JP5766761B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery.

リチウム金属、リチウム合金、リチウム化合物または炭素質物を負極に用いた非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として期待され、盛んに研究開発が進められている。これまでに、活物質としてLiCoO2またはLiMn24を含む正極と、リチウムを吸蔵・放出する炭素質物を含む負極と具備したリチウムイオン電池が、携帯機器用に広く実用化されている。 Non-aqueous electrolyte batteries using lithium metal, lithium alloys, lithium compounds, or carbonaceous materials as negative electrodes are expected as high energy density batteries and are actively researched and developed. So far, lithium ion batteries including a positive electrode containing LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 as an active material and a negative electrode containing a carbonaceous material that occludes and releases lithium have been widely put into practical use for portable devices.

一方、自動車、電車などの車に搭載する場合、高温環境下(60℃以上)での貯蔵性能、サイクル性能、高出力の長期信頼性などから正極、負極の構成材料には、化学的、電気化学的な安定性、強度、耐腐食性の優れた材料が求められる。   On the other hand, when it is installed in a car such as an automobile or a train, the constituent materials of the positive electrode and the negative electrode are chemical, electrical, etc. because of storage performance under high temperature environment (60 ° C or higher), cycle performance, and long-term reliability of high output. Materials with excellent chemical stability, strength, and corrosion resistance are required.

したがって、以上の課題から、リチウムイオン電池は、車などに搭載するためには高温耐久性が大きな課題となっている。特に、鉛蓄電池の代替として自動車のエンジンルームに搭載して使用することが困難である。   Therefore, from the above problems, high-temperature durability has become a major issue for lithium ion batteries to be mounted in cars and the like. In particular, it is difficult to use in an engine room of an automobile as an alternative to a lead storage battery.

負極特性を改善するために様々な試みが為されている。特許文献1では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる集電体に特定の金属、合金あるいは化合物を担持させた負極を非水電解質二次電池において使用することを開示している。   Various attempts have been made to improve the negative electrode characteristics. Patent Document 1 discloses that a negative electrode in which a specific metal, alloy, or compound is supported on a current collector made of aluminum or an aluminum alloy is used in a nonaqueous electrolyte secondary battery.

一方、特許文献2には、LiaTi3-a4(0<a<3)で表わされるチタン酸リチウム化合物の平均粒径1μm未満の一次粒子を、平均粒径5〜100μmの粒状に凝集させた二次粒子を負極活物質として使用することにより、二次粒子の凝集を抑え、大型電池用の大面積な負極の製造歩留まりを高くすることが記載されている。 On the other hand, in Patent Document 2, primary particles having an average particle size of less than 1 μm of a lithium titanate compound represented by Li a Ti 3-a O 4 (0 <a <3) are formed into granules having an average particle size of 5 to 100 μm. It is described that the use of the agglomerated secondary particles as a negative electrode active material suppresses the agglomeration of secondary particles and increases the production yield of large-area negative electrodes for large batteries.

また、電池の高エネルギー密度化のために正極材料の高容量化の検討が進められ、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2)に代る正極材料としてリチウムニッケルコバルト酸化物(LiNixCo1-x2)やリチウムマンガン酸化物(LiMnO2)などの正極材料の実用開発が行われているが、高温下の寿命特性や熱安定性に課題がある。 Also, considering the high capacity of the positive electrode material for high energy density of the battery is advanced, lithium cobalt oxide lithium-nickel-cobalt oxide as a positive electrode material in place of (LiCoO 2) (LiNi x Co 1-x O 2 ) and positive electrode materials such as lithium manganese oxide (LiMnO 2 ) have been developed for practical use, but there are problems in life characteristics and thermal stability at high temperatures.

特開2002−42889号公報JP 2002-42889 A 特開2001−143702号公報JP 2001-143702 A

本発明は、高容量で、かつ高温下での貯蔵性能及びサイクル性能に優れた非水電解質電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery having a high capacity and excellent storage performance and cycle performance at high temperatures.

本発明に係る非水電解質電池は、LiaMnbcZ(Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物と、オリビン構造のFe含有リン化合物と、前記オリビン構造のFe含有リン化合物の表面に付着した炭素粒子とを含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物を含む負極と、
非水電解質とを有することを特徴する。
The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al and F, and a, b, c and Z are 0 ≦ a ≦ 2.5, 0 <b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 2 ≦ Z ≦ 3), an Fe-containing phosphorus compound having an olivine structure, and the olivine A positive electrode including carbon particles attached to the surface of the Fe-containing phosphorus compound having a structure;
A negative electrode comprising a titanium-containing metal oxide that occludes and releases lithium ions;
And a non-aqueous electrolyte.

本発明に係る非水電解質電池は、LiaMnbcZ(Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物と、オリビン構造のFe含有リン化合物とを含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物を含む負極と、
非水電解質とを有することを特徴する。
The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al and F, and a, b, c and Z are 0 ≦ a ≦ 2.5, 0 <b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 2 ≦ Z ≦ 3) and a positive electrode comprising an olivine-structured Fe-containing phosphorus compound When,
A negative electrode comprising a titanium-containing metal oxide that occludes and releases lithium ions;
And a non-aqueous electrolyte.

また、本発明に係る非水電解質電池は、LiaMnbcZ(Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物粒子(但し、c=0及びLiCo 0.33 Mn 0.33 Ni 0.34 を除く)と、オリビン構造のLidMnxFe1-xPO4(0≦d≦2.5、0≦x<1)粒子とを含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物を含む負極と、
非水電解質とを有することを特徴する。
Further, the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al and F, and a, b, c and Z is a lithium manganese-containing oxide particle represented by 0 ≦ a ≦ 2.5, 0 <b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 2 ≦ Z ≦ 3) (provided that c = 0 and LiCo 0. 33 except for Mn 0.33 Ni 0.34 O 2), Li d Mn x Fe 1-x PO 4 of olivine structure (0 ≦ d ≦ 2.5,0 ≦ x <1) a positive electrode including a particle ,
A negative electrode comprising a titanium-containing metal oxide that occludes and releases lithium ions;
And a non-aqueous electrolyte.

以上詳述したように本発明によれば、高容量で、かつ高温下での貯蔵性能及びサイクル性能に優れた非水電解質電池を提供することができる。   As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte battery having a high capacity and excellent storage performance and cycle performance at high temperatures.

本発明の実施形態に係わる角形非水電解質二次電池を示す部分切欠断面図。1 is a partially cutaway cross-sectional view showing a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図1の二次電池のA−A線に沿う断面図。Sectional drawing in alignment with the AA of the secondary battery of FIG. 図2の二次電池の要部についての拡大断面図。The expanded sectional view about the principal part of the secondary battery of FIG.

LiaMnbcZ(Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物からなる正極活物質は、LiNiO2やLiCoO2あるいはスピネル型リチウムマンガン酸化物(LiMn24)に比して重量エネルギー密度が高いという利点を有するものの、リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物を含む負極を用いると、負極の表面に保護被膜が生成しないため、負極の自己放電が進み、負極の充放電効率が低下する。 Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al and F, and a, b, c and Z are 0 ≦ a ≦ 2.5, 0 < The positive electrode active material comprising a lithium manganese-containing oxide represented by b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 2 ≦ Z ≦ 3) is LiNiO 2 , LiCoO 2 or spinel type lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) Although it has the advantage of higher weight energy density compared to 4 ), if a negative electrode containing a titanium-containing metal oxide that occludes and releases lithium ions is used, a protective film is not formed on the surface of the negative electrode. Progresses and the charge / discharge efficiency of the negative electrode decreases.

また、放電末期、チタン含有金属酸化物の負極電位が緩やかに上昇する一方で、リチウムマンガン含有酸化物の正極電位が急峻に下降するため、放電末期の電池電圧カーブが正極電位変化で規制される。正極電位が急峻に下降したところで放電をカットオフしても、その時には既に正極は過放電状態に陥っており、正極の劣化が進む。   In addition, at the end of discharge, the negative electrode potential of the titanium-containing metal oxide rises slowly, while the positive electrode potential of the lithium manganese-containing oxide falls sharply, so that the battery voltage curve at the end of discharge is regulated by the change in positive electrode potential. . Even if the discharge is cut off when the positive electrode potential drops sharply, the positive electrode is already in an overdischarged state at that time, and the deterioration of the positive electrode proceeds.

