JP5839233B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。詳しくは車両搭載用電源に適用可能なリチウムイオン二次電池その他の非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. Specifically, the present invention relates to a lithium ion secondary battery and other non-aqueous electrolyte secondary batteries that can be applied to a vehicle-mounted power source.

近年、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池その他の非水電解質二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられることが期待されている。かかる非水電解質二次電池では、充電処理を行う際に、例えば充電対象電池が不良電池であった場合や、充電装置が故障して誤作動を起こした場合に、電池に通常以上の電流が供給されて過充電状態に陥り、不具合が生じる虞がある。そこで、かかる不具合を未然に防止するため、過充電状態を電池温度、電池内圧等により検知し、過充電状態を検知した場合に電流を遮断する機構(電流遮断機構:CID:Current Interrupt Device)を設けた電池が採用されている。   In recent years, secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel metal hydride batteries have become increasingly important as power sources mounted on vehicles using electricity as power sources, or power sources mounted on personal computers, portable terminals, and other electrical products. Yes. In particular, lithium ion secondary batteries and other non-aqueous electrolyte secondary batteries that are lightweight and obtain high energy density are expected to be preferably used as high-output power sources for mounting on vehicles. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, when the charging process is performed, for example, when the battery to be charged is a defective battery, or when the charging device breaks down and malfunctions, the battery has a current higher than normal. If supplied, the battery may fall into an overcharged state, causing a problem. Therefore, in order to prevent such a problem, an overcharge state is detected based on battery temperature, battery internal pressure, etc., and a mechanism that cuts off current when an overcharge state is detected (current interrupt mechanism: CID: Current Interrupt Device) is provided. The provided battery is adopted.

上述のCIDを設けた二次電池では、電解液の非水溶媒よりも酸化電位の低いシクロヘキシルベンゼン(CHB)、ビフェニル(BP)等のガス発生剤を電解液中に含有させることが行われている。上記ガス発生剤は、電池が過充電状態になると電解液が分解する前に反応してガスを発生する。これを利用して、過充電状態になったときの電池内圧の上昇量や上昇速度を引き上げ、過充電に対してCIDを適切なタイミングで作動させることによって、過充電による不具合の発生を防止している。CIDを備え、非水電解質中にガス発生剤を含む二次電池を開示している文献として特許文献1が挙げられる。   In the secondary battery provided with the above-described CID, a gas generating agent such as cyclohexylbenzene (CHB) or biphenyl (BP) having an oxidation potential lower than that of the nonaqueous solvent of the electrolyte is included in the electrolyte. Yes. The gas generating agent reacts to generate gas before the electrolyte is decomposed when the battery is overcharged. Utilizing this, the amount of increase in battery pressure and the rate of increase when the battery is overcharged is increased, and the CID is activated at an appropriate timing against overcharge to prevent the occurrence of problems due to overcharge. ing. Patent document 1 is mentioned as literature which is equipped with CID and has disclosed the secondary battery which contains a gas generating agent in nonaqueous electrolyte.

また、上述の二次電池は、正極と負極とを備え、それらの間に多孔質層からなるセパレータが配置されていることを基本構成としている。この種の二次電池において、ポリオレフィン系多孔質層の両面に、所定の比表面積を有する無機粒子を主成分とする多孔質層を形成したセパレータが特許文献2に開示されている。また特許文献3には、正負の電極を構成する合材層の多孔度とセパレータの多孔度が開示されている。   The above-described secondary battery includes a positive electrode and a negative electrode, and a basic configuration is that a separator composed of a porous layer is disposed between them. In this type of secondary battery, Patent Document 2 discloses a separator in which a porous layer mainly composed of inorganic particles having a predetermined specific surface area is formed on both surfaces of a polyolefin-based porous layer. Further, Patent Document 3 discloses the porosity of the composite material layer constituting the positive and negative electrodes and the porosity of the separator.

特開2006−324235号公報JP 2006-324235 A 特開2011−65849号公報JP 2011-65849 A 特開2007−220454号公報JP 2007-220454 A

本発明は、CIDを備え、非水電解質中にガス発生剤を含む非水電解質二次電池の改良に関するものであり、その目的は、電池特性を高いレベルに維持しながら、過充電状態になったときに適切なタイミングでCIDを作動させることが可能な非水電解質二次電池を提供することである。   The present invention relates to an improvement in a non-aqueous electrolyte secondary battery that includes a CID and includes a gas generating agent in the non-aqueous electrolyte. The object of the present invention is to maintain the battery characteristics at a high level and to be in an overcharged state. And providing a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of operating the CID at an appropriate timing.

上記目的を実現するべく、本発明により、電池ケースの内圧が上昇することによって作動する電流遮断機構を備える非水電解質二次電池が提供される。この非水電解質二次電池は、前記非水電解質二次電池に含まれる非水電解質がガス発生剤を含有し、前記非水電解質二次電池を構成する正極と負極の間には、異なる多孔度を有する少なくとも2つの多孔質層が配置されており、前記少なくとも2つの多孔質層のうち、前記正極に対向する位置に配置される多孔質層Aの多孔度は、前記負極側に配置される多孔質層Bの多孔度より大きい。   In order to achieve the above object, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery including a current interrupting mechanism that operates when the internal pressure of the battery case increases. In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte secondary battery contains a gas generating agent, and different pores are formed between the positive electrode and the negative electrode constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery. At least two porous layers having a degree are arranged, and among the at least two porous layers, the porosity of the porous layer A arranged at a position facing the positive electrode is arranged on the negative electrode side. It is larger than the porosity of the porous layer B.

CIDを搭載した二次電池内に存在するガス発生剤は、過充電状態になると正極側で電子を放出してラジカルカチオンとなる。このラジカルカチオンは、さらに反応(典型的にはラジカルカチオン同士が重合)し、その際に多量のHを発生する。発生したHは電極体内を移動し、負極の表面で還元されて水素ガス(H)が発生する。しかし、上記ラジカルカチオンは、正極側に留まらずに負極側に移動して還元される場合がある。この反応をガス発生剤のシャトル反応という。上記シャトル反応が起こると、正極側に留まるラジカルカチオンの量が減少するため、多量のHを発生する反応(典型的にはラジカルカチオンの重合)が充分に行われない虞がある。そこで、本発明では、正極と負極の間に配置される2層以上の多孔質層のうち、正極に対向する位置に配置される多孔質層として、多孔度が大きい多孔質層Aを採用する。これによって、非水電解質に含まれるガス発生剤を正極側により多く供給する。多孔質層Aの多孔空間は、ガス発生に必要なラジカルカチオンを正極側に留めておくスペースともなり得る。そのため、過充電状態になったときに正極側に存在するラジカルカチオンの量が増大する。さらに、負極側に配置される多孔質層Bは多孔度が相対的に小さいので、ラジカルカチオンが正極側から負極側に移動することを阻止する。すなわち上記シャトル反応を抑制する。その結果、ラジカルカチオンは正極側に留まる傾向が高まり、過充電状態になったときのガス発生量が増大する。上記のシャトル反応は、ラジカルカチオン等の拡散性が向上する高温環境下で促進されると考えられるため、例えば40℃以上(典型的には50℃以上)の高温環境下においても充分量のガス発生を実現できる。そのため、ガス発生剤の使用量(添加量)を必要最小限に留めることが可能となり、ガス発生剤が過剰に含まれることに起因する電池特性の低下(典型的には電池抵抗の増加)を抑制することができる。したがって、本発明によると、電池特性を高いレベルに維持しながら、過充電状態になったときに適切なタイミングでCIDを作動させることが可能な非水電解質二次電池が提供される。 The gas generating agent present in the secondary battery equipped with CID emits electrons on the positive electrode side to become radical cations when overcharged. This radical cation further reacts (typically, the radical cations are polymerized with each other), and a large amount of H + is generated at that time. The generated H + moves in the electrode body and is reduced on the surface of the negative electrode to generate hydrogen gas (H 2 ). However, the radical cation may move to the negative electrode side and be reduced without remaining on the positive electrode side. This reaction is called a gas generant shuttle reaction. When the shuttle reaction occurs, the amount of radical cations remaining on the positive electrode side decreases, so that there is a possibility that a reaction that generates a large amount of H + (typically, polymerization of radical cations) is not sufficiently performed. Therefore, in the present invention, the porous layer A having a high porosity is employed as a porous layer disposed at a position facing the positive electrode among two or more porous layers disposed between the positive electrode and the negative electrode. . Thereby, a larger amount of the gas generating agent contained in the non-aqueous electrolyte is supplied to the positive electrode side. The porous space of the porous layer A can also serve as a space for keeping radical cations necessary for gas generation on the positive electrode side. Therefore, the amount of radical cations existing on the positive electrode side when overcharged is increased. Furthermore, since the porous layer B disposed on the negative electrode side has a relatively low porosity, it prevents the radical cation from moving from the positive electrode side to the negative electrode side. That is, the shuttle reaction is suppressed. As a result, the tendency for radical cations to remain on the positive electrode side increases, and the amount of gas generated when an overcharged state is reached increases. The shuttle reaction is considered to be promoted in a high temperature environment where the diffusibility of radical cations and the like is improved. Generation can be realized. As a result, the amount of gas generant used (added amount) can be kept to the minimum necessary, resulting in a decrease in battery characteristics (typically an increase in battery resistance) caused by excessive gas generant. Can be suppressed. Therefore, according to the present invention, there is provided a nonaqueous electrolyte secondary battery capable of operating the CID at an appropriate timing when the battery is overcharged while maintaining the battery characteristics at a high level.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記少なくとも2つの多孔質層は、前記多孔質層Aおよび前記多孔質層Bから構成されている。多孔質層を多孔質層Aと多孔質層Bの2層とすることで、リチウムイオンのイオン通過性を阻害することなく、ガス発生量を増大させることができる。   In a preferred aspect of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the at least two porous layers are composed of the porous layer A and the porous layer B. By making the porous layer into two layers of the porous layer A and the porous layer B, the amount of gas generated can be increased without inhibiting the ion passage of lithium ions.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記多孔質層Aの多孔度は55%以上であり、前記多孔質層Bの多孔度は50%以下である。多孔質層Aの多孔度を55%以上とすることによって、ラジカルカチオンを正極側により多く留めておくことが可能となる。多孔質層Bの多孔度を50%以下とすることによって、ラジカルカチオンが正極側から負極側に移動するシャトル反応をより効果的に抑制することができる。   In a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the porosity of the porous layer A is 55% or more, and the porosity of the porous layer B is 50% or less. By setting the porosity of the porous layer A to 55% or more, it becomes possible to keep more radical cations on the positive electrode side. By setting the porosity of the porous layer B to 50% or less, the shuttle reaction in which radical cations move from the positive electrode side to the negative electrode side can be more effectively suppressed.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記多孔質層Aおよび前記多孔質層Bの一方は樹脂層であり、他方はフィラー層である。あるいは、前記多孔質層Aおよび前記多孔質層Bがともに樹脂層であってもよい。   In a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, one of the porous layer A and the porous layer B is a resin layer, and the other is a filler layer. Alternatively, both the porous layer A and the porous layer B may be resin layers.

ここで開示される非水電解質二次電池の好適な一態様では、前記多孔質層Aの多孔度は、前記正極を構成する正極合材層の多孔度より大きい。これによって、正極表面で分解するガス発生剤量が増大し、ガス発生量が増加する。   In a preferred aspect of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the porosity of the porous layer A is larger than the porosity of the positive electrode mixture layer constituting the positive electrode. As a result, the amount of the gas generating agent decomposed on the positive electrode surface increases, and the amount of gas generated increases.

また、本発明によると、ここで開示されるいずれかの非水電解質二次電池を備える車両が提供される。かかる非水電解質二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用の電源として好適に使用され得る。   Moreover, according to this invention, a vehicle provided with one of the nonaqueous electrolyte secondary batteries disclosed here is provided. Such a nonaqueous electrolyte secondary battery can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile equipped with an electric motor such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle.

一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment. 図1の捲回電極体の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the winding electrode body of FIG. 図2の正負極間の一構成例の断面の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of cross section of the structural example between the positive / negative electrodes of FIG. 図3に対応する図であって、他の構成例を示す模式断面図である。It is a figure corresponding to FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the other structural example. 図3に対応する図であって、他の構成例を示す模式断面図である。It is a figure corresponding to FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the other structural example. 図3に対応する図であって、他の構成例を示す模式断面図である。It is a figure corresponding to FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the other structural example. 図3に対応する図であって、他の構成例を示す模式断面図である。It is a figure corresponding to FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the other structural example. 一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を備えた車両(自動車)を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the vehicle (automobile) provided with the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明による一実施形態を説明する。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、正極および負極を備えた電極体の構成および製法、セパレータや電解液の構成および製法、電池(ケース)の形状等、電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not reflect the actual dimensional relationship. Further, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, a configuration and a manufacturing method of an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, a configuration and a manufacturing method of a separator and an electrolytic solution) The general shape and the like related to the construction of the battery, such as the shape of the battery (case), can be understood as the design items of those skilled in the art based on the prior art in this field.

