JP5708761B2 - Method for removing moisture from 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の水分除去方法に関するものである。   The present invention relates to a method for removing moisture from a lithium ion secondary battery.

近年、携帯型電子機器やハイブリッド電気自動車、電気自動車用のバッテリとして、リチウムイオン二次電池が知られている。リチウムイオン二次電池は、例えばニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池といった他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、軽量かつ高電圧という特性を持つ。特に自動車産業界においては、クリーンなエネルギー源としての期待が高く、さまざまなタイプのリチウムイオン二次電池が開発されている。   In recent years, lithium ion secondary batteries have been known as batteries for portable electronic devices, hybrid electric vehicles, and electric vehicles. Lithium ion secondary batteries have a higher energy density, lighter weight, and higher voltage than other secondary batteries such as nickel metal hydride batteries and nickel cadmium batteries. In the automobile industry in particular, expectations are high as a clean energy source, and various types of lithium ion secondary batteries have been developed.

典型的な正極の活物質としてはマンガン酸リチウムやコバルト酸リチウムといった遷移金属酸化物があり、負極には例えば銅箔の表面に炭素系材料が用いられる。また、電解液としては、例えばヘキサフルオロリン酸リチウム (LiPF)等のリチウム塩電解質を有機溶媒中に溶かしたものが知られている。
ところで、リチウムイオン二次電池の電解液中に水分が存在すると、電解液中の残留水分が電解質(LiPF6)と反応してフッ酸(HF)が発生する。このフッ酸(HF)は、電極表面のSEI(Solid Electrolyte Interface:固体電解質界面)被膜(以下、被膜)に影響し抵抗を上昇させるほか、電極活物質とも反応し電池容量が低下する。そこで、予め電解液中の残留水分を除去しておき、含有水分量の低い電解液を電池セル内に注入するという製造工程が知られている。例えば特許文献1には、専用の電解層を用いて電解液中の水分を電気分解除去する技術が開示されている。
Typical positive electrode active materials include transition metal oxides such as lithium manganate and lithium cobaltate. For the negative electrode, for example, a carbon-based material is used on the surface of a copper foil. As an electrolytic solution, for example, a lithium salt electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) dissolved in an organic solvent is known.
By the way, when water exists in the electrolyte solution of the lithium ion secondary battery, the residual water in the electrolyte solution reacts with the electrolyte (LiPF 6 ) to generate hydrofluoric acid (HF). This hydrofluoric acid (HF) affects the SEI (Solid Electrolyte Interface) coating (hereinafter referred to as coating) on the electrode surface to increase resistance, and also reacts with the electrode active material to decrease the battery capacity. Therefore, a manufacturing process is known in which residual water in the electrolytic solution is removed in advance, and an electrolytic solution having a low water content is injected into the battery cell. For example, Patent Document 1 discloses a technique for electrolyzing and removing moisture in an electrolytic solution using a dedicated electrolytic layer.

しかし、この技術では電池セル注液以前の電解液に含まれる水分の電気分解を行っているため、電解液を電池セルに注液する際に水分が混入する可能性がある。また、電解液を電池セルに注液した際に、電池を構成する電極、セパレータ、電池ケース等に含まれている水分が、電解液に混入する場合がある。このため、組立前に電極を真空乾燥することにより、水分を除去しようと試みられているが、乾燥工程にはコストがかかり、小ロットの電池の生産には向いていないという課題がある。   However, in this technique, since water contained in the electrolyte before the battery cell injection is electrolyzed, there is a possibility that water is mixed when the electrolyte is injected into the battery cell. In addition, when the electrolytic solution is injected into the battery cell, moisture contained in electrodes, separators, battery cases and the like constituting the battery may be mixed into the electrolytic solution. For this reason, attempts have been made to remove moisture by vacuum drying the electrodes before assembly, but there is a problem that the drying process is costly and is not suitable for the production of small lot batteries.

そこで、電池セル内で水分除去を行う技術も提案されている。例えば特許文献2には、電解液を容器に注入した後に、電圧を印加することで電池に含まれる水分を電気分解する技術が記載されている。   Therefore, a technique for removing moisture in the battery cell has also been proposed. For example, Patent Document 2 describes a technique for electrolyzing moisture contained in a battery by applying a voltage after injecting an electrolytic solution into a container.

特開平11−233122号公報JP-A-11-233122 特開2005−56609号公報JP 2005-56609 A

しかしながら、上記特許文献2記載の技術は、電気分解の電極として、容器や蓄電素子を構成する一対の電極とは異なる電極を用いて、電極間で電圧を印加している。このため、電池の製造において電気分解のために部品を追加する必要があり、また、容器を電極として用いる場合には材質が限定される。   However, in the technique described in Patent Document 2, a voltage is applied between electrodes by using an electrode different from a pair of electrodes constituting a container or a power storage element as an electrode for electrolysis. For this reason, it is necessary to add components for electrolysis in the manufacture of the battery, and the material is limited when the container is used as an electrode.

また、リチウムイオン二次電池の充電方法として、充電開始直後から電池電圧が上限電圧付近になるまでは定電流充電を行い、電池電圧が上限電圧付近に近づいた時点から充電電流を下げながら定電圧充電を行う、定電流/定電圧充電が行われている。リチウムイオン二次電池の製造工程において初回の充電を行う場合(以降、初回充電ともいう)に、上記の定電流/定電圧充電を行うと、電圧の上昇に伴い水の電気分解が生じるとともに、負極被膜の形成が進行する。このため、水分除去が十分に行われる前に、被膜形成の反応が起こることで、電解液内に残留している水分により被膜形成への影響が生じ、さらには電池の性能に影響を及ぼす。一方、このような水分の電気分解操作が被膜に与える影響は、特許文献2では考慮されていない。   In addition, as a method of charging a lithium ion secondary battery, constant current charging is performed immediately after the start of charging until the battery voltage is close to the upper limit voltage, and the constant current is decreased while the charging current is reduced from the time when the battery voltage approaches the upper limit voltage. Constant current / constant voltage charging is performed. When performing the first charging in the manufacturing process of the lithium ion secondary battery (hereinafter also referred to as the first charging), when performing the above constant current / constant voltage charging, water electrolysis occurs as the voltage increases, Formation of the negative electrode coating proceeds. For this reason, the reaction for forming the film occurs before the water is sufficiently removed, so that the moisture remaining in the electrolytic solution affects the film formation and further affects the performance of the battery. On the other hand, Patent Document 2 does not consider the effect of such water electrolysis operation on the coating.

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、通常の構成を有する電池に対して、電池のさらなる性能向上に貢献しつつ製造コストの削減を図ることができる、リチウムイオン二次電池の水分除去方法を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of such a problem, and a lithium ion secondary battery capable of reducing the manufacturing cost while contributing to further improvement in battery performance relative to a battery having a normal configuration. It is an object of the present invention to provide a method for removing moisture.

上記目的を達成するため、本発明のリチウムイオン二次電池の水分除去方法は、正極、負極、セパレータ、電解液から構成されるリチウムイオン二次電池に含まれる水分を除去する方法であって、前記正極の集電体がアルミニウムであり、前記負極の集電体が銅であり、前記リチウムイオン二次電池に電圧を印加することにより前記リチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う水分除去工程を有し、前記水分除去工程は、水の電気分解電圧以上の電圧であり、且つ、負極被膜形成反応が生じる電圧よりも低い電圧である充電電圧にて充電を行う領域を含む充電ステップと、水の電気分解電圧よりも低い電圧である放電電圧にて放電を行う領域を含む放電ステップを有し、前記水分除去工程において、前記充電ステップと前記放電ステップとを交互に行い、前記リチウムイオン二次電池に印加する電圧を周期的に変化させ、充電開始からの経過時間の増加に伴い、前記放電電圧を上げ、前記放電電圧は、前記負極の集電体である銅が溶出する電圧よりも大きい電圧であることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the water removal method for a lithium ion secondary battery of the present invention is a method for removing water contained in a lithium ion secondary battery composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution, The positive electrode current collector is aluminum, the negative electrode current collector is copper, and moisture is removed from the lithium ion secondary battery by applying a voltage to the lithium ion secondary battery. A charge step including a region where charging is performed at a charging voltage that is a voltage equal to or higher than an electrolysis voltage of water and lower than a voltage at which a negative electrode film forming reaction occurs. A discharge step including a region where discharge is performed at a discharge voltage that is lower than the electrolysis voltage of water, and in the moisture removal step, the charge step and the discharge step Was carried out alternately, the then voltage periodically changing the applied to the lithium ion secondary battery, with an increase of the elapsed time from the start of charging, increasing the discharge voltage, the discharge voltage, the current collector of the negative electrode This is characterized in that the voltage is higher than the voltage at which copper is eluted .

また、前記充電ステップにおいて、電池電圧が前記充電電圧に達するまでは所定の電流値にて定電流充電を行い、電池電圧が前記充電電圧に達すると前記充電電圧にて定電圧充電を行い、前記放電ステップにおいて、電池電圧が前記放電電圧に達するまでは所定の電流値にて定電流放電を行い、電池電圧が前記放電電圧に達すると前記放電電圧にて定電圧放電を行うことが好ましい。   In the charging step, constant current charging is performed at a predetermined current value until the battery voltage reaches the charging voltage, and constant voltage charging is performed at the charging voltage when the battery voltage reaches the charging voltage, In the discharging step, it is preferable that constant current discharge is performed at a predetermined current value until the battery voltage reaches the discharge voltage, and constant voltage discharge is performed at the discharge voltage when the battery voltage reaches the discharge voltage.

本発明のリチウムイオン二次電池の水分除去方法によれば、水分除去工程においてリチウムイオン二次電池に印加する電圧を周期的に変化させることにより、電池内に含まれる水分を電気分解で効率よく除去することができる。これにより被膜形成への水分の影響を減らすことができ、電池の性能を向上させることができる。また、電極を利用して電気分解を行うことにより、電極に含まれる水分を取り除くことができる。   According to the method for removing moisture from a lithium ion secondary battery according to the present invention, by periodically changing the voltage applied to the lithium ion secondary battery in the moisture removing step, the moisture contained in the battery can be efficiently electrolyzed. Can be removed. Thereby, the influence of the water | moisture content on film formation can be reduced, and the performance of a battery can be improved. Moreover, the water | moisture content contained in an electrode can be removed by performing an electrolysis using an electrode.

