JP5489353B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、充放電サイクル特性が良好な非水電解液二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having good charge / discharge cycle characteristics.

リチウムイオン二次電池をはじめとする非水電解液二次電池は、パーソナルコンピューターや携帯電話などのポータブル機器用の電源として利用されており、こうした適用機器に応じて要求される特性を備えるように構成されている。特に、今後も更に市場が伸びるとされる携帯電話については、その高性能化が進むと予想されることから、それに応じた高容量化などが要求されている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries, including lithium ion secondary batteries, are used as power sources for portable devices such as personal computers and mobile phones, so that they have the characteristics required according to these applied devices. It is configured. In particular, mobile phones, whose market is expected to grow further, are expected to have higher performance, so that higher capacities are required in response to such demands.

現在市販されている非水電解液二次電池は、一部を除き、正極活物質にLiCoOが、負極活物質には黒鉛が用いられているが、特に負極については、既に黒鉛の理論容量である372mAh/gに極めて近い利用率で電池設計がされており、更なる高容量化には、黒鉛に代わる新規な負極材料が必要とされる。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries currently on the market use LiCoO 2 as the positive electrode active material and graphite as the negative electrode active material, except for a part. The battery is designed at a utilization rate very close to 372 mAh / g, and a new negative electrode material in place of graphite is required for higher capacity.

こうした負極材料として、Sn(錫)合金、Si(シリコン)合金、Si酸化物、Li(リチウム)窒化物、Li金属などが検討されており、例えば、Siの超微粒子がSiO中に分散した構造を持つSiOが注目されている(例えば、特許文献1〜4)。この材料を負極活物質として用いると、Liと反応するSiが超微粒子であるために充放電がスムーズに行われる一方で、前記構造を有するSiO粒子自体は表面積が小さいため、負極合剤層を形成するための塗料とした際の塗料性や負極合剤層の集電体に対する接着性も良好である。 As such negative electrode materials, Sn (tin) alloy, Si (silicon) alloy, Si oxide, Li (lithium) nitride, Li metal, and the like have been studied. For example, ultrafine particles of Si are dispersed in SiO 2 . SiO x having a structure has attracted attention (for example, Patent Documents 1 to 4). When this material is used as a negative electrode active material, since Si that reacts with Li is an ultrafine particle, charging and discharging are performed smoothly. On the other hand, the SiO x particle itself having the above structure has a small surface area, and thus the negative electrode mixture layer The coating property when forming a coating material for forming the electrode and the adhesion of the negative electrode mixture layer to the current collector are also good.

特開2004−47404号公報JP 2004-47404 A 特開2005−259697号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-259697 特開2007−242590号公報JP 2007-242590 A 特開2009−266705号公報JP 2009-266705 A

ところが、SiOは、例えば黒鉛に比べて電池の充放電に伴う体積変化が非常に大きい。そのため、SiOを負極活物質に用いた電池では、通常、充放電による膨張収縮を繰り返すうちに、負極の強度や電子伝導性が低下して、充放電サイクル特性、すなわち初期容量に対する容量維持率が、黒鉛を負極活物質とする電池に比べて悪くなる。 However, SiO x has a very large volume change accompanying charging / discharging of the battery as compared with, for example, graphite. For this reason, in a battery using SiO x as the negative electrode active material, the strength and electronic conductivity of the negative electrode are usually lowered while repeatedly expanding and contracting due to charge and discharge, and charge / discharge cycle characteristics, that is, capacity retention ratio relative to initial capacity. However, it becomes worse than a battery using graphite as a negative electrode active material.

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、SiとOとを構成元素に含む材料を含有する負極を備えつつ、充放電サイクル特性が良好な非水電解液二次電池を提供することにある。   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 electrolyte secondary battery having good charge / discharge cycle characteristics while including a negative electrode containing a material containing Si and O as constituent elements. Is to provide.

前記目的を達成し得た本発明の非水電解液二次電池は、リチウム金属複合酸化物を正極活物質として含有する正極、負極、非水電解液およびセパレータを有するものであって、前記負極は、SiとOとを構成元素に含む材料(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である。以下、当該材料を「SiO」という。)、および黒鉛を負極活物質として含有し、かつアスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤と、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤とを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有していることを特徴とするものである。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention that has achieved the above object has a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator containing a lithium metal composite oxide as a positive electrode active material, and the negative electrode Is a material containing Si and O as constituent elements (provided that the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5. Hereinafter, the material is referred to as “SiO x ”), and Graphite conductive assistant containing graphite as a negative electrode active material and having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more, and a graphite conductive agent having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less It has a negative electrode mixture layer containing an auxiliary agent on one side or both sides of a current collector.

本発明によれば、SiとOとを構成元素に含む材料を含有する負極を備えつつ、充放電サイクル特性が良好な非水電解液二次電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nonaqueous electrolyte secondary battery with favorable charging / discharging cycling characteristics can be provided, providing the negative electrode containing the material which contains Si and O in a structural element.

本発明の非水電解液二次電池の一例を示す模式図であり、(a)平面図、(b)断面図である。It is a schematic diagram which shows an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention, (a) Top view, (b) Cross-sectional view. 図1の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1.

本発明の非水電解液二次電池に係る負極は、SiOおよび黒鉛を負極活物質として含有すると共に、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤と、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤とを含有する負極合剤層を有している。 The negative electrode according to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains SiO x and graphite as a negative electrode active material, and has a fiber shape having an aspect ratio of 3 or more and a graphite conductive assistant having an average length of 10 μm or more, It has a negative electrode mixture layer containing a fibrous conductive auxiliary agent having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less.

SiOは、例えば非水電解液二次電池の負極活物質として汎用されている黒鉛などに比べて導電性が乏しい。よって、SiOを負極活物質に用いる負極では、負極合剤層内の導電性を高めるために、導電助剤を使用する必要がある。 For example, SiO x has poor conductivity as compared with graphite or the like that is widely used as a negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries. Therefore, in the negative electrode using SiO x as the negative electrode active material, it is necessary to use a conductive additive in order to increase the conductivity in the negative electrode mixture layer.

ところが、SiOは、電池の充放電に伴う体積変化が、例えば黒鉛に比べて大きい。そのため、例えば、充電時には、SiOの影響によって膨張する負極合剤層の厚み方向において、導電性が損なわれてしまい、これが電池の充放電サイクル特性低下の一因となる。これは、非水電解液二次電池では、一般には、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラックなどが電極用の導電助剤として使用されているが、このような導電助剤では、充電により負極合剤層が厚み方向に膨張すると、SiOと導電助剤とが離れてしまい、導電助剤がSiO粒子間の電子伝導に十分に寄与し得ないためであると考えられる。 However, SiO x has a larger volume change with charge / discharge of the battery than, for example, graphite. Therefore, for example, at the time of charging, conductivity is impaired in the thickness direction of the negative electrode mixture layer that expands due to the influence of SiO x , and this contributes to a decrease in charge / discharge cycle characteristics of the battery. In non-aqueous electrolyte secondary batteries, generally, acetylene black, carbon black, ketjen black, etc. are used as conductive assistants for electrodes. When the mixture layer expands in the thickness direction, it is considered that SiO x and the conductive auxiliary agent are separated from each other, and the conductive auxiliary agent cannot sufficiently contribute to the electron conduction between the SiO x particles.

そこで、本発明では、まず、SiOとともに、活物質として作用しかつ導電助剤としても作用することで導電性に乏しいSiOを含有する負極合剤層中の導電性を高め得る黒鉛を負極活物質に使用して、電池の充放電に伴う負極合剤層の厚み方向の体積変化を可及的に抑制し、更に、負極の導電助剤として、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤を使用し、電池の充電によって負極合剤層が膨張しても、SiO粒子間の電子伝導が良好になるようにした。 Therefore, in the present invention, first, graphite that can enhance the conductivity in the negative electrode mixture layer containing SiO x having poor conductivity by acting as an active material and also as a conductive auxiliary agent together with SiO x is used as the negative electrode. Used as an active material, the volume change in the thickness direction of the negative electrode mixture layer accompanying charging / discharging of the battery is suppressed as much as possible. Furthermore, as a conductive auxiliary for the negative electrode, the average is a fiber shape having an aspect ratio of 3 or more. A graphitic conductive assistant having a length of 10 μm or more was used so that the electron conduction between the SiO x particles was good even when the negative electrode mixture layer expanded due to charging of the battery.