ここで開示される非水電解質二次電池に係る好適な一実施形態として、リチウムイオン二次電池を例にして説明するが、本発明の適用対象をかかる電池に限定することを意図したものではない。例えば、リチウムイオン以外の金属イオン(例えばナトリウムイオン)を電荷担体とする非水電解質二次電池に本発明を適用することも可能である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な電池一般をいい、リチウムイオン二次電池等の蓄電池(すなわち化学電池)のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(すなわち物理電池)を包含する。さらに、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。   As a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, a lithium ion secondary battery will be described as an example. However, the application target of the present invention is not intended to be limited to such a battery. Absent. For example, the present invention can be applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a metal ion other than lithium ion (for example, sodium ion) as a charge carrier. In the present specification, “secondary battery” generally refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged. In addition to a storage battery such as a lithium ion secondary battery (that is, a chemical battery), a capacitor such as an electric double layer capacitor (that is, a physical battery). Battery). Further, in the present specification, the “lithium ion secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by the movement of charges accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes.

図1に示すように、リチウムイオン二次電池100は、捲回電極体80が、非水電解液25とともに、扁平な直方体形状の電池ケース50に収容された構成を有する。電池ケース50は、上面に開口部を有する扁平箱形状のケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備える。捲回電極体80は、ケース本体52の開口部を蓋体54で塞ぐことによって封止されている。このように構成することで、リチウムイオン二次電池100は電池ケース50の内部が密閉された構造を有する、いわゆる密閉型電池として構築されている。   As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 100 has a configuration in which a wound electrode body 80 is accommodated in a flat rectangular parallelepiped battery case 50 together with a nonaqueous electrolytic solution 25. The battery case 50 includes a flat box-shaped case main body 52 having an opening on the upper surface, and a lid 54 that closes the opening. The wound electrode body 80 is sealed by closing the opening of the case body 52 with the lid body 54. With this configuration, the lithium ion secondary battery 100 is constructed as a so-called sealed battery having a structure in which the inside of the battery case 50 is sealed.

電池ケース50の上面(蓋体54)には、正極端子70および負極端子72が設けられている。正極端子70は正極(正極シート)10の幅方向の端部に付設された正極集電板74と電気的に接続されている。負極端子72は負極(負極シート)20の幅方向の端部に付設された負極集電板76と電気的に接続されている。   A positive electrode terminal 70 and a negative electrode terminal 72 are provided on the upper surface (lid 54) of the battery case 50. The positive electrode terminal 70 is electrically connected to a positive electrode current collector plate 74 attached to an end in the width direction of the positive electrode (positive electrode sheet) 10. The negative electrode terminal 72 is electrically connected to a negative electrode current collector plate 76 attached to the end of the negative electrode (negative electrode sheet) 20 in the width direction.

電池ケース50内には、電池ケース50の内圧上昇により作動するCID30が設けられている。CID30は、蓋体54に固定した正極端子70と捲回電極体80との間に設けられ、電池ケース50の内圧が上昇し、所定の圧力に達したときに正極端子70から正極10に至る導電経路を電気的に分断するように構成されている。   In the battery case 50, a CID 30 that is operated by an increase in the internal pressure of the battery case 50 is provided. The CID 30 is provided between the positive electrode terminal 70 fixed to the lid body 54 and the wound electrode body 80. When the internal pressure of the battery case 50 increases and reaches a predetermined pressure, the CID 30 reaches the positive electrode 10. The conductive path is configured to be electrically disconnected.

CID30は、変形金属板32と、変形金属板32に接合された接続金属板34とを備える。変形金属板32は、中央部分が下方へ湾曲したアーチ形状の湾曲部分33を有する。湾曲部分33の周縁部分は、集電リード端子35を介して正極端子70の下面に接続されている。また、変形金属板32の湾曲部分33の一部(先端)は、接続金属板34の上面と接合点36にて接合されている。接続金属板34の下面(裏面)には正極集電板74が接合されており、正極集電板74は捲回電極体80の正極10に接続されている。このようにして、正極端子70から正極10に至る導電経路が形成されている。   The CID 30 includes a deformed metal plate 32 and a connection metal plate 34 joined to the deformed metal plate 32. The deformed metal plate 32 has an arch-shaped curved portion 33 having a central portion curved downward. The peripheral portion of the curved portion 33 is connected to the lower surface of the positive electrode terminal 70 via the current collecting lead terminal 35. Further, a part (tip) of the curved portion 33 of the deformed metal plate 32 is joined to the upper surface of the connection metal plate 34 at a joint point 36. A positive electrode current collector plate 74 is joined to the lower surface (back surface) of the connection metal plate 34, and the positive electrode current collector plate 74 is connected to the positive electrode 10 of the wound electrode body 80. In this way, a conductive path from the positive electrode terminal 70 to the positive electrode 10 is formed.

CID30は、プラスチックにより形成された絶縁ケース38を備えている。なお、絶縁ケースの材質はプラスチックに限定されるものではなく、絶縁性を有し、気密性を有するものであればよい。絶縁ケース38は、変形金属板32を囲むように設けられている。絶縁ケース38には、変形金属板32の湾曲部分33を嵌入する開口部が形成されており、変形金属板32の湾曲部分33は、該開口部に嵌入されることで該開口部を封止している。これによって、絶縁ケース38内は密閉状態に保持されるため、密閉された湾曲部分33の上面側には、電池ケース50の内圧は作用しない。これに対して、絶縁ケース38外の湾曲部分33の下面には、電池ケース50の内圧が作用する。かかる構成のCID30において、過充電電流に起因して電池ケース50の内圧が高まると、該内圧は、変形金属板32の下方へ湾曲した湾曲部分33を上方へ押し上げるように作用する。この作用(力)は、電池ケース50の内圧が上昇するにつれて増大する。そして、電池ケース50の内圧が設定圧力を超えると、湾曲部分33が上下反転し、上方へ湾曲するように変形する。かかる湾曲部分33の変形によって、変形金属板32と接続金属板34との接合点36が切断される。これによって導電経路は電気的に分断され、電流は遮断される。   The CID 30 includes an insulating case 38 made of plastic. The material of the insulating case is not limited to plastic, and any material having insulating properties and airtightness may be used. The insulating case 38 is provided so as to surround the deformed metal plate 32. An opening for fitting the curved portion 33 of the deformed metal plate 32 is formed in the insulating case 38, and the curved portion 33 of the deformed metal plate 32 is fitted into the opening to seal the opening. doing. As a result, since the inside of the insulating case 38 is kept in a sealed state, the internal pressure of the battery case 50 does not act on the upper surface side of the sealed curved portion 33. On the other hand, the internal pressure of the battery case 50 acts on the lower surface of the curved portion 33 outside the insulating case 38. In the CID 30 having such a configuration, when the internal pressure of the battery case 50 is increased due to the overcharge current, the internal pressure acts to push the curved portion 33 curved downward of the deformed metal plate 32 upward. This action (force) increases as the internal pressure of the battery case 50 increases. When the internal pressure of the battery case 50 exceeds the set pressure, the curved portion 33 is turned upside down and deformed so as to bend upward. Due to the deformation of the curved portion 33, the joint point 36 between the deformed metal plate 32 and the connection metal plate 34 is cut. As a result, the conductive path is electrically disconnected and the current is interrupted.

この実施形態では、CID30は、上方に配置された変形金属板32が変形するものであったが、これに限定されない。電池ケースの内圧が上昇したときに、上方に配置された第一部材(本実施形態の変形金属板32の位置に配置された部材)ではなく下方に配置された第二部材(本実施形態の接続金属板34の位置に配置された部材)が変形して他方から離隔することにより上記導電経路を電気的に分断するように構成されていてもよく、第一部材および第二部材の両方が変形するものであってもよい。また、上記のようなCIDは、正極端子側に限らず、負極端子側に設けてもよい。またCIDは、電池ケースの内圧が上昇したときに、正負の電極の少なくとも一方と電池ケース外部に露出する外部端子(正極端子または負極端子)とを導通する導電経路を電気的に分断するように構成されていればよく、特定の形状、構造に限定されない。さらにCIDは、上述した第一部材および/または第二部材の変形を伴う機械的な切断を行うものに限定されない。例えば、電池ケースの内圧をセンサで検知し、該センサで検知した内圧が設定圧力を超えると充電電流を遮断するような外部回路を設けたCIDであってもよい。   In this embodiment, the CID 30 is such that the deformed metal plate 32 disposed above is deformed, but is not limited thereto. When the internal pressure of the battery case rises, it is not the first member (the member disposed at the position of the deformed metal plate 32 of the present embodiment) disposed above but the second member (the member of the present embodiment) disposed below. The member arranged at the position of the connecting metal plate 34) may be deformed and separated from the other to electrically disconnect the conductive path, and both the first member and the second member It may be deformed. The CID as described above may be provided not only on the positive terminal side but also on the negative terminal side. In addition, the CID electrically disconnects a conductive path that conducts at least one of the positive and negative electrodes and an external terminal (positive electrode terminal or negative electrode terminal) exposed to the outside of the battery case when the internal pressure of the battery case increases. What is necessary is just to be comprised, and it is not limited to a specific shape and structure. Furthermore, CID is not limited to what performs the mechanical cutting | disconnection accompanied with a deformation | transformation of the 1st member mentioned above and / or the 2nd member. For example, it may be a CID provided with an external circuit that detects the internal pressure of the battery case with a sensor and interrupts the charging current when the internal pressure detected by the sensor exceeds a set pressure.

図2は、図1の捲回電極体の構成を模式的に示す図であり、捲回電極体80を構築する前段階における長尺状のシート構造(電極シート)を示している。図2に示すように、捲回電極体80は、正極10と負極20とを備えている。正極10と負極20とは、2枚のセパレータ40A,40Bを介して扁平に捲回された構成を有する。これら正極10、負極20、セパレータ40A,40Bはそれぞれ長尺状のシート形状を有する。正極(正極シート)10と負極(負極シート)20とは、セパレータ40A,40Bを介して重ね合わせられており、これによって積層体が形成されている。言い換えると、上記積層体は正極シート10、セパレータ40B、負極シート20、セパレータ40Aの順に積層されている。捲回電極体80は、この積層体を長尺方向に捲回し、さらにこの捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平状に形成されている。なお、電極体は捲回電極体に限定されない。電池の形状や目的に応じて適切な形状、構成を適宜採用することができる。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the wound electrode body of FIG. 1, and shows a long sheet structure (electrode sheet) in the previous stage of constructing the wound electrode body 80. As shown in FIG. 2, the wound electrode body 80 includes a positive electrode 10 and a negative electrode 20. The positive electrode 10 and the negative electrode 20 have a configuration in which they are wound flatly via two separators 40A and 40B. Each of the positive electrode 10, the negative electrode 20, and the separators 40A and 40B has a long sheet shape. The positive electrode (positive electrode sheet) 10 and the negative electrode (negative electrode sheet) 20 are overlapped via separators 40A and 40B, thereby forming a laminate. In other words, the laminate is laminated in the order of the positive electrode sheet 10, the separator 40B, the negative electrode sheet 20, and the separator 40A. The wound electrode body 80 is formed in a flat shape by winding the laminated body in the longitudinal direction and further crushing the rolled body from the side surface direction so as to be ablated. The electrode body is not limited to a wound electrode body. Appropriate shapes and configurations can be appropriately employed depending on the shape and purpose of the battery.

正極シート10は、正極集電体12と、正極集電体12の少なくとも一方の表面(典型的には両面)に形成された正極合材層14とを備える。負極シート20も、正極の場合と同様に、負極集電体22と、負極集電体22の少なくとも一方の表面(典型的には両面)に形成された負極合材層24とを備える。   The positive electrode sheet 10 includes a positive electrode current collector 12 and a positive electrode mixture layer 14 formed on at least one surface (typically both surfaces) of the positive electrode current collector 12. Similarly to the case of the positive electrode, the negative electrode sheet 20 includes a negative electrode current collector 22 and a negative electrode mixture layer 24 formed on at least one surface (typically both surfaces) of the negative electrode current collector 22.

