 ° C., the battery was charged to 4.2 V at a charge rate of 0.5 C. After reaching 4.2 V, the battery was charged by constant voltage charging for 2 hours and discharged to 3.0 at a discharge rate of 0.1 C. Thereafter, the battery was charged under the same conditions, discharged at 0.1 C to a depth of discharge (DOD) of 60%, and allowed to stand at a temperature of 60 ° C. for 12 weeks, and the capacity was measured under the same charge / discharge conditions. A value obtained by dividing the discharge capacity after storage by the discharge capacity before storage was defined as a capacity recovery rate. The volume increase rate was a value obtained by dividing the volume after storage by the volume before storage, and the volume was measured by the Archimedes method.

表1〜4に、正極活物質である化学式(1)のアルミニウム元素量y、マグネシウム元素量zおよびボロン元素量γのうち少なくとも一つは含有されておらず、含有量の割合を変えた比較例1〜148について、高温サイクル特性と保存特性の結果を示す。   Tables 1 to 4 do not contain at least one of the aluminum element amount y, the magnesium element amount z, and the boron element amount γ of the chemical formula (1), which is the positive electrode active material, and the ratio is changed. About Example 1-148, the result of a high temperature cycling characteristic and a storage characteristic is shown.

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表5〜表7に、正極活物質である化学式(1)のアルミニウム元素量y、マグネシウム元素量zおよびボロン元素量γのいずれもが含有されていて、含有量の割合を変えた実施例1〜16、比較例149〜240について、高温サイクル特性と保存特性の結果を示す。   In Tables 5 to 7, all of the aluminum element amount y, the magnesium element amount z, and the boron element amount γ of the chemical formula (1) as the positive electrode active material are contained, and the proportion of the content was changed. About 16 and Comparative Examples 149 to 240, the results of the high-temperature cycle characteristics and the storage characteristics are shown.

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表5〜7の結果のうち、表1〜4の全ての結果より良好である場合に、高温サイクル特性、保存特性が優れていると判断した。すなわち高温サイクル特性の容量維持率が55.4%(比較例43、56)を超え、体積増加率が8.3%(比較例80、82、102)未満であって、保存特性の容量回復率が58.1%(比較例54)を超え、体積増加率が6.8%(比較例148)未満であれば高温サイクル特性、保存特性が優れていると判断した。   Among the results in Tables 5 to 7, when the results were better than all the results in Tables 1 to 4, it was judged that the high temperature cycle characteristics and the storage characteristics were excellent. That is, the capacity retention rate of the high-temperature cycle characteristics exceeds 55.4% (Comparative Examples 43 and 56), the volume increase rate is less than 8.3% (Comparative Examples 80, 82 and 102), and the capacity recovery of the storage characteristics When the rate exceeded 58.1% (Comparative Example 54) and the volume increase rate was less than 6.8% (Comparative Example 148), it was judged that the high temperature cycle characteristics and the storage characteristics were excellent.

表5〜7を精査すると、Li量xは0.02以上、0.08以下、Al量yは0.02以上、0.2以下、Mg量zは0.02以上、0.10以下、B量γは0.002以上、0.10以下の場合に、高温サイクル特性、保存特性が良好であることがわかった。   Examining Tables 5 to 7, Li amount x is 0.02 or more and 0.08 or less, Al amount y is 0.02 or more and 0.2 or less, Mg amount z is 0.02 or more and 0.10 or less, It was found that the high temperature cycle characteristics and the storage characteristics were good when the B content γ was 0.002 or more and 0.10 or less.

本発明のリチウム過剰、アルミニウム・マグネシム・ボロンが同時に置換されている実施例7の正極活物質であるリチウムマンガン酸化物とニッケル含有リチウム層状化合物を混合した正極を用いて作製した積層ラミネート型のリチウムイオン二次電池と、リチウム過剰、アルミニウム・マグネシウム・ボロンが置換されてはいない比較例1の正極活物質であるリチウムマンガン酸化物とニッケル含有リチウム層状化合物を混合した正極を用いて作製した積層ラミネート型のリチウムイオン二次電池の1000サイクル後のサイクル特性の容量維持率及び体積増加率と、DOD60%、温度60℃、12週間保存後の保存特性の容量回復率及び体積増加率を調査した。   Laminated laminate type lithium produced using a positive electrode obtained by mixing lithium manganese oxide and a nickel-containing lithium layered compound, which is a positive electrode active material of Example 7 in which lithium excess of the present invention and aluminum, magnesium, and boron are simultaneously substituted Laminate laminate prepared using an ion secondary battery and a positive electrode obtained by mixing lithium manganese oxide and a nickel-containing lithium layered compound, which are positive electrode active materials of Comparative Example 1 in which lithium excess, aluminum / magnesium / boron are not substituted The capacity retention rate and the volume increase rate of the cycle characteristics after 1000 cycles of the lithium ion secondary battery of the type, and the capacity recovery rate and the volume increase rate of the storage characteristics after storage at DOD 60%, temperature 60 ° C. for 12 weeks were investigated.