上記組成のリチウムマンガン含有酸化物に、オリビン構造のFe含有リン化合物を添加することにより、チタン含有金属酸化物を含む負極の表面に、前述のFe含有リン化合物の鉄成分が析出し、負極の表面に保護被膜が生成するため、負極の自己放電が抑制され、負極の充放電効率を向上することができる。また、放電末期の正極電位の下降が段階的に生じるため、負極電位の上昇によって放電のカットオフ電圧に到達させることができ、正極の過放電を防止することができる。   By adding the Fe-containing phosphorus compound having an olivine structure to the lithium manganese-containing oxide having the above composition, the iron component of the aforementioned Fe-containing phosphorus compound is deposited on the surface of the negative electrode containing the titanium-containing metal oxide, Since a protective film is generated on the surface, self-discharge of the negative electrode is suppressed, and charge / discharge efficiency of the negative electrode can be improved. Further, since the positive electrode potential decreases at the end of the discharge stepwise, the discharge potential can be reached by increasing the negative electrode potential, and overdischarge of the positive electrode can be prevented.

これらの結果、リチウムマンガン含有酸化物の特長である高い重量エネルギー密度を生かしつつ、60℃以上の高温環境下での貯蔵性能及び充放電サイクル性能を向上することができる。これにより、例えば自動車のエンジンルーム等の60℃以上の高温環境下で使用した際にも、高容量で、貯蔵性能及びサイクル性能に優れる非水電解質電池を実現することが可能となる。   As a result, it is possible to improve the storage performance and charge / discharge cycle performance in a high temperature environment of 60 ° C. or higher while taking advantage of the high weight energy density that is a feature of the lithium manganese-containing oxide. Thereby, for example, even when used in a high temperature environment of 60 ° C. or higher such as an engine room of an automobile, it is possible to realize a non-aqueous electrolyte battery having high capacity and excellent storage performance and cycle performance.

以下、本実施形態の非水電解質電池に含まれる正極、負極、非水電解質、セパレータについて説明する。   Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the nonaqueous electrolyte, and the separator included in the nonaqueous electrolyte battery of the present embodiment will be described.

1)正極
この正極は、正極集電体と、正極集電体の片面もしくは両面に担持され、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極層とを備える。
1) Positive electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode layer that is supported on one or both surfaces of the positive electrode current collector and includes a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.

正極活物質は、LiaMnbcZ(Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物を含む第1の正極活物質と、オリビン構造のFe含有リン化合物を含む第2の正極活物質とを含む。 The positive electrode active material is Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al, and F, and a, b, c, and Z are 0 ≦ a ≦ 2) 0.5, 0 <b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 2 ≦ Z ≦ 3), a first positive electrode active material containing a lithium manganese-containing oxide, and an Fe-containing phosphorus compound having an olivine structure And a second positive electrode active material.

まず、第1の正極活物質の組成について説明する。   First, the composition of the first positive electrode active material will be described.

Li量は、充放電反応によって0≦a≦2.5の範囲で増減し得る。   The amount of Li can be increased or decreased in the range of 0 ≦ a ≦ 2.5 depending on the charge / discharge reaction.

Mnのモル比bが1を超えると、容量が低下する。bのより好ましい範囲は、0.1≦b≦0.8である。   When the molar ratio b of Mn exceeds 1, the capacity decreases. A more preferable range of b is 0.1 ≦ b ≦ 0.8.

元素MのうちCo、Alには、リチウムマンガン含有酸化物の結晶性を高める効果がある。また、Fには、非水電解質の分解を抑制する効果がある。元素Mのモル比cが1を超えると、容量が低下する。cのより好ましい範囲は、0.1≦c≦0.8である。   Of the elements M, Co and Al have the effect of increasing the crystallinity of the lithium manganese-containing oxide. F has an effect of suppressing decomposition of the nonaqueous electrolyte. When the molar ratio c of the element M exceeds 1, the capacity decreases. A more preferable range of c is 0.1 ≦ c ≦ 0.8.

モル比Zが2未満もしくは3を超えると、容量が低下する。Zのより好ましい範囲は、2.2≦Z≦2.9である。   When the molar ratio Z is less than 2 or exceeds 3, the capacity decreases. A more preferable range of Z is 2.2 ≦ Z ≦ 2.9.

上述した組成のリチウムマンガン含有酸化物のうち好ましいのは、LiMn1-x-yNixCoy2(0≦x<1、0≦y<1)、LiMn1-xNix2(0≦x<1)、Li2MnO3、Li2MnO3−LiTO2固溶体(TはMn、Ni及びCoよりなる群から選択される少なくとも1種の元素)が挙げられる。これにより、200mAh/g以上の高い重量エネルギー密度を実現することが可能である。 Of the lithium manganese-containing oxides having the above-described composition, LiMn 1-xy Ni x Co y O 2 (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1), LiMn 1-x Ni x O 2 (0 ≦ x <1), Li 2 MnO 3 , Li 2 MnO 3 —LiTO 2 solid solution (T is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni and Co). Thereby, a high weight energy density of 200 mAh / g or more can be realized.

第2の正極活物質について説明する。   The second positive electrode active material will be described.

オリビン構造のFe含有リン化合物は、Mnを含む組成を有することが望ましい。これにより、正極電位を向上することができる。また、Mn、Fe以外の金属元素、例えばCo,Niなどを含むことも許容される。   The Fe-containing phosphorus compound having an olivine structure desirably has a composition containing Mn. Thereby, the positive electrode potential can be improved. Further, it is allowed to contain metal elements other than Mn and Fe, for example, Co, Ni and the like.

オリビン構造のFe含有リン化合物は、LidMnxFe1-xPO4(dは充放電反応により0≦d≦2.5の範囲で増減し得る、xは0≦x<1を満たす)で表されることが望ましい。これにより、正極の過放電反応並びに負極の自己放電反応を抑制する効果を高めることができる。Mnのモル比xのより好ましい範囲は、0<x≦0.8である。この範囲にすることで高温下の自己放電がさらに抑制される。また、電池容量を増大することができる。 The Fe-containing phosphorus compound having an olivine structure is Li d Mn x Fe 1-x PO 4 (d can be increased or decreased in a range of 0 ≦ d ≦ 2.5 by charge / discharge reaction, x satisfies 0 ≦ x <1) It is desirable that Thereby, the effect which suppresses the overdischarge reaction of a positive electrode and the self-discharge reaction of a negative electrode can be heightened. A more preferable range of the molar ratio x of Mn is 0 <x ≦ 0.8. By setting it within this range, self-discharge at a high temperature is further suppressed. In addition, the battery capacity can be increased.

オリビン構造のFe含有リン化合物は絶縁性を有するため、粒子の表面をカーボンなどの導電性材料で被覆することが望ましい。カーボンとしては、X線回折による(002)面の面間隔d002が0.37nm以下の炭素質材料等が挙げられる。 Since the Fe-containing phosphorus compound having an olivine structure has insulating properties, it is desirable to coat the surface of the particles with a conductive material such as carbon. As the carbon, the surface spacing d 002 of (002) plane by X-ray diffraction include the following carbonaceous materials 0.37 nm.

被覆方法としては、C成分を含む溶液に、オリビン構造のFe含有リン化合物の粒子を分散し、乾燥後、400〜800℃の還元雰囲気で焼成することにより、粒子の表面が導電性材料で被覆され、第2の正極活物質が得られる。   As a coating method, particles of an olivine-structured Fe-containing phosphorus compound are dispersed in a solution containing a component C, dried, and then fired in a reducing atmosphere at 400 to 800 ° C. to coat the surface of the particles with a conductive material. As a result, a second positive electrode active material is obtained.

第1の正極活物質の重量を100重量%にした際、第2の正極活物質の重量を1重量%以上、80重量%以下の範囲にすることが望ましい。この範囲にすることで、サイクル寿命性能が大幅に改善される。より好ましい範囲は2重量%以上、60重量%以下の範囲で、さらに好ましい範囲は10重量%以上、60重量%以下の範囲である。   When the weight of the first positive electrode active material is 100% by weight, it is desirable that the weight of the second positive electrode active material is in the range of 1% by weight to 80% by weight. By setting this range, the cycle life performance is greatly improved. A more preferable range is 2% by weight or more and 60% by weight or less, and a further preferable range is 10% by weight or more and 60% by weight or less.

導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維等を挙げることができる。特に、繊維径が1μm以下の気相成長の炭素繊維が好ましい。この炭素繊維を用いることにより、正極内部の電子伝導のネットワーウが向上して正極の出力性能を大幅に向上することができる。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, graphite, and carbon fiber. In particular, vapor grown carbon fibers having a fiber diameter of 1 μm or less are preferred. By using this carbon fiber, the network of electron conduction inside the positive electrode can be improved, and the output performance of the positive electrode can be greatly improved.

結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜19重量%、結着剤1〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 19% by weight of the conductive agent, and 1 to 7% by weight of the binder.