また、充電ステップと放電ステップを交互に繰り返す行うことにより、充電ステップにおいて電極表面に付着したガスを放電ステップにおいて除去できることから、水分除去の効率を高めることができる。
また、本実施形態では、充電の経過時間の増加に伴い充電ステップの周期を長くしていくことで、電解液中に存在する水分を、より電極に引き寄せて反応を行うことが可能になり、また、電極表面に付着したガスを、より減少させることが可能となり、水分除去の効率を高めることができる。
Further, by alternately repeating the charging step and the discharging step, the gas adhering to the electrode surface in the charging step can be removed in the discharging step, so that the efficiency of moisture removal can be increased.
Further, in this embodiment, by increasing the period of the charging step with the increase in the elapsed time of charging, it becomes possible to perform the reaction by attracting moisture present in the electrolyte more to the electrode, Moreover, it becomes possible to further reduce the gas adhering to the electrode surface, and the efficiency of moisture removal can be enhanced.

初回充電の開始直後では充電電圧を低くし、水分除去が進み、電解液中の水分が少なくなってくるのに伴い充電電圧を上げることで、添加剤の副反応を避けて、効率よく水分除去を行うことが可能になる。
電解液を注入してから時間の経過が短く、集電体の溶出が起こりづらい初回充電工程の初期では低い電圧で放電を行い、時間が経過して集電体が溶出しやすくなるにつれて放電電圧を上げることで、集電体の溶出への影響を少なくして、水分除去を行うことが可能になる。
Immediately after the start of the first charge, the charge voltage is lowered, moisture removal progresses, and the charge voltage is increased as the moisture in the electrolyte decreases. It becomes possible to do.
Elapsed time after injecting electrolyte, current collector is unlikely to elute, discharge at a low voltage in the initial stage of the initial charging process, and discharge voltage as current collector becomes more likely to elute over time By raising the water content, it is possible to remove moisture with less influence on the elution of the current collector.

また、定電流充電及び定電流放電を行うことにより、電池電圧値を目標の値に速やかに制御することが可能であり、定電圧充電及び定電圧放電を行うことにより、水分除去とガスの除去に適した電池電圧を保って充放電を行うことができる。   In addition, by performing constant current charging and constant current discharging, it is possible to quickly control the battery voltage value to a target value, and by performing constant voltage charging and constant voltage discharging, moisture removal and gas removal are possible. It is possible to charge and discharge while maintaining a battery voltage suitable for the above.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法における、電池電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the battery voltage in the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法における、電池電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the battery voltage in the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法における、電池電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the battery voltage in the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の概要を示すフローチャートであるIt is a flowchart which shows the outline | summary of the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面により、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の水分除去方法について説明する。
図1は、リチウムイオン二次電池の製造方法において、水分除去工程と初期充電工程の、電池電圧の変化を示す図である。
図4は、リチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す図である。
図5は、リチウムイオン二次電池の製造方法の概要を示すフローチャートである。
Hereinafter, a method for removing moisture from a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating changes in battery voltage in a water removal step and an initial charging step in a method for manufacturing a lithium ion secondary battery.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the lithium ion secondary battery.
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a lithium ion secondary battery.

本発明が適用されるリチウムイオン二次電池の製造方法は、リチウムイオン二次電池の組み立てを行い、組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して初回充電を行うものである。具体的には、リチウムイオン二次電池を組み立てる組立工程と、リチウムイオン二次電池に電圧を印加することによりリチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う水分除去工程と、負極被膜の形成と充電を行う初期充電工程とを有する方法である。   The method of manufacturing a lithium ion secondary battery to which the present invention is applied is a method of assembling a lithium ion secondary battery and charging the assembled lithium ion secondary battery for the first time. Specifically, an assembly process for assembling a lithium ion secondary battery, a moisture removal process for removing moisture inside the lithium ion secondary battery by applying a voltage to the lithium ion secondary battery, and formation of a negative electrode film And an initial charging step for performing charging.

本発明のリチウムイオン二次電池の水分除去方法は、上記の水分除去工程に係る方法であり、リチウムイオン二次電池に電圧を印加することにより、リチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う方法である。ここで、リチウムイオン二次電池に印加する電圧を周期的に変化させることにより、電池内の水分を効率よく除去し、充放電に伴う副反応を抑えることを特徴としている。   The method for removing moisture from a lithium ion secondary battery according to the present invention is a method related to the above-described moisture removal step, and removes the moisture inside the lithium ion secondary battery by applying a voltage to the lithium ion secondary battery. Is the method. Here, by periodically changing the voltage applied to the lithium ion secondary battery, moisture in the battery is efficiently removed, and side reactions accompanying charging and discharging are suppressed.

なお、本発明のリチウムイオン二次電池の水分除去方法は、リチウムイオン二次電池の充電により電池内の水の電気分解を行う充電ステップと、リチウムイオン二次電池の放電により電極の吸着ガスの除去を行う放電ステップを有し、充電ステップと放電ステップとを交互に行うことが好ましい。   The method for removing moisture from a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a charging step in which water in the battery is electrolyzed by charging the lithium ion secondary battery, and the adsorbed gas of the electrode by discharging from the lithium ion secondary battery. It is preferable to have a discharge step for removing and to alternately perform the charge step and the discharge step.

[1.電池の構成]
本発明が適用されるリチウムイオン二次電池の製造方法により製造される、リチウムイオン二次電池について説明する。
本発明が適用されるリチウムイオン二次電池1は、図4に示すように、正極11、負極14、セパレータ17、電解液18を備え、これらを収容する容器19と、容器19を封止する蓋体20とを有している。蓋体20には、蓋体の開口部を封止するための封口栓21が設けられている。
これらリチウムイオン二次電池の構成要素としては、一般的なリチウムイオン二次電池に使用される各種物質を使用することができる。
[1. Battery configuration]
A lithium ion secondary battery manufactured by a method for manufacturing a lithium ion secondary battery to which the present invention is applied will be described.
As shown in FIG. 4, the lithium ion secondary battery 1 to which the present invention is applied includes a positive electrode 11, a negative electrode 14, a separator 17, and an electrolytic solution 18, and a container 19 that houses them and a container 19 are sealed. And a lid 20. The lid 20 is provided with a sealing plug 21 for sealing the opening of the lid.
As the constituent elements of these lithium ion secondary batteries, various substances used in general lithium ion secondary batteries can be used.

正極11は、アルミニウム等の導電性の箔状からなる正極集電体12の表面に、リチウム複合酸化物からなる正極活物質層13を設けて構成されている。正極活物質としては、例えば、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2等の化学式で表わされるリチウム複合酸化物を使用することができる
また、正極集電体12に、正極活物質を結合させるために結着剤(バインダ)を含んでいても良い。結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデンを用いることが出来る。
The positive electrode 11 is configured by providing a positive electrode active material layer 13 made of a lithium composite oxide on the surface of a positive electrode current collector 12 made of a conductive foil such as aluminum. As the positive electrode active material, for example, a lithium composite oxide represented by a chemical formula such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 can be used. In addition, in order to bind the positive electrode active material to the positive electrode current collector 12. The binder may contain a binder. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride can be used.

負極14は、銅等の導電性の箔状からなる負極集電体15の表面に負極活物質層16を設けて構成されている。負極活物質としては、例えば炭素材料を用いることが出来る。
また、負極集電体15に、負極活物質を結合させるために結着剤(バインダ)を含んでいても良い。結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を用いることが出来る。
The negative electrode 14 is configured by providing a negative electrode active material layer 16 on the surface of a negative electrode current collector 15 made of a conductive foil such as copper. As the negative electrode active material, for example, a carbon material can be used.
Further, the negative electrode current collector 15 may contain a binder (binder) in order to bind the negative electrode active material. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber (SBR) or the like can be used.

なお、正極11および負極14には導電性金属からなるリードが接続されている。このリードは容器19又は蓋体20と導通するよう構成されていてもよい。
セパレータ17は、例えばポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン等からなる多孔膜を用いることができる。
電解液18は、リチウム塩と添加剤とを非水系溶媒に溶解してなる。非水系溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートを用いることが出来る。リチウム塩としては、例えばLiPF6、LiBF4等を用いることが出来る。被膜形成のための添加剤として、例えば、ビニレンカーボネート(VC)を用いることができる。
A lead made of a conductive metal is connected to the positive electrode 11 and the negative electrode 14. This lead may be configured to be electrically connected to the container 19 or the lid 20.
As the separator 17, for example, a porous film made of polyolefin, polypropylene, polyethylene or the like can be used.
The electrolytic solution 18 is formed by dissolving a lithium salt and an additive in a non-aqueous solvent. As the non-aqueous solvent, for example, cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates such as ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate can be used. As the lithium salt, for example, LiPF 6 , LiBF 4 or the like can be used. As an additive for film formation, for example, vinylene carbonate (VC) can be used.

容器19は、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製であってもよく、樹脂製やラミネートフィルムからなるものであってもよい。また、容器の形状は円筒形であってもよく、直方体形状であってもよい。
蓋体20は、アルミニウム、鉄、ステンレス、等の金属等であってもよく、樹脂製からなるものであってもよい。端子部として利用される場合は、適宜極性に適合した素材を選択することができる。
The container 19 may be made of metal such as aluminum, iron, and stainless steel, or may be made of resin or a laminate film. Further, the shape of the container may be a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape.
The lid 20 may be a metal such as aluminum, iron, stainless steel, or the like, or may be made of resin. When used as a terminal part, a material suitable for the polarity can be selected as appropriate.