しかしながら、SiOと黒鉛とを負極活物質に用いた電池では、SiOと黒鉛との体積変化量が異なることから、充電による膨張量の大きなSiO粒子近傍では、充電時に負極合剤層に歪が生じ、放電時にはその歪が解消されないままとなる。そのため、電池を充電後放電すると、負極合剤層内において、SiO粒子が黒鉛粒子などから孤立してしまい、局所的に導電性が欠如し、これにより電池の充放電サイクル特性低下が生じ得ることも判明した。この問題は、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤を使用するだけでは解消されない。 However, in a battery using SiO x and graphite as the negative electrode active material, since the volume change amount of SiO x and graphite is different, in the vicinity of SiO x particles having a large expansion amount due to charging, a negative electrode mixture layer is formed during charging. Distortion occurs and remains unresolved during discharge. Therefore, when the battery is discharged after charging, the SiO x particles are isolated from the graphite particles and the like in the negative electrode mixture layer, and locally lack of conductivity, which may cause deterioration in charge / discharge cycle characteristics of the battery. It was also found out. This problem cannot be solved only by using a graphite conductive aid having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more.

そこで、本発明では、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤とともに、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤を負極合剤層に含有させることにした。アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤は、負極合剤層内において、例えば、SiO粒子に付着しやすい性質を有しており、電池を充電後放電しても、SiOと前記黒鉛質導電助剤との接触が良好に保たれる。そのため、放電状態での負極合剤層内において、SiOが孤立することを防止して、SiOの充放電がスムーズに進行するようにし得る。 Therefore, in the present invention, a graphite conductive assistant having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more and a graphite conductive assistant having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less are used as the negative electrode. It was decided to be included in the mixture layer. The graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less has a property of easily adhering to, for example, SiO x particles in the negative electrode mixture layer and is discharged after charging the battery. Even in this case, the contact between SiO x and the graphite conductive additive can be kept good. Therefore, it is possible to prevent SiO x from being isolated in the negative electrode mixture layer in a discharged state, and to smoothly charge and discharge SiO x .

このように、本発明の非水電解液二次電池では、負極活物質にSiOとともに黒鉛を活物質として使用することに加えて、アスペクト比が3以上の繊維形状であり、かつ平均長の異なる黒鉛質導電助剤を用いた負極を備えることで、充放電に伴う容量低下を抑制して充放電サイクル特性を高めており、更に、かかる構成によって負荷特性も良好なものとしている。 Thus, in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, in addition to using graphite as an active material together with SiO x as a negative electrode active material, the non-aqueous electrolyte secondary battery has a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of By providing a negative electrode using a different graphite conductive additive, the capacity reduction due to charge / discharge is suppressed to enhance the charge / discharge cycle characteristics, and the load characteristics are also good due to this configuration.

本発明に係るアスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤、およびアスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤のアスペクト比並びに平均長は、走査型電子顕微鏡観察によって100個以上の粒子について実測し、その値を平均することにより求める。なお、平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤については、ホソカワミクロン社製の粒子像解析装置「FPIA−3000」(検出範囲:約0.7μm〜160μm)により、100個以上の粒子について円形度および粒度分布を測定し、その結果から平均値を算出して求めてもよい。   The aspect ratio of the graphite conductive assistant having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more, and the graphite conductive assistant having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less. The average length is obtained by actually measuring 100 or more particles by observation with a scanning electron microscope and averaging the values. In addition, about the graphite conductive support agent whose average length is 10 micrometers or more, circularity is measured about 100 or more particles by the particle | grain image analyzer "FPIA-3000" (detection range: about 0.7 micrometer-160 micrometers) made by Hosokawa Micron. Alternatively, the particle size distribution may be measured, and an average value may be calculated from the result.

負極に使用するアスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤としては、気相成長炭素繊維、黒鉛炭素繊維などが挙げられ、このようなアスペクト比と平均長とを有するものを、市販品の中から選択して使用することができる。   Examples of the graphitic conductive aid having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more used for the negative electrode include vapor-grown carbon fiber, graphite carbon fiber, and the like. Can be selected from commercially available products.

また、負極に使用するアスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤としては、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維などが挙げられ、このようなアスペクト比と平均長とを有するものを、市販品の中から選択して使用することができる。   Further, examples of the graphite conductive assistant having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less used for the negative electrode include carbon nanotubes, vapor-grown carbon fibers, and the like. Can be selected from commercially available products.

そして、負極に係る負極活物質には、SiOと炭素材料との複合体、および黒鉛を使用する。 Then, the negative active material according to the negative electrode, to complex with SiO x and the carbon material, and graphite used.

SiOは、Siの微結晶または非晶質相を含んでいてもよく、この場合、SiとOの原子比は、Siの微結晶または非晶質相のSiを含めた比率となる。すなわち、SiOには、非晶質のSiOマトリックス中に、Si(例えば、微結晶Si)が分散した構造のものが含まれ、この非晶質のSiOと、その中に分散しているSiを合わせて、前記の原子比xが0.5≦x≦1.5を満足していればよい。例えば、非晶質のSiOマトリックス中に、Siが分散した構造で、SiOとSiのモル比が1:1の材料の場合、x=1であるので、構造式としてはSiOで表記される。このような構造の材料の場合、例えば、X線回折分析では、Si(微結晶Si)の存在に起因するピークが観察されない場合もあるが、透過型電子顕微鏡で観察すると、微細なSiの存在が確認できる。 The SiO x may contain Si microcrystal or amorphous phase. In this case, the atomic ratio of Si and O is a ratio including Si microcrystal or amorphous phase Si. That is, SiO x includes a structure in which Si (for example, microcrystalline Si) is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix, and this amorphous SiO 2 is dispersed in the SiO 2 matrix. It is sufficient that the atomic ratio x satisfies 0.5 ≦ x ≦ 1.5 in combination with Si. For example, in the case of a material in which Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and the material has a molar ratio of SiO 2 to Si of 1: 1, x = 1, so that the structural formula is represented by SiO. The In the case of a material having such a structure, for example, in X-ray diffraction analysis, a peak due to the presence of Si (microcrystalline Si) may not be observed, but when observed with a transmission electron microscope, the presence of fine Si Can be confirmed.

なお、SiOは、炭素材料と複合化した複合体とすることができ、このような複合体としては、例えば、SiOの表面が炭素材料で被覆されていることが好ましい。前記の通り、SiOは導電性が乏しい。本発明に係る負極には、導電助剤としても機能し得る黒鉛を、負極活物質としてSiOと併用するため、負極内における導電性をある程度確保することが可能であり、更に前記の繊維形状で、平均長の異なる複数種の黒鉛質導電助材も使用するが、SiOを炭素材料と複合化した複合体であれば、例えば、単にSiOと炭素材料(黒鉛や前記の黒鉛質導電助剤など)などの導電性材料とを混合して得られた材料を用いた場合よりも、負極における導電ネットワークが良好に形成される。 Incidentally, SiO x may be complexed complexed with carbon material, as such complexes, for example, it is preferable that the surface of the SiO x is coated with a carbon material. As described above, SiO x has poor conductivity. In the negative electrode according to the present invention, graphite that can also function as a conductive auxiliary is used in combination with SiO x as a negative electrode active material, so that it is possible to ensure a certain degree of conductivity in the negative electrode, and the above fiber shape in, but also to use the average length of different kinds of graphite conductive agent, as long as complexes complexed with carbon material SiO x, for example, simply SiO x and the carbon material (graphite or the graphite conduction A conductive network in the negative electrode is formed better than when a material obtained by mixing a conductive material such as an auxiliary agent is used.

SiOと炭素材料との複合体としては、前記のように、SiOの表面を炭素材料で被覆したものの他、SiOと炭素材料との造粒体などが挙げられる。 The complex of the SiO x and the carbon material, as described above, other although the surface of the SiO x coated with carbon material, such as granules of SiO x and the carbon material can be cited.

また、前記の、SiOの表面を炭素材料で被覆した複合体を、更に導電性材料(炭素材料など)と複合化して用いることで、負極において更に良好な導電ネットワークの形成が可能となるため、より高容量で、より電池特性(例えば、充放電サイクル特性)に優れた非水電解液二次電池の実現が可能となる。炭素材料で被覆されたSiOと炭素材料との複合体としては、例えば、炭素材料で被覆されたSiOと炭素材料との混合物を更に造粒した造粒体などが挙げられる。 In addition, since the composite in which the surface of SiO x is coated with a carbon material is further combined with a conductive material (carbon material or the like), a better conductive network can be formed in the negative electrode. Thus, it is possible to realize a non-aqueous electrolyte secondary battery with higher capacity and better battery characteristics (for example, charge / discharge cycle characteristics). The complex of the SiO x and the carbon material coated with a carbon material, for example, like granules the mixture was further granulated with SiO x and the carbon material coated with a carbon material.