正極集電体は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔から形成されているのが好ましく、正極集電体の厚さは20μm以下にすることが望ましく、より好ましくは15μm以下である。   The positive electrode current collector is preferably formed from an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The thickness of the positive electrode current collector is desirably 20 μm or less, and more preferably 15 μm or less.

正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を正極集電体の片面もしくは両面に塗布し、乾燥し、プレスを施すことにより作製される。正極層のBET法による比表面積は、負極と同様に測定され、0.1〜2m2/gの範囲であることが好ましい。 The positive electrode is produced, for example, by suspending a positive electrode active material, a conductive agent and a binder in a suitable solvent, applying this suspension to one or both sides of the positive electrode current collector, drying, and pressing. The The specific surface area by the BET method of the positive electrode layer is measured in the same manner as the negative electrode and is preferably in the range of 0.1 to 2 m 2 / g.

2)負極
この負極は、負極集電体と、負極集電体の片面もしくは両面に担持され、負極活物質、導電剤および結着剤を含む負極層とを備える。
2) Negative electrode The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode layer supported on one or both sides of the negative electrode current collector and including a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder.

負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物である。チタン含有金属酸化物としては、例えば、リチウムチタン酸化物のようなリチウムチタン含有複合酸化物、チタン系酸化物等を挙げることができる。   The negative electrode active material is a titanium-containing metal oxide that absorbs and releases lithium ions. Examples of the titanium-containing metal oxide include lithium titanium-containing composite oxides such as lithium titanium oxide, titanium-based oxides, and the like.

リチウムチタン含有複合酸化物としては、例えば、スピネル構造のLi4+xTi512(xは充放電反応により−1≦x≦3の範囲で変動し得る)、ラムスデライド構造のLi2+xTi37(xは充放電反応により−1≦x≦3の範囲で変動し得る)Li1+xTi24(xは0≦x≦1)、Li1.1+xTi1.84(xは0≦x≦1)、Li1.07+xTi1.864(xは0≦x≦1)が挙げられる。 As the lithium-titanium-containing composite oxide, for example, Li 4 + x Ti 5 O 12 having a spinel structure (x may vary within a range of −1 ≦ x ≦ 3 by charge / discharge reaction), Li 2 + x having a ramsdelide structure Ti 3 O 7 (x may vary within a range of −1 ≦ x ≦ 3 by charge / discharge reaction) , Li 1 + x Ti 2 O 4 (x is 0 ≦ x ≦ 1), Li 1.1 + x Ti 1.8 O 4 (x is 0 ≦ x ≦ 1), Li 1.07 + x Ti 1.86 O 4 (x is 0 ≦ x ≦ 1).

チタン系酸化物としては、例えば、LixTiO2(xは0≦x)、TiO2、TiとP、V、Sn、Cu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素とを含有するチタン含有金属複合酸化物{例えば、TiO2−P25、TiO2−V25、TiO2−P25−SnO2、TiO2−P25−MeO(MeはCu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素)など}が挙げられる。チタン含有金属複合酸化物は、結晶性が低く、結晶相とアモルファス相が共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能が大幅に向上することができる。TiO2としては、アナターゼ型二酸化チタン、単斜晶系の二酸化チタン(いわゆるTiO2(B)と称される)、熱処理温度が300〜600℃の低結晶性の二酸化チタンが好ましい。 Examples of the titanium-based oxide include Li x TiO 2 (x is 0 ≦ x), TiO 2 , Ti and at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, and Fe. titanium-containing metal composite oxide containing {e.g., TiO 2 -P 2 O 5, TiO 2 -V 2 O 5, TiO 2 -P 2 O 5 -SnO 2, TiO 2 -P 2 O 5 -MeO (Me Is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ni and Fe). The titanium-containing metal composite oxide is preferably low in crystallinity and has a microstructure in which the crystal phase and the amorphous phase coexist or exist alone. With such a microstructure, the cycle performance can be greatly improved. As TiO 2 , anatase-type titanium dioxide, monoclinic titanium dioxide (referred to as so-called TiO 2 (B)), and low crystalline titanium dioxide having a heat treatment temperature of 300 to 600 ° C. are preferable.

特に、スピネル構造のLi4+xTi512、ラムスデライド構造のLi2+xTi37、アナターゼ型二酸化チタン、TiO2(B)が好ましい。高容量化にはTiO2(B)が、長寿命化にはスピネル構造のLi4+xTi512が有利である。 In particular, Li 4 + x Ti 5 O 12 having a spinel structure, Li 2 + x Ti 3 O 7 having a ramsdelide structure , anatase-type titanium dioxide, and TiO 2 (B) are preferable. TiO 2 (B) is advantageous for increasing the capacity, and Li 4 + x Ti 5 O 12 having a spinel structure is advantageous for extending the life.

負極活物質の一次粒子の平均粒径を0.001〜1μmの範囲にするのが好ましい。平均粒径を0.001μm以上にすることにより、非水電解質の分布を均等にすることができ、正極での非水電解質の枯渇が抑えられる。平均粒径を1μm以下にすることによって、負極の比表面積を3〜50m2/gとした際の負極の多孔度の低下を抑制することができる。また粒子形状は、粒状、繊維状のいずれの形態でも良好な性能が得られる。繊維状の場合は、繊維径が0.1μm以下であることが好ましい。 The average particle diameter of the primary particles of the negative electrode active material is preferably in the range of 0.001 to 1 μm. By setting the average particle size to 0.001 μm or more, the distribution of the nonaqueous electrolyte can be made uniform, and depletion of the nonaqueous electrolyte at the positive electrode can be suppressed. By setting the average particle size to 1 μm or less, it is possible to suppress a decrease in the porosity of the negative electrode when the negative electrode has a specific surface area of 3 to 50 m 2 / g. Also, good performance can be obtained with any particle shape, either granular or fibrous. In the case of a fiber, the fiber diameter is preferably 0.1 μm or less.

負極活物質は、その平均粒径が1μm以下で、かつN2吸着によるBET法での比表面積が3〜200m2/gの範囲であることが望ましい。これにより、負極の非水電解質との親和性をさらに高くすることができる。 The negative electrode active material preferably has an average particle size of 1 μm or less and a specific surface area in the range of 3 to 200 m 2 / g according to the BET method by N 2 adsorption. Thereby, the affinity with the nonaqueous electrolyte of the negative electrode can be further increased.

負極の比表面積は、3〜50m2/gの範囲にすることが望ましい。これにより、非水電解質電池の出力性能と充放電サイクル性能をより改善することが可能である。比表面積のより好ましい範囲は、5〜50m2/gである。ここで、負極の比表面積とは、負極層(集電体重量を除く)1g当りの表面積を意味する。なお、負極層とは、集電体上に担持された負極活物質、導電剤及び結着剤を含む多孔質の層である。 The specific surface area of the negative electrode is desirably in the range of 3 to 50 m 2 / g. Thereby, it is possible to further improve the output performance and charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte battery. A more preferable range of the specific surface area is 5 to 50 m 2 / g. Here, the specific surface area of the negative electrode means a surface area per 1 g of the negative electrode layer (excluding the weight of the current collector). Note that the negative electrode layer is a porous layer containing a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder carried on a current collector.

負極の多孔度(集電体を除く)は、20〜50%の範囲にすることが望ましい。これにより、負極と非水電解質との親和性に優れ、かつ高密度な負極を得ることができる。多孔度のさらに好ましい範囲は、25〜40%である。   The porosity of the negative electrode (excluding the current collector) is desirably in the range of 20 to 50%. Thereby, it is possible to obtain a negative electrode having excellent affinity between the negative electrode and the non-aqueous electrolyte and a high density. A more preferable range of the porosity is 25 to 40%.

負極集電体は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔であることが望ましい。負極集電体の厚さは20μm以下にすることが望ましく、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99.99wt%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属は100ppm以下にすることが好ましい。   The negative electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The thickness of the negative electrode current collector is desirably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99.99 wt% or more. As the aluminum alloy, an alloy containing elements such as magnesium, zinc, and silicon is preferable. On the other hand, transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium are preferably 100 ppm or less.

導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛、金属化合物粉末、金属粉末等を挙げることができる。より好ましくは、熱処理温度が800℃〜2000℃の平均粒子径10μm以下のコークス、黒鉛、TiO、TiC、TiN、Al,Ni,Cu、Feなど金属粉末が挙げられる。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, coke, carbon fiber, graphite, metal compound powder, and metal powder. More preferably, metal powders such as coke, graphite, TiO, TiC, TiN, Al, Ni, Cu, and Fe having a heat treatment temperature of 800 ° C. to 2000 ° C. and an average particle diameter of 10 μm or less can be used.

