JP5726603B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池、およびそれを用いた組電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and an assembled battery using the same.

近年、携帯機器、ハイブリット自動車、電気自動車、家庭用蓄電用途に非水電解質二次電池の研究開発が盛んにおこなわれている。これらの分野に用いられる非水電解質二次電池は、長期間充放電サイクルを繰り返す必要がある。特に、負極に活物質としてリチウムイオンの脱離および挿入が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行する化合物を用いた非水電解質二次電池は、リチウム金属が析出しにくいことから、安全性およびサイクル特性の向上が期待でき、特許文献1に代表される負極に活物質としてチタン酸リチウムを用いた非水電解質二次電池が開発されている。しかしながら、負極に活物質としてチタン酸リチウムを用いた非水電解質二次電池は、充放電のサイクルを重ねるごとにガスが発生し、その結果サイクルを重ねるごとに電池性能が低下するという問題点がある。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have been actively researched and developed for portable devices, hybrid vehicles, electric vehicles, and household power storage applications. Nonaqueous electrolyte secondary batteries used in these fields need to be repeatedly charged and discharged for a long time. In particular, a non-aqueous electrolyte using a compound in which desorption and insertion of lithium ions as an active material proceeds at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less as an active material in the negative electrode. Since secondary batteries are difficult to deposit lithium metal, safety and cycle characteristics can be expected to improve. Non-aqueous electrolyte secondary batteries using lithium titanate as an active material for the negative electrode represented by Patent Document 1 have been developed. Has been. However, a non-aqueous electrolyte secondary battery using lithium titanate as an active material for the negative electrode has a problem that gas is generated every time the charge / discharge cycle is repeated, and as a result, the battery performance deteriorates every time the cycle is repeated. is there.

特開2007−294164JP2007-294164A

本発明の課題は、サイクル安定性に優れる非水電解質二次電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle stability.

上記問題を解決すべく、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、ホウ素を含有する炭素材料を負極および/または正極に含有させると、充放電のサイクルを重ねてもガス発生が抑制されることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above problem, when a carbon material containing boron is contained in the negative electrode and / or the positive electrode, gas generation is suppressed even if the charge / discharge cycle is repeated. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、負極、正極、セパレータ、および非水電解質を備える非水電解質二次電池であって、前記負極は、活物質としてリチウムイオンの脱離および挿入が0.3V(vs.Li+/Li)以上2.0V(vs.Li+/Li)以下で進行する化合物としてチタン酸リチウムを含み、前記負極は、活物質、及び導電助剤を含み、かつ、活物質100重量部に対して、1重量部以上30重量部以下の導電助剤を含み、前記負極の前記導電助剤は、ホウ素を0.1wt%以上10wt%以下含有する炭素材料であって、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックからなる群から選ばれる1種類以上の炭素材料であり、前記正極は、活物質、及び導電助剤を含み、かつ、活物質100重量部に対して、1重量部以上30重量部以下の導電助剤を含み、前記正極の前記導電助剤は、ホウ素を0.1wt%以上10wt%以下含有する炭素材料であって、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックからなる群から選ばれる1種類以上の炭素材料である、非水電解質二次電池に関する。 That is, the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. The negative electrode has a lithium ion desorption and insertion of 0.3 V (vs. Li + as an active material). / Li) to 2.0 V (vs. Li + / Li) or less, lithium titanate is included as a compound, and the negative electrode includes an active material and a conductive additive, and 100 parts by weight of the active material. 1 to 30 parts by weight of a conductive auxiliary agent, and the negative electrode conductive auxiliary agent is a carbon material containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron, including vapor grown carbon fiber, carbon nanotubes, Ri 1 or more carbon materials der selected from the group consisting of acetylene black and ketjen black, said positive electrode comprises an active material, and a conductive additive and active material 100 fold 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less of a conductive additive, and the positive electrode conductive additive is a carbon material containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron, and vapor phase growth The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery that is one or more carbon materials selected from the group consisting of carbon fibers, carbon nanotubes, acetylene black, and ketjen black .

本発明の非水電解質二次電池は、チタン酸リチウムがスピネル構造であることが好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is preferable that lithium titanate has a spinel structure.

本発明の非水電解質二次電池は、正極は、活物質としてリチウムマンガン化合物を含むことが好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the positive electrode preferably contains a lithium manganese compound as an active material.

本発明の非水電解質二次電池は、リチウムマンガン化合物がLi1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族かつ第3、4周期に属する元素)で表される化合物であることが好ましい。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the lithium manganese compound is Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is 2 to 13 groups) And an element belonging to the third and fourth periods).

本発明の非水電解質二次電池は、Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族、第3、4周期に属する元素)に含まれるMが、Al、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、およびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is a group 2 to 13, It is preferable that M contained in the element belonging to 4 periods is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, and Cr.

本発明の組電池は、本発明の非水電解質二次電池を複数個接続してなる。   The assembled battery of the present invention is formed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention.

本発明の非水電解質二次電池は、サイクル安定性に優れる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in cycle stability.

本発明は、負極活物質としてリチウムイオンの脱離および挿入が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行する化合物を含む負極を使用する非水電解質二次電池において、正極および/または負極に、ホウ素を0.1wt%以上10wt%以下含有する炭素材料を含ませることを特徴とする。これにより、リチウムイオンの脱離および挿入が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行する化合物が使用された場合に、正極および/または負極に含まれる導電助材と、電解液との反応性が高くなる状態を抑制し、電解液分解の促進が阻止されるものと想定される。 The present invention uses a negative electrode containing a compound in which desorption and insertion of lithium ions proceeds at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less as a negative electrode active material. In the nonaqueous electrolyte secondary battery, a carbon material containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron is included in the positive electrode and / or the negative electrode. Thus, when a compound in which desorption and insertion of lithium ions proceeds at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less is used, the positive electrode and / or It is assumed that the state where the reactivity between the conductive additive contained in the negative electrode and the electrolytic solution becomes high is suppressed, and the promotion of the electrolytic solution decomposition is prevented.

<1.負極活物質>
本発明の非水電解質二次電池に用いる負極は、活物質(以下、負極活物質)としてリチウムイオンの挿入・脱離反応が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行する化合物を含む。0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下である場合、リチウム金属が析出することなく、且つ、実用的な電池電圧を発現できる。
<1. Negative electrode active material>
The negative electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has an insertion / extraction reaction of lithium ions as an active material (hereinafter referred to as negative electrode active material) of 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. .Li + / Li) including compounds that proceed below. When the voltage is 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less, a lithium battery is not deposited and a practical battery voltage can be expressed.

リチウムイオンの挿入反応が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行するとは、負極活物質へのリチウムイオン挿入が2.0V(vs.Li/Li)以下で開始し、0.3V(vs.Li/Li)以上で終了することである。一方、リチウムイオンの脱離反応が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行するとは、負極活物質からのリチウムイオン脱離が0.3V(vs.Li/Li)以上で開始し、2.0V(vs.Li/Li)以下で終了することである。 When the insertion reaction of lithium ions proceeds at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less, the insertion of lithium ions into the negative electrode active material is 2.0 V (vs. Li). Li + / Li) or less, and end at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more. On the other hand, if the lithium ion desorption reaction proceeds at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less, the lithium ion desorption from the negative electrode active material is 0. It starts at 3 V (vs. Li + / Li) or higher and ends at 2.0 V (vs. Li + / Li) or lower.

リチウムイオン挿入・脱離反応の電圧値(vs.Li/Li)は、負極活物質を用いた動作極、リチウム金属を対極とした半電池の充放電特性を測定し、プラトー開始時、および終了時の電圧値を読み取ることによって求めることができる。プラトーが2箇所以上あった場合は、もっとも低い電圧値のプラトーが0.3V(vs.Li/Li)以上であればよく、もっとも高い電圧値のプラトーが2.0V(vs.Li/Li)以下であればよい。前記半電池に用いる動作極、電解液、セパレータは後述のものと同様のものを用いることができる。 The voltage value of the lithium ion insertion / desorption reaction (vs. Li + / Li) was determined by measuring the charge / discharge characteristics of the working electrode using the negative electrode active material and the half cell using lithium metal as the counter electrode, It can be obtained by reading the voltage value at the end. If plateau had two or more places, as long plateau lowest voltage value is 0.3V (vs.Li + / Li) or more, plateau highest voltage value is 2.0V (vs.Li + / Li) It may be the following. The working electrode, electrolytic solution, and separator used for the half battery can be the same as those described later.

リチウムイオンの挿入・脱離反応が0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で進行する負極活物質は、チタン酸リチウム、二酸化チタン、五酸化ニオブおよび二酸化モリブデンなどが好ましく、負極活物質の安定性が高い点から、チタン酸リチウム、二酸化チタンがより好ましく、チタン酸リチウムがさらに好ましい。これら負極活物質は1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。 The negative electrode active material in which the insertion / extraction reaction of lithium ions proceeds at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less is lithium titanate, titanium dioxide, pentoxide Niobium, molybdenum dioxide, and the like are preferable, and lithium titanate and titanium dioxide are more preferable, and lithium titanate is more preferable from the viewpoint of high stability of the negative electrode active material. One type of these negative electrode active materials may be used, or two or more types may be used.

チタン酸リチウムは、スピネル構造であることが好ましく、分子式としてLiTi12で表されるものが好ましい。スピネル構造の場合、リチウムイオンの挿入・脱離の反応における活物質の膨張収縮が小さい。チタン酸リチウムには、たとえばNbなどのリチウム、チタン以外の元素が微量含まれていてもよい。 The lithium titanate preferably has a spinel structure, and a molecular formula represented by Li 4 Ti 5 O 12 is preferable. In the case of the spinel structure, the expansion and contraction of the active material in the reaction of lithium ion insertion / extraction is small. Lithium titanate may contain a small amount of elements other than lithium such as Nb and titanium, for example.

チタン酸リチウムは、CuKαによる粉末X線回折の(400)面の半値幅が0.5°以下であることが好ましい。0.5°より大きいと、チタン酸リチウムの結晶性が低いため、電極の安定性が低下する場合がある。   Lithium titanate preferably has a half width of (400) plane of powder X-ray diffraction by CuKα of 0.5 ° or less. If it is larger than 0.5 °, the crystallinity of lithium titanate is low, and the stability of the electrode may be lowered.

チタン酸リチウムは、X線回折によるリートベルト解析法による8aサイトに占めるリチウム含有率が90%以上であることが好ましい。90%未満であると、チタン酸リチウムの結晶中の欠陥が多いため、電極の安定性が低下する場合がある。   The lithium titanate preferably has a lithium content of 90% or more in the 8a site according to the Rietveld analysis by X-ray diffraction. If it is less than 90%, since there are many defects in the crystal of lithium titanate, the stability of the electrode may be lowered.