図3に示すように、セパレータ40Aは、多孔質の樹脂層41(多孔質層B)から構成されている。またセパレータ40Aの正極10側の表面には、多孔質のフィラー層42(多孔質層A)が形成されている。フィラー層42はセパレータ40Aの表面全体に、すなわちセパレータ40Aの長手方向(捲回方向)および幅方向の全体に亘って形成されている。このように、樹脂層41はフィラー層42との関係で負極20側に配置されており、フィラー層42は正極10(典型的には正極合材層)に対向する位置に配置されている。そして、フィラー層42の多孔度は、樹脂層41の多孔度より大きい。これによって、相対的に多孔度の小さい樹脂層41が、ガス発生剤のラジカルカチオンが正極10側から負極20側に移動することを抑制し、上記シャトル反応を抑制する。また相対的に多孔度の大きい正極10側のフィラー層42には、ラジカルカチオンが多く留まることができる。その結果、過充電状態になったときに正極10側で多量のHが発生し、ひいてはガス発生量が増大する。なお、セパレータは単層構造のものに限定されず、2層以上の多層構造からなるものであってもよい。その典型例としては、例えば図4に示すような樹脂層41A、樹脂層41B、樹脂層41Cが順に積層された3層構造のセパレータ40Aが挙げられる。セパレータ40Bの構成もセパレータ40Aと基本的に同じであるため、説明は繰り返さない。 As shown in FIG. 3, the separator 40A is composed of a porous resin layer 41 (porous layer B). A porous filler layer 42 (porous layer A) is formed on the surface of the separator 40A on the positive electrode 10 side. The filler layer 42 is formed over the entire surface of the separator 40A, that is, over the entire length direction (winding direction) and width direction of the separator 40A. Thus, the resin layer 41 is disposed on the negative electrode 20 side in relation to the filler layer 42, and the filler layer 42 is disposed at a position facing the positive electrode 10 (typically, the positive electrode mixture layer). The porosity of the filler layer 42 is larger than the porosity of the resin layer 41. Accordingly, the resin layer 41 having a relatively low porosity suppresses the radical cation of the gas generating agent from moving from the positive electrode 10 side to the negative electrode 20 side, thereby suppressing the shuttle reaction. Further, a large amount of radical cations can remain in the filler layer 42 on the positive electrode 10 side having a relatively large porosity. As a result, a large amount of H + is generated on the positive electrode 10 side in an overcharged state, and as a result, the amount of gas generated increases. The separator is not limited to a single-layer structure, and may have a multilayer structure of two or more layers. A typical example is a separator 40A having a three-layer structure in which a resin layer 41A, a resin layer 41B, and a resin layer 41C as shown in FIG. 4 are sequentially laminated. Since the configuration of separator 40B is basically the same as that of separator 40A, the description will not be repeated.

なお、この実施形態では、セパレータ40A,40Bは、正極10に対向する位置に配置されるフィラー層42と、フィラー層42より負極20側に配置される樹脂層41とから構成されるものであったが、これに限定されない。正負極間に、少なくとも2つの多孔質層が配置されており、そのうち、正極に対向する位置に配置される多孔質層Aの多孔度が、負極側に配置される多孔質層Bの多孔度より大きいものであればよい。例えば図5に示すように、正極10に対向する位置に配置される樹脂層41(多孔質層A)からなるセパレータ40と、樹脂層41より負極20側に配置されるフィラー層43(多孔質層B)とが多孔質層として正負極間に配置されたものであってもよい。この構成では、樹脂層41の多孔度はフィラー層43の多孔度より大きい。あるいは、例えば図6に示すように、フィラー層等の耐熱層が形成されていない樹脂層41A(多孔質層A),41B(多孔質層B)からなるセパレータ40が多孔質層として正負極間に配置されている構成であってもよい。この場合、正極10に対向する位置に配置される樹脂層41Aの多孔度は、樹脂層41Aより負極20側に配置される樹脂層41Bの多孔度より大きい。またセパレータが3層以上の多層構造の樹脂層からなる場合、典型的には図7に示すような3層構造のセパレータ40が多孔質層として正負極間に配置されている構成の場合、正極10に対向する位置に配置される樹脂層41A(多孔質層A)の多孔度は、樹脂層41Aより負極20側に配置される樹脂層41B,41Cの少なくとも一方(多孔質層B)の多孔度より大きい。好ましくは、樹脂層41Aの多孔度は、樹脂層41B,41Cの多孔度の平均値(さらに好適には樹脂層41B,41Cの各々の多孔度)より大きい。   In this embodiment, the separators 40A and 40B are composed of a filler layer 42 disposed at a position facing the positive electrode 10 and a resin layer 41 disposed on the negative electrode 20 side from the filler layer 42. However, it is not limited to this. At least two porous layers are arranged between the positive and negative electrodes, and the porosity of the porous layer A arranged at a position facing the positive electrode is the porosity of the porous layer B arranged on the negative electrode side. Any larger one is acceptable. For example, as shown in FIG. 5, a separator 40 composed of a resin layer 41 (porous layer A) disposed at a position facing the positive electrode 10, and a filler layer 43 (porous) disposed on the negative electrode 20 side from the resin layer 41. Layer B) may be disposed between the positive and negative electrodes as a porous layer. In this configuration, the porosity of the resin layer 41 is larger than the porosity of the filler layer 43. Alternatively, for example, as shown in FIG. 6, a separator 40 made of a resin layer 41A (porous layer A), 41B (porous layer B) in which a heat-resistant layer such as a filler layer is not formed is used as a porous layer between positive and negative electrodes. The structure arrange | positioned may be sufficient. In this case, the porosity of the resin layer 41A arranged at a position facing the positive electrode 10 is larger than the porosity of the resin layer 41B arranged on the negative electrode 20 side from the resin layer 41A. Further, when the separator is composed of a resin layer having a multilayer structure of three or more layers, typically, when the separator 40 having a three-layer structure as shown in FIG. 7 is disposed between the positive and negative electrodes as a porous layer, the positive electrode The porosity of the resin layer 41A (porous layer A) disposed at a position opposite to the resin layer 10 is such that at least one of the resin layers 41B and 41C (porous layer B) disposed on the negative electrode 20 side from the resin layer 41A is porous. Greater than degree. Preferably, the porosity of the resin layer 41A is larger than the average value of the porosity of the resin layers 41B and 41C (more preferably, the porosity of each of the resin layers 41B and 41C).

また、正極(典型的には正極合材層)の表面にフィラー層が形成されている場合には、該フィラー層が、正極に対向する位置に配置される多孔質層Aとなり得る。かかるフィラー層の多孔度は、該フィラー層より負極側に配置される多孔質層B(典型的にはセパレータを構成する樹脂層や、セパレータおよび/または負極の表面に形成されるフィラー層)の多孔度より大きい。さらに、負極(典型的には負極合材層)の表面にフィラー層が形成されている場合には、該フィラー層が、負極側に配置される多孔質層Bとなり得る。かかるフィラー層の多孔度は、正極に対向する位置に配置される多孔質層A(典型的にはセパレータを構成する樹脂層や、正極の表面に形成されるフィラー層)の多孔度より小さい。このような態様では、セパレータは単層構造の樹脂層からなるものであり得る。   Moreover, when the filler layer is formed in the surface of a positive electrode (typically positive mix layer), this filler layer can become the porous layer A arrange | positioned in the position facing a positive electrode. The porosity of the filler layer is that of the porous layer B (typically a resin layer constituting the separator and a filler layer formed on the surface of the separator and / or the negative electrode) disposed on the negative electrode side of the filler layer. Greater than porosity. Furthermore, when the filler layer is formed in the surface of a negative electrode (typically negative electrode compound material layer), this filler layer can become the porous layer B arrange | positioned at the negative electrode side. The porosity of such a filler layer is smaller than the porosity of porous layer A (typically a resin layer constituting a separator or a filler layer formed on the surface of the positive electrode) disposed at a position facing the positive electrode. In such an embodiment, the separator may be composed of a single layer resin layer.

次に、上述のリチウムイオン二次電池を構成する各構成要素について説明する。リチウムイオン二次電池の正極(典型的には正極シート)を構成する正極集電体としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いることができる。正極集電体の形状は、電池の形状等に応じて異なり得るため、特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形態であり得る。正極集電体の厚さも特に限定されず、例えば5μm〜30μmとすることができる。正極合材層は、正極活物質の他、必要に応じて導電材、結着材(バインダ)等の添加材を含有し得る。   Next, each component which comprises the above-mentioned lithium ion secondary battery is demonstrated. As a positive electrode current collector constituting a positive electrode (typically a positive electrode sheet) of a lithium ion secondary battery, a conductive member made of a metal having good conductivity is preferably used. For example, aluminum or an alloy containing aluminum as a main component can be used. The shape of the positive electrode current collector can be different depending on the shape of the battery and is not particularly limited, and may be various forms such as a rod shape, a plate shape, a sheet shape, a foil shape, and a mesh shape. The thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited, and can be, for example, 5 μm to 30 μm. In addition to the positive electrode active material, the positive electrode mixture layer can contain additives such as a conductive material and a binder (binder) as necessary.

正極活物質としては、リチウム(Li)および少なくとも1種の遷移金属元素(好ましくはニッケル(Ni)、コバルト(Co)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも1種)を含むリチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。上記複合酸化物としては、例えば、上記遷移金属元素を1種含むいわゆる一元系リチウム遷移金属複合酸化物、上記遷移金属元素を2種含むいわゆる二元系リチウム遷移金属複合酸化物、遷移金属元素としてNi、CoおよびMnを構成元素として含む三元系リチウム遷移金属複合酸化物、固溶型のリチウム過剰遷移金属複合酸化物が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、正極活物質として、一般式がLiMAO(ここでMは、Fe,Co,NiおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、Aは、P,Si,SおよびVからなる群から選択される元素である。)で表されるポリアニオン型化合物も好ましく用いられる。なかでも、遷移金属元素としてNi、CoおよびMnを構成元素として含む三元系リチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。かかる三元系リチウム遷移金属複合酸化物の典型例としては、一般式:
Li(LiNiCoMn)O
(前式中のa、x、y、zはa+x+y+z=1を満足する実数)で表される三元系リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。
As the positive electrode active material, lithium transition metal composite oxide containing lithium (Li) and at least one transition metal element (preferably at least one of nickel (Ni), cobalt (Co) and manganese (Mn)) Is mentioned. Examples of the composite oxide include so-called binary lithium transition metal composite oxides containing one kind of the transition metal element, so-called binary lithium transition metal composite oxides containing two kinds of the transition metal elements, and transition metal elements. Examples thereof include ternary lithium transition metal composite oxides containing Ni, Co, and Mn as constituent elements, and solid solution lithium-excess transition metal composite oxides. These can be used alone or in combination of two or more. As the positive electrode active material, the general formula is LiMAO 4 (where M is at least one metal element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and Mn, and A is P, Si, S and A polyanionic compound represented by the following formula is also preferably used: an element selected from the group consisting of V. Among these, a ternary lithium transition metal composite oxide containing Ni, Co, and Mn as transition metal elements as constituent elements is preferable. As a typical example of such a ternary lithium transition metal composite oxide, a general formula:
Li (Li a Ni x Co y Mn z ) O 2
(A, x, y, and z in the previous formula are real numbers satisfying a + x + y + z = 1).

また、正極活物質は、アルミニウム(Al),クロム(Cr),バナジウム(V),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),ニオブ(Nb),モリブデン(Mo),銅(Cu),亜鉛(Zn),ガリウム(Ga),インジウム(In),スズ(Sn),ランタン(La),タングステン(W)およびセリウム(Ce)からなる群から選択される1種または2種以上の金属元素がさらに添加されたものであってもよい。これらの金属元素の添加量(配合量)は特に限定されないが、0.01質量%〜5質量%(例えば0.05質量%〜2質量%、典型的には0.1質量%〜0.8質量%)とするのが適当である。   The positive electrode active material includes aluminum (Al), chromium (Cr), vanadium (V), magnesium (Mg), calcium (Ca), titanium (Ti), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo ), Copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), tungsten (W), and cerium (Ce). Alternatively, two or more metal elements may be further added. The addition amount (blending amount) of these metal elements is not particularly limited, but is 0.01% by mass to 5% by mass (for example, 0.05% by mass to 2% by mass, typically 0.1% by mass to 0.00%). 8 mass%) is appropriate.

正極合材層に占める正極活物質の割合は凡そ50質量%を超え、凡そ70質量%〜97質量%(例えば75質量%〜95質量%)であることが好ましい。   The proportion of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is more than about 50% by mass, and preferably about 70% to 97% by mass (for example, 75% to 95% by mass).