また、表面が炭素材料で被覆されたSiOとしては、SiOとそれよりも比抵抗値が小さい炭素材料との複合体(例えば造粒体)の表面が、更に炭素材料で被覆されてなるものも、好ましく用いることができる。前記造粒体内部でSiOと炭素材料とが分散した状態であると、より良好な導電ネットワークを形成できるため、SiOを負極活物質として含有する負極を有する非水電解液二次電池において、重負荷放電特性などの電池特性を更に向上させることができる。 Further, as SiO x whose surface is coated with a carbon material, the surface of a composite (for example, a granulated body) of SiO x and a carbon material having a smaller specific resistance value is further coated with a carbon material. Those can also be preferably used. In a non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode containing SiO x as a negative electrode active material, a better conductive network can be formed when SiO x and a carbon material are dispersed inside the granulated body. In addition, battery characteristics such as heavy load discharge characteristics can be further improved.

SiOとの複合体の形成に用い得る前記炭素材料としては、例えば、低結晶性炭素、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維などの炭素材料が好ましいものとして挙げられる。 Preferred examples of the carbon material that can be used to form a composite with SiO x include carbon materials such as low crystalline carbon, carbon nanotubes, and vapor grown carbon fibers.

前記炭素材料の詳細としては、繊維状またはコイル状の炭素材料、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む)、人造黒鉛、易黒鉛化炭素および難黒鉛化炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の材料が好ましい。繊維状またはコイル状の炭素材料は、導電ネットワークを形成し易く、かつ表面積の大きい点において好ましい。カーボンブラック(アセチレンブラック,ケッチェンブラックを含む)、易黒鉛化炭素および難黒鉛化炭素は、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、さらに、SiO粒子が膨張収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有している点において好ましい。 The details of the carbon material include at least one selected from the group consisting of fibrous or coiled carbon materials, carbon black (including acetylene black and ketjen black), artificial graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon. A seed material is preferred. Fibrous or coil-like carbon materials are preferable in that they easily form a conductive network and have a large surface area. Carbon black (including acetylene black and ketjen black), graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon have high electrical conductivity and high liquid retention, and even if SiO x particles expand and contract. This is preferable in that it has a property of easily maintaining contact with the particles.

負極活物質としてSiOと併用される黒鉛を、SiOと炭素材料との複合体に係る炭素材料として使用することもできる。黒鉛も、カーボンブラックなどと同様に、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、さらに、SiO粒子が膨張収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有しているため、SiOとの複合体形成に好ましく使用することができる。 Graphite used in combination with SiO x as the negative electrode active material can also be used as a carbon material related to a composite of SiO x and a carbon material. Graphite, like carbon black, has high electrical conductivity and high liquid retention, and also has the property of easily maintaining contact with the SiO x particles even when they expand and contract. Therefore, it can be preferably used for forming a complex with SiO x .

前記例示の炭素材料の中でも、SiOとの複合体が造粒体である場合に用いるものとしては、繊維状の炭素材料が特に好ましい。繊維状の炭素材料は、その形状が細い糸状であり柔軟性が高いために電池の充放電に伴うSiOの膨張収縮に追従でき、また、嵩密度が大きいために、SiO粒子と多くの接合点を持つことができるからである。繊維状の炭素としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブなどが挙げられ、これらの何れを用いてもよい。また、前記の、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤や、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤を、SiOと複合化する炭素材料として使用してもよく、特に、平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤をSiOと複合化する炭素材料に使用することが好ましい。 Among the carbon materials exemplified above, a fibrous carbon material is particularly preferable for use when the composite with SiO x is a granulated body. Fibrous carbon material can follow the expansion and contraction of SiO x with the charging and discharging of the battery due to the high shape is thin threadlike flexibility, also because bulk density is large, many and SiO x particles It is because it can have a junction. Examples of the fibrous carbon include polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube, and any of these may be used. In addition, the above-mentioned graphite conductive auxiliary having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more, or a graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less It may be used as a carbon material to be combined with x, and it is particularly preferable to use a graphite conductive assistant having an average length of 1 μm or less for the carbon material to be combined with SiO x .

なお、繊維状の炭素材料は、例えば、気相法にてSiO粒子の表面に形成することもできる。 The fibrous carbon material can also be formed on the surface of the SiO x particles by, for example, a vapor phase method.

SiOの比抵抗値が、通常、10〜10kΩcmであるのに対して、前記例示の炭素材料の比抵抗値は、通常、10−5〜10kΩcmである。 The specific resistance value of SiO x is usually 10 3 to 10 7 kΩcm, while the specific resistance value of the carbon material exemplified above is usually 10 −5 to 10 kΩcm.

また、SiOと炭素材料との複合体は、粒子表面の炭素材料被覆層を覆う材料層(難黒鉛化炭素を含む材料層)を更に有していてもよい。 The composite of SiO x and the carbon material may further have a material layer (a material layer containing non-graphitizable carbon) that covers the carbon material coating layer on the particle surface.

負極にSiOと炭素材料との複合体を使用する場合、SiOと炭素材料との比率は、炭素材料との複合化による作用を良好に発揮させる観点から、SiO:100質量部に対して、炭素材料が、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましい。また、前記複合体において、SiOと複合化する炭素材料の比率が多すぎると、負極合剤層中のSiO量の低下に繋がり、高容量化の効果が小さくなる虞があることから、SiO:100質量部に対して、炭素材料は、50質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがより好ましい。 When a composite of SiO x and a carbon material is used for the negative electrode, the ratio of SiO x and the carbon material is based on SiO x : 100 parts by mass from the viewpoint of satisfactorily exerting the effect of the composite with the carbon material. The carbon material is preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more. Further, in the composite, if the ratio of the carbon material to be combined with SiO x is too large, it may lead to a decrease in the amount of SiO x in the negative electrode mixture layer, and the effect of increasing the capacity may be reduced. SiO x: relative to 100 parts by weight, the carbon material, and more preferably preferably not more than 50 parts by weight, more than 40 parts by weight.

前記のSiOと炭素材料との複合体は、例えば下記の方法によって得ることができる。 The composite of the SiO x and the carbon material can be obtained, for example, by the following method.

まず、SiOを複合化する場合の作製方法について説明する。SiOが分散媒に分散した分散液を用意し、それを噴霧し乾燥して、複数の粒子を含む複合粒子を作製する。分散媒としては、例えば、エタノールなどを用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。前記の方法以外にも、振動型や遊星型のボールミルやロッドミルなどを用いた機械的な方法による造粒方法においても、同様の複合粒子を作製することができる。 First, a manufacturing method in the case of combining SiO x will be described. A dispersion liquid in which SiO x is dispersed in a dispersion medium is prepared, and sprayed and dried to produce composite particles including a plurality of particles. For example, ethanol or the like can be used as the dispersion medium. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. In addition to the above method, similar composite particles can be produced also by a granulation method by a mechanical method using a vibration type or planetary type ball mill or rod mill.

なお、SiOと、SiOよりも比抵抗値の小さい炭素材料との造粒体を作製する場合には、SiOが分散媒に分散した分散液中に前記炭素材料を添加し、この分散液を用いて、SiOを複合化する場合と同様の手法によって複合粒子(造粒体)とすればよい。また、前記と同様の機械的な方法による造粒方法によっても、SiOと炭素材料との造粒体を作製することができる。 Incidentally, the SiO x, in the case of manufacturing a granulated body with small carbon material resistivity value than SiO x is adding the carbon material in the dispersion liquid of SiO x are dispersed in a dispersion medium, the dispersion by using a liquid, by a similar method to the case of composite of SiO x may be a composite particle (granule). Further, by granulation process according to the similar mechanical method, it is possible to produce a granular material of the SiO x and the carbon material.

次に、SiO粒子(SiO複合粒子、またはSiOと炭素材料との造粒体)の表面を炭素材料で被覆して複合体とする場合には、例えば、SiO粒子と炭化水素系ガスとを気相中にて加熱して、炭化水素系ガスの熱分解により生じた炭素を、粒子の表面上に堆積させる。このように、気相成長(CVD)法によれば、炭化水素系ガスが複合粒子の隅々にまで行き渡り、粒子の表面や表面の空孔内に、導電性を有する炭素材料を含む薄くて均一な皮膜(炭素材料被覆層)を形成できることから、少量の炭素材料によってSiO粒子に均一性よく導電性を付与できる。 Next, when the surface of SiO x particles (SiO x composite particles or a granulated body of SiO x and a carbon material) is coated with a carbon material to form a composite, for example, the SiO x particles and the hydrocarbon-based material The gas is heated in the gas phase, and carbon generated by pyrolysis of the hydrocarbon-based gas is deposited on the surface of the particles. As described above, according to the vapor deposition (CVD) method, the hydrocarbon-based gas spreads to every corner of the composite particle, and the surface of the particle and the pores in the surface are thin and contain a conductive carbon material. Since a uniform film (carbon material coating layer) can be formed, the SiO x particles can be imparted with good conductivity with a small amount of carbon material.