ここでは、ニッケル含有リチウム層上化合物であるLiNi0.8Co0.22の重量比率を変えるとともに、ニッケル含有リチウム層状化合物の種類を変えて高温サイクル特性と保存特性の調査を行った。調査結果を表8に示す。 Here, along with changing the weight ratio of LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 is the compound nickel-containing lithium layer were investigated with storage characteristics high-temperature cycle characteristics by changing the type of nickel-containing lithium layered compound. The survey results are shown in Table 8.

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実施例7と比較例1、実施例17と比較例246、実施例18と比較例247を比べると、それぞれの実施例の方が、それぞれの比較例よりも高温サイクル特性の容量維持率が高く、体積増加率が低く、さらに保存特性の容量回復率が高く、体積増加率が低いことがわかった。   When Example 7 and Comparative Example 1, Example 17 and Comparative Example 246, and Example 18 and Comparative Example 247 are compared, the capacity retention rate of the high-temperature cycle characteristics is higher in each Example than in each Comparative Example. It was found that the volume increase rate was low, the capacity recovery rate of the storage characteristics was high, and the volume increase rate was low.

これより、本発明の正極活物質は、リチウム過剰、アルミニウム・マグネシム・ボロンが同時に置換されていることにより、従来のリチウムマンガン酸化物よりも水素イオン捕捉剤の効果がより顕著であるので、アルミニウム・マグネシム・ボロン含有リチウムマンガン酸化物からのMnの溶出が抑制された結果、高温サイクル特性と保存特性がさらに向上したと考えられる。   As a result, the positive electrode active material of the present invention has a lithium ion, aluminum, magnesium, and boron substituted at the same time, so that the effect of the hydrogen ion scavenger is more remarkable than the conventional lithium manganese oxide. -As a result of suppressing the elution of Mn from the magnesium-boron-containing lithium manganese oxide, it is considered that the high-temperature cycle characteristics and the storage characteristics were further improved.

表8の結果のうち、表1〜4の全ての結果より良好である場合に、高温サイクル特性、保存特性が優れていると判断した。すなわち高温サイクル特性の容量維持率が55.4%(比較例43、56)を超え、体積増加率が8.3%(比較例80、82、102)未満であって、保存特性の容量回復率が58.1%(比較例54)を超え、体積増加率が6.8%(比較例148)未満であれば高温サイクル特性、保存特性が優れていると判断した。   Among the results in Table 8, when the results were better than all the results in Tables 1 to 4, it was judged that the high temperature cycle characteristics and the storage characteristics were excellent. That is, the capacity retention rate of the high-temperature cycle characteristics exceeds 55.4% (Comparative Examples 43 and 56), the volume increase rate is less than 8.3% (Comparative Examples 80, 82 and 102), and the capacity recovery of the storage characteristics When the rate exceeded 58.1% (Comparative Example 54) and the volume increase rate was less than 6.8% (Comparative Example 148), it was judged that the high temperature cycle characteristics and the storage characteristics were excellent.

表8の結果より、ニッケル含有リチウム層状化合物の重量比率は25%以上、90%以下で特に良好であることがわかった。   From the results of Table 8, it was found that the weight ratio of the nickel-containing lithium layered compound was particularly good at 25% or more and 90% or less.

LiNi0.8Co0.22の混合量は25%未満または95%を超えると保存特性の体積増加率が大きくなっていることがわかった。またLiNi0.8Co0.22以外のニッケル含有リチウム層状化合物では比較例249のLiCoO2以外で高温サイクル特性と保存特性が良好であることがわかった。これより化学式LiNi1-xx2(MはCo、Mn、Alの少なくとも一つを含む、0≦x≦2/3)で表されるニッケル含有リチウム層状化合物を混合することで高温サイクル特性と保存特性が良好であることを見出した。 It was found that when the amount of LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 was less than 25% or more than 95%, the volume increase rate of the storage characteristics was increased. Further, it was found that nickel-containing lithium layered compounds other than LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 have good high-temperature cycle characteristics and storage characteristics other than LiCoO 2 of Comparative Example 249. By mixing a nickel-containing lithium layered compound represented by the chemical formula LiNi 1-x M x O 2 (M is at least one of Co, Mn, and Al, 0 ≦ x ≦ 2/3) The properties and storage properties were found to be good.

実施例7と同一の電極活物質、電極組成のものを用いて発電要素の構造が巻回型で外装体はアルミニウム缶である18650型の円筒電池を作製し、比較例250とした。実施例7と比較例250の電池を温度20℃において、充電レート0.5Cで4.2Vまで充電を行い、4.2Vに到達後、定電圧充電を2時間行って充電し、放電レート10Cで3.0Vまで放電したときの温度上昇をサーモグラフにて測定した。また温度20℃において充電レート5.0C、放電レート5.0C、充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3.0Vとして1000サイクル後のサイクル特性の容量維持率を測定した。   Using the same electrode active material and electrode composition as in Example 7, a 18650 type cylindrical battery in which the structure of the power generation element was a wound type and the outer package was an aluminum can was produced as Comparative Example 250. The batteries of Example 7 and Comparative Example 250 were charged to 4.2 V at a charging rate of 0.5 C at a temperature of 20 ° C., and after reaching 4.2 V, charging was performed by performing constant voltage charging for 2 hours, with a discharge rate of 10 C. Was measured with a thermograph when discharged to 3.0V. Further, the capacity retention rate of the cycle characteristics after 1000 cycles was measured at a temperature of 20 ° C. with a charge rate of 5.0 C, a discharge rate of 5.0 C, a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 3.0 V.