導電材としては、カーボン粉末やカーボンファイバー等の導電性粉末材料が好ましく用いられる。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック、例えばアセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、グラファイト粉末が好ましい。また、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル等の金属粉末類およびポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料等を、1種を単独でまたは2種以上の混合物として用いることができる。結着材としては各種のポリマー材料が挙げられる。例えば、水系の組成物(活物質粒子の分散媒として水または水を主成分とする混合溶媒を用いた組成物)を用いて正極合材層を形成する場合には、水溶性または水分散性のポリマー材料を結着材として好ましく採用し得る。水溶性または水分散性のポリマー材料としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース系ポリマー;ポリビニルアルコール(PVA);ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂;酢酸ビニル重合体;スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)等のゴム類;が例示される。あるいは、溶剤系の組成物(活物質粒子の分散媒が主として有機溶媒である組成物)を用いて正極合材層を形成する場合には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)等のハロゲン化ビニル樹脂;ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイド;等のポリマー材料を用いることができる。このような結着材は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上記で例示したポリマー材料は、結着材として用いられる他に、正極合材層形成用組成物の増粘材その他の添加材として使用されることもあり得る。   As the conductive material, a conductive powder material such as carbon powder or carbon fiber is preferably used. As the carbon powder, various carbon blacks such as acetylene black, furnace black, ketjen black, and graphite powder are preferable. Also, conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be used singly or as a mixture of two or more. . Examples of the binder include various polymer materials. For example, when the positive electrode mixture layer is formed using an aqueous composition (a composition using water or a mixed solvent containing water as a main component as a dispersion medium of active material particles), water-soluble or water-dispersible These polymer materials can be preferably used as the binder. Examples of water-soluble or water-dispersible polymer materials include cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC); polyvinyl alcohol (PVA); fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE); vinyl acetate polymers; styrene butadiene rubber Rubbers such as (SBR) and acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex); Alternatively, when the positive electrode mixture layer is formed using a solvent-based composition (a composition in which the dispersion medium of active material particles is mainly an organic solvent), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC) Polymer materials such as vinyl halide resins such as polyethylene oxide, polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO), and the like can be used. Such a binder may be used alone or in combination of two or more. In addition, the polymer material illustrated above may be used as a thickener and other additives in the composition for forming a positive electrode mixture layer, in addition to being used as a binder.

正極合材層に占めるこれら添加材の割合は特に限定されないが、導電材の割合は、正極活物質100質量部に対して凡そ1質量部〜20質量部(例えば2質量部〜10質量部、典型的には3質量部〜7質量部)とすることが好ましい。結着材の割合は、正極活物質100質量部に対して凡そ0.8質量部〜10質量部(例えば1質量部〜7質量部、典型的には2質量部〜5質量部)とすることが好ましい。   Although the ratio of these additives in the positive electrode mixture layer is not particularly limited, the ratio of the conductive material is about 1 to 20 parts by mass (eg, 2 to 10 parts by mass, for example, with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material, (Typically 3 to 7 parts by mass) is preferable. The ratio of the binder is about 0.8 parts by mass to 10 parts by mass (for example, 1 part by mass to 7 parts by mass, typically 2 parts by mass to 5 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. It is preferable.

正極集電体上への正極合材層の単位面積当たりの目付量(正極合材層形成用組成物の固形分換算の塗付量)は特に限定されるものではないが、充分な導電経路(導電パス)を確保する観点から、正極集電体の片面当たり3mg/cm以上(例えば6mg/cm以上、典型的には12mg/cm以上)であり、45mg/cm以下(例えば28mg/cm以下、典型的には18mg/cm以下)とすることが好ましい。正極合材層の密度も特に限定されないが、1.0g/cm〜3.8g/cm(例えば1.5g/cm〜3.5g/cm、典型的には2.0g/cm〜3.0g/cm)とすることが好ましい。 The basis weight per unit area of the positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector (the coating amount in terms of solid content of the composition for forming the positive electrode mixture layer) is not particularly limited, but a sufficient conductive path From the viewpoint of securing (conductive path), it is 3 mg / cm 2 or more (for example, 6 mg / cm 2 or more, typically 12 mg / cm 2 or more) per side of the positive electrode current collector, and 45 mg / cm 2 or less (for example, 28 mg / cm 2 or less, typically 18 mg / cm 2 or less). The density of the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but is 1.0 g / cm 3 to 3.8 g / cm 3 (for example, 1.5 g / cm 3 to 3.5 g / cm 3 , typically 2.0 g / cm 3). 3 to 3.0 g / cm 3 ).

正極合材層の多孔度は特に限定されないが、ガス発生剤の分解量増大の観点から20%以上(例えば25%以上、典型的には35%以上)であることが好ましい。また多孔度は、60%以下(例えば55%以下、典型的には50%以下)程度であることが好ましい。なお、正極合材層の多孔度は以下の方法により算出することができる。単位面積(表面積)の正極合材層が占める見かけの体積をV1[cm]とし、上記単位面積の正極合材層の質量をW[g]とする。このとき、正極シートを所定の面積に切り抜いて試料とし、その質量を測定し、その試料の質量から、上記所定面積の正極集電体の質量を減ずることにより、上記所定面積の正極合材層の質量を算出する。このようにして算出した正極合材層の質量を単位面積当たりに換算することにより、正極合材層の質量W[g]を算出することができる。この質量Wと正極合材層を構成する材料の真密度ρ[g/cm]との比、すなわちW/ρをV0とする。なお、V0は質量Wの正極合材層構成成分の緻密体が占める体積である。正極合材層の多孔度は、[(V1−V0)/V1]×100から算出することができる。正極合材層の多孔度は、構成成分やその配合比率、塗付方法、乾燥方法、圧縮方法等により調整し得る。 The porosity of the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but is preferably 20% or more (for example, 25% or more, typically 35% or more) from the viewpoint of increasing the decomposition amount of the gas generating agent. The porosity is preferably about 60% or less (for example, 55% or less, typically 50% or less). The porosity of the positive electrode mixture layer can be calculated by the following method. The apparent volume occupied by the positive electrode mixture layer of the unit area (surface area) is V1 [cm 3 ], and the mass of the positive electrode mixture layer of the unit area is W [g]. At this time, the positive electrode sheet is cut into a predetermined area to obtain a sample, the mass of the positive electrode sheet is measured, and the mass of the positive electrode current collector having the predetermined area is subtracted from the mass of the sample to thereby obtain the positive electrode mixture layer having the predetermined area. The mass of is calculated. The mass W [g] of the positive electrode mixture layer can be calculated by converting the mass of the positive electrode mixture layer thus calculated per unit area. The ratio between the mass W and the true density ρ [g / cm 3 ] of the material constituting the positive electrode mixture layer, that is, W / ρ is V0. In addition, V0 is the volume which the compact of the positive electrode composite material layer component of mass W occupies. The porosity of the positive electrode mixture layer can be calculated from [(V1-V0) / V1] × 100. The porosity of the positive electrode mixture layer can be adjusted by the constituent components, the blending ratio thereof, the application method, the drying method, the compression method, and the like.

負極(典型的には負極シート)を構成する負極集電体としては、従来のリチウムイオン二次電池と同様に、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、銅または銅を主成分とする合金を用いることができる。負極集電体の形状は、電池の形状等に応じて異なり得るため特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形態であり得る。負極集電体の厚さは特に限定されず、例えば5μm〜30μmとすることができる。   As the negative electrode current collector constituting the negative electrode (typically, the negative electrode sheet), a conductive member made of a metal having good conductivity is preferably used as in the conventional lithium ion secondary battery. For example, copper or an alloy containing copper as a main component can be used. The shape of the negative electrode current collector can be different depending on the shape of the battery and is not particularly limited, and may be various forms such as a rod shape, a plate shape, a sheet shape, a foil shape, and a mesh shape. The thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited, and can be, for example, 5 μm to 30 μm.

負極合材層には、電荷担体となるリチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極活物質が含まれる。負極活物質の組成や形状に特に制限はなく、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる物質の1種または2種以上を使用することができる。かかる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池で一般的に用いられる炭素材料が挙げられる。かかる炭素材料の代表例としては、グラファイトカーボン(黒鉛)、アモルファスカーボン等が挙げられる。少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が好ましく用いられる。なかでも天然黒鉛を主成分とする炭素材料の使用が好ましい。かかる天然黒鉛は鱗片状の黒鉛を球形化したものであり得る。また、黒鉛の表面にアモルファスカーボンがコートされた炭素質粉末を用いてもよい。その他、負極活物質として、チタン酸リチウム等の酸化物、ケイ素材料、スズ材料等の単体、合金、化合物、上記材料を併用した複合材料を用いることも可能である。負極合材層に占める負極活物質の割合は、凡そ90質量%〜99質量%(例えば95質量%〜99質量%、典型的には97質量%〜99質量%)とするのが適当である。   The negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions serving as charge carriers. There is no restriction | limiting in particular in a composition and a shape of a negative electrode active material, The 1 type (s) or 2 or more types of the material conventionally used for a lithium ion secondary battery can be used. Examples of such a negative electrode active material include carbon materials generally used in lithium ion secondary batteries. Typical examples of such a carbon material include graphite carbon (graphite) and amorphous carbon. A particulate carbon material (carbon particles) containing a graphite structure (layered structure) at least partially is preferably used. Of these, the use of a carbon material mainly composed of natural graphite is preferred. Such natural graphite may be obtained by spheroidizing flaky graphite. Alternatively, a carbonaceous powder having a graphite surface coated with amorphous carbon may be used. In addition, as the negative electrode active material, it is also possible to use oxides such as lithium titanate, simple substances such as silicon materials and tin materials, alloys, compounds, and composite materials using the above materials in combination. The proportion of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is suitably about 90% to 99% by mass (for example, 95% to 99% by mass, typically 97% to 99% by mass). .

負極合材層は、負極活物質の他に、一般的なリチウムイオン二次電池の負極合材層に配合され得る1種または2種以上の結着材や増粘材その他の添加材を必要に応じて含有することができる。結着材としては各種のポリマー材料が挙げられる。例えば、水系の組成物または溶剤系の組成物に対して、正極合材層に含有され得るものを好ましく用いることができる。かかる結着材は、結着材として用いられる他に、負極合材層形成用組成物の増粘材その他の添加材として使用されることもあり得る。負極合材層に占めるこれら添加材の割合は特に限定されないが、凡そ0.8質量%〜10質量%(例えば凡そ1質量%〜5質量%、典型的には1質量%〜3質量%)であり得る。   In addition to the negative electrode active material, the negative electrode mixture layer needs one or more binders, thickeners, and other additives that can be blended in the negative electrode mixture layer of a general lithium ion secondary battery. Depending on the content. Examples of the binder include various polymer materials. For example, what can be contained in the positive electrode mixture layer can be preferably used for an aqueous composition or a solvent-based composition. In addition to being used as a binder, such a binder may be used as a thickener or other additive in a composition for forming a negative electrode mixture layer. The ratio of these additives in the negative electrode mixture layer is not particularly limited, but is approximately 0.8% by mass to 10% by mass (for example, approximately 1% by mass to 5% by mass, typically 1% by mass to 3% by mass). It can be.

負極集電体上への負極合材層の単位面積当たりの目付量(負極合材層形成用組成物の固形分換算の塗付量)は特に限定されるものではないが、充分な導電経路(導電パス)を確保する観点から、負極集電体の片面当たり2mg/cm以上(例えば5mg/cm以上、典型的には8mg/cm以上)であり、40mg/cm以下(例えば22mg/cm以下、典型的には14mg/cm以下)とすることが好ましい。負極合材層の密度も特に限定されないが、1.0g/cm〜3.0g/cm(例えば1.2g/cm〜2.0g/cm、典型的には1.3g/cm〜1.5g/cm)とすることが好ましい。 The basis weight per unit area of the negative electrode composite material layer on the negative electrode current collector (the coating amount in terms of solid content of the composition for forming the negative electrode composite material layer) is not particularly limited, but sufficient conductive paths From the viewpoint of securing (conductive path), it is 2 mg / cm 2 or more (for example, 5 mg / cm 2 or more, typically 8 mg / cm 2 or more) per side of the negative electrode current collector, and 40 mg / cm 2 or less (for example, 22 mg / cm 2 or less, typically 14 mg / cm 2 or less). The density of the negative electrode mixture layer is not particularly limited, but is 1.0 g / cm 3 to 3.0 g / cm 3 (for example, 1.2 g / cm 3 to 2.0 g / cm 3 , typically 1.3 g / cm 3). 3 to 1.5 g / cm 3 ).