結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジェンゴム、コアシェルバインダーなどが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, styrene butadiene rubber, and core-shell binder.

負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質80〜95重量%、導電剤1〜18重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the negative electrode active material, 1 to 18% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder.

負極は、例えば、前述した負極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥し、加温プレスを施すことにより作製される。   The negative electrode is produced, for example, by suspending the above-described negative electrode active material, conductive agent, and binder in an appropriate solvent, applying the suspension to a current collector, drying, and applying a heating press. The

3)セパレータ
正極と負極の間にはセパレータを配置することができる。セパレータとしては、例えば、合成樹脂製不織布、セルロース不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルムなどを用いることができる。
3) Separator A separator can be disposed between the positive electrode and the negative electrode. As a separator, a synthetic resin nonwoven fabric, a cellulose nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, etc. can be used, for example.

セパレータの気孔率は50%以上が好ましい。また、セパレータの厚さは10〜100μm、密度0.2〜0.9g/cm3であることが好ましい。この範囲であると、機械的強度と電池抵抗の低減のバランスを取ることができ、高出力で内部短絡の少ない非水電解質電池を提供することができる。 The porosity of the separator is preferably 50% or more. The thickness of the separator is preferably 10 to 100 μm and the density is 0.2 to 0.9 g / cm 3 . Within this range, it is possible to balance mechanical strength and battery resistance reduction, and it is possible to provide a non-aqueous electrolyte battery with high output and few internal short circuits.

上述の正極及び負極の間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回、積層等を行うことにより電極群が得られるが、電極群において、正極層は、これとセパレータを介して対向する負極層に比して大きな面積を有することが望ましい。これにより、正極層のエッジ部の電位を、中心部で負極層とセパレータを介して対向する正極層の電位と同等することが可能となり、正極層のエッジ部の過充電が抑制され、正極層と非水電解質との反応が抑制される。これにより、高温下での充放電サイクル寿命性能を向上することが可能になる。   An electrode group is obtained by interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode in a spiral manner, laminating, and the like. In the electrode group, the positive electrode layer is a negative electrode layer facing this with the separator interposed therebetween. It is desirable to have a larger area than As a result, the potential of the edge portion of the positive electrode layer can be made equal to the potential of the positive electrode layer facing the negative electrode layer and the separator in the center, and the overcharge of the edge portion of the positive electrode layer is suppressed, and the positive electrode layer And the reaction with the non-aqueous electrolyte are suppressed. This makes it possible to improve the charge / discharge cycle life performance at high temperatures.

負極層の面積(Sn)に対する正極層の面積(Sp)の比(Sp/Sn)は、0.85〜0.999の範囲が好ましい。面積比(Sp/Sn)を0.85以上にすることによって、電池容量が向上される。また、面積比(Sp/Sn)を0.999以下にすることによって、高温充電貯蔵時や高温フロート充電時における負極からのガス発生を抑制することができる。より好ましい範囲は、0.95〜0.99の範囲である。また、負極の幅(Ln)に対する正極の幅(Lp)の比(Lp/Ln)は、0.9〜0.99の範囲であることが好ましい。   The ratio (Sp / Sn) of the area (Sp) of the positive electrode layer to the area (Sn) of the negative electrode layer is preferably in the range of 0.85 to 0.999. The battery capacity is improved by setting the area ratio (Sp / Sn) to 0.85 or more. Further, by setting the area ratio (Sp / Sn) to 0.999 or less, gas generation from the negative electrode during high-temperature charge storage or high-temperature float charge can be suppressed. A more preferred range is from 0.95 to 0.99. The ratio (Lp / Ln) of the positive electrode width (Lp) to the negative electrode width (Ln) is preferably in the range of 0.9 to 0.99.

4)非水電解質
非水電解質としては、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状の有機電解質、液状の有機溶媒と高分子材料を複合化したゲル状の有機電解質、またはリチウム塩電解質と高分子材料を複合化した固体非水電解質が挙げられる。また、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を非水電解質として使用してもよい。前記高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることができる。
4) Nonaqueous electrolyte As the nonaqueous electrolyte, a liquid organic electrolyte prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent, a gel organic electrolyte obtained by combining a liquid organic solvent and a polymer material, or a lithium salt electrolyte And a solid non-aqueous electrolyte in which a polymer material is combined. Moreover, you may use the normal temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ion as a non-aqueous electrolyte. Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), and the like.

液状の有機電解質は、電解質を0.5〜2.5mol/Lの濃度で有機溶媒に溶解することにより、調製される。   The liquid organic electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 to 2.5 mol / L.

電解質としては、例えば、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、Li(CF3SO23C、LiBF224、LiB[(OCO)22などが挙げられる。使用する電解質の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。中でも、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を含むことが好ましい。これにより、有機溶媒の化学的安定性が高まり、負極上の皮膜抵抗を小さくすることができ、低温性能とサイクル寿命性能を大幅に向上することができる。 Examples of the electrolyte include LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ). 3 C, LiBF 2 C 2 O 4 , LiB [(OCO) 2 ] 2 and the like. The type of electrolyte used can be one type or two or more types. Among them, preferably comprises a lithium tetrafluoroborate (LiBF 4). Thereby, the chemical stability of the organic solvent is increased, the film resistance on the negative electrode can be reduced, and the low temperature performance and cycle life performance can be greatly improved.

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)などの環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)やジメチルカーボネート(DMC)あるいはメチルエチルカーボネート(MEC)などの鎖状カーボネート、ジメトキシエタン(DME)やジエトエタン(DEE)などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン(DOX)などの環状エーテル、γ−ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)などを挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。特に、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)及びγ―ブチロラクトン(GBL)よりなる群から選択される一種以上の第1の溶媒と、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)及びジメチルカーボネート(DMC)よりなる群から選択される一種以上の鎖状カーボネートからなる第2の溶媒とを含む非水溶媒は、4.4〜4.5Vの高電位での安定性が高いため、サイクル寿命性能を向上することが可能となる。第2の溶媒の比率は70体積%以上であることが好ましい。EC及びDECを含む非水溶媒は、4.4〜4.5Vの高電位での安定性に優れており、非水電解質の酸化分解を抑制することができる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC), dimethoxyethane ( Examples thereof include chain ethers such as DME) and dietoethane (DEE), cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and dioxolane (DOX), γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN) and sulfolane (SL). These organic solvents can be used alone or in the form of a mixture of two or more. In particular, one or more first solvents selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (GBL), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC) and dimethyl Since the non-aqueous solvent containing the second solvent composed of one or more chain carbonates selected from the group consisting of carbonate (DMC) has high stability at a high potential of 4.4 to 4.5 V, the cycle It is possible to improve the life performance. The ratio of the second solvent is preferably 70% by volume or more. The non-aqueous solvent containing EC and DEC is excellent in stability at a high potential of 4.4 to 4.5 V, and can suppress oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte.

以下、常温溶融塩を含む非水電解質について説明する。   Hereinafter, the nonaqueous electrolyte containing a room temperature molten salt will be described.

常温溶融塩(イオン性融体)は、リチウムイオン、有機物カチオンおよび有機物アニオンから構成されることが好ましい。また、常温溶融塩は、室温以下で液体状であることが望ましい。   The room temperature molten salt (ionic melt) is preferably composed of lithium ions, organic cations and organic anions. The room temperature molten salt is preferably liquid at room temperature or lower.

常温溶融塩とは、常温において少なくとも一部が液状を呈する塩をいい、常温とは電源が通常作動すると想定される温度範囲をいう。電源が通常作動すると想定される温度範囲とは、上限が120℃程度、場合によっては60℃程度であり、下限は−40℃程度、場合によっては−20℃程度である。中でも、−20℃以上、60℃以下の範囲が適している。   The room temperature molten salt refers to a salt that is at least partially in a liquid state at room temperature, and the room temperature refers to a temperature range in which a power supply is assumed to normally operate. The temperature range in which the power supply is assumed to normally operate has an upper limit of about 120 ° C. and in some cases about 60 ° C., and a lower limit of about −40 ° C. and in some cases about −20 ° C. Especially, the range of -20 degreeC or more and 60 degrees C or less is suitable.

リチウムイオンを含有した常温溶融塩には、リチウムイオンと有機物カチオンとアニオンから構成されるイオン性融体を使用することが望ましい。また、このイオン性融体は、室温以下でも液状であることが好ましい。   For room temperature molten salts containing lithium ions, it is desirable to use an ionic melt composed of lithium ions, organic cations and anions. The ionic melt is preferably in a liquid state even at room temperature or lower.