チタン酸リチウムは、リチウム化合物、チタン化合物を500℃以上1500℃以下で加熱処理することによって得ることができる。500℃未満、または1500℃より高いと、所望の構造をしたチタン酸リチウムを得ることができにくい傾向がある。チタン酸リチウムの結晶性を向上させるため、加熱処理後、再び500℃以上1500℃以下で再加熱処理してもよい。再加熱処理の温度は、最初におこなった温度と同じでもよいし、違っていてもよい。加熱処理は、空気存在下でもよいし、窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスの存在下でおこなってもよい。加熱処理には、特に限定されないが、例えば、箱型炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を用いることができる。   Lithium titanate can be obtained by heat-treating a lithium compound and a titanium compound at 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. When the temperature is lower than 500 ° C. or higher than 1500 ° C., lithium titanate having a desired structure tends to be difficult to obtain. In order to improve the crystallinity of lithium titanate, after the heat treatment, the heat treatment may be performed again at a temperature of 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. The temperature of the reheating treatment may be the same as or different from the initial temperature. The heat treatment may be performed in the presence of air or in the presence of an inert gas such as nitrogen or argon. Although it does not specifically limit in heat processing, For example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln etc. can be used.

リチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、ハロゲン化リチウムなどを用いることができる。これらリチウム化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   As the lithium compound, for example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium oxalate, lithium halide and the like can be used. These lithium compounds may be used alone or in combination of two or more.

チタン化合物としては、特に限定されないが、例えば、二酸化チタン、一酸化チタンなどのチタン酸化物を用いることができる。   Although it does not specifically limit as a titanium compound, For example, titanium oxides, such as titanium dioxide and a titanium monoxide, can be used.

リチウム化合物、およびチタン化合物の配合比は、原料の性状や加熱条件によってリチウム、およびチタンの原子比、Ti/Li=1.25前後で多少の幅をもたせてもよい。   The compounding ratio of the lithium compound and the titanium compound may be slightly widened depending on the properties of the raw materials and the heating conditions, and the atomic ratio of lithium and titanium, and Ti / Li = 1.25.

チタン酸リチウムの表面には、導電性向上、あるいは安定性向上のため、炭素材料、金属酸化物、あるいは高分子等で覆われてもよい。   The surface of the lithium titanate may be covered with a carbon material, a metal oxide, a polymer, or the like in order to improve conductivity or stability.

チタン酸リチウムの粒子径は、0.5μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることは取り扱いの観点からさらに好ましい。前記粒子径はSEM、TEM像から各粒子の大きさを測定し、平均粒子径を算出した値である。   The particle diameter of lithium titanate is preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 30 μm or less from the viewpoint of handling. The particle diameter is a value obtained by measuring the size of each particle from SEM and TEM images and calculating the average particle diameter.

チタン酸リチウムの比表面積は、0.1m/g以上50m/g以下であることは所望の出力密度を得やすいことから好ましい。前記比表面積は、水銀ポロシメータ、BET法での測定により算出するのがよい。 The specific surface area of lithium titanate is preferably 0.1 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less because a desired output density is easily obtained. The specific surface area may be calculated by measurement using a mercury porosimeter or BET method.

チタン酸リチウムの嵩密度は、0.2g/cm以上1.5g/cm以下であることが好ましい。0.2g/cm未満の場合では後述のスラリー作製時に多量の溶媒が必要となるため経済的に不利となる傾向があり、1.5g/cmより大きいと後述の導電助材、バインダーとの混合が困難となる傾向がある。 The bulk density of lithium titanate is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less. 0.2 g / cm in the case of less than 3 tend to be economically disadvantageous because it requires a large amount of solvent in the step of preparing the slurry described below, 1.5 g / cm 3 greater than the later of conductive agent, and a binder Tend to be difficult to mix.

<2.正極活物質>
本発明の非水電解質二次電池に用いる正極に含まれる活物質(以下、正極活物質)は、サイクル特性に優れることから、リチウムマンガン化合物であることが好ましい。
<2. Cathode active material>
The active material (hereinafter, positive electrode active material) contained in the positive electrode used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is preferably a lithium manganese compound because of excellent cycle characteristics.

リチウムマンガン化合物としては、例えば、LiMnO、LiMn1−b(0<a≦2、0≦b≦0.5、1≦c≦2、Mは2〜13族でかつ第3、4周期に属する元素、Nは14〜16族でかつ第3周期に属する元素)、Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)で表されるリチウムマンガン化合物が挙げられる。ここでのMは、2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素から選ばれる少なくとも1種であるが、安定性向上の効果が大きい点から、Al、Mg、Zn、Ni、Co、FeおよびCrが好ましく、Al、Mg、Zn、NiおよびCrがより好ましく、Al、Mg、ZnおよびNiがさらに好ましい。また、ここでのNは安定性向上の効果が大きい点から、Si、PおよびSが好ましい。 The lithium manganese compound, for example, Li 2 MnO 3, Li a M b Mn 1-b N c O 4 (0 <a ≦ 2,0 ≦ b ≦ 0.5,1 ≦ c ≦ 2, M is 2 elements belonging to group 13 in and third and fourth period, N is the element belonging to 14 to 16 group is and the third period), Li 1 + x M y Mn 2-x-y O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, and M is at least one selected from the group consisting of elements belonging to Group 2 to 13 and belonging to the third to fourth periods. Here, M is at least one selected from elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods, but Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe and Cr are preferred, Al, Mg, Zn, Ni and Cr are more preferred, and Al, Mg, Zn and Ni are even more preferred. Further, N here is preferably Si, P, or S because the effect of improving the stability is large.

中でも、正極活物質の安定性が高いことから、Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)で表されるリチウムマンガン化合物であることが特に好ましい。x<0の場合は、正極活物質の容量が減少する傾向がある。また、x>0.2の場合は炭酸リチウムなどの不純物が多く含まれるようになる傾向がある。y=0の場合は、正極活物質の安定性が低くなる傾向がある。また、y>0.6の場合はMの酸化物などの不純物が多く含まれるようになる傾向がある。 Especially, since the stability of the positive electrode active material is high, Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is a group 2 to 13 and A lithium manganese compound represented by at least one selected from the group consisting of elements belonging to the third to fourth periods is particularly preferable. When x <0, the capacity of the positive electrode active material tends to decrease. Further, when x> 0.2, there is a tendency that many impurities such as lithium carbonate are included. When y = 0, the stability of the positive electrode active material tends to be low. Further, when y> 0.6, a large amount of impurities such as M oxide tends to be contained.

リチウムマンガン化合物は、スピネル構造であることが好ましい。スピネル構造の場合、リチウムイオンの挿入・脱離の反応における活物質の膨張収縮が小さいので好ましい。   The lithium manganese compound preferably has a spinel structure. The spinel structure is preferable because the expansion and contraction of the active material in the lithium ion insertion / extraction reaction is small.

リチウムマンガン化合物は、CuKαによる粉末X線回折の(400)面の半値幅が0.5°以下であることが好ましい。0.5°より大きいと、正極活物質の結晶性が低いため、電極の安定性が低下する場合がある。   The lithium manganese compound preferably has a half width of 0.5 ° or less on the (400) plane of powder X-ray diffraction by CuKα. When it is larger than 0.5 °, the crystallinity of the positive electrode active material is low, and thus the stability of the electrode may be lowered.

リチウムマンガン化合物は、X線回折によるリートベルト解析法による8aサイトに占めるリチウム含有率は、90%以上であることが好ましい。90%未満であると、正極活物質の結晶中の欠陥が多いため、電極の安定性が低下する場合がある。   The lithium manganese compound preferably has a lithium content of 90% or more in the 8a site according to the Rietveld analysis by X-ray diffraction. If it is less than 90%, there are many defects in the crystal of the positive electrode active material, and the stability of the electrode may be lowered.

リチウムマンガン化合物の粒子径は、0.5μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることは取り扱いの観点からさらに好ましい。ここでの粒子径はSEM、TEM像から各粒子の大きさを測定し、平均粒子径を算出した値である。   The particle size of the lithium manganese compound is preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 30 μm or less from the viewpoint of handling. The particle diameter here is a value obtained by measuring the size of each particle from the SEM and TEM images and calculating the average particle diameter.

リチウムマンガン化合物の比表面積は、0.1m/g以上50m/g以下であることは所望の出力密度を得やすいことから好ましい。比表面積はBET法での測定により算出できる。 The specific surface area of the lithium manganese compound is preferably 0.1 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less because a desired output density is easily obtained. The specific surface area can be calculated by measurement by the BET method.

リチウムマンガン化合物の嵩密度は、0.2g/cm以上2.0g/cm以下であることが好ましい。0.2g/cm未満の場合では後述のスラリー作製時に多量の溶媒が必要となるため経済的に不利となり、2.0g/cmより大きい場合では後述の導電助材、バインダーとの混合が困難となる傾向がある。 The bulk density of the lithium manganese compound is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less. When the amount is less than 0.2 g / cm 3 , a large amount of solvent is required when preparing a slurry described later, which is economically disadvantageous. When the amount is greater than 2.0 g / cm 3 , mixing with a conductive additive and a binder described later is not possible. It tends to be difficult.

リチウムマンガン化合物は、リチウム化合物、マンガン化合物、目的の化合物によっては、さらに、Mの化合物、Nの化合物を500℃以上、1500℃以下で加熱処理することによって得ることができる。500℃未満、または1500℃より高いと、所望の構造をした正極活物質を得ることができない場合がある。加熱処理は、リチウム化合物、マンガン化合物、目的の化合物によっては、Mの化合物および/またはNの化合物を混合して加熱処理もよいし、マンガン化合物とMの化合物および/またはNの化合物とを加熱処理した後に、リチウム化合物と加熱処理してもよい。正極活物質の結晶性を向上させるため、加熱処理後、再び500℃以上、1500℃以下で再加熱処理してもよい。再加熱処理の温度は、最初におこなった温度と同じでもよいし、違っていてもよい。加熱処理は、空気存在下でもよいし、窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスの存在下でおこなってもよい。加熱処理には、特に限定されないが、例えば、箱型炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を用いることができる。   Depending on the lithium compound, the manganese compound, and the target compound, the lithium manganese compound can be obtained by further heat-treating the M compound and the N compound at 500 ° C. or more and 1500 ° C. or less. When the temperature is lower than 500 ° C. or higher than 1500 ° C., a positive electrode active material having a desired structure may not be obtained. Depending on the lithium compound, the manganese compound, and the target compound, the heat treatment may be performed by mixing the M compound and / or the N compound, or heating the manganese compound and the M compound and / or the N compound. You may heat-process with a lithium compound after processing. In order to improve the crystallinity of the positive electrode active material, after the heat treatment, the heat treatment may be performed again at 500 ° C. or more and 1500 ° C. or less. The temperature of the reheating treatment may be the same as or different from the initial temperature. The heat treatment may be performed in the presence of air or in the presence of an inert gas such as nitrogen or argon. Although it does not specifically limit in heat processing, For example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln etc. can be used.

リチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、ハロゲン化リチウムなどを用いることができる。これらリチウム化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   As the lithium compound, for example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium oxalate, lithium halide and the like can be used. These lithium compounds may be used alone or in combination of two or more.

マンガン化合物としては、例えば、二酸化マンガン等のマンガン酸化物、炭酸マンガン、硝酸マンガン、マンガン水酸化物などを用いることができる。これらマンガン化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   As the manganese compound, for example, manganese oxide such as manganese dioxide, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese hydroxide and the like can be used. These manganese compounds may be used alone or in combination of two or more.