正極と負極とを隔てるように配置されるセパレータ(セパレータシート)は、正極合材層と負極合材層とを絶縁するとともに、電解質の移動を許容する部材であればよい。セパレータの好適例としては、単層構造または2層以上の樹脂層からなる多層構造を有するものが挙げられる。樹脂層を構成する樹脂としては、例えばポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂を好適に用いることができる。   The separator (separator sheet) disposed so as to separate the positive electrode and the negative electrode may be a member that insulates the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer and allows the electrolyte to move. Preferable examples of the separator include those having a single layer structure or a multilayer structure composed of two or more resin layers. As resin which comprises a resin layer, polyolefin resin, such as polyethylene (PE) and a polypropylene (PP), can be used conveniently, for example.

セパレータを構成する樹脂層としては、例えば一軸延伸または二軸延伸された多孔性樹脂フィルムを好適に用いることができる。なかでも、長手方向に一軸延伸された多孔性樹脂フィルムは、適度な強度を備えつつ幅方向の熱収縮が少ないため特に好ましい。一軸延伸された多孔性樹脂フィルムを有するセパレータを用いると、長尺シート状の正極および負極とともに捲回された態様において、長手方向の熱収縮も抑制され得る。したがって、長手方向に一軸延伸された多孔性樹脂フィルムは、かかる捲回電極体を構成するセパレータの一要素として特に好適である。   As the resin layer constituting the separator, for example, a uniaxially stretched or biaxially stretched porous resin film can be suitably used. Among these, a porous resin film uniaxially stretched in the longitudinal direction is particularly preferable because it has an appropriate strength and has little heat shrinkage in the width direction. When a separator having a uniaxially stretched porous resin film is used, thermal contraction in the longitudinal direction can be suppressed in a mode in which the separator is wound together with a long sheet-like positive electrode and negative electrode. Therefore, the porous resin film uniaxially stretched in the longitudinal direction is particularly suitable as one element of the separator constituting such a wound electrode body.

セパレータの多孔度は特に限定されないが、非水電解質の保持性やイオン通過性向上の観点から、20%以上(例えば30%以上、典型的には35%以上)であることが好ましい。また多孔度は、セパレータの伸び率を好適な範囲に調整しやすく、破膜が生じない程度の強度を得る観点から、60%以下(例えば55%以下、典型的には50%以下)程度であることが好ましい。なお、セパレータの多孔度は以下の方法により算出することができる。単位面積(表面積)のセパレータが占める見かけの体積をV1[cm]とし、上記単位面積のセパレータの質量をW[g]とする。この質量Wと上記セパレータを構成する樹脂材料の真密度ρ[g/cm]との比、すなわちW/ρをV0とする。なお、V0は質量Wの樹脂材料の緻密体が占める体積である。セパレータの多孔度は、[(V1−V0)/V1]×100から算出することができる。セパレータの多孔度は樹脂層の材質、延伸強度等により調整し得る。 The porosity of the separator is not particularly limited, but is preferably 20% or more (for example, 30% or more, typically 35% or more) from the viewpoint of improving nonaqueous electrolyte retention and ion permeability. The porosity is about 60% or less (for example, 55% or less, typically 50% or less) from the viewpoint of easily adjusting the elongation of the separator to a suitable range and obtaining strength that does not cause film breakage. Preferably there is. The porosity of the separator can be calculated by the following method. The apparent volume occupied by the separator of the unit area (surface area) is V1 [cm 3 ], and the mass of the unit area separator is W [g]. The ratio between the mass W and the true density ρ [g / cm 3 ] of the resin material constituting the separator, that is, W / ρ is V0. Note that V0 is a volume occupied by a dense body of resin material having a mass W. The porosity of the separator can be calculated from [(V1-V0) / V1] × 100. The porosity of the separator can be adjusted by the material of the resin layer, the stretching strength, and the like.

セパレータの厚さは特に限定されるものではないが、5μm〜30μm(例えば10μm〜30μm、典型的には15μm〜25μm)程度が好ましい。セパレータの厚さが上記の範囲内であることにより、セパレータのイオン通過性がより良好となり、破膜がより生じにくくなる。   Although the thickness of a separator is not specifically limited, About 5 micrometers-30 micrometers (for example, 10 micrometers-30 micrometers, typically 15 micrometers-25 micrometers) are preferable. When the thickness of the separator is within the above range, the separator has better ion permeability and film breakage is less likely to occur.

また、上記のセパレータや、正極および負極の少なくとも一方には、フィラー層の少なくとも1層が設けられていることが好ましい。かかるフィラー層は、無機フィラー(例えば金属酸化物、金属水酸化物等のフィラー)や、有機フィラー(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂粒子)を主成分とするものであり得る。   Moreover, it is preferable that at least one of the filler layers is provided on at least one of the separator and the positive electrode and the negative electrode. Such a filler layer may be mainly composed of an inorganic filler (for example, a filler such as a metal oxide or a metal hydroxide) or an organic filler (for example, resin particles such as polyethylene or polypropylene).

上記フィラー層の主成分となるフィラーは、有機フィラー、無機フィラーのいずれであってもよいが、分散性や安定性を考慮すると、無機フィラーを用いることが好ましい。無機フィラーとしては、特に限定されないが、例えばベーマイト、アルミナ等のアルミニウム化合物、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化鉄等の無機酸化物、窒化アルミニウム等の無機窒化物、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、硫酸バリウム等の硫酸塩、塩化マグネシウム等の塩化物、フッ化バリウム等のフッ化物、シリコン等の共有結合性結晶、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト等の鉱物系材料あるいはこれらの人造物等であってもよい。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。耐熱性、サイクル特性に優れるという理由から、アルミニウム化合物、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニアが好ましく、ベーマイト、アルミナ、マグネシアが特に好ましい。   The filler as the main component of the filler layer may be either an organic filler or an inorganic filler, but it is preferable to use an inorganic filler in consideration of dispersibility and stability. Examples of the inorganic filler include, but are not limited to, aluminum compounds such as boehmite and alumina, inorganic oxides such as magnesia, silica, titania, zirconia, and iron oxide, inorganic nitrides such as aluminum nitride, carbonates such as magnesium carbonate, Mineral materials such as sulfates such as barium sulfate, chlorides such as magnesium chloride, fluorides such as barium fluoride, covalent crystals such as silicon, talc, clay, mica, montmorillonite, zeolite, apatite, kaolin and mullite Or these artificial products etc. may be sufficient. These can be used alone or in combination of two or more. Aluminum compounds, magnesia, silica, titania, and zirconia are preferred for reasons of excellent heat resistance and cycle characteristics, and boehmite, alumina, and magnesia are particularly preferred.

フィラーの形態は特に限定されず、例えば粒子状、繊維状、板状(フレーク状)等であり得る。フィラーの平均粒径は特に限定されないが、分散性等を考慮して0.1μm〜15μm(例えば0.1μm〜5μm、典型的には0.2μm〜1.5μm)とするのが適当である。フィラーの平均粒径としては、レーザー散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置に基づいて測定した粒度分布から導き出せるメジアン径(平均粒径D50:50%体積平均粒径)を採用することができる。 The form of the filler is not particularly limited, and may be, for example, a particle shape, a fiber shape, a plate shape (flake shape), or the like. The average particle diameter of the filler is not particularly limited, but is suitably 0.1 μm to 15 μm (for example, 0.1 μm to 5 μm, typically 0.2 μm to 1.5 μm) in consideration of dispersibility and the like. . As the average particle diameter of the filler, a median diameter (average particle diameter D 50 : 50% volume average particle diameter) that can be derived from the particle size distribution measured based on a particle size distribution measuring apparatus based on a laser scattering / diffraction method can be employed. .

フィラー層はまた、結着材を含有することが好ましい。フィラー層形成用組成物が水系の溶媒の場合には、水分散性または水溶性のポリマーを結着材として用いることができる。水分散性または水溶性のポリマーとしては、例えばアクリル系樹脂が挙げられる。アクリル系樹脂としては、メチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルモノマー、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボキシル基含有モノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有モノマー、2‐ヒドロキシエチルアクリレート、2‐ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシル基含有モノマー等のモノマーを1種類で重合した単独重合体が好ましく用いられる。あるいは、上記モノマーの2種以上を重合した共重合体であってもよい。さらに、上記単独重合体および共重合体の2種類以上を混合したものであってもよい。上述したアクリル系樹脂の他に、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)、アラビアゴム等のゴム類;ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン系樹脂;カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース系ポリマー;ポリビニルアルコール(PVA);ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂;酢酸ビニル重合体;ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイド;等を用いることができる。これらのポリマーは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、アクリル系樹脂、SBR、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。これらの水系結着材は、大気中の水分と反応・硬化しないので、フィラー層の伸展性を容易に(例えば製造時に水分管理を行うことなく)調整し得る点で好ましい。   The filler layer also preferably contains a binder. When the filler layer forming composition is an aqueous solvent, a water-dispersible or water-soluble polymer can be used as a binder. Examples of the water-dispersible or water-soluble polymer include acrylic resins. Examples of acrylic resins include (meth) acrylic acid ester monomers such as methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate and butyl acrylate, carboxyl group-containing monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, amide group-containing monomers such as acrylamide and methacrylamide, A homopolymer obtained by polymerizing monomers such as hydroxyl group-containing monomers such as 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate in one kind is preferably used. Or the copolymer which superposed | polymerized 2 or more types of the said monomer may be sufficient. Further, a mixture of two or more of the above homopolymers and copolymers may be used. In addition to the acrylic resin described above, styrene butadiene rubber (SBR), acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex), rubber such as gum arabic; polyolefin resin such as polyethylene (PE); carboxymethyl cellulose (CMC), etc. Cellulose polymers of the following: polyvinyl alcohol (PVA); fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE); vinyl acetate polymers; polyalkylene oxides such as polyethylene oxide (PEO); These polymers can be used alone or in combination of two or more. Of these, acrylic resins, SBR, and polyolefin resins are preferable. These water-based binders are preferable in that they do not react and cure with moisture in the air, and thus can easily adjust the extensibility of the filler layer (for example, without performing moisture management during production).

また、フィラー層形成用組成物が溶剤系の溶媒の場合には、結着材は溶剤系の溶媒に分散または溶解するポリマーを用いることができる。溶剤系溶媒に分散または溶解するポリマーとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のハロゲン化ビニル樹脂が挙げられる。ポリフッ化ビニリデンとしては、フッ化ビニリデンの単独重合体が好ましく用いられる。ポリフッ化ビニリデンは、フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体との共重合体であってもよい。フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体としては、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、三塩化フッ化エチレン等が例示される。あるいは、溶剤系溶媒に分散または溶解するポリマーとして、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等も好ましく用いられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの溶剤系結着材は、多孔質フィラー層の伸展性を好適に向上し得る点で好ましい。ただし、溶剤系結着材は大気中の水分と反応して硬化し得るので、製造時に水分管理を行う必要がある。   When the filler layer forming composition is a solvent-based solvent, a polymer that can be dispersed or dissolved in the solvent-based solvent can be used as the binder. Examples of the polymer that is dispersed or dissolved in the solvent-based solvent include vinyl halide resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF). As the polyvinylidene fluoride, a homopolymer of vinylidene fluoride is preferably used. The polyvinylidene fluoride may be a copolymer of a vinyl monomer copolymerizable with vinylidene fluoride. Examples of vinyl monomers copolymerizable with vinylidene fluoride include hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, and ethylene trichloride fluoride. Alternatively, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, or the like is preferably used as a polymer that is dispersed or dissolved in a solvent-based solvent. These may be used alone or in combination of two or more. These solvent-based binders are preferable in that the extensibility of the porous filler layer can be suitably improved. However, since the solvent-based binder can be cured by reacting with moisture in the atmosphere, it is necessary to perform moisture management during production.

結着材の形態は特に制限されず、粒子状(粉末状)のものをそのまま用いてもよく、溶液状あるいはエマルション状に調製したものを用いてもよい。2種以上の結着材を、それぞれ異なる形態で用いてもよい。粒子状の結着材を用いる場合、その平均粒径(上述の平均粒径D50)は、例えば0.09μm〜0.15μm程度である。なお、上記結着材は、結着材としての機能の他に、フィラー層形成用組成物の増粘材その他の添加材としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。 The form of the binder is not particularly limited, and a particulate (powdered) form may be used as it is, or a solution or emulsion prepared may be used. Two or more binders may be used in different forms. When the particulate binder is used, the average particle diameter (the above-mentioned average particle diameter D 50 ) is, for example, about 0.09 μm to 0.15 μm. In addition, the said binder may be used in order to exhibit the function as a thickener other additives of the composition for filler layer formation besides the function as a binder.