[2.製造手順]
本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、図5に示すフローチャートに沿って行った。
[2−1.組立工程]
本発明におけるリチウムイオン二次電池1の組立工程は、正極11、負極14、及びセパレータ17を長尺に形成し(ステップS101)、これらを重ね合わせて巻き回し(ステップS102)、巻き回したものを容器19に収納して蓋体20を取り付け(ステップS103)、容器19に電解液18を注入(ステップS104)することで行われる。または、平板上に形成した正極11、負極14、及びセパレータ17を複数積層したものを容器19に収納してもよい(ステップS102)。
[2. Manufacturing procedure]
The manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this invention was performed along the flowchart shown in FIG.
[2-1. Assembly process]
In the assembly process of the lithium ion secondary battery 1 according to the present invention, the positive electrode 11, the negative electrode 14, and the separator 17 are formed long (step S101), and these are overlapped and wound (step S102). Is stored in the container 19 and the lid 20 is attached (step S103), and the electrolytic solution 18 is injected into the container 19 (step S104). Or what laminated | stacked the positive electrode 11, the negative electrode 14, and the separator 17 which were formed on the flat plate may be accommodated in the container 19 (step S102).

電池の組立工程の後に、水分除去工程による水分の除去を行い(ステップS105)、同時に水分除去工程により発生したガスが開放され(ステップ106)、その後に電池の封口を行い(ステップ107)、さらに初期充電工程による被膜形成と充電が行われることで(ステップ108)、リチウムイオン二次電池1が製造される。   After the battery assembly process, moisture is removed by the moisture removal process (step S105). At the same time, the gas generated by the moisture removal process is released (step 106), and then the battery is sealed (step 107). The lithium ion secondary battery 1 is manufactured by performing film formation and charging in the initial charging process (step 108).

[2−2.水分除去工程]
本発明のリチウムイオン二次電池の水分除去方法における水分除去工程は、リチウムイオン二次電池の正極と負極間に充放電装置で電圧を印加することにより、リチウムイオン二次電池の充電を行うとともに、リチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う工程である。本発明は、水分除去工程において電池に印加する電圧を周期的に変化させることを特徴としている。
[2-2. Moisture removal process]
The water removal step in the method for removing water from a lithium ion secondary battery according to the present invention charges a lithium ion secondary battery by applying a voltage between a positive electrode and a negative electrode of the lithium ion secondary battery with a charge / discharge device. This is a step of removing moisture inside the lithium ion secondary battery. The present invention is characterized in that the voltage applied to the battery in the moisture removing step is periodically changed.

水分除去工程は、図1(a)に示すように、リチウムイオン二次電池の充電により電池内の水の電気分解を行う充電ステップと(S1、S2)、リチウムイオン二次電池の放電により電極の吸着ガスの除去を行う放電ステップ(S3、S4)とを有することが好ましい。
なお、水分除去工程では、水の電気分解に伴い水素ガス及び酸素ガスが発生するため、水分除去工程のガスの解放後に、封口工程にて電池を密閉する。
この時、ガスを開放する際に電池内に雰囲気中の水分が浸入するのを避けるため、水分除去工程終了時の封口作業は、雰囲気中の水分が少ない環境下で行うことが好ましい。
As shown in FIG. 1A, the water removal step includes a charging step of electrolyzing water in the battery by charging the lithium ion secondary battery (S1, S2), and an electrode by discharging the lithium ion secondary battery. It is preferable to have a discharge step (S3, S4) for removing the adsorbed gas.
In the moisture removal process, hydrogen gas and oxygen gas are generated along with the electrolysis of water. Therefore, after releasing the gas in the moisture removal process, the battery is sealed in the sealing process.
At this time, in order to avoid the moisture in the atmosphere from entering the battery when the gas is released, the sealing operation at the end of the moisture removal step is preferably performed in an environment with a small amount of moisture in the atmosphere.

(水分除去工程の充電ステップ)
充電ステップでは、図1(a)に示すように、まず定電流にてリチウムイオン二次電池に充電用電流を供給して充電を行い(ステップ1(S1):定電流充電)、定電流充電によりリチウムイオン二次電池の電池電圧が水の電気分解電圧VW以上に達した後に、充電電流を徐々に低下させ、電池電圧がV2で一定となるよう充電を行う(ステップ2(S2):定電圧充電)ことで、リチウムイオンイオン二次電池内の水分の電気分解を行う。
(Charging step of moisture removal process)
In the charging step, as shown in FIG. 1A, charging is first performed by supplying a charging current to the lithium ion secondary battery at a constant current (step 1 (S1): constant current charging), and constant current charging. After the battery voltage of the lithium ion secondary battery reaches or exceeds the water electrolysis voltage V W , the charging current is gradually decreased and charging is performed so that the battery voltage becomes constant at V 2 (step 2 (S2)). : Constant voltage charging), the water in the lithium ion ion secondary battery is electrolyzed.

充電ステップは、水の電気分解電圧以上の電圧であり、且つ、負極被膜形成反応が生じる電圧よりも低い電圧である充電電圧にて充電を行う領域を含むことで、添加剤との反応を避けて水分の電気分解を行うことが可能である。
充電ステップでは、正極及び負極の表面において下記式(1)、(2)の反応が生じる。
正極反応 H2O(l)→1/2O2(g)+2H+2e (1)
負極反応 2H+2e→H2(g) (2)
(上記式において、(l)は液体であること、(g)はガスであることを表わす。)
すなわち、電解液中の水の電気分解により、正極においては(1)式の反応により酸素ガスが発生し、負極においては(2)式の反応により水素ガスが発生する。これにより、電解液中の水分が除去される。
The charging step includes a region where charging is performed at a charging voltage that is a voltage equal to or higher than the electrolysis voltage of water and lower than the voltage at which the negative electrode film formation reaction occurs, thereby avoiding a reaction with the additive. Thus, water can be electrolyzed.
In the charging step, reactions of the following formulas (1) and (2) occur on the surfaces of the positive electrode and the negative electrode.
Positive electrode reaction H 2 O (l) → 1 / 2O 2 (g) + 2H + + 2e (1)
Negative electrode reaction 2H + + 2e → H 2 (g) (2)
(In the above formula, (l) represents a liquid, and (g) represents a gas.)
That is, due to the electrolysis of water in the electrolytic solution, oxygen gas is generated by the reaction of the formula (1) at the positive electrode, and hydrogen gas is generated by the reaction of the formula (2) at the negative electrode. Thereby, the water | moisture content in electrolyte solution is removed.

ステップ1で流す電流値は、一定でもよく、上昇、下降させてもよく、複数の電流値を組み合わせて行うものであってもよい。また、電圧の印加は連続して行うものであってもよく、中断を挟んで断続的に行うものであってもよい。また、電流は充電を行う際の温度にあわせて変更してもよい。ただし、電圧の制御を容易にする観点から、定電流充電であることが好ましい。   The current value passed in step 1 may be constant, may be increased or decreased, or may be a combination of a plurality of current values. Further, the voltage application may be performed continuously or intermittently with interruptions. Further, the current may be changed in accordance with the temperature at the time of charging. However, constant current charging is preferable from the viewpoint of facilitating voltage control.

ステップ1の定電流充電により、電池電圧が水の電気分解電圧VW以上となったら、ステップ2の定電圧充電に移行する。なお、ステップ2への移行のタイミングは、充電装置に備えられたセンサにより電池の電圧を測定し、所定の電圧に達したことが確認された時点とする。また、あらかじめ電流値、電池の容量、電池の種類等の充電状況に応じて、所定の電圧に達するまでに必要な時間を計測し、定電流充電を開始してから、必要な時間が経過した場合にステップ2へ移行させてもよい。 When the battery voltage becomes equal to or higher than the water electrolysis voltage V W by the constant current charging in step 1, the process proceeds to the constant voltage charging in step 2. Note that the timing of the transition to step 2 is the time when the voltage of the battery is measured by a sensor provided in the charging device and it is confirmed that the battery has reached a predetermined voltage. In addition, the time required to reach a predetermined voltage was measured in advance according to the charging status such as current value, battery capacity, battery type, etc., and the necessary time passed after starting constant current charging You may make it transfer to step 2 in that case.

ここで、ステップ2の定電圧充電の際の充電電圧V2の下限は、水の電気分解電圧VWにより定まる。すなわち、定電圧充電により水の電気分解を行うため、充電電圧V2は水の電気分解電圧以上であることが好ましい。水の電気分解電圧VWはおよそ1.23[V]であり、過電圧分を考慮して電気分解を効率よく行う観点から、ステップ2の定電圧充電の際の充電電圧V2は通常1.3[V]以上、好ましくは1.6[V]以上である。 Here, the lower limit of the charging voltage V 2 at the time of constant voltage charging in step 2 is determined by the water electrolysis voltage V W. That is, since water is electrolyzed by constant voltage charging, the charging voltage V 2 is preferably equal to or higher than the water electrolysis voltage. The water electrolysis voltage V W is about 1.23 [V]. From the viewpoint of efficiently performing electrolysis in consideration of the overvoltage component, the charging voltage V 2 at the time of constant voltage charging in step 2 is usually 1. 3 [V] or more, preferably 1.6 [V] or more.

充電電圧V2の上限は、電解液、電解質、及び添加剤の分解が起こらない電圧であることが好ましい。なお、3.5V以上の電圧を印加した場合、電池内に含まれる添加剤の反応が生じ、電解液内に水分が残存していると、水分と添加剤との反応が生じることで、電池の性能に影響を与える可能性がある。特に電解液内に水分が残存している状態での添加剤による負極被膜形成反応を避ける観点から、充電電圧V2は負極被膜形成反応が生じる電圧(負極皮膜形成電圧)VSより低い電圧であることが好ましい。このため、ステップ2の定電圧充電の際の充電電圧V2は、通常3.5[V]以下である。 The upper limit of the charging voltage V 2 is preferably a voltage that does not cause decomposition of the electrolytic solution, the electrolyte, and the additive. In addition, when a voltage of 3.5 V or more is applied, the reaction of the additive contained in the battery occurs, and if moisture remains in the electrolyte solution, the reaction between the moisture and the additive occurs. May affect performance. In particular, from the viewpoint of avoiding the negative electrode film formation reaction due to the additive in a state where moisture remains in the electrolyte, the charging voltage V 2 is lower than the voltage (negative electrode film formation voltage) V S at which the negative electrode film formation reaction occurs. Preferably there is. For this reason, the charging voltage V 2 at the time of constant voltage charging in step 2 is usually 3.5 [V] or less.