Mの化合物としては、例えば、炭酸化物、酸化物、硝酸化物、水酸化物、硫酸化物などを用いることができる。Li1+xMn2―x―yに含まれるMの量は、加熱処理時におけるMの化合物の量で制御することができる。Mの化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。 As the compound of M, for example, carbonate, oxide, nitrate, hydroxide, sulfate and the like can be used. The amount of M contained in Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 can be controlled by the amount of the M compound during the heat treatment. One type of M compound may be used, or two or more types may be used.

Nの化合物としては、例えば、リン酸化物、硫酸化物、ケイ酸化物などを用いることができ、合成のしやすさから、マンガンとNとの化合物、例えばマンガンリン酸化物、マンガン硫酸化物、マンガンケイ酸化物を用いることが好ましい。LiMn1−bに含まれるNの量は、加熱処理時におけるNの化合物の量で制御することができる。Nの化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。 As the N compound, for example, phosphorus oxides, sulfates, silicic oxides and the like can be used. For ease of synthesis, compounds of manganese and N, such as manganese phosphates, manganese sulfates, manganese Silica oxide is preferably used. The amount of N contained in Li a M b Mn 1-b N c O 4 can be controlled by the amount of N compound during the heat treatment. One type of N compound may be used, or two or more types may be used.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)の場合であれば、リチウム化合物、マンガン化合物およびMの化合物の配合比は、リチウム、マンガンおよびMの原子比をそれぞれ1+x(リチウム)、2−x−y(マンガン)、およびy(M)、但し、0≦x≦0.2、0<y≦0.6を満たす範囲で選択される。例えば、Mn/Liの原子比1.5の正極活物質を作製する場合、原料の性状や加熱条件によって前記配合比1.5前後で多少の幅をもたせてもよい。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. The compounding ratio of the lithium compound, the manganese compound and the M compound is 1 + x (lithium), 2-xy (manganese), and the atomic ratio of lithium, manganese and M, respectively. y (M), provided that 0 ≦ x ≦ 0.2 and 0 <y ≦ 0.6. For example, when a positive electrode active material having an atomic ratio of 1.5 of Mn / Li is produced, a slight width may be provided around the blending ratio of 1.5 depending on the properties of the raw materials and heating conditions.

本発明の非水電解質二次電池に用いられる正極活物質の表面には、導電性向上、あるいは安定性向上のため、炭素材料、金属酸化物、あるいは高分子等で覆われてもよい。   The surface of the positive electrode active material used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be covered with a carbon material, a metal oxide, a polymer, or the like in order to improve conductivity or stability.

<3.導電助材>
本発明の非水電解質二次電池の正極および/または負極には、ホウ素を0.1wt%以上10wt%以下含有する炭素材料(以下、「本発明の炭素材料」と称することがある。)が導電助材として含有される。ホウ素を含有する炭素材料とは、炭素原子の一部がホウ素原子に置換された炭素材料である。炭素材料に0.1wt%以上10wt%以下のホウ素を含有させることによって、炭素材料と電解液との反応性が低下し、その結果、非水電解質二次電池のサイクル特性が向上する。
<3. Conductive aid>
The positive electrode and / or negative electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a carbon material containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron (hereinafter sometimes referred to as “the carbon material of the present invention”). It is contained as a conductive aid. The carbon material containing boron is a carbon material in which a part of carbon atoms is substituted with boron atoms. By containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron in the carbon material, the reactivity between the carbon material and the electrolytic solution is lowered, and as a result, the cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery are improved.

炭素材料に含まれるホウ素の量を測定する方法は、ICP発光分析(Inductivity Coupled Plasma Emission Spectroscopy)で定量する方法が好ましい。炭素材料に含まれるホウ素を定性する方法は、ICP発光分光分析あるいはX線電子分光分析(X−ray Photoelectron Spectroscopy)から算出することができる。   The method of measuring the amount of boron contained in the carbon material is preferably a method of quantifying by ICP emission analysis (Inductivity Coupled Plasma Emission Spectroscopy). The method for qualifying boron contained in the carbon material can be calculated from ICP emission spectroscopic analysis or X-ray photoelectron spectroscopic analysis.

炭素材料に含まれるホウ素の量は0.1wt%以上10wt%以下である。炭素材料に含まれるホウ素の量は0.1wt%以上10wt%以下である場合、良好な導電性を維持しつつ、電解液との反応性が抑制され、電解液の分解が低減される。0.1wt%未満の場合、炭素材料と電解液との反応性が低下せず、電解液の分解が抑制されない。一方、炭素材料に含むホウ素が1 0 wt%より多い場合は、その材料の高次構造が損壊されるので、電子伝導経路が断絶する。その結果、電極内の電子伝導が低下し、電池性能が低下する。炭素材料と電解液との反応性を低下させる効果が高いことから、炭素材料に含まれるホウ素の量は0.2wt%以上8wt%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5wt%以上5wt%以下である。   The amount of boron contained in the carbon material is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. When the amount of boron contained in the carbon material is 0.1 wt% or more and 10 wt% or less, the reactivity with the electrolytic solution is suppressed while maintaining good conductivity, and the decomposition of the electrolytic solution is reduced. When the amount is less than 0.1 wt%, the reactivity between the carbon material and the electrolytic solution does not decrease, and the decomposition of the electrolytic solution is not suppressed. On the other hand, if the carbon material contains more than 10 wt%, the higher-order structure of the material is damaged, and the electron conduction path is interrupted. As a result, the electron conduction in the electrode is lowered, and the battery performance is lowered. Since the effect of reducing the reactivity between the carbon material and the electrolytic solution is high, the amount of boron contained in the carbon material is preferably 0.2 wt% or more and 8 wt% or less, more preferably 0.5 wt% or more and 5 wt%. % Or less.

本発明の炭素材料は、ホウ素以外にも窒素が含有されていても良い。   The carbon material of the present invention may contain nitrogen in addition to boron.

炭素材料としては、電極内での電子伝導経路を形成させることができれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、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、サーマルブラック、ファーネスブラック、ガラス状炭素あるいはポリイミドなどの高分子を黒鉛化した後に粉砕したものなどが挙げられる。これらの中でも、ホウ素を含有させやすいことから、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラックおよびファーネスブラックがより好ましい。また、電極内での電子伝導経路を形成させやすいことから、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックが特に好ましい。これら炭素材料は1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   The carbon material is not particularly limited as long as an electron conduction path in the electrode can be formed. For example, natural graphite, artificial graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black, channel black, Examples thereof include those obtained by graphitizing a polymer such as thermal black, furnace black, glassy carbon, or polyimide and then pulverizing it. Among these, artificial graphite, vapor-grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black, and furnace black are more preferable because they easily contain boron. Also, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, and ketjen black are particularly preferable because they easily form an electron conduction path in the electrode. These carbon materials may be used alone or in combination of two or more.

本発明の炭素材料は、1次粒子径が10nm以上、10000nm以下であることが好ましい。10nm未満の場合は取り扱いが難しいため、電極作製が困難になる傾向がある。一方、10000nmより大きい場合は導電助材が電極内に均一に分散しないことがある。本発明の炭素材料は、1次粒子が凝集していても良い。その場合の粒子径は10000nm以下であることが好ましい。前記粒子径は、透過電子顕微鏡(TEM)の観察により直接計測することができる。また、ホウ素を含有させる工程を経ることによって粒子径が大きくなった場合は、ボールミル等で粉砕し、所望の粒子径にしても良い。   The carbon material of the present invention preferably has a primary particle size of 10 nm or more and 10,000 nm or less. When the thickness is less than 10 nm, it is difficult to handle, and thus the electrode production tends to be difficult. On the other hand, when it is larger than 10,000 nm, the conductive additive may not be uniformly dispersed in the electrode. In the carbon material of the present invention, primary particles may be aggregated. In that case, the particle diameter is preferably 10,000 nm or less. The particle diameter can be directly measured by observation with a transmission electron microscope (TEM). Moreover, when the particle diameter becomes large through the step of containing boron, it may be pulverized with a ball mill or the like to obtain a desired particle diameter.

本発明の炭素材料は、比表面積が、1m/g以上、2000m/g以下であることが好ましい。1m/g未満の場合は、活物質と導電助材との接触箇所が少なくなり電池抵抗が上昇することがある。一方、2000m/gより大きい場合は取り扱いが難しいため、電極作製が困難になる傾向がある。ここでの比表面積は、BET法での測定により算出することができる。 The carbon material of the present invention preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 2000 m 2 / g or less. If it is less than 1 m 2 / g, the number of contact points between the active material and the conductive additive may be reduced and the battery resistance may increase. On the other hand, when it is larger than 2000 m 2 / g, it is difficult to handle, and thus it tends to be difficult to produce an electrode. The specific surface area here can be calculated by measurement by the BET method.

本発明の炭素材料は、炭素材料とホウ素化合物との混合物を作製したのちに、この混合物を熱処理することによって作製できる。ホウ素化合物としては、例えば、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ホウ素、あるいはホウ酸など熱処理後に炭素材料に含有させやすいものを用いることができる。これらのホウ素化合物は、単独あるいは2種類以上混合して用いてもよい。   The carbon material of the present invention can be produced by producing a mixture of a carbon material and a boron compound and then heat-treating the mixture. As the boron compound, for example, boron carbide, boron nitride, boron oxide, boric acid, or the like that can be easily contained in the carbon material after heat treatment can be used. These boron compounds may be used alone or in combination of two or more.

炭素材料とホウ素化合物との混合物を作製する方法は、特に限定されないが、プロペラ式攪拌機など均一に混合できるものが好ましい。炭素材料とホウ素化合物との混合物の熱処理は、非酸化性雰囲気および2500℃以上で10分以上保持することが好ましい。加熱温度が2500℃未満および保持時間10分未満の場合は、炭素材料にホウ素が含まれない恐れがある。熱処理に用いる炉は、特に限定されないが高周波誘導加熱炉あるいは黒鉛化炉など非酸化性雰囲気および2500℃以上に設定できるものが好ましい。   A method for producing a mixture of the carbon material and the boron compound is not particularly limited, but a propeller type stirrer or the like that can be uniformly mixed is preferable. The heat treatment of the mixture of the carbon material and the boron compound is preferably held for 10 minutes or more in a non-oxidizing atmosphere and 2500 ° C. or higher. When the heating temperature is less than 2500 ° C. and the holding time is less than 10 minutes, the carbon material may not contain boron. The furnace used for the heat treatment is not particularly limited, but a non-oxidizing atmosphere such as a high-frequency induction heating furnace or a graphitization furnace and a furnace that can be set to 2500 ° C. or higher are preferable.

非酸化性雰囲気は、ヘリウムガス、窒素ガスあるいはアルゴンガス等の不活性ガスで置換することによって得ることができる。ここで用いられる不活性ガスは、単独あるいは2種類以上混合して用いてもよい。   The non-oxidizing atmosphere can be obtained by replacing with an inert gas such as helium gas, nitrogen gas or argon gas. The inert gas used here may be used alone or in combination of two or more.

炭素材料にホウ素を含有した後に、不純物を除去するため、酸水溶液、アルカリ水溶液、水で洗浄しても良い。酸水溶液としては硫酸水溶液、塩酸水溶液、硝酸水溶液、アルカリ水溶液としては水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。   After the boron is contained in the carbon material, it may be washed with an acid aqueous solution, an alkali aqueous solution, or water in order to remove impurities. A sulfuric acid aqueous solution, a hydrochloric acid aqueous solution, a nitric acid aqueous solution can be used as the acid aqueous solution, and a sodium hydroxide aqueous solution can be used as the alkaline aqueous solution.