容量維持率(%)は1000サイクル後の放電容量(mAh)を、10サイクル目の放電容量(mAh)で割った値である。実施例7の電池と、発電要素構造、外装体を変えた電池の、10C放電時の温度上昇とサイクル特性の容量維持率の関係を表9に示す。   The capacity retention rate (%) is a value obtained by dividing the discharge capacity (mAh) after 1000 cycles by the discharge capacity (mAh) at the 10th cycle. Table 9 shows the relationship between the temperature rise at the time of 10 C discharge and the capacity retention rate of the cycle characteristics of the battery of Example 7 and the battery in which the power generation element structure and the exterior body are changed.

Figure 0005376640
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表9より、本発明のリチウム過剰、アルミニウム・マグネシム・ボロンが同時に置換されたリチウムマンガン酸化物を用いた積層型ラミネートフィルム外装のリチウムイオン二次電池と18650円筒リチウムイオン二次電池を比較するとラミネートフィルム外装積層型のリチウムイオン二次電池が10C放電時の温度上昇が低く、サイクル特性の容量維持率が高いことがわかった。   Table 9 shows that a lithium ion secondary battery with a laminated laminate film using lithium manganese oxide in which lithium excess of the present invention is simultaneously substituted with aluminum, magnesium, and boron and a 18650 cylindrical lithium ion secondary battery are compared. It was found that the film exterior laminate type lithium ion secondary battery had a low temperature rise during 10 C discharge and a high capacity retention rate of cycle characteristics.

これより発電要素の構造が積層型であり、外装体がラミネートフィルムであると、放熱性に優れ、サイクル特性の容量維持率が高いことがわかった。   From this, it was found that when the structure of the power generation element is a laminate type and the exterior body is a laminate film, the heat dissipation is excellent and the capacity retention rate of cycle characteristics is high.

実施例の結果より、高温サイクル特性、保存特性に優れ、その際、体積増加率が小さくまた放熱性に優れたラミネートフィルムを外装体とする積層型のリチウムイオン二次電池の提供が可能であることがわかった。   From the results of the examples, it is possible to provide a laminated lithium ion secondary battery having an outer package made of a laminate film that is excellent in high-temperature cycle characteristics and storage characteristics, and has a small volume increase rate and excellent heat dissipation. I understood it.

以上、本発明を実施例に基づいて説明した。これはあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. This is merely an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible and that such modifications are within the scope of the present invention.

11 正極集電体
12 正極活物質を含有する層
13 負極活物質を含有する層
14 負極集電体
15 電解液を含むセパレータ
11 Positive Electrode Current Collector 12 Layer Containing Positive Electrode Active Material 13 Layer Containing Negative Electrode Active Material 14 Negative Electrode Current Collector 15 Separator Containing Electrolyte

Claims (1)

ラミネートフィルムを外装体とする積層型のリチウムイオン二次電池であって、正極合剤が、活物質であるスピネル構造を有するマンガン酸リチウムのマンガンの一部がリチウムとアルミニウムとマグネシウムとボロンで置換された化学式(1)
Li1+xMn2−x−y−z−γAlMgγ ・・・・・・・(1)
(0.02≦x≦0.08、0.02≦y≦0.2、0.02≦z≦0.1、0.002≦γ≦0.1)と、水素イオン捕捉剤である少なくともニッケルを含む層状構造を有する化学式(2)
LiNi1−x ・・・・・・・(2)
(MはCo、Mn、Alの少なくとも一つを含む、0≦x≦2/3)を有し、その重量比率が、化学式(1):化学式(2)=(100−a):aである(25≦a≦90)ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A laminated lithium ion secondary battery with a laminate film as the outer package, where the positive electrode mixture is replaced with lithium, aluminum, magnesium, and boron, part of the manganese in the lithium manganate having the spinel structure as the active material Chemical formula (1)
Li 1 + x Mn 2-x -y-z-γ Al y Mg z B γ O 4 ······· (1)
(0.02 ≦ x ≦ 0.08, 0.02 ≦ y ≦ 0.2, 0.02 ≦ z ≦ 0.1, 0.002 ≦ γ ≦ 0.1) and at least a hydrogen ion scavenger Chemical formula (2) having a layered structure containing nickel
LiNi 1-x M x O 2 (2)
(M includes at least one of Co, Mn, and Al, 0 ≦ x ≦ 2/3), and the weight ratio is represented by chemical formula (1): chemical formula (2) = (100−a): a A lithium ion secondary battery characterized by being (25 ≦ a ≦ 90).
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