フィラー層全体に占めるフィラー(好ましくは無機フィラー)の割合は特に限定されないが、凡そ90質量%以上(例えば92質量%〜99.5質量%、典型的には95質量%〜99質量%)であることが好ましい。また、フィラー層が結着材、増粘材等の添加材を含有する場合、多孔質フィラー層に占める添加材の割合は凡そ10質量%以下(例えば0.5質量%〜8質量%、典型的には1質量%〜5質量%)とすることが好ましい。フィラー、必要であれば結着材やその他の添加成分の割合が上記の範囲内であることにより、フィラー層の投錨性やフィラー層自体の強度(保形性)が向上する。また、フィラー層の多孔性を良好な範囲に調整しやすくなる傾向がある。さらに、フィラー層をセパレータ上に形成する場合には、セパレータの強度や伸び率を好適な範囲に調整しやすい。   The ratio of the filler (preferably inorganic filler) in the entire filler layer is not particularly limited, but is approximately 90% by mass or more (for example, 92% by mass to 99.5% by mass, typically 95% by mass to 99% by mass). Preferably there is. When the filler layer contains an additive such as a binder or a thickener, the proportion of the additive in the porous filler layer is about 10% by mass or less (for example, 0.5% to 8% by mass, typical In particular, the content is preferably 1% by mass to 5% by mass. When the proportion of the filler, if necessary, the binder and other additive components is within the above range, the anchoring property of the filler layer and the strength (shape retention) of the filler layer itself are improved. Moreover, it tends to be easy to adjust the porosity of the filler layer within a favorable range. Furthermore, when forming a filler layer on a separator, it is easy to adjust the intensity | strength and elongation rate of a separator to a suitable range.

フィラー層の多孔度は特に限定されないが、非水電解質の保持性やイオン通過性向上の観点から40%以上(例えば45%以上、典型的には50%以上)であることが好ましい。また多孔度は、熱収縮を抑制する観点、ヒビや剥落等の不具合が生じない程度の強度を得る観点から75%以下(例えば70%以下、典型的には65%以下)であることが好ましい。フィラー層の多孔度は、セパレータの多孔度の算出と同様の方法により算出することができる。その場合において、フィラー層の質量Wは以下のようにして測定することができる。すなわち、フィラー層を形成したセパレータ、正極または負極を所定の面積に切り抜いて試料とし、その質量を測定する。次に、その試料の質量から、上記所定面積のセパレータ、正極または負極の質量を減ずることにより、上記所定面積のフィラー層の質量を算出する。このようにして算出したフィラー層の質量を単位面積当たりに換算することにより、フィラー層の質量W[g]を算出することができる。フィラー層の多孔度は、構成成分やその配合比率、塗付方法、乾燥方法等により調整し得る。   The porosity of the filler layer is not particularly limited, but is preferably 40% or more (for example, 45% or more, typically 50% or more) from the viewpoint of improving nonaqueous electrolyte retention and ion permeability. The porosity is preferably 75% or less (for example, 70% or less, typically 65% or less) from the viewpoint of suppressing heat shrinkage and obtaining a strength that does not cause defects such as cracks or peeling. . The porosity of the filler layer can be calculated by the same method as the calculation of the separator porosity. In that case, the mass W of the filler layer can be measured as follows. That is, the separator, the positive electrode, or the negative electrode on which the filler layer is formed are cut out to a predetermined area to obtain a sample, and the mass is measured. Next, the mass of the filler layer having the predetermined area is calculated by subtracting the mass of the separator, positive electrode or negative electrode having the predetermined area from the mass of the sample. The mass W [g] of the filler layer can be calculated by converting the mass of the filler layer thus calculated per unit area. The porosity of the filler layer can be adjusted by the constituent components, the blending ratio thereof, the application method, the drying method, and the like.

フィラー層の厚さは特に限定されないが、凡そ1μm〜12μm(例えば2μm〜10μm、典型的には3μm〜8μm)であることがより好ましい。フィラー層の厚さが上記の範囲内であることにより、短絡防止効果や非水電解質の保持性が向上する。セパレータ上にフィラー層を設ける場合には、セパレータの強度や伸び率を好適な範囲に調整しやすい。フィラー層の厚さは、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を画像解析することにより求めることができる。   The thickness of the filler layer is not particularly limited, but is more preferably about 1 μm to 12 μm (for example, 2 μm to 10 μm, typically 3 μm to 8 μm). When the thickness of the filler layer is within the above range, the short-circuit prevention effect and the nonaqueous electrolyte retention are improved. When providing a filler layer on a separator, it is easy to adjust the strength and elongation of the separator to a suitable range. The thickness of the filler layer can be obtained by image analysis of an image taken with a scanning electron microscope (SEM).

上述のセパレータおよびフィラー層はともに多孔質層であり、これらは正負極間に配置され得る。そして、これらの多孔質層のうち、正極に対向する位置に配置される多孔質層Aの多孔度は、負極側に配置される多孔質層Bの多孔度より大きい。上記のセパレータ(典型的にはセパレータを構成する各樹脂層)およびフィラー層は、その配置関係によって多孔質層Aおよび多孔質層Bのいずれかに当てはまり得る。フィラー層が形成されず、正負極間に多孔質層としてセパレータのみが存在する場合には、セパレータを構成する樹脂層の各層が多孔質層Aおよび多孔質層Bのいずれかに該当し得る。多孔質層Aおよび多孔質層Bのいずれか一方は樹脂層であることが好ましい。   Both the separator and filler layer described above are porous layers, which can be disposed between the positive and negative electrodes. Of these porous layers, the porosity of the porous layer A disposed at a position facing the positive electrode is larger than the porosity of the porous layer B disposed on the negative electrode side. Said separator (typically each resin layer which comprises a separator) and filler layer may apply to either the porous layer A or the porous layer B by the arrangement | positioning relationship. When the filler layer is not formed and only the separator exists as the porous layer between the positive and negative electrodes, each layer of the resin layer constituting the separator can correspond to either the porous layer A or the porous layer B. One of the porous layer A and the porous layer B is preferably a resin layer.

正極に対向する位置に配置される多孔質層Aの多孔度は、多孔質層Aより負極側に配置される多孔質層Bの多孔度より5%以上大きいことが好ましく、10%以上(例えば15%以上)大きいことがさらに好ましい。これによって、ガス発生剤のラジカルカチオンが正極側に留まり、過充電状態になったときに正極側で多量のHが発生し、ガス発生量が増大する。かかる構成を好適に実現する観点から、多孔質層Aの多孔度は35%以上(例えば45%以上、典型的には55%以上)であることが好ましい。また、多孔質層Bの多孔度は50%以下(例えば45%以下、典型的には40%以下)であることが好ましい。 The porosity of the porous layer A arranged at a position facing the positive electrode is preferably 5% or more larger than the porosity of the porous layer B arranged on the negative electrode side from the porous layer A, and preferably 10% or more (for example, 15% or more) is more preferable. As a result, radical cations of the gas generating agent remain on the positive electrode side, and a large amount of H + is generated on the positive electrode side in an overcharged state, increasing the amount of gas generated. From the viewpoint of suitably realizing such a configuration, the porosity of the porous layer A is preferably 35% or more (for example, 45% or more, typically 55% or more). The porosity of the porous layer B is preferably 50% or less (for example, 45% or less, typically 40% or less).

また、多孔質層Aの多孔度は、多孔質層Aと対面する正極合材層の多孔度より大きいことが好ましい。これによって、正極表面で分解するガス発生剤量が増大し、多量のHの発生が期待できる。したがって、多孔質層Aの多孔度は、上記正極合材層の多孔度より5%以上(典型的には10%以上)大きいことが好ましい。しかし、多孔質層Aの多孔度と正極合材層の多孔度との差異が大きくなりすぎると、正極合材層の多孔度が相対的に小さくなり、ガス発生剤の分解量が減少し、ガス発生量が減少する虞がある。したがって、多孔質層Aの多孔度と上記正極合材層の多孔度との差異は20%以下(典型的には15%以下)の範囲内であることが好ましい。 Further, the porosity of the porous layer A is preferably larger than the porosity of the positive electrode mixture layer facing the porous layer A. As a result, the amount of the gas generating agent that decomposes on the positive electrode surface increases, and a large amount of H + can be expected to be generated. Therefore, the porosity of the porous layer A is preferably 5% or more (typically 10% or more) larger than the porosity of the positive electrode mixture layer. However, if the difference between the porosity of the porous layer A and the porosity of the positive electrode mixture layer becomes too large, the porosity of the positive electrode mixture layer becomes relatively small, and the amount of decomposition of the gas generating agent decreases, There is a risk that the amount of gas generation will decrease. Therefore, the difference between the porosity of the porous layer A and the porosity of the positive electrode mixture layer is preferably within a range of 20% or less (typically 15% or less).

上記の材料を用いて構築される電極体は、正極と負極とが捲回されてなる捲回電極体であることが好ましい。捲回電極体は捲回により中心部の放熱性が低下する傾向があり、過充電状態になったときに捲回中心側で高温状態となりやすい。ガス発生剤のシャトル反応は高温環境下で発生しやすいため、捲回電極体の捲回中心側では、上記シャトル反応に起因するガス発生量の減少も起こりやすいと考えられ得る。このような傾向を有する捲回電極体に本発明の構成を適用することで、ガス発生量の減少を好適に抑制することができる。   The electrode body constructed using the above materials is preferably a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound. The wound electrode body tends to reduce the heat dissipation of the central portion due to winding, and tends to be in a high temperature state on the winding center side when it is overcharged. Since the shuttle reaction of the gas generating agent is likely to occur in a high temperature environment, it can be considered that a decrease in the amount of gas generated due to the shuttle reaction is likely to occur on the winding center side of the wound electrode body. By applying the configuration of the present invention to a wound electrode body having such a tendency, it is possible to suitably suppress a decrease in the amount of gas generated.

リチウムイオン二次電池に注入される非水電解質を構成する非水溶媒と支持塩は、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解質は、典型的には適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する電解液である。上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトンが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。なかでも、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒が好ましい。   As the non-aqueous solvent and the supporting salt constituting the non-aqueous electrolyte injected into the lithium ion secondary battery, those conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used without particular limitation. Such a non-aqueous electrolyte is typically an electrolytic solution having a composition in which a supporting salt is contained in a suitable non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane, 1,2- Diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone These may be used alone or in combination of two or more. Of these, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) is preferable.

また、上記支持塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等のリチウム化合物(リチウム塩)の1種または2種以上を用いることができる。なお、支持塩の濃度は特に限定されないが、凡そ0.1mol/L〜5mol/L(例えば0.5mol/L〜3mol/L、典型的には0.8mol/L〜1.5mol/L)の濃度とすることができる。 Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3. One or more of lithium compounds (lithium salts) such as LiI can be used. The concentration of the supporting salt is not particularly limited, but is approximately 0.1 mol / L to 5 mol / L (for example, 0.5 mol / L to 3 mol / L, typically 0.8 mol / L to 1.5 mol / L). Concentration.

非水電解質はまた、ガス発生剤を含み得る。ここでガス発生剤とは、非水電解質中に溶解または分散し得る化合物であり、電池が過充電状態になったときに反応し、非水電解質に含まれる非水溶媒の分解より先にガスを発生する化合物をいう。なかでも水素ガスを発生するガス発生剤が好ましい。かかるガス発生剤は、電池の稼働電圧では酸化されないが、過充電状態になったときに非水電解質の非水溶媒の酸化分解よりも先に反応(酸化)する。したがって、ガス発生剤の酸化電位(酸化開始電位)は、稼働電圧の最大値に対応した正極の上限電位より高い。また、非水電解質の非水溶媒の酸化電位(酸化開始電位)より低い。上記の観点から、ガス発生剤の酸化電位(vsLi/Li)は、正極の上限電位(vsLi/Li)より0.1V以上(例えば0.2V以上、典型的には0.3V以上)高いことが好ましい。また、非水溶媒の酸化電位(vsLi/Li)より0.1V以上(例えば0.2V以上、典型的には0.3V以上)低いことが好ましい。例えば、正極の上限電位が4.2V以下(典型的には4.0V〜4.2V)の二次電池の場合、ガス発生剤の酸化電位の好適な範囲は、4.3V以上(例えば4.4V以上、典型的には4.5V以上)であり、また5.0V以下(例えば4.9V以下、典型的には4.8V以下)である。 The non-aqueous electrolyte can also include a gas generant. Here, the gas generating agent is a compound that can be dissolved or dispersed in the non-aqueous electrolyte, reacts when the battery is overcharged, and gasses before the decomposition of the non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte. Refers to a compound that generates Among these, a gas generating agent that generates hydrogen gas is preferable. Such a gas generating agent is not oxidized at the operating voltage of the battery, but reacts (oxidizes) prior to oxidative decomposition of the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolyte when the battery is overcharged. Therefore, the oxidation potential (oxidation start potential) of the gas generating agent is higher than the upper limit potential of the positive electrode corresponding to the maximum operating voltage. Moreover, it is lower than the oxidation potential (oxidation start potential) of the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolyte. From the above viewpoint, the oxidation potential (vsLi / Li + ) of the gas generating agent is 0.1 V or higher (for example, 0.2 V or higher, typically 0.3 V or higher) from the upper limit potential (vsLi / Li + ) of the positive electrode. High is preferred. Moreover, it is preferable that it is 0.1 V or more (for example, 0.2 V or more, typically 0.3 V or more) lower than the oxidation potential (vsLi / Li + ) of the nonaqueous solvent. For example, in the case of a secondary battery in which the upper limit potential of the positive electrode is 4.2 V or less (typically 4.0 V to 4.2 V), the preferable range of the oxidation potential of the gas generating agent is 4.3 V or more (for example, 4 0.4V or more, typically 4.5V or more) and 5.0V or less (for example, 4.9V or less, typically 4.8V or less).