炭素材料で被覆されたSiOの製造において、気相成長(CVD)法の処理温度(雰囲気温度)については、炭化水素系ガスの種類によっても異なるが、通常、600〜1200℃が適当であり、中でも、700℃以上であることが好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、かつ導電性の高い炭素を含む被覆層を形成できるからである。 In the production of SiO x coated with a carbon material, the processing temperature (atmosphere temperature) of the vapor deposition (CVD) method varies depending on the type of hydrocarbon gas, but usually 600 to 1200 ° C. is appropriate. Among these, the temperature is preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. This is because the higher the treatment temperature, the less the remaining impurities, and the formation of a coating layer containing carbon having high conductivity.

炭化水素系ガスの液体ソースとしては、トルエン、ベンゼン、キシレン、メシチレンなどを用いることができるが、取り扱い易いトルエンが特に好ましい。これらを気化させる(例えば、窒素ガスでバブリングする)ことにより炭化水素系ガスを得ることができる。また、メタンガスやアセチレンガスなどを用いることもできる。   As the liquid source of the hydrocarbon-based gas, toluene, benzene, xylene, mesitylene and the like can be used, but toluene that is easy to handle is particularly preferable. A hydrocarbon-based gas can be obtained by vaporizing them (for example, bubbling with nitrogen gas). Moreover, methane gas, acetylene gas, etc. can also be used.

また、気相成長(CVD)法にてSiO粒子(SiO複合粒子、またはSiOと炭素材料との造粒体)の表面を炭素材料で覆った後に、石油系ピッチ、石炭系のピッチ、熱硬化性樹脂、およびナフタレンスルホン酸塩とアルデヒド類との縮合物よりなる群から選択される少なくとも1種の有機化合物を、炭素材料を含む被覆層に付着させた後、前記有機化合物が付着した粒子を焼成してもよい。 In addition, after the surface of SiO x particles (SiO x composite particles or a granulated body of SiO x and a carbon material) is covered with a carbon material by a vapor deposition (CVD) method, a petroleum-based pitch or a coal-based pitch is used. At least one organic compound selected from the group consisting of a thermosetting resin and a condensate of naphthalene sulfonate and aldehydes is attached to a coating layer containing a carbon material, and then the organic compound is attached. The obtained particles may be fired.

具体的には、炭素材料で被覆されたSiO粒子(SiO複合粒子、またはSiOと炭素材料との造粒体)と、前記有機化合物とが分散媒に分散した分散液を用意し、この分散液を噴霧し乾燥して、有機化合物によって被覆された粒子を形成し、その有機化合物によって被覆された粒子を焼成する。 Specifically, a dispersion liquid in which a SiO x particle (SiO x composite particle or a granulated body of SiO x and a carbon material) coated with a carbon material and the organic compound are dispersed in a dispersion medium is prepared, The dispersion is sprayed and dried to form particles coated with the organic compound, and the particles coated with the organic compound are fired.

前記ピッチとしては等方性ピッチを、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、フラン樹脂、フルフラール樹脂などを用いることができる。ナフタレンスルホン酸塩とアルデヒド類との縮合物としては、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物を用いることができる。   An isotropic pitch can be used as the pitch, and a phenol resin, a furan resin, a furfural resin, or the like can be used as the thermosetting resin. As the condensate of naphthalene sulfonate and aldehydes, naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate can be used.

炭素材料で被覆されたSiO粒子と前記有機化合物とを分散させるための分散媒としては、例えば、水、アルコール類(エタノールなど)を用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。焼成温度は、通常、600〜1200℃が適当であるが、中でも700℃以上が好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、かつ導電性の高い良質な炭素材料を含む被覆層を形成できるからである。ただし、処理温度はSiOの融点以下であることを要する。 As a dispersion medium for dispersing the SiO x particles coated with the carbon material and the organic compound, for example, water or alcohols (ethanol or the like) can be used. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. The firing temperature is usually 600 to 1200 ° C., preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. This is because the higher the processing temperature, the less the remaining impurities, and the formation of a coating layer containing a high-quality carbon material with high conductivity. However, the processing temperature needs to be lower than the melting point of SiO x .

SiOと共に負極活物質として使用する黒鉛としては、例えば、鱗片状黒鉛などの天然黒鉛;熱分解炭素類、MCMB、炭素繊維などの易黒鉛化炭素を2800℃以上で黒鉛化処理した人造黒鉛;などが挙げられる。 Examples of graphite used as a negative electrode active material together with SiO x include natural graphite such as scaly graphite; artificial graphite obtained by graphitizing graphitized carbon such as pyrolytic carbons, MCMB, and carbon fiber at 2800 ° C. or higher; Etc.

なお、本発明に係る負極においては、SiOを使用することによる高容量化の効果を良好に確保する観点から、負極活物質中におけるSiOの含有量が、0.01質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。また、充放電に伴うSiOの体積変化による問題をより良好に回避する観点から、負極活物質中におけるSiOの含有量が、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましい。 In the negative electrode according to the present invention, from the viewpoint of satisfactorily ensuring the effect of the high capacity by using a SiO x, the content of SiO x in the anode active material, is 0.01% by mass or more It is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more. Further, from the viewpoint of better avoiding the problem due to the volume change of SiO x due to charge / discharge, the content of SiO x in the negative electrode active material is preferably 20% by mass or less, and 15% by mass or less. It is more preferable.

負極は、SiO、黒鉛、前記の繊維形状の黒鉛質導電助剤およびバインダなどを含む混合物(負極合剤)に、適当な溶媒(分散媒)を加えて十分に混練して得たペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を、集電体の片面または両面に塗布し、乾燥などにより溶媒(分散媒)を除去し、必要に応じてカレンダー処理を施すなどして、所定の厚みおよび密度を有する負極合剤層を形成する工程を経て製造することができる。ただし、負極の製造方法は、前記の方法に制限される訳ではなく、他の製造方法で製造してもよい。 The negative electrode is a paste obtained by sufficiently kneading an appropriate solvent (dispersion medium) into a mixture (negative electrode mixture) containing SiO x , graphite, the above-mentioned fiber-shaped graphite conductive additive, and a binder. Or a slurry-like negative electrode mixture-containing composition is applied to one or both sides of the current collector, the solvent (dispersion medium) is removed by drying or the like, and a calendar treatment is performed as necessary to obtain a predetermined thickness. And it can manufacture through the process of forming the negative mix layer which has a density. However, the manufacturing method of the negative electrode is not limited to the above method, and may be manufactured by other manufacturing methods.

負極合剤層に使用するバインダとしては、例えば、でんぷん、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロースなどの多糖類やそれらの変成体;ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドイミド、ポリアミドなどの熱可塑性樹脂やそれらの変成体;ポリイミド;エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシドなどのゴム状弾性を有するポリマーやそれらの変成体;などが挙げられ、これらの1種または2種以上を用いることができる。   Examples of the binder used in the negative electrode mixture layer include starch, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, diacetylcellulose, and other polysaccharides and modified products thereof; polyvinylchloride, Thermoplastic resins such as polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyamide and their modified products; polyimide; ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene Rubber (SBR), butadiene rubber, polybutadiene, fluororubber, polyethylene oxide and other polymers having rubbery elasticity, and modified products thereof. May be used alone or two or more al.

負極合剤層には、導電助剤として、前記の繊維形状の黒鉛質導電助剤以外の導電性材料を添加してもよい。このような導電性材料としては、非水電解液二次電池内において化学変化を起こさないものであれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック(サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなど)、属粉(銅、ニッケル、アルミニウム、銀など)、金属繊維、ポリフェニレン誘導体(特開昭59−20971号公報に記載のもの)などの材料を、1種または2種以上用いることができる。これらの中でも、カーボンブラックを用いることが好ましく、ケッチェンブラックやアセチレンブラックがより好ましい。   To the negative electrode mixture layer, a conductive material other than the above-described fiber-shaped graphite conductive auxiliary may be added as a conductive auxiliary. Such a conductive material is not particularly limited as long as it does not cause a chemical change in the nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, carbon black (thermal black, furnace black, channel black, ketjen black, Use one or more materials such as acetylene black, etc., genus powder (copper, nickel, aluminum, silver, etc.), metal fibers, polyphenylene derivatives (described in JP-A-59-20971). Can do. Among these, carbon black is preferably used, and ketjen black and acetylene black are more preferable.