前記有機物カチオンとしては以下の化1の式(1)に示す骨格を有するアルキルイミダゾリウムイオン、四級アンモニウムイオンが挙げられる。
Examples of the organic cation include alkyl imidazolium ions and quaternary ammonium ions having a skeleton represented by the following formula (1).

アルキルイミダソリウムイオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、テトラアルキルイミダゾリウムイオンなどが好ましい。ジアルキルイミダゾリウムとしては、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン(MEI+)が好ましい。トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,2−ジエチル−3−プロピルイミダゾリウムイオン(DMPI+)が好ましい。テトラアルキルイミダゾリウムイオンとして、1,2−ジエチル−3,4(5)−ジメチルイミダゾリウムイオンが好ましい。 As the alkyl imidazolium ion, a dialkyl imidazolium ion, a trialkyl imidazolium ion, a tetraalkyl imidazolium ion and the like are preferable. As the dialkylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium ion (MEI + ) is preferable. As the trialkylimidazolium ion, 1,2-diethyl-3-propylimidazolium ion (DMPI + ) is preferable. As the tetraalkylimidazolium ion, 1,2-diethyl-3,4 (5) -dimethylimidazolium ion is preferable.

四級アンモニムイオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンや環状アンモニウムイオンなどが好ましい。テトラアルキルアンモニウムイオンとしてはジメチルエチルメトキシエチルアンモニウムイオン、ジメチルエチルメトキシメチルアンモニウムイオン、ジメチルエチルエトキシエチルアンモニウムイオン、トリメチルプロピルアンモニウムイオンが好ましい。   As the quaternary ammonium ion, a tetraalkylammonium ion or a cyclic ammonium ion is preferable. As the tetraalkylammonium ion, dimethylethylmethoxyethylammonium ion, dimethylethylmethoxymethylammonium ion, dimethylethylethoxyethylammonium ion, and trimethylpropylammonium ion are preferable.

上記アルキルイミダゾリウムイオンまたは四級アンモニウムイオン(特にテトラアルキルアンモニウムイオン)を用いることにより、融点を100℃以下、より好ましくは20℃以下にすることができる。さらに負極との反応性を低くすることができる。   By using the alkylimidazolium ion or quaternary ammonium ion (particularly tetraalkylammonium ion), the melting point can be made 100 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower. Furthermore, the reactivity with the negative electrode can be lowered.

リチウムイオンの濃度は、20mol%以下であることが好ましい。より好ましい範囲は、1〜10mol%の範囲である。前記範囲にすることにより、20℃以下の低温においても液状の常温溶融塩を容易に形成できる。また常温以下でも粘度を低くすることができ、イオン伝導度を高くすることができる。   The concentration of lithium ions is preferably 20 mol% or less. A more preferred range is in the range of 1 to 10 mol%. By setting it within the above range, a liquid room temperature molten salt can be easily formed even at a low temperature of 20 ° C. or lower. Further, the viscosity can be lowered even at room temperature or lower, and the ionic conductivity can be increased.

アニオンとしては、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、ClO4 -、CF3SO3 -、CF3COO-、CH3COO-、CO3 2-、(FSO、N(CF3SO22 -、N(C25SO22 -、(CF3SO23-などから選ばれる一種以上のアニオンを共存させることが好ましい。複数のアニオンを共存させることにより、融点が20℃以下の常温溶融塩を容易に形成できる。より好ましいアニオンとしては、BF4 -、(FSO22、CF3SO3 -、CF3COO-、CH3COO-、CO3 2-、N(CF3SO22 -、N(C25SO22 -、(CF3SO23-が挙げられる。これらアニオンによって0℃以下の常温溶融塩の形成がより容易になる。 As anions, BF 4 , PF 6 , AsF 6 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , (FSO 2 ) 2 N , N It is preferable that at least one anion selected from (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , (CF 3 SO 2 ) 3 C − and the like coexists. By coexisting a plurality of anions, a room temperature molten salt having a melting point of 20 ° C. or lower can be easily formed. More preferable anions include BF 4 , (FSO 2 ) 2 N , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and (CF 3 SO 2 ) 3 C . These anions make it easier to form a room temperature molten salt at 0 ° C. or lower.

5)容器
正極、負極及び非水電解質が収容される容器には、金属製容器や、ラミネートフィルム製容器を使用することができる。
5) Container A metal container or a laminate film container can be used as a container for accommodating the positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte.

金属製容器としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどからなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが使用できる。また、容器の板厚は、0.5mm以下にすることが望ましく、さらに好ましい範囲は0.3mm以下である。   As the metal container, a metal can made of aluminum, aluminum alloy, iron, stainless steel or the like having a square or cylindrical shape can be used. Further, the plate thickness of the container is desirably 0.5 mm or less, and a more preferable range is 0.3 mm or less.

ラミネートフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔を樹脂フィルムで被覆した多層フィルムなどを挙げることができる。樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子を用いることができる。また、ラミネートフィルムの厚さは0.2mm以下にすることが好ましい。アルミニウム箔の純度は99.5wt%以上が好ましい。   Examples of the laminate film include a multilayer film in which an aluminum foil is covered with a resin film. As the resin, polymers such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polyethylene terephthalate (PET) can be used. The thickness of the laminate film is preferably 0.2 mm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99.5 wt% or more.

アルミニウム合金からなる金属缶は、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含むアルミニウム純度99.8wt%以下の合金が好ましい。アルミニウム合金からなる金属缶の強度が飛躍的に増大することにより缶の肉厚を薄くすることができる。その結果、薄型で軽量かつ高出力で放熱性に優れた電池を実現することができる。   The metal can made of an aluminum alloy is preferably an alloy containing an element such as manganese, magnesium, zinc, or silicon and having an aluminum purity of 99.8 wt% or less. The strength of the metal can made of an aluminum alloy is dramatically increased, and thus the thickness of the can can be reduced. As a result, a thin, lightweight, high output and excellent heat dissipation battery can be realized.

本発明は、円筒形、薄型、角形、コイン形等の種々の形態の非水電解質電池に適用することができる。非水電解質電池の一実施形態を図1〜図3に示す。図1に示すように、電極群1は、矩形筒状の金属製容器2内に収納されている。電極群1は、正極3(正極層3b、正極集電体3a)及び負極4(負極層4b、負極集電体4a)をその間にセパレータ5を介在させて偏平形状となるように渦巻き状に捲回した構造を有する。電極群1は、例えば、正極3及び負極4をその間にセパレータ5を介在させて偏平形状となるように渦巻き状に捲回した後、加熱プレスを施すことにより作製される。   The present invention can be applied to various forms of nonaqueous electrolyte batteries such as a cylindrical shape, a thin shape, a square shape, and a coin shape. One embodiment of a nonaqueous electrolyte battery is shown in FIGS. As shown in FIG. 1, the electrode group 1 is housed in a rectangular cylindrical metal container 2. The electrode group 1 has a spiral shape in which a positive electrode 3 (positive electrode layer 3b, positive electrode current collector 3a) and a negative electrode 4 (negative electrode layer 4b, negative electrode current collector 4a) are flattened with a separator 5 interposed therebetween. It has a wound structure. The electrode group 1 is produced, for example, by winding the positive electrode 3 and the negative electrode 4 in a spiral shape with a separator 5 interposed therebetween, and then applying a heat press.