本発明において、負極、正極のどちらか一方、あるいは負極、正極の両方に含まれる導電助材の量は、負極活物質(あるいは正極活物質)100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。上記範囲であれば、電極の導電性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。   In the present invention, the amount of the conductive additive contained in either the negative electrode or the positive electrode or in both the negative electrode and the positive electrode is preferably 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material (or the positive electrode active material). 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less. If it is the said range, the electroconductivity of an electrode will be ensured. Moreover, adhesiveness with the below-mentioned binder is maintained, and adhesiveness with a collector can fully be obtained.

本発明において、負極、正極のどちらか一方に含まれる導電助材がホウ素を含む炭素材料の場合、他方に含まれる導電助材は、ホウ素を含まない炭素材料を用いるができる。ホウ素を含まない炭素材料としては、電極内での電子伝導経路を形成させることができれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、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、サーマルブラック、ファーネスブラック、ガラス状炭素あるいはポリイミドなどの高分子を黒鉛化した後に粉砕したものなどが挙げられる。また、炭素材料以外に、銅、ニッケル、アルミ、鉄などの導電性の金属粉末も用いることができる。   In the present invention, when the conductive additive contained in one of the negative electrode and the positive electrode is a carbon material containing boron, the conductive additive contained in the other can be a carbon material containing no boron. The carbon material not containing boron is not particularly limited as long as an electron conduction path in the electrode can be formed. For example, natural graphite, artificial graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black , Channel black, thermal black, furnace black, glassy carbon, or a polymer such as polyimide that has been graphitized and then pulverized. In addition to the carbon material, conductive metal powder such as copper, nickel, aluminum, and iron can also be used.

<4.バインダー>
本発明の非水電解質二次電池に用いる負極および正極にはバインダーを使用してもよい。バインダーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミドおよびそれらの誘導体からなる群からえらばれる少なくとも1種を用いることができる。バインダーは負極、正極の作製しやすさから、非水溶媒または水に、溶解または分散されていることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、およびテトラヒドロフランなどを挙げることができる。これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。
<4. Binder>
You may use a binder for the negative electrode and positive electrode which are used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. The binder is not particularly limited. For example, at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber, polyimide, and derivatives thereof can be used. . The binder is preferably dissolved or dispersed in a non-aqueous solvent or water from the viewpoint of easy production of the negative electrode and the positive electrode. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. You may add a dispersing agent and a thickener to these.

本発明において、負極、正極に含まれるバインダーの量は、負極活物質(あるいは正極活物質)100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。上記範囲であれば、負極活物質(あるいは正極活物質)と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。   In the present invention, the amount of the binder contained in the negative electrode and the positive electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material (or positive electrode active material). Less than parts by weight. If it is the said range, the adhesiveness of a negative electrode active material (or positive electrode active material) and a conductive support material will be maintained, and adhesiveness with a collector can fully be acquired.

<5.負極>
本発明の非水電解質二次電池に使用される負極の好ましい一形態としては、負極活物質、導電助材、およびバインダーの混合物を集電体上に形成することによって作製されるものが挙げられる。作製方法の容易さから、上記混合物および溶媒でスラリーを作製し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって負極を作製する方法が好ましい。
<5. Negative electrode>
A preferable embodiment of the negative electrode used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a negative electrode produced by forming a mixture of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder on a current collector. . In view of the ease of the production method, a method of producing a negative electrode by producing a slurry with the above mixture and solvent, coating the obtained slurry on a current collector, and then removing the solvent is preferable.

本発明の負極に用いることのできる集電体は、0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で安定な金属、例えば、銅、SUS、ニッケル、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金が好ましく、安定性が高いことからアルミニウムであることが特に好ましい。アルミニウムは、正極および負極の電極反応雰囲気下で安定であることから、特に限定されないが、JIS規格1030、1050、1085、1N90、1N99等に代表される高純度アルミニウムであることが好ましい。 The current collector that can be used for the negative electrode of the present invention is a metal that is stable at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less, such as copper, SUS, nickel. Titanium, aluminum and alloys thereof are preferred, and aluminum is particularly preferred because of its high stability. Aluminum is not particularly limited since it is stable in the positive electrode and negative electrode reaction atmospheres, but is preferably high-purity aluminum represented by JIS standards 1030, 1050, 1085, 1N90, 1N99 and the like.

集電体の表面粗度Raは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。0.05μm未満であると、負極との接着性が低下する場合があり、0.5μmより大きいと、負極を均一に形成することが困難となる場合がある。なお、表面粗度Raは、光波干渉式表面粗さ測定器などを用いて測定できる。   The surface roughness Ra of the current collector is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. If the thickness is less than 0.05 μm, the adhesion to the negative electrode may be lowered, and if it is larger than 0.5 μm, it may be difficult to form the negative electrode uniformly. The surface roughness Ra can be measured using a light wave interference type surface roughness measuring instrument or the like.

集電体の電気抵抗は、5μΩ・cm以下であることが好ましい。5μΩ・cmより高い場合は、電池の性能が低下する恐れがある。電気抵抗は、四端子法で測定することができる。   The electrical resistance of the current collector is preferably 5 μΩ · cm or less. If it is higher than 5 μΩ · cm, the battery performance may be reduced. Electrical resistance can be measured by the four probe method.

集電体の厚みは、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。10μm未満では作製の観点から取り扱いが困難となり、100μmより厚い場合は経済的観点から不利になる。   The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. If it is less than 10 μm, handling is difficult from the viewpoint of production, and if it is thicker than 100 μm, it is disadvantageous from an economic viewpoint.

なお、集電体は、アルミニウム以外の金属材料(銅、SUS、ニッケル、チタン、およびそれらの合金)の表面にアルミニウムを被覆したものも用いることもできる。   As the current collector, a metal material other than aluminum (copper, SUS, nickel, titanium, and alloys thereof) coated with aluminum can also be used.

スラリーの作製は、特に限定されないが、負極活物質、導電助材、バインダー、および溶媒を均一に混合できることから、ボールミル、プラネタリミキサ、ジェットミル、薄膜旋回型ミキサーを用いることが好ましい。スラリーの作製は、特に限定されないが、負極活物質、導電助材、およびバインダーを混合した後に溶媒を加えて作製してもよいし、負極活物質、導電助材、バインダー、および溶媒を一緒に混合して作製してもよい。   The production of the slurry is not particularly limited, but it is preferable to use a ball mill, a planetary mixer, a jet mill, or a thin film swirl mixer because the negative electrode active material, the conductive additive, the binder, and the solvent can be mixed uniformly. Although the preparation of the slurry is not particularly limited, it may be prepared by mixing the negative electrode active material, the conductive additive, and the binder and then adding a solvent, or the negative electrode active material, the conductive additive, the binder, and the solvent together. You may mix and produce.

スラリーの固形分濃度は、30wt%以上80wt%以下であることが好ましい。30wt%未満の場合、スラリーの粘度が低すぎる傾向があり、一方、80wt%より高い場合は、スラリーの粘度が高すぎる傾向があるため、後述の電極の形成が困難となる場合がある。   The solid content concentration of the slurry is preferably 30 wt% or more and 80 wt% or less. If it is less than 30 wt%, the viscosity of the slurry tends to be too low, whereas if it is higher than 80 wt%, the viscosity of the slurry tends to be too high, and it may be difficult to form an electrode described later.

スラリーに用いる溶媒は、非水溶媒、あるいは水であることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、およびテトラヒドロフランなどを挙げることができる。また、これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。   The solvent used for the slurry is preferably a non-aqueous solvent or water. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. Moreover, you may add a dispersing agent and a thickener to these.

集電体上への負極の形成は、特に限定されないが、例えば上記スラリーをドクターブレード、ダイコータ、コンマコータ等により塗布した後に、溶剤を除去する方法、あるいはスプレーにより塗布した後に溶剤を除去する方法が好ましい。溶媒を除去する方法は、オーブンや真空オーブンを用いた乾燥が簡単であり好ましい。雰囲気としては室温、あるいは高温とした空気、不活性ガス、真空状態などが挙げられる。負極の形成は、前述の正極を形成する前でも、後でもよい。また、負極作製後、ロールプレス機などを用いて負極を圧縮させてもよい。前記電極の圧縮は、前述の正極を形成する前でも、後でもよい。   The formation of the negative electrode on the current collector is not particularly limited. For example, there is a method of removing the solvent after applying the slurry with a doctor blade, a die coater, a comma coater or the like, or a method of removing the solvent after applying with a spray. preferable. The method for removing the solvent is preferable because it is easy to dry using an oven or a vacuum oven. Examples of the atmosphere include room temperature or high temperature air, an inert gas, and a vacuum state. The negative electrode may be formed before or after the above-described positive electrode is formed. Moreover, you may compress a negative electrode using a roll press machine etc. after negative electrode preparation. The electrode may be compressed before or after the positive electrode is formed.

本発明において、負極の厚みは、10μm以上200μm以下であることが好ましい。10μm以下では、所望の容量を得ることが難しい場合があり、200μmより厚い場合は、所望の出力密度を得ることが難しい場合がある。   In the present invention, the thickness of the negative electrode is preferably 10 μm or more and 200 μm or less. If it is 10 μm or less, it may be difficult to obtain a desired capacity, and if it is thicker than 200 μm, it may be difficult to obtain a desired output density.

本発明において、負極の密度は、1.0g/cm以上4.0g/cm以下であることが好ましい。1.0g/cm未満であれば、負極活物質、導電助材との接触が不十分となり電子伝導性が低下する場合がある。4.0g/cmより大きい場合は、後述の電解液が負極内に浸透しにくくなり、リチウム伝導性が低下する場合がある。負極は、所望の厚み、密度まで圧縮させてもよい。圧縮は、特に限定されないが、例えば、ロールプレス、油圧プレス等を用いておこなうことができる。電極の圧縮は、前述の正極を形成する前でも、後でもよい。 In the present invention, the density of the negative electrode is preferably 1.0 g / cm 3 or more and 4.0 g / cm 3 or less. If it is less than 1.0 g / cm 3 , the contact with the negative electrode active material and the conductive additive becomes insufficient, and the electronic conductivity may decrease. When it is larger than 4.0 g / cm 3 , an electrolyte solution described later hardly penetrates into the negative electrode, and lithium conductivity may be lowered. The negative electrode may be compressed to a desired thickness and density. Although compression is not specifically limited, For example, it can carry out using a roll press, a hydraulic press, etc. The electrode may be compressed before or after the above-described positive electrode is formed.