負極合剤層においては、負極活物質の総量(SiOおよび黒鉛)を、90〜95質量%とし、バインダの量を1〜4質量%とすることが好ましい。 In the negative electrode mixture layer, the total amount of the negative electrode active material (SiO x and graphite) is preferably 90 to 95% by mass, and the amount of the binder is preferably 1 to 4% by mass.

また、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層における含有量は、その使用による効果(特に、充電状態における負極合剤層内の導電性を高める効果)を良好に確保する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましい。ただし、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層中の量が多すぎると、他の成分量が少なくなって、それに伴う不都合が生じる虞がある。よって、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層における含有量は、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。   In addition, the content of the graphite conductive additive having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more in the negative electrode mixture layer is the effect of its use (especially the conductivity in the negative electrode mixture layer in the charged state). From the viewpoint of ensuring a good (enhancing effect) property, the content is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more. However, if the amount of graphite conductive assistant having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more in the negative electrode mixture layer is too large, the amount of other components is reduced, resulting in inconvenience. There is a fear. Therefore, the content of the graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more in the negative electrode mixture layer is preferably 2% by mass or less, and preferably 1% by mass or less. Is more preferable.

更に、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層における含有量は、その使用による効果(特に、充電後放電した状態における負極合剤層内の導電性を高める効果)を良好に確保する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。ただし、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層中の量が多すぎると、他の成分量が少なくなって、それに伴う不都合が生じる虞がある。よって、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層における含有量は、2質量%以下であることが好ましく、1.5質量%以下であることがより好ましい。   Furthermore, the content of the graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less in the negative electrode mixture layer is the effect of its use (particularly, the negative electrode mixture layer in a state of being discharged after charging). From the viewpoint of ensuring a good effect of increasing the conductivity within the range, it is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more. However, if the amount of the graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less in the negative electrode mixture layer is too large, the amount of other components is reduced, resulting in inconvenience. There is a fear. Therefore, the content of the graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less in the negative electrode mixture layer is preferably 2% by mass or less, and 1.5% by mass or less. More preferably.

負極合剤層の厚み(集電体の片面あたりの厚み)は、例えば、10〜100μmであることが好ましい。   The thickness of the negative electrode mixture layer (thickness per one side of the current collector) is preferably 10 to 100 μm, for example.

負極の集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、機械的強度を確保するために下限は5μmであることが望ましい。   As the current collector for the negative electrode, a foil made of copper or nickel, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is 5 μm in order to ensure mechanical strength. Is desirable.

本発明の非水電解液二次電池に係る正極には、例えば、正極活物質、バインダおよび導電助剤などを含む正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。   For the positive electrode according to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, for example, one having a structure having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a binder, a conductive additive and the like on one side or both sides of a current collector is used. it can.

正極活物質には、従来から知られている非水電解液二次電池で使用されているもの、すなわち、リチウムイオンを吸蔵放出可能なリチウム金属複合酸化物が使用される。正極活物質として使用可能なリチウム金属複合酸化物の具体例としては、例えば、例えば、活物質として、Li1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mgなど)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMnやその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Feなど)で表されるオリビン型化合物などを用いることが可能である。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoOやLiNi1−xCox−yAl(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などのほか、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3、LiMn5/12Ni5/12Co1/6、LiMn3/5Ni1/5Co1/5など)などを例示することができる。正極活物質には、例えば、これらのうちの1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 As the positive electrode active material, a conventionally used non-aqueous electrolyte secondary battery, that is, a lithium metal composite oxide capable of occluding and releasing lithium ions is used. Specific examples of the lithium metal composite oxide that can be used as the positive electrode active material include, for example, Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Lithium-containing transition metal oxide having a layered structure represented by Al, Mg, etc., LiMn 2 O 4 and lithium manganese oxide having a spinel structure in which a part of the element is substituted with another element, LiMPO 4 (M: Co, An olivine type compound represented by Ni, Mn, Fe, etc.) can be used. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 and LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) and other oxides containing at least Co, Ni and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiMn 3 / 5 Ni 1/5 Co 1/5 O 2 etc.). For the positive electrode active material, for example, only one of these may be used, or two or more may be used in combination.

正極合剤層に係るバインダには、負極合剤層用のバインダとして先に例示した各種バインダと同じものが使用できる。また、正極合剤層に係る導電助剤としては、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などの黒鉛(黒鉛質炭素材料);アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック;炭素繊維;などの炭素材料などが挙げられる。   As the binder for the positive electrode mixture layer, the same binders as those exemplified above as the binder for the negative electrode mixture layer can be used. In addition, as the conductive auxiliary agent related to the positive electrode mixture layer, for example, graphite (graphite carbon material) such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, Carbon materials such as carbon black such as lamp black and thermal black; carbon fiber;

正極は、例えば、正極活物質、バインダおよび導電助剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施す工程を経て製造される。ただし、正極の製造方法は、前記の方法に制限される訳ではなく、他の製造方法で製造してもよい。   For the positive electrode, for example, a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition in which a positive electrode active material, a binder, and a conductive additive are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is prepared. The binder may be dissolved in a solvent), and this is applied to one or both sides of the current collector, dried, and then subjected to a calendering process as necessary. However, the manufacturing method of the positive electrode is not limited to the above method, and may be manufactured by other manufacturing methods.

正極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり10〜100μmであることが好ましく、正極合剤層の密度(集電体に積層した単位面積あたりの正極合剤層の質量と、厚みから算出される)は、3.0〜4.5g/cmであることが好ましい。また、正極合剤層の組成としては、例えば、正極活物質の量が60〜95質量%であることが好ましく、バインダの量が1〜15質量%であることが好ましく、導電助剤の量が3〜20質量%であることが好ましい。 The thickness of the positive electrode mixture layer is preferably, for example, 10 to 100 μm per side of the current collector, and the density of the positive electrode mixture layer (the mass of the positive electrode mixture layer per unit area laminated on the current collector, (Calculated from the thickness) is preferably 3.0 to 4.5 g / cm 3 . Moreover, as a composition of a positive mix layer, it is preferable that the quantity of a positive electrode active material is 60-95 mass%, for example, it is preferable that the quantity of a binder is 1-15 mass%, and the quantity of a conductive support agent. Is preferably 3 to 20% by mass.

集電体は、従来から知られている非水電解液二次電池の正極に使用されているものと同様のものが使用でき、例えば、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好ましい。   The current collector can be the same as that used for the positive electrode of a conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferable.

また、本発明に係る正極および負極には、必要に応じて、非水電解液二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form the lead body for electrically connecting with the other member in a non-aqueous-electrolyte secondary battery according to a conventional method as needed to the positive electrode and negative electrode which concern on this invention.

本発明の非水電解液二次電池は、前記の負極および正極を有していればよく、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られている非水電解液二次電池で採用されている構成および構造を適用することができる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is only required to have the above-described negative electrode and positive electrode, and there are no particular restrictions on other configurations and structures, and conventionally known non-aqueous electrolyte secondary batteries It is possible to apply the configuration and the structure adopted in FIG.

本発明の非水電解液二次電池に係るセパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル;などで構成された多孔質膜であることが好ましい。なお、セパレータは、100〜140℃において、その孔が閉塞する性質(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましい。そのため、セパレータは、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が、100〜140℃の熱可塑性樹脂を成分とするものがより好ましく、ポリエチレンを主成分とする単層の多孔質膜であるか、ポリエチレンとポリプロピレンとを2〜5層積層した積層多孔質膜などの多孔質膜を構成要素とする積層多孔質膜であることが好ましい。ポリエチレンとポリプロピレンなどのポリエチレンより融点の高い樹脂を混合または積層して用いる場合には、多孔質膜を構成する樹脂としてポリエチレンが30質量%以上であることが望ましく、50質量%以上であることがより望ましい。   The separator according to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a porous film composed of polyolefin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer; polyester such as polyethylene terephthalate or copolymer polyester; Is preferred. In addition, it is preferable that a separator has the property (namely, shutdown function) which the hole obstruct | occludes in 100-140 degreeC. Therefore, the separator has a melting point, that is, a thermoplastic resin having a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) of 100 to 140 ° C. in accordance with JIS K 7121 as a component. Preferably, it is a single layer porous film mainly composed of polyethylene or a laminated porous film comprising a porous film such as a laminated porous film in which 2 to 5 layers of polyethylene and polypropylene are laminated. Is preferred. When a resin having a melting point higher than that of polyethylene such as polyethylene and polypropylene is used by mixing or laminating, it is desirable that polyethylene is 30% by mass or more, and 50% by mass or more as a resin constituting the porous membrane. More desirable.