ステップ2の定電圧充電の際の充電電圧V2は上記範囲であれば、一定でもよく、上昇、下降させてもよく、複数の電圧値を組み合わせて行うものであってもよい。また、電圧の印加は連続して行うものであってもよく、中断を挟んで断続的に行うものであってもよい。また、水の電気分解電圧VWは、温度によって上下することから、充電電圧は充電を行う際の温度にあわせて変更してもよい。ただし、電圧を上記範囲に保ち、副反応を防ぐ観点からは、上記範囲内の電圧で行う定電圧充電であることが好ましい。 If the charging voltage V 2 is the range of time of constant-voltage charging step 2 may be constant, increasing, it may be lowered, or may be performed by combining a plurality of voltage values. Further, the voltage application may be performed continuously or intermittently with interruptions. Further, since the electrolysis voltage V W of water varies depending on the temperature, the charging voltage may be changed according to the temperature at the time of charging. However, from the viewpoint of keeping the voltage within the above range and preventing side reactions, constant voltage charging performed at a voltage within the above range is preferable.

水分除去工程後の電解液に残存する水分量は、電解液との反応や後述する被膜形成の妨げになる副反応を抑えることができる量であることが好ましく、通常100[ppm]以下、好ましくは10[ppm]以下、より好ましくは5[ppm]以下である。
電極、セパレータ、容器等に含まれる水分は、組立後に電解液に溶出してくることから、電解液中の水分を電気分解することで除去する。また、正極及び負極を用いて電気分解を行うことにより、電極に含まれ、又は付着している水分も効率的に取り除かれる。
The amount of water remaining in the electrolytic solution after the water removal step is preferably an amount capable of suppressing side reactions that hinder reaction with the electrolytic solution and film formation described below, and is usually 100 [ppm] or less, preferably Is 10 [ppm] or less, more preferably 5 [ppm] or less.
Moisture contained in the electrode, separator, container, etc. is eluted into the electrolytic solution after assembly, and is removed by electrolyzing the moisture in the electrolytic solution. Further, by performing electrolysis using the positive electrode and the negative electrode, moisture contained in or adhering to the electrode is also efficiently removed.

本発明が適用されるリチウムイオン二次電池の製造方法は、水分除去工程として充電ステップを行った後に、後述する放電ステップを行い、続いて後述する初期充電工程を行うことが好ましい。また、水分除去工程として充電ステップを行った後に、後述する放電ステップを行い、さらに充電ステップと放電ステップを繰り返し行い、その後に後述する初期充電工程を行うことが好ましい。   In the method of manufacturing a lithium ion secondary battery to which the present invention is applied, it is preferable that a charge step is performed as a moisture removal step, a discharge step described later is performed, and then an initial charge step described later is performed. Moreover, after performing a charge step as a water | moisture-content removal process, it is preferable to perform the discharge step mentioned later, and also to repeat a charge step and a discharge step, and to perform the initial charge process mentioned later after that.

(水分除去工程の放電ステップ)
水分除去工程においては、ステップ1、ステップ2とは逆向きの電流を流す工程、すなわちリチウムイオン二次電池を放電させる放電ステップを行うことが好ましい。
放電ステップでは、図1(a)に示すように、定電流での放電を行い(ステップ3(S3):定電圧放電)、及び定電圧放電によりリチウムイオン二次電池の電池電圧が水の電気分解電圧VWよりも低い値となるよう、放電電流を徐々に低下させ、電池電圧がVで一定となるよう放電を行う(ステップ4(定電圧放電))ことで、電極に吸着したガスを減少することで、電極の反応面積の回復を行う。
(Discharge step of moisture removal process)
In the moisture removal step, it is preferable to perform a step of passing a current in the opposite direction to steps 1 and 2, that is, a discharge step of discharging the lithium ion secondary battery.
In the discharging step, as shown in FIG. 1 (a), discharging at a constant current is performed (step 3 (S3): constant voltage discharging), and the battery voltage of the lithium ion secondary battery is reduced by the constant voltage discharging. The gas adsorbed on the electrode by gradually reducing the discharge current so as to be lower than the decomposition voltage V W and discharging the battery voltage to be constant at V 1 (step 4 (constant voltage discharge)). The reaction area of the electrode is recovered by reducing.

放電ステップは、水の電気分解電圧よりも低い電圧である放電電圧にて放電を行う領域を含むことで、電極に吸着したガスを減少させることが可能である。
ステップ3、ステップ4における放電は、充放電試験装置等により電池に負荷を与えることで実施される。
ステップ3で流す電流値は、一定でもよく、上昇、下降させてもよく、複数の電流値を組み合わせて行うものであってもよい。また、放電は連続して行うものであってもよく、中断を挟んで断続的に行うものであってもよい。また、電流は放電を行う際の温度にあわせて変更してもよい。ただし、電圧の制御を容易にする観点から、定電流放電であることが好ましい。
The discharge step includes a region where discharge is performed at a discharge voltage that is a voltage lower than the electrolysis voltage of water, thereby reducing the gas adsorbed on the electrode.
The discharge in Step 3 and Step 4 is performed by applying a load to the battery by a charge / discharge test apparatus or the like.
The current value passed in step 3 may be constant, may be increased or decreased, or may be a combination of a plurality of current values. Further, the discharge may be performed continuously or intermittently with interruptions. Further, the current may be changed in accordance with the temperature at the time of discharging. However, constant current discharge is preferable from the viewpoint of facilitating voltage control.

ステップ3の定電流放電により、電池電圧が水の電気分解電圧VW以下となったら、ステップ4の定電圧放電に移行する。なお、ステップ4への移行のタイミングは、充電装置に備えられたセンサにより電池の電圧を測定し、所定の電圧に達したことが確認された時点とする。また、あらかじめ電流値、電池の容量、電池の種類等の充電状況に応じて、所定の電圧に達するまでに必要な時間を計測し、定電流充電を開始してから、必要な時間が経過した場合にステップ4へ移行させてもよい。 When the battery voltage becomes equal to or lower than the water electrolysis voltage V W due to the constant current discharge in step 3, the process proceeds to the constant voltage discharge in step 4. Note that the timing of the transition to step 4 is the time when the voltage of the battery is measured by a sensor provided in the charging device and it is confirmed that a predetermined voltage is reached. In addition, the time required to reach a predetermined voltage was measured in advance according to the charging status such as current value, battery capacity, battery type, etc., and the necessary time passed after starting constant current charging You may make it transfer to step 4 in that case.

ステップ4の定電圧放電では、正極と負極の間に所定の値の電圧を保つようにして放電を行うことで、水の電気分解電圧VWより低い電圧での放電を行う。このステップ4において定電圧放電を行う際の電池電圧を、放電電圧V1とする。
ここで、ステップ4の定電圧放電の際の放電電圧V1は、負極の集電体の溶出を防ぐ電圧以上であることが好ましい。すなわち、定電圧放電の電圧V1は、負極の集電体が溶出する電圧VCよりも大きいことが好ましい。
In the constant voltage discharge in step 4, the discharge is performed while maintaining a predetermined voltage between the positive electrode and the negative electrode, so that the discharge is performed at a voltage lower than the water electrolysis voltage V W. The battery voltage at the time of performing constant voltage discharge in Step 4 is defined as a discharge voltage V 1 .
Here, it is preferable that the discharge voltage V 1 at the time of the constant voltage discharge in step 4 is equal to or higher than a voltage for preventing the elution of the negative electrode current collector. That is, the voltage V 1 of the constant voltage discharge is preferably larger than the voltage V C at which the negative electrode current collector is eluted.

ステップ4の定電圧放電の際の放電電圧Vは上記範囲であれば、一定でもよく、上昇、下降させてもよく、複数の電圧値を組み合わせて行うものであってもよい。また、放電は連続して行うものであってもよく、中断を挟んで断続的に行うものであってもよい。また、電圧は充電を行う際の温度にあわせて変更してもよい。ただし、電圧を上記範囲に保ち、副反応を防ぐ観点からは、上記範囲内の定電圧充電であることが好ましい。 Discharge voltages V 1 during the constant voltage discharging step 4 is within the above range may be a constant, elevated, may be lowered, or may be performed by combining a plurality of voltage values. Further, the discharge may be performed continuously or intermittently with interruptions. Moreover, you may change a voltage according to the temperature at the time of charging. However, from the viewpoint of keeping the voltage in the above range and preventing side reactions, constant voltage charging within the above range is preferable.

ステップ4において、上記範囲以下に電圧が低下する場合には、適宜充電を行ってもよい。即ち、放電電圧を上記範囲に保持させるために、電池の充電と放電を交互に行いながら定電圧放電を行ってもよい。
なお、充電ステップによる水の電気分解に伴い発生したガスの電極への付着と、放電ステップによる電極からのガスの除去を効率よく行うため、水分除去工程において、図1(b)に示すように、充電ステップ(ステップ1、2)と放電ステップ(ステップ3、4)とを繰り返し行うことが好ましい。
In step 4, when the voltage drops below the above range, charging may be performed as appropriate. That is, in order to maintain the discharge voltage within the above range, constant voltage discharge may be performed while alternately charging and discharging the battery.
As shown in FIG. 1 (b), in the moisture removal process, the gas generated from the electrolysis of water in the charging step is efficiently attached to the electrode and the gas is removed from the electrode in the discharging step. The charging step (steps 1 and 2) and the discharging step (steps 3 and 4) are preferably performed repeatedly.

すなわち、水分除去工程において、リチウムイオン二次電池の充電と電池内の水分の電気分解を行う充電ステップと、リチウムイオン二次電池の放電と電極に付着したガスの減少を行う放電ステップとを交互に行うことで、水分除去の工程と、水分除去に伴い発生し電極に付着したガスを減少させる工程とを共同させることにより、電極における水分除去を効率よく行うことが可能である。   That is, in the moisture removal process, a charging step for charging the lithium ion secondary battery and electrolysis of moisture in the battery, and a discharging step for reducing the gas adhering to the electrode and discharging of the lithium ion secondary battery are alternately performed. In this way, it is possible to efficiently remove the moisture in the electrode by combining the step of removing the moisture and the step of reducing the gas generated by the moisture removal and adhering to the electrode.