本発明において、負極の1cmあたりの電気容量は、0.5mAh以上3.6mAh以下であることが好ましい。0.5mAh未満である場合は所望する容量の電池の大きさが大きくなる場合があり、一方、3.6mAhより多い場合は所望の出力密度を得ることが難しい場合がある。負極の1cmあたりの電気容量の算出は、負極作製後、リチウム金属を対極とした半電池を作製した後に、充放電特性を測定することによって算出できる。負極の負極1cmあたりの電気容量は、特に限定されないが、集電体単位面積あたりに形成させる負極の重量で制御する方法、例えば、前述の負極塗工時の塗工厚みで制御することができる。 In the present invention, the electric capacity per 1 cm 2 of the negative electrode is preferably 0.5 mAh or more and 3.6 mAh or less. If it is less than 0.5 mAh, the size of the battery having a desired capacity may be increased. On the other hand, if it is more than 3.6 mAh, it may be difficult to obtain a desired output density. Calculation of the electric capacity per 1 cm < 2 > of a negative electrode can be calculated by measuring a charging / discharging characteristic after producing a half cell which made lithium metal a counter electrode after negative electrode preparation. The electric capacity per 1 cm 2 of negative electrode of the negative electrode is not particularly limited, but can be controlled by the method of controlling by the weight of the negative electrode formed per unit area of the current collector, for example, by the coating thickness at the time of the negative electrode coating described above. it can.

<6.正極>
本発明の正極の作製方法としては、正極活物質、導電助材、およびバインダーの混合物を集電体上に塗工することによって作製する方法が挙げられる。作製方法の容易さから、前記混合物および溶媒でスラリーを作製し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって正極を作製する方法が好ましい。
<6. Positive electrode>
Examples of the method for producing the positive electrode of the present invention include a method for producing a positive electrode by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive additive and a binder onto a current collector. In view of the ease of the production method, a method of producing a positive electrode by producing a slurry with the mixture and a solvent, coating the obtained slurry on a current collector, and then removing the solvent is preferable.

本発明の正極に用いる集電体は、アルミニウムおよびその合金であることが好ましい。前記アルミニウムは、正極反応雰囲気下で安定であることから、特に限定されないが、JIS規格1030、1050、1085、1N90、1N99等に代表される高純度アルミニウムであることが好ましい。   The current collector used for the positive electrode of the present invention is preferably aluminum and its alloys. The aluminum is not particularly limited because it is stable in a positive electrode reaction atmosphere, but is preferably high-purity aluminum represented by JIS standards 1030, 1050, 1085, 1N90, 1N99 and the like.

集電体の表面粗度Raは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。0.05μm未満であると、前述の正極および負極との接着性が低下する場合があり、0.5μmより大きいと、前述の正極および負極を均一に形成することが困難となる場合がある。なお、表面粗度Raは、光波干渉式表面粗さ測定器などを用いて測定できる。   The surface roughness Ra of the current collector is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. If the thickness is less than 0.05 μm, the adhesion between the positive electrode and the negative electrode may be lowered. If the thickness is more than 0.5 μm, it may be difficult to form the positive electrode and the negative electrode uniformly. The surface roughness Ra can be measured using a light wave interference type surface roughness measuring instrument or the like.

集電体の電気抵抗は、5μΩ・cm以下であることが好ましい。5μΩ・cmより高い場合は、電池の性能が低下する恐れがある。電気抵抗は、四端子法で測定することができる。   The electrical resistance of the current collector is preferably 5 μΩ · cm or less. If it is higher than 5 μΩ · cm, the battery performance may be reduced. Electrical resistance can be measured by the four probe method.

集電体の厚みは、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。10μm未満では作製の観点から取り扱いが困難となり、100μmより厚い場合は経済的観点から不利になる。   The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. If it is less than 10 μm, handling is difficult from the viewpoint of production, and if it is thicker than 100 μm, it is disadvantageous from an economic viewpoint.

なお、集電体は、アルミニウム以外の金属(銅、SUS、ニッケル、チタン、およびそれらの合金)の表面にアルミニウムを被覆したものも用いることもできる。   As the current collector, a metal whose surface is coated with aluminum other than aluminum (copper, SUS, nickel, titanium, and alloys thereof) can also be used.

スラリーの作製は、特に限定されないが、正極活物質、導電助材、バインダー、および溶媒を均一に混合できることから、ボールミル、プラネタリミキサ、ジェットミル、薄膜旋回型ミキサーを用いることが好ましい。スラリーの作製は、特に限定されないが、正極活物質、導電助材、およびバインダーを混合した後に溶媒を加えて作製してもよいし、正極活物質、導電助材、バインダー、および溶媒を一緒に混合して作製してもよい。   Although the production of the slurry is not particularly limited, it is preferable to use a ball mill, a planetary mixer, a jet mill, or a thin film swirl mixer because the positive electrode active material, the conductive additive, the binder, and the solvent can be mixed uniformly. Although the preparation of the slurry is not particularly limited, it may be prepared by mixing the positive electrode active material, the conductive additive, and the binder and then adding a solvent, or the positive electrode active material, the conductive additive, the binder, and the solvent may be combined together. You may mix and produce.

スラリーの固形分濃度は、30wt%以上80wt%以下であることが好ましい。30wt%未満の場合スラリーの粘度が低すぎる傾向があるため、一方、80wt%より高い場合はスラリーの粘度が高すぎる傾向があるため、後述の電極の形成が困難となる場合がある。   The solid content concentration of the slurry is preferably 30 wt% or more and 80 wt% or less. If it is less than 30 wt%, the viscosity of the slurry tends to be too low. On the other hand, if it is higher than 80 wt%, the viscosity of the slurry tends to be too high, so that it may be difficult to form electrodes described later.

スラリーに用いる溶媒は、非水溶媒、あるいは水であることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、およびテトラヒドロフランなどを挙げることができる。また、これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。   The solvent used for the slurry is preferably a non-aqueous solvent or water. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. Moreover, you may add a dispersing agent and a thickener to these.

集電体上への正極の形成は、特に限定されないが、例えば上記スラリーをドクターブレード、ダイコータ、コンマコータ等により塗布した後に、溶剤を除去する方法、あるいはスプレーにより塗布した後に溶剤を除去する方法が好ましい。溶媒を除去する方法は、オーブンや真空オーブンを用いた乾燥が簡単であり好ましい。溶媒を除去する雰囲気としては、空気、不活性ガス、真空状態などが挙げられる。また、溶媒を除去する温度は、特に限定されないが、60℃以上250℃以下であることが好ましい。60℃未満では溶媒の除去に時間を要する場合があり、250℃より高いと、バインダーが劣化する場合がある。なお、正極の形成は、後述の負極を形成する前でも、後でもよい。   Formation of the positive electrode on the current collector is not particularly limited. For example, a method of removing the solvent after applying the slurry with a doctor blade, a die coater, a comma coater, or the like, or a method of removing the solvent after applying with a spray. preferable. The method for removing the solvent is preferable because it is easy to dry using an oven or a vacuum oven. Examples of the atmosphere for removing the solvent include air, an inert gas, and a vacuum state. The temperature for removing the solvent is not particularly limited, but is preferably 60 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. When the temperature is lower than 60 ° C., it may take time to remove the solvent. When the temperature is higher than 250 ° C., the binder may be deteriorated. The positive electrode may be formed before or after forming the negative electrode described later.

本発明の正極の厚みは、10μm以上200μm以下であることが好ましい。10μm未満では所望の容量を得ることが難しい場合があり、一方、200μmより厚い場合は所望の出力密度を得ることが難しい場合がある。   The thickness of the positive electrode of the present invention is preferably 10 μm or more and 200 μm or less. If it is less than 10 μm, it may be difficult to obtain a desired capacity, while if it is thicker than 200 μm, it may be difficult to obtain a desired output density.

本発明の正極の密度は、1.0g/cm以上4.0g/cm以下であることが好ましい。1.0g/cm未満であると、正極活物質、導電助材との接触が不十分となり電子伝導性が低下する場合がある。一方、4.0g/cmより大きいと、電解液が正極内に浸透しにくくなり、リチウム伝導性が低下する場合がある。 The density of the positive electrode of the present invention is preferably 1.0 g / cm 3 or more and 4.0 g / cm 3 or less. If it is less than 1.0 g / cm 3 , the contact with the positive electrode active material and the conductive additive becomes insufficient, and the electronic conductivity may decrease. On the other hand, if it is larger than 4.0 g / cm 3 , the electrolytic solution is less likely to penetrate into the positive electrode, and the lithium conductivity may decrease.

本発明の正極は、所望の厚み、密度まで圧縮させてもよい。圧縮は、特に限定されないが、例えば、ロールプレス、油圧プレス等を用いておこなうことができる。電極の圧縮は、後述の負極を形成する前でも、後でもよい。   The positive electrode of the present invention may be compressed to a desired thickness and density. Although compression is not specifically limited, For example, it can carry out using a roll press, a hydraulic press, etc. The electrode may be compressed before or after the later-described negative electrode is formed.

本発明の正極は、正極1cmあたりの電気容量が0.5mAh以上3.0mAh以下であることが好ましい。0.5mAh未満である場合は所望する容量の電池の大きさが大きくなる傾向があり、3.0mAhより多い場合は所望の出力密度を得ることが難しくなる傾向がある。正極1cmあたりの電気容量の算出は、正極作製後、リチウム金属を対極とした半電池を作製した後に、充放電特性を測定することによって算出してもよい。 In the positive electrode of the present invention, the electric capacity per 1 cm 2 of the positive electrode is preferably 0.5 mAh or more and 3.0 mAh or less. When it is less than 0.5 mAh, the size of a battery having a desired capacity tends to increase, and when it exceeds 3.0 mAh, it tends to be difficult to obtain a desired output density. The electric capacity per 1 cm 2 of the positive electrode may be calculated by measuring charge / discharge characteristics after preparing a positive electrode and then preparing a half battery using lithium metal as a counter electrode.

前記正極の正極1cmあたりの電気容量は、特に限定されないが、集電体単位面積あたりに形成させる正極の重量で制御する方法、例えば、前述のスラリー塗工時の塗工厚みで制御することができる。 The electric capacity per 1 cm 2 of the positive electrode of the positive electrode is not particularly limited, but is controlled by the weight of the positive electrode formed per current collector unit area, for example, by the coating thickness at the time of the slurry application described above. Can do.

<7.セパレータ>
本発明の非水電解質二次電池に用いるセパレータは、前述の正極と負極との間に設置され、電子伝導性がなくかつリチウムイオン伝導性を有する物質であればよく、例えば、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリポロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、およびそれらを2種類以上複合したものの織布、不織布、微多孔膜などが挙げられる。セパレータには、各種可塑剤、酸化防止剤、難燃剤が含まれてもよいし、金属酸化物等が被覆されていてもよい。
<7. Separator>
The separator used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be any material that is installed between the positive electrode and the negative electrode and has no electronic conductivity and lithium ion conductivity. For example, nylon, cellulose, Examples include polysulfone, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, and woven fabrics, nonwoven fabrics, microporous membranes, etc., which are a combination of two or more thereof. The separator may include various plasticizers, antioxidants, flame retardants, and may be coated with a metal oxide or the like.

セパレータの厚みは、10μm以上100μm以下であることが好ましい。10μm未満の場合、正極と負極との接触する場合があり、100μmより厚い場合は電池の抵抗が高くなる場合がある。経済性、取り扱いの観点から、15μm以上50μm以下であることがさらに好ましい。   The thickness of the separator is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. When the thickness is less than 10 μm, the positive electrode and the negative electrode may be in contact with each other. When the thickness is greater than 100 μm, the resistance of the battery may be increased. From the viewpoint of economy and handling, it is more preferably 15 μm or more and 50 μm or less.