このような樹脂多孔質膜としては、例えば、従来から知られている非水電解液二次電池などで使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された多孔質膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法などにより作製されたイオン透過性の多孔質膜を用いることができる。   As such a resin porous membrane, for example, a porous membrane composed of the above-mentioned exemplified thermoplastic resin used in a conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery or the like, that is, a solvent extraction method Alternatively, an ion permeable porous membrane produced by a dry or wet stretching method can be used.

セパレータの平均孔径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上であって、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。   The average pore size of the separator is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.

また、セパレータの特性としては、JIS P 8117に準拠した方法で行われ、0.879g/mmの圧力下で100mlの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値が、10〜500secであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。更に、セパレータの強度としては、直径1mmのニードルを用いた突き刺し強度で50g以上であることが望ましい。かかる突き刺し強度が小さすぎると、リチウムのデンドライト結晶が発生した場合に、セパレータの突き破れによる短絡が発生する場合がある。 Moreover, as a characteristic of the separator, a Gurley value represented by the number of seconds in which 100 ml of air permeates the membrane under a pressure of 0.879 g / mm 2 is 10 to 500 sec. It is desirable to be. If the air permeability is too high, the ion permeability is reduced, whereas if it is too low, the strength of the separator may be reduced. Further, the strength of the separator is desirably 50 g or more in terms of piercing strength using a needle having a diameter of 1 mm. If the piercing strength is too small, a short circuit may occur due to the piercing of the separator when lithium dendrite crystals are generated.

なお、非水電解液二次電池内部が150℃以上となった場合でも、例えば熱的安定性に優れる前記一般組成式(1)で表されるリチウム金属複合酸化物を正極活物質に用いている場合には、安全性を保つことができる。   Even when the inside of the non-aqueous electrolyte secondary battery is 150 ° C. or higher, for example, the lithium metal composite oxide represented by the general composition formula (1) having excellent thermal stability is used as the positive electrode active material. If so, you can keep it safe.

非水電解液には、電解質塩を有機溶媒に溶解させた溶液を使用することができる。溶媒としては、例えば、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)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、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、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、これらの2種以上を併用してもよい。また、アミンイミド系有機溶媒や、含イオウまたは含フッ素系有機溶媒なども用いることができる。これらの中でも、ECとMECとDECとの混合溶媒が好ましく、この場合、混合溶媒の全容量に対して、DECを15容量%以上80容量%以下の量で含むことがより好ましい。このような混合溶媒であれば、電池の低温特性や充放電サイクル特性を高く維持しつつ、高電圧充電時における溶媒の安定性を高めることができるからである。   As the non-aqueous electrolyte, a solution in which an electrolyte salt is dissolved in an organic solvent can be used. Examples of the solvent include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), γ-butyrolactone, 1, 2 -Dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, Sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1,3-propane sultone, etc. Aprotic organic solvents, and the like, may be used these alone, or in combination of two or more of these. Also, amine imide organic solvents, sulfur-containing or fluorine-containing organic solvents, and the like can be used. Among these, a mixed solvent of EC, MEC, and DEC is preferable. In this case, it is more preferable to include DEC in an amount of 15% by volume to 80% by volume with respect to the total volume of the mixed solvent. This is because such a mixed solvent can enhance the stability of the solvent during high-voltage charging while maintaining the low temperature characteristics and charge / discharge cycle characteristics of the battery high.

非水電解液に係る電解質塩としては、リチウムの過塩素酸塩、有機ホウ素リチウム塩、トリフロロメタンスルホン酸塩などの含フッ素化合物の塩、またはイミド塩などが好適に用いられる。このような電解質塩の具体例としては、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、LiCSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO〔ここで、Rfはフルオロアルキル基を表す。〕などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、これらの2種以上を併用してもよい。これらの中でも、LiPFやLiBFなどが、充放電特性が良好なことからより好ましい。これらの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前記溶媒に溶解しやすいからである。溶媒中における電解質塩の濃度は特に限定されないが、通常0.5〜1.7mol/Lである。 As the electrolyte salt related to the non-aqueous electrolyte, a salt of a fluorine-containing compound such as lithium perchlorate, lithium organic boron, trifluoromethanesulfonate, imide salt, or the like is preferably used. Specific examples of the electrolyte salt, 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 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (Rf 3 OSO 2 ) 2 [where Rf Represents a fluoroalkyl group. These may be used alone or in combination of two or more thereof. Among these, LiPF 6 and LiBF 4 are more preferable because of good charge / discharge characteristics. This is because these fluorine-containing organic lithium salts have a large anionic property and are easily ion-separated, so that they are easily dissolved in the solvent. The concentration of the electrolyte salt in the solvent is not particularly limited, but is usually 0.5 to 1.7 mol / L.

また、前記の非水電解液に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤を適宜加えることもできる。本発明の電池で正極活物質に使用するリチウム金属複合酸化物はMnを含んでいるが、このようなリチウム金属複合酸化物の表面活性を安定にできることから、硫黄元素を含む添加剤を加えることが特に好ましい。   In addition, vinylene carbonates, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexyl benzene, biphenyl, and fluorobenzene are used for the purpose of improving the safety, charge / discharge cycleability, and high-temperature storage properties of the non-aqueous electrolyte. An additive such as t-butylbenzene may be added as appropriate. The lithium metal composite oxide used for the positive electrode active material in the battery of the present invention contains Mn. Since the surface activity of such a lithium metal composite oxide can be stabilized, an additive containing sulfur element is added. Is particularly preferred.

本発明の非水電解液二次電池は、例えば、前記の負極と前記の正極とを、前記のセパレータを介して積層した電極積層体や、更にこれを渦巻状に巻回した電極巻回体を作製し、このような電極体と、前記の非水電解液とを、常法に従い外装体内に封入して構成される。電池の形態としては、従来から知られている非水電解液二次電池と同様に、筒形(円筒形や角筒形)の外装缶を使用した筒形電池や、扁平形(平面視で円形や角形の扁平形)の外装缶を使用した扁平形電池、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池などとすることができる。また、外装缶には、スチール製やアルミニウム製のものが使用できる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes, for example, an electrode laminate in which the negative electrode and the positive electrode are laminated with the separator interposed therebetween, and an electrode wound body in which this is wound in a spiral shape. The electrode body and the non-aqueous electrolyte solution are sealed in an exterior body according to a conventional method. As the form of the battery, similarly to the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery, a cylindrical battery using a cylindrical (cylindrical or rectangular) outer can, or a flat (in plan view) A flat battery using a circular or square flat can), a soft package battery using a metal-deposited laminated film as an outer package, and the like. The outer can can be made of steel or aluminum.

本発明の非水電解液二次電池は、充放電サイクル特性に優れ、また負荷特性も良好であり、更に、高容量とし得ることから、これらの特性を生かして、小型で多機能な携帯機器の電源を始めとして、従来から知られている非水電解液二次電池が適用されている各種用途に好ましく用いることができる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent charge / discharge cycle characteristics, good load characteristics, and can have a high capacity. Therefore, these characteristics are utilized to make a small and multifunctional portable device. It can be preferably used for various applications to which conventionally known non-aqueous electrolyte secondary batteries are applied.

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い。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

なお、後記の実施例および比較例で使用した気相成長炭素繊維およびカーボンナノチューブのアスペクト比並びに平均長は、前記の走査型電子顕微鏡観察による方法によって求めた値である。   In addition, the aspect ratio and average length of the vapor growth carbon fiber and the carbon nanotube used in Examples and Comparative Examples described later are values obtained by the above-described method by observation with a scanning electron microscope.

実施例1
<正極の作製>
正極活物質であるLiCoOと、導電助剤であるカーボンブラックと、バインダであるPVDFとを、93:3:4の質量比で含む正極合剤をNMPに分散させて調製した正極合剤含有ペーストを、厚みが10μmのアルミニウム箔(正極集電体)の両面に厚みを調節して間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、正極合剤層の厚みが、集電体の片面あたり70μmである正極を作製した。この正極を所定の形状に切断し、アルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
Contains a positive electrode mixture prepared by dispersing LiCoO 2 as a positive electrode active material, carbon black as a conductive auxiliary agent, and PVDF as a binder in a mass ratio of 93: 3: 4 in NMP. The paste is intermittently applied to both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 10 μm while adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendar treatment, so that the thickness of the positive electrode mixture layer is equal to one side of the current collector. A positive electrode having a diameter of 70 μm was produced. The positive electrode was cut into a predetermined shape, and a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil to form a lead portion.