充電ステップ(ステップ1、2)と放電ステップ(ステップ3、4)を行う順番は、充電ステップにより電極に付着したガスを、放電ステップにより除去する観点から、先に充電ステップを行い、次に放電ステップを行うことが好ましい。また、充電ステップと放電ステップは交互に行うことが好ましい。また、水分除去工程の最後の工程は、放電ステップを行うことが好ましい。   The order of performing the charging step (steps 1 and 2) and the discharging step (steps 3 and 4) is as follows. From the viewpoint of removing the gas adhering to the electrode by the charging step by the discharging step, the charging step is performed first, and then the discharging is performed. It is preferable to perform the steps. Moreover, it is preferable to perform a charge step and a discharge step alternately. Moreover, it is preferable that the last process of a moisture removal process performs a discharge step.

[2−3.初期充電工程]
初期充電工程は、リチウムイオン二次電池の正極と負極間に電圧を印加することによりリチウムイオン二次電池の充電を行うとともに、リチウムイオン二次電池の負極に被膜形成を行う工程である。
初期充電工程は、前述した水分除去工程の終了後に電池を封口していることから、通常の雰囲気下で行うことができる。
[2-3. Initial charging process]
The initial charging step is a step of charging the lithium ion secondary battery by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion secondary battery and forming a film on the negative electrode of the lithium ion secondary battery.
The initial charging step can be performed in a normal atmosphere because the battery is sealed after the above-described moisture removal step.

初期充電工程は、図1(a)及び(b)に示すように、水分除去工程後に、まず定電流にてリチウムイオン二次電池に充電用電流を供給して充電を行う(ステップ5(S5):定電流充電)。定電流充電によりリチウムイオン二次電池の電池電圧が初期上限電圧に達した後に、充電電流を徐々に低下させ、電圧が一定となるよう充電を行う(ステップ6(S6):定電圧充電)ことで、リチウムイオンイオン二次電池の充電と、負極の被膜形成を行う。   In the initial charging step, as shown in FIGS. 1A and 1B, after the moisture removal step, charging is first performed by supplying a charging current to the lithium ion secondary battery at a constant current (step 5 (S5)). ): Constant current charging). After the battery voltage of the lithium ion secondary battery reaches the initial upper limit voltage by constant current charging, the charging current is gradually decreased to perform charging so that the voltage becomes constant (step 6 (S6): constant voltage charging). Thus, the lithium ion ion secondary battery is charged and the negative electrode film is formed.

被膜形成反応とは、負極上で電解液および電解液中の添加剤が反応することで負極表面に被膜を形成する反応である。負極被膜の形成により、電気容量やサイクル特性を向上させることができる。
ステップ5の定電流充電は、ステップ1と同様に、正極と負極の間に所定の値の電流値の電流を流すことにより行う。
The film formation reaction is a reaction that forms a film on the surface of the negative electrode by the reaction of the electrolytic solution and the additive in the electrolytic solution on the negative electrode. By forming the negative electrode film, the electric capacity and cycle characteristics can be improved.
The constant current charging in step 5 is performed by passing a current having a predetermined current value between the positive electrode and the negative electrode, as in step 1.

ステップ5の定電流充電により、電池電圧が初期充電上限電圧V3となったら、ステップ6の定電圧充電に移行する。なお、ステップ6への移行のタイミングは、充電装置に備えられたセンサにより電池の電圧を測定し、所定の電圧に達したことが確認された時点とする。また、あらかじめ電流値、電池の容量、電池の種類等の充電状況に応じて、所定の電圧に達するまでに必要な時間を計測し、定電流充電を開始してから、必要な時間が経過した場合にステップ6へ移行させてもよい。 When the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 by the constant current charge in step 5, the process proceeds to the constant voltage charge in step 6. Note that the timing of the transition to step 6 is the time when the voltage of the battery is measured by a sensor provided in the charging device and it is confirmed that a predetermined voltage has been reached. In addition, the time required to reach a predetermined voltage was measured in advance according to the charging status such as current value, battery capacity, battery type, etc., and the necessary time passed after starting constant current charging You may make it transfer to step 6 in that case.

ステップ6の定電圧充電では、ステップ2と同様に、正極と負極の間に所定の値の電圧を保つようにして電流を流すことで、電圧V3の電圧の印加を行う。このステップ6において定電圧充電を行う際の電池電圧を、初期充電上限電圧V3とする。
ここで、ステップ6の定電圧充電の際の充電電圧である初期充電上限電圧V3は、負極被膜形成を行う添加剤の反応が起こる電圧(負極被膜形成電圧)VSより高い電圧であることが好ましい。
In the constant voltage charging in Step 6, as in Step 2, the voltage V 3 is applied by flowing a current so as to maintain a predetermined voltage between the positive electrode and the negative electrode. The battery voltage at the time of performing constant voltage charging in Step 6 is set as the initial charging upper limit voltage V 3 .
Here, the initial charge upper limit voltage V 3 , which is the charge voltage at the time of constant voltage charging in step 6, is higher than the voltage (negative electrode film formation voltage) V S at which the reaction of the additive for forming the negative electrode film occurs. Is preferred.

添加剤の反応時に、電解液中に水分が残存する場合、添加剤の反応と、被膜形成に影響が生じる。このため、被膜の形成を行う前に水分除去を行い、水分を減らしておく必要がある。本発明が適用されるリチウムイオン二次電池の製造方法においては、水分の除去後に、ステップ5及び6において添加剤の反応電圧以上で充電が行われることにより、良好な被膜形成反応が進行する。   If moisture remains in the electrolyte during the reaction of the additive, the reaction of the additive and the formation of the film are affected. For this reason, it is necessary to remove moisture and reduce moisture before forming the coating. In the method of manufacturing a lithium ion secondary battery to which the present invention is applied, a good film forming reaction proceeds by performing charging at or above the reaction voltage of the additive in Steps 5 and 6 after removing moisture.

[3.実施形態]
次に、本発明の詳細な実施形態について説明する。これら実施形態は単独で行ってもよく、適宜組み合わせて行ってもよい。
[実施形態1]
図2(a)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法による、初回充電における電池電圧の制御を説明する図である。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法においては、上述した構成のリチウムイオン二次電池を、上述した組み立て工程により組み立てを行う。組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、初回充電を行う。
[3. Embodiment]
Next, detailed embodiments of the present invention will be described. These embodiments may be performed alone or in appropriate combinations.
[Embodiment 1]
Fig.2 (a) is a figure explaining control of the battery voltage in the first charge by the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment.
In the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to this embodiment, the lithium ion secondary battery having the above-described configuration is assembled by the above-described assembly process. The first charge is performed on the assembled lithium ion secondary battery.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の初回充電においては、リチウムイオン二次電池の正極と負極の間に電圧を印加することにより、リチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う水分除去工程と、負極に被膜を形成する初期充電工程とを有し、前記水分除去工程は、初期充電工程の前に独立して行う。
ここで、水分除去工程とは、リチウムイオン二次電池に、水の電気分解電圧以上の電圧であり、且つ、負極被膜形成反応が生じる電圧より低い電圧を印加する工程である。
In the initial charging of the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, moisture is removed from the lithium ion secondary battery by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion secondary battery. A moisture removing step and an initial charging step of forming a film on the negative electrode, and the moisture removing step is performed independently before the initial charging step.
Here, the moisture removal step is a step of applying a voltage that is equal to or higher than the water electrolysis voltage and lower than the voltage at which the negative electrode film formation reaction occurs to the lithium ion secondary battery.

また、初期充電工程とは、リチウムイオン二次電池に、負極被膜形成反応が生じる電圧以上の電圧を印加する工程である。
さらに、水分除去工程後に、負極被膜形成反応が生じる電圧まで継続して電圧を印加することで、初期充電工程を行う。
すなわち、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも高く、負極被膜形成電圧VSよりも低い充電電圧V2となるまで定電流充電を行い(0〜ta1)、電圧値V2に達した後は充電電圧V2により定電圧充電を行う(ta1〜ta2)。次に、電池電圧が負極被膜形成電圧VS以上の初期充電上限電圧V3となるまで定電流充電を行い(ta2〜ta3)、電圧値V3に達した後は初期充電上限電圧V3により定電圧充電を行うものである(ta3〜)。
The initial charging step is a step of applying a voltage equal to or higher than the voltage at which the negative electrode film forming reaction occurs to the lithium ion secondary battery.
Furthermore, an initial charge process is performed by applying a voltage continuously to the voltage at which the negative electrode film formation reaction occurs after the moisture removing process.
That is, constant current charging is performed until the battery voltage reaches a charging voltage V 2 that is higher than the water electrolysis voltage V W and lower than the negative electrode film forming voltage V S (0 to t a1 ), and reaches the voltage value V 2 . After reaching, constant voltage charging is performed with the charging voltage V 2 (t a1 to t a2 ). Next, constant current charging is performed until the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 equal to or higher than the negative electrode film forming voltage V S (t a2 to t a3 ), and after reaching the voltage value V 3 , the initial charge upper limit voltage V 3 performs constant voltage charging (from t a3 ).

このような初回充電を行うことにより、本実施形態は、水の電気分解電圧以上であり、且つ負極被膜形成電圧以下の電圧を印加することにより、負極被膜形成反応が生じる前に電池内の水分の除去を行い、水分除去を行った後に被膜形成反応を行う。つまり、水分除去工程の水分除去と、初期充電工程の被膜形成とを独立して行っていることにより、水分の存在下での被膜形成によって生じる副反応を防ぐことで、良好な負極被膜を形成させることができ、リチウムイオン二次電池の特性を向上させることができる。また、水分除去工程後に継続して初期充電工程を行うため、初回充電に要する時間を抑えることができる。さらに、充電電圧の制御が容易であるため充電に使用する充電器の構成を簡素にすることができる。   By performing such initial charging, the present embodiment allows the moisture in the battery to flow before the negative electrode film formation reaction occurs by applying a voltage that is equal to or higher than the electrolysis voltage of water and lower than the negative electrode film formation voltage. The film formation reaction is performed after removing the moisture and removing the moisture. In other words, a good negative electrode film is formed by preventing the side reaction caused by the film formation in the presence of moisture by independently performing the water removal in the moisture removal process and the film formation in the initial charging process. And the characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved. In addition, since the initial charging process is continuously performed after the moisture removing process, the time required for the initial charging can be reduced. Furthermore, since the control of the charging voltage is easy, the configuration of the charger used for charging can be simplified.