図3に示すように、正極3は、正極集電体3aの片面もしくは両面に正極層3bが形成された構造を有する。一方、負極4は、負極集電体4aの片面もしくは両面に負極層4bが形成された構造を有する。非水電解質(図示しない)は、電極群1に保持されている。図2に示すように、電極群1の端面から帯状の正極リード6が複数引き出されている。正極リード6は、図1に示すように、正極3の端部に電気的に接続されている。同じく図1に示すように、帯状の負極リード7は、負極4の端部に電気的に接続されている。ここでは図示しないが、負極リード7も、電極群1の同じ端面から複数引き出されている。複数ある正極リード6は、一つに束ねられた状態で正極導電タブ8と電気的に接続されている。正極リード6と正極導電タブ8から正極端子が構成されている。また、負極リード7は、一つに束ねられた状態で負極導電タブ9と接続されている。負極リード7と負極導電タブ9から負極端子が構成されている。金属製の封口板10は、金属製容器2の開口部に溶接等により固定されている。正極導電タブ8及び負極導電タブ9は、それぞれ、封口板10に設けられた取出穴から外部に引き出されている。封口板10の各取出穴の内周面は、正極導電タブ8及び負極導電タブ9との接触による短絡を回避するために、絶縁部材11で被覆されている。   As shown in FIG. 3, the positive electrode 3 has a structure in which a positive electrode layer 3b is formed on one side or both sides of a positive electrode current collector 3a. On the other hand, the negative electrode 4 has a structure in which a negative electrode layer 4b is formed on one side or both sides of a negative electrode current collector 4a. A nonaqueous electrolyte (not shown) is held in the electrode group 1. As shown in FIG. 2, a plurality of strip-like positive electrode leads 6 are drawn from the end face of the electrode group 1. The positive electrode lead 6 is electrically connected to the end of the positive electrode 3 as shown in FIG. Similarly, as shown in FIG. 1, the strip-like negative electrode lead 7 is electrically connected to the end of the negative electrode 4. Although not shown here, a plurality of negative electrode leads 7 are also drawn from the same end face of the electrode group 1. The plurality of positive electrode leads 6 are electrically connected to the positive electrode conductive tab 8 in a bundled state. The positive electrode lead 6 and the positive electrode conductive tab 8 constitute a positive electrode terminal. The negative electrode lead 7 is connected to the negative electrode conductive tab 9 in a bundled state. The negative electrode lead 7 and the negative electrode conductive tab 9 constitute a negative electrode terminal. The metal sealing plate 10 is fixed to the opening of the metal container 2 by welding or the like. The positive electrode conductive tab 8 and the negative electrode conductive tab 9 are each drawn out from an extraction hole provided in the sealing plate 10. The inner peripheral surface of each extraction hole of the sealing plate 10 is covered with an insulating member 11 in order to avoid a short circuit due to contact with the positive electrode conductive tab 8 and the negative electrode conductive tab 9.

以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。   Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings described above, but the present invention is not limited to the examples described below.

(実施例1)
第1の正極活物質として、リチウムマンガンニッケル酸化物(LiMn0.2Ni0.82)粒子を用意した。また、第2の正極活物質として、炭素微粒子(平均粒子径0.005μm)が表面に付着(付着量0.1重量%)した一次粒子の平均粒子径0.1μmのオリビン構造のリチウムリン酸鉄(LiFePO4)粒子を用意した。第1の正極活物質80重量%に第2の正極活物質を10重量%添加し、これらに導電剤として黒鉛粉末を5重量%、結着剤として正極全体に対して5重量%のPVdFを配合してn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した。厚さ15μmのアルミニウム合金箔(純度99%)の両面にスラリーを塗布し、乾燥し、プレス工程を経て、片面の正極層の厚さが43μmで、電極密度が2.2g/cm3の正極を作製した。正極層の比表面積は、5m2/gであった。第1の正極活物質を100重量%とした際の第2の正極活物質の添加比率は、12.5重量%であった。
Example 1
As the first positive electrode active material, lithium manganese nickel oxide (LiMn 0.2 Ni 0.8 O 2 ) particles were prepared. Further, as the second positive electrode active material, lithium phosphate having an olivine structure having an average particle size of 0.1 μm of primary particles having carbon particles (average particle size of 0.005 μm) attached to the surface (adhesion amount 0.1 wt%). Iron (LiFePO 4 ) particles were prepared. 10% by weight of the second positive electrode active material is added to 80% by weight of the first positive electrode active material, and 5% by weight of PVdF as a conductive agent and 5% by weight of PVdF with respect to the whole positive electrode are added thereto as a conductive agent. A slurry was prepared by mixing and dispersing in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent. A slurry is applied to both surfaces of a 15 μm thick aluminum alloy foil (99% purity), dried, and subjected to a pressing process. The positive electrode layer has a positive electrode layer thickness of 43 μm and an electrode density of 2.2 g / cm 3 . Was made. The specific surface area of the positive electrode layer was 5 m 2 / g. The addition ratio of the second positive electrode active material when the first positive electrode active material was 100% by weight was 12.5% by weight.

一次粒子の平均粒子径が1μm、BET比表面積が20m2/g、Li吸蔵電位が約1.5V(vs.Li/Li+)のTiO2(B)粉末と、導電剤として平均粒子径6μmの黒鉛粉末と、結着剤としてPVdFとを重量比で90:8:2となるように配合してn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散させ、ボールミルを用いて回転数1000rpmで、かつ攪拌時間が2時間の条件で攪拌を用い、スラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム合金箔(純度99.3%)に塗布し、乾燥し、加熱プレス工程を経ることにより、片面の負極層の厚さは59μm、電極密度が2.2g/cm3の負極を作製した。集電体を除く負極多孔度は、35%であった。また、負極層のBET比表面積(負極層1g当りの表面積)は15m2/gであった。 TiO 2 (B) powder having an average primary particle size of 1 μm, a BET specific surface area of 20 m 2 / g, and a Li storage potential of about 1.5 V (vs. Li / Li + ), and an average particle size of 6 μm as a conductive agent. Graphite powder and PVdF as a binder were blended in a weight ratio of 90: 8: 2, dispersed in n-methylpyrrolidone (NMP) solvent, stirred at a rotational speed of 1000 rpm using a ball mill. A slurry was prepared using stirring under conditions of 2 hours. The obtained slurry was applied to an aluminum alloy foil having a thickness of 15 μm (purity 99.3%), dried, and subjected to a heat press process, whereby the thickness of the negative electrode layer on one side was 59 μm and the electrode density was 2.2 g. A negative electrode of / cm 3 was produced. The negative electrode porosity excluding the current collector was 35%. Moreover, the BET specific surface area (surface area per 1 g of negative electrode layer) of the negative electrode layer was 15 m 2 / g.

負極活物質の粒子の測定方法を以下に示す。   A method for measuring particles of the negative electrode active material is shown below.

負極活物質の粒子測定は、レーザー回折式分布測定装置(島津SALD-300)を用い、まず、ビーカーに試料を約0.1gと界面活性剤と1〜2mLの蒸留水を添加して十分に攪拌した後、攪拌水槽に注入し、2秒間隔で64回光度分布を測定し、粒度分布データを解析するという方法にて測定した。   To measure the particles of the negative electrode active material, use a laser diffraction distribution analyzer (Shimadzu SALD-300). First, add approximately 0.1 g of the sample, a surfactant, and 1 to 2 mL of distilled water to a beaker. After stirring, the mixture was poured into a stirred water tank, and the light intensity distribution was measured 64 times at intervals of 2 seconds, and the particle size distribution data was analyzed.

負極活物質及び負極のN2吸着によるBET比表面積は、以下の条件で測定した。 Electrode active material, and a BET specific surface area by N 2 adsorption of the negative electrode was measured under the following conditions.

粉末の負極活物質1gまたは2×2cm2の負極を2枚切り取り、これをサンプルとした。BET比表面積測定装置はユアサ アイオニクス社製を使用し、窒素ガスを吸着ガスとした。 2 g of a negative electrode active material 1 g of powder or 2 × 2 cm 2 negative electrode was cut out and used as a sample. A BET specific surface area measuring device manufactured by Yuasa Ionics was used, and nitrogen gas was used as the adsorption gas.

なお、負極の多孔度は、負極層の体積を、多孔度が0%の時の負極層体積と比較し、多孔度が0%の時の負極層体積からの増加分を空孔体積とみなして算出したものである。なお、負極層の体積は、集電体の両面に負極層が形成されている場合、両面の負極層の体積を合計したものとする。   The porosity of the negative electrode is compared with the negative electrode layer volume when the porosity is 0%, and the increase from the negative electrode layer volume when the porosity is 0% is regarded as the void volume. Calculated. The volume of the negative electrode layer is the sum of the volumes of the negative electrode layers on both sides when the negative electrode layers are formed on both sides of the current collector.

一方、ポリエチレン多孔質フィルム(厚さ20μm、気孔率65%)からなるセパレータで正極の表面を密着して覆い、これに負極を重ね、これらを渦巻状に捲回して電極群を作製した。負極層の面積に対する正極層の面積の比率(Sp/Sn)は0.98にした。また、負極層は、セパレータを介して正極層を覆う配置とした。正極層の電極幅は50mm、負極層の電極幅は51mmで、長さ比(Lp/Ln)は0.98であった。   On the other hand, the surface of the positive electrode was closely adhered and covered with a separator made of a polyethylene porous film (thickness 20 μm, porosity 65%), and the negative electrode was layered thereon, and these were wound in a spiral shape to produce an electrode group. The ratio of the area of the positive electrode layer to the area of the negative electrode layer (Sp / Sn) was 0.98. Further, the negative electrode layer was arranged to cover the positive electrode layer with a separator interposed therebetween. The electrode width of the positive electrode layer was 50 mm, the electrode width of the negative electrode layer was 51 mm, and the length ratio (Lp / Ln) was 0.98.