ガス発生剤の好適例としては、例えば分岐鎖状アルキルベンゼン類、シクロアルキルベンゼン類、ビフェニル類、ターフェニル類、ジフェニルエーテル類、ジベンゾフラン類が挙げられる。分岐鎖状アルキルベンゼン類としては、例えば、炭素数3〜6の分岐鎖状のアルキル基を有する分岐鎖状アルキルベンゼンと、分岐鎖状アルキルベンゼンのハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。分岐鎖状アルキルベンゼン類の具体例としては、例えばクメン、ジイソプロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−ジブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、t−ジアミルベンゼン等の分岐鎖状アルキルベンゼンが挙げられる。シクロアルキルベンゼン類としては、例えば、炭素数3〜6のシクロアルキル基を有するシクロアルキルベンゼンや、該シクロアルキルベンゼンを構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基および/またはハロゲン原子(典型的にはフッ素原子)に置換したアルキル化シクロアルキルベンゼン、シクロアルキルベンゼンのハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の炭素数は、1〜6個(例えば3個または4個)が好ましい。シクロアルキルベンゼン類の具体例としては、例えばシクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等のシクロアルキルベンゼン、t−ブチルシクロヘキシルベンゼン等のアルキル化シクロアルキルベンゼン、シクロヘキシルフルオロベンゼン等のシクロアルキルベンゼンの部分フッ化物が挙げられる。ビフェニル類としては、ビフェニル(BP)や、BPを構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基および/またはハロゲン原子(典型的にはフッ素原子)に置換したアルキルビフェニル、ビフェニルのハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。ビフェニル類の具体例としては、BPの他、プロピルビフェニル、t−ブチルビフェニル等のアルキルビフェニル、2−フルオロビフェニル、2,2’−ジフルオロビフェニル、4,4’−ジフルオロビフェニル等のビフェニルの部分フッ化物が挙げられる。ターフェニル類、ジフェニルエーテル類、ジベンゾフラン類としては、ターフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランや、それらを構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1個が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基に置換した各アルキル化物(アルキル化ターフェニル、アルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジベンゾフラン)および/またはハロゲン原子(典型的にはフッ素原子)に置換したターフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランの各ハロゲン化物(典型的にはフッ化物)が挙げられる。ターフェニルは、その一部に水素原子が付加したターフェニルの部分水素化物であってもよい。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、分岐鎖状アルキルベンゼン類、シクロアルキルベンゼン類、ビフェニル類、ジフェニルエーテル類が好ましく、シクロアルキルベンゼン類(典型的にはCHB)、ビフェニル類(典型的にはBP)がさらに好ましく、シクロアルキルベンゼン類(典型的にはCHB)、ビフェニル類(典型的にはBP)の併用が特に好ましい。   Preferable examples of the gas generating agent include branched alkylbenzenes, cycloalkylbenzenes, biphenyls, terphenyls, diphenyl ethers, and dibenzofurans. Examples of the branched alkylbenzenes include branched alkylbenzenes having a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and halides (typically fluorides) of branched alkylbenzenes. Specific examples of branched alkylbenzenes include branched alkylbenzenes such as cumene, diisopropylbenzene, t-butylbenzene, t-dibutylbenzene, t-amylbenzene, and t-diamilbenzene. Examples of the cycloalkylbenzenes include cycloalkylbenzene having a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and alkyl having at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the cycloalkylbenzene having a linear or branched chain structure. Examples thereof include alkylated cycloalkylbenzene substituted with a group and / or a halogen atom (typically a fluorine atom), and a halide (typically a fluoride) of cycloalkylbenzene. As for carbon number of a linear or branched alkyl group, 1-6 pieces (for example, 3 pieces or 4 pieces) are preferable. Specific examples of the cycloalkylbenzenes include cycloalkylbenzenes such as cyclopentylbenzene and cyclohexylbenzene (CHB), alkylated cycloalkylbenzenes such as t-butylcyclohexylbenzene, and partial fluorides of cycloalkylbenzenes such as cyclohexylfluorobenzene. Biphenyls include biphenyl (BP) and at least one of hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting BP is a linear or branched alkyl group and / or halogen atom (typically a fluorine atom). And alkylbiphenyl substituted with a halide of biphenyl (typically fluoride). Specific examples of biphenyls include BP, alkyl biphenyls such as propyl biphenyl and t-butyl biphenyl, partial phenyls such as 2-fluorobiphenyl, 2,2′-difluorobiphenyl and 4,4′-difluorobiphenyl. A compound. Terphenyls, diphenyl ethers, dibenzofurans include terphenyl, diphenyl ether, dibenzofuran, and each of which at least one hydrogen atom bonded to the carbon atom constituting them is substituted with a linear or branched alkyl group Alkylates (alkylated terphenyls, alkylated diphenyl ethers, alkylated dibenzofurans) and / or terphenyl, diphenyl ether, dibenzofuran halides (typically fluorides) substituted with halogen atoms (typically fluorine atoms) Is mentioned. Terphenyl may be a partial hydride of terphenyl in which a hydrogen atom is added to a part thereof. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, branched alkylbenzenes, cycloalkylbenzenes, biphenyls and diphenyl ethers are preferable, cycloalkylbenzenes (typically CHB) and biphenyls (typically BP) are more preferable, and cycloalkylbenzenes (typically In particular, the combined use of CHB) and biphenyls (typically BP) is particularly preferred.

ガス発生剤の使用量(添加量)は、非水電解質中に凡そ0.1質量%〜10質量%(例えば0.5質量%〜7質量%、典型的には1質量%〜5質量%)とすることが好ましい。   The amount (addition amount) of the gas generating agent is about 0.1 to 10% by mass (for example, 0.5 to 7% by mass, typically 1 to 5% by mass) in the non-aqueous electrolyte. ) Is preferable.

このようにして構築されるリチウムイオン二次電池のサイズ(典型的には電池容量)は特に限定されない。しかし、電極体を捲回電極体として構成する場合、上述のように、過充電状態になったときに、捲回中心側はガス発生剤のシャトル反応が起こりやすい高温状態となる傾向が強い。定格容量(設計容量)が5Ah以上(例えば10Ah以上、典型的には20Ah以上)の比較的大型の二次電池に本発明の構成を適用することで、上記のシャトル反応をより効果的に抑制することが期待できる。   The size (typically battery capacity) of the lithium ion secondary battery constructed in this way is not particularly limited. However, when the electrode body is configured as a wound electrode body, as described above, the winding center side tends to be in a high temperature state in which the shuttle reaction of the gas generating agent easily occurs when the overcharged state occurs. By applying the configuration of the present invention to a relatively large secondary battery having a rated capacity (design capacity) of 5 Ah or more (for example, 10 Ah or more, typically 20 Ah or more), the above shuttle reaction is more effectively suppressed. Can be expected to do.

かかるリチウムイオン二次電池は各種用途に供され得るが、特に自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用電源として好適に使用され得る。したがって、本発明は、図8に模式的に示すように、リチウムイオン二次電池100(典型的には複数直列接続してなる組電池)を電源として備える車両1(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)を提供する。   Such a lithium ion secondary battery can be used for various applications, but can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile. Therefore, as schematically shown in FIG. 8, the present invention provides a vehicle 1 (typically an automobile, in particular,) that includes a lithium ion secondary battery 100 (typically, a battery pack formed by connecting a plurality of batteries in series) as a power source. Vehicles equipped with electric motors such as hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles).

次に、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「%」は、特に断りがない限り質量基準である。   Next, some examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples. In the following description, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

<例1>
[正極シートの作製]
正極活物質としてLi[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O粉末と、導電材としてアセチレンブラック(AB)と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、これらの材料の質量比が91:6:3となるようにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)で混合して、ペースト状の正極合材層形成用組成物を調製した。この組成物を、長尺シート状のアルミニウム箔(正極集電体:厚さ15μm)の両面に合計塗付量が30mg/cm(固形分基準)となるように均一に塗付し、乾燥後、圧縮することによってシート状の正極(正極シート)を作製した。正極合材層の密度は2.8g/cmであった。正極合材層の多孔度は35%であった。
<Example 1>
[Preparation of positive electrode sheet]
Li [Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 ] O 2 powder as a positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, these materials Was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) so that the mass ratio was 91: 6: 3 to prepare a paste-like composition for forming a positive electrode mixture layer. This composition was uniformly applied to both sides of a long sheet-like aluminum foil (positive electrode current collector: thickness 15 μm) so that the total application amount was 30 mg / cm 2 (based on solid content), and dried. Then, the sheet-like positive electrode (positive electrode sheet) was produced by compressing. The density of the positive electrode mixture layer was 2.8 g / cm 3 . The porosity of the positive electrode mixture layer was 35%.

[負極シートの作製]
負極活物質として天然黒鉛粉末と、結着材としてスチレン−ブタジエン共重合体(SBR)と、増粘材としてカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これらの材料の質量比が98:1:1となるようにイオン交換水で混合して、ペースト状の負極合材層形成用組成物を調製した。この組成物を、長尺シート状の銅箔(厚さ14μm)に塗付量が17mg/cm(固形分基準)となるように均一に塗付し、乾燥後、圧縮することによって、シート状の負極(負極シート)を作製した。負極合材層の密度は1.4g/cmであった。
[Preparation of negative electrode sheet]
Natural graphite powder as the negative electrode active material, styrene-butadiene copolymer (SBR) as the binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as the thickener, the mass ratio of these materials becomes 98: 1: 1. Thus, the paste-like composition for forming a negative electrode mixture layer was prepared by mixing with ion-exchanged water. The composition is uniformly applied to a long sheet-like copper foil (thickness: 14 μm) so that the coating amount is 17 mg / cm 2 (based on solid content), dried, and then compressed. A negative electrode (negative electrode sheet) was produced. The density of the negative electrode mixture layer was 1.4 g / cm 3 .

[フィラー層付きセパレータの作製]
フィラー層を形成する基材として、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンからなる三層構造の長尺シート状セパレータ(厚さ:20μm、多孔度:40%)を用意した。フィラー層は以下のようにして形成した。フィラーとしてアルミナと、結着材としてアクリル系バインダと、増粘材としてCMCとを、これらの質量比が96.7:2.6:0.7となるようにイオン交換水で混合することによってペースト状の組成物を調製した。混合は、エム・テクニック(株)製の超音波分散機「クレアミックス」を用いて、予備分散を15000rpmで5分行い、本分散を20000rpmで15分行った。得られた組成物をセパレータの片面に塗付し、70℃で乾燥させた。このようにして、片面にフィラー層が形成されたセパレータを得た。フィラー層の厚さは5μmであり、多孔度は55%であった。
[Production of separator with filler layer]
As a base material for forming the filler layer, a long sheet separator (thickness: 20 μm, porosity: 40%) having a three-layer structure made of polypropylene / polyethylene / polypropylene was prepared. The filler layer was formed as follows. By mixing alumina as a filler, acrylic binder as a binder, and CMC as a thickener with ion-exchanged water so that the mass ratio thereof is 96.7: 2.6: 0.7 A paste-like composition was prepared. Mixing was performed using an ultrasonic disperser “CLEAMIX” manufactured by M Technique Co., Ltd. for 5 minutes at 15000 rpm and for 15 minutes at 20000 rpm. The obtained composition was applied to one side of the separator and dried at 70 ° C. In this way, a separator having a filler layer formed on one side was obtained. The thickness of the filler layer was 5 μm and the porosity was 55%.