[実施形態2]
図2(b)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法による、初回充電における電池電圧の制御を説明する図である。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法においては、実施例1と同様に、リチウムイオン二次電池の組み立てを行う。さらに、組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、初回充電を行う。
[Embodiment 2]
FIG. 2B is a diagram for explaining the control of the battery voltage in the initial charge by the method for manufacturing the lithium ion secondary battery according to the present embodiment.
In the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, as in Example 1, the lithium ion secondary battery is assembled. Further, the assembled lithium ion secondary battery is charged for the first time.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の初回充電においては、リチウムイオン二次電池に電圧を印加することによりリチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う水分除去工程と、水分除去工程後に負極に被膜を形成する初期充電工程とを有し、水分除去工程において電池に印加する電圧を変化させる。
ここで、水分除去工程とは、水の電気分解電圧以上の電圧であり、且つ、負極被膜形成反応が生じる電圧より低い電圧である充電電圧にて充電を行う充電ステップと、水の電気分解電圧より低い電圧である放電電圧にて放電を行う放電ステップを有し、充電ステップと放電ステップとを交互に行う。
In the initial charge of the method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, a moisture removal step of removing moisture inside the lithium ion secondary battery by applying a voltage to the lithium ion secondary battery, and moisture removal An initial charging step of forming a film on the negative electrode after the step, and changing the voltage applied to the battery in the moisture removal step.
Here, the water removal step is a charge step of charging at a charge voltage that is a voltage equal to or higher than the water electrolysis voltage and lower than the voltage at which the negative electrode film formation reaction occurs, and the water electrolysis voltage. A discharge step for discharging at a lower discharge voltage is provided, and the charge step and the discharge step are alternately performed.

なお、充電ステップにおいては、電池電圧が充電電圧に達するまでは所定の電流値にて定電流充電を行い、電池電圧が充電電圧に達すると充電電圧にて定電圧充電を行う。また、放電ステップにおいては、電池電圧が放電電圧に達するまでは所定の電流値にて定電流放電を行い、電池電圧が放電電圧に達すると放電電圧にて定電圧放電を行う。
すなわち、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも高く、負極被膜形成電圧VSよりも低い充電電圧V2となるまで定電流充電を行い(0〜tb1)、電池電圧が電圧値V2に達した後は充電電圧V2により定電圧充電を行う(tb1〜tb2)。次に、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも低く、負極の集電体が溶出する電圧VCよりも大きい放電電圧V1となるまで定電流放電を行い(tb2〜tb3)、電圧値V1に達した後は放電電圧V1により定電圧放電を行う(tb3〜tb4)。さらに、同様にして、充電電圧V2による定電圧充電と、放電電圧V1による定電圧放電を繰り返す(tb4〜tb16)。その後に電池電圧が負極被膜形成電圧VS以上の初期充電上限電圧V3となるまで定電流充電を行い(tb16〜tb17)、電圧値V3に達した後は初期充電上限電圧V3により定電圧充電を行うものである(tb17〜)。
In the charging step, constant current charging is performed at a predetermined current value until the battery voltage reaches the charging voltage, and constant voltage charging is performed at the charging voltage when the battery voltage reaches the charging voltage. In the discharging step, constant current discharge is performed at a predetermined current value until the battery voltage reaches the discharge voltage, and constant voltage discharge is performed at the discharge voltage when the battery voltage reaches the discharge voltage.
That is, constant current charging is performed until the battery voltage reaches a charging voltage V 2 that is higher than the water electrolysis voltage V W and lower than the negative electrode coating forming voltage V S (0 to t b1 ). after reaching V 2 performs constant voltage charging by the charging voltage V 2 (t b1 ~t b2) . Next, constant current discharge is performed until the battery voltage is lower than the water electrolysis voltage V W and becomes a discharge voltage V 1 greater than the voltage V C at which the negative electrode current collector is eluted (t b2 to t b3 ) After reaching the voltage value V 1 , constant voltage discharge is performed with the discharge voltage V 1 (t b3 to t b4 ). Further, similarly, constant voltage charging with the charging voltage V 2 and constant voltage discharging with the discharging voltage V 1 are repeated (t b4 to t b16 ). Thereafter, constant current charging is performed until the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 equal to or higher than the negative electrode film forming voltage V S (t b16 to t b17 ), and after reaching the voltage value V 3 , the initial charge upper limit voltage V 3 is reached. Thus, constant voltage charging is performed ( tb17- ).

このような初回充電を行うことにより、本実施形態は、実施形態1と同様に水分除去工程の水分除去と、独立初期充電工程の被膜形成とを独立して行うことができる。また、充電ステップと放電ステップを繰り返す行うことにより、充電ステップにおいて電極表面に付着したガスを放電ステップにおいて除去できることから、水分除去の効率を高めることができる。これにより、良好な負極被膜を形成することができ、リチウムイオン二次電池の特性を向上させることができる。   By performing such initial charging, the present embodiment can perform water removal in the water removal step and film formation in the independent initial charging step independently as in the first embodiment. Further, by repeating the charging step and the discharging step, the gas adhering to the electrode surface in the charging step can be removed in the discharging step, so that the efficiency of moisture removal can be increased. Thereby, a favorable negative electrode film can be formed and the characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved.

[実施形態3]
図2(c)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法による、初回充電における電池電圧の制御を説明する図である。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法においては、実施例1と同様に、リチウムイオン二次電池の組み立てを行う。さらに、組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、初回充電を行う。
[Embodiment 3]
FIG.2 (c) is a figure explaining control of the battery voltage in the first charge by the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment.
In the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, as in Example 1, the lithium ion secondary battery is assembled. Further, the assembled lithium ion secondary battery is charged for the first time.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の初回充電においては、実施形態2の初回充電と同様に行い、さらに、充電開始からの経過時間の増加に伴い、定電圧充電及び/又は定電圧放電の時間を長くすることで、充電ステップ開始から次回の充電ステップ開始までの期間を長くする。
すなわち、実施形態2と同様に、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも高く、負極被膜形成電圧VSよりも低い充電電圧V2となるまで定電流充電を行い(0〜tc1)、電圧値Vに達した後は充電電圧V2により定電圧充電を行う(tc1〜tc2)。次に、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも低く、負極の集電体が溶出する電圧VCよりも大きい放電電圧V1となるまで定電流放電を行い(tc2〜tc3)、電圧値V1に達した後は放電電圧V1により定電圧放電を行う(tc3〜tc4)。さらに、同様にして、充電電圧V2による定電圧充電(tc5〜tc6、tc9〜tc10、tc13〜tc14)と、放電電圧Vによる定電圧放電(tc7〜tc8、tc11〜tc12、tc15〜tc16)を繰り返すが(tc4〜tc16)、一度目の充電ステップ及び放電ステップにおける充電時間(tc1〜tc2)又は放電時間(tc3〜tc4)よりも、二度目の充電ステップ及び放電ステップにおける充電時間(tc5〜tc6)又は放電時間(tc7〜tc8)を長くし、以後同様に水分除去工程を繰り返し、充電の経過時間が増加するのに伴い、充電時間及び放電時間を長くする。その後に電池電圧が負極被膜形成電圧VS以上の初期充電上限電圧V3となるまで定電流充電を行い(tc16〜tc17)、電圧値V3に達した後は初期充電上限電圧V3により定電圧充電を行うものである(tc17〜)。
The initial charging of the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment is performed in the same manner as the initial charging of the second embodiment. Further, as the elapsed time from the start of charging increases, constant voltage charging and / or constant charging is performed. By extending the voltage discharge time, the period from the start of the charge step to the start of the next charge step is lengthened.
That is, as in the second embodiment, constant current charging is performed until the battery voltage reaches a charging voltage V 2 that is higher than the water electrolysis voltage V W and lower than the negative electrode film forming voltage V S (0 to t c1 ), after reaching the voltage value V 2 performs constant voltage charging by the charging voltage V 2 (t c1 ~t c2) . Next, constant current discharge is performed until the battery voltage reaches a discharge voltage V 1 that is lower than the electrolysis voltage V W of water and greater than the voltage V C at which the negative electrode current collector is eluted (t c2 to t c3 ) After reaching the voltage value V 1 , constant voltage discharge is performed with the discharge voltage V 1 (t c3 to t c4 ). Further, in the same manner, the constant voltage charging by the charging voltage V 2 (t c5 ~t c6, t c9 ~t c10, t c13 ~t c14) and the constant voltage discharge by the discharge voltage V 1 (t c7 ~t c8, t c11 ~t c12, t c15 ~t c16) is repeated (t c4 ~t c16), the charging time in one time of charging step and discharging step (t c1 ~t c2) or discharging time (t c3 ~t c4 ) Longer than the charging time (t c5 to t c6 ) or discharging time (t c7 to t c8 ) in the second charging step and discharging step, and thereafter repeating the moisture removal process, As it increases, the charging time and discharging time are lengthened. Thereafter, constant current charging is performed until the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 equal to or higher than the negative electrode film forming voltage V S (t c16 to t c17 ), and after reaching the voltage value V 3 , the initial charge upper limit voltage V 3 is reached. To perform constant voltage charging (t c17 ˜).

このような初回充電を行うことにより、本実施形態は、実施形態1と同様に水分除去工程の水分除去と、初期充電工程の被膜形成とを独立して行うことができる。また、実施形態2と同様に充電ステップと放電ステップを繰り返す行うことにより、充電ステップにおいて電極表面に付着したガスを放電ステップにおいて除去できることから、水分除去の効率を高めることができる。   By performing such initial charging, the present embodiment can perform water removal in the water removal step and film formation in the initial charge step independently as in the first embodiment. Further, by repeating the charging step and the discharging step in the same manner as in the second embodiment, the gas adhering to the electrode surface in the charging step can be removed in the discharging step, so that the efficiency of moisture removal can be improved.

水分除去工程を繰り返し行うことにより電解液に含まれる水分の量が減少してくる。本実施形態では、充電の経過時間の増加に伴い充電時間を長くしていくことで、電解液中に存在する水分を、より電極に引き寄せて反応を行うことが可能になり、水分除去の効率を高めることができる。これにより、良好な負極被膜を形成することができ、リチウムイオン二次電池の特性を向上させることができる。   By repeatedly performing the water removal step, the amount of water contained in the electrolytic solution decreases. In the present embodiment, by increasing the charging time as the elapsed time of charging increases, it becomes possible to conduct the reaction by attracting moisture present in the electrolyte more to the electrode, and the efficiency of moisture removal Can be increased. Thereby, a favorable negative electrode film can be formed and the characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved.