さらに、この電極群をさらにプレスし扁平状に成形した。厚さが0.25mmのアルミニウム合金(Al純度99%)からなる薄型の金属缶なる容器に電極群を収納した。   Further, this electrode group was further pressed and formed into a flat shape. The electrode group was housed in a thin metal can container made of an aluminum alloy (Al purity 99%) having a thickness of 0.25 mm.

一方、有機溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)が体積比率1:2で混合された溶媒に、リチウム塩としての四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を1.2mol/L溶解させることにより液状の有機電解質(非水電解液)を調製した。この液状の有機電解質を容器内の電極群に注液し、前述した図1示す構造を有し、厚さ13mm、幅62mm、高さ95mmの薄型の二次電池を作製した。 On the other hand, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as a lithium salt is added to a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of 1: 2 as an organic solvent. A liquid organic electrolyte (non-aqueous electrolyte) was prepared by dissolving. This liquid organic electrolyte was poured into the electrode group in the container, and a thin secondary battery having the structure shown in FIG. 1 and having a thickness of 13 mm, a width of 62 mm, and a height of 95 mm was produced.

(実施例2〜4)
第1の正極活物質としてのリチウムマンガン含有酸化物の組成を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Examples 2 to 4)
A thin secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that the composition of the lithium manganese-containing oxide as the first positive electrode active material was changed as shown in Table 1 below. .

(実施例5)
第1の正極活物質としてのリチウムマンガン含有酸化物の組成を下記表1に示すように変更し、かつ炭素微粒子が付着される、オリビン構造のリチウムリン酸鉄粒子の組成を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Example 5)
The composition of the lithium manganese-containing oxide as the first positive electrode active material is changed as shown in Table 1 below, and the composition of olivine-structured lithium iron phosphate particles to which carbon fine particles are attached is shown in Table 1 below. A thin secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that the above changes were made.

(実施例6,7)
第1の正極活物質を100重量%とした際の第2の正極活物質の添加比率を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Examples 6 and 7)
Except for changing the addition ratio of the second positive electrode active material when the first positive electrode active material is 100% by weight as shown in Table 1 below, the same as described in Example 1 above. A thin secondary battery was produced.

(実施例8)
負極活物質として、一次粒子の平均粒子径が0.6μm、BET比表面積が9m2/gで、スピネル構造のLi4Ti512を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Example 8)
Explained in Example 1 above, except that as the negative electrode active material, the average particle size of the primary particles is 0.6 μm, the BET specific surface area is 9 m 2 / g, and Li 4 Ti 5 O 12 having a spinel structure is used. In the same manner, a thin secondary battery was produced.

(実施例9)
オリビン構造のリチウムリン酸鉄粒子の組成を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例8で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
Example 9
A thin secondary battery was fabricated in the same manner as described in Example 8 except that the composition of the olivine-structured lithium iron phosphate particles was changed as shown in Table 1 below.

(実施例10)
オリビン構造のリチウムリン酸鉄粒子の組成を下記表1に示すように変更し、かつ第1の正極活物質を100重量%とした際の第2の正極活物質の添加比率を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例8で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Example 10)
The composition of the olivine-structured lithium iron phosphate particles is changed as shown in Table 1 below, and the addition ratio of the second cathode active material when the first cathode active material is 100% by weight is shown in Table 1 below. A thin secondary battery was fabricated in the same manner as described in Example 8 except that the changes were made as shown.

(実施例11,12)
第1の正極活物質としてのリチウムマンガン含有酸化物の組成を下記表1に示すように変更すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Examples 11 and 12)
A thin secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that the composition of the lithium manganese-containing oxide as the first positive electrode active material was changed as shown in Table 1 below. .

(実施例13)
負極活物質として、一次粒子の平均粒子径が0.5μm、BET比表面積が12m2/gで、ラムスデライド構造のLi2Ti37を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Example 13)
Explained in Example 1 described above, except that as the negative electrode active material, the average particle diameter of the primary particles is 0.5 μm, the BET specific surface area is 12 m 2 / g, and Li 2 Ti 3 O 7 having a ramsdelide structure is used. In the same manner, a thin secondary battery was produced.

(実施例14)
負極活物質として、一次粒子の平均粒子径が0.5μm、BET比表面積が12m2/gで、アナターゼ型のTiO2を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Example 14)
The negative electrode active material is the same as that described in Example 1 except that an average particle diameter of primary particles is 0.5 μm, a BET specific surface area is 12 m 2 / g, and anatase TiO 2 is used. A thin secondary battery was produced.

(比較例1)
第2の正極活物質を用いないこと以外は、前述した実施例8で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A thin secondary battery was produced in the same manner as described in Example 8 except that the second positive electrode active material was not used.

(比較例2)
第1の正極活物質の組成を表2に示すものに変更すること以外は、前述した比較例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A thin secondary battery was fabricated in the same manner as described in Comparative Example 1 except that the composition of the first positive electrode active material was changed to that shown in Table 2.

(比較例3,4)
第1の正極活物質及び負極活物質として表2に示すものを用いること以外は、前述した比較例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Comparative Examples 3 and 4)
A thin secondary battery was fabricated in the same manner as described in Comparative Example 1 except that the materials shown in Table 2 were used as the first positive electrode active material and the negative electrode active material.

(比較例5)
第1の正極活物質の組成を表2に示すものに変更すること以外は、前述した比較例1で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Comparative Example 5)
A thin secondary battery was fabricated in the same manner as described in Comparative Example 1 except that the composition of the first positive electrode active material was changed to that shown in Table 2.

(比較例6)
第1の正極活物質を用いないこと以外は、前述した実施例8で説明したのと同様にして薄型の二次電池を作製した。
(Comparative Example 6)
A thin secondary battery was fabricated in the same manner as described in Example 8 except that the first positive electrode active material was not used.

得られた実施例1〜14及び比較例1〜2,5,6の二次電池のうち、25℃で20Aの定電流で2.8Vまで30分で充電した後、1.2Vまで3Aで放電した時の放電容量を測定した。一方、比較例3〜4は、25℃で4.2Vまで30分で充電した後、3Vまで3Aで放電した時の放電容量を測定した。   Among the obtained secondary batteries of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 2, 5 and 6, after charging in 30 minutes to 2.8 V at a constant current of 20 A at 25 ° C., 3 A to 1.2 V at 3 A The discharge capacity when discharged was measured. On the other hand, Comparative Examples 3-4 measured the discharge capacity when it discharged by 3A to 3V after charging in 30 minutes to 4.2V at 25 degreeC.

また、各二次電池について、高温貯蔵試験として、25℃で満充電後、60℃で1カ月貯蔵後の残存容量と回復容量を25℃で測定した。   For each secondary battery, as a high-temperature storage test, the remaining capacity and the recovery capacity after being fully charged at 25 ° C. and stored at 60 ° C. for one month were measured at 25 ° C.

残存容量は以下の方法で測定した。   The remaining capacity was measured by the following method.

貯蔵後の実施例1〜14及び比較例1〜2,5,6の二次電池は、1.2Vまで3Aで放電した時の放電容量を残存容量とした。一方、比較例3〜4は、3Vまで3Aで放電した時の放電容量を残存容量とした。   For the secondary batteries of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 2, 5 and 6 after storage, the discharge capacity when discharged at 3 A to 1.2 V was defined as the remaining capacity. On the other hand, in Comparative Examples 3 to 4, the discharge capacity when discharged at 3 A up to 3 V was defined as the remaining capacity.

回復容量は以下の方法で測定した。   The recovery capacity was measured by the following method.

残存容量を測定後、実施例1〜14及び比較例1〜2,5,6の二次電池は、25℃で20Aの定電流で2.8Vまで30分で充電した後、1.2Vまで3Aで放電した時の放電容量を回復容量とした。一方、残存容量を測定後、比較例3〜4は、25℃で4.2Vまで30分で充電した後、3Vまで3Aで放電した時の放電容量を回復容量とした。   After measuring the remaining capacity, the secondary batteries of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 2, 5, and 6 were charged at a constant current of 20 A at 25 ° C. to 2.8 V in 30 minutes, and then to 1.2 V. The discharge capacity when discharged at 3 A was taken as the recovery capacity. On the other hand, after measuring the remaining capacity, in Comparative Examples 3 to 4, after charging at 25 ° C. to 4.2 V in 30 minutes, the discharge capacity when discharging to 3 V at 3 A was taken as the recovery capacity.

貯蔵前の放電容量を基準として、残存容量率(%)及び回復容量率(%)を算出した。   Based on the discharge capacity before storage, the remaining capacity ratio (%) and the recovery capacity ratio (%) were calculated.