<負極の作製>
SiOと黒鉛とを、質量比で2:8で含む混合物(負極活物質)と、バインダであるSBRおよびCMC(質量比で1:2)と、導電助剤である平均アスペクト比が8.6で平均長が13μmの気相成長炭素繊維、および平均アスペクト比が20で平均長が0.2μmのカーボンナノチューブ(質量比で1:1)とを、94:3:3の質量比で含む負極合剤を水に分散させて調製した負極合剤含有ペーストを、厚みが15μmの銅箔(負極集電体)の両面に厚みを調節して間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、負極合剤層の厚みが、集電体の片面あたり60μmである負極を作成した。この負極を所定の形状に切断し、銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
<Production of negative electrode>
A mixture containing SiO and graphite in a mass ratio of 2: 8 (negative electrode active material), SBR and CMC as a binder (1: 2 in mass ratio), and an average aspect ratio of 8.6 as a conductive auxiliary agent. And a carbon nanotube having an average length of 13 μm and carbon nanotubes having an average aspect ratio of 20 and an average length of 0.2 μm (a mass ratio of 1: 1) at a mass ratio of 94: 3: 3 A negative electrode mixture-containing paste prepared by dispersing the mixture in water was intermittently applied to both sides of a 15 μm thick copper foil (negative electrode current collector) while adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendar treatment. A negative electrode having a negative electrode mixture layer thickness of 60 μm per side of the current collector was prepared. The negative electrode was cut into a predetermined shape, and a tab was welded to the exposed portion of the copper foil to form a lead portion.

<電池の組み立て>
前記のようにして得た正極と負極とを、厚みが20μmのポリエチレン製微多孔膜セパレータを介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。得られた巻回電極体を押しつぶして扁平状にし、アルミニウム合金製の463450角形外装缶に入れ、非水電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で1:1:1で混合した溶媒にLiPFを濃度1.1mol/lで溶解させ、更にビニレンカーボネートを濃度が1質量%となる量で添加した溶液)を注入した。
<Battery assembly>
The positive electrode and the negative electrode obtained as described above were stacked while interposing a polyethylene microporous membrane separator having a thickness of 20 μm, and wound in a spiral shape to produce a wound electrode body. The obtained wound electrode body was crushed into a flat shape, put into an aluminum alloy 463450 rectangular outer can, and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1: 1). LiPF 6 was dissolved in the mixed solvent at a concentration of 1.1 mol / l, and a solution in which vinylene carbonate was added in an amount of 1% by mass was injected.

非水電解液の注入後に外装缶の封止を行って、図1に示す構造で、図2に示す外観の非水電解液二次電池を作製した。   After injecting the nonaqueous electrolyte, the outer can was sealed, and a nonaqueous electrolyte secondary battery having the structure shown in FIG. 1 and the appearance shown in FIG. 2 was produced.

ここで図1および図2に示す電池について説明すると、図1の(a)は平面図、(b)はその部分断面図であって、図1(b)に示すように、負極1と正極2は前記のようにセパレータ3を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状の巻回電極体6として、角筒形の外装缶4に電解液と共に収容されている。ただし、図1では、煩雑化を避けるため、負極1や正極2の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や電解液などは図示していない。   Here, the battery shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 2 is spirally wound through the separator 3 as described above, and then pressed so as to be flattened and accommodated in a rectangular tube-shaped outer can 4 together with the electrolyte as a flat wound electrode body 6 Has been. However, in FIG. 1, in order to avoid complication, the metal foil, electrolyte solution, etc. as a collector used in producing the negative electrode 1 and the positive electrode 2 are not shown.

外装缶4はアルミニウム合金製で電池の外装体を構成するものであり、この外装缶4は正極端子を兼ねている。そして、外装缶4の底部にはポリエチレンシートからなる絶縁体5が配置され、負極1、正極2およびセパレータ3からなる扁平状巻回電極体6からは、負極1および正極2のそれぞれ一端に接続された負極リード体7と正極リード体8が引き出されている。また、外装缶4の開口部を封口するアルミニウム合金製の封口用蓋板9にはポリプロピレン製の絶縁パッキング10を介してステンレス鋼製の端子11が取り付けられ、この端子11には絶縁体12を介してステンレス鋼製のリード板13が取り付けられている。   The outer can 4 is made of an aluminum alloy and constitutes an outer casing of the battery. The outer can 4 also serves as a positive electrode terminal. An insulator 5 made of a polyethylene sheet is disposed at the bottom of the outer can 4, and is connected to one end of each of the negative electrode 1 and the positive electrode 2 from the flat wound electrode body 6 made of the negative electrode 1, the positive electrode 2 and the separator 3. The negative electrode lead body 7 and the positive electrode lead body 8 are drawn out. Further, a stainless steel terminal 11 is attached to a sealing lid plate 9 made of aluminum alloy for sealing the opening of the outer can 4 through a polypropylene insulating packing 10, and an insulator 12 is attached to the terminal 11. A stainless steel lead plate 13 is attached.

そして、この蓋板9は外装缶4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶4の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図1の電池では、蓋板9に非水電解液注入口14が設けられており、この非水電解液注入口14には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている(従って、図1および図2の電池では、実際には、非水電解液注入口14は、非水電解液注入口と封止部材であるが、説明を容易にするために、非水電解液注入口14として示している)。更に、蓋板9には、電池の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント15が設けられている。   And this cover plate 9 is inserted in the opening part of the armored can 4, and the opening part of the armored can 4 is sealed by welding the junction part of both, and the inside of a battery is sealed. Further, in the battery of FIG. 1, a non-aqueous electrolyte inlet 14 is provided in the cover plate 9, and a sealing member is inserted into the non-aqueous electrolyte inlet 14, for example, laser welding or the like. (See FIG. 1 and FIG. 2, in practice, the non-aqueous electrolyte inlet 14 is actually sealed with the non-aqueous electrolyte inlet.) Although it is a member, for ease of explanation, it is shown as a non-aqueous electrolyte inlet 14). Further, the lid plate 9 is provided with a cleavage vent 15 as a mechanism for discharging the internal gas to the outside when the temperature of the battery rises.

この実施例1の電池では、正極リード体8を蓋板9に直接溶接することによって外装缶4と蓋板9とが正極端子として機能し、負極リード体7をリード板13に溶接し、そのリード板13を介して負極リード体7と端子11とを導通させることによって端子11が負極端子として機能するようになっているが、外装缶4の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。   In the battery of Example 1, the outer can 4 and the lid plate 9 function as a positive electrode terminal by directly welding the positive electrode lead body 8 to the lid plate 9, and the negative electrode lead body 7 is welded to the lead plate 13. The terminal 11 functions as a negative electrode terminal by conducting the negative electrode lead body 7 and the terminal 11 through the lead plate 13, but depending on the material of the outer can 4, the sign may be reversed. There is also.

図2は前記図1に示す電池の外観を模式的に示す斜視図であり、この図2は前記電池が角形電池であることを示すことを目的として図示されたものであって、この図1では電池を概略的に示しており、電池を構成する部材のうち、特定のものしか図示していない。また、図1においても、電極体の内周側の部分は断面にしていない。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the external appearance of the battery shown in FIG. 1. FIG. 2 is shown for the purpose of showing that the battery is a square battery. FIG. 1 schematically shows a battery, and only specific members among the members constituting the battery are shown. Also in FIG. 1, the inner peripheral portion of the electrode body is not cross-sectional.

実施例2
導電助剤を、平均アスペクト比が5.2で平均長が40μmの気相成長炭素繊維、および平均アスペクト比が20で平均長が0.2μmのカーボンナノチューブ(質量比で1:1)に変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Example 2
The conductive assistant was changed to vapor-grown carbon fibers with an average aspect ratio of 5.2 and an average length of 40 μm, and carbon nanotubes with an average aspect ratio of 20 and an average length of 0.2 μm (mass ratio of 1: 1). A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used.

実施例3
導電助剤を、平均アスペクト比が300で平均長が50μmの気相成長炭素繊維、および平均アスペクト比が20で平均長が0.2μmのカーボンナノチューブ(質量比で1:1)に変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Example 3
Other than changing the conductive assistant to vapor-grown carbon fibers having an average aspect ratio of 300 and an average length of 50 μm, and carbon nanotubes having an average aspect ratio of 20 and an average length of 0.2 μm (mass ratio of 1: 1) Produced a negative electrode in the same manner as in Example 1, and produced a nonaqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used.