[実施形態4]
図3(a)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法による、初回充電における電池電圧の制御を説明する図である。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法においては、実施例1と同様に、リチウムイオン二次電池の組み立てを行う。さらに、組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、初回充電を行う。
[Embodiment 4]
FIG. 3A is a diagram for explaining the control of the battery voltage in the initial charge by the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment.
In the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, as in Example 1, the lithium ion secondary battery is assembled. Further, the assembled lithium ion secondary battery is charged for the first time.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の初回充電においては、実施形態2の初回充電と同様に行い、さらに、充電開始からの経過時間の増加に伴い、充電電圧を上げる。
すなわち、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも高く、負極被膜形成電圧VSよりも低い充電電圧Vd21となるまで定電流充電を行い(0〜td1)、電圧値Vd21に達した後は充電電圧Vd21により定電圧充電を行う(td1〜td2)。次に、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも低く、負極の集電体が溶出する電圧VCよりも大きい放電電圧V1となるまで定電流放電を行い(td2〜td3)、電圧値V1に達した後は放電電圧V1により定電圧放電を行う(td3〜td4)。さらに、同様にして、定電圧充電と、放電電圧Vによる定電圧放電を行うが(td4〜td16)、1回目の充電ステップ(td1〜td2)の充電電圧Vd21よりも、2回目の充電ステップ((td5〜td6)の充電電圧Vd22を大きくし、以降同様に水分除去工程を繰り返し、充電の経過時間が増加するのに伴い、充電ステップの充電電圧を大きくする。その後に電池電圧が負極被膜形成電圧VS以上の初期充電上限電圧V3となるまで定電流充電を行い(td16〜td17)、電圧値Vに達した後は初期充電上限電圧V3により定電圧充電を行うものである(td17〜)。
In the initial charging of the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, the charging is performed in the same manner as the initial charging in the second embodiment, and the charging voltage is increased as the elapsed time from the start of charging increases.
That is, the battery voltage is higher than the electrolysis voltage V W of water, a constant current charging until the charging voltage lower V d21 than the negative film forming voltage V S (0~t d1), the voltage value V d21 After reaching, constant voltage charging is performed with the charging voltage V d21 (t d1 to t d2 ). Next, constant current discharge is performed until the battery voltage becomes a discharge voltage V 1 that is lower than the electrolysis voltage V W of water and greater than the voltage V C at which the negative electrode current collector is eluted (t d2 to t d3 ), after reaching the voltage value V 1 performs the constant voltage discharge by the discharge voltage V 1 (t d3 ~t d4) . Further, in the same manner, constant voltage charging and constant voltage discharging by the discharge voltage V 1 are performed (t d4 to t d16 ), but the charging voltage V d21 of the first charging step (t d1 to t d2 ) The charging voltage V d22 of the second charging step ((t d5 to t d6 ) is increased, and thereafter the water removal process is repeated in the same manner, and the charging voltage of the charging step is increased as the elapsed time of charging increases. Thereafter, constant current charging is performed until the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 equal to or higher than the negative electrode film forming voltage V S (t d16 to t d17 ), and after reaching the voltage value V 3 , the initial charge upper limit voltage V The constant voltage charging is performed by 3 ( td17- ).

このような初回充電を行うことにより、本実施形態は、実施形態1と同様に水分除去工程の水分除去と、初期充電工程の被膜形成とを独立して行うことができる。また、実施形態2と同様に充電ステップと放電ステップを繰り返す行うことにより、充電ステップにおいて電極表面に付着したガスを放電ステップにおいて除去できることから、水分除去の効率を高めることができる。   By performing such initial charging, the present embodiment can perform water removal in the water removal step and film formation in the initial charge step independently as in the first embodiment. Further, by repeating the charging step and the discharging step in the same manner as in the second embodiment, the gas adhering to the electrode surface in the charging step can be removed in the discharging step, so that the efficiency of moisture removal can be improved.

充電電圧が高いほど、電池に含まれる水分を効率よく飛ばせるものの、初回充電の開始直後では電池内の水分が多いことから、添加剤の副反応が生じるのを避けるため、充電電圧を高くすることはできない。一方で、本実施形態によれば、初回充電の開始直後では充電電圧を低くし、水分除去が進み、電解液中の水分が少なくなってくるのに伴い充電電圧を上げることで、添加剤の副反応を避けて、効率よく水分除去を行うことが可能になる。これにより、良好な負極被膜を形成することができ、リチウムイオン二次電池の特性を向上させることができる。   The higher the charging voltage, the more efficiently the water contained in the battery can be removed, but the amount of water in the battery is high immediately after the start of the initial charging, so the side voltage of the additive is avoided to increase the charging voltage. It is not possible. On the other hand, according to the present embodiment, immediately after the start of the initial charge, the charge voltage is lowered, the moisture removal proceeds, and the charge voltage is increased as the moisture in the electrolyte decreases, so that the additive Water can be efficiently removed while avoiding side reactions. Thereby, a favorable negative electrode film can be formed and the characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved.

なお、本実施形態においては、水分除去工程を繰り返すことで、電解液に含まれる水分が少なくなってくるため、充電時間の短縮から、充電電圧は負極被膜が形成される電圧まで上げていってもよく、初期上限電圧まで上げていってもよい。   In this embodiment, since the moisture contained in the electrolytic solution is reduced by repeating the moisture removing step, the charging voltage is increased to the voltage at which the negative electrode film is formed because the charging time is shortened. Alternatively, the initial upper limit voltage may be increased.

[実施形態5]
図3(b)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法による、初回充電における電池電圧の制御を説明する図である。
[Embodiment 5]
FIG. 3B is a diagram for explaining the control of the battery voltage in the initial charging by the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法においては、実施例1と同様に、リチウムイオン二次電池の組み立てを行う。さらに、組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、初回充電を行う。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の初回充電においては、実施形態2の初回充電と同様に行い、さらに、充電開始からの経過時間の増加に伴い、前記放電電圧を上げる。
In the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, as in Example 1, the lithium ion secondary battery is assembled. Further, the assembled lithium ion secondary battery is charged for the first time.
The initial charging of the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment is performed in the same manner as the initial charging in the second embodiment, and the discharge voltage is increased as the elapsed time from the start of charging increases.

すなわち、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも高く、負極被膜形成電圧VSよりも低い充電電圧V2となるまで定電流充電を行い(0〜te1)、電圧値V2に達した後は充電電圧V2により定電圧充電を行う(te1〜te2)。次に、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも低く、負極の集電体が溶出する電圧VCよりも大きい放電電圧Ve11となるまで定電流放電を行い(te2〜te3)、電圧値Ve11に達した後は放電電圧Ve11により定電圧放電を行う(te3〜te4)。さらに、同様にして、充電電圧V2による定電圧充電と、定電圧放電を繰り返すが(te4〜te16)、1回目の放電ステップ(te3〜te4)の放電電圧Ve11よりも、2回目の放電ステップ(te7〜te8)の放電電圧Ve12を大きくし、以降同様に水分除去工程を繰り返し、充電の経過時間が増加するのに伴い、水の電気分解電圧VWよりも小さい範囲で放電ステップの放電電圧を大きくする。その後に電池電圧が、負極被膜形成電圧VS以上の初期充電上限電圧V3となるまで定電流充電を行い(te16〜te17)、電圧値V3に達した後は初期充電上限電圧V3により定電圧充電を行うものである(te17〜)。 That is, the battery voltage is higher than the electrolysis voltage V W of water, a constant current charging until the charging voltage lower V 2 than the negative film forming voltage V S (0~t e1), the voltage value V 2 After reaching, constant voltage charging is performed with the charging voltage V 2 (t e1 to t e2 ). Next, constant current discharge is performed until the battery voltage becomes a discharge voltage V e11 lower than the water electrolysis voltage V W and higher than the voltage V C at which the negative electrode current collector is eluted (t e2 to t e3 ) After reaching the voltage value V e11 , constant voltage discharge is performed with the discharge voltage V e11 (t e3 to t e4 ). Further, in the same manner, constant voltage charging by the charging voltage V 2 and constant voltage discharging are repeated (t e4 to t e16 ), but the discharging voltage V e11 of the first discharging step (t e3 to t e4 ) a discharge voltage V e12 of the second discharge step (t e7 ~t e8) increased similarly repeated water removing step after, as the elapsed time of charging is increased, than the electrolysis voltage V W of water Increase the discharge voltage of the discharge step within a small range. Thereafter, constant current charging is performed until the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 equal to or higher than the negative electrode film forming voltage V S (t e16 to t e17 ), and after reaching the voltage value V 3 , the initial charge upper limit voltage V 3 performs constant voltage charging (from t e17 ).

このような初回充電を行うことにより、本実施形態は、実施形態1と同様に水分除去工程の水分除去と、初期充電工程の被膜形成とを独立して行うことができる。また、実施形態2と同様に充電ステップと放電ステップを繰り返す行うことにより、充電ステップにおいて電極表面に付着したガスを放電ステップにおいて除去できることから、水分除去の効率を高めることができる。   By performing such initial charging, the present embodiment can perform water removal in the water removal step and film formation in the initial charge step independently as in the first embodiment. Further, by repeating the charging step and the discharging step in the same manner as in the second embodiment, the gas adhering to the electrode surface in the charging step can be removed in the discharging step, so that the efficiency of moisture removal can be improved.

電池電圧が低い場合には負極の集電体が溶出する場合がある。電池に電解液を注入し、組立工程を終えた直後は集電体の溶出が起こりづらいが、電解液を注入してから、時間経過に伴い集電体が溶出しやすくなる。そこで、本実施形態によれば、電解液を注入してから時間の経過が短く、集電体の溶出が起こりづらい初回充電工程の初期では低い電圧で放電を行い、時間が経過して集電体が溶出しやすくなるにつれて放電電圧を上げることで、集電体の溶出への影響を少なくして、水分除去を行うことが可能になる。これにより、良好な負極被膜を形成することができ、リチウムイオン二次電池の特性を向上させることができる。   When the battery voltage is low, the negative electrode current collector may be eluted. Immediately after the electrolytic solution is injected into the battery and the assembly process is completed, the current collector is unlikely to elute, but the current collector is likely to elute over time after the electrolytic solution is injected. Therefore, according to the present embodiment, the time elapses after the electrolyte solution is injected, and the current collector is less likely to be eluted. By increasing the discharge voltage as the body is more likely to elute, it is possible to reduce the influence of the current collector on the elution and to remove moisture. Thereby, a favorable negative electrode film can be formed and the characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved.

[実施形態6]
図3(c)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法による、初回充電における電池電圧の制御を説明する図である。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法においては、実施例1と同様に、リチウムイオン二次電池の組み立てを行う。さらに、組み立てられたリチウムイオン二次電池に対して、初回充電を行う。
[Embodiment 6]
FIG.3 (c) is a figure explaining control of the battery voltage in the first charge by the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment.
In the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, as in Example 1, the lithium ion secondary battery is assembled. Further, the assembled lithium ion secondary battery is charged for the first time.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の初回充電においては、実施形態2の初回充電と同様に行い、さらに、充電開始からの経過時間の増加に伴い、前記充電電圧及び前記放電電圧を上げる。
すなわち、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも高く、負極被膜形成電圧VSよりも低い充電電圧Vf21となるまで定電流充電を行い(0〜tf1)、電圧値Vf21に達した後は充電電圧Vf21により定電圧充電を行う(tf1〜tf2)。次に、電池電圧が、水の電気分解電圧VWよりも低く、負極の集電体が溶出する電圧VCよりも大きい放電電圧Vf11となるまで定電流放電を行い(tf2〜tf3)、電圧値Vf11に達した後は放電電圧Vf11により定電圧放電を行う(tf3〜tf4)。さらに、同様にして、定電圧充電と、定電圧放電を繰り返す(tf4〜tf16)が、1回目の充電ステップ(tf1〜tf2)の充電電圧Vf21よりも、2回目の充電ステップ(tf5〜tf6)の充電電圧Vf22を大きくし、以降同様に水分除去工程を繰り返し、充電の経過時間が増加するのに伴い、充電ステップ充電電圧を大きくする。また、1回目の放電ステップ(tf3〜tf4)の放電電圧Vf11よりも、2回目の充電ステップ(tf7〜tf8)の充電電圧Vf12を大きくし、以降同様に水分除去工程を繰り返し、充電の経過時間が増加するのに伴い、水の電気分解電圧VWよりも小さい範囲で放電ステップにおける放電電圧を大きくする。その後に電池電圧が負極被膜形成電圧VS以上の初期充電上限電圧Vとなるまで定電流充電を行い(tf16〜tf17)、電圧値V3に達した後は初期充電上限電圧V3により定電圧充電を行うものである(tf17〜)。
In the initial charging of the manufacturing method of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment, the charging is performed in the same manner as the initial charging of the second embodiment, and further, the charging voltage and the discharging voltage are increased as the elapsed time from the start of charging increases. Raise.
That is, the battery voltage is higher than the electrolysis voltage V W of water, a constant current charging until the charging voltage lower V f21 than negative film forming voltage V S (0~t f1), the voltage value V f21 After reaching, constant voltage charging is performed with the charging voltage V f21 (t f1 to t f2 ). Next, constant current discharge is performed until the battery voltage becomes a discharge voltage V f11 that is lower than the water electrolysis voltage V W and greater than the voltage V C at which the negative electrode current collector is eluted (t f2 to t f3 ) After reaching the voltage value V f11 , constant voltage discharge is performed with the discharge voltage V f11 (t f3 to t f4 ). Further, in the same manner, the constant voltage charging are repeated a constant voltage discharge (t f4 ~t f16) is charged than the voltage V f21, 2 nd charging step of first charge step (t f1 ~t f2) The charging voltage V f22 of (t f5 to t f6 ) is increased, and thereafter the moisture removal process is repeated in the same manner, and the charging step charging voltage is increased as the elapsed time of charging increases. In addition, the charge voltage V f12 of the second charge step (t f7 to t f8 ) is made larger than the discharge voltage V f11 of the first discharge step (t f3 to t f4 ), and the water removal process is similarly performed thereafter. Repeatedly, as the elapsed time of charging increases, the discharge voltage in the discharge step is increased in a range smaller than the water electrolysis voltage V W. Thereafter, constant current charging is performed until the battery voltage reaches the initial charge upper limit voltage V 3 equal to or higher than the negative electrode film forming voltage V S (t f16 to t f17 ), and after reaching the voltage value V 3 , the initial charge upper limit voltage V 3 is reached. To perform constant voltage charging ( tf17- ).

このような初回充電を行うことにより、本実施形態は、実施形態1と同様に水分除去工程の水分除去と、初期充電工程の被膜形成とを独立して行うことができる。また、実施形態2と同様に充電ステップと放電ステップを繰り返す行うことにより、充電ステップにおいて電極表面に付着したガスを放電ステップにおいて除去できることから、水分除去の効率を高めることができる。   By performing such initial charging, the present embodiment can perform water removal in the water removal step and film formation in the initial charge step independently as in the first embodiment. Further, by repeating the charging step and the discharging step in the same manner as in the second embodiment, the gas adhering to the electrode surface in the charging step can be removed in the discharging step, so that the efficiency of moisture removal can be improved.

さらに、実施形態4と同様に添加剤の副反応を避けて、効率よく水分除去を行い、且つ、実施形態5と同様に集電体の溶出への影響を少なくして水分除去を行うことが可能になる。これにより、良好な負極被膜を形成することができ、リチウムイオン二次電池の特性を向上させることができる。   Furthermore, as in the fourth embodiment, it is possible to efficiently remove water while avoiding side reactions of the additives, and to remove water with less influence on the elution of the current collector as in the fifth embodiment. It becomes possible. Thereby, a favorable negative electrode film can be formed and the characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved.

1 リチウムイオン二次電池
11 正極
12 正極集電体
13 正極活物質層
14 負極
15 負極集電体
16 負極活物質層
17 セパレータ
18 電解液
19 容器
20 蓋体
21 封口栓
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 11 Positive electrode 12 Positive electrode collector 13 Positive electrode active material layer 14 Negative electrode 15 Negative electrode collector 16 Negative electrode active material layer 17 Separator 18 Electrolytic solution 19 Container 20 Lid 21 Seal plug

Claims (2)

正極、負極、セパレータ、電解液から構成されるリチウムイオン二次電池に含まれる水分を除去する方法であって、
前記正極の集電体がアルミニウムであり、
前記負極の集電体が銅であり、
前記リチウムイオン二次電池に電圧を印加することにより前記リチウムイオン二次電池内部の水分の除去を行う水分除去工程を有し、
前記水分除去工程は、
水の電気分解電圧以上の電圧であり、且つ、負極被膜形成反応が生じる電圧よりも低い電圧である充電電圧にて充電を行う領域を含む充電ステップと、
水の電気分解電圧よりも低い電圧である放電電圧にて放電を行う領域を含む放電ステップを有し、
前記水分除去工程において、前記充電ステップと前記放電ステップとを交互に行い、前記リチウムイオン二次電池に印加する電圧を周期的に変化させ、
充電開始からの経過時間の増加に伴い、前記放電電圧を上げ
前記放電電圧は、前記負極の集電体である銅が溶出する電圧よりも大きい電圧である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の水分除去方法。
A method for removing moisture contained in a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution,
The positive electrode current collector is aluminum;
The current collector of the negative electrode is copper;
A moisture removal step of removing moisture inside the lithium ion secondary battery by applying a voltage to the lithium ion secondary battery;
The moisture removal step includes
A charging step including a region where charging is performed at a charging voltage that is a voltage equal to or higher than an electrolysis voltage of water and lower than a voltage at which a negative electrode film formation reaction occurs;
A discharge step including a region where discharge is performed at a discharge voltage that is lower than the electrolysis voltage of water;
In the moisture removal step, alternately performing the charging step and the discharging step, periodically changing the voltage applied to the lithium ion secondary battery,
As the elapsed time from the start of charging increases, the discharge voltage is increased ,
The method for removing moisture from a lithium ion secondary battery, wherein the discharge voltage is a voltage higher than a voltage at which copper as the current collector of the negative electrode elutes .
前記充電ステップにおいて、電池電圧が前記充電電圧に達するまでは所定の電流値にて定電流充電を行い、電池電圧が前記充電電圧に達すると前記充電電圧にて定電圧充電を行い、
前記放電ステップにおいて、電池電圧が前記放電電圧に達するまでは所定の電流値にて定電流放電を行い、電池電圧が前記放電電圧に達すると前記放電電圧にて定電圧放電を行う
ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の水分除去方法。
In the charging step, constant current charging is performed at a predetermined current value until the battery voltage reaches the charging voltage, and constant voltage charging is performed at the charging voltage when the battery voltage reaches the charging voltage,
In the discharging step, constant current discharge is performed at a predetermined current value until the battery voltage reaches the discharge voltage, and constant voltage discharge is performed at the discharge voltage when the battery voltage reaches the discharge voltage. The method for removing moisture from a lithium ion secondary battery according to claim 1.
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JPH0554910A (en) * 1991-08-28 1993-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of nonaqueous secondary battery
JP3870707B2 (en) * 2001-03-30 2007-01-24 トヨタ自動車株式会社 Method for aging treatment of lithium secondary battery and method for producing lithium secondary battery including the same
JP4138326B2 (en) * 2002-02-06 2008-08-27 松下電器産業株式会社 Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery
EP1498409A1 (en) * 2002-04-24 2005-01-19 Nisshinbo Industries, Inc. Ionic liquid, method of dehydration, electric double layer capacitor, and secondary battery
JP4496727B2 (en) * 2003-08-06 2010-07-07 トヨタ自動車株式会社 Storage element and method for manufacturing the same
JP2007018963A (en) * 2005-07-11 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and the nonaqueous electrolyte secondary battery manufactured by the manufacturing method
JP2007080554A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5434274B2 (en) * 2009-05-28 2014-03-05 日産自動車株式会社 Lithium ion battery charging method, battery system, charge control device, lithium ion battery, assembled battery, vehicle

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