<8.非水電解質>
本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、特に限定されないが、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液を高分子に含浸させたゲル電解質、ポリエチレンオキシド、ポロプロピレンオキシドなどの高分子固体電解質あるいはサルファイドガラス、オキシナイトライドなどの無機固体電解質を用いることができる。
<8. Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but a polymer is impregnated with an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent, or an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent. In addition, a solid polymer electrolyte such as gel electrolyte, polyethylene oxide, and polypropylene oxide, or an inorganic solid electrolyte such as sulfide glass and oxynitride can be used.

非水溶媒としては、後述の溶質を溶解させやすいことから、環状の非プロトン性溶媒及び/又は鎖状の非プロトン性溶媒を含むことが好ましい。環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、環状スルホン及び環状エーテルなどが例示される。鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル及び鎖状エーテルなどが例示される。また、上記に加えアセトニトリルなどの一般的に非水電解質の溶媒として用いられる溶媒を用いても良い。より具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、1,2−ジメトキシエタン、スルホラン、ジオキソラン、プロピオン酸メチルなどを用いることができる。これら溶媒は1種類で用いてもよいし、2種類以上混合しても用いてもよいが、後述の溶質を溶解させやすさ、リチウムイオンの伝導性の高さから、2種類以上混合した溶媒を用いることが好ましい。   The non-aqueous solvent preferably contains a cyclic aprotic solvent and / or a chain aprotic solvent because the solute described later is easily dissolved. Examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates, cyclic esters, cyclic sulfones and cyclic ethers. Examples of the chain aprotic solvent include chain carbonates, chain carboxylic acid esters and chain ethers. In addition to the above, a solvent generally used as a solvent for nonaqueous electrolytes such as acetonitrile may be used. More specifically, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dimethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dioxolane, propion For example, methyl acid can be used. These solvents may be used alone or as a mixture of two or more. However, in view of the ease of dissolving the solute described below and the high conductivity of lithium ions, a mixture of two or more of these solvents. Is preferably used.

溶質は、特に限定されないが、例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiAsF、LiCFSO、LiBOB(Lithium Bis (Oxalato) Borate)、LiN(SOCFなどは溶媒に溶解しやすいことから好ましい。電解液に含まれる溶質の濃度は、0.5mol/L以上2.0mol/L以下であることが好ましい。0.5mol/L未満では所望のリチウムイオン伝導性が発現しない場合があり、一方、2.0mol/Lより高いと、溶質がそれ以上溶解しない場合がある。非水電解質には、難燃剤、安定化剤などの添加剤が微量含まれてもよい。 Although the solute is not particularly limited, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiBOB (Lithium Bis (Oxalato) Borate), LiN (SO 2 CF 3 ) 2, etc. are dissolved in the solvent. It is preferable because it is easy to do. The concentration of the solute contained in the electrolytic solution is preferably 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less. If it is less than 0.5 mol / L, the desired lithium ion conductivity may not be exhibited. On the other hand, if it is higher than 2.0 mol / L, the solute may not be dissolved any more. The non-aqueous electrolyte may contain a trace amount of additives such as a flame retardant and a stabilizer.

<9.非水電解質二次電池>
本発明の非水電解質二次電池の正極および負極は、集電体の両面に同じ電極を形成させた形態であってもよく、集電体の片面に正極、一方の面に負極を形成させた形態、すなわち、バイポーラ電極であってもよい。例えば、バイポーラ電極である場合は、隣り合うバイポーラ電極の正極側と負極側との間にセパレータを配置し、各正極側と負極側とが対向した層内は、液絡を防止するため正極および負極の周辺部に絶縁材料が配置されている。
<9. Non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode and the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have a form in which the same electrode is formed on both surfaces of the current collector, and the positive electrode is formed on one surface of the current collector and the negative electrode is formed on one surface. Alternatively, it may be a bipolar electrode. For example, in the case of a bipolar electrode, a separator is disposed between the positive electrode side and the negative electrode side of the adjacent bipolar electrode, and in the layer where each positive electrode side and the negative electrode side face each other, An insulating material is disposed around the negative electrode.

本発明の非水電解質二次電池は、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回したものであってもよいし、積層したものであってもよい。正極、負極、およびセパレータには、リチウムイオン伝導を担う非水電解質が含まれている。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be one obtained by winding or laminating a separator disposed between the positive electrode side and the negative electrode side. The positive electrode, the negative electrode, and the separator contain a nonaqueous electrolyte that is responsible for lithium ion conduction.

本発明の非水電解質二次電池における正極の電気容量と負極の電気容量との比は、下記式(1)を満たすことが好ましい。
1≦B/A≦1.2 (1)
但し、上記式(1)中、Aは正極1cmあたりの電気容量を示し、Bは負極1cmあたりの電気容量を示す。
The ratio of the electric capacity of the positive electrode and the electric capacity of the negative electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably satisfies the following formula (1).
1 ≦ B / A ≦ 1.2 (1)
In the above formula (1), A represents the electric capacity per 1 cm 2 of the positive electrode, and B represents the electric capacity per 1 cm 2 of the negative electrode.

B/Aが1未満である場合は、過充電時に負極の電位がリチウムの析出電位になる場合があり、一方、B/Aが1.2より大きい場合は電池反応に関与しない負極活物質多いために副反応が起こる場合がある。   When B / A is less than 1, the potential of the negative electrode may be a lithium deposition potential during overcharge, while when B / A is greater than 1.2, there are many negative electrode active materials not involved in the battery reaction. As a result, side reactions may occur.

本発明の非水電解質二次電池における正極と負極との面積比は、特に限定されないが、下記式(2)を満たすことが好ましい。
1≦D/C≦1.2 (2)
(但し、Cは正極の面積、Dは負極の面積を示す。)
D/Cが1未満である場合は、例えば先述のB/A=1の場合、負極の容量が正極よりも小さくなるため、過充電時に負極の電位がリチウムの析出電位になる恐れがある。一方、D/Cが1.2より大きい場合は、正極と接していない部分の負極が大きいため、電池反応に関与しない負極活物質が副反応を起こす場合がある。正極および負極の面積の制御は特に限定されないが、例えば、スラリー塗工の際、塗工幅を制御することによって行うことができる。
Although the area ratio of the positive electrode to the negative electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, it is preferable to satisfy the following formula (2).
1 ≦ D / C ≦ 1.2 (2)
(However, C represents the area of the positive electrode, and D represents the area of the negative electrode.)
When D / C is less than 1, for example, when B / A = 1 as described above, the capacity of the negative electrode is smaller than that of the positive electrode, so that the potential of the negative electrode may become a lithium deposition potential during overcharge. On the other hand, if D / C is greater than 1.2, the negative electrode active material not involved in the battery reaction may cause a side reaction because the portion of the negative electrode that is not in contact with the positive electrode is large. Although control of the area of a positive electrode and a negative electrode is not specifically limited, For example, in the case of slurry coating, it can carry out by controlling the coating width.

本発明の非水電解質二次電池に用いるセパレータと負極との面積比は特に限定されないが、下記式(3)を満たすことが好ましい。
1≦F/E≦1.5 (3)
(但し、Eは負極の面積、Fはセパレータの面積を示す。)
F/Eが1未満である場合は、正極と負極とが接触し、1.5より大きい場合は外装に要する体積が大きくなり、電池の出力密度が低下する場合がある。
The area ratio between the separator and the negative electrode used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but preferably satisfies the following formula (3).
1 ≦ F / E ≦ 1.5 (3)
(However, E represents the area of the negative electrode, and F represents the area of the separator.)
When F / E is less than 1, the positive electrode and the negative electrode are in contact with each other, and when F / E is greater than 1.5, the volume required for the exterior increases, and the output density of the battery may decrease.

本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質の量は、特に限定されないが、電池容量1Ahあたり、0.1mL以上であることが好ましい。0.1mL未満の場合、電極反応に伴うリチウムイオンの伝導が追いつかず、所望の電池性能が発現しない場合がある。   The amount of the nonaqueous electrolyte used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 mL or more per 1 Ah of battery capacity. If it is less than 0.1 mL, the conduction of lithium ions accompanying the electrode reaction may not catch up, and the desired battery performance may not be exhibited.

非水電解質は、あらかじめ正極、負極およびセパレータに含ませてもよいし、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回、あるいは積層した後に添加してもよい。   The nonaqueous electrolyte may be added to the positive electrode, the negative electrode and the separator in advance, or may be added after winding or laminating a separator disposed between the positive electrode side and the negative electrode side.

本発明の非水電解質二次電池は、上記積層体を倦回、あるいは複数積層した後にラミネートフィルムで外装してもよいし、角形、楕円形、円筒形、コイン形、ボタン形、シート形の金属缶で外装してもよい。外装には発生したガスを放出するための機構が備わっていてもよい。積層体の積層数は、所望の電圧値、電池容量を発現するまで積層させることができる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be wound or laminated with a laminate film after the laminate is wound, or may be rectangular, elliptical, cylindrical, coin-shaped, button-shaped, or sheet-shaped. It may be packaged with a metal can. The exterior may be provided with a mechanism for releasing the generated gas. The number of stacked layers can be stacked until a desired voltage value and battery capacity are exhibited.

本発明の非水電解質二次電池は、複数接続することによって組電池とすることができる。本発明の組電池は、所望の大きさ、容量、電圧によって適宜直列、並列に接続することによって作製することができる。また、各電池の充電状態の確認、安全性向上のため、前記組電池に制御回路が付属されていることが好ましい。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be formed into an assembled battery by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries. The assembled battery of the present invention can be produced by appropriately connecting in series or in parallel according to a desired size, capacity, and voltage. Moreover, it is preferable that a control circuit is attached to the assembled battery in order to confirm the state of charge of each battery and improve safety.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples, In the range which does not change the summary, it can change suitably.

(合成例1)
導電助材としてホウ素を0.10wt%含有した炭素材料を次のとおりに作製した。
(Synthesis Example 1)
A carbon material containing 0.10 wt% boron as a conductive additive was produced as follows.

最初に、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素0.1gとをプロペラ式攪拌機で混合した。次に、この混合物を高周波誘導加熱炉で2700℃、1時間で加熱した。このとき炉内は、アルゴンガスで満たした。最後に、放冷することによってホウ素を含む炭素材料を作製した。その炭素材料をICP発光分光分析で定量したところホウ素が0.10wt%含んでいた。ホウ素を0.10wt%含む炭素材料の比表面積をBET法にて計測した結果、70m/gであった。また、TEMにより1次粒子径を計測した結果、40nmであった。 First, 20 g of carbon material (acetylene black) and 0.1 g of boron carbide were mixed with a propeller type stirrer. Next, this mixture was heated in a high-frequency induction heating furnace at 2700 ° C. for 1 hour. At this time, the inside of the furnace was filled with argon gas. Finally, the carbon material containing boron was produced by standing to cool. When the carbon material was quantified by ICP emission spectroscopic analysis, it contained 0.10 wt% of boron. As a result of measuring the specific surface area of the carbon material containing 0.10 wt% of boron by the BET method, it was 70 m 2 / g. Moreover, it was 40 nm as a result of measuring a primary particle diameter by TEM.

(合成例2)
合成例1において、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素0.5gとを用いるようにした以外は合成例1と同様にして、ホウ素を0.52wt%含有した炭素材料を作製した。
(Synthesis Example 2)
A carbon material containing 0.52 wt% boron was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20 g of carbon material (acetylene black) and 0.5 g of boron carbide were used in Synthesis Example 1.