実施例4
導電助剤を、平均アスペクト比が300で平均長が50μmの気相成長炭素繊維、および平均アスペクト比が20で平均長が0.8μmのカーボンナノチューブ(質量比で1:1)に変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Example 4
Other than changing the conductive assistant to vapor-grown carbon fibers having an average aspect ratio of 300 and an average length of 50 μm, and carbon nanotubes having an average aspect ratio of 20 and an average length of 0.8 μm (mass ratio of 1: 1) Produced a negative electrode in the same manner as in Example 1, and produced a nonaqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used.

比較例1
導電助剤を、平均アスペクト比が300で平均長が50μmの気相成長炭素繊維のみに変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Comparative Example 1
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive auxiliary agent was changed to only vapor-grown carbon fibers having an average aspect ratio of 300 and an average length of 50 μm. Example 1 except that this negative electrode was used. In the same manner, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced.

比較例2
導電助剤を、平均アスペクト比が20で平均長が0.2μmの気相成長炭素繊維のみに変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Comparative Example 2
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive auxiliary agent was changed to only vapor-grown carbon fibers having an average aspect ratio of 20 and an average length of 0.2 μm. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.

比較例3
導電助剤を、平均アスペクト比が30で平均長が5μmの気相成長炭素繊維、および平均アスペクト比が20で平均長が0.2μmのカーボンナノチューブ(質量比で1:1)に変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Comparative Example 3
Other than changing the conductive assistant to vapor-grown carbon fibers having an average aspect ratio of 30 and an average length of 5 μm, and carbon nanotubes having an average aspect ratio of 20 and an average length of 0.2 μm (1: 1 by mass ratio) Produced a negative electrode in the same manner as in Example 1, and produced a nonaqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used.

比較例4
導電助剤を、平均アスペクト比が300で平均長が50μmの気相成長炭素繊維、および平均アスペクト比が160で平均長が1.6μmのカーボンナノチューブ(質量比で1:1)に変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Comparative Example 4
Other than changing the conductive assistant to vapor-grown carbon fibers having an average aspect ratio of 300 and an average length of 50 μm, and carbon nanotubes having an average aspect ratio of 160 and an average length of 1.6 μm (mass ratio of 1: 1) Produced a negative electrode in the same manner as in Example 1, and produced a nonaqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used.

比較例5
導電助剤を、ケッチェンブラック[ライオン社製「EC600JD(商品名)」]に変更した以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
Comparative Example 5
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive auxiliary agent was changed to Ketjen Black [“EC600JD (trade name)” manufactured by Lion Corporation], and the same as in Example 1 except that this negative electrode was used. Thus, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced.

前記の各実施例および比較例の非水電解液二次電池について、900mAの電流で4.2Vになるまで定電流で充電し、続いて4.2Vの定電圧で充電する定電流定電圧充電を行い(総充電時間3時間)、900mAの電流で終止電圧を2.5Vとする定電流放電を行う一連の操作を1サイクルとして、これを500サイクル行い、初回放電容量(1サイクル目の放電容量)および500サイクル目の放電容量を測定した。そして、初回放電容量に対する500サイクル目の放電容量の比を百分率で表して、充放電サイクル容量維持率を求めた。   About the nonaqueous electrolyte secondary battery of each said Example and a comparative example, it charges with a constant current until it becomes 4.2V with the electric current of 900mA, and is followed by the constant current constant voltage charge which charges with the constant voltage of 4.2V (Total charge time 3 hours), a series of operations to perform a constant current discharge with a current of 900 mA and a final voltage of 2.5 V as one cycle, this is performed 500 cycles, and the initial discharge capacity (the discharge of the first cycle) Capacity) and the discharge capacity at the 500th cycle. Then, the ratio of the discharge capacity at the 500th cycle to the initial discharge capacity was expressed as a percentage to obtain the charge / discharge cycle capacity maintenance ratio.

また、前記の各実施例および比較例の非水電解液二次電池(充放電サイクル容量維持率を求めたものとは別の電池)について、1サイクル目、3サイクル目および100サイクル毎を除き、充放電サイクル容量維持率測定時と同じ条件で充放電を500サイクル行った。なお、1サイクル目、3サイクル目および100サイクル毎については、前記電池を充放電サイクル容量維持率測定時と同じ条件で充電した後に、1800mAの電流で終止電圧を2.5Vとする定電流充電を行った。そして、1サイクル目の放電容量(1800mAの電流での放電容量)に対する3サイクル目、100サイクル目および500サイクル目の放電容量(1800mAの電流での放電容量)の比を、それぞれ百分率で表して、負荷特性を評価した。   In addition, for the non-aqueous electrolyte secondary batteries of the respective Examples and Comparative Examples (batteries different from those for which the charge / discharge cycle capacity retention rate was determined), except for the first cycle, the third cycle, and every 100 cycles The charge / discharge cycle was carried out for 500 cycles under the same conditions as the charge / discharge cycle capacity retention rate measurement. For the first cycle, the third cycle, and every 100th cycle, the battery was charged under the same conditions as the charge / discharge cycle capacity maintenance rate measurement, and then the constant current charge with a current of 1800 mA and a final voltage of 2.5V was made. Went. The ratio of the discharge capacity at the third cycle, the 100th cycle, and the 500th cycle (discharge capacity at a current of 1800 mA) to the discharge capacity at the first cycle (discharge capacity at a current of 1800 mA) is expressed as a percentage. The load characteristics were evaluated.

前記のようにして求めた充放電サイクル容量維持率および負荷特性を表1に示す。   Table 1 shows the charge / discharge cycle capacity retention ratio and load characteristics obtained as described above.

Figure 0005489353
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表1に示す通り、SiOとともに黒鉛を負極活物質に使用することに加えて、アスペクト比が適正な繊維形状で、適正な平均長を有する2種の黒鉛質導電助剤を使用した負極を有する実施例1〜4の非水電解液二次電池は、負極に係る導電助剤が前記のような構成でない比較例1〜5の非水電解液二次電池に比べて、充放電サイクル容量維持率が高く充放電サイクル特性が優れている。また、実施例1〜4の非水電解液二次電池は、500サイクルの充放電を行った後にも、負荷特性が良好である。 As shown in Table 1, in addition to using graphite as a negative electrode active material together with SiO x , a negative electrode using two types of graphite conductive assistants having an appropriate aspect ratio in a fiber shape and an appropriate average length is used. The non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 4 have charge / discharge cycle capacities as compared with the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 5 in which the conductive auxiliary agent for the negative electrode is not configured as described above. High retention rate and excellent charge / discharge cycle characteristics. Moreover, the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 4 have good load characteristics even after 500 cycles of charge and discharge.

1 負極
2 正極
3 セパレータ
1 Negative electrode 2 Positive electrode 3 Separator

Claims (3)

リチウム金属複合酸化物を正極活物質として含有する正極、負極、非水電解液およびセパレータを有する非水電解液二次電池であって、
前記負極は、SiとOとを構成元素に含む材料(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である)、および黒鉛を負極活物質として含有し、かつアスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤と、アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤とを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有しており、
前記アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層における含有量が、0.1〜2質量%であり、
前記アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤の、負極合剤層における含有量が、0.1〜2質量%であることを特徴とする非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator containing a lithium metal composite oxide as a positive electrode active material,
The negative electrode contains a material containing Si and O as constituent elements (provided that the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5), and graphite as a negative electrode active material, and A negative electrode mixture layer containing a graphite conductive assistant having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more, and a graphite conductive assistant having a fiber shape of an aspect ratio of 3 or more and an average length of 1 μm or less. On one or both sides of the current collector ,
The content of the graphite conductive additive having an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more in the negative electrode mixture layer is 0.1 to 2% by mass,
The aspect ratio is the average length in the three or more fibrous form of less graphitic conductive additive 1 [mu] m, the content in the negative electrode mixture layer, a non-aqueous electrolyte, wherein 0.1 to 2% by mass Rukoto Liquid secondary battery.
前記アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が10μm以上の黒鉛質導電助剤が、気相成長炭素繊維である請求項1に記載の非水電解液二次電池。 2. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the graphite conductive additive having a fiber shape with an aspect ratio of 3 or more and an average length of 10 μm or more is a vapor-grown carbon fiber . 前記アスペクト比が3以上の繊維形状で平均長が1μm以下の黒鉛質導電助剤が、カーボンナノチューブである請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。 The aspect ratio of an average length of 1μm or less of graphite Shitsushirube Densuke agent 3 or more fiber-shaped non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2 is a carbon nanotube.
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