60℃での高温サイクル寿命評価として、充電率100%から0%までのサイクルを繰り返し容量80%のサイクル数をサイクル寿命とした。   As a high-temperature cycle life evaluation at 60 ° C., a cycle from a charge rate of 100% to 0% was repeated, and the cycle number with a capacity of 80% was defined as the cycle life.

これらの測定結果を下記表3,4に示す。
The measurement results are shown in Tables 3 and 4 below.

表1〜表4から明らかなように、実施例1〜14は、比較例1〜6に比べ、高容量で60℃で貯蔵後の残存容量と回復容量と高温サイクル寿命性能に優れる。高温サイクル寿命性能については、実施例1と実施例8の比較により、負極活物質にスピネル構造のLi4Ti512を用いた実施例8の方が優れていることがわかる。また、容量については、実施例1,8,13,14の比較により、負極活物質にアナターゼ型TiO2を用いた実施例14で高容量が得られることがわかる。 As is apparent from Tables 1 to 4, Examples 1 to 14 are superior to Comparative Examples 1 to 6 in the remaining capacity after storage at 60 ° C., the recovery capacity, and the high-temperature cycle life performance. As for the high-temperature cycle life performance, it can be seen from the comparison between Example 1 and Example 8 that Example 8 using spinel-structured Li 4 Ti 5 O 12 as the negative electrode active material is superior. As for the capacity, by comparison of Examples 1,8,13,14, it can be seen that the high capacity is obtained in Example 14 using the anatase type TiO 2 in the negative electrode active material.

一方、第2の正極活物質を用いていない比較例1、第1の正極活物質を使用しない比較例6、LiNiO2やLiCoO2あるいはスピネル型リチウムマンガン酸化物(LiMn24)を正極活物質に用いる比較例2,3,5では、容量、残存容量、回復容量及び高温サイクル寿命性能のいずれかが、実施例に比して劣ったものとなった。また、比較例3,4のように負極活物質に炭素質物を使用すると、溶媒の分解によりガスが発生するため、高温サイクル寿命性能が著しく低下した。 On the other hand, Comparative Example 1 not using the second positive electrode active material, Comparative Example 6 not using the first positive electrode active material, LiNiO 2 , LiCoO 2, or spinel type lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) In Comparative Examples 2, 3, and 5 used for the materials, any of the capacity, remaining capacity, recovery capacity, and high-temperature cycle life performance was inferior to the Examples. Further, when a carbonaceous material was used as the negative electrode active material as in Comparative Examples 3 and 4, gas was generated due to the decomposition of the solvent, so that the high-temperature cycle life performance was remarkably lowered.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] Li a Mn b c Z (Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物粒子と、オリビン構造のLi d Mn x Fe 1-x PO 4 (0≦d≦2.5、0≦x<1)粒子とを含む正極と、リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物を含む負極と、非水電解質とを有することを特徴する非水電解質電池。
[2] 前記チタン含有金属酸化物は、Li 4+x Ti 5 12 (−1≦x≦3)、Li 2+x Ti 3 7 (−1≦x≦3)または単斜晶系の二酸化チタンを含むことを特徴する[1]記載の非水電解質電池。
[3] 前記非水電解質は、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを含むことを特徴とする[1]または[2]記載の非水電解質電池。
[4] 前記正極は、前記Li d Mn x Fe 1-x PO 4 粒子の表面に付着した炭素粒子をさらに含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の非水電解質電池。
[5] 前記リチウムマンガン含有酸化物粒子を100重量%とした際、前記Li d Mn x Fe 1-x PO 4 粒子の重量が1重量%以上、80重量%以下の範囲であることを特徴とする請求項[1]〜[4]のいずれかに記載の非水電解質電池。

Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al and F, and a, b, c and Z are 0 ≦ a ≦ 2.5. , 0 <b ≦ 1,0 ≦ c ≦ 1,2 ≦ Z ≦ 3 and a lithium manganese-containing oxide particles represented by the meet), the olivine structure Li d Mn x Fe 1-x PO 4 (0 ≦ d ≦ 2.5, 0 ≦ x <1) A nonaqueous electrolyte battery comprising: a positive electrode including particles; a negative electrode including a titanium-containing metal oxide that absorbs and releases lithium ions; and a nonaqueous electrolyte.
[2] The titanium-containing metal oxide may be Li 4 + x Ti 5 O 12 (−1 ≦ x ≦ 3), Li 2 + x Ti 3 O 7 (−1 ≦ x ≦ 3) or monoclinic system. The nonaqueous electrolyte battery according to [1], comprising titanium dioxide.
[3] The nonaqueous electrolyte battery according to [1] or [2], wherein the nonaqueous electrolyte contains ethylene carbonate and diethyl carbonate.
[4] The nonaqueous electrolyte according to any one of [1] to [3], wherein the positive electrode further includes carbon particles attached to the surface of the Li d Mn x Fe 1-x PO 4 particles. battery.
[5] When the lithium manganese-containing oxide particles are 100% by weight, the Li d Mn x Fe 1-x PO 4 particles have a weight in the range of 1% by weight to 80% by weight. The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims [1] to [4].

1…電極群、2…容器、3…正極、3a…正極集電体、3b…正極層、4…負極、4a…負極集電体、4b…負極層、5…セパレータ、6…正極リード、7…負極リード、8…正極導電タブ、9…負極導電タブ、10…封口板、11…絶縁部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode group, 2 ... Container, 3 ... Positive electrode, 3a ... Positive electrode collector, 3b ... Positive electrode layer, 4 ... Negative electrode, 4a ... Negative electrode collector, 4b ... Negative electrode layer, 5 ... Separator, 6 ... Positive electrode lead, 7 ... Negative electrode lead, 8 ... Positive electrode conductive tab, 9 ... Negative electrode conductive tab, 10 ... Sealing plate, 11 ... Insulating member.

Claims (6)

LiaMnbcZ(Mは、Ni、Co、Al及びFよりなる群から選択される一種以上の元素で、a,b,c及びZは0≦a≦2.5、0<b≦1、0≦c≦1、2≦Z≦3を満たす)で表されるリチウムマンガン含有酸化物粒子(但し、c=0及びLiCo 0.33 Mn 0.33 Ni 0.34 を除く)と、オリビン構造のLidMnxFe1-xPO4(0≦d≦2.5、0≦x<1)粒子とを含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出するチタン含有金属酸化物を含む負極と、
非水電解質とを有することを特徴する非水電解質電池。
Li a Mn b M c O Z (M is one or more elements selected from the group consisting of Ni, Co, Al and F, and a, b, c and Z are 0 ≦ a ≦ 2.5, 0 < b ≦ 1,0 ≦ c ≦ 1,2 ≦ Z ≦ 3 meet) represented by lithium manganese-containing oxide particles (where the c = 0 and LiCo 0.33 Mn 0.33 Ni 0.34 O 2 and excluding), Li d Mn x Fe 1 -x PO 4 of olivine structure (0 ≦ d ≦ 2.5,0 ≦ x <1) a positive electrode including a particle,
A negative electrode comprising a titanium-containing metal oxide that occludes and releases lithium ions;
A non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte.
前記チタン含有金属酸化物は、Li4+xTi12(−1≦x≦3)、Li2+xTi(−1≦x≦3)または単斜晶系の二酸化チタンを含むことを特徴する請求項1記載の非水電解質電池。 The titanium-containing metal oxide includes Li 4 + x Ti 5 O 12 (−1 ≦ x ≦ 3), Li 2 + x Ti 3 O 7 (−1 ≦ x ≦ 3) or monoclinic titanium dioxide. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1. 前記非水電解質は、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを含むことを特徴とする請求項1または2記載の非水電解質電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte includes ethylene carbonate and diethyl carbonate. 前記正極は、前記LiMnFe1−xPO粒子の表面に付着した炭素粒子をさらに含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解質電池。 The positive electrode, the Li d Mn x Fe 1-x PO 4 nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, characterized in that the particles further comprise carbon particles attached to the surface of the. 前記リチウムマンガン含有酸化物粒子を100重量%とした際、前記LiMnFe1−xPO粒子の重量が1重量%以上、80重量%以下の範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解質電池。 Upon the lithium manganese-containing oxide particles is 100% by weight, claims wherein Li d Mn x Fe 1-x PO 4 by weight of the particles 1 wt% or more, characterized in that it is in the range of 80 wt% or less The nonaqueous electrolyte battery according to any one of 1 to 4. 前記チタン含有金属酸化物は、単斜晶系の二酸化チタンであることを特徴する請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解質電池。The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the titanium-containing metal oxide is monoclinic titanium dioxide.
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