(合成例3)
合成例1において、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素1.0gとを用いるようにした以外は合成例1と同様にして、ホウ素を1.1wt%含有した炭素材料を作製した。
(Synthesis Example 3)
A carbon material containing 1.1 wt% boron was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20 g of carbon material (acetylene black) and 1.0 g of boron carbide were used in Synthesis Example 1.

(合成例4)
合成例1において、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素5.0gとを用いるようにした以外は合成例1と同様にして、ホウ素を5.1wt%含有した炭素材料を作製した。
(Synthesis Example 4)
A carbon material containing 5.1 wt% boron was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20 g of carbon material (acetylene black) and 5.0 g of boron carbide were used in Synthesis Example 1.

(合成例5)
合成例1において、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素10.0gとを用いるようにした以外は合成例1と同様にして、ホウ素を10.0wt%含有した炭素材料を作製した。
(Synthesis Example 5)
A carbon material containing 10.0 wt% boron was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20 g of carbon material (acetylene black) and 10.0 g of boron carbide were used in Synthesis Example 1.

(比較合成例1)
合成例1において、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素0.05gとを用いるようにした以外は合成例1と同様にして、ホウ素を0.05wt%含有した炭素材料を作製した。
(Comparative Synthesis Example 1)
A carbon material containing 0.05 wt% boron was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20 g of carbon material (acetylene black) and 0.05 g of boron carbide were used in Synthesis Example 1.

(比較合成例2)
合成例1において、炭素材料(アセチレンブラック)20gと炭化ホウ素20.0gとを用いるようにした以外は合成例1と同様にして、ホウ素を20.0wt%含有した炭素材料を作製した。
(Comparative Synthesis Example 2)
A carbon material containing 20.0 wt% boron was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20 g of carbon material (acetylene black) and 20.0 g of boron carbide were used in Synthesis Example 1.

(負極の製造)
負極活物質のLiTi12は、文献(Journal of Electrochemical Sosiety,142,1431(1995))に記載されている方法で作製した。
(Manufacture of negative electrode)
The negative electrode active material Li 4 Ti 5 O 12 was prepared by the method described in the literature (Journal of Electrochemical Society, 142, 1431 (1995)).

すなわち、まず二酸化チタンと水酸化リチウムを、チタンとリチウムとのモル比を5:4となるように混合し、次にこの混合物を窒素雰囲気下800℃で12時間加熱することによって負極活物質を作製した。   That is, first, titanium dioxide and lithium hydroxide are mixed so that the molar ratio of titanium and lithium is 5: 4, and then this mixture is heated at 800 ° C. for 12 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a negative electrode active material. Produced.

この負極活物質を100重量部、導電助材(合成例1で作製されたホウ素を0.10wt%含有した炭素材料)を6.8重量部、およびバインダー(PVdF、固形分濃度12wt%、NMP溶液)を固形分6.8重量部混合してスラリーを作製した。このスラリーをアルミニウム箔(20μm)に塗工した後に、150℃で真空乾燥することによって負極(片面塗工)(50cm)を作製した。 100 parts by weight of this negative electrode active material, 6.8 parts by weight of conductive additive (carbon material containing 0.10 wt% of boron prepared in Synthesis Example 1), and binder (PVdF, solid content concentration 12 wt%, NMP) The solution was mixed with 6.8 parts by weight of a solid content to prepare a slurry. After coating this slurry on an aluminum foil (20 μm), a negative electrode (single-side coating) (50 cm 2 ) was produced by vacuum drying at 150 ° C.

負極の容量は次の充放電試験で測定した。   The capacity of the negative electrode was measured by the following charge / discharge test.

前述の電極を16mmΦに打ち抜き動作極を作製した。Li金属を16mmΦに打ち抜き対極とした。これらの電極を用いて、動作極(片面塗工)/セパレータ(ポリオレフィン系多孔質膜、厚み25μm)/Li金属の順に試験セル(HSセル、宝泉社製)内に積層し、非水電解質(エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3/7vol%、LiPF 1mol/L)を0.15mL入れ、半電池を作製した。この半電池を25℃で一日放置した後、充放電試験装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続した。この半電池を25℃、0.4mAで定電流放電(終止電圧:1.0V)および定電流充電(終止電圧:2.0V)を5回繰り返し、5回目の結果を負極の容量とした。その結果、負極の容量は、1.2mAh/cmであった。 The above-mentioned electrode was punched out to 16 mmΦ to produce a working electrode. Li metal was punched out to 16 mmΦ as a counter electrode. Using these electrodes, a working electrode (single-sided coating) / separator (polyolefin-based porous membrane, thickness 25 μm) / Li metal was laminated in this order in a test cell (HS cell, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and a non-aqueous electrolyte (Ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3/7 vol%, LiPF 6 1 mol / L) was added in an amount of 0.15 mL to prepare a half-cell. The half-cell was allowed to stand at 25 ° C. for one day, and then connected to a charge / discharge test apparatus (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko). This half-cell was subjected to constant current discharge (end voltage: 1.0 V) and constant current charge (end voltage: 2.0 V) at 25 ° C. and 0.4 mA five times, and the fifth result was taken as the negative electrode capacity. As a result, the capacity of the negative electrode was 1.2 mAh / cm 2 .

(正極の製造)
正極活物質のLi1.1Al0.1Mn1.8は、文献(Electrochemical and Solid−State Letters,9(12),A557(2006))に記載されている方法で作製した。
(Manufacture of positive electrode)
The positive electrode active material Li 1.1 Al 0.1 Mn 1.8 O 4 was produced by the method described in the literature (Electrochemical and Solid-State Letters, 9 (12), A557 (2006)).

すなわち、二酸化マンガン、炭酸リチウム、水酸化アルミニウム、およびホウ酸の水分散液を調製し、スプレードライ法で混合粉末を作製した。このとき、二酸化マンガン、炭酸リチウムおよび水酸化アルミニウムの量は、リチウム、アルミニウムおよびマンガンのモル比が1.1:0.1:1.8となるように調製した。次に、この混合粉末を空気雰囲気下900℃で12時間加熱した後、再度650℃で24時間加熱した。最後に、この粉末を95℃の水で洗浄後、乾燥させることによって正極活物質を作製した。   That is, an aqueous dispersion of manganese dioxide, lithium carbonate, aluminum hydroxide, and boric acid was prepared, and a mixed powder was prepared by a spray drying method. At this time, the amounts of manganese dioxide, lithium carbonate and aluminum hydroxide were adjusted so that the molar ratio of lithium, aluminum and manganese was 1.1: 0.1: 1.8. Next, the mixed powder was heated at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, and then again heated at 650 ° C. for 24 hours. Finally, the powder was washed with water at 95 ° C. and dried to prepare a positive electrode active material.

この正極活物質を100重量部、導電助材(アセチレンブラック)を6.8重量部、およびバインダー(PVdF、固形分濃度12wt%、NMP溶液)を6.8重量部混合してスラリーを作製した。このスラリーをアルミニウム箔(20μm)に塗工した後に、150℃で真空乾燥することによって正極(片面塗工)(50cm)を作製した。 A slurry was prepared by mixing 100 parts by weight of this positive electrode active material, 6.8 parts by weight of a conductive additive (acetylene black), and 6.8 parts by weight of a binder (PVdF, solid concentration 12 wt%, NMP solution). . After coating this slurry on an aluminum foil (20 μm), a positive electrode (single-side coating) (50 cm 2 ) was produced by vacuum drying at 150 ° C.

正極の容量は次の充放電試験で測定した。   The capacity of the positive electrode was measured by the following charge / discharge test.

前述の電極を16mmΦに打ち抜き動作極、Li金属を16mmΦに打ち抜き対極とした。これらの電極を用いて、動作極(片面塗工)/セパレータ(ポリオレフィン系多孔質膜、厚み25μm)/Li金属の順に試験セル(HSセル、宝泉社製)内に積層し、非水電解質(エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3/7vol%、LiPF 1mol/L)を0.15mL入れ、半電池を作製した。この半電池を25℃で一日放置した後、充放電試験装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続した。この半電池を25℃、0.4mAで定電流充電(終止電圧:4.5V)および定電流放電(終止電圧:3.5V)を5回繰り返し、5回目の結果を正極の容量とした。その結果、正極の容量は、1.0mAh/cmであった。 The aforementioned electrode was punched to 16 mmΦ, and Li metal was punched to 16 mmΦ as a counter electrode. Using these electrodes, a working electrode (single-sided coating) / separator (polyolefin-based porous membrane, thickness 25 μm) / Li metal was laminated in this order in a test cell (HS cell, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and a nonaqueous electrolyte (Ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3/7 vol%, LiPF 6 1 mol / L) was added in an amount of 0.15 mL to prepare a half-cell. The half-cell was allowed to stand at 25 ° C. for one day, and then connected to a charge / discharge test apparatus (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko). This half-cell was subjected to constant current charging (end voltage: 4.5 V) and constant current discharge (end voltage: 3.5 V) at 25 ° C. and 0.4 mA five times, and the fifth result was taken as the positive electrode capacity. As a result, the capacity of the positive electrode was 1.0 mAh / cm 2 .

(非水電解質二次電池の製造)
最初に、前記作製した正極、負極、およびセパレータを、正極/セパレータ/負極の順に積層した。ここで、セパレータにはセルロース不職布(25μm、55cm)を用いた。
次に、両端の正極および負極にアルミニウムタブを振動溶着させた後に、袋状のアルミラミネートシートに入れた。非水電解質(エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3/7vol%、LiPF 1mol/L)を2mL入れた後に、減圧しながら封止することによって非水電解質二次電池を作製した。
(Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary batteries)
First, the produced positive electrode, negative electrode, and separator were laminated in the order of positive electrode / separator / negative electrode. Here, a cellulose unwoven cloth (25 μm, 55 cm 2 ) was used as the separator.
Next, aluminum tabs were vibration welded to the positive and negative electrodes at both ends, and then placed in a bag-like aluminum laminate sheet. After 2 mL of nonaqueous electrolyte (ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3/7 vol%, LiPF 6 1 mol / L) was added, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced by sealing while reducing the pressure.

負極の導電助材として、合成例2で作製されたホウ素を0.52wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 0.52 wt% of boron produced in Synthesis Example 2 was used as the conductive additive for the negative electrode.

負極の導電助材として、合成例3で作製されたホウ素を1.1wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 1.1 wt% of boron produced in Synthesis Example 3 was used as the conductive additive for the negative electrode.

負極の導電助材として、合成例4で作製されたホウ素を5.1wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 5.1 wt% boron produced in Synthesis Example 4 was used as the conductive additive for the negative electrode.

負極の導電助材として、合成例5で作製されたホウ素を10.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 10.0 wt% of boron produced in Synthesis Example 5 was used as the conductive additive for the negative electrode.

負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に合成例1で作製されたホウ素を0.10wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。   The non-aqueous electrolyte secondary was the same as in Example 1 except that the carbon material containing 0.10 wt% of boron prepared in Synthesis Example 1 was used as the negative electrode conductive additive and the positive electrode conductive additive. A battery was produced.

負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に合成例2で作製されたホウ素を0.52wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   The non-aqueous electrolyte 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 0.52 wt% of boron prepared in Synthesis Example 2 was used as the negative electrode conductive additive and the positive electrode conductive additive. A secondary battery was produced.