[リチウムイオン二次電池の構築]
上記のようにして作製した正極シートと負極シートとを、それぞれ3.5cm角となり、かつタブを有するように切断し、タブ部の合材層を剥がしとって、シール付きリードを取り付けた。正極シート1枚に対し、2枚の負極シートを重ね合わせた。正極シートと負極シートの間に上記フィラー層付きセパレータを挟み込んで電極体を作製した。このとき、セパレータのフィラー層が正極シートに対向するように配置した。この電極体をアルミラミネートフィルム製の袋に収容し、非水電解液を袋内に注入した。非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との3:4:3(体積比)混合溶媒に、支持塩として約1mol/LのLiPFを溶解し、さらにシクロヘキシルベンゼン(CHB)1%とビフェニル(BP)1%を含有させた電解液を用いた。袋内を真空にひきながらアルミラミネートフィルムとリードに取り付けられたシール部とを熱溶着した。さらに2枚のSUS(Steel Use Stainless)の拘束板とクリップを用いて挟み込み、合材層部分を拘束した状態のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
[Construction of lithium ion secondary battery]
The positive electrode sheet and the negative electrode sheet produced as described above were each cut to have a 3.5 cm square and having a tab, the composite material layer of the tab portion was peeled off, and a lead with a seal was attached. Two negative electrode sheets were superposed on one positive electrode sheet. The separator with filler layer was sandwiched between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet to produce an electrode body. At this time, it arrange | positioned so that the filler layer of a separator might oppose a positive electrode sheet. This electrode body was accommodated in a bag made of an aluminum laminate film, and a non-aqueous electrolyte was poured into the bag. As the non-aqueous electrolyte, a 3: 4: 3 (volume ratio) mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) was used, and about 1 mol / L LiPF 6 as a supporting salt. Then, an electrolytic solution containing 1% cyclohexylbenzene (CHB) and 1% biphenyl (BP) was used. While the bag was evacuated, the aluminum laminate film and the seal portion attached to the lead were heat welded. Furthermore, the laminated type lithium ion secondary battery of the state which pinched | interposed using the restraint board and clip of two sheets of SUS (Steel Use Stainless), and restrained the composite-material layer part was produced.

<例2〜例7>
フィラー層の多孔度、セパレータの多孔度、正極合材層の多孔度を表1に示すように異ならせた他は例1と同様にしてラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
<Example 2 to Example 7>
A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the filler layer, the porosity of the separator, and the porosity of the positive electrode mixture layer were varied as shown in Table 1.

[ガス発生量測定]
作製した各リチウムイオン二次電池に対し、25℃の環境下にて1Cレートで4.1Vまで充電し、4.1Vになった時点で電流が0.1Cになるまで定電圧(CV)充電を行った。そして1Cで3Vまで放電した。この充放電を3回繰り返した後、次に述べる過充電試験を行った。まずSOC(State of Charge)100%でSUSの拘束板を外し、水で満たしたビーカーに水没させ、その体積(A0)を測定した。このとき、電池がビーカーに触れないようにピンセットで調整した。電池をビーカーから取り出し、再度SUSの拘束板で挟み込んだ後、25℃の環境下と60℃の環境下で、それぞれ1CレートでSOCが140%になるまで過充電を行った。なお、SOC100%とは、1Cレートで4.1Vまで充電し、4.1Vになった時点で電流が0.1CになるまでCV充電を行った状態とし、SOC0%は1Cで3Vまで放電した状態と定義した。SOC140%でSUSの拘束板を外し、水を満たしたビーカーに水没させ、この体積(A1)を測定した。このとき、上記と同様、電池がビーカーに触れないようにピンセットで調整した。上記で得たA1−A0をガス発生量(体積)とし、これを電池容量で除すことで、過充電時のガス発生量(cc/Ah)(mL/Ah)を求めた。結果を表1に示す。
[Gas generation measurement]
Each lithium ion secondary battery produced was charged to 4.1 V at a 1C rate in an environment of 25 ° C., and charged at a constant voltage (CV) until the current reached 0.1 C when the voltage reached 4.1 V. Went. And it discharged to 3V at 1C. After this charge / discharge was repeated three times, an overcharge test described below was performed. First, the restraint plate of SUS was removed with SOC (State of Charge) 100%, submerged in a beaker filled with water, and its volume (A0) was measured. At this time, it adjusted with tweezers so that a battery might not touch a beaker. The battery was taken out from the beaker and sandwiched again with a SUS restraining plate, and then overcharged in an environment of 25 ° C. and an environment of 60 ° C. until the SOC reached 140% at a 1C rate. Note that SOC 100% means charging to 4.1V at 1C rate, and CV charging is performed until the current reaches 0.1C when 4.1V is reached, and SOC 0% is discharged to 3V at 1C. Defined as state. The restraint plate of SUS was removed with SOC 140%, and the beaker filled with water was submerged, and the volume (A1) was measured. At this time, similarly to the above, adjustment was made with tweezers so that the battery did not touch the beaker. A1-A0 obtained above was defined as the gas generation amount (volume), and this was divided by the battery capacity to obtain the gas generation amount (cc / Ah) (mL / Ah) during overcharge. The results are shown in Table 1.

Figure 0005839233
Figure 0005839233

表1に示されるように、フィラー層(多孔質層A)の多孔度がセパレータ(多孔質層B)の多孔度より大きい例1〜例4のリチウムイオン二次電池は、25℃でのガス発生量が60cc/Ah以上であり、60℃でのガス発生量が42cc/Ah以上であった。一方、フィラー層(多孔質層A)の多孔度がセパレータ(多孔質層B)の多孔度より小さい例5〜例7では、25℃でのガス発生量が55cc/Ah以下であり、60℃でのガス発生量が27cc/Ah以下であった。これらの結果から、正極に対向する位置に高多孔性の多孔質層Aを配置し、負極側に低多孔性の多孔質層Bを配置することで、ガス発生剤の含有量は同じであるにもかかわらずガス発生量を増大させ得ることがわかる。その理由として以下のようなことが推察される。すなわち、ガス発生剤のラジカルカチオンが負極側に移動する際に、多孔質層Bは低多孔性であるため、多孔質層Aと多孔質層Bの境界近傍で該負極側への移動量が急激に減衰する。この減衰がエネルギー損失を伴い、上記シャトル反応を効果的に抑制した結果、ガス発生に必要なラジカルカチオンが正極側に多く留まり、これがガス発生量増大に寄与したものと考えられる。また、ガス発生量増大効果は、特に60℃の高温環境下において顕著であった。これは、上記のシャトル反応が高温環境下で促進されやすいためと考えられる。   As shown in Table 1, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 4 in which the porosity of the filler layer (porous layer A) is larger than the porosity of the separator (porous layer B) are gases at 25 ° C. The generation amount was 60 cc / Ah or more, and the gas generation amount at 60 ° C. was 42 cc / Ah or more. On the other hand, in Examples 5 to 7, where the porosity of the filler layer (porous layer A) is smaller than the porosity of the separator (porous layer B), the gas generation rate at 25 ° C. is 55 cc / Ah or less, and 60 ° C. The amount of gas generated was 27 cc / Ah or less. From these results, the content of the gas generating agent is the same by disposing the highly porous porous layer A at a position facing the positive electrode and disposing the low porous layer B on the negative electrode side. Nevertheless, it can be seen that the amount of gas generation can be increased. The reason is presumed as follows. That is, when the radical cation of the gas generating agent moves to the negative electrode side, the porous layer B has a low porosity, so that the amount of movement to the negative electrode side is near the boundary between the porous layer A and the porous layer B. Decays rapidly. This attenuation is accompanied by energy loss, and as a result of effectively suppressing the shuttle reaction, a large amount of radical cations necessary for gas generation remain on the positive electrode side, which is considered to have contributed to an increase in gas generation amount. In addition, the effect of increasing the amount of gas generated was particularly remarkable under a high temperature environment of 60 ° C. This is considered because the above shuttle reaction is easily promoted in a high temperature environment.

また、例1と例2とを比べると、正極合材層の多孔度が大きい例2の方が、ガス発生量が増大している。これは、正極合材層の多孔度が大きいことにより、過充電状態になったときに正極近傍でガス発生剤の分解量が増大し、ガス発生に必要なHが充分量発生したためと考えられる。さらに、例2と例3とを比べると、多孔質層Aと多孔質層Bの多孔度の差異がより大きい例3の方が、60℃でのガス発生量が増大している。この結果から、多孔質層Aと多孔質層Bの多孔度の差異が大きい方が上記シャトル反応をより効果的に抑制できると考えられる。 Moreover, when Example 1 is compared with Example 2, the amount of gas generation is increasing in Example 2 where the porosity of the positive electrode mixture layer is large. This is thought to be because the amount of decomposition of the gas generating agent increased in the vicinity of the positive electrode in the vicinity of the positive electrode due to the high porosity of the positive electrode mixture layer, and a sufficient amount of H + required for gas generation was generated. It is done. Further, comparing Example 2 and Example 3, the amount of gas generation at 60 ° C. is increased in Example 3, where the difference in porosity between porous layer A and porous layer B is larger. From this result, it is considered that the shuttle reaction can be more effectively suppressed when the difference in porosity between the porous layer A and the porous layer B is larger.

以上より、本発明によれば、過充電状態になったときにガス発生量を増大させることができる。そのため、ガス発生剤の添加量を必要最小限に留めることが可能となり、ガス発生剤が過剰に含まれることによる電池特性の低下(典型的には電池抵抗の増加)を抑制することができる。したがって、本発明によれば、電池特性を高いレベルに維持しながら、過充電状態になったときに適切なタイミングでCIDを作動させることができる。   As described above, according to the present invention, the amount of gas generated can be increased when an overcharged state is reached. Therefore, it is possible to keep the amount of the gas generating agent added to the minimum necessary, and it is possible to suppress a decrease in battery characteristics (typically an increase in battery resistance) due to the excessive inclusion of the gas generating agent. Therefore, according to the present invention, the CID can be operated at an appropriate timing when the battery is overcharged while maintaining the battery characteristics at a high level.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれ得る。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The invention disclosed herein can include various modifications and alterations of the specific examples described above.

1 自動車(車両)
10 正極シート(正極)
12 正極集電体
14 正極合材層
20 負極シート(負極)
22 負極集電体
24 負極合材層
25 非水電解液
30 CID
32 変形金属板
33 湾曲部分
34 接続金属板
35 集電リード端子
36 接合点
38 絶縁ケース
40,40A,40B セパレータ
41 樹脂層
41A,41B,41C 樹脂層
42 フィラー層
43 フィラー層
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
74 正極集電板
76 負極集電板
100 リチウムイオン二次電池
1 Automobile (vehicle)
10 Positive electrode sheet (positive electrode)
12 Positive electrode current collector 14 Positive electrode mixture layer 20 Negative electrode sheet (negative electrode)
22 Negative electrode current collector 24 Negative electrode composite material layer 25 Non-aqueous electrolyte 30 CID
32 Deformed metal plate 33 Curved portion 34 Connection metal plate 35 Current collecting lead terminal 36 Joint point 38 Insulating case 40, 40A, 40B Separator 41 Resin layer 41A, 41B, 41C Resin layer 42 Filler layer 43 Filler layer 50 Battery case 52 Case body 54 Lid 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 74 Positive electrode current collector plate 76 Negative electrode current collector plate 100 Lithium ion secondary battery

Claims (2)

電池ケースの内圧が上昇することによって作動する電流遮断機構を備える非水電解質二次電池であって、
前記非水電解質二次電池に含まれる非水電解質がガス発生剤を含有し、
前記非水電解質二次電池を構成する正極と負極の間には、多孔質層Aとしてのフィラー層と、多孔質層Bから構成されたセパレータと、が配置されており、
前記多孔質層Aの多孔度は55%以上であり、前記多孔質層Bの多孔度は50%以下であり、
前記多孔質層Aは、前記正極に対向する位置に配置されており、
前記多孔質層Aの多孔度は、前記多孔質層Bの多孔度よりも大きく、かつ前記正極を構成する正極合材層の多孔度よりも大きく、前記多孔質層Aの多孔度と前記正極合材層の多孔度との差異は15%以内である、非水電解質二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery having a current interruption mechanism that operates when the internal pressure of the battery case increases,
The nonaqueous electrolyte contained in the nonaqueous electrolyte secondary battery contains a gas generating agent,
Between the positive electrode and the negative electrode constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery, a filler layer as the porous layer A and a separator composed of the porous layer B are disposed,
The porosity of the porous layer A is 55% or more, the porosity of the porous layer B is 50% or less,
The porous layer A is disposed at a position facing the positive electrode,
The porosity of the porous layer A is larger than the porosity of the porous layer B and larger than the porosity of the positive electrode mixture layer constituting the positive electrode, and the porosity of the porous layer A and the positive electrode A nonaqueous electrolyte secondary battery in which the difference from the porosity of the composite layer is within 15%.
請求項に記載の非水電解質二次電池を備える車両。 A vehicle comprising the nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 .
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