負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に合成例3で作製されたホウ素を1.1wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   The nonaqueous electrolyte 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 1.1 wt% of boron prepared in Synthesis Example 3 was used as the conductive additive for the negative electrode and acetylene black as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に合成例4で作製されたホウ素を5.1wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A non-aqueous electrolyte 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that acetylene black was used as the conductive additive for the negative electrode and a carbon material containing 5.1 wt% boron prepared in Synthesis Example 4 was used as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に合成例5で作製されたホウ素を10.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   The non-aqueous electrolyte 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 10.0 wt% of boron prepared in Synthesis Example 5 was used as the conductive additive for the negative electrode and acetylene black as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

負極、正極の両方の導電助材に合成例1で作製されたホウ素を0.1wt%含有した炭素材料を導電助材として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   The nonaqueous electrolyte secondary was the same as in Example 1 except that the carbon material containing 0.1 wt% of boron prepared in Synthesis Example 1 was used as the conductive auxiliary material for both the negative electrode and the positive electrode. A battery was produced.

負極、正極の両方の導電助材に合成例2で作製されたホウ素を0.52wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 0.52 wt% of boron produced in Synthesis Example 2 was used for both the negative electrode and the positive electrode. .

負極、正極の両方の導電助材に合成例3で作製されたホウ素を1.1wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 1.1 wt% of boron produced in Synthesis Example 3 was used for both the negative electrode and the positive electrode. .

負極、正極の両方の導電助材に合成例4で作製されたホウ素を5.1wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 5.1 wt% of boron produced in Synthesis Example 4 was used for both the negative electrode and the positive electrode. .

負極、正極の両方の導電助材に合成例5で作製されたホウ素を10.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 10.0 wt% of boron produced in Synthesis Example 5 was used for both the negative electrode and the positive electrode. .

正極活物質にLiNi0.5Mn1.5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。 A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 was used as the positive electrode active material.

ここで使用されたLiNi0.5Mn1.5は、文献(Journal of PowerSources,81−82,90(1999))に記載されている方法で作製した。 The LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 used here was prepared by the method described in the literature (Journal of PowerSources, 81-82, 90 (1999)).

すなわち、まず水酸化リチウム、酸化水酸化マンガン、および水酸化ニッケルをリチウム、マンガンおよびニッケルのモル比が1:1.5:0.5となるように混合した。次に、この混合物を空気雰囲気下550℃で加熱した後に、再度750℃で加熱することによって正極活物質を作製した。   That is, lithium hydroxide, manganese oxide hydroxide, and nickel hydroxide were first mixed so that the molar ratio of lithium, manganese, and nickel was 1: 1.5: 0.5. Next, the mixture was heated at 550 ° C. in an air atmosphere, and then heated again at 750 ° C. to prepare a positive electrode active material.

実施例16で作製されたLiNi0.5Mn1.5を正極活物質に用いたこと以外は、実施例6と同様にして非水電解質二次電池を作製した。 A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 6 except that LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 produced in Example 16 was used as the positive electrode active material.

実施例16で作製されたLiNi0.5Mn1.5を正極活物質に用いたこと以外は、実施例11と同様にして非水電解質二次電池を作製した。 A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 11 except that LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 produced in Example 16 was used as the positive electrode active material.

(比較例1)
負極、正極の両方の導電助材にアセチレンブラックを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that acetylene black was used for both the negative electrode and the positive electrode.

(比較例2)
負極の導電助材として、比較合成例1で製造されたホウ素を0.05wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 0.05 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 1 was used as the conductive additive for the negative electrode.

(比較例3)
負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に比較合成例1で製造されたホウ素を0.05wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 3)
The non-aqueous electrolyte was the same as in Example 1 except that the carbon material containing 0.05 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 1 was used as the conductive additive for the negative electrode and acetylene black as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

(比較例4)
負極および正極の導電助材に比較合成例1で製造されたホウ素を0.05wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 4)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 0.05 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 1 was used as the negative electrode and the positive electrode conductive additive.

(比較例5)
負極の導電助材として、比較合成例2で製造されたホウ素を20.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 5)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 20.0 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 2 was used as the conductive additive for the negative electrode.

(比較例6)
負極の導電助材にアセチレンブラック、正極の導電助材に比較合成例2で製造されたホウ素を20.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 6)
The non-aqueous electrolyte is the same as in Example 1 except that the carbon material containing 20.0 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 2 is used as the conductive additive for the negative electrode and acetylene black as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

(比較例7)
負極および正極の導電助材に比較合成例2で製造されたホウ素を20.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 7)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material containing 20.0 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 2 was used as the negative electrode and the positive electrode conductive additive.

(比較例8)
負極、正極の両方の導電助材にアセチレンブラックを導電助材として用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 8)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 16 except that acetylene black was used as a conductive additive for both the negative electrode and the positive electrode.

(比較例9)
負極の導電助材として比較合成例1で製造されたホウ素を0.05wt%含有した炭素材料、正極の導電助材にアセチレンブラックを用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 9)
The non-aqueous electrolyte was the same as in Example 16 except that the carbon material containing 0.05 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 1 was used as the conductive additive for the negative electrode, and acetylene black was used as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

(比較例10)
負極の導電助剤としてアセチレンブラック、正極の導電助材として比較合成例1で製造されたホウ素を0.05wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 10)
The non-aqueous electrolyte was the same as in Example 16, except that acetylene black was used as the conductive additive for the negative electrode, and the carbon material containing 0.05 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 1 was used as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

(比較例11)
負極、正極の両方の導電助材として比較合成例1で製造されたホウ素を0.05wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 11)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that the carbon material containing 0.05 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 1 was used as the conductive auxiliary material for both the negative electrode and the positive electrode. did.

(比較例12)
負極の導電助材として比較合成例2で製造されたホウ素を20.0wt%含有した炭素材料、正極の導電助材にアセチレンブラックを用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 12)
A nonaqueous electrolyte in the same manner as in Example 16 except that the carbon material containing 20.0 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 2 was used as the conductive additive for the negative electrode, and acetylene black was used as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

(比較例13)
負極の導電助剤としてアセチレンブラック、正極の導電助材として比較合成例2で製造されたホウ素を20.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 13)
The nonaqueous electrolyte was the same as in Example 16, except that acetylene black was used as the conductive additive for the negative electrode and the carbon material containing 20.0 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 2 was used as the conductive additive for the positive electrode. A secondary battery was produced.

(比較例14)
負極、正極の両方の導電助材として比較合成例2で製造されたホウ素を20.0wt%含有した炭素材料を用いたこと以外は、実施例16と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 14)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that the carbon material containing 20.0 wt% of boron produced in Comparative Synthesis Example 2 was used as the conductive auxiliary material for both the negative electrode and the positive electrode. did.

(サイクル特性の測定)
実施例1〜18、比較例1〜14の電池を、充放電装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続し、25℃、50mA定電流充電、50mA定電流放電を100回繰り返した。実施例1〜15、比較例1〜7の充電終止電圧および放電終止電圧は、それぞれ3Vおよび1Vとし、実施例16〜18、比較例8〜14の充電終止電圧および放電終止電圧は、それぞれ4Vおよび2Vとした。サイクル安定性の指標は、1回目の放電容量を100としたときの、100回目の放電容量の値とした。実施例1〜15および比較例1〜7の結果を表1、実施例16〜18および比較例8〜14の結果を表2に示す。
(Measurement of cycle characteristics)
The batteries of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 14 were connected to a charge / discharge device (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko Corporation), and 25 ° C., 50 mA constant current charge, and 50 mA constant current discharge were repeated 100 times. The charge end voltage and discharge end voltage of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 7 are 3 V and 1 V, respectively, and the charge end voltage and discharge end voltage of Examples 16 to 18 and Comparative Examples 8 to 14 are 4 V, respectively. And 2V. The cycle stability index was the value of the 100th discharge capacity when the first discharge capacity was 100. The results of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 7 are shown in Table 1, and the results of Examples 16 to 18 and Comparative Examples 8 to 14 are shown in Table 2.

Figure 0005726603
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表1から明らかな通り、本発明の実施例1〜15の非水電解質二次電池は、比較例1〜7の非水電解質二次電池よりもサイクル安定性が向上する。また、表2から明らかな通り、本発明の実施例16〜18の非水電解質二次電池は、比較例8〜14の非水電解質二次電池よりもサイクル安定性が向上する。   As apparent from Table 1, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 15 of the present invention have improved cycle stability as compared with the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 7. Further, as is clear from Table 2, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 16 to 18 of the present invention have improved cycle stability than the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 8 to 14.

Claims (6)

負極、正極、セパレータ、および非水電解質を備える非水電解質二次電池であって、
前記負極は、活物質としてリチウムイオンの脱離および挿入が0.3V(vs.Li+/Li)以上2.0V(vs.Li+/Li)以下で進行する化合物としてチタン酸リチウムを含み、
前記負極は、活物質、及び導電助剤を含み、かつ、活物質100重量部に対して、1重量部以上30重量部以下の導電助剤を含み、
前記負極の前記導電助剤は、ホウ素を0.1wt%以上10wt%以下含有する炭素材料であって、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックからなる群から選ばれる1種類以上の炭素材料であり、
前記正極は、活物質、及び導電助剤を含み、かつ、活物質100重量部に対して、1重量部以上30重量部以下の導電助剤を含み、
前記正極の前記導電助剤は、ホウ素を0.1wt%以上10wt%以下含有する炭素材料であって、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックからなる群から選ばれる1種類以上の炭素材料である、非水電解質二次電池。
A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte,
The negative electrode contains lithium titanate as a compound in which desorption and insertion of lithium ions proceeds as an active material at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less,
The negative electrode includes an active material and a conductive auxiliary, and includes 1 to 30 parts by weight of a conductive auxiliary with respect to 100 parts by weight of the active material,
The conductive aid of the negative electrode is a carbon material containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron, and is one type selected from the group consisting of vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, and ketjen black Ri carbon material der of the above,
The positive electrode includes an active material and a conductive additive, and includes 1 to 30 parts by weight of a conductive auxiliary with respect to 100 parts by weight of the active material,
The conductive auxiliary of the positive electrode is a carbon material containing 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of boron, and one kind selected from the group consisting of vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, and ketjen black A non-aqueous electrolyte secondary battery, which is the above carbon material .
前記チタン酸リチウムがスピネル構造である、請求項に記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , wherein the lithium titanate has a spinel structure. 前記正極は、活物質としてリチウムマンガン化合物を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。 The positive electrode includes a lithium manganese compound as an active material, a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1-2. 前記リチウムマンガン化合物がLi1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族かつ第3、4周期に属する元素)で表される化合物である、請求項記載の非水電解質二次電池。 The lithium manganese compound is Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is an element belonging to Group 2-13 and the third and fourth periods) The nonaqueous electrolyte secondary battery of Claim 3 which is a compound represented by these. 前記Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族、第3、4周期に属する元素)に含まれるMが、Al、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、およびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項記載の非水電解質二次電池。 M contained in the Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is an element belonging to Groups 2-13, 3rd, 4th period) The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 4 , wherein is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, and Cr. 請求項1〜のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池を複数個接続してなる組電池。 An assembled battery formed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries according to any one of claims 1 to 